PAVIMENTOS INTERTRAVADOS DE MATRIZ CIMENTCEA INCORPORADOS COM LAMA DO BENEFICIAMENTO DE ROCHAS ORNAMENTAIS ALEXANDRE VIANNA BAHIENSE UNIVERSIDADE ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE CAMPOS DOS GOYTACAZES-RJ JUNHO 2011 PAVIMENTOS INTERTRAVADOS DE MATRIZ CIMENTCEA INCORPORADOS COM LAMA DO BENEFICIAMENTO DE ROCHAS ORNAMENTAIS ALEXANDRE VIANNA BAHIENSE TesedeDoutoradoapresentadaao CentrodeCinciaeTecnologiada UniversidadeEstadualdoNorte FluminenseDarcyRibeiro,comoparte dasexignciasparaobtenodottulo deDoutoremEngenhariaeCincia dos Materiais Orientador: Prof. Srgio Neves Monteiro Co-orientador: Prof. Jonas Alexandre CAMPOS DOS GOYTACAZES-RJ JUNHO 2011

Bahiense, Alexandre Vianna Pavimentosintertravadosdematrizcimentcea incorporadoscomlamadobeneficiamentoderochas ornamentais/AlexandreViannaBahiense.Camposdos Goytacazes, 2011. vii, 137 f. : il. Tese(DoutoradoemEngenhariaeCinciados Materiais)--UniversidadeEstadualdoNorteFluminense DarcyRibeiro.CentrodeCinciaeTecnologia. LaboratriodeMateriaisAvanados.Camposdos Goytacazes, 2011. PAVIMENTOS INTERTRAVADOS DE MATRIZ CIMENTCEA INCORPORADOS COM LAMA DO BENEFICIAMENTO DE ROCHAS ORNAMENTAIS ALEXANDRE VIANNA BAHIENSE TesedeDoutoradoapresentadaao CentrodeCinciaeTecnologiada UniversidadeEstadualdoNorte FluminenseDarcyRibeiro,comoparte dasexignciasparaobtenodottulo deDoutoremEngenhariaeCincia dos Materiais Aprovada em 28 de junho de 2011 Comisso Examinadora: ___________________________________________________ Prof. Lucio Terra Petruci (D. Sc.) FAETEC ____________________________________________________ Prof. Carlos Mauricio Fontes Vieira (D. Sc.) UENF ____________________________________________________ Prof. Jonas Alexandre (D. Sc.) UENF (Co-orientador) _____________________________________________________ Prof. Srgio Neves Monteiro (D. Sc.) UENF (Orientador) Dedicoestetrabalhoaosmeus amadospais,EdenildoeIstael, pelaheranaquedeixaram-me em vida, a educao. A AG GR RA AD DE EC CI IM ME EN NT TO OS S AgradeoaDeuspelaoportunidadeeporestaconquista,queadedico para sua honra e glria. AgradeoaoProfessorD.Sc.JonasAlexandrepelosconhecimentos transmitidos,cobrana,orientaoeamizadedurantearealizaodesta pesquisa.Porfazer-mecompreenderascobranascomoumnovocaminhoa seguir, como um auxlio e no como uma repreenso. Agradeo ao Professor D. Sc. Srgio Neves Monteiro pelos conhecimentos tcnicos eprontadisponibilidade, portodo empenho,investimentoeobjetividade nadefesadapesquisa.Agradeoprincipalmentepeloincentivoeenergiaamim transmitida, que sempre norteou sua admirvel vida acadmica. Agradeo aos tcnicos do Laboratrio de Engenharia Civil Andr e Vanusa, eaLucianadoLaboratriodeMateriaisAvanados,peloapoioededicaona realizao dos experimentos. Em especial ao Milton pelo apoio tcnico e amizade. AgradeoRosaneToledo,aoProfessorD.Sc.SergioGonzaleseao ProfessorD.ScGustavoXavier,ProfessorD.ScCarlosMauricioFontesVieira peloacompanhamentocientfico,companheirismoeprontadisponibilidadepara resoluo dos problemas encontrados por este rduo caminho. AgradeoaoProfessorD.ScLucioPetruccipelodisponibilizaode equipamentos do CVT e pela colaborao na finalizao deste trabalho. Agradeo,pelaamizadenaalegriaenotrabalho,dosvelhosamigosde repblicaeagregadosVincius,Jair,Enerson(pretinho),Fabio(Par),Andr Destefani,LuizFernando,Marcos,Olmpio,Anderson(gacho)eaogrande amigo Leonardo Pedroti.AgradeoaoLaboratrioCETANCentroTecnolgicodeAnlises,em especialaoSr.MscCarlosHenriquePessadeMenezeseSilva,peloapoio tcnico/cientificoeensaioslaboratoriaisgentilmentecedidosemproldesta pesquisa. AgradeoGislainePoloninipelasoraes,pelocarinho,incentivo,pelo nossoplanoepeloamorincondicionalamimdedicadonaetapafinaldeste trabalho. Expresso meus sinceros agradecimento a todos os professores, tcnicos e todosdemaisservidoresquecontriburamnaminhaformaoeapoios atividades. Tambm agradeo aos todos os meus amigos que compartilharam de mais esta etapa da minha vida. AgradeoaUniversidadeEstadualdoNorteFluminensepelaestruturae apoio financeiro. Finalmenteagradeoatodosquedealgumaformacontriburamparaa realizao deste trabalho. SUMRIO LISTA DE TABELAS.................................................................................................I LISTADE FIGURAS................................................................................................III RESUMO..............................................................................................................VI ABSTRACT............................................................................................................VII CAPTULO 1 INTRODUO ............................................................................... 1 1.1 Aspectos Gerais ............................................................................... 1 1.2 Objetivos .......................................................................................... 3 1.2.1 Objetivo geral ............................................................................ 3 1.2.2 Objetivos especficos ................................................................. 3 1.3 Justificativas ..................................................................................... 4 1.4 Apresentao e organizao da tese ............................................... 5 CAPTULO2RESDUODOBENEFICIAMENTODEROCHAS ORNAMENTAIS:REAPROVEITAMENTOEMMATERIAISDE CONSTRUO CIVIL ............................................................................................. 7 2.1 Definio e Classificao de Resduos ............................................ 7 2.2 Rochas Ornamentais: Definio e Consideraes Gerais ............. 10 2.3 Uso de Rochas Ornamentais na Construo Civil ......................... 11 2.4EspritoSanto:PloProdutordeRochasOrnamentaiseGrande Gerador de Resduos ........................................................................................ 11 2.5BeneficiamentodeRochasOrnamentais:Problemasambientais causados pela deposio inadequada .............................................................. 13 2.6 Reaproveitamento de Resduos ..................................................... 17 2.6.1 Generalidades ......................................................................... 17 2.6.2 A construo civil como alternativa para o reaproveitamento de resduos ......................................................................................................... 18 2.6.3Incorporaodalamadobeneficiamentoderochas ornamentais em pavimentos intertravados .................................................... 20 CAPTULO3PAVIMENTOSINTERTRAVADOSDEMATRIZ CIMENTCEA ........................................................................................................ 22 3.1 Pavimentos Intertravados de Concreto .......................................... 22 3.2 Argamassas e Concretos ............................................................... 24 3.3 Estrutura do Concreto de Cimento Portland .................................. 25 3.3.1 Agregados ............................................................................... 25 3.3.2 Pasta de Cimento .................................................................... 26 3.3.3 Zona de Transio: Microestrutura do Concreto ..................... 26 3.4 Concretos para Pavimentos Intertravados ..................................... 29 3.5 Composio dos Blocos Intertravados ........................................... 31 3.6 Resistncia a compresso ............................................................. 31 3.7 Dosagemem blocosdeconcretoparapavimentosintertravados ....................................................................................................................... 33 3.6 Caracterizao Ambiental dos Blocos Intertravados ...................... 34 3.6.1 Tecnologia de Solidificao/Estabilizao .................................. 35 CAPTULO 4 MATERIAIS E MTODOS ........................................................... 38 4.1 - Materiais ......................................................................................... 38 4.1.1 - Areia ......................................................................................... 38 4.1.2 Brita ......................................................................................... 39 4.1.3 Cimento ................................................................................... 39 4.1.4 Aditivo superplastificante ......................................................... 40 4.1.5 LBRO ....................................................................................... 42 4.2 Mtodos Utilizados ......................................................................... 43 4.2.1 - Caracterizao dos materiais ................................................... 43 4.2.1.1 - Espectroscopia de raios X ................................................. 43 4.2.1.2 - Difrao de raios X ............................................................ 44 4.2.1.3 Caractersticas fsicas: granulometria e densidade real dos gros .......................................................................................................... 44 4.2.1.4 Anlise Microestrutural: Anlise da Zona de Transio pelo Microscpio Eletrnico de Varredura - MEV ............................................... 45 4.3 Dosagem ........................................................................................ 45 4.3.3 Planejamento em Rede Simplex Superfcie de Resposta .... 45 4.3.4 Planejamento Fatorial moldagem dos pavimentos ............... 48 4.3.5 Maquina de vibro/compresso ................................................. 51 4.3.6 Programa Statistica ................................................................. 52 CAPTULO 5 RESULTADOS E DISCUSSES ................................................. 53 5.1 - Areia ............................................................................................... 53 5.2 - Brita ................................................................................................ 54 5.3 - LBRO .............................................................................................. 54 5.4 Planejamento Simplex superfcie de resposta entre os agregados .......................................................................................................................... 56 5.4.1 Modelo Linear .......................................................................... 59 5.4.2 Modelo Quadrtico .................................................................. 63 5.4.3 Modelo Cbico Especial .......................................................... 67 5.4.4 Modelo Cbico Completo ........................................................ 69 5.5 Planejamento Fatorial .................................................................... 74 5.5.1 Determinao dos fatores do planejamento fatorial ................ 75 5.5.2Determinaodamatrizdeexperimentosesuperfciede resposta do planejamento fatorial .................................................................. 86 5.5 Anlise Microestrutural ................................................................... 95 5.5.1 Areia: ....................................................................................... 96 5.5.2 LBRO: ...................................................................................... 