1

VALÉRIA BENNACK

ANÁLISE DA VIABILIDADE TÉCNICA DA REUTILIZAÇÃO

DA CINZA DE MADEIRA EM PRODUTOS CIMENTÍCIOS

Dissertação de mestrado apresentada

ao Programa de Pós-Graduação em

Ciência e Engenharia de Materiais do

Centro de Ciências Tecnológicas, da

Universidade Estadual de Santa

Catarina como requisito parcial à

obtenção do grau de Mestre em Ciência

e Engenharia de Materiais.

Orientador: Prof. Luiz Veriano

Oliveira Dalla Valentina, Dr.

Coorientadora: Profa. Marilena

Valadares Folgueras, Dra.

JOINVILLE

2016

2

B469a

Bennack, Valéria..

Análise da viabilidade técnica da reuitilização da

cinza de madeira em produtos cimentícios / Valéria

Bennack. – 2016.

133 p. : il. ; 21 cm

Orientador: Luiz Veriano Oliveira Dalla Valentina.

Coorientadora: Marilena Valadares Folgueras

Bibliografia: p. 109-117

Dissertação (mestrado) – Universidade do Estado Santa

Catarina, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de

Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais,

Joinville, 2016.

1. Ciência dos materiais. 2. Concreto. 3. Resíduos. 4.

Cinza de madeira. I. Dalla Valentina, Luiz Veriano

Oliveira. II. Folgueras, Marilena Valadares. III.

Universidade do Estado de Santa Catarina. Programa de

Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais.

IV. Título.

CDD 620.11 – 23.ed.

3

4

5

AGRADECIMENTOS

A Deus, por tudo.

A minha família, pela compreensão nos momentos de ausências

e o apoio durante todas as dificuldades enfrentadas.

Ao meu orientador, professor Dr. Luiz Veriano Oliveira Dalla

Valentina, pelo acompanhamento e orientação neste trabalho.

A minha coorientadora, professora Dra. Marilena Valadares

Folgueras, pelos ensinamentos e atenção dispensada.

A todos os professores do Curso de Mestrado em Ciência e

Engenharia de Materiais que contribuíram para a realização

desse trabalho.

À bolsista Larissa Priscyla Vaz e aos graduandos Letícia Vieira

Debacker e Jarbas Vorique Masson Sousa pelo apoio nas etapas

experimentais.

Ao técnico do laboratório de Materiais de Construção Civil,

Adilson Schackow, pelo apoio e paciência dedicados.

Aos demais que, de forma direta ou indireta, auxiliaram no

desenvolvimento deste trabalho.

6

7

RESUMO

BENNACK, Valéria. Análise da viabilidade técnica da

reutilização da cinza de madeira em produtos cimentícios.

2016. 123 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de

Materiais – Área: Cerâmica) – Universidade do Estado de Santa

Catarina. Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia

de Materiais, Joinville, 2016.

As questões econômicas e ambientais estão diretamente

relacionadas às atividades industriais que, além de consumir

recursos naturais, geram resíduos que podem sobrecarregar o

meio ambiente. Este trabalho tem como objetivo analisar a

viabilidade do reaproveitamento de resíduo (cinza de madeira)

proveniente do processo de combustão da indústria madeireira

na fabricação de produtos cimentícios da construção civil. Na

primeira fase foi realizada a caracterização dos agregados e na

sequência a caracterização do resíduo através de ensaios físico,

químico, mineralógico, morfológico, térmico e ambiental. Na

segunda fase, realizada em laboratório, estudou-se os efeitos da

substituição do agregado miúdo na produção de concreto pelos

resíduos em proporções de 10% e 20% nos ensaios de

consistência, de resistência à compressão, bem como foi

avaliada a diferença morfológica de suas estruturas em análises

de microscopia eletrônica. Na fase final, realizada em indústria

especializada em confecção de artefatos de cimento, foram

produzidos blocos intertravados de concreto com substituição do

agregado miúdo pelos resíduos nas mesmas proporções dos

ensaios realizados com concreto. Análises comparativas de

resistência à compressão e microscopia eletrônica também

foram realizadas nesta etapa. Resultados indicam a possibilidade

de reutilização de resíduo (cinza de madeira) na fabricação de

produtos cimentícios.

Palavras-chave: Concreto. Resíduos. Cinza de madeira.

8

9

ABSTRACT

BENNACK, Valéria. Analysis of technical feasibility of wood

ash reuse in cement products. 2016. 123 p. Dissertation

(Master Course in Science and Materials Engineering – Area:

Ceramic) – Santa Catarina State University, Post-Graduation

Program in Science and Materials Engineering, Joinville, 2016.

Economic and environmental issues are directly related to

industrial activities, and consume natural resources, generate

waste that can overload the environment. This work aims to

analyze the feasibility of waste reuse (wood ash) from the

combustion of the timber industry in the manufacture of cement

products in the construction process. In the first stage was

carried out the characterization of the aggregates and further

characterization of the residue by physical testing, chemical,

mineralogical, Morphological, thermal and environmental. In

the second stage, carried out in the laboratory the effects of the

added substitution kid in concrete production by residues in 10%

ratios and 20% were studied in consistency testing compressive

strength, as well as the morphological difference was evaluated

its structures for analysis of electron microscopy. In the final

stage, held in specialized industry in manufacturing of cement

artifacts were produced concrete interlocking blocks with

replacement of fine aggregate by waste in the same proportions

of testing with concrete. Comparative analysis of compressive

strength and electron microscopy were also made at this stage.

Results indicate the possibility of reusing waste (wood ash) in

the manufacture of cementitious products.

Keywords: Concrete. Waste. Wood Ash.

10

11

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Equipamento para produção de Blocos

Intertravados de Concreto.....................................36

Figura 2 – Fluxograma do procedimento experimental.........38

Figura 3 – Difratograma de Raios-X “AMCM01”...............68

Figura 4 – Difratograma de Raios-X “AMCM02”............. ...68

Figura 5 – Micrografias dos resíduos “AMCM01”............ ...69

Figura 6 – Micrografias dos resíduos “AMCM02”............ ...70

Figura 7 – Micrografias do concreto “Referência”................83

Figura 8 – Micrografias do concreto “AMCM01”- 10%.......84

Figura 9 – Micrografias do concreto “AMCM01”- 20%.......85

Figura 10 – Micrografias do concreto “AMCM02”- 10%.......86

Figura 11 – Micrografias do concreto “AMCM02”- 20%.......87

Figura 12 – Micrografias do “Paver Referência......................92

Figura 13 – Micrografia do Bloco Intertravado de Concreto

“AMCM01” em 20%............................................93

Figura 14 – Micrografia do Bloco Intertravado de Concreto

“AMCM02” em 20%.............................................94

12

13

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1 – Curva granulométrica da areia média..................60

Gráfico 2 – Curvas granulométricas de classificação de

agregados graúdos ..............................................61

Gráfico 3 – Curva granulométrica dos agregados miúdos

(utiliz. Blocos Intertravados de Concreto)...........62

Gráfico 4 – Curvas granulométricas de classificação de

agregados graúdos...............................................63

Gráfico 5 – Curvas granulométricas dos resíduos “AMCM01”

e “AMCM02”..................................................... 67

Gráfico 6 – Análise Térmica Diferencial/Termogravimétrica:

“AMCM01” .......................................................71

Gráfico 7 – Análise Térmica Diferencial/Termogravimétrica:

“AMCM02” .......................................................72

Gráfico 8 – Resistência à compressão das argamassas aos 28

dias (material pozolânico)...................................78

Gráfico 9 – Resistência à compressão dos concretos aos 7

dias .....................................................................81

Gráfico 10 – Resistência à compressão dos concretos aos 28

dias .....................................................................82

Gráfico 11 – Resistência à compressão dos Blocos

Intertravados de Concreto aos 28 dias.................91

14

15

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Classe de Resistência de Concretos Estruturais....19

Tabela 2 – Classes de Consistência........................................20

Tabela 3 – Relação entre trabalhabilidade e grandeza de

abatimento............................................................21

Tabela 4 – Resistência à compressão média do concreto aos

28 dias (em MPa) de acordo com o tipo de cimento

e a relação água/cimento.......................................22

Tabela 5 – Principais compostos do cimento Portland...........24

Tabela 6 – Classificação dos tipos de Cimento Portland........26

Tabela 7 – Classificação dos Agregados quanto ao Diâmetro

Máximo ...............................................................27

Tabela 8 – Classificação dos Agregados quanto ao Módulo de

Finura ..................................................................28

Tabela 9 – Composição química de Cinzas de Madeira.........32

Tabela 10 – Composição do Cimento Portland Composto.......39

Tabela 11 – Composição do Cimento Portland V ARI............40

Tabela 12 – Características dos Aditivos..................................40

Tabela 13 – Valores estimados para teores de argamassa seca

() ........................................................................54

Tabela 14 – Valores estimados de relação água-cimento

(x) ........................................................................54

Tabela 15 – Ensaio de granulometria da areia média................59

Tabela 16 – Ensaio de granulometria do agregado graúdo........60

Tabela 17 – Ensaio de granulometria dos agregados miúdos

(utiliz. Blocos Intertravados de Concreto)............61

Tabela 18 – Ensaio de granulometria do agregado graúdo

(utiliz. Blocos Intertravados de Concreto)............62

Tabela 19 – Massa específica dos agregados miúdos................63

Tabela 20 – Massa específica e absorção de água do agregado

graúdo ..................................................................64

Tabela 21 – Teor de umidade da areia média ..........................64

16

Tabela 22 – Massa específica dos resíduos...............................65

Tabela 23 – Absorção dos resíduos...........................................66

Tabela 24 – Ensaio de granulometria dos resíduos...................66

Tabela 25 – Valores de perda ao fogo dos resíduos ..................67

Tabela 26 – Análise Química “AMCM01”...............................73

Tabela 27 – Análise Química “AMCM02”...............................73

Tabela 28 – Ensaio de Solubilização “AMCM01”...................74

Tabela 29 – Ensaio de Solubilização “AMCM02”...................75

Tabela 30 – Ensaio de Lixiviação “AMCM01”........................76

Tabela 31 – Ensaio de Lixiviação “AMCM02”........................77

Tabela 32 – Resistência à compressão aos 28 dias (material

pozolânico)...........................................................78

Tabela 33 – Dosagem das misturas de concreto........................79

Tabela 34 – Resultados do ensaio de tronco de cone.................80

Tabela 35 – Resistência à compressão do concreto aos 7

dias ......................................................................81

Tabela 36 – Resistência à compressão do concreto aos 28

dias ......................................................................82

Tabela 37 – Módulo de finura dos agregados miúdos e dos

resíduos ...............................................................89

Tabela 38 – Dosagem das misturas dos Blocos Intertravados de

Concreto...............................................................90

Tabela 39 – Resistência à compressão dos Blocos Intertravados

de Concreto aos 28 dias........................................91

17

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO.........................................................12

1.1 JUSTIFICATIVA........................................................13

1.2 OBJETIVOS ...............................................................13

1.3 LIMITAÇÕES DA PESQUISA..................................14

1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO................................14

2. REFERENCIAL TEÓRICO....................................15

2.1 CONCRETO ...............................................................15

2.2 PROPRIEDADES DO CONCRETO..........................17

2.3 MATÉRIAS-PRIMAS PARA PRODUÇÃO DE

CONCRETO...............................................................18

2.3.1 CIMENTO PORTLAND..........................................19

2.3.2 AGREGADOS...........................................................21

2.4 ADIÇÕES MINERAIS...............................................24

2.5 POLÍTICA NACIONAL DE RESÍDUOS

SÓLIDOS....................................................................27

2.6 BLOCOS INTERTRAVADOS DE CONCRETO......27

3. MATERIAIS E MÉTODOS ....................................30

3.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS.................31

3.1.1 CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS..........32

3.1.1.1 DETERMINAÇÃO DA DISTRIBUIÇÃO

GRANULOMÉTRICA...............................................32

3.1.1.2 DETERMINAÇÃO DA MASSA

ESPECÍFICA..............................................................33

3.1.1.3 DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE

SUPERFICIAL DO AGREGADO MIÚDO..............36

3.1.2 CARACTERIZAÇÃO DOS RESÍDUOS...............37

3.1.2.1 DETERMINAÇÃO DA MASSA

ESPECÍFICA..............................................................38

3.1.2.2 DETERMINAÇÃO DA ABSORÇÃO DE

ÁGUA.........................................................................38

3.1.2.3 DETERMINAÇÃO DA DISTRIBUIÇÃO

18

GRANULOMÉTRICA...........................................38

3.1.2.4 DETERMINAÇÃO DA PERDA AO FOGO............39

3.1.2.5 DIFRAÇÃO DE RAIOS X........................................39

3.1.2.6 MICROSCOPIA ELETRÔNICA..............................40

3.1.2.7 ANÁLISE TÉRMICA DIFERENCIAL....................40

3.1.2.8 ANÁLISE QUÍMICA................................................40

3.1.2.9 SOLUBILIZAÇÃO....................................................40

3.1.2.10 LIXIVIAÇÃO............................................................41

3.1.2.11 DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE ATIVIDADE

POZOLÂNICA..........................................................41

3.2 MÉTODOS ................................................................41

3.2.1 PRODUÇÃO DO CONCRETO..............................41

3.2.1.1 DOSAGEM DO CONCRETO ..................................41

3.2.1.2 PROPRIEDADE DO CONCRETO FRESCO...........45

3.2.1.3 PROPRIEDADE DO CONCRETO

ENDURECIDO..........................................................45

3.2.1.4 MICROSCOPIA ELETRÔNICA..............................46

3.2.2 PRODUÇÃO DOS BLOCOS INTERTRAVADOS

DE CONCRETO......................................................46

3.2.2.1 DOSAGEM DOS BLOCOS INTERTRAVADOS DE

CONCRETO...............................................................46

3.2.2.2 ENSAIO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO .....46

3.2.2.3 MICROSCOPIA ELETRÔNICA...............................47

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES............................48

4.1 CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS..............48

4.1.1 DETERMINAÇÃO DA DISTRIBUIÇÃO

GRANULOMÉTRICA.............................................48

4.1.2 DETERMINAÇÃO DA MASSA

ESPECÍFICA ............................................................54

4.1.3 DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE

SUPERFICIAL DO AGREGADO MIÚDO...........55

4.2 CARACTERIZAÇÃO DOS RESÍDUOS...................55

4.2.1 DETERMINAÇÃO DA MASSA

ESPECÍFICA............................................................55

4.2.2 DETERMINAÇÃO DA ABSORÇÃO DE

19

ÁGUA.........................................................................56

4.2.3 DETERMINAÇÃO DA DISTRIBUIÇÃO

GRANULOMÉTRICA.............................................56

4.2.4 DETERMINAÇÃO DA PERDA AO FOGO..........59

4.2.5 DIFRAÇÃO DE RAIOS X .......................................59

4.2.6 MICROSCOPIA ELETRÔNICA............................60

4.2.7 ANÁLISE TÉRMICA DIFERENCIAL..................61

4.2.8 ANÁLISE QUÍMICA ...............................................63

4.2.9 SOLUBILIZAÇÃO ...................................................64

4.2.10 LIXIVIAÇÃO ............................................................66

4.2.11 DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE ATIVIDADE

POZOLÂNICA .........................................................67

4.3 CARACTERIZAÇÃO DO CONCRETO ...................68

4.3.1 DOSAGEM DO CONCRETO .................................68

4.3.2 PROPRIEDADE DO CONCRETO FRESCO .......68

4.3.3 PROPRIEDADE DO CONCRETO

ENDURECIDO .........................................................69

4.3.4 MICROSCOPIA ELETRÔNICA............................72

4.4 CARACTERIZAÇÃO DOS BLOCOS

INTERTRAVADOS DE CONCRETO ......................77

4.4.1 DOSAGEM DOS BLOCOS INTERTRAVADOS

DE CONCRETO .......................................................77

4.4.2 ENSAIO DE RESISTÊNCIA À

COMPRESSÃO ........................................................78

4.4.3 MICROSCOPIA ELETRÔNICA............................80

5. CONCLUSÕES .........................................................83

5.1 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ......84

REFERÊNCIAS ........................................................86

ANEXOS ....................................................................86

20

21

1. INTRODUÇÃO

O crescimento populacional, a demanda de energia e de

materiais e a consequente geração de resíduos são as principais

causas da crise ambiental. Problemas estes causados para

satisfazer a necessidade de desenvolvimento da humanidade

(BRAGA, 2005). A geração de resíduos está principalmente

relacionada às indústrias que, segundo Maltz (2003) tem como

forma mais comum de destinação final os aterros sanitários, que

dependem de áreas específicas para este fim, da complexidade

de tratamentos que tornem estes resíduos inofensivos para

eliminação em aterro e do respectivo transporte.