97 5.5.3 T17 a/c=0,4: ......................................................................... 99 5.5.4 T18 a/c=0,4: ....................................................................... 102 5.5.5 T17 a/c=0,6: ....................................................................... 105 5.5.6 T18 a/c=0,6: ....................................................................... 107 5.5.7 T20 a/c=0,5: ....................................................................... 110 5.6 Caracterizao Ambiental ............................................................ 112 CAPTULO 6 CONCLUSOES .......................................................................... 119 7.1 Consideraes sobre o trabalho e os resultados ......................... 119 7.2 Consideraes Finais ................................................................... 120 7.3 Sugestes para Trabalhos Futuros .............................................. 121 CAPTULO 7 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ........................................... 122 L LI IS ST TA A D DE E T TA AB BE EL LA AS S Tabela 2.1 Composio qumica da granalha.....................................................15 Tabela3.1Resistnciamdiacompressoderochasgneasbrasileiras (BAUER, 1994)......................................................................................................25 Tabela3.2Resistnciamdiacompressoderochasnorteamericanas (WOOLF apud NEVILLE, 1988).............................................................................25 Tabela 4.1 Composio do CP V ARI Holcin. Dados do Fabricante...............38 Tabela 5.1 Composio qumica do resduo em forma de xidos..................54 Tabela 5.2 - Matriz de experimentos......................................................................56 Tabela 5.3 Ensaio de determinao do ndice de Vazios Mnimo ou Densidade Aparente Seca Mxima (e)....................................................................................57 Tabela 5.4 Pontos usados no modelo linear.......................................................58 Tabela 5.5 Parmetros usados no modelo linear...............................................59 Tabela5.6Valores previstospeloModeloLinearevaloresmdiosobservados de IVM....................................................................................................................60 Tabela 5.7 - ANOVA do Modelo Linear..................................................................61 Tabela 5.8 Pontos usados no modelo linear.......................................................62 Tabela 5.9 Parmetros usados no modelo quadrtico.......................................63 Tabela 5.10 Valores previstos pelo modelo quadrtico e mdios observados de IVM.........................................................................................................................64 Tabela 5.11 - ANOVA do Modelo Linear................................................................64 Tabela 5.12 Pontos usados no modelo quadrtico.............................................66 Tabela5.13Intervalosdeconfianadoscoeficientesdomodelo quadrtico..............................................................................................................67 Tabela 5.14 Pontos experimentais do Modelo Cbico Completo.......................68 Tabela5.15Intervalosdeconfianadoscoeficientesdomodelocbico completo.................................................................................................................69 Tabela5.16Valoresprevistospelomodelocbicocompletoemdios observados de IVM................................................................................................70 Tabela 5.17 - ANOVA do modelo cbico completo................................................71 Tabela 5.18 - Pontos tomados na superfcie de resposta......................................73 Tabela 5.19 - Traos em massa para 10% de cimento.........................................75 II Tabela 5.20 - Traos em massa (g) para teor de cimento de 10% e a/c=0,5........75 Tabela 5.21 - Traos em massa (g) para teor de cimento de 10% e a/c=0,7........77 Tabela 5.22 - Resistncia a compresso para cimento = 10% e a/c=0,7..............77 Tabela 5.23 - Traos em massa para 15% de cimento.........................................79 Tabela 5.24 - Traos em massa (g) para teor de cimento de 15% e a/c=0,4........79 Tabela 5.25 Resistncia compresso para cimento = 15% e a/c=0,4.............80 Tabela 5.26 - Traos em massa (g) para teor de cimento de 15% e a/c=0,5........80 Tabela 5.27 Resistncia compresso para cimento = 15% e a/c=0,5.............81 Tabela 5.28 - Traos em massa (g) para teor de cimento de 15% e a/c=0,7........81 Tabela 5.29 Resistncia compresso para cimento = 15% e a/c=0,7.............81 Tabela 5.30 - Traos em massa para 10% de cimento.........................................82 Tabela 5.31 Traos em massa (g) para teor de cimento de 20% e a/c=0,4.......82 Tabela 5.32 - Resistncia compresso para cimento = 20% e a/c=0,4..............83 Tabela 5.33 Traos em massa (g) para teor de cimento de 20% e a/c=0,6.......83 Tabela 5.34 - Resistncia compresso para cimento = 20% e a/c=0,6..............83 Tabela 5.35 - Traos T20 em massa (g) para teor de cimento de 20% e a/c=0,5.84 Tabela 5.36 Conveno de sinais adotada no planejamento fatorial.................84 Tabela 5.37 - Matriz de experimentos fatorial........................................................85 Tabela 5.38 Parmetros usados no modelo fatorial...........................................88 Tabela 5.39 ANOVA da regresso fatorial..............................................................89 Tabela 5.40 Pontos de teste.................................................................................91 Tabela5.41Resultadosdacaracterizaoambientalsegundoanorma brasileira.......................................................................................................111-112 Tabela 5.42 Caracterizao ecotoxicolgica do extrato lixiviado da AFNOR XPX 31-211...........................................................................................................113-114 Tabela5.43-Caracterizaoecotoxicolgicacrnicaparafatordetoxicidadedo extrato lixiviado da AFNOR XPX 31-211.............................................................114 Tabela 5.44 Caracterizao ecotoxicolgica crnica para fator de toxicidade do extrato lixiviado da AFNOR XPX 31-211 do pavimento comercial......................115 III L LI IS ST TA A D DE E F FI IG GU UR RA AS S Figura2.1MapadosPrincipaisNcleosdeExtraoeBeneficiamentode Rochas no Esprito Santo......................................................................................12 Figura 2.2 (a) Blocos de Rocha em Estado Bruto; (b) Processo de Serragem no Tear. (a) LBRO na Serragem dos Blocos; (b) Granalha........................................14 Figura 2.3 (a) LBRO na Serragem dos Blocos; (b) Granalha.............................15 Figura 3.1 Diferentes formas para intertravados (SOO LEE, 2003)...................22 Figura3.2Micrografiasdazonadetransioentreoagregadoeapastade cimento (G) = agregado, (P) e (C) = pasta de cimento (MORANVILLE-REGOURD, 1992)......................................................................................................................27 Figura3.3Representaoesquemticadazonadetransioentreapastade cimento e o agregado (MEHTA e MONTEIRO, 1994)...........................................27 Figura3.4Mquinadevibro-compressoparaconfecodeblocosde pavimentos de concreto (HOLT, 2006)..................................................................29 Figura3.5Ensaiodecompressoparapavimentosintertravados(FIORITI 2007)......................................................................................................................32 Figura 4.1 (a) ilustrao do mecanismo de repulso eletrosttica para cadeia de naftalenoemelanina;(b)ilustraodomecanismoderepulsoestricaparaa cadeia de policarboxilato (COLLEPARD, 1999)....................................................40 Figura4.2Determinaodopontodesaturaodoaditivosuperplastificante pelo mtodo AFREM desenvolvido por DE LARRARD et al. (1997).....................41 Figura4.3Curvaslog(Tm)versusteordeSPparapastadeaglomerantes (CASTRO, 2005)....................................................................................................41 Figura 4.4 Funo (sistema) que liga os fatores s respostas (BARROS NETO, 2003)......................................................................................................................48 Figura4.5Mquinadevibro-compressoparaconfecodospavimentosde concreto.................................................................................................................50 Figura 5.1 - Curva granulomtrica da areia...........................................................52 Figura 5.2 - Curva granulomtrica da brita............................................................53 Figura 5.3 - Curva granulomtrica da LBRO..........................................................53 Figura 5.4 - Difratograma de raios X da LBRO......................................................55 Figura 5.5 Diagrama de Pareto para o modelo linear.........................................60 IV Figura 5.6 - Superfcie de resposta gerada pelo modelo linear.............................61 Figura 5.7 Diagrama de Pareto para o modelo quadrtico.................................63 Figura 5.8 - Superfcie de resposta gerada pelo modelo quadrtico.....................65 Figura 5.9 Diagrama de Pareto para o modelo cbico especial.........................67 Figura 5.10 Diagrama de Pareto para o modelo cbico completo......................69 Figura 5.11 Diagrama de Pareto para o modelo cbico completo modificado....70 Figura 5.12 - Superfcie de resposta gerada pelo modelo cbico completo..........72 Figura 5.13 Pontos escolhidos no interior da superfcie de resposta gerada pelo modelo cbico completo........................................................................................74 Figura5.14Aspectogeraldospavimentoscom10%decimentoe0,5dea/c demonstrando falta de coeso...............................................................................76 Figura 5.15 T14 extremamente rugoso e T19 com fluidez excessiva.................78 Figura 5.16 Pontos escolhidos no interior da superfcie de resposta gerada pelo modelo cbico completo, incluindo o ponto central T20........................................86 Figura 5.17 Trao T20 sem porosidade excessiva e consistncia adequada....87 Figura 5.18 Diagrama de Pareto para o fatorial..................................................89 Figura 5.19 Superfcie de resposta do planejamento fatorial..............................90 Figura5.20Pontosdetestedasuperfciederespostadoplanejamento fatorial....................................................................................................................91 Figura5.21TraoT22comconsistnciaadequadaesemporosidade excessiva...............................................................................................................92 Figura 5.22 Trao T21 com consistncia inadequada e perda de pasta............92 Figura 5.23 Esquema de avano