Na indústria madeireira, também ocorre grande produção

de resíduos, as cinzas, provenientes da queima da madeira em

caldeiras.

Neste contexto, as florestas plantadas de eucalipto, pinus

e demais espécies utilizadas para fins industriais representam

uma importante cadeia produtiva no cenário brasileiro. Cujo

maior benefício ao País pode ser resumido no tripé da

sustentabilidade – econômico, social e ambiental (IBA, 2014).

O consumo nacional de lenha foi de 79,29 milhões de toneladas

em 2013 (BEN, 2014). Paralelamente a este consumo de lenha

como fonte energética, há a produção de cinza da ordem de 3%

(BORLINI et al., 2005), o que representa uma quantidade

considerável de resíduo.

O resíduo que tem maior destaque no âmbito da

utilização de resíduos agroindustriais, são as cinzas geradas por

processos de incineração para geração de energia e para secagem

(CINCOTTO, 1988). Em geral, as cinzas das caldeiras de

biomassa consistem em uma mistura de elementos minerais

oxidados, areia e carbono orgânico não totalmente queimado

(FOELKEL, 2011).

Uma alternativa para reduzir o impacto ambiental

causado pela geração deste resíduo, cinzas de madeira, seria sua

incorporação em produtos da indústria da construção civil

22

(BORLINI et al., 2005), área que consome significativa

quantidade de energia e matérias-primas não renováveis.

1.1 JUSTIFICATIVA

A questão ambiental pode ser considerada como um

grande desafio para o setor industrial, principalmente em relação

aos custos da correta destinação dos resíduos gerados.

Uma das formas para a solução desse problema consiste

na reciclagem ou na reutilização dos resíduos. A reciclagem e a

reutilização de resíduos pela indústria vêm se consolidando

como uma prática importante para a sustentabilidade seja

atenuando o impacto ambiental gerado pelo setor ou reduzindo

os custos.

Um dos resíduos gerados por diversos setores da

economia é a cinza de madeira, gerada pela combustão

incompleta da madeira quando utilizada como fonte de energia.

Esta combustão gera milhares de toneladas de cinzas, onde a

maior parte destes resíduos são destinados aos aterros.

A escolha de se trabalhar com a cinza em adição mineral

ao concreto é por ser este um dos principais materiais da

indústria da construção, apresentando grande potencial para

absorver outros materiais como aglomerante, como adição,

como finos ou como agregados (MEHTA e MONTEIRO, 1994).

Estudos relacionados têm fundamental importância,

contribuindo na redução do impacto ambiental proveniente das

duas atividades industriais, cimentícia e madeireira,

promovendo o desenvolvimento sustentável (SWAMI et al.,

1986; MALHOTRA et al., 1987)

Este estudo apresentará a utilização da cinza de madeira

resultante da queima da madeira em caldeira sem qualquer

processo posterior, ou seja, da forma que ocorre a recolha do

resíduo, como substituição ao agregado miúdo em produtos

cimentícios. Desta forma torna-se necessária a avaliação das

características deste resíduo que, ao ser incorporado a produtos

23

cimentícios, não interfira em suas propriedades, sendo assim

uma adição mineral alternativa.

1.2 OBJETIVOS

O objetivo geral deste trabalho é analisar a viabilidade

técnica da reutilização da cinza de madeira em produtos

cimentícios.

E como objetivos específicos:

Caracterizar as cinzas de madeira nos aspectos físico,

químico, mineralógico, morfológico, térmico e ambiental.

Verificar a consistência e avaliar a resistência à compressão

de concretos com a adição de cinza de madeira como substituto

parcial do agregado miúdo.

Analisar a resistência à compressão de blocos intertravados

de concreto com a adição de cinza de madeira como substituto

parcial do agregado miúdo.

1.3 LIMITAÇÕES DA PESQUISA

A pesquisa foi limitada ao estudo da cinza de madeira

resultante da queima incompleta de lenha de Pinus, proveniente

do processo de produção de vapor e eletricidade de uma

indústria.

As dosagens e produção dos blocos intertravados de

concreto por terem sido realizadas em empresa especializada,

foram restritivas de acordo com a disponibilidade do fabricante.

1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO

O presente trabalho está dividido em 5 capítulos. O

segundo capítulo apresenta o referencial teórico, bem como o

estado da arte em que se encontra a pesquisa sobre este tema. O

terceiro capítulo contempla materiais e métodos, onde é

apresentada a descrição de toda a metodologia para a

24

caracterização dos materiais, produção e caracterização do

concreto e dos blocos intertravados de concreto. Os resultados e

discussões estão dispostos no quarto capítulo. O quinto capítulo

finalizará o trabalho com as conclusões e as sugestões para

continuidade da pesquisa.

25

2. REFERENCIAL TEÓRICO

Neste capítulo serão apresentados conceitos e

características dos principais constituintes do concreto e dos

blocos intertravados de concreto, bem como suas propriedades.

Também serão apresentadas informações relacionadas à cinza

de madeira que fará parte deste estudo.

2.1 CONCRETO

O concreto é o material estrutural de maior uso,

composto geralmente por cimento, água e agregados, podendo

conter aditivos, fibras ou outras adições. Também pode ser

definido como um material constituído de agregados dispersos

em uma matriz de cimento e ainda, pode ser considerada a

existência de uma interface entre o agregado graúdo e a pasta

(MEHTA e MONTEIRO, 1994).

O concreto é o produto mais empregado na construção

civil, face as suas propriedades, como versatilidade,

durabilidade e desempenho, que proporcionam vida útil

adequada às construções a um custo competitivo com outros

materiais estruturais (ISAIA, 2011).

Algumas normas estabelecem as classes do concreto em

função de sua massa específica, resistência à compressão axial e

consistência.

Segundo a ABNT/NBR 15823-1 (2010) a classificação

do concreto em função de sua massa específica é definida

segundo a nomenclatura:

Concreto normal (C): possui massa específica seca

entre 2000 kg/ m³ e 2800 kg/m³.

Concreto leve (CL): possui massa específica seca

inferior a 2000 kg/m³.

Concreto pesado ou denso (CD): possui massa

específica seca superior a 2800 kg/m³.

26

A ABNT/NBR 8953 (2015) estabelece as classes do

concreto em função de sua resistência à compressão axial, sendo

que para fins estruturais são classificados nos grupos I e II

conforme resistência característica à compressão (fck), de

acordo com a Tabela 1.

Tabela 1 – Classes de Resistência de Concretos Estruturais

Classe de

resistência

Grupo I

Resistência

característica à

compressão

(MPa)

Classe de

resistência

Grupo II

Resistência

característica à

compressão

(MPa)

C20 20 C55 55

C25 25 C60 60

C30 30 C70 70

C30 35 C80 80

C40 40 C90 90

C45 45 C100 100

C50 50

Fonte: ABNT/NBR 8953, 2015.

Concretos com classe de resistência inferior à C20 não

são estruturais e, caso sejam utilizados, devem ter seu

desempenho atendido conforme ABNT/NBR 6118 (2014) e

ABNT/NBR 12655 (2015).

Os concretos são classificados por sua consistência no

estado fresco, determinada a partir do ensaio de abatimento

(slump test) conforme ABNT/NM 67 (1998). As classes de

consistência dos concretos são apresentadas na Tabela 2,

conforme ABNT/NBR 15823-1 (2010).

27

Tabela 2 – Classes de Consistência

Classe Abatimento

(mm) Aplicações típicas

S10 10 < A < 50 Concreto extrusado, vibroprensado ou

centrifugado

S50 50 < A < 100 Alguns tipos de pavimentos e de

elementos de fundações

S100 100 < A < 160 Elementos estruturais, com lançamento

convencional do concreto

S160 160 < A < 220 Elementos estruturais com lançamento

bombeado do concreto

S220 A > 220 Elementos estruturais esbeltos ou com

alta densidade de armaduras

Nota: De comum acordo entre as partes, podem ser criadas classes

especiais de consistência, explicitando a respectiva faixa de variação do

abatimento.

Os exemplos desta Tabela são ilustrativos e não abrangem todos

os tipos de aplicações.

Fonte: ABNT/NBR 15823-1, 2010.

A proporção entre os diversos constituintes, denominada

dosagem, busca atender simultaneamente as propriedades

mecânicas, físicas e de durabillidade do concreto, além das

características de trabalhabilidade, relacionadas ao transporte e

lançamento, condições estas que variam de acordo com a

situação.

2.2 PROPRIEDADES DO CONCRETO

As propriedades do concreto podem ser avaliadas em

relação ao estado fresco e ao estado endurecido.

A propriedade mais importante do concreto fresco que

engloba características de difícil avaliação quantitativa é a

trabalhabilidade. Um concreto considerado trabalhável

apresenta características (consistência e dimensão máxima do

28

agregado) adequadas ao uso a que se destina (dimensões das

peças, espaçamento e distribuição das armaduras) e ao método

de lançamento, adensamento e acabamento, sem apresentar

segregação ou exsudação (LIMEIRA, 2000).

Esta trabalhabilidade pode ser avaliada através do

parâmetro denominado consistência do concreto fresco. Pode ser

definida como sendo maior ou menor capacidade do concreto de

se deformar sob a ação da sua própria massa. Para verificação

das características associadas à trabalhabilidade dos concretos

no estado fresco, o ensaio de abatimento do tronco de cone é

considerado o mais adequado. Este ensaio, conhecido como

slump test, é realizado de acordo com a ABNT/NBR NM 67, e

fornece a medida do índice de consistência.

Neville (1997) indica correlações entre o ensaio de

abatimento e trabalhabilidade, conforme mostra a Tabela 3.

Tabela 3 – Relação entre trabalhabilidade e grandeza de

abatimento

Trabalhabilidade Abatimento (mm)

Abatimento zero 0

Muito baixa 5 a10

Baixa 15 a 30

Média 15 a 75

Alta 80 a 155

Muito Alta 160 ao desmoronamento

Fonte: Neville, 1997.

Dentre as propriedades do concreto no estado

endurecido, a resistência à compressão é considerada a

propriedade mais importante na avaliação do concreto

(LIMEIRA, 2000).

A resistência à compressão é determinada através de

ensaios de compressão axial, cujo valor obtido aos 28 dias é

aceito como sendo o índice geral da resistência do concreto. A

29

ABNT/NBR 5738 (2015) prescreve recomendações e

procedimentos para realização dos ensaios.

Os fatores que afetam a resistência incluem propriedades

e proporções dos materiais que compõem a dosagem do

concreto, grau de adensamento e condições de cura. Os valores

de resistência à compressão estão diretamente relacionados ao

tipo de cimento utilizado e do fator água/cimento durante o

processo de dosagem, conforme pode ser observado na Tabela 4

(IBRACON, 2010).

Tabela 4 – Resistência à compressão média do concreto aos 28

dias (em MPa) de acordo com o tipo de cimento e a relação

água/cimento.

Classificação

do cimento

Relação a/c

0,65 0,60 0,55 0,50 0,45

CP I 32 28 32 37 41 47

CP II 32 24 28 31 35 39

CP II 40 28 32 36 41 46

CP III 32 23 27 31 36 41

CP III 40 27 32 37 42 49

CP IV 32 24 28 32 36 41

CP V ARI RS 30 33 38 42 46

CP V ARI 33 38 42 47 53

Nota: Agregados de origem granítica, diâmetro máximo dos

agregados de 25 mm, abatimento entre 50 mm e 70 mm,

concretos com aditivo plastificante normal.

Fonte: IBRACON, 2010.

Campiteli (2004) apresenta um método que considera a

dosagem do concreto em massa, dada pela relação cimento-

areia-pedra-água, sendo necessário relacionar cada parcela às

propriedades que se deseja obter para o concreto, utilizando os

parâmetros de consistência, coesão e resistência à compressão.

30

Afirma ainda que a dosagem de concreto é apenas uma

estimativa e precisa ser experimentada em laboratório para que

suas propriedades sejam ajustadas às exigências do projeto em

estudo.

2.3 MATÉRIAS-PRIMAS PARA PRODUÇÃO DO

CONCRETO

As propriedades do concreto estão diretamente ligadas às

características dos materiais que o constitui. Faz parte da

composição do concreto basicamente: o aglomerante hidráulico,

os agregados graúdos e miúdos e a água. Pode também conter

adições (cinza volante, pozolanas e outros) e aditivos químicos

com a finalidade de melhorar ou modificar suas propriedades

básicas.

2.3.1 Cimento Portland

Pode ser definido como material de granulometria fina

que, quando hidratado com água, forma uma pasta capaz de

aglutinar agregados devido as suas características mecânicas

(RIBEIRO et al., 2002).

É uma mistura de silicatos e aluminatos de cálcio anidros

que, após hidratação, reagem liberando calor e formando um

material duro e insolúvel em água (ABREU, 1973). Os silicatos

e aluminatos contidos no cimento possuem reatividades

diferentes quando hidratados, possibilitando propriedades

diferentes do cimento de acordo com as proporções entre estes

compostos (BAUER, 1985).

A fabricação do cimento consiste na mistura de calcário

e argila, num processo a seco ou via úmida, sendo então

calcinados entre 1300°C e 1400°C em fornos rotativos para

formar o clínquer. O clínquer, uma mistura granular de 3 mm a

20 mm de diâmetro, duro e vítreo a temperatura ambiente, é

então moído finamente e, como endurece muito rápido em

contato com água, é acrescido de gesso para retardar o tempo de

31

pega. Os principais componentes do cimento Portland são

apresentados na Tabela 5 (NEVILLE, 1997).

Os dois silicatos de cálcio presentes na composição do

cimento são fundamentais na resistência mecânica, o C3S nas

primeiras idades e o C2S em idades avançadas. Já os aluminatos

são responsáveis pelas primeiras reações, apresentando baixa

resistência frente a esforços mecânicos (PETRUCCI, 1979).

Tabela 5 – Principais compostos do cimento Portland

Nome do composto Composição em

óxidos Nomenclatura

Silicato Tricálcico 3CaO.SiO2 C3S

Silicato Dicálcico 2CaO.SiO2 C2S

Aluminato de cálcio 3CaO.Al2O3 C3A

Ferroaluminato tetracálcico 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF

Fonte: Neville, 1997.