das leituras do MEV.......................................93 Figura 5.24 Microestrutura da Areia, com os aumentos de: (a) 50x, (b) 80x; (c) e (d) 100x..................................................................................................................94 Figura 5.25 Microestrutura LBRO, com os aumentos de: (a) 100x, (b) 200x; (c) 300x, (d) 400, (e), (f) 500x e (g) e (h) 1000x.....................................................95-96 Figura5.26T17a/c=0,4comporosidadeelevada,comosaumentosde:(a) 20x; (b) 46x, (c) 22x; (d) 50x; (e) 21x e (f) 47x, g) e (h) 100x...........................97-98 Figura5.27T17a/c=0,4.Nota-seazonadetransioeaglomeraode agregados(LBRO)),comosaumentosde:(a)200xe(b)500x,(c)1000x;(d) 180x; (e) 500x e (f) 1000x.................................................................................98-99 V Figura5.28T18a/c=0,4comporosidadeelevadaeagregadobritasem envolvimento pela pasta, com aumentos de: (a) e (b) 20x; (c) 50x; (d) 45x; (f) 120x e (g) 200...............................................................................................................100 Figura 5.29 T18 a/c=0,4. Nota-se porosidade na pasta com ruptura na mesma, com aumentos de: (a) 100x; (b) 150x; (c) 200x e (d) 500x e (f) 1000x.........101-102 Figura5.30T17a/c=0,6comporosidadeinferiorasobservadasnostraos com a/c=0,4, com aumento de: (a) 20x; (b) 50x; (c) 49x; (d), (e) e (f) 100x........103 Figura5.31T17a/c=0,6.Nota-semenorporosidadenapastaenazonade transio, com aumento de: (a), (b) e (c) 200x e (d) 500x e (e) e (f) 1000x.104-105 Figura5.32T18a/c=0,6comporosidadebaixaeenvolvimentodosagregados pela pasta.....................................................................................................105-106 Figura 5.33 T18 a/c=0,6. Nota-se bom cobrimento dos agregados pela pasta e poros com acmulos de tenses provocando ruptura na pasta..........................107 Figura5.34T20a/c=0,5combaixaporosidadeepastacontinuae homognea..........................................................................................................108 Figura5.35T20a/c=0,5.Nota-seaocorrnciadeporosidadenapasta,mas sem ruptura...................................................................................................109-110 VI R RE ES SU UM MO O O municpio de Cachoeiro de Itapemirim, sul do estado do Esprito Santo Brasil tem como principal vocao de sua economia o beneficiamento de rochas ornamentais.Estaatividade,apesardeempregoerendaqueproporciona,gera problemasquantoaosresduosproduzidos,quedemandamsoluesquantoao destino, principalmente os de maior volume que so as lamas do beneficiamento derochasornamentais(LBRO).Umaalternativaparaareduodoimpacto ambientaldasindstriasautilizaodestalamaemmateriaisdeconstruo civil, contribuindo para a sustentabilidade do setor. O presente trabalho avaliou a influnciadaincorporaodaLBROcomoagregadonaconstituiodos pavimentos intertravados de matriz cimentcia, favorecendo o empacotamento de matriasprimas,areiadeleitoderioebritazero,pormeiodondicedevazios mnimo.Paratantofoidotandocomoferramentaestatsticaoplanejamento experimentalemredeSimplex.Depoisdedefinidaasuperfciederespostacom asproporesmaiscompactas,foiusadooplanejamentodeexperimentos fatorial, para verificar a influncia dos traos e das relaes gua/cimento (a/c) e gua/agregados. O planejamento fatorial avaliou a resistncia a compresso dos pavimentos, alm de critrios de desforma e consistncia. O trao que apresentou melhorresposta,considerandooscritriosmecnicosdanormabrasileiraedo perodopr-cura,alcanouumteoremmassatotaldamisturade20%de incorporao de LBRO (25% dos agregados), com 20% de aglomerante (cimento portland),paraumarelaoa/cde0,5.Almdisso,estetraofoicaracterizado ambientalmentesegundoanormabrasileiraefrancesa,nosendoconstatado risco ambiental para a dosagem indicada. Palavras-chave:reaproveitamentodeLBRO,pavimentointertravado,ndicede vazios mnimo, Rede Simplex, fatorial, caracterizao ambiental. VII A AB BS ST TR RA AC CT T The county, y Cachoeiro de Itapemirim, located south of the state y Espirito Santo,Brazil,hasasitsmaineconomicalvocation,theprocessingyornamental rocks In spite y the jobs and income, this industrial activity is also associated with problema related to the wastes that demand solutions regerding their disposal. In penticular,thewastesinlayeramountaretheshidgesresultingfromthe ornamentalrocksprocessing(SPO).Apossiblesolutiontoredutcethe enviromental impact y these sludges is their incorporation int bulding materials for civilconstruction,whichshonldcontributetothesustainabilityoftheindustrial sector.ThepresentworkevahistedtheinfluenceySPOincorporation,asan aggregate, in the constitutions y interloched road blocke with cement matrix. This incorporation is expeted to improve the packiny y the other aggregates formed by riverbedsandandzerogravel,bymeanytheIndexyMinimumVoids.The statistictoolinsedforthispurposewasanexperimentalplanningwithasimplex network Atter definition y an answer surface, with more compact propertions, ano therfactorialexperimentalplanningwasinsedtoassesstheinthenceythe specimen traces and water /cement (a/c) as well as water/ aggregate relationships the.Thefactorialdesignevaluatedthecompressivestrengthofthefloors,and criteriaforde-formsandconsistency.Thetraitthatshowedabetterresponse, consideringthecriteriaoftheBrazilianstandardmechanicalandpre-healing, achieved a total mass content of the mixture of 20% incorporation of SPO (25% of households), with 20% binder (cement Portland) for a w / c ratio of 0.5. Moreover, thistraitwascharacterizedaccordingtostandardenvironmentallyBrazilianand Frenchandisnotverifiedenvironmentalrisktothedosageindicated.Keywords: reuseofSPO,interlockedfloor,minimumvoidratio,Simplex,factorial, environmental characterization. 1 CAPTULO 1 INTRODUO 1.1 Aspectos Gerais OmunicpiodeCachoeirodeItapemirim,nosuldoestadodoEsprito Santo,temcomopilardesuaeconomiaosetorindustrialdebeneficiamentode rochas ornamentais, que produz, em sua grande maioria, chapas brutas ou polidas, pisoserevestimentosparaaconstruocivil.Comotodograndesetorindustrial, principalmenteodebeneficiamentodematrias-primasnaturais,gera-seum grandevolumederesduosslidosoriundosdessasrochasdevidosdiversas etapas do seu processo produtivo. Essesresduosaolongodotempovmsetornandoumsrioproblema ambientalparaasociedadeatualpois,namaioriadasvezes,sodispostosem locaisinadequados,podendoprovocardanosaomeioambientedevido contaminao dos recursos hdricos superficiais e subterrneos e ao assoreamento dos rios e crregos. Podem ainda causar danos diretos sade humana como, por exemplo,aocorrnciadesilicose(doenapulmonardecorrentedainalaode partculas em suspenso) nos trabalhadores. Porsuavez,osetordaconstruocivilconsomeumvolumeenormede recursosnaturaise,atualmente,mostra-secomoumaalternativapara reaproveitamentoderesduos.Paragarantirumdesenvolvimentosustentvel, torna-seimprescindveloequilbrioentrepreservaodanaturezae desenvolvimento econmico.Amotivaoprincipaldestetrabalhoodesenvolvimentodeummaterial deconstruocomaadiodomencionadoresduodobeneficiamentoderocha, 2 queseencontraemgrandedisponibilidadenomunicpiodeCachoeirode Itapemirim-ES,detalmodoquepossuacaractersticastcnicasdesejveispara seu uso em servio. Assim,opresenteestudomotivadotambmpelapreocupaocoma economia de matrias-primas na construo civil bem como pelo reaproveitamento dosresduosquejseencontramdispostosnomeioambiente.Sendoassim,o resduoemquestopoderiaserconsideradocomoumaclassedemateriais reciclveis. Apesardejexistiremmuitosestudossobreoaproveitamentodos resduos de rochas ornamentais em materiais de construo civil, tais como telhas eblocoscermicos,concretoeargamassas,solo-cimento,concretobetuminoso, existeaindaanecessidadedeumametodologiadeaproveitamentoracional abrangendo at a escala industrial deste resduo. Apropostaemtelafirma-senaadiodoreferidoresduoderochas ornamentaisemblocosparapavimentosintertravados.Adotou-seestematerial pelo fatodeserumprodutocomelevadoconsumodematriasprimasnaturaise que a cada dia ocupa maior espao como blocos de pavimentao, tanto para fins industriaisquantoparatrnsitodeveculos.Emprincipio,essesblocospoderiam ser concebidos de forma mais econmica e eficiente com adio deste resduo. importantesalientarqueaadiodequalquertipoderesduoindustrial emmateriaisdeconstruo,nocasoosblocosparapavimentosintertravados, deve manter as caractersticas tecnolgicas que o produto necessita para um bom desempenho.Ressalta-seaindaaimportnciadeseobterummaiornmero possvel de misturas, em diferentes propores das matrias primas, a fim de que setenhaumaidiadeseucomportamentoemfunodavariaodeseus componentes, principalmente do resduo de rocha. A definio de um procedimento para o aproveitamento resduo de rochas ornamentaisnosintertravadosserobjetodeestudodestetrabalho,queatuar comoagregado midoe fillernamistura.Comisso, foramrealizadasmodelagens numrico-experimentaisdemisturas,pormeiodoplanejamentoexperimentalem rede simplex e planejamento fatorial. O estudo contempla tambm a caracterizao doresduo,determinaodosteoresdeaglomerante(cimentoportland)edas relaes gua/cimento (a/c).3 AspropriedadesanalisadasnestateseforamondicedeVaziosMnimo (IVM),queindicaomaiorfatordeempacotamentodamistura,earesistncia compresso.Posteriormenteforamfeitostambmtestesdecaracterizao ambiental segundo a norma brasileira e francesa nas peas do pavimento, alm de caracterizao microestrutural. Alm disso, o estudo foi realizado para os diferentes traosoumisturas,conformeascondiesdetrabalhodesteproduto,demodoa garantir um desempenho satisfatrio e reduzir os impactos ambientais gerados pela atividademineradora,almdeagregarvaloresaossubprodutosderocha ornamental. 1.2 Objetivos 1.2.1 Objetivo geral Estetrabalhotemcomoobjetivogeralaincorporaodoresduodo beneficiamentoderochasornamentaisnaconfecodeblocosdeconcretopara pavimentos intertravados, a fim de que se obtenha um produto com propriedades e caractersticas adequadas para o uso na construo civil. 1.2.2 Objetivos especficos Os objetivos especficos so: Caracterizarosagregadosutilizadosnaconstituiodospavimentos intertravados, inclusive o resduo da indstria de rochas ornamentais; Obter propores de incorporao de resduo de tal forma que se mantenha a qualidade tcnica desejvel ao desempenho dos pavimentos; Avaliar a influncia dos constituintes do concreto proposto nas propriedades dosblocos,principalmentenotocanteaoresduoderochaque,almdo granito,constitudo,entreoutros,degranalha,umaligametlicaque auxilia no corte dos blocos; Avaliaramicroestruturadoconcretoincorporadocomresduoesuasinter-relaes com as propriedades do material; 4 Determinarparmetrosrelativosaocomportamentoambientaldos pavimentos, tanto do material intacto quanto modo; 1.3 Justificativas O estudo para o desenvolvimento de uma nova composio para materiais deconstruojustifica-senabuscademelhoriasdosmateriais,sejadopontode vistadeseudesempenho estruturalcomotambm na diminuio doscustos para sua fabricao. Apropostadeincorporaodeumtipoderesduoindustrialemmateriais deconstruocivil,entreoutrosfatores,visadiminuiroscustosparaaconfeco dosmesmos.Considerandoqueoresduoemquestonopossuivalor econmico,aadiodesteemsuacomposiosurgecomoumanovaformade reduo de seu preo final, por meio da economia de agregados naturais. Esteestudo,portanto,favoreceodesenvolvimentosustentvel,porque subsidiaapreservaodomeioambiente,poiscomoreaproveitamentodos resduosdaindstria,minimizam-seosdanoscausadospelasuadeposio incorreta,almdecontribuirparadiminuiodoconsumodeagregados(porex: areia do leito de rio). Do ponto de vista da tecnologia de materiais, importante ressaltar que os materiais fabricados com adio destes resduos devem, obrigatoriamente, possuir caractersticasmelhoresou,pelomenosiguais,aosmateriaisconvencionais, obedecendo aos critrios de desempenho e de solicitao que cada um ir sofrer. Ressalta-setambm,aimportnciadacaracterizaoambientaldosmateriais, umavezqueestes,quandodescartados,nopoderopossuircaractersticas reativas com o meio que acarretem em degradao e poluio ambiental. Estetrabalhoentosejustificaacimadetudopelanecessidadedo desenvolvimentodeummateriallargamenteutilizadonaconstruocivil,o pavimentointertravadodeconcreto,comadioderesduos,paraeconomiade matriasprimas,preservaoambientalediminuiodecustosdeproduo, aliado a um desempenho adequado associado ao atendimento s normas tcnicas nacionais. 