A hidratação dos aluminatos (C3A e C4AF) na presença

do gesso adicionado na fabricação do cimento, resulta na

formação de etringitas que assumem formas de agulhas e

começam minutos após o início da hidratação, sendo estas

responsáveis pelo fenômeno da pega. A hidratação dos silicatos

se dá algumas horas após o início da hidratação do cimento. A

hidratação do C3S e C2S origina silicatos de cálcio hidratados

que possuem composição química muito variada e são

representados genericamente por C-S-H e hidróxido de cálcio -

Ca(OH)2, compostos que preenchem o espaço ocupado

previamente pela água e pelas partículas de cimento em

dissolução.

De acordo com Melo (2010), pode ocorrer a presença da

etringita tardia, fenômeno que envolve reações químicas e que

pode se manifestar em compósitos a base de cimento Portland

endurecidos. Os íons sulfato (SO4-) presentes na mistura são

adsorvidos pelo silicato de cálcio hidratado (C-S-H) formando a

nova etringita dentro de poros pré-existentes (SKALNY et al.,

32

1996, COLLEPARDI, 2003; AGUIAR e SELMO, 2004;

MELO, 2010).

Mehta e Monteiro (2008) apresentam duas equações de

formação da etringita como consequência do ataque por sulfato.

- Formação de etringita pela reação dos íons sulfato com o

aluminato de cálcio hidratado (Equação 1).

C3A . CH . H18 + 2 CH + 3 S + 11 H C3A . 3 CS . H32 (1)

Onde

C3A – Aluminato tricálcico

C – Óxido de Cálcio

H - Hidrogênio

S – Sulfato

- Formação de etringita pela reação dos íons sulfato com o

monossulfato hidratado (Equação 2).

C3A . CS . H18 + 2 CH + 2 S + 12 H C3A . 3 CS . H32 (2)

Os tipos de cimento Portland existentes no mercado têm

certas características e propriedades que os tornam mais

adequados para determinados usos, permitindo que se obtenha

um concreto ou uma argamassa com a resistência e durabilidade

desejadas.

Conforme a ABCP (2015) os vários tipos de cimentos

produzidos no Brasil são designados pela sigla CP (Cimento

Portland), conforme apresentado na Tabela 6, sendo que o

Cimento Portland comum (CP I) é referência, por suas

características e propriedades.

33

Tabela 6 – Classificação dos tipos de Cimento Portland

Classificação Descrição

CP I Cimento Portland comum

CP I S Cimento Portland com adição

CP II E Cimento Portland composto com escória

CP II Z Cimento Portland composto com pozolana

CP II F Cimento Portland composto com filer

CP III Cimento Portland de alto forno

CP IV Cimento Portland pozolânico

CP V ARI Cimento Portland de alta resistência incial

RS Cimento Portland resistentes a sulfatos

BC Cimento Portland de baixo calor de hidratação

CPB Cimento Portland comum

Fonte: ABCP, 2015.

2.3.2 Agregados

O agregado pode ser definido como material sem forma

ou volume definido, geralmente inerte, de dimensões e

propriedades adequadas para produção de argamassas e concreto

(ABNT/NBR 9935, 2011). Possuem grande importância nas

características finais do concreto, pois perfazem entre 70 e 80%

do volume do mesmo (PETRUCCI, 1971).

Dentre as características dos agregados, algumas são

muito importantes para a tecnologia do concreto como

composição granulométrica, absorção de água, forma e textura

superficial das partículas e resistência à compressão (MEHTA e

MONTEIRO, 1994).

Os agregados influenciam tanto nas propriedades do

concreto no estado endurecido quanto do concreto no estado

fresco, pois a forma e a textura superficial dos agregados

interferem na trabalhabilidade dos concretos e no consumo de

argamassa (MEHTA e MONTEIRO, 1994). A forma e textura

34

dos agregados influenciam também na resistência à flexão

(ALTHEMAN, 2002).

Segundo Bauer (1995) os agregados podem ser

classificados em naturais ou artificiais. Os agregados naturais se

encontram na natureza em forma particulada e os agregados

artificiais obtêm a composição particulada por processos

industriais.

Em relação ao tamanho das partículas os agregados

podem ser classificados através da comparação do diâmetro

máximo característico (abertura da peneira imediatamente

superior àquela que retém, de forma acumulada, mais que 5%

em peso dos agregados) e do módulo de finura, comumente

empregado na classificação de areias (soma dos percentuais

retidos acumulados nas peneiras da série normal, dividida por

100). Estes índices são obtidos pela análise dos ensaios de

granulometria dos agregados conforme a ABNT/NBR NM 26

(2009). A classificação dos agregados quanto ao tamanho das

partículas pode ser dividida em agregados graúdos e miúdos,

conforme apresentado nas Tabelas 7 e 8 (BAUER, 2008).

Tabela 7 – Classificação dos Agregados quanto ao Diâmetro

Máximo

Classificação Diâmetro Máximo

Agregado miúdo

É a areia natural ou artificial, resultante do

britamento de rochas estáveis, de diâmetro

máximo igual ou superior a 4,8 mm. Pode ainda

ser dividida em subgrupos: fina, média e grossa.

Agregado graúdo

É o pedregulho, ou pedra britada proveniente do

britamento de rochas estáveis, de diâmetro

superior a 4,8 mm:

Brita 0: 4,8 a 9,5 mm

Brita 1: 9,5 a 19 mm

Brita 2: 19 a 38 mm

Brita 3: 38 a 76 mm

Pedra de mão: maior que 76 mm

Fonte: Bauer, 2008.

35

Tabela 8 – Classificação dos agregados quanto ao Módulo de

Finura

Classificação Módulo de Finura

Muito finas 1,35 < MF < 2,25

Finas 1,71 < MF < 2,78

Médias 2,11 < MF < 3,28

Grossas 2,71 < MF < 4,021

Fonte: Bauer, 2008.

Os agregados graúdos são obtidos a partir de rochas

compactas que ocorrem em depósitos geológicos, pelo processo

industrial da fragmentação controlada da rocha maciça, sendo

enquadrados em diversas categorias (BAUER, 2008).

Segundo Bauer (1995) as rochas mais comumente

exploradas são o granito, o basalto, o gnaisse, o calcário e o

arenito. O granito geralmente fornece agregados de excelente

qualidade, resistentes, com baixa porosidade e absorção de água

e não reagem com os álcalis do concreto de cimento Portland. O

basalto tem granulação fina e dura, fornecendo bons agregados.

O gnaisse é uma rocha metamórfica, granular macroscópica. O

calcário produz, geralmente, agregados de qualidade

satisfatória, com partículas planas ou alongadas. O arenito

apresenta características físicas muito dispersas, sendo que só os

muitos consistentes podem produzir agregados de qualidade

satisfatória.

Os agregados miúdos são obtidos na forma de areia, por

extração direta do leito dos rios, e eventualmente de minas.

Devem sofrer beneficiamento, que consiste em lavagem e

classificação.

O principal componente formador da areia é o quartzo

(SiO2), sendo dependente da composição da rocha da qual é

originada, podendo assim agregar alguns outros minerais. Essa

variedade possibilita diversas aplicações das areias, sendo que

36

todos os tipos de areia têm grande resistência física e

estabilidade química.

Os agregados têm papel fundamental na composição dos

concretos, sendo o principal responsável pela massa unitária,

módulo de elasticidade e estabilidade dimensional do concreto

(MEHTA e MONTEIRO, 1994). Segundo Isaia (2011), uma

série de características importantes precisam ser avaliadas para

qualificar agregados para produção de concreto. A massa

específica é diretamente proporcional à resistência à compressão

do concreto e à forma do agregado, caracterizada pela

granulometria e textura.

A massa específica absoluta do agregado é a massa por

unidade de volume da parte sólida do grão, excluídos os vazios,

sendo que a massa específica aparente do agregado é a massa

por unidade de volume, incluídos os vazios entre os grãos. A

massa específica aparente tem grande importância em

tecnologia para converter as composições do concreto dadas em

massa para volume e vice-versa.

Segundo Neville (1997) a massa específica aparente do

agregado interfere na relação pasta/agregado. A porosidade, a

permeabilidade e a absorção dos agregados influenciam nas

propriedades tais como a aderência entre o agregado e pasta de

cimento hidratada, a resistência do concreto ao congelamento e

degelo, bem como a sua estabilidade química e resistência à

abrasão.

A composição granulométrica é a distribuição das

partículas dos materiais granulares entre várias dimensões, e é

usualmente expressa em termos de porcentagens acumuladas

maiores ou menores do que cada uma das aberturas de uma série

de peneiras, ou de porcentagens entre intervalos de aberturas das

peneiras (MEHTA e MONTEIRO, 1994).

O conhecimento da composição granulométrica do

agregado é de fundamental importância para o estabelecimento

da dosagem dos concretos, influenciando na quantidade de água

a ser adicionada ao concreto, que se relaciona com a resistência

37

e a trabalhabilidade do concreto. A análise de dados de uma

composição granulométrica possibilita o cálculo do módulo de

finura, do diâmetro máximo do agregado e ainda a visualização

da homogeneidade ou heterogeneidade da distribuição de

partículas.

Segundo Mehta e Monteiro (1994) a forma e a textura

das partículas influenciam principalmente nas propriedades do

concreto no estado fresco.

2.4 ADIÇÕES MINERAIS

Os resíduos originados em outras indústrias que em

algumas situações seriam descartados em grande quantidade em

locais inapropriados, com risco de contaminação do solo e da

água, são considerados as adições minerais mais utilizadas na

construção civil (DAL MOLIN, 2005)

Segundo Malhotra e Mehta (1996) os benefícios do uso

de adições no cimento ou em concretos podem ser divididos em

três categorias:

Benefícios de engenharia: a incorporação de partículas

finas ao concreto tende a melhorar a trabalhabilidade e reduzir a

quantidade de água para alcançar a consistência desejada, com

incremento de resistência, redução da permeabilidade e aumento

da resistência a ataques químicos;

Benefícios econômicos: dos materiais constituintes do

concreto, o cimento Portland é o mais caro, sendo que as adições

de resíduos ou subprodutos industriais ao concreto, reduzem a

quantidade de cimento na mistura com consequente diminuição

do custo do concreto;

Benefícios ecológicos: diversos resíduos ou

subprodutos utilizados como adições aos cimentos e concretos

contêm em suas composições químicas substâncias poluentes,

tóxicas e patogênicas podendo ser nocivos ao meio se não forem

dispostos de uma forma segura.

38

De acordo com Dal Molin (2005) e Silva (2006) as

adições minerais, de acordo com sua ação físico-química, podem

ser divididas em três grupos:

Material cimentante: Não necessita de hidróxido de

cálcio presente no cimento Portland para formar produtos

cimentantes. No entanto, sua auto-hidratação normalmente é

lenta e a quantidade de produtos cimentantes formados é

insuficiente para aplicação do material para fins estruturais.

Material pozolânico: A pozolana é um material

silicioso ou sílico-aluminoso, que por si só, possui pouco ou

nenhum valor cimentício, mas quando finamente dividido e em

presença de umidade, reage quimicamente com o hidróxido de

cálcio à temperatura ambiente para formar compostos que

possuem propriedades cimentícias.

Material não reativo: É o caso do filer que, quando

finamente dividido (com diâmetro próximo ao do cimento), não

possui atividade química. Sua ação se resume a um efeito físico

de empacotamento granulométrico, uma vez que possibilita o

preenchimento dos vazios entre as partículas de cimento

disperso, promovendo aumento na compacidade da mistura e,

consequentemente, o refinamento dos poros.

Em princípio, qualquer cinza, de origem industrial ou

vegetal, predominantemente siliciosa, que possa ser produzida

no estado amorfo e com finura adequada, pode ser utilizada

como adição mineral (JOHN et al., 2003).

Cheah e Ramli (2011) indicam que a quantidade e

qualidade de cinzas de madeira são dependentes de vários

fatores, ou seja, temperaturas de combustão de biomassa de

madeira, espécies de madeira a partir do qual os combustíveis de

biomassa de madeira foram obtidos e os tipos de tecnologia de

combustão utilizados. Assim, a caracterização adequada de

cinzas de madeira é obrigatória antes da sua aplicação como

material constituinte da produção das misturas de concreto.

39

A composição das cinzas pode ser bastante variada e

depende de uma série de fatores a exemplo da parte da planta

que está sendo utilizada para a combustão, a idade e os métodos

de armazenamento (HORTA et al., 2010).

A substituição da areia natural por cinzas de fundo tem

mostrado grande potencial de aproveitamento para produção de

materiais cimentícios. A cinza de fundo tem sido utilizada como

substituto de areia natural na produção de blocos de concretos e,

em muitos países, usada como base na construção de rodovias

(CHERIAF et al., 1999).

As cinzas de resíduos de madeira têm essencialmente na

sua composição: CaO, SiO2, Al2O3, K2O, Fe2O3, MgO, SO3,

TiO2 e P2O5 (UDOEYO et al., 2006).

Diversos autores apontam intervalos de valores entre os

quais podem variar alguns dos componentes químicos das cinzas

conforme apresentado na Tabela 9 (ELINWA e MAHMOOD,

2002; UDOEYO e DASHIBIL, 2002; ELINWA e EJEH, 2004;

ABDULLAHI, 2006; CHEAH e RAMLI, 2012).

Tabela 9 – Composição química de Cinzas de Madeira

Autores Compostos químicos

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O P2O5

Elinwa e

Mahmood 67,20 4,09 2,26 9,98 5,80 - 0,08 0,48

Udoeyo e

Dashibil 78,92 0,89 0,85 0,58 0,96 - 0,43 -

Elinwa e

Ejeh 67,20 4,09 2,26 9,98 5,80 - 0,08 0,48

Abdullahi 31,80 28,0 2,34 10,53 9,32 0,38 6,50 -

Cheah e

Ramli 28,00 4,10 2,50 39,00 10,00 7,40 1,00 3,90

Fonte: Elinwa e Mahmood, 2002; Udoeyo e Dashibil, 2002; Elinwa e Ejeh,

2004; Abdullahi, 2006; Cheah e Ramli, 2012.

A diferença na composição total destes óxidos em

comparação com valores obtidos em pesquisas anteriores,

mostra a variabilidade a que o material está sujeito, sugerindo,

40

portanto, uma análise química antes da sua utilização como

material pozolânico (NAIK e KRAUS, 2003).

Para materiais não convencionais como os resíduos de

cinzas de madeira, não existem especificações ambientais

adequadas para a sua utilização enquanto material de

construção. Como tal, as análises realizadas tendem a usar os

níveis de contaminação da lixiviação na sua apreciação acerca

da utilização ou não destes resíduos como material de

construção (CHEAH e RAMLI, 2011).

O teor de metais pesados, resultantes da lixiviação das

cinzas de madeira, apresenta metais pesados como o cromo,

ferro, zinco e arsênio. No entanto, estas concentrações de metais

pesados podem estar associadas ao grau de acidez do agente de

lixiviação do próprio ensaio e/ou à origem dos conservantes

usados na madeira, sendo sugerido um processo de seleção das

cinzas de madeira antes do seu emprego no concreto (UDOEYO

et al., 2006).

Siddique (2012) estudando a composição físico-química

e mineralógica básica das cinzas de madeira, verificou sua

influência na absorção de água, resistência à compressão, à

tração e a flexão, resistência ao congelamento e

descongelamento, retração do concreto e seu comportamento à

lixiviação. Observou que a capacidade de absorção de água do

concreto aumenta com o aumento do teor de cinzas de madeira,

e a resistência do concreto diminui ligeiramente com o aumento

no teor de cinzas de madeira, mas aumenta com a idade devido

a ações pozolânicas, concluindo que as cinzas de madeira podem

ser usadas para confecção de produtos pré-moldados e concretos

estruturais.