5 1.4 Apresentao e organizao da tese Deummodogeral,estetrabalhoconsisteemsetecaptulos independentes.ValeressaltarqueosCaptulos2,3e4apresentamuma contribuioaosaspectosfundamentaispormeioderevisobibliogrfica,para uma melhor compreenso das situaes experimentais e aplicao dos resultados obtidos. Portanto, o trabalho est organizado da seguinte forma: O Captulo 1 traz uma breve introduo, envolvendo as questes relativas justificativaeimportnciadapesquisa,bemcomoseusobjetivosgeraise especficos. O segundo Captulo apresenta tambm, de forma sucinta, uma abordagem sobredefinioeclassificaoderesduos,seguidadeaspectosbsicossobre rochasornamentaisedaslamasdoseubeneficiamento.Mostratambma importnciaeconmicadaindstriaderochaseanecessidadedeumasoluo para a crescente gerao de resduos slidos, propondo a incorporao destes em concretos para uso em pavimentos intertravados. OterceiroCaptulodedicadoaumbrevehistricosobrepavimentos intertravados,apresentandodefinioealgunsrequisitosobrigatriossegundoas normastcnicasnacionais,suacomposioedosagem.Enfatiza-setambmos aspectos ambientais devido incorporao de resduos. OquartoCaptuloestreservadoaoprogramaexperimentaldapesquisa. Nesteapresentam-seosmateriaiseosmtodosdecaracterizaoe mistura/dosagem dos mesmos. Tambm abordado o planejamento experimental eaanliseestatsticadosmodelosmatemticos,deacordocomaspropriedades analisadas, o ndice de Vazios Mnimo e a Resistncia Compresso. NoCaptuloquinto,encontra-seaapresentao,anliseediscussodos resultadosdosexperimentosreferentesaoplanejamentoexperimental(modelos matemticoseanliseestatstica)eascaracterizaesmicroestruturaise ambientais. No sexto Captulo so feitas as concluses e consideraes finais sobre o trabalhoeapresentadasalgumassugestesparatrabalhosfuturos.Oltimo Captulo contm as referncias bibliogrficas usadas neste trabalho. 6 7 CAPTULO 2 RESDUO DO BENEFICIAMENTO DE ROCHAS ORNAMENTAIS: REAPROVEITAMENTO EM MATERIAIS DE CONSTRUO CIVIL 2.1 Definio e Classificao de Resduos Comoconstantecrescimentomundialecomoconseqncia,parasuprir as necessidades da moderna sociedade, vem ocorrendo um aumento da produo de bens naturais e industrializados. Nos processos de beneficiamento de matrias primas,inevitavelmente,hgeraoderesduos,sejamelesslidos,lquidosou gasosos. Osresduosgeradospelasindstrias,perigososounoperigosos,inertes ouno,soumadasgrandespreocupaesparaosambientalistas,nopresente momento (DUARTE, 2007). Paramaiorclarezanaclassificaodosresduosprovenientesdo beneficiamentoderochasornamentais,torna-senecessriodefinir,almde classificar resduos de forma geral. Os resduos slidos podem ser definidos como sendo resduos em estado rgido,geradosemqualquerambiente;podendosersobrasdealgumprocesso qualquer e que ocupam um determinado espao (FERREIRA, 2000). FLOHRetal.(2005)definemqueosresduosslidossoaquelesque resultamdasdiversasatividadeshumanas;dentreelas,aatividadeindustrialque geraresduosemquantidadesecomcaractersticastaisquenecessitamde 8 disposiofinaladequada,obedecendoclassificaodosmesmossegundoas normas tcnicas vigentes no pas. AAssociaoBrasileiradeNormasTcnicas(ABNT)pormeiodaNBR 10004/2004(ResduosSlidos:Classificao)defineresduoslidocomsendo todoresduonosestadosslidoesemi-slido,queresultamdeatividadesda comunidadedeorigem:industrial,domstica,hospitalar,comercial,agrcola,de servio e de varrio. SegundoaABNT,osresduosslidossoclassificadosquantosua periculosidadeemduasclasses:ClasseIPerigososeIINoPerigosos.Os resduos no perigosos se subdividem em duas categorias, A No Inertes e B Inertes.Aclassificaodanormabrasileirasedpormeiodeanlisesqumicas sobre o extrato solubilizado e lixiviado obtido a partir da amostra bruta do resduo. Asconcentraesdoselementosdetectadosnosextratossoentocomparadas comoslimitesmximosestabelecidosnaslistagensconstantesdaNBR 10004/2004. Abaixo tem-se a classificao: Resduos Classe I: Perigosos Apresentam periculosidade e devem ser manuseados com muita cautela e dispostosemlocaisadequados.Soconsideradosperigososporpossurem caractersticasderiscosadepblicaeaomeioambientedevidos propriedades intrnsecas de: Inflamabilidade Corrosividade Reatividade Toxicidade Patogenicidade 9 Resduos classe II A: No-inertes SoaquelesquenoseenquadramnasclassificaesdeResduos Classe I - Perigosos ou de Resduos Classe II B - Inertes, nos termos desta Norma, mas possuem propriedades tais como: Combustibilidade Biodegradabilidade Solubilidade em gua Resduos Classe II B: Inertes Emgeral,soosresduosquetmacapacidadedepermanecerem inalterados aos ataques do meio ambiente e tambm com o passar do tempo, sem com isso, contaminar o ecossistema e prejudicar a sade pblica. Aanlisedapericulosidadedosresduosslidosindustriaisfeitaem funodesuaspropriedadesfsicas,qumicasouinfecto-contagiosas,seguindo, almdaNBR10004/2004,asrecomendaesdasnormasbrasileiras regulamentadoras: NBR 10005/2004 Procedimento para obteno de extrato lixiviado de resduos slidos; NBR10006/2004Procedimentoparaobtenodeextrato solubilizado de resduos slidos; NBR 10007/2004 Amostragem de resduos slidos. AABNTNBR10.004/2004ResduosSlidosClassificaofoi elaborada em 1987, revisada em 2004. Essa reviso foi baseada no Regulamento Tcnico Federal Norte-americano (CRF, 2004). 10 2.2 Rochas Ornamentais: Definio e Consideraes Gerais Otermorochasornamentaisaplicadoaosmateriaisrochososutilizados parafinsdeornamentaoerevestimentosendopassveldepolimento,comoo granito, gnaisse, sienito, gabro todas designadas comercialmente como granitos (rochassilicatadas)emrmore(rochascarbonatadas).Dentreesses,osmais importantes economicamente so os mrmores e granitos (MOYA, 1992). Asrochassoclassificadascientificamentedeacordocomsuas composiesqumicasemineralgicasetambm,combaseemsuatextura (OLIVEIRA e BRITO, 1998). A composio mineral de rochas granticas essencialmente constituda por grosdequartzoefeldspato(plagioclsioeortoclsio),commenorquantidade mica e outros minerais acessrios (YILMAZ, 2008). Os granitos so rochas claras de origem vulcnica (intrusiva) e textura grossa, que possuem altos teores de slica (SiO2). Osgabros,tambmdeorigemvulcnica,sorochasescurascompostas predominantemente de minerais como o piroxnio. Os granitos e os gabros, quanto sua origem, so classificados como rochas gneas. Osgnaisses(rochasmetamrficas),designadoscomercialmentecomo granitos,assimcomoogabrosorochasque,notempogeolgico,sofreram transformaesfsicase/oumecnicasdenominadasmetamorfismos.Essas transformaes mudam o arranjo dos minerais constituintes, alterando textura e as caractersticas fsicas da rocha de origem. (OLIVEIRA e BRITO, 1998). Omrmoreumarochametamrfica,contendomaisde50%de carbonatos(calcitaoudolomita),formadopelarecristalizaodeumarocha carbonatada (GUERREIRO, 2000). Quanto aplicao das rochas ornamentais pode-se destacar o seu uso na indstriadaconstruocivil,artefunerria,artesacra,decoraodeinteriorese monumentos (IEL/FIEC, 1996). SegundoCHIODIFILHO(2001)cercade70%daproduomundialde rochasornamentaistransformadaemchapaseladrilhospararevestimentos,15 % desdobrada em peas para arte funerria, 10 % para obras estruturais e 5 % para outros campos de aplicaes. 11 2.3 Uso de Rochas Ornamentais na Construo Civil Omrmore,devidoasuabaixaresistnciaaosataquesambientais, freqentementeutilizadoeminteriorescomorevestimentoparapisoseparedes, sendo encontrados no mercado, ladrilhos de diversos tamanhos para esses fins. Ogranito(granitos,gabrosegnaisses),devidomaiorresistnciaa impactosambientaiseabraso,durezaeapeloesttico,usualmente empregadoemrevestimentoexternoetrabalhosestruturais,sendocrescenteseu usoeminteriorescomorevestimentos,pisos,peasdebanheiroecozinha.Os ladrilhoseplacasdegranitodisponveisnomercadotm,emgeral,asmesmas dimenses das de mrmore (VILLASCHI e SABADINI, 2000). 2.4 Esprito Santo: Plo Produtor de Rochas Ornamentais e Grande Gerador de Resduos A produo mundial de rochas ornamentais e de revestimento evoluiu de 2 milhest/ano,nadcadade1920,paraumpatamarde60milhest/ano (MONTARI,2003).SegundoVALE(1997)estaproduotemcrescido continuamente a uma taxa mdia anual de 4,7 % ao ano desde a dcada de 70Osprincipaispasesresponsveispelaproduomundialderochas ornamentaisso,segundodadosdoDepartamentoNacionaldePesquisas Minerais(DNPM(1990)apudBANCOdoBRASIL,2000),China,Espanha,ndia, Brasil,Grcia,entreoutros.Essaproduocompreendedesdemateriaisbrutosa rochas processadas. OBrasilpossuiumlugardedestaquenaproduomundialderochas, alcanando aquinta posio mundial.SegundoXAVIER(2006),estedestaquese d pelo fato de o pas possuir em torno de 600 variedades de rochas ornamentais (granitos,mrmores,ardsias,quartzitos,serpentitos,etc.),provenientesdemais de 1.500 frentes de lavra. Segundo CHIODI FILHO 2011, no ano de 2010 as exportaes brasileiras de rochas ornamentais tiveram um valor de US$ 886,1 milhes, correspondentes comercializao de aproximadamente 474,83 mil toneladas, e no primeiro trimestre 12 de2011umtotaldeUS$192milhes,compreendidosprincipalmenteentre granitos beneficiados em chapas polidas, alm de blocos e chapas brutas. Comovisto,ocrescimentodaindstriaderochasnocenriomundialtem serefletidonocontextointernobrasileiro,comopercebidopeloimpressionante volumedasexportaesbrasileiras,fazendodosetorderochasornamentaisum grande gerador de divisas para o pas. OestadodoEspritoSantoocupalugardedestaquenosetorderochas ornamentaisnoBrasil,possuindocercade1.200empresasdeextrao, beneficiamento,produodeinsumosebensdecapital,gerandomaisde20.000 empregosdiretosequivalentesa13%detodososempregosgeradospela indstria capixaba (SINDIROCHAS, 2004). SegundodadosdoINFOROCHAS(2006),oestadodoEspritoSanto representou no ano de 2006, 65 % do valor exportado pelo Brasil, que obteve um faturamento superior a US$ 1,04 bilho, e mais de 81 % das exportaes nacionais de manufaturados de mrmores e granitos. ValecomentarqueoestadodoEspritoSantopossuidoisgrandesplos no setor, um na regio sul e outra na norte. A regio sul do estado possui grande concentraodeempresasdebeneficiamento,eanorteforteconcentraoda atividade extrativa, como pode ser visto na Figura 2.1 (SPNOLA, 2003). O municpio de Cachoeiro de Itapemirim, no sul do estado Esprito Santo, omaiorprodutorderochasornamentaisdoBrasil,possuindocercade600 empresas, onde se concentra, em sua maior parte, atividades de desdobramento e beneficiamento, o que representa aproximadamente 64 % das empresas de rochas doestado(REDEROCHAS,2004).Asrochasornamentaisdestemunicpio,alm deatenderemaomercadonacional,emgrandepartesoexportadas, principalmenteparaosEstadosUnidosepaseseuropeus(VILLASCHIe SABADINI, 2000). AFigura2.1mostraummapaindicandoosmaioresncleosprodutivos capixaba. 13 Figura2.1MapadosPrincipaisNcleosdeExtraoeBeneficiamentodeRochasno Esprito Santo. 2.5BeneficiamentodeRochasOrnamentais:Problemasambientais causados pela deposio inadequada Em contrapartida, esse desenvolvimento econmico traz danos ambientais devidocrescentegeraoderesduos.Taisresduos,nopresentetrabalho, doravantedenominadosdeLamadoBeneficiamentodeRochasOrnamentais (LBRO),aolongodotempovmsetornandoumsrioproblemaambiental.Na maioriadasvezesasLBROs,sodepositadasemlocaisinadequados,podendo provocardanosaossistemasecolgicos,comoacontaminaodosrecursos hdricossuperficiaisesubterrneoseassoreamentodosrios.Somentenoestado 14 doEspritoSantoageraodeLBROdeaproximadamente98.000t/ms, considerando uma umidade de 30 %. Duranteoprocessodebeneficiamento,maisespecificamenteduranteo corte da rocha, so gerados resduos grossos e finos que, por vezes, no possuem destinao definida. Em geral eles so depositados em locais imprprios, tais como ptios ao redor das empresas ou depsitos provisrios, provocando a degradao domeioambiente,comocontaminaodosmananciaisedossolos,almde ocupargrandesreasprximassempresasquepoderiamserutilizadaspara outros fins. ACCHARetal.2006,afirmaramqueasLBROssodescartadasnos recursos hdricos sem qualquer tratamento, causando srios problemas ambientais. Nasltimasdcadastornou-sebvioqueasgrandesquantidadesdeLBROs dispostas sem qualquer tratamento causariam graves danos ambientais (JURIC et al.,2006). NosdepsitosantigosdeLBRO,reconhecidoscomopassivosambientais dasempresasdebeneficiamento,comasecagemdomaterial,oventooua movimentao sobre o mesmo podem produzir suspenso de material particulado, provocando a silicose e/ou calcificao dos pulmes, quando inalada. Alm disso, ocorreadegradaodasreasexploradas,modificandocompletamentea paisagemlocal(XAVIER,2001).Deveserdestacadotambm,ograndeimpacto paisagstico das reas de entorno. Existemassociaeseaterroscoletivosparatratamentoedestinao destes resduos em aterros industriais, onde os resduos ficariam depositados at a suadestinaofinal,possivelmentecomomatria-primaaserutilizadaemoutros projetos em estudo. Alm do simples depsito algumas dessas entidades prevem a implantao de centrais para tratamento e reaproveitamento da LBRO, recebe a submete a um tratamento em filtro-prensa para a retirada do excesso de umidade, contribuindotambmparaareutilizaodegrandepartedaguanoprprio processo de beneficiamento. Atualmentecriou-se,naregiosuldoestadodoEspritoSanto,algumas associaese/ouempresasdestinadasaessefim,podem-secitaraAMOL, ASSES,ADAMAG,ASA,SOJOAQUIM,J.A,TRANSPORTESC.R.A,em 15 CachoeirodeItapemirim,AEDRIMeASSERP,emVargemAlta,AIROMAVem Atlio Vivacqua e ASERFRA em Itapemirim. Em Nova Vencia, norte do estado, j est em funcionamento o Centro de Tratamento de Resduos (CTR) com capacidade de armazenar cerca de 325 mil m de lama, que prepara a LBRO para ser reutilizada, possivelmente na fabricao de telhas e lajotas. (INFOROCHAS, 2006).Almdascentraisdetratamento,asprpriasempresasinvestemno tratamentodeseusefluentes,pormeiodofiltro-prensa,tanquesdedecantaoe sedimentaochegamareaproveitarcercade80%daguausadanoprocesso, considerando que a LBRO extrada do filtro-prensa geralmente possui de 20 a 30% de umidade. O crescimento da produo da indstria de rochas aumenta ainda mais os problemascausadospelageraoderesduos.Naverdade,osetorindustrial desempenhaumpapelfundamentalnesteprocesso,aomultiplicaraproduode bens, agravando a problemtica da gerao de resduos (ROCHA e JOHN, 2003). ALBROaserutilizadanestapesquisageradanobeneficiamento primrio,ouseja,naserragemdosblocosderochasornamentais (desdobramento), que so feitas em equipamentos denominados teares. Apsoprocessodeserragemosblocossotransformadosemchapas para posterior polimento e acabamento Figura 2.2 (a e b). (a)(b) Figura 2.2 (a) Blocos de Rocha em Estado Bruto; (b) Processo de Serragem no Tear. (a) LBRO na Serragem dos Blocos; (b) Granalha. 16 Para se ter uma idia da ordem de grandeza do volume de resduo slido geradonestaetapadobeneficiamento,estima-sequeemmdia20a35%dos blocosderochasotransformadosempdevidoserragememchapas (MONTEIRO, 2004). SegundodadosdoINET(2001),naoperaodeserragemseperdem15 % do bloco se este for rocha carbonatada, 25 % se for granito e 20 % se for ardsia existo.Aserragemnostearesfeitaatravsdoatritodesuaslminascoma rocha em um meio fluido, chamado de lama abrasiva. A constituio desta lama uma mistura de granalha, gua, cal e p de rocha. Agranalhaumaligametlicadeformagranular,queusadacomo materialabrasivonodesdobramentodosblocos.Elatemafunodepromovero atritoentreaslminasdotearearocha.Acaleaguaformamummaterial viscoso com a finalidade de refrigerao e lubrificao das lminas Figura 2.3. Acomposioqumicadasgranalhasdeaocomerciaissegue basicamente Norma SAE J1993 (1996), que a descrita na Tabela 2.1: (a)(b) Figura 2.3 (a) LBRO na Serragem dos Blocos; (b) Granalha. Tabela 2.1 Composio qumica da granalha Elemento% em peso do Produto Final Carbono0,80% a 1,20% Mangans0,60% a 1,20% Silcio0,40% mnimo Enxofre0,05% mximo Fsforo0,05% mximo 17 Outro insumo usado so as lminas de corte, compostas basicamente por umaligadeFerroCarbono,almdeelementosdeligataiscomoMangans, Nquel, Cobre, entre outros. Em virtude desse panorama, torna-se necessria a reutilizao do resduo nesta cadeia produtiva, favorecendo o desenvolvimento sustentvel da regio. 2.6 Reaproveitamento de Resduos 2.6.1 Generalidades Comofoienfatizado,parasuprirasnecessidadesdomundomoderno necessrio um aumento da produo, que paulatinamente contribui para o aumento de resduos, que nem sempre tm um destino ecologicamente correto. Como no possvel parar a produo, uma das grandes preocupaes da atualidade consiste emreaproveitarosresduosgeradosnosdiversosprocessosprodutivos (MOREIRA et al., 2005). Considerandooconceitodedesenvolvimentosustentvel,torna-se evidenteanecessidadedeumamelhordistribuiodosrecursoseconmicosda humanidade, tendo-se como principal preocupao a sustentao da natureza. Os processosdeproduodevemeconomizarenergiaenogerarsubprodutos perigosos,quepodemporemriscoanaturezaeoserhumano(PENTTALLA, 1997). SegundoBATISTALEITE(2001)oconsumoderecursosnaturaisede energiatemaumentadoproporcionalmenteaocrescimentoedesenvolvimentoda populaomundial.Comisso,atualmentehumapreocupaocomogasto excessivoouineficientederecursosnaturais.Aatualquestoambientaldiz respeitoeconomiaderecursosnaturais,bemcomodiminuioeo reaproveitamento dos resduos das atividades industriais. MENEZESetal.(2002)afirmamqueareciclagemderesduos, independentementedoseutipo,apresentavriasvantagensemrelao utilizaoderecursosnaturais.Dentreestasvantagensdestacam-se:reduodo 18 volume de extrao de matrias-primas, reduo do consumo de energia, menores emisses de poluentes e melhoria da sade e segurana da populao. Do ponto de vista ambiental e econmico, o reaproveitamento de resduos emmateriaisdeconstruotendeareduziroconsumodeareianaturalcomo agregado mido. A explorao de areia natural proveniente dos leitos dos rios tem grandepotencialdedegradaoambientaletemsidoumaprticacadavezmais coibidapelosrgosambientais,sendonecessriobuscarnovoslocais, distanciando-sedoscentrosconsumidores,oqueacarretamaiorescustos principalmente com o transporte, alm de ser considerado um recurso natural no renovvel. Pode-secitarcomoalternativadeeconomiadeagregados,ousode resduosdeindstriasdegeraodeenergiaeltrica,pormeiodaqueimado carbono,paraproduodeagregadoslevesparaconcreto (ANAGNOSTOPOULOS, 2008) e no presente caso, o uso de resduos de mrmore e granito em produtos de argila (SEGADES, 2005). Diante da importncia econmica da indstria de rochas e, das evidncias aqui expostas, cresce a necessidade de uma produo mais limpa, que seja menos agressiva ao meio ambiente. Nocasoemquesto,osresduosgeradospelaatividadede beneficiamentoderochassemostramviveisparaoseureaproveitamento,uma vezqueestesresduossomateriaisconstitudos,emsuagrandemaioria,de fragmentos de rocha com grandes possibilidades de aplicao. 2.6.2 A construo civil como alternativa para o reaproveitamento de resduos Aconstruocivil,assimcomoosetorderochasornamentaisumramo da indstria brasileira que possui uma parcela significativa da gerao de resduos slidos, alcanando a marca de 30 % de desperdcio dos materiais de construo. OLIVEIRA et al. (2001) presumem que na maioria das cidades brasileiras, asobrassoprojetadaseconstrudassemconsiderarosimpactosambientais, resultandonumagrandequantidadedeentulhodepositadoematerrossanitrios. Partedessematerialabandonadaemlocaisinadequados,quasesempre 19 clandestinos, provocando danos s reas sadias, como esgotamento e poluio de aqferos,assoreamentodasmargens,poluiodecursosdguaseproliferao de vetores. No Brasil, o entulho de construo representa de 60 a 68 % da massa total dos resduos slidos urbanos (PINTO, 1997). Considerandoograndedesperdcionoscanteirodeobras,aindstriada construocivilresponsvel,porexemplo,peloconsumode20a50%dos recursosnaturaisextrados(ALAVEDRAetal.1997,SIJOSTROM,1997).O consumo dos agregados naturais varia de 1 a 8 ton/hab.ano. Deve-semencionar,almdosrecursosextrados,ageraodapoluio, comoemissodepoeiraegscarbnico,principalmenteduranteaproduode cimento(JOHN,1998ePENTALLA,1997).Aindstriadecimentogeracercade 5% das emisses globais de CO2, devido decomposio de carbonatos (cerca de 50%), a combusto de combustveis no forno (cerca de 40%) (VELOSA 2008). Destaca-se importncia da indstria cimenteira, pois o cimento portland o ingredientefundamentaldoconcretoe,emgeral,representacercade15%do volume do concreto e de aproximadamente 45% do seu custo total (JURIC, 2006). Pelo fato de consumir grandes quantidades de matrias-primas naturais e, apesardeserumgrandegeradorderesduos,aconstruocivilmostra-secomo uma alternativa para absorver parte dos resduos slidos industriais. A necessidade de reciclar resduos industriais tem motivado cada vez mais as investigaes cientficas, visando minimizar o impacto ambiental provocado pelo acmulodestesresduospormeiododesenvolvimentoedeaplicaes apropriadas dos mesmos (RESCHKE, et al. 2005). JOHN(1996)consideraqueomercadodaconstruocivilseapresenta como uma das mais eficazes alternativas para consumir materiais reciclados, pois aatividadedaconstruorealizadaemqualquerregio,comaampliaocada vez maior do ambiente construdo, o que permitir reduzir os custos de transporte.O setor de materiais de construo, apesar do desperdcio no mbito local, de modo geral j o setor da economia que emprega o maior volume de resduos reciclados (JOHN, 1997). Nosltimosanos,aincorporaodoresduoderochaornamentalem materiaisdeconstruosurgecomoumadasalternativasparadiminuiroscustos 20 dosmesmos,agregarvaloraosubprodutoderochaereduzirosimpactos ambientais, devido aos danos causados pela disposio inadequada da LBRO. Algunspesquisadoresvmestudandoeverificandoodesempenhodeste material;comoporexemplo,naproduodeargamassas(CALMONetal.1997, SILVA1998,AFONSO2005eBAHIENSE2007),tijoloscermicos(NEVESetal. 