Relativamente à trabalhabilidade do concreto com

recurso à adição de cinzas de madeira, estudos evidenciam a

diminuição da trabalhabilidade com o aumento do teor de cinzas

de madeira na dosagem do concreto (UDOEYO et al., 2006).

O uso de cinzas de madeira na dosagem do concreto, em

percentagens dos 5% aos 30%, reduz o valor da resistência à

41

compressão do concreto relativamente nos períodos de cura

analisados (UDOEYO e DASHIBIL, 2002; ELINWA e EJEH,

2004; ELINWA e MAHMOOD, 2002; ABDULLAHI, 2006).

A tendência de redução da resistência à compressão se

deve ao fato das partículas das cinzas de madeira atuarem

essencialmente como material de enchimento e não como

material ligante na matriz cimentícia (UDOEYO et al., 2006).

2.5 POLÍTICA NACIONAL DE RESÍDUOS SÓLIDOS

A Política Nacional de Resíduos Sólidos – PNRS (2016),

define “resíduos industriais” como aqueles gerados nos

processos produtivos e instalações industriais. De acordo com a

Resolução CONAMA n° 313/2002, Resíduo Sólido Industrial é

todo resíduo que resulte de atividades industriais e que se

encontre nos estados sólido, semi-sólido, gasoso - quando

contido, e líquido – cujas particularidades tornem inviável o seu

lançamento na rede pública de esgoto ou em corpos d’água, ou

exijam para isso soluções técnica ou economicamente inviáveis

em face da melhor tecnologia disponível.

A PNRS (2016) busca a prevenção e a redução na

geração de resíduos, tendo como proposta a prática de hábitos

de consumo sustentável e um conjunto de instrumentos para

propiciar o aumento da reciclagem e da reutilização dos resíduos

sólidos (aquilo que tem valor econômico e pode ser reciclado ou

reaproveitado) e a destinação ambientalmente adequada dos

rejeitos (aquilo que não pode ser reciclado ou reutilizado).

Segundo dados de 2008 divulgados pelo Instituto

Brasileiro de Geografia e Estatística, por meio da Pesquisa

Nacional de Saneamento Básico, 99,96% dos municípios

brasileiros têm serviços de manejo de Resíduos Sólidos, mas

50,75% deles dispõem seus resíduos em vazadouros; 22,54% em

aterros controlados; 27,68% em aterros sanitários. A prática

desse descarte inadequado provoca sérias e danosas

42

consequências à saúde pública e ao meio ambiente (PNSB,

2008).

O Plano Nacional de Resíduos Sólidos, um dos

instrumentos mais importantes da Política Nacional, na medida

que identifica os problemas dos diversos tipos de resíduos

gerados, as alternativas de gestão e gerenciamento passíveis de

implementação, indica programas e ações para mudanças

positivas sobre o quadro atual (PNRS, 2016).

Neste contexto, eliminar os resíduos sólidos industriais

destinados de maneira inadequada ao meio ambiente e incentivar

o fortalecimento do gerenciamento de resíduos sólidos nas

indústrias, fomentando o desenvolvimento tecnológico

relacionado ao aproveitamento de resíduos sólidos industriais,

fazem parte da Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS,

2016).

2.6 BLOCOS INTERTRAVADOS DE CONCRETO

Os blocos intertravados de concreto, concebidos por uma

mistura de cimento Portland, agregados e água, são uma

alternativa viável para pavimentação de estradas e passeios

públicos. Possuem formatos, dimensões e composições

variáveis, possibilitando a incorporação de adições minerais ao

concreto.

O pavimento se caracteriza pela facilidade de execução

e rápido treinamento da mão-de-obra. Em geral, não necessita

de equipamentos especiais e de grande porte, permitindo a

utilização de mão-de-obra local e frentes de trabalho

simultâneas, resultando em economia de tempo de construção e

liberação ao tráfego imediata.

A técnica adotada para produção de blocos intertravados

de concreto vai definir a metodologia de dosagem do processo.

A maioria das fábricas utiliza vibro-prensas requerendo

concretos de consistência seca e coesão suficiente para se

manterem íntegros até seu endurecimento, sem sofrer

43

desmoronamentos ou quebra de arestas. A coesão da mistura é

obtida principalmente em função da correta quantidade de finos

em conjunto com a vibração e pressão de adensamento exercidas

pelo equipamento no momento da moldagem dos blocos

(ABREU, 2001).

O processo de produção destes blocos deve ser iniciado

com a adição dos insumos em uma máquina misturadora,

conforme Figura 1, colocando os agregados, o cimento e,

finalmente, as devidas proporções de água. Em seguida, a

argamassa é levada ao carregador mecânico e despejada na

máquina vibro-prensa (COLEVATTI, 2015).

O equipamento é composto por um sistema integrado de

vibração e compressão do concreto nas formas de blocos,

garantindo uma maior densidade e resistência dos produtos. As

especificações dessas máquinas variam de acordo com o

fabricante.

Figura 1 – Equipamento para produção de Blocos Intertravados

de Concreto

Fonte: Colevatti, 2015.

44

Após a prensagem e desforma, os blocos dispostos sobre

bases de madeira (palets), são empilhados permanecendo desta

forma até o final do processo de cura. Durante o processo de

cura, as peças recebem hidratação, em câmaras úmidas, ou

através da dispersão de água sobre os lotes, sendo também

abrigados da incidência de luz direta do sol. Concluído o

processo de cura, os blocos estão disponíveis para carregamento

e transporte até o local da obra.

A resistência esperada pelos blocos intertravados de

concreto deve ser suficiente para garantir seu manuseio durante

a etapa de fabricação e execução do pavimento, além de ter

capacidade estrutural para resistir às ações do tráfego e

quaisquer formas de utilização.

A ABNT/NBR 9781 (2013) estabelece que a resistência

característica à compressão aos 28 dias das peças de concreto

deve ser igual ou superior a 35 MPa para as solicitações de

tráfego de pedestres, veículos leves e comerciais de linha, e o

valor igual ou superior a 50 MPa para tráfego de veículos

especiais e solicitações capazes de produzir efeitos de abrasão

acentuados.

45

3. MATERIAIS E MÉTODOS

Este capítulo apresenta os materiais ensaiados e as

metodologias utilizadas no desenvolvimento experimental do

trabalho. A Figura 2 apresenta o fluxograma de atividades

Figura 2 – Fluxograma do procedimento experimental

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

46

3.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS

Os materiais que compõem o concreto e os blocos

intertravados de concreto são bastante comuns: cimento, areia,

brita e água. Visando a análise da viabilidade de uso do resíduo

cinza de madeira como adição mineral em produtos cimentícios,

este também será caracterizado.

A seleção dos materiais da pesquisa foi segundo os

critérios de disponibilidade na região do município de

Joinville/SC e de características adequadas à produção de

concreto. Para a segunda parte da pesquisa, realizada em blocos

intertravados de concreto, o material caracterizado foi

selecionado dentro da empresa fabricante de artefatos de

cimento.

O cimento utilizado no estudo do concreto é classificado

como CP II-Z, da linha de cimentos da Votorantim, sendo as

características técnicas fornecidas pela fabricante, conforme

apresentada na Tabela 10 (ABCP, 2015).

Tabela 10 – Composição do Cimento Portland Composto

Tipo de

Cimento

Portland

Sigla

Composição (% em massa)

Norma

Brasileira Clínquer

+ Gesso

Material

pozolânico

(sigla Z)

Material

carbonático

(sigla F)

Composto CP II-Z 94-76 6-14 0-10 NBR 11578

Fonte: ABCP, 2015.

A areia utilizada no estudo do concreto é classificada

como fluvial natural do Rio Itapocu da região de Araquari/SC e

a brita é proveniente de rocha gnaisse da região de Joinville/SC.

O cimento utilizado no estudo dos blocos intertravados

de concreto é classificado como CP V ARI, da linha de cimentos

da Votorantim, sendo as características técnicas fornecidas pela

fabricante, conforme composição apresentada na Tabela 11

(ABCP, 2015).

47

Tabela 11 – Composição do Cimento Portland V ARI

Tipo de Cimento

Portland Sigla

Composição (% em massa) Norma

Brasileira Clínquer +

Gesso

Material

carbonático

Alta Resistência

Inicial CP V ARI 100-95 0-5

NBR

5733

Fonte: ABCP, 2015.

Na produção dos blocos intertravados de concreto são

utilizados dois aditivos, um plastificante e outro acelerador de

pega, conforme características apresentadas na Tabela 12. O

aditivo plastificante é um composto químico isento de cloretos

usado para blocos de concreto e para outras peças classificadas

como artefatos de cimento e pré-fabricados de concreto seco. É

utilizado para facilitar a desforma das peças, aumentar a

resistência e reduzir o risco de fissuras. O acelerador de pega é

indicado para concreto e argamassa, nos quais se deseja um

tempo de pega mais rápido e maiores resistências iniciais.

Tabela 12 – Características dos Aditivos

Produto Densidade

(kg/l) Ph Base química principal

Aditivo plastificante 1,0 9,0 + 1 Surfactante a base de

ricinoleatosulfonil

Acelerador de pega 1,2 9,0 Cloreto de cálcio

Fonte: Hagen-Rheydt do Brasil Química Fina Ltda, 2015.

As caracterizações da cinza de madeira, dos agregados

miúdo e graúdo e dos corpos de prova foram efetuadas nos

laboratórios da Udesc/Joinville, Senai/Criciúma e

Acquaplant/Joinville.

48

3.1.1 Caracterização dos agregados

3.1.1.1 Determinação da distribuição granulométrica

Uma das razões para a especificação de limites

granulométricos e da dimensão máxima dos agregados é sua

influência na trabalhabilidade do concreto. A granulometria é

um método que visa classificar as partículas de uma amostra

pelos respectivos tamanhos e medir as frações correspondentes

a cada tamanho. É possível determinar o módulo de finura e

dimensão máxima característica da curva granulométrica, sendo

utilizado para este procedimento ABNT/NBR NM 248 (2003).

Foram separadas duas amostras com 300g cada para cada

um dos agregados, secas em estufa por 24 horas, esfriadas à

temperatura ambiente e pesadas para determinação de suas

massas.

As peneiras previamente limpas foram encaixadas com a

abertura de malha em ordem da base para o topo (9,5mm-

6,3mm-4,75mm-2,36mm-1,18mm-0,6mm-0,3mm-0,15mm) de

modo a formar um único conjunto, provido de um fundo e de

uma tampa.

Cada amostra, ou porções da mesma foram colocadas

sobre a peneira superior do conjunto e foram agitadas

mecanicamente. Em seguida, destacou-se a peneira superior e

foi realizada agitação manual. Depois de acrescentar o material

passante na peneira superior, procedeu-se a agitação manual da

próxima peneira, até que a massa de material passante pelas

peneiras não fosse inferior a 1% da massa do material retido. O

material retido no fundo e em cada peneira, escovada, foi

separado e pesado.

3.1.1.2 Determinação da massa específica

A massa específica é a relação entre a massa do agregado

seco e seu volume, sem considerar os poros permeáveis à água.

Já a massa específica aparente é a relação entre a massa do

49

agregado seco e seu volume, incluindo os poros permeáveis à

água (ABNT/NBR NM 52, 2009).

Para determinação da massa específica do agregado

miúdo foi utilizada a norma ABNT/NBR NM 52 (2009), sendo

que a separação das amostras foi realizada de acordo com a

ABNT/NBR NM 26 (2009) e ABNT/NBR NM 27 (2001).

Foram separadas amostras de 500g de cada agregado

miúdo, sendo cada uma das amostradas colocada em frasco e

registrada a massa do conjunto. O frasco utilizado foi

completado com água até atingir a marca de 500 ml. Após a

remoção das bolhas de ar com movimentos suaves o conjunto

foi submetido a um banho mantido à temperatura constante de

21 oC. Após decorrida 1 hora, adicionou-se água ao frasco para

que a marca de 500 ml fosse atingida e pesado para determinação

da massa total do conjunto. O agregado contido no frasco foi

removido, seco a 105 oC até a massa constante, esfriado a

temperatura ambiente em dessecador e pesado em balança

digital com resolução de 0,1 g.

A determinação da massa específica aparente do

agregado seco (d1) foi obtida pela equação 3:

d1 = m (3)

V - Va

Onde:

d1 – massa específica aparente do agregado seco (g/cm3)

m – massa da amostra seca em estufa (g)

V – volume do frasco (cm3)

Va – volume de água adicionada ao frasco (cm3)

Sendo o volume da água adicionada ao frasco (Va) obtido

pela equação 4:

Va = m2 – m1 (4)

a

50

Onde:

Va – volume de água adicionada ao frasco (cm3)

m1 – massa do conjunto (frasco + agregado) em g

m2 – massa total (frasco + agregado + água) em g

ρa – massa específica da água (g/cm³)

A determinação da massa específica do agregado

saturado superfície seca (d2) foi obtida pela equação 5:

d2 = ms (5)

V – Va

Onde:

d2 – massa específica do agregado saturado superfície seca

(g/cm3)

ms – massa da amostra na condição saturada superfície seca (g)

V – volume do frasco (cm3)

Va – volume de água adicionada ao frasco (cm3)

A equação 6 determina a massa específica do agregado

(d3):

(6)

(6)

Onde:

d3 – massa específica do agregado (g/cm3)

m – massa da amostra seca em estufa (g)

ms – massa da amostra na condição saturada superfície seca (g)

V – volume do frasco (cm3)

Va – volume de água adicionada ao frasco (cm3)

ρa – massa específica da água (g/cm³)

d3 = m

(V – Va) – ms – m

ρa

51

Para a determinação da massa específica do agregado

graúdo foi utilizada a norma ABNT/NBR NM 53 (2009), sendo

que a separação das amostras foi realizada de acordo com a

ABNT/NBR NM 26 (2009) e ABNT/NBR NM 27 (2001).

Uma amostra de 2 kg do agregado graúdo, foi submersa

em água à temperatura ambiente por um período de 24 horas. Na

sequência a amostra foi retirada e envolvida em um pano

absorvente para que a água visível fosse eliminada.

Imediatamente após ser enxugada a amostra saturada com

superfície seca foi pesada em balança digital com resolução de

1 g. Esta amostra foi novamente submersa em água mantida a

23ºC, pesando-se em água. Foi realizada a secagem da amostra,

deixando a mesma à temperatura ambiente durante 3 horas e

posteriormente pesada.

O resultado obtido do ensaio foi referente à média de

duas determinações com amostras diferentes. Os ensaios foram

realizados em ambiente com temperatura controlada de 25°C.

A massa específica do agregado seco foi obtida pela

equação 7:

d = m (7)

ms – ma

Onde:

d – massa específica do agregado seco (g/cm3)

m – massa ao ar da amostra seca (g)

ms – massa ao ar da amostra na condição saturada superfície seca

(g)

ma – massa em água da amostra (g)

A massa específica do agregado na condição saturado

superfície seca foi obtida pela equação 8:

(8)

ds = ms

ms - ma

52

Onde:

ds – massa específica do agregado na condição saturado

superfície seca (g/cm3)

ms – massa ao ar da amostra na condição saturada superfície seca

(g)

ma – massa em água da amostra (g)

Nota: A diferença (ms – ma) é numericamente igual ao volume

do agregado, excluindo-se os vazios permeáveis.

A equação 9 determina a absorção do agregado graúdo:

A = ms – ma * 100 (9)

m

Onde:

A – absorção de água (%)

ms – massa ao ar da amostra na condição saturada superfície seca

(g)

ma – massa em água da amostra (g)

m – massa ao ar da amostra seca (g)

3.1.1.2 Determinação do teor de umidade superficial do

agregado miúdo

A umidade superficial é a água aderente à superfície dos

grãos expressa em porcentagem da massa do agregado úmido

em relação à massa do agregado seco. Esta umidade deve ser

determinada para garantir a relação água/cimento do concreto ou

argamassa (ABNT/NBR 9775, 2011).

A norma ABNT/NBR 9775 (2011) descreve o método de

ensaio para determinação do teor de umidade superficial em

agregados miúdos por meio do frasco de Chapman, sendo que

as amostras foram separadas de acordo com a ABNT/NBR NM

26 (2009) e ABNT/NBR NM 27 (2001).

53

Para realização do ensaio, foram separadas amostras de

cada agregado miúdo úmido de 500g. Utilizando o frasco de

Chapman foi adicionada água até a marcação de 200 ml,

deixando-o em repouso para que não permanecesse água aderida

na face interna do frasco. Na sequência, a amostra de agregado

miúdo úmido foi introduzida cuidadosamente no frasco,

agitando-o suavemente para eliminação de bolhas de ar.

A leitura do nível atingido pela água no gargalo do frasco

foi realizada após repouso aproximado de 45 segundos do frasco

de Chapman em uma superfície plana e isenta de vibrações. Esta

leitura indica o volume, em milímetros, ocupado pelo conjunto

água-agregado miúdo.

Assim, a umidade superficial presente no agregado

miúdo, expressa em porcentagem de massa de material seco, foi

calculada segundo a equação 10:

w = (L – 200 – 500/) * 100 (10)

700 - L

Onde:

w – porcentagem de umidade do agregado

L – leitura final no frasco de Chapman

– massa específica do agregado

3.1.2 Caracterização dos resíduos

Os resíduos para este caso em estudo, as cinzas de

madeira, tiveram origem numa indústria de painéis e produtos

de madeira, situada no Paraná. Estas cinzas são provenientes da

combustão incompleta da madeira de Pinus (casca, galhos,

folhas e subprodutos madeireiros resultantes do processo de

beneficiamento da madeira). A incineração tem como função

principal fornecer o poder calorífico à fornalha, programada

para atuar à temperatura de 800 oC. Resultado deste processo, as

cinzas de fundo (depositadas na esteira), que denominadas neste

54

estudo de “AMCM01” e as cinzas volantes (captação mecânica

em filtros de saco ou dispositivos semelhantes), denominadas de

“AMCM02”, são recolhidas e levadas para aterro. Estas cinzas

foram utilizadas em substituição parcial do agregado miúdo na

confecção de produtos cimentícios.

3.1.2.1 Determinação da massa específica

A determinação da massa específica dos resíduos foi

obtida utilizando um picnômetro a gás, utilizando o gás hélio

como agente. Os ensaios foram realizados para os dois tipos de

resíduos (cinzas de madeira “AMCM01” e “AMCM02”), com

material seco a 120oC e material calcinado a 900oC. Foram

realizadas 10 medidas para cada amostra, apresentando a média

das medições.

3.1.2.2 Determinação da absorção de água

Para determinação da absorção de água dos resíduos, foi

elaborado um procedimento experimental no Laboratório de

Materiais de Construção Civil do Centro de Ciências

Tecnológicas da Udesc/Joinville.

Uma amostra de 100g de cada resíduo (cinzas de madeira

“AMCM01” e “AMCM02”) foi separada e previamente seca em

estufa a 105 oC. Utilizando um molde de corpo de prova metálico

cilíndrico (5x10cm), foram colocadas pequenas porções deste

resíduo e, com auxílio de soquete, cada porção foi devidamente

compactada para adensamento do material, até que atingisse a

metade da altura do molde.

Verificado o volume ocupado pelo resíduo, a amostra foi

retirada e pesada em balança com resolução de 0,1 g. Em um

recipiente cilíndrico foi adicionado 200 ml de água a

temperatura ambiente. A amostra foi então adicionada ao

recipiente com água e devidamente misturada com auxílio de

uma haste de vidro, obtendo-se o volume total. A diferença

55

volumétrica entre a amostra final e a soma do volume da água

com o volume do resíduo compactado separadamente, resulta no

volume de água absorvido pelo resíduo.

3.1.2.3 Determinação da distribuição granulométrica

A análise de distribuição de tamanho de partículas das

cinzas de madeira “AMCM01” e “AMCM02” foi realizada no

Laboratório de Materiais de Construção Civil do Centro de

Ciências Tecnológicas da Udesc/Joinville seguindo a norma

para determinação da composição granulométrica de agregados,

a ABNT/NBR NM 248 (2003).

As amostras dos resíduos foram ensaiadas de forma

semelhante descrita no item 3.1.1 Determinação da distribuição

granulométrica dos agregados. Com as informações obtidas

neste ensaio foram determinados o módulo de finura e o

diâmetro máximo das partículas dos resíduos.

3.1.2.4 Determinação da perda ao fogo

O ensaio de perda ao fogo foi realizado utilizando uma

mufla para queima das cinzas de madeira “AMCM01” e

“AMCM02”, cadinhos de porcelana e balança analítica. As

amostras foram aquecidas por 24 h, tanto a 120 oC como a 900

oC, a uma taxa de aquecimento de 10ºC/min e vazão de 20

ml/min. O ensaio verificou a perda de massa com o processo de

calcinação e foi calculado pela equação 11:

PF = Mi * 100 (11)

Mf

Onde:

PF – perda ao fogo (%)

Mi – massa inicial (g)

Mf – massa final (g)

56

3.1.2.5 Difração de raios X

Para identificação de fases cristalinas presentes nos

resíduos, cinzas de madeira “AMCM01” e “AMCM02”, a

composição mineralógica foi determinada através do

difratômetro de Raios X, no Laboratório de Caracterização de

Materiais da Udesc/Joinville. Foi realizada varredura de 5o a 90o,

sendo 2o/min, em amostras secas (a 120oC) e calcinadas (a

900oC).

3.1.2.6 Microscopia eletrônica

Para caracterização morfológica dos resíduos foi

utilizado um microscópio eletrônico de varredura no

Laboratório de Metalografia e Microscopia Ótica da

Udesc/Joinville. Foram realizadas micrografias nos resíduos de

cinzas de madeira “AMCM01” e “AMCM02” em diferentes

níveis de aumento, visualizando o aspecto geral das partículas.

3.1.2.7 Análise Térmica Diferencial

A análise térmica diferencial (DTA) foi realizada com

objetivo de verificar o comportamento do resíduo de cinzas de

madeira “AMCM01” e “AMCM02” de acordo com a variação

da temperatura. O ensaio foi realizado entre a temperatura

ambiente até aproximadamente 1100 oC com taxa de

aquecimento de 10oC/min, pelo Laboratório de

Desenvolvimento e Caracterização de Materiais –

LDCM/SENAI na Unidade de Criciúma/SC. Os ensaios foram

realizados com o intuito de analisar a variação de massa em

função da temperatura, bem como para identificar processos

físicos e químicos envolvendo variação da energia.

57

3.1.2.8 Análise Química

A análise química foi obtida por espectrometria de

fluorescência de Raios X e de absorção atômica, realizada pelo

Laboratório de Desenvolvimento e Caracterização de Materiais

– LDCM/SENAI na Unidade de Criciúma/SC.

Esta análise permitiu verificar os principais elementos da

composição química dos resíduos de cinzas de madeira

“AMCM01” e “AMCM02” bem como o percentual de perda ao

fogo.

3.1.2.9 Solubilização

O ensaio de solubilização dos resíduos de cinzas de

madeira “AMCM01” e “AMCM02” foi realizado pelo

Laboratório da Acquaplant Química do Brasil localizado na

região de Joinville/SC, seguindo a norma da ABNT/NBR 10004

(2004), visando caracterizar os resíduos como classe II A – não

inertes ou classe II B – inertes.

3.1.2.10 Lixiviação

O ensaio de lixiviação dos resíduos de cinzas de madeira

“AMCM01” e “AMCM02” foi realizado pelo Laboratório da

Acquaplant Química do Brasil localizado na região de

Joinville/SC, conforme preconiza a norma da ABNT/NBR

10005 (2004), visando classificar os resíduos classificados pela

norma da ABNT/NBR 10004 (2004), como classe I – perigosos

ou classe II – não perigosos.

3.1.2.11 Determinação do índice de atividade pozolânica

A ABNT/NBR 5752 (2014) define o método de ensaio

para determinação da atividade pozolânica com o cimento. O

ensaio consiste na execução de duas argamassas, sendo a

58

primeira elaborada com cimento e areia normal, e a segunda com

25% em massa de material pozolânico, em substituição à igual

porcentagem de cimento, areia normal e água. Os corpos de

prova são moldados e curados de acordo com a ABNT/NBR

7215 (1996). O índice de atividade pozolânica é a razão entre a

resistência à compressão axial média da argamassa com

pozolana e a resistência à compressão axial média da argamassa

de controle, em MPa, expressa em valor percentual, aos 28 dias,

conforme a ABNT/NBR 12653 (2014).

3.2 MÉTODOS

Para determinar a viabilidade da substituição parcial do

agregado miúdo na confecção de blocos intertravados de

concreto por resíduos de cinzas de madeira, foi considerado

inicialmente esta mesma substituição em concreto. Para as

respectivas caracterizações, foram realizados os procedimentos

descritos na sequência.

3.2.1 Produção do Concreto

3.2.1.1 Dosagem do Concreto

Inicialmente trabalhou-se com um concreto de controle,

nomeado “Referência”, e na sequência foram realizados quatro

tipos de substituição parcial do agregado miúdo em massa,

considerando as cinzas de madeira “AMCM01” e “AMCM02”

em diferentes percentuais.

Para dosagem do concreto foi utilizado o método do IPT,

apresentado por Campiteli, utilizando os principais parâmetros

do concreto que se deseja produzir: consistência, coesão e

resistência à compressão.

A consistência, foi definida pela proporção entre a água

e os materiais secos que constituem o concreto, sendo calculada

pela equação 12:

59

H = x * 100 (%) (12)

1 + m

Onde:

H – relação água/materiais secos

m – quantidade de brita (kg)

A equação 13 determina a coesão, definida pelo teor de

argamassa seca do concreto:

= 1 + a * 100 (%) (13)

1 + m

Onde:

– teor de argamassa seca do concreto

a – quantidade de areia (kg)

m – quantidade de brita e areia

A relação de areia pode então ser dada pela equação 14:

a = * (1 + m) – 1 (14)

100

A resistência à compressão pode variar inversamente

com a relação água-cimento de acordo com a equação 15:

fcj = A (15)

Bx

Onde:

fcj – resistência à compressão em relação à idade do concreto em

dias (MPa)

x – relação água-cimento (l/kg)

A e B – constantes que dependem dos materiais

60

Da equação 12 obtém-se a quantidade de agregados pela

equação 16 :

m = 100 * x – 1 (16)

H

Substituindo a equação 16 na equação 14 obtém-se a

quantidade de areia pela equação 17:

a = * x - 1 (17)

H

Relacionando as equações 14 e 15 obtém-se a quantidade

de brita pela equação 18:

p = x * (100 - ) (18)

H

Assim a dosagem é expressa pela equação 19 em função

das características H, α, e x:

1 : * x - 1 : x * (100 - ) : x (19)

H H

Relacionando a consistência do concreto (abatimento do

tronco de cone) com os fatores de água-materiais secos, pela

dimensão máxima característica e pela massa específica do

agregado graúdo tem-se a equação 20:

H = 783 * (148 – DMC) + (163 – DMC) * S (20)

4410 *

Onde:

S – abatimento em mm

H – relação água-materiais secos (%)

DMC – dimensão máxima do agregado graúdo (mm)

– massa específica do agregado graúdo (kg/dm3)

61

Considerando ainda que o teor de argamassa seca () foi

obtido em função do módulo de finura do agregado miúdo

conforme Tabela 13 apresentada.

Tabela 13 – Valores estimados para teores de argamassa seca

()

DMC (mm) Módulo de finura do agregado miúdo

menor que 2,4 entre 2,4 e 2,8 maior que 2,8

9,5 55 57 59

19 50 52 54

25 46 48 50

38 43 44,5 46

50 37 39 41

76 33 34,5 36

102 30 31 32

152 27 28 29

Fonte: Campiteli, 2004.

O valor da relação água-cimento (x) foi obtido conforme

valores da Tabela 14.

Tabela 14 – Valores estimados de relação água-cimento (x)

fcj (MPa)

Estimativa da relação água-cimento (x) em l/kg

Cimentos do tipo CP I, II, III e IV CP V ARI

Classe 25 Classe 32 Classe 40

10 0,79 0,83 0,96 0,96

15 0,64 0,74 0,81 0,81

20 0,53 0,63 0,71 0,71

25 0,45 0,55 0,62 0,62

30 0,38 0,48 0,56 0,56

35 0,32 0,42 0,50 0,50

Fonte: Campiteli, 2004.

62

Com a definição da dosagem inicial foi verificada a

necessidade de adequação dos valores estimados de H, α e x,

para garantia da consistência, coesão e resistência do concreto.

O ajuste do valor de α é feito de forma semelhante ao ajuste do

valor de H, observando-se o comportamento do concreto de

traço inicial colocado na betoneira. O ajuste do valor de x, caso

necessário, é feito durante o ensaio do abatimento do tronco de

cone verificando a altura média entre a haste e o concreto.

A dosagem do concreto “Referência” em massa, adotado

foi 1 : 1,62 : 2,28 (cimento; areia; brita), com fator água/cimento

de 0,46 e valor de fcj (resistência à compressão) igual a 31,6

MPa. As demais misturas de concreto com substituições parciais

do agregado miúdo pelos resíduos foram elaboradas de acordo

com esta dosagem.

3.2.1.2 Propriedade do Concreto Fresco

Após elaboração de cada mistura, concreto “Referência”,

concreto com substituição parcial do agregado miúdo pelo

resíduo de cinza de madeira “AMCM01”em 10%, com

substituição de “AMCM01”em 20%, com substituição de

“AMCM02”em 10% e com substituição de “AMCM02”em

20%, foi realizado o ensaio para determinação da consistência

pelo abatimento do tronco de cone, slump test, normalizado pela

ABNT/NBR NM 67 (1998). Na execução deste ensaio também

foi avaliada a coesão de cada mistura.

3.2.1.3 Propriedade do Concreto Endurecido

Conforme estabelece a ABNT/NBR 5738 (2015), foram

moldados corpo de prova cilíndricos de 10 x 20 cm de todas as

misturas em estudo: 08 corpos de prova com concreto

“Referência”, 08 corpos de prova com substituição do agregado

miúdo por “AMCM01”em 10%, 08 corpos de prova com

“AMCM01”em 20%, 08 corpos de prova com “AMCM02”em

63

10% e 08 corpos de prova com “AMCM02” em 20%.

Desmoldados após 24 horas e submetidos à cura submersa, em

tanque de água, por período de 28 dias.

A determinação da resistência à compressão axial seguiu

as orientações da ABNT/NBR 5739 (2007), tendo sido analisada

aos 7 e 28 dias. Para realização do ensaio de compressão, as

faces dos corpos-de-prova tiveram suas superfícies retificadas,

conforme recomendado na ABNT/NBR 5738 (2015).

3.2.1.4 Microscopia Eletrônica

Foram observadas as amostras retiradas dos corpos de

prova rompidos nos ensaios de resistência mecânica à

compressão. O preparo da amostra constou da retirada de uma

pequena parte do corpo de -prova rompido, secagem em estufa

e recobrimento por camada metalizada de ouro. Os

procedimentos para análise microscópica foram realizados no

Laboratório de Metalografia e Microscopia Ótica da

Udesc/Joinville.

3.2.2 Produção dos Blocos Intertravados de Concreto

3.2.2.1 Dosagem dos Blocos Intertravados de Concreto

Considerando que os blocos intertravados de concreto

foram produzidos em empresa especializada em artefatos de

cimento, a dosagem utilizada no processo convencional de

fabricação, foi denominada neste estudo como “Paver

Referência”. Esta dosagem em massa foi 1 : 1,5 : 5,17 : 3,02 :

4,47 (cimento, areia fina, areia média, brita 0 e pedrisco). As

demais misturas com substituição parcial do agregado miúdo

pelos resíduos foi realizada com base nesta dosagem inicial.

64

3.2.2.2 Ensaio de Resistência à Compressão

Conforme estabelece a ABNT/NBR 9781 (2013), os

blocos intertravados de concreto foram retirados aleatoriamente

dos lotes de fabricação para realização da amostragem. As peças

foram saturadas em água à temperatura de 23°C por período de

24 horas antes do ensaio. A determinação da resistência à

compressão axial foi analisada aos 28 dias.

Para a determinação da resistência à compressão dos

blocos intertravados de concreto admitiu-se que as resistências

à compressão obedeceram à distribuição normal, sendo o valor

característico estimado pela equação 21:

fpk,est = fp - t * s (21)

Onde

fpk,est – resistência característica estimada à compressão (MPa)

fp – resistência média das peças (MPa)

s – desvio padrão da amostra (MPa)

t – coeficiente de Student, em função do tamanho da amostra,

conforme Tabela constante da ABNT/NBR 9781 (2013).

O desvio padrão da amostra calcula-se pela equação 22:

s = (fp - fpi)2 (22)

n - 1

Onde

fp – resistência média das peças (MPa)

fpi – resistência individual das peças (MPa)

n – número de peças da amostra

s – desvio padrão da amostra (MPa)

65

3.2.2.3 Microscopia Eletrônica

De forma semelhante ao item relativo à microscopia dos

corpos de prova de concreto, foram observadas as amostras

retiradas dos blocos intertravados de concreto rompidos nos

ensaios de resistência mecânica à compressão. O preparo da

amostra constou da retirada de uma pequena parte do bloco

intertravado de concreto rompido, secagem em estufa e

recobrimento por camada metalizada de ouro. Os procedimentos

para análise microscópica foram realizados no Laboratório de

Metalografia e Microscopia Ótica da Udesc/Joinville.

66

67

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Neste capítulo serão apresentados os resultados obtidos

na caracterização das matérias-primas utilizadas e na

caracterização das misturas de concreto e dos blocos

intertravados de concreto, assim como a discussão sobre o uso

potencial do resíduo, cinza de madeira, em substituição parcial

ao agregado miúdo na confecção de produtos cimentícios.

4.1 CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS

4.1.1 Determinação da distribuição granulométrica

Os ensaios realizados para determinação da distribuição

granulométrica apresentam resultados referentes à areia média e

à brita utilizadas no estudo do concreto, bem como os resultados

da areia fina, da areia média, do pedrisco e da brita utilizados no

estudo dos blocos intertravados de concreto.

As informações obtidas no ensaio indicam o módulo de

finura e o diâmetro máximo da areia média, utilizada no

concreto, conforme resultados apresentados na Tabela 15.

Também é possível a obtenção do Gráfico 1 que apresenta a

curva granulométrica da areia média, sendo possível observar

que 35% do material está na zona utilizável e aproximadamente

60% encontra-se na zona ótima para produção de concretos.

Tabela 15 – Ensaio de granulometria da areia média

Material Módulo de finura Diâmetro máximo (mm)

Areia média 2,07 2,36

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

68

Gráfico 1 – Curva granulométrica da areia média

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

O agregado graúdo, utilizado no concreto, tem seu

módulo de finura e diâmetro máximo de partícula apresentado

na Tabela 16.

Tabela 16 – Ensaio de granulometria do agregado graúdo

Material Módulo de finura Diâmetro máximo (mm)

Brita 6,41 12,5

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

Com os valores do ensaio realizado, obtém-se a curva

granulométrica do material analisado que, comparativamente às

curvas granulométricas de classificação de agregados graúdos,

apresentadas no Gráfico 2, indica que o agregado graúdo em

estudo pode ser classificado como brita 0.

69

Gráfico 2 – Curvas granulométricas de classificação de

agregados graúdos

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

A Tabela 17 apresenta os valores de módulo de finura e

diâmetro máximo de partícula dos agregados miúdos utilizados

nos blocos intertravados de concreto.

Tabela 17 – Ensaio de granulometria dos agregados miúdos

(utiliz. Blocos Intertravados de Concreto)

Material Módulo de finura Diâmetro máximo (mm)

Areia fina 1,10 1,18

Areia média 2,21 2,36

Pedrisco 2,97 4,75

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

Considerando a classificação dos agregados quanto ao

módulo de finura definida por Bauer (2008), observa-se que a

areia nomeada como “fina” apresenta módulo de finura abaixo

do estabelecido para a classificação “muito fina”, cujo limite

inferior é 1,35.

Com os resultados obtidos no ensaio obtêm-se as curvas

granulométricas dos agregados miúdos conforme apresentado

no Gráfico 3. Observa-se a concentração de finos na curva

relacionada à distribuição da areia fina.

70

Gráfico 3 – Curvas granulométricas dos agregados miúdos

(utiliz. Blocos Intertravados de Concreto)

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

De acordo com o Gráfico 3, analisando a curva

granulométrica da areia média, é possível observar que 30% do

material está na zona utilizável e 55% na zona ótima para

concretos. E ainda, em relação à distribuição granulométrica do

pedrisco observa-se que a curva é contínua, apresentando

partículas de todos os diâmetros intermediários desde um valor

mínimo até um valor máximo.

Os resultados dos ensaios nas amostras do agregado

graúdo utilizado na produção dos blocos intertravados de

concreto, são apresentados na Tabela 18.

Tabela 18 – Ensaio de granulometria do agregado graúdo (utiliz.

Blocos Intertravados de Concreto)

Material Módulo de finura Diâmetro máximo (mm)

Brita 5,43 9,5

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

Com as informações obtidas tem-se a curva

granulométrica do material analisado que, comparativamente às

71

curvas granulométricas de classificação de agregados graúdos,

apresentadas no Gráfico 4, indica que o agregado graúdo em

estudo pode ser classificado como brita 0.

Gráfico 4 – Curvas granulométricas de classificação de

agregados graúdos

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

4.1.2 Determinação da massa específica

Os resultados dos ensaios realizados apresentam os

valores de massa específica dos agregados miúdos (areia fina,

areia média e pedrisco) na Tabela 19.

Tabela 19 – Massa específica dos agregados miúdos

Propriedade

Areia

média

(g/cm3)

Areia

fina*

(g/cm3)

Areia

média*

(g/cm3)

Pedrisco

* (g/cm3)

Massa específica aparente

do agregado seco (d1) 2,08 2,20 2,08 2,71

Massa específic agregado

saturado superfície seca (d2) 2,30 2,37 2,30 2,76

Massa específica (d3) 2,66 2,66 2,66 2,86

Nota: *utilizado na produção de blocos intertravados de concreto

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

72

De acordo com ensaios realizados, foram obtidos

resultados da massa específica e de absorção de água do

agregado graúdo, apresentados na Tabela 20.

Tabela 20 – Massa específica e absorção de água do agregado

graúdo

Propriedade Brita 0

Massa específica aparente do agregado seco (ds) 2,73 g/cm3

Absorção de água 2,00 %

Nota: Agregado utilizado na produção de concreto

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

4.1.3 Determinação do teor de umidade superficial do

agregado miúdo

Considerando a necessidade de não alterar a relação

água-cimento da dosagem dos concretos em laboratório, foi

necessária a correção relativa à umidade do agregado miúdo,

quando da produção dos corpos de prova. Os valores do teor de

umidade da areia média nos dias de realização do ensaio estão

apresentados na Tabela 21.

Tabela 21 – Teor de umidade da areia média

Data ensaio Teor de umidade (%)

23 mar 2015 3,81

30 mar 2015 4,17

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

O teor de umidade corresponde à quantidade de água

presente na amostra. Assim, para reprodução correta da

dosagem, foi necessário aumentar o percentual correspondente

em massa da areia e descontar esta massa adicionada da água

necessária, prevista no cálculo da dosagem.

73

4.2 CARACTERIZAÇÃO DOS RESÍDUOS

4.2.1 Determinação massa específica

Os resultados obtidos para os resíduos cinzas de madeira

estão apresentados na Tabela 22, apresentando valores

semelhantes aos obtidos nos agregados miúdos.

Tabela 22 – Massa específica dos resíduos

Resíduo Massa específica (g/cm3)

“AMCM01” (a 120oC) 2,26

“AMCM01” (a 900oC) 2,71

“AMCM02” (a 120oC) 2,78

“AMCM02” (a 900oC) 3,36

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

Os resultados da Tabela 22 estão de acordo com a

literatura. Segundo Naik et al. (2001), ensaios realizados em

cinzas de madeira recolhidas de diferentes indústrias

apresentaram valores médios de densidade variáveis para cinzas

volantes e cinzas de fundo.

4.2.2 Determinação da absorção de água

O resultado dos ensaios realizados para as amostras dos

resíduos de cinzas “AMCM01” e “AMCM02”, representa a

capacidade dos materiais absorverem água, conforme valores

constantes da Tabela 23. Os valores elevados de absorção de

água influenciam negativamente na trabalhabilidade do concreto

fresco.

74

Tabela 23 – Absorção dos resíduos

Resíduo Absorção (%)

“AMCM01” 24,6

“AMCM02” 32,5

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

4.2.3 Determinação da distribuição granulométrica

Os resultados da análise de distribuição de tamanho de

partículas dos resíduos “AMCM01” e “AMCM02” apresentam

o módulo de finura e o diâmetro máximo das partículas,

conforme apresentado na Tabela 24.

Tabela 24 – Ensaio de granulometria dos resíduos

Resíduo Módulo de finura Diâmetro máximo (mm)

“AMCM01” 2,71 4,75

“AMCM02” 1,03 4,75

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

Com as informações obtidas no ensaio obtém-se o

Gráfico 5, que apresenta a distribuição granulométrica dos

resíduos “AMCM01” e “AMCM02”. Identifica-se na curva

relativa ao resíduo de cinzas “AMCM01” uma distribuição

semelhante à distribuição do pedrisco, agregado utilizado na

produção dos blocos intertravados de concreto. Na análise

referente ao resíduo de cinzas “AMCM02” é possível identificar

distribuição granulométrica semelhante à areia fina utilizada na

produção dos blocos intertravados de concreto, com grande

quantidade de finos, podendo afetar diretamente na resistência

do concreto. Segundo Mehta e Monteiro (1994), uma quantidade

alta de material fino requer maior quantidade de água,

enfraquecendo o concreto.

75

Gráfico 5 – Curvas granulométricas dos resíduos “AMCM01” e

“AMCM02”

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

4.2.4 Determinação da perda ao fogo

O aquecimento do material a 120oC e 900oC permitiu a

determinação da perda ao fogo nestas duas temperaturas,

conforme valores constantes da Tabela 25. A perda de massa até

a temperatura de 120oC está associada predominantemente à

perda de umidade enquanto a perda de massa até 900oC está

relacionada à oxidação de componentes ricos em carbono.

Tabela 25 – Valores de perda ao fogo dos resíduos

Temperatura “AMCM01” “AMCM02”

a 120oC 23,30 % 36,74%

a 900oC 52,45% 47,62%

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

De acordo com Mishra et al. (1993), a composição de

cinco tipos de cinzas de madeira apresentaram perda de massa

de 23% a 48% quando a temperatura de combustão foi

aumentada de 500oC para 1300oC.

Importante considerar que estes valores de perda ao fogo,

relacionados à presença de matéria orgânica afetam as reações

76

de hidratação do cimento, em relação ao tempo de pega e ao

endurecimento, consequentemente à resistência à compressão.

4.2.5 Difração de Raios X

As composições mineralógicas dos resíduos foram

analisadas através de difração de Raios X. Na figura 3 são

apresentados os difratogramas da amostra do resíduo

“AMCM01”, a 120oC e a 900oC. Na figura 4 são apresentados

os difratogramas da amostra do resíduo “AMCM02”, a 120oC e

a 900oC.

Figura 3 – Difratograma de Raios-X “AMCM01”

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

Figura 4 – Difratograma de Raios-X “AMCM02”

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

Em análise verifica-se a presença predominante do óxido

de silício na forma de quartzo na fase cristalina, apresentando

Q

Q

Q

Q

Q

Q

Q

Q

77

indícios da presença de material amorfo que pode estar

associado à presença de carbono. Estudos realizados por Borlini

et al. (2005) também relacionam a presença do óxido de silício

à fase cristalina de quartzo.

4.2.6 Microscopia eletrônica

Nas micrografias realizadas dos resíduos, “AMCM01” e

“AMCM02”, observa-se que este material é formado por

partículas heterogêneas com diferentes tamanhos e formas,

situação encontrada nos estudos realizados com cinzas de

madeira por Naik et al. (2001).

Na Figura 5a, constata-se que o resíduo “AMCM01”

possui de forma geral grãos de diversos tamanhos, confirmando

a distribuição granulométrica realizada.

A forma lamelar irregular, semelhante a fibra, evidencia

que não houve a combustão completa, conforme Figura 5b.

Conforme abordado na literatura por Andrade (2012), a

morfologia da cinza de madeira apresenta partículas muito

características da anatomia da madeira com conservação parcial,

em formas de canais e paredes mesmo depois de queimada.

Figura 5 – Micrografias do resíduo “AMCM01”

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

Nas Figuras 6a e 6b, observa-se que o resíduo

“AMCM02” é formado por aglomerados de partículas. Ou seja,

a b

78

a cinza não se apresenta como partículas separadas, sendo um

produto bastante poroso em sua estrutura. A porosidade também

é relatada na literatura por Andrade, Rocha e Cheriaf (2009), que

mencionam que o material é leve em peso e uma abundância de

vazios visíveis.

Figura 6 – Micrografias do resíduo “AMCM02”

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

4.2.7 Análise Térmica Diferencial

O Gráfico 6 apresenta as curvas da análise térmica

diferencial e termogravimétrica do resíduo “AMCM01”.

Constata-se que entre 22oC e 192oC, houve uma perda de massa

de 3,4%. A partir de 400oC ocorreu um processo de perda de

massa contínuo até a temperatura de 900oC, sendo a perda de

massa total aproximada de 80% em peso, associada a

decomposição de constituintes do resíduo.

a b

79

Gráfico 6 – Análise Térmica Diferencial/Termogravimétrica:

“AMCM01”

Fonte: LDCM, 2015.

As curvas de análise térmica diferencial identificam

eventos endotérmicos no intervalo de estudo. De acordo com

Borlini et al. (2005) estes eventos podem estar associados à

desidratação de sulfatos, à transformação alotrópica do quartzo

, ou à decomposição de carbonatos.

O Gráfico 7 apresenta as curvas da análise térmica

diferencial e termogravimétrica do resíduo “AMCM02”,

apresentando entre 19oC e 197oC, uma perda de massa de 2,36%.

A partir de 400oC ocorreu um processo de perda de massa

contínuo até a temperatura de 900oC, sendo a perda de massa

total aproximada de 31% em peso.

80

Gráfico 7 – Análise Térmica Diferencial/Termogravimétrica:

“AMCM02”

Fonte: LDCM, 2015.

4.2.8 Análise Química

As Tabelas 26 e 27 apresentam a composição química

das amostras de resíduos “AMCM01” e “AMCM02”. A

composição química é caracterizada basicamente por alta

quantidade de SiO2, associada à fase cristalina quartzo. Os

valores de perda ao fogo (51,37% na “AMCM01” e 28,89% na

“AMCM02”) indicam fração de componentes ricos em carbono

ainda presente que, segundo Fernández-Jiménez, Palomo e

Revuelta (2003) está relacionada à ineficiência da combustão.

De forma semelhante, Naik et al. (2003) estudaram a

composição química das cinzas de madeira a partir de fontes

diferentes e sua possível utilização na fabricação de materiais de

baixa resistência. A perda ao fogo encontrada para as cinzas de

madeira variou de 6,7% a 58,1%.

Os resultados das Tabelas 26 e 27 confirmam o que foi

relatado por Udoeyo et al. (2006) na análise química de resíduos

de cinzas de madeira apresentando maiores concentrações de

81

dióxido de silício (SiO2), óxido de alumínio (Al2O3) e óxido de

ferro (Fe2O3).

Tabela 26 – Análise Química “AMCM01”

Elementos Teor (%) Elementos Teor (%)

Al2O3 4,73 B2O3 -

CaO 0,96 Li2O -

Fe2O3 1,84 BaO < 0,1

K2O 1,13 Co2O3 < 0,1

MgO 0,42 Cr2O3 < 0,1

MnO 0,07 PbO < 0,1

Na2O 0,19 SrO < 0,1

P2O5 0,21 ZnO < 0,1

SiO2 38,66 ZrO2 + HfO2 < 0,1

TiO2 0,30 Perda ao Fogo 51,37

Fonte: LDCM, 2015.

Tabela 27 – Análise Química “AMCM02”

Elementos Teor (%) Elementos Teor (%)

Al2O3 10,56 B2O3 -

CaO 3,76 Li2O -

Fe2O3 3,52 BaO 0,10

K2O 2,94 Co2O3 < 0,1

MgO 1,39 Cr2O3 < 0,1

MnO 0,24 PbO < 0,1

Na2O 0,57 SrO < 0,1

P2O5 1,14 ZnO < 0,1

SiO2 46,19 ZrO2 + HfO2 < 0,1

TiO2 0,55 Perda ao Fogo 28,89

Fonte: LDCM, 2015.

82

4.2.9 Solubilização

Os valores máximos permitidos para o solubilizado,

segundo a ABNT/NBR 10004 (2004), são definidos de acordo

com os padrões de potabilidade da água.

Os resultados do ensaio de solubilização são

apresentados nas Tabelas 28 e 29 para as amostras dos resíduos.

Tabela 28 – Ensaio de Solubilização “AMCM01”

Análise Resultado Valor Máximo

Permitido

Fenóis totais < 0,005 mg/L 0,01 mg/L

Fluoretos < 0,30 mg/L 1,5 mg/L

Nitrato-N < 0,2 mg/L 10,0 mg/L

Sulfato 290 mg/L 250 mg/L

Alumínio 0,383 mg/L 0,2 mg/L

Arsênio 0,010 mg/L 0,01 mg/L

Bário 0,008 mg/L 0,7 mg/L

Cádmio < 0,001 mg/L 0,005 mg/L

Chumbo < 0,010 mg/L 0,01 mg/L

Cianeto total < 0,020 mg/L 0,07 mg/L

Cloreto 28,71 mg/L 250,0 mg/L

Cobre < 0,005 mg/L 2,0 mg/L

Cromo total < 0,005 mg/L 0,05 mg/L

Ferro < 0,007 mg/L 0,3 mg/L

Manganês < 0,005 mg/L 0,1 mg/L

Mercúrio < 0,0002 mg/L 0,001 mg/L

pH Final Solubilizado 8,17 - - -

Prata < 0,005 mg/L 0,05 mg/L

Selênio < 0,001 mg/L 0,01 mg/L

Sódio 14,889 mg/L 200 mg/L

Zinco < 0,005 mg/L 5,0 mg/L

Fonte: ACQUAPLANT, 2015.

83

Tabela 29 – Ensaio de Solubilização “AMCM02”

Análise Resultado Valor Máximo

Permitido

Fenóis totais < 0,005 mg/L 0,01 mg/L

Fluoretos < 0,30 mg/L 1,5 mg/L

Nitrato-N < 0,6 mg/L 10,0 mg/L

Sulfato 740 mg/L 250 mg/L

Alumínio 9,123 mg/L 0,2 mg/L

Arsênio 0,003 mg/L 0,01 mg/L

Bário 0,037 mg/L 0,7 mg/L

Cádmio < 0,001 mg/L 0,005 mg/L

Chumbo 0,012 mg/L 0,01 mg/L

Cianeto total < 0,020 mg/L 0,07 mg/L

Cloreto 485,67 mg/L 250,0 mg/L

Cobre < 0,005 mg/L 2,0 mg/L

Cromo total 0,115 mg/L 0,05 mg/L

Ferro 0,106 mg/L 0,3 mg/L

Manganês < 0,005 mg/L 0,1 mg/L

Mercúrio < 0,0002 mg/L 0,001 mg/L

pH Final Solubilizado 9,10 - - -

Prata < 0,005 mg/L 0,05 mg/L

Selênio 0,002 mg/L 0,01 mg/L

Sódio 123,189 mg/L 200 mg/L

Zinco < 0,005 mg/L 5,0 mg/L

Fonte: ACQUAPLANT, 2015.

Na análise do solubilizado os resíduos foram

classificados como resíduo Classe II A, sendo não perigosos e

não inertes.

84

4.2.10 Lixiviação

Os resultados do ensaio de lixiviação são apresentados

nas Tabelas 30 e 31 para as amostras dos resíduos, “AMCM01”

e “AMCM02”. A análise do lixiviado revela que nenhum dos

parâmetros avaliados ultrapassou os valores estabelecidos pela

ABNT/NBR 10004 (2004), logo os materiais utilizados são

classificados como Classe II - não perigosos.

Tabela 30 – Ensaio de Lixiviação “AMCM01”

Análise Resultado Valor Máximo

Permitido

Fluoretos < 0,30 mg/L 150 mg/L

Adição da Solução de

Lixiviação

Ácido acético +

NaOH - - -

Arsênio 0,008 mg/L 1,0 mg/L

Bário 0,469 mg/L 70,0 mg/L

Cádmio 0,001 mg/L 0,5 mg/L

Chumbo 0,033 mg/L 1,0 mg/L

Cromo total < 0,005 mg/L 5,0 mg/L

Massa Lixiviada 50,00 g 50,000 100,000 mg/L

Mercúrio < 0,0002 mg/L 0,1 mg/L

pH Final Lixiviação 5,80 - - -

pH Inicial Lixiviação 4,93 - - -

Prata < 0,005 mg/L 5,0 mg/L

Selênio < 0,001 mg/L 1,0 mg/L

Volume Líquido

Extraído 900,00 mL - - -

Fonte: ACQUAPLANT, 2015.

85

Tabela 31 – Ensaio de Lixiviação “AMCM02”

Análise Resultado Valor Máximo

Permitido

Fluoretos < 0,30 mg/L 150 mg/L

Adição da Solução

de Lixiviação

Ácido acético +

NaOH - - -

Arsênio < 0,001 mg/L 1,0 mg/L

Bário 0,367 mg/L 70,0 mg/L

Cádmio 0,001 mg/L 0,5 mg/L

Chumbo < 0,010 mg/L 1,0 mg/L

Cromo total < 0,005 mg/L 5,0 mg/L

Massa Lixiviada 50,00 g 50,000 100,000 mg/L

Mercúrio < 0,0002 mg/L 0,1 mg/L

pH Final Lixiviação 6,72 - - -

pH Inicial Lixiviação 5,04 - - -

Prata < 0,005 mg/L 5,0 mg/L

Selênio < 0,001 mg/L 1,0 mg/L

Volume Líquido

Extraído 859,00 mL - - -

Fonte: ACQUAPLANT, 2015.

4.2.11 Determinação do índice de desempenho (materiais

pozolânicos)

De acordo com Moura et al. (2012), para que a cinza

apresente atividade pozolânica esta deve, necessariamente, estar

na fase amorfa. Como a sílica presente nos resíduos se apresenta

na fase cristalina, conforme ensaios realizados de difratometria

de Raios X, reduz-se essa possibilidade.

Outra forma possível de verificação do potencial de

pozolanicidade é a comparação de resistências à compressão de

corpos de prova de argamassa, produzidos somente com

cimento, areia e água, e corpos de prova produzidos com

86

cimento, areia, água e o material que se deseja avaliar, de acordo

com as especificações da norma da ABNT/NBR 5752 (2014).

Os corpos de prova de argamassas produzidos com

cimento, areia e água, foram denominados “Referência” e os

outros com a incorporação dos resíduos de cinzas de madeira

foram denominados de “AMCM01” e “AMCM02”. Os dados

obtidos do ensaio de compressão dos corpos de prova das

argamassas aos 28 dias constam da Tabela 32 e estão

apresentados no Gráfico 8. Os intervalos apresentados em cada

coluna do gráfico representam o desvio padrão dos resultados

encontrados.

Tabela 32 – Resistência à compressão aos 28 dias (material

pozolânico)

Corpo de

prova

CP1

(MPa)

CP2

(MPa)

CP3

(MPa)

CP4

(MPa)

CP5

(MPa)

CP6

(MPa)

Média

(MPa)

“Referência” 36,23 34,14 31,23 32,73 33,98 35,64 33,99

“AMCM01” 19,15 12,08 21,07 18,82 12,16 14,16 16,24

“AMCM02” 24,98 26,98 25,32 25,57 25,65 25,57 25,68

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

Gráfico 8 – Resistência à compressão das argamassas aos 28 dias

(material pozolânico)

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

33,99

16,24

25,68

-

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

Referência AMCM01 AMCM02

Média de Tensão (MPa) aos 28 dias

32,15

35,83

20,16

12,32

26,36

25,00

87

O índice de desempenho com cimento Portland dos

corpos de prova com o resíduo “AMCM01” calculado foi de

48% e com o resíduo “AMCM02” foi de 76%, o que segundo a

ABNT/NBR 12653 (2014) não caracteriza o resíduo como

material pozolânico.

4.3 PRODUÇÃO DO CONCRETO

4.3.1 Dosagem do Concreto

O valor do fck (resistência característica do concreto à

compressão) considerado neste estudo foi de 25 MPa e um fator

de segurança de 4. Sendo o valor encontrado de fcj (resistência

à compressão aos “j” dias) de 31,6 MPa, cuja dosagem foi 1 :

1,62 : 2,28. Esta dosagem foi denominada “Referência”, sendo

as demais dosagens de concreto com substituição parcial do

agregado miúdo pelos resíduos de cinzas “AMCM01” e

“AMCM02” em diferentes proporções, conforme apresentado

na Tabela 33.

Tabela 33 – Dosagem das misturas de concreto

Concreto Cimento

(kg)

Areia média

(kg)

Resíduo

(kg)

Brita

0

“Referência” 1 1,62 - 2,28

“AMCM01” – 10% 1 1,46 0,16 2,28

“AMCM01” – 20% 1 1,30 0,32 2,28

“AMCM02” – 10% 1 1,46 0,16 2,28

“AMCM02” – 20% 1 1,30 0,32 2,28

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

Importante destacar que na produção dos concretos, em

todas as dosagens foi considerado o valor da absorção de água

pelos resíduos para que a relação água-cimento permanecesse

constante.

88

4.3.2 Propriedade do Concreto Fresco

O ensaio de tronco de cone, conhecido como Slump Test,

foi realizado para verificação da consistência das dosagens de

concreto, conforme valores pré-estabelecidos pela norma

ABNT/NBR NM 67 (1998). Os resultados estão apresentados

na Tabela 34.

Tabela 34 – Resultados do ensaio de tronco de cone

Corpo de prova Abatimento (cm)

“Referência” 10,5

“AMCM01” com 10% substituição 9,0

“AMCM01” com 20% substituição 7,0

“AMCM02” com 10% substituição 9,5

“AMCM02” com 20% substituição 6,0

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

Considerando que a trabalhabilidade de concretos

convencionais têm geralmente valores de 10 + 2 cm, as dosagens

que utilizaram a proporção de substituição de 20% não

apresentaram abatimento dentro do limite aceitável. Porém não

foi realizada a correção desta dosagem para garantir a mesma

relação água-cimento em todas as misturas.

4.3.3 Propriedade do Concreto Endurecido

Os dados obtidos do ensaio de compressão de concreto

aos 7 dias dos corpos de prova de concreto “Referência”, do

concreto com dosagem de substituição do agregado miúdo em

10% e 20% para cada resíduo estão descritos na Tabela 35 e na

sequência representados no Gráfico 9.

89

Tabela 35 – Resistência à compressão do concreto aos 7 dias

Corpo de prova CP1

(MPa)

CP2

(MPa)

CP3

(MPa)

CP4

(MPa)

Média

(MPa)

“Referência” 22,22 24,01 22,88 23,30 23,10

“AMCM01” – 10% 19,61 15,41 18,97 17,01 17,75

“AMCM01” – 20% 18,34 14,74 14,57 16,01 15,92

“AMCM02” – 10% 15,70 17,18 15,26 18,09 16,56

“AMCM02” – 20% 13,72 13,24 15,20 14,49 14,16

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

Gráfico 9 – Resistência à compressão dos concretos aos 7 dias

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

Os intervalos apresentados em cada coluna do Gráfico 9

representam o desvio padrão dos resultados encontrados.

Observa-se que os corpos de prova de concreto com a utilização

dos resíduos “AMCM01” e “AMCM02” em substituição parcial

ao agregado miúdo em 10% e 20%, obtiveram valores próximos

de tensão média nominal.

23,10

17,75 15,92 16,56

14,16

-

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

Referência AMCM01 - 10% AMCM01 - 20% AMCM02 - 10% AMCM02 - 20%

Média de Tensão (MPa) aos 7 dias

22,35

15,84

14,1815,35

13,30

23,85

19,66

17,66 17,87

15,02

90

A Tabela 36 apresenta os resultados dos ensaios de

compressão aos 28 dias do concreto “Referência” e do concreto

com substituição parcial do agregado miúdo em 10% e 20% para

cada resíduo.

Tabela 36 – Resistência à compressão do concreto aos 28 dias

Corpo de prova CP1

(MPa)

CP2

(MPa)

CP3

(MPa)

CP4

(MPa)

Média

(MPa)

“Referência” 27,23 24,13 23,21 25,59 25,04

“AMCM01” – 10% 21,01 25,94 22,28 22,01 22,81

“AMCM01” – 20% 17,91 23,78 21,72 22,67 21,52

“AMCM02” – 10% 24,51 26,46 27,54 26,34 26,21

“AMCM02” – 20% 19,80 20,34 20,03 21,63 20,45

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

Com base nas informações da Tabela 36, obteve-se o

Gráfico 10 que apresenta os valores médios de resistência à

compressão aos 28 dias.

Gráfico 10 – Resistência à compressão dos concretos aos 28 dias

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

25,04

22,81 21,52

26,21

20,45

-

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

Referência AMCM01 - 10% AMCM01 - 20% AMCM02 - 10% AMCM02 - 20%

Média de Tensão (MPa) aos 28 dias

23,28

20,65

18,97

24,95

19,63

26,8024,97

24,07

27,47

21,27

91

Considerando os intervalos apresentados em cada coluna

do gráfico que representam o desvio padrão dos resultados

encontrados, observa-se que os corpos de prova de concreto com

a utilização do resíduo e “AMCM02” em substituição ao

agregado miúdo em 10%, obtiveram valor de tensão média

acima do valor do concreto “Referência”. Uma possível

explicação para este resultado é a presença maior de finos

proveniente do resíduo “AMCM02” que, apesar de não ser

considerado material pozolânico, tem considerável presença de

sílica e alumina em sua composição. Por outro lado, o aumento

percentual de substituição do agregado miúdo pelo mesmo

resíduo, resultou em valor inferior. Esta tendência pode ser

justificada, em parte, com base nas observações de Rodrigues e

Ghavami (2004), para os quais valores elevados de cinza afetam

negativamente a adesão entre partículas.

4.3.4 Microscopia eletrônica

Para análise microestrutural do material foram utilizados

como amostras pequenos fragmentos representativos dos corpos

de prova de concreto, com idade aproximada de 260 dias.

Na Figura 7, as micrografias do concreto “Referência”

apresentam a matriz cimentícia, bem como a presença de poros.

Figura 7 – Micrografias do concreto “Referência”

a b

92

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

Na sequência, a Figura 8 apresenta as micrografias do

concreto com substituição parcial do agregado miúdo pelo

resíduo “AMCM01” em 10%.

Observam-se nas Figuras 8a e 8b a presença do resíduo,

forma e textura definidas, em regiões aglomeradas, integradas à

pasta de cimento, apresentando boa aderência. Nestas imagens,

o resíduo está em condição semelhante a analisada por Klock et

al. (2005), que define a estrutura de coníferas como

relativamente simples, constituída de 90% a 95% de traqueóides

ou traqueídes axiais.

Constata-se também nas Figuras 8c e 8d a presença de

cristais de etringita tardia (C6ASH32) e silicato de cálcio

hidratado (C-S-H).

Figura 8 – Micrografias do concreto com “AMCM01” em 10%

c

a b

93

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

A Figura 9 apresenta as micrografias do concreto com

substituição parcial do agregado miúdo pelo resíduo

“AMCM01” em 20%.

De forma semelhante às micrografias do concreto com

substituição parcial do agregado miúdo pelo resíduo

“AMCM01” em 10%, as Figuras 9a e 9b demonstram a presença

do resíduo em regiões aglomeradas, sendo que nestas imagens

em maiores concentrações. Nas Figuras 9c e 9d novamente é

possível observar a presença de cristais de etringita tardia

(C6ASH32) e silicato de cálcio hidratado (C-S-H).

Figura 9 – Micrografias do concreto com “AMCM01” em 20%

c d

a b

94

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

Na sequência, a Figura 10 apresenta as micrografias do

concreto com substituição parcial do agregado miúdo pelo

resíduo “AMCM02” em 10%.

Pela análise, as micrografias apresentam condições

semelhantes as avaliadas nos fragmentos de concreto com

substituição parcial do agregado miúdo pelo resíduo

“AMCM01”.

As Figuras 10a e 10b possibilitam a visualização do

resíduo em regiões aglomeradas. Nas Figuras 10c e 10d são

visíveis cristais de etringita tardia (C6ASH32) e silicato de cálcio

hidratado (C-S-H).

Figura 10 – Micrografias do concreto com “AMCM02” em 10%

c d

a b

95

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

A Figura 11 apresenta as micrografias do concreto com

substituição parcial do agregado miúdo pelo resíduo

“AMCM02” em 20%.

As Figuras 11a e 11b apresentam maiores concentrações

do resíduo, considerando que houve maior proporção utilizada

do resíduo nesta mistura.

Nas Figuras 11c e 11d novamente é possível observar a

presença de cristais de etringita tardia (C6ASH32) e silicato de

cálcio hidratado (C-S-H).

Figura 11 – Micrografias do concreto com “AMCM02” em 20%

c d

a b

b

96

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

As imagens apresentadas neste estudo podem ser

correlacionadas à pesquisa de Chew et al. (2004) quanto às

análises de imagens de fragmentos de concreto, que revelam a

formação de uma rede fibrosa de produtos das reações de

hidratação do cimento interligando os agregados. Os produtos

de hidratação do cimento, especialmente os silicatos de cálcio

hidratados (C-S-H) são os principais responsáveis pela

resistência mecânica em idades avançadas.

A presença de sulfatos nos resíduos utilizados, observada

nas análises químicas, pode ser considerada como justificativa

para a presença de etringita tardia, pois os íons de sulfato quando

adsorvidos pelo silicato de cálcio hidratado (C-S-H) formam a

“nova” etringita.

4.4 PRODUÇÃO DOS BLOCOS INTERTRAVADOS DE

CONCRETO

4.4.1 Dosagem dos blocos intertravados de concreto

A metodologia de dosagem utilizada para produção de

blocos intertravados de concreto depende do tipo de técnica de

produção adotada. Como os blocos intertravados de concreto

deste estudo foram produzidos em indústria, a dosagem inicial

dos materiais constituintes foi determinada pela empresa.

c d

97

Assim, a dosagem inicial em massa deste estudo foi 1 :

1,5 : 5,17 : 3,02 : 4,47 (cimento, areia fina, areia média, brita 0

e pedrisco), denominada “Paver Referência”. As demais

misturas dos blocos intertravados de concreto com substituição

parcial do agregado miúdo pelos resíduos, em diferentes

proporções, foram realizadas a partir desta dosagem.

Considerando ainda que a produção de blocos

intertravados de concreto compreende a mistura de três tipos de

agregado miúdo, o critério utilizado para determinar qual

agregado miúdo seria substituído parcialmente pelo resíduo foi

o módulo de finura. O módulo de finura dos agregados miúdos

e dos resíduos, calculado no ensaio de distribuição

granulométrica, constam na Tabela 37.

Tabela 37 – Módulo de finura dos agregados miúdos e dos

resíduos

Material Módulo de finura

Areia fina* 1,10

Areia média* 2,21

Pedrisco* 2,97

“AMCM01” 2,71

“AMCM02” 1,03

Nota: * utilizado na produção de blocos

intertravados de concreto

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

De acordo com os valores do módulo de finura, as

substituições parciais foram realizadas de forma distinta. O

resíduo “AMCM01” com módulo de finura 2,71 substituiu

parcialmente o pedrisco com módulo de finura 2,97 e o resíduo

“AMCM02” com módulo de finura 1,03 substituiu a areia fina

com módulo de finura 1,10. As respectivas dosagens constam na

Tabela 38.

98

Tabela 38 – Dosagem das misturas dos Blocos Intertravados de

Concreto

Concreto Cimento

(kg)

Areia

fina

(kg)

Areia

média

(kg)

Resíduo

(kg) Brita 0 Pedrisco

“Paver Referência” 1 1,5 5,17 - 3,02 4,47

“AMCM01” – 10% 1 1,5 5,17 0,45 3,02 4,02

“AMCM01” – 10% 1 1,5 5,17 0,89 3,02 3,58

“AMCM02” – 10% 1 1,35 5,17 0,15 3,02 4,47

“AMCM02” – 20% 1 1,20 5,17 0,30 3,02 4,47

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

4.4.2 Ensaio de resistência à compressão

A resistência dos blocos intertravados de concreto deve

ser suficiente para garantir seu manuseio durante a etapa de

fabricação e execução do pavimento, além de ter capacidade

estrutural para resistir às ações de tráfego e quaisquer outras

formas de utilização.

Com relação às especificações de resistências mecânicas,

observou-se nos ensaios que os blocos intertravados de concreto

com a dosagem inicial não atingiram os valores estabelecidos

pela norma. Apesar de que não constam parâmetros de

resistência à compressão para blocos intertravados de concreto,

destinados exclusivamente à utilização de praças, calçadas e

passeios exclusivos de pedestre. Independentemente desta

situação, os demais blocos intertravados de concreto foram

produzidos e posteriormente analisados comparativamente aos

resultados encontrados na dosagem inicial.

A Tabela 39 apresenta os dados obtidos do ensaio de

compressão aos 28 dias do “Paver Referência” e das demais

misturas com dosagem de substituição do agregado miúdo em

10% e em 20% para cada resíduo. Na sequência, o Gráfico 11

apresenta o comparativo destes resultados.

99

Tabela 39 – Resistência à compressão dos Blocos Intertravados

de Concreto aos 28 dias

Corpo de

prova

CP1

(MPa)

CP2

(MPa)

CP3

(MPa)

CP4

(MPa)

CP5

(MPa)

CP6

(MPa)

Média

(MPa)

“Referência” 22,13 19,19 18,82 23,20 19,65 17,92 20,15

“AMCM01” - 10%

10,49 14,49 12,76 13,49 15,16 15,99 13,73

“AMCM01” -

20% 14,58 15,59 16,89 18,86 15,24 16,37 15,92

“AMCM02” - 10%

12,68 13,77 12,13 11,21 11,76 11,32 12,15

“AMCM02” -

20% 15,24 15,24 12,88 13,69 13,63 13,14 13,97

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

Gráfico 11 – Resistência à compressão dos Blocos Intertravados

de Concreto aos 28 dias

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

A resistência média obtida nos ensaios de compressão

dos corpos de prova com dosagem inicial, “Paver Referência”,

foi de 20,15 ± 2,06 MPa. Os intervalos apresentados em cada

20,15

13,73

15,92

12,15

13,97

-

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

Paver Referência Cinza AMCM01 - 10% Cinza AMCM01 - 20% Cinza AMCM02 - 10% Cinza AMCM02 - 20%

Média de Tensão (MPa) aos 28 dias

18,09

11,77

14,98

11,19

12,94

22,21

15,69

16,86

13,11

15,00

100

coluna do gráfico representam o desvio padrão dos resultados

encontrados. Comparativamente os demais blocos intertravados

de concreto que utilizaram os resíduos “AMCM01” e

“AMCM02”, em proporções estabelecidas no estudo,

apresentaram relativa diminuição de sua resistência à

compressão.

Considerando a necessidade de se obter uma massa seca

para a produção dos blocos intertravados de concreto, um dos

prováveis fatores que influenciaram os resultados inferiores aos

obtido com o “Paver Referência” está relacionado à redução de

água de amassamento, motivada pela capacidade de absorção

dos resíduos, comprometendo a reação de hidratação dos

compostos do cimento.

4.4.3 Microscopia eletrônica

Para a análise microestrutural do material foram

utilizados como amostras pequenos fragmentos representativos

dos blocos intertravados de concreto “Paver Referência” e

demais misturas, com idade aproximada de 35 dias. As Figuras

12a e 12b identificam poros na matriz cimentícia e a interface

agregado-pasta. Na Figura 12c observa-se a presença de silicatos

de cálcio hidratados (C-S-H).

Figura 12 – Micrografias do “Paver Referência”

a b

101

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

Na sequência, são apresentadas as micrografias dos

blocos intertravados de concreto com substituição do agregado

miúdo pelo resíduo “AMCM01” em 20%

As Figuras 13a e 13b apresentam uma matriz cimentícia

mais compacta, consequentemente menor presença de poros.

Observando as Figuras 13c e 13d é visível a presença do resíduo

de forma aglomerada e compactada, situação justificada pelo

processo simultâneo de vibração e compactação a que o bloco

intertravado de concreto é conformado. Constata-se ainda a

estrutura de silicatos de cálcio hidratados (C-S-H).

Figura 13 – Micrografias do Bloco Intertravado de Concreto

“AMCM01” em 20%

c

a b

102

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

Na sequência, são apresentadas as micrografias dos

blocos intertravados de concreto com substituição do agregado

miúdo pelo resíduo “AMCM02” em 20%.

Observa-se também nas Figuras 14a e 14b maior

compactação e homogeneidade da matriz cimentícia. Nestas

micrografias não foi possível observar em destaque a presença

do resíduo.

Nas Figuras 14c e 14d constata-se a estrutura de silicatos

de cálcio hidratados e ainda a presença de cristais de etringita

primária.

Figura 14– Micrografias do Bloco Intertravado de Concreto

“AMCM02” em 20%

c d

a b

103

Fonte: Produção do próprio autor, 2015.

No comparativo das imagens relativas ao “Paver

Referência” e demais misturas, é notória a diminuição da

presença de silicatos de cálcio hidratados (C-S-H) o que pode

justificar menores valores de resistência à compressão das

misturas.

c d

104

105

5. CONCLUSÕES

A caracterização dos resíduos de cinzas de madeira

“AMCM01” e “AMCM02” revelou que na distribuição

granulométrica os mesmos diferem, sendo que as amostras

“AMCM01” possuem módulo de finura próximo ao valor do

pedrisco, enquanto que as amostras “AMCM02” possuem

módulo de finura mais próximo ao valor da areia fina e ainda,

ambas possuem diâmetro máximo de partículas de 4,75 mm,

valor igual ao pedrisco.

Os resíduos apresentaram em sua composição química

maiores concentrações de dióxido de silício (SiO2), óxido de

alumínio (Al2O3), sendo que os elevados valores de perda de

massa nas amostras estão associados à oxidação de componentes

ricos em carbono. A diferença encontrada entre as amostras pode

estar associada à ineficiência da combustão durante o processo

industrial.

Na microscopia observa-se que os resíduos são formados

por partículas heterogêneas com diferentes tamanhos e formas.

É evidenciado também a presença de formas lamelares

irregulares, ratificando a combustão incompleta.

As análises de solubilização e lixiviação dos resíduos

permitiram classificar as cinzas de madeira como resíduo classe

II A, não perigoso e não inerte. Neste contexto, importante

descatar que o Plano Nacional de Resíduos Sólidos fomenta a

pesquisa, o desenvolvimento, capacitação e implantação de

novas tecnologias, visando à destinação final ambientalmente

adequada dos resíduos sólidos industriais.

Observou-se ainda que, segundo a NBR 12653 (2014),

os resíduos avaliados não podem ser caracterizados como

materiais pozolânicos, pois não atendem aos requisitos químicos

especificados. Segundo a norma, o material deve ter uma

quantidade maior ou igual a 70% do somatório de teores de SiO2,

Al2O3 e Fe2O3, fato que não ocorre nas amostras avaliadas.

Condição também evidenciada pelo não atingimento do índice

106

de atividade pozolânica na resistência à compressão aos 28 dias

de corpos de prova de argamassas distintas.

A incorporação dos resíduos de cinzas de madeira ao

concreto, em substituição parcial ao agregado miúdo, influencia

no índice de consistência do concreto fresco em relação direta às

proporções utilizadas. Ratificando que a trabalhabilidade do

concreto é reduzida quanto maior o percentual de resíduo

utilizado.

Avaliando os resultados dos ensaios de resistência à

compressão aos 28 dias das dosagens de concreto produzidas, os

produzidos com o resíduo de cinzas “AMCM02” em

substituição ao agregado miúdo em 10% obtiveram valores de

tensão média nominal acima do valor de tensão do concreto

“Referência”. Pode-se concluir que, mesmo o resíduo não sendo

classificado de acordo com a norma como material pozolânico,