1999),peascermicas(LIMAFILHOetal.1999eXAVIER2006)econcretos (GONALVES, 2000), dentre outros trabalhos. 2.6.3 Incorporao da lama do beneficiamento de rochas ornamentais em pavimentos intertravados UmaalternativaparaareutilizaodaLBROenvolveaindstriade concreto.Considerandoumaproduocadavezmaior,maioressoas dificuldadesemseencontraragregadosnaturais,devidoaousocrescentede rochasemineraiscomoagregados.Istotempromovidoumabuscaporfontes alternativas (ROSSETTI, 2006). Sendo assim, este trabalho prope a incorporao da LBRO em concretos paraconfecodepavimentosintertravados,ondeaLBROterafunode agregado mido e filler na composio da mistura.Os fillers so os agregados mais finos, constitudos de partculas minerais de dimenses inferiores a 0,075 mm. Os fillers tm gros de dimenses da ordem dos de cimento portland (PETRUCI, 1998). Alm do apelo ambiental, pela reutilizao de resduos industriais, o uso de resduos e subprodutos da indstria de beneficiamento de rochas em argamassas apresenta-secomoumaalternativaparaoaumentododesempenhodesses materiais (MOURA, 2002). Sendoassim,aincorporaoemmateriaisdeconstruoapresenta-se comoumaalternativaparaadiminuiodocrescentevolumedosresduosde rochasornamentais.Istoporqueoresduoemquestoummaterial,emgrande parte,constitudodefragmentosderochaquepossuicaractersticasqumicas, fsicas,mecnicasemineralgicasqueohabilitamparaserusadocomoadio mineral, isto , agregado ou filler. 21 Enfatiza-seoineditismodapesquisa,quetrazumprocedimentode dosagemdeaglomeranteeagregados,comincorporaodeLBRO,emum materiallargamenteusadosnaindstriadaconstruocivil,ospavimentos intertravados. ALBROentopassadeumrejeitoindustrialparaumpotencial componentedemateriaisdeconstruo,amenizandooproblemaambiental causado pelo crescente aumento de sua gerao. 22 CAPTULO 3 PAVIMENTOS INTERTRAVADOS DE MATRIZ CIMENTCEA 3.1 Pavimentos Intertravados de Concreto Aprimeirapeapr-moldadadeconcretofoifabricadanofinaldosculo XIXealgumaspatentesforamregistradasantesdaprimeiraguerramundial.Os primeirosavanosnodesenvolvimentodautilizaodapavimentaoemblocos deconcretoocorreramnaHolandaeAlemanhanoperododereconstruodos pases aps a Segunda Guerra Mundial. A partir de 1950, houve uma evoluo dos modelosdefrmasexistentesparaafabricaodestas.Foiincorporadoum refinamentomaiornasformasdaspeas,disponibilizandooutrosmodelosde peas com formatos dentados, principalmente (CRUZ, 2003).Apartirdadcadade80,comadisponibilidadenomercadode equipamentosdegrandeprodutividadeecomelevadograudepreciso dimensional, a indstria de pavimentos de peas pr-moldadas vem crescendo em grandesproporesemtodoomundo,inclusivenoBrasil.Oqueeraumtipode materialutilizadoapenasemreasquedemandavamefeitosarquitetnicosou paisagsticos,deulugaraummaterialnicoeextremamenteverstilpara harmonizarqualquertipodepavimento,inclusiveoindustrialerodovirio,tanto esteticamentequantoestruturalmente,opavimentointertravado(SANTOSe BORJA, 2007). Segundo SOO LEE (2003), os blocos intertravados de concreto podem ser usadosdeformaamplaempavimentos,poispossuibaixocustodemanuteno, 23 facilidadedecolocaoeremoocomreutilizaodosblocosoriginais,apelo esttico, alm de possuir em propriedades de engenharia superiores. Destaca-seafacilidadedeexecuoemanutenodestetipode pavimento quando comparado a outros como, por exemplo, o concreto betuminoso (asfalto),poistantonaexecuoquantonamanutenonoseutiliza equipamentostosofisticados,podendoserrealizadocompequenaequipee ferramentasmanuais,inclusivepodendo-seutilizarmo-de-obrapouco especializada. Osintertravadospodemadquirirdiferentesformasecores(comaadio depigmentos)quesosimultaneamentefuncionaleesteticamenteagradveis, sendoaindaresistentesaclimasrigorosossujeitosaciclosdegelo/degelo (GONZALOESMITH,1990).AFigura3.1mostraalgunstiposdemorfologiade pavimentos. Figura 3.1 Diferentes formas para intertravados (SOO LEE, 2003). SegundoFIORITI(2007)napavimentaointertravadacomblocosde concreto,oprocedimentoadotadoparaseexecutaremreparosemredes subterrneasdeguaedeesgotomuitosimplesefcil,poisbastaremoveros blocosdeconcretodareaafetada,paraqueosproblemasoudanossejam corrigidos,seguidosdarecolocaodosblocos.Todoesseprocedimentofeito sem a necessidade de equipamentos especiais. Os blocos intertravados so macios e permitem pavimentar superfcies. O intertravamentoacapacidadequeosblocosadquirempararesistiraos 24 movimentos de deslocamento individual, seja ele vertical, horizontal, de rotao ou de giro em relao a suas peas vizinhas.A adio da LBRO nos intertravados visa dar melhor acabamento s peas emelhorarparmetrosmecnicosdosblocospavimentos,deformaqueatendam snormastcnicasnacionais.Almdisso,surgecomoumaalternativapara diminuio de custos para a confeco dos pavimentos com economia de matrias primas naturais, uma vez que a LBRO no possui at ento valor econmico. 3.2 Argamassas e Concretos SegundoaNBR13281/2001,argamassaumamisturahomogneade agregado(s)mido(s),aglomerante(s)inorgnico(s)egua,contendoouno aditivos ou adies, com propriedades de aderncia e endurecimento, podendo ser dosadaemobraoueminstalaoprpria,comoargamassaindustrializada.A argamassaessencialmenteumconcretosemagregadogrado(MEHTAe MONTEIRO,1994).Concretootermousadoparaumaargamassacontendo agregados midos e grados. luz da engenharia de materiais, concreto pode ser considerado como um compsitocomum,feitocompartculasgrandes,ondeasfasesmatrizedispersa socompostaspormateriaiscermicos.Concretosubentendeummaterial compsitoqueconsisteemumagregadodepartculasligadoumasasoutrasem umcorposlidoatravsdealgumtipodemeiodeligao,isto,ocimento (CALLISTER, 2000). Osaglomerantessooselementosativosdamistura,poissoelesos responsveispeloendurecimentodaargamassaedoconcreto.Osaglomerantes mais usados so os aglomerantes hidrulicos, assim definidos por s endurecerem por meio de reaes com gua, como tambm por formar um produto resistente gua depois de endurecidos (MEHTA e MONTEIRO, 1994). Os aglomerantes mais usados so a cal hidratada e o cimento Portland. Aestruturadeumslidoheterogneo,comooconcreto,constitudapor fases, estas se diferenciam principalmente em tipo, quantidade, tamanho e forma. 25 Umaanliseinicialanvelmacroscpicomostraoconcretocomoum materialaparentemente,constitudodeduasfases,quesoaspartculasde agregadosdetamanhoeformasvariadoseummeioligante,compostodeuma massa contnua de argamassa endurecida. O problema de se estudar um material tocomplexocomooconcretoanvelmacroscpico,quecomestegraude preciso muitas propriedades e caractersticas prprias do material no conseguem seranalisadas.Portantoparapesquis-lonecessrioterumavisomais aprofundada,quesomenteconseguidaquandosoutilizadosparmetros encontrados a nvel microscpico (GONALVES, 2001). 3.3 Estrutura do Concreto de Cimento Portland 3.3.1 Agregados Osagregados,geralmenteclassificadosemmidoegrado,soobtidos diretamente da natureza, podendo-se citar a areia do leito de rio, areia da britagem de rochas, brita, entre outros. A fase agregado a principal responsvel pela massa unitria, mdulo de elasticidade e estabilidade dimensional do concreto (MEHTA e MONTEIRO, 1994). Destaformaascaractersticasmaisimportantesdeumagregadososuamassa especfica, textura, granulometria, resistncia abraso e sanidade. A composio qumicadarochamatriz,quandonosodetectadoselementosreativoscomo cimento ou o meio ambiente, menos importante que suas caractersticas fsicas. Amassaespecficadoagregadogradoinfluidiretamentenamassa especificafinaldoconcreto.Amassaespecificadoagregadotambm diretamente proporcional resistncia compresso do concreto, pois quanto mais leveoagregado,emgeralmaiorasuaporosidade(ndicedevazios)e conseqentemente menos resistente torna-se o agregado, que acaba se tornando o elo fraco da mistura. Osagregadosnaturaisusuaispossuemresistnciacompressobem maiorqueoconcreto.AsTabelas3.1e3.2mostramresistnciasindividuaisde 26 algumasrochasbrasileirasenorteamericanas,normalmenteusadascomo agregados para concretos (BAUER, 1994 e WOOLF apud NEVILLE, 1988). Tabela 3.1 Resistncia mdia compresso de rochas gneas brasileiras (BAUER, 1994) Rochas gneasResistncia Compresso (MPa) Granito (Serra da Cantareira, SP)154 Granito (Rio, RJ)120 Basalto150 Tabela 3.2 Resistncia mdia compresso de rochas norte americanas (WOOLF apud NEVILLE, 1988) Rochas gneasResistncia Compresso (MPa) Granito181 Felsite324 Trap283 Rocha calcria 159 Arenito131 Mrmore117 Quartzito252 Gnaisse147 Schist170 3.3.2 Pasta de Cimento APastadeCimento(matriz)omeiocontinuoqueuneaspartculasde agregados do concreto. constituda por diferentes tipos de compostos hidratados decimentotaiscomo:silicatoshidratadosecarbonatodeclcio(MORANVILLE-REGOURD, 1992). Segundo FREITAS 2007, a pasta de cimento tem por objetivo envolver os agregados,preenchendoosvaziosformadosepossibilitaraoconcretoa capacidade de manuseio quando recm misturado. 3.3.3 Zona de Transio: Microestrutura do Concreto O estudo da microestrutura do concreto fornece muitos parmetros, que ao seremanalisadosmostramcomoestematerialpossuiumaestruturacomplexa. Apareceoutrafase,azonadetransio,querepresentaaregiointerfacialentre as partculas de agregado e pasta de cimento. Apesar de ter uma espessura muito 27 delgadaaoredordoagregado,azonadetransio,geralmentemaisfracado que as duas outras fases, o agregado e a argamassa, e consequentemente, exerce umainflunciamuitomaiornaspropriedadesdomaterialdoquepoderiaser esperado pela sua espessura.Naverdadeoconcretoummaterialtrifsico,quepossuiasseguintes fases:agregados,argamassaendurecida(pastadecimento)ezonadetransio. Estasduasltimasfasespossuemumadistribuioaltamenteheterognea,ou seja, suas propriedades variam dentro de uma mesma massa de material. Estudosdenovosagregadosparaargamassaseconcretossejustificam, poisdeextremaimportnciaoconhecimentodasinter-relaesentreos agregadoseamatrizcimentcia.Amatrizcimentciaconstitudapelazonade transio entre o agregado e a pasta de cimento propriamente dita. Azonadetransiodeterminadeformasubstancialaspropriedadesdos materiaiscompostosbasedecimentotipoportland.Estazonaaregiode concentraodetensesquedeterminaoiniciodafraturanassolicitaesde compresso.IstopodeserexplicadosegundoestudosdeNEVILLE(1988),onde seconstataquearesistnciaindividualdosagregadosmuitosuperiorquea resistncia do concreto. A porosidade na zona de transio de argamassas e concretos maior em comparaocomovolumedapastaendurecida(SCRIVENER,1988).Isto principalmenteatribudoao"efeitoparede"queconduzaumapequena concentraodecimentonazonadetransio,contribuindoparaoaumentode porosidadenestaregioe,conseqentemente,diminuindoaresistncia (LEEMANN, 2006). Explica-seento,ofatododesenvolvimentodemateriaisabasede concreto com adies que permitam diminuir a porosidade nesta zona, sendo que o resduoderochaapresenta-secomoumaboaalternativadevidoasuaelevada finura.AsFiguras3.2e3.3mostramrespectivamenteumamicrografiaeuma representao esquemtica da zona de transio do concreto. 28 Figura 3.2 Micrografias da zona de transio entre o agregado e a pasta de cimento (G) = agregado, (P) e (C) = pasta de cimento (MORANVILLE-REGOURD, 1992). Figura3.3Representaoesquemticadazonadetransioentreapastade cimento e o agregado (MEHTA e MONTEIRO, 1994). Paraavaliarainflunciadazonadetransioeocorrnciadeporosidade na pasta dos concretos, elaborados com adio de LBRO rocha, para pavimentos ser usada a tcnica do MEV Microscopia Eletrnica de Varredura. 29 3.4 Concretos para Pavimentos Intertravados Osconcretosparaafabricaodeblocossocompostosdecimento Portland,agregadomido(areianaturale/ouartificial)eagregadogrado (pedrisco) (VARGAS, 2002). OLIVEIRA(2004)mencionaqueosconcretosestruturaisnormais,ou tambmchamadosplsticos,caracterizam-sepeloelevadoconsumodegua, almdaquantidadenecessriahidrataodocimento,paraobtenodeuma misturaplsticaecomconsistnciaconvenientecapazdeserperfeitamente, adensada.Essacaractersticapermitequeessesconcretossejamaplicadoscom certa facilidade, sendo que a retirada do ar aprisionado s misturas, geralmente, feita mediante equipamentos simples, tais como vibradores de imerso. Aguaadicionadaemexcesso,ouseja,almdanecessriapara hidrataodocimento,devidonecessidadedeobtenodeuma trabalhabilidade adequada, que por sua vez, resulta em poros na pasta de cimento e,tambm,emfissurascausadaspelaperdadoexcessodeguaparaomeio, reduzindosignificativamentearesistnciamecnicaapsocompleto endurecimento. Osconcretosdestinadosaconfecodepavimentosintertravados,em geral,possuemconsistnciamaisseca,ouseja,umaconsistncia significativamentesuperiordosconcretosplsticos.DeacordocomMACHARD (1996),obaixoconsumodeguadessesconcretosdevidonecessidadede desforma imediata das peas.Com isso, considerando a elevada consistncia, com abatimento tendendo azero,paramoldagemdospavimentostorna-senecessrioutilizar-se equipamentosespeciaispararemoodoaraprisionadoemexcessonamistura, maiorcompactao,assimcomopromovermelhoracabamento.Paratantose empregam processos de fabricao mecanizada.SegundoHOLT,2006utilizam-semquinasdevibro-compressoondeo concretolevadomecanicamentesformas,vibradoecompactado.Este procedimentodeveserfeitotendoemvistaseobterbomacabamentoemaior agregao entre as partculas. 30 Devidoelevadaresistnciacompressoqueestetipodepavimento requere,denomnimo35MPa,segundoprescriesdaNBR9781/1987-Peas deConcretoparaPavimentao:Especificaonecessrioqueoconcreto possua,almdealtaagregaoentreaspartculas,queapastadecimento envolva maior quantidade de agregados possvel. AFigura3.4mostraumamquinausadaporHOLT(2006)emseus experimentos. Figura 3.4 Mquina de vibro-compresso para confeco de blocos para pavimentos de concreto (HOLT, 2006) As principais propriedades requeridas no estado endurecido, como textura superficial relacionada com a composio granulomtrica da mistura, resistncia compressoeabsorodegua,almdamisturaapresentarboacoesoe trabalhabilidade,estorelacionadasdiretamentecomascaractersticase regulagensdamquinadevibro-compressoutilizadaparafabricaodos pavimentos intertravados (PETTERMANN, 2006). 31 3.5 Composio dos Blocos Intertravados Umconcretocompostoessencialmenteporagregadomidoegradoe um aglomerante, no caso cimento portland. Os blocos, como citado anteriormente, seroconfeccionadosporconcretoscomadiodeLBRO,queterafunode agregado mido e filler. Combasenareferenciasbibliogrficas,oscomponentesbsicosdos blocos de concreto so, em geral, uma mistura de cimento, areia, pedrisco e gua. Este trabalho prope alm destes componentes a adio da LBRO. Apriori,apropriedadeinicialparaadeterminaodasproporessera resistnciacompresso,porserrequisitobsicoinicialparapavimentos intertravados de concreto, considerando as solicitaes de trafego de veculos que sero impostas nos blocos. 3.6 Resistncia a compresso MEHTA&MONTEIRO(1994)definemaresistnciadeummateriala capacidade deesteresistirtensosemruptura,sendoquearuptura algumas vezes identificada com o aparecimento de fissuras. Ou seja, no caso de concretos, aresistnciaestrelacionadacomatensorequeridaparacausarafraturae, tambm, ao grau de ruptura no qual a tenso aplicada alcana seu valor mximo. Na compresso, o modo de ruptura, quando comparado trao uniaxial, menosfrgilporqueconsideravelmentemaisenergianecessriaparagerare aumentar as fissuras na matriz (MEHTA & MONTEIRO, 1994).Osmesmosautoresaindaadmitemquenumensaiodecompresso uniaxialemconcreto,nenhumafissurainiciadanamatrizatpoucoacimade 50%datenso deruptura.Apartirdeste estgio,umsistemaestveldefissuras, designadasfissurasdecisalhamento,jexistenasproximidadesdoagregado gradoe,anveismaiselevadosdetenses,comeamaaparecerfissuras tambmnointeriordamatriz.Quandoasfissurasnamatrizseunemcomas fissuras de cisalhamento ocorre, ento, a ruptura.32 Aresistnciacompressodospavimentosoprincipalparmetrode controledequalidadedosblocos,sendoqueessevalornoexercegrande influncia no comportamento estrutural dos pavimentos, quando limitada entre 20 e 60 MPa (SHACKEL, 1980 apud OLIVEIRA, 2004).SegundoaNBR9781/1987-PeasdeConcretoparaPavimentao: Especificao,aresistnciacaractersticacompressodosblocospara pavimentos, calculada de acordo com as prescries da NBR 9780/1987- Peas de ConcretoparaPavimentao:DeterminaodaResistnciaCompresso,deve ser35MPaparasolicitaesdeveculoscomerciaisdelinhaou50MPaquando houvertrfegodeveculosespeciaisousolicitaescapazesdeproduzir acentuados efeitos de abraso. Combasenessasinformaes,paraqueseconsigaalcanaressas resistnciasnecessita-seodesenvolvimentodenovosmateriaiseo aprofundamentodoestudodedosagem.ALBRO,devidoaobaixodimetrodos gros(granulometriadaordemdosgrosdocimento)tendeaaumentaro empacotamento do concreto e, com isso, aumentar a resistncia compresso. A norma tcnica nacional (ABNT) adotou o ensaio de carregamento parcial como sendo o mtodo de ensaio normalizado para a determinao da resistncia compressodosblocosempregadosempavimentao.Esteensaiofeitopor meio de placasauxiliarescirculares(NBR9780/87)colocadasemcontatocomas duasfacesdapeaeperfeitamentealinhadas,simulandoumpuncionamento duplo.Essaadaptaosetornanecessriadevidogranderesistncia compressoqueestespavimentosrequerem,poiscomareadesuasuperfcie, seriaprecisoumaprensadegrandecapacidadedecompressoparaquefosse atingido tenso requerida. AFigura3.5ilustraomododeexecuodoensaiosegundoanorma brasileira. 33 Figura 3.5 Ensaio de compresso para pavimentos intertravados (FIORITI 2007). 3.7 Dosagem em blocos de concreto para pavimentos intertravados SegundoNEVILLE(1995),adosagemdoconcreto,porelechamadode seleodemateriais,oprocessoadequadodeescolherosingredientesdo concretoedeterminarsuasquantidadesrelativas,comoobjetivodeproduziro maiseconmicoconcretopossvel,atendendopropriedadesimportantescomo resistncia, durabilidade e tipo de consistncia requerida. Ametodologiadedosagemutilizadaparaproduodepavimentos intertravadosdependedotipodetcnicadeproduoadotada.Amaioriadas fbricas utiliza vibro prensas requerendo concretos de consistncia seca e coeso suficienteparasemanteremntegrosatseuendurecimento,semsofrer desmoronamentosouquebradearestas.Acoesodamisturaobtida principalmenteemfunodacorretaquantidadedefinosemconjuntocoma vibraoepressodeadensamentoexercidopeloequipamentonomomentoda moldagem dos pavimentos intertravados (Shackel, 1992 e 2000, Abreu, 2002). Nestetrabalho,adeterminaodacomposiodoconcretoparaa confeco dos pavimentos foi feita utilizando-se a metodologia de planejamento de experimentos e misturas. 34 Misturaspodemserdefinidascomoexperimentosondearesposta assumidadependesomentedasproporesrelativasdosingredientespresentes na mistura e no na quantidade total da mistura (CORNELL, 1990). Oplanejamentodeexperimentoscommisturastemsidoumaferramenta utilizadaemdiversasreasdaindstria,taiscomo:alimentos,materiaisde construo,detergentes,tintas,vidros,metais,produtosqumicos,etc.Alguns autoresqueseguemestalinhadepesquisapodemsercitados,taiscomo: ALEXANDRE(2000),Senaet.al.(2001),OliveiraeSilva(2003),GALDAMEZe CARPINETTI(2004),COSCIONE(2005),VALDECIReCINCOTTO(2005), XAVIER (2006), BAHIENSE (2007) dentre outros. Amisturadoscomponentesdosblocosparapavimentosintertravados pode ser definida como a determinao das propores entre os seus constituintes; nocaso,cimento,agregadoseLBRO(adiomineral).Aspropriedadese caractersticasquesedesejamobtersofunesdestamistura.Portanto, importanteencontrarummelhorproporcionamentoapartirdotipodecimentoe agregados escolhidos, para estabelecer uma composio que d a melhor resposta com o menor custo. Sendo assim, em busca de um modelo mais adequado para as misturas de agregados,principalmentecomrelaosmisturascomresduos,nestetrabalho foiusadaamodelagemnumrico-experimentaldemisturaspormeioda MetodologiadeRedeSimplex(Simplex-LatticeDesign).Apsdeterminaodas composiesdeagregados,foielaboradoumPlanejamentodeExperimentos Fatorial para moldagem dos pavimentos propriamente ditos. Adeterminaodaformulaonumrico-experimentalfoiapresentadade formadescritivaporCORNELL(1990),BARROSNETOetal.(2003), MONTGOMERY (1997), MONTGOMERY (2003), BAHIENSE (2007), entre outros. 3.6 Caracterizao Ambiental dos Blocos Intertravados AcaracterizaoambientalsegundoaNBR 1004/2004sedpor meio de anlisesqumicassobreoextratolixiviado(NBR10005/2004Lixiviaode 35 Resduo:Procedimento)esolubilizado(NBR10006/2004Solubilizaode Resduo: Procedimento).A ABNT - Associao Brasileira de Normas Tcnicas, por meio das NBRs citadas,fixamosrequisitosexigveisparaaobtenodeextratolixiviadoe solubilizadodosresduosslidos.Ambososprocedimentosdeterminamqueo tamanhodaspartculasdasamostrasnodevemsersuperioresapeneirade malha de 9,5 mm. Caso contrrio, a amostra deve ser triturada at que atenda ao requisito acima. Sendoassim,ensaiosdecaracterizaoambientalemmateriaisde construocivil,segundoanormabrasileira,noconsideramo materialintacto,o queaumentaconsideravelmentesuareaespecifica.Almdisso,ametodologia nacionaltrataomaterialdeconstruocomoumresduo,desconsiderandoa capacidadedeestabilizaoqueapastadecimentopromovenosgrosde resduo. A caracterizao ambiental segundo os procedimentos descritos na norma nacionalserempregadanestetrabalhoatitulodecomparaocomo procedimentoadotadonanormafrancesaAFNORXPX31-211,queconsideraas amostras intactas, ou seja, sem triturao.AAFNORXPX31-211consideraatcnicadeSolidificao/Estabilizao para analise da influencia ambiental da LBRO nos materiais. 3.6.1 Tecnologia de Solidificao/Estabilizao Estatecnologia,projetadainicialmenteparafixaoqumicae encapsulamento de resduos radio - nucleares e de galvanoplastia, atualmente vem sendo aplicada a uma larga faixa de resduos, que incluem os resduos industriais orgnicoseinorgnicos,soloscontaminadose/ouconstituintesorgnicose resduosdeincinerao(HILLSEPOLLARD,1997).NosEstadosUnidos,a tecnologia de solidificao/estabilizao vem sendo empregada a mais de 20 anos (USEPA, 2000). SegundoUSEPA(1999),asolidificaorefere-sestcnicasque promovemasolidificaoderesduossobformadematerialslido,no envolvendonecessariamenteumainteraoqumicaentreoscontaminasteseos 36 agentessolidificados.Aestabilizaorefere-sestcnicasquereduzem quimicamenteopotencialperigosodeumresduo,convertendoseus contaminantes em formas menos solveis, mveis ou txicas. As caractersticas de manipulao e natureza fsica do resduo no so necessariamente mudadas pela estabilizao (LORENZONI, 2005). Geralmente, o processo de solidificao/estabilizao tem sido avaliada de acordocomcritriosepadresespecificadospelalegislaofederal,estaduale local,ouporagnciasreguladorasqueusammtodosepadresenglobandoos gruposdepropriedadesfsicasepropriedadesqumicasdoresduosolidificado (WEITZMANN et al., 1988). Com isso, a rea de contato do material com os agentes externos aumenta consideravelmente,favorecendoassim,asolubilizaoelixiviaodos componentes,queantespoderiamestarsimplesmenteencapsuladosnointerior das peas. Estetrabalhoadotou,paracaracterizaoambientaldaspeasde pavimentosintertravados,aAFNORXPX31-211,normafrancesaquedetermina osprocedimentosparaotestedelixiviaoderesduosslidosinicialmente macios ou gerados por um processo de solidificao.Oextratolixiviado,obtidopormeiodaAFNORXP31-211,proveniente das amostras em estado original, ou seja, sem a necessidade da cominuio com reduo do tamanho das partculas (cerca de 9,5 mm), e conseqente aumento da rea especifica de contato. Alguns resduos so de difcil classificao e at mesmo os j classificados e titulados como classe II A e II B, ainda que submetidos ao teste de solubilizao conformeaNBR10006(ABNT,2004c),nogarantemausnciadetoxicidade (RODRIGUES, 2007). Aps a obteno e caracterizao do extrato lixiviado, este passou por uma caracterizaoecotoxicolgica.Flohretal2005,afirmaramqueestesensaios possibilitamaidentificaodesubstnciastxicasnolixiviado,oquedenotaa presena de uma das caractersticas descritas pela NBR 10.004, a toxicidade, que argumento suficiente para classificar o resduo em classe I. A ecotoxicidade pode ser classificada em aguda e crnica. KNIE e LOPES (2004) afirmaram que o efeito agudo se manifesta dentro de perodos curtos (horas 37 oudias)deexposiodosorganismosaquticosaumagentenocivo,causando quasesemprealetalidade.Podetambmocorreraimobilidadeaalguns microcrustceos. Oefeitocrnicoserefereaanomaliascausadaspeloagentenocivoem perodos prolongados de exposio, propiciando alteraes na fisiologia da vida.Umadasformasdeentradadeagentestxicosparaoambienteaqutico sedatravsdoresduoslidoindustrial.Nosedevesubestimarocontrolede poluentestxicosqueafetamadversamenteomeioambiente,devidogrande diversidadedenovassubstnciasqueestosendointroduzidasnomesmo (ZAGATTO et al, 1992). OgraudetoxicidademedidopormeiodeUnidadesTxicascnicas (UTc)ouUnidadesTxicasAgudas(UTa),oumesmopeloFatordeToxicidade FT para cada caso, agudo ou crnico, que indica quantas vezes necessrio diluir oefluenteparanoapresentartoxicidade.KNIEeLOPES(2004)informamque quandooresultadodetoxicidadeapresentarvalormaiorque1aamostra apresentatoxicidademas,seestevalorformenorouiguala1aamostrano txica, pois no precisou ser diluda para no ocorrer efeito txico aos organismos. Osensaiosdescritosnestetpicodarosubsdiosparavalidaodeste pavimento em condies de uso, que alm dos critrios tecnolgicos do concreto, deve garantir a integridade dos recursos hdricos e solo, por meio da estabilizao da LBRO. 38 CAPTULO 4 MATERIAIS E MTODOS 4.1 - Materiais Osconcretosconvencionaisgeralmentetmcomoseusconstituintes bsicosocimentoportlandeagregadosmidose/ougrados.Apropostadeste trabalhoaincorporaodaLBROemsubstituioparcialaoagregadomido tendo, tambm a funo de enchimento, isto filler na mistura. Nestecaptulo,apresentam-seascaractersticasdasmatrias-primasque foram utilizadas para a elaborao das misturas. 4.1.1 - Areia Comointuitodeserobterumtrao,istoumaproporo,dereferncia, paraumaanlisecomparativaentreosmateriaisconvencionaisproduzidosna indstrialocaleasmisturasincorporadascomLBRO,utilizou-seareianaturaldo rioParabadoSul.Optou-seporestaareiaporsernaprticaamaisusualmente empregadanopreparodeargamassaseconcretosemCamposdosGoytacazes-RJ. A areia usada passou por secagem em estufa a de 105C por 24 horas, at amassaconstante,a fimderetirar-seaumidadeinicialparase determinarareal quantidadedeguaaseradicionadamisturatotal.Noforamadotadasas fraes granulomtricas da areia normal, segundo os procedimentos de separao da NBR 7214, pela necessidade de aproximao da realidade industrial. 39 4.1.2 Brita Deformaanlogaareiausadanestetrabalhofoiabrita0,assim classificada segundo a NBR 7211/2009, tambm amplamente usada na indstria de pr-moldados de concreto. Esse agregado foi submetido secagem em estufa a de105Cpor24horas,ondeaumidadeencontradafoiconsideradadesprezvel para as dosagens em questo. 4.1.3 Cimento Comoaglomerante, foiusadoocimentoportlanddealtaresistnciainicial CPVARIPLUS,damarcaHolcin,porseromaisutilizadonaindstriadepr-moldadosepavimentos,poisestesmateriaisnecessitamdemaioragilidadeno perododecuraparaseremintroduzidosrapidamentenomercado.Segundoo fabricante, este cimento est de acordo com a NBR 5733/1991 Cimento Portland de alta resistncia inicial Especificao. A Tabela 4.1 mostra caractersticas deste cimento. Tabela 4.1 Composio do CP V ARI Holcin. Dados do Fabricante TipoSiglaClasse Norma Clnquer + Gesso Calcreo IICP V ARI 32NBR 573356 a 94 %0 a 10 % importante o uso do mesmo tipo de cimento e do mesmo fabricante, pois amudanadotipodecimentopodeacarretaralteraesnaspropriedadesdo concretoendurecido.EstudosfeitosporHALE(2008)comprovammudanasnas propriedadesdeconcretos,tantonoestadofrescoquantonoestadoendurecido, conforme a variao do tipo de cimento e agregados. 40 4.1.4 Aditivo superplastificante Osaditivosplastificantes/superplastificantessoutilizadosfreqentemente parareduziraguanamisturaepromoveramelhoradatrabalhabilidadedo concreto (SILVA, 2009). Osaditivosmaisusadosnomercadosoosplastificantesbasede lignosulfonato,superplastificantesabasedenaftalenosulfonadoeabasede policarboxilato. Segundo HARTMANN e HELENE (2003), as partculas de cimento Portland quando entram em contato com a gua, que tem molcula polar, apresentam forte tendnciafloculao.Certaquantidadedeguaficaaprisionadaentreosgros decimento,reduzindotantoadisponibilidadedeguaquantoalubrificaoda mistura. Tais fenmenos aumentam a viscosidade da mistura e tambm reduzem a rea especifica dos gros de cimento para as reaes de hidratao. Osplastificantesbasedelignosulfonatoassimcomoos superplastificantesabasedenaftalenosulfonadoedepolicarboxilatoatuamna repulsoeletrosttica,queaumentaafluidezeconseqentereduona quantidade da demanda de gua de amassamento (AITCIN, 1998).Almdoefeitoderepulsoeletrosttica,ossuperplastificantesabasede policarboxilatopossuemoefeitoderepulsoestrica,quepossibilitadapela presena de uma longa cadeia lateral ligada em vrios pontos na cadeia central do polmero.Estearranjoproduzforteefeitodispersante,poisoimpedimentodo entrelaamentodascadeiaslateraisdediferentesmolculasdeaditivoscriauma capa de adsoro de grande volume que impede a aproximao das partculas de cimento (GETTO e RONCERO, 1998).Nestetrabalhofoiusadooaditivosuperplastificanteabasede policarboxilato. A Figura 4.1 ilustra o mecanismo de repulso dos aditivos. 41 (a)(b) Figura4.1(a)ilustraodomecanismoderepulsoeletrostticaparacadeiade naftaleno e melanina; (b) ilustrao do mecanismo de repulso estrica para a cadeia de policarboxilato (COLLEPARD, 1999) Oteordesuperplastificantedamistura,quetomadopormeiodeum percentualdamassadeaglomerante,foideterminadosegundoestudosdeDE LARRARDetal.1997eCASTRO2005.Inicialmente,oestudoenvolveua otimizao das pastas para a determinao do teor timo de superplastificante e a avaliao da compatibilidade entre o cimento e o aditivo com o auxlio dos ensaios de cone de Marsh. Este ensaio corresponde a um mtodo de avaliao da melhor dosagem de plastificantes. Nesse mtodo, o ponto de saturao do aditivo considerado como o teor de aditivo onde uma reta com inclinao de 2:5 tangencia a curva do logaritmo do tempo de escoamento versus teor de superplastificante. A escolha da inclinao de 2:5arbitrria,pormfoiadotadaemfunodasproporesadequadasde superplastificantes determinadas a partir da mesma. A Figura 4.2 ilustra a metodologia de determinao do ponto de saturao do aditivo superplastificante, conhecido como mtodo AFREM. A Figura 4.3 traz os resultados obtidos por CASTRO (2005) para dois tipos deaglomerantesCimentoPortlandARICPVRSeCimentoPortlandARICP V Plus.Soapresentadasascurvasdologaritmodostemposdeescoamento medidos pelo ensaio de cone de Marsh versus teor de SP. Observa-se que o teor timodeSPvariouemfunodotipodecimento:paraoCPVARIPlus,oteor determinado foi de 0,61%, enquanto que para o CPV ARI RS o teor foi de 0,46%. Com isso, este trabalho utilizou um teor de aditivo de 0,61%, em funo da massa de aglomerante. 42 Figura 4.2 Determinao do ponto de saturao do aditivo superplastificante pelo mtodo AFREM desenvolvido por DE LARRARD et al. (1997). Figura 4.3 Curvas log (Tm) versus teor de SP para pasta de aglomerantes (CASTRO, 2005) 4.1.5 LBRO A LBRO utilizada foi proveniente da regio sul do Estado do Esprito Santo, maisespecificamentedacidadedeCachoeirodeItapemirim-ES.Foicoletadaem um depsito temporrio, impermeabilizado e coberto, anexo a uma empresa, sendo queantespassoupelotratamentodeperdadeumidadenoequipamentofiltro prensa. 43 Esseprocessodetratamentofazcomqueoresduoatinja aproximadamente30%deumidadenomomentoemqueomesmosaidofiltro. Esta queda na umidade facilita consideravelmente seu manuseio, tanto na indstria quantoemescaladelaboratrio,poisdevidoasuafinura,apresentagrande dificuldade para a perda de umidade.Em laboratrio, com o intuito de se retirar matria orgnica tais como folhas ealgunscacoseaparasderocha,almdehomogeneizao,aLBRO,foi destorroada em peneira ABNT N. 60. O material retido foi descartado. Apsessaetapaoresduosofreusecagememestufaa105Cporum perodo de 24 horas, at a massa constante, para retirada da umidade inicial assim como foi feito com a areia, para depois ser usado no preparo das amostras. 4.2 Mtodos Utilizados 4.2.1 - Caracterizao dos materiais Antesdeseriniciadooplanejamentoexperimentalparacomposiode misturas,foinecessriodeterminaodascaractersticasfsicas,qumicase mineralgicasdaLBRO.Istoporqueoconhecimentodessaspropriedades determina a potencialidade de uso do material como aditivo mineral. As anlises qumicas e mineralgicas podem responder s questes sobre apossibilidadeounodereatividadedomaterial,bemcomoaexistnciaouno deriscoe/ourestriodeseuemprego.Jascaractersticasfsicas,talcomoa distribuiogranulomtrica,podedefinirafunodoresduonaargamassa (agregado, filler), assim como o teor de incorporao. Ositensqueseseguemapresentamaprimeirapartedoprograma experimental, a caracterizao do resduo de rochas ornamentais. 4.2.1.1 - Espectroscopia de raios X Adeterminaodacomposioqumicasemiquantitativadoresduode rocha,emformadexidos,foiobtidapormeiodatcnicadeanlisequmicapor 44 fluorescnciaderaiosXdeenergiadispersiva(EDX),emumequipamento Shimadzu EDX-700. A condio de ajuste a de vcuo dois canais e as amostras foram analisadas sob forma de p, com o auxlio de um porta-amostra. Os ensaios foram realizados no Laboratrio de Engenharia Civil (LECIV - UENF). Oresduopassouporumprocessodepreparodesecagememestufaa 105C por um perodo de 24 horas at a massa const ante. Aps este perodo as amostrasforamdestorroadasemalmofarizemoinhodebolas,eposteriormente por peneiramento na malha ABNT 200 (abertura de 0,075 mm). Parte deste p foi analisada por EDX. 4.2.1.2 - Difrao de raios X AanlisepordifraoderaiosX,comoobjetivodeidentificarasfases cristalinasdoresduoderocha,foirealizadanodifratmetro(ModeloSeifert URD65,Alemanha)doLaboratriodeCinciasFsicasdaUENF.Foiutilizadaa linha k _ de Co (_ = 1,78897 ) com filtro de Fe num feixe primrio. Oequipamento foioperadoa 40kV e 30 mAeavarredura(2_de6a 70 C),realizou-senaformadepassoapassode0,02(2_)por4segundosde acumulao. Aamostra,na formadep(do mesmopusadonaanlisepor EDX),foi depositadaemlminadevidrocomcavidaderetangular.Ospicosdifratados, caractersticasdefasescristalinas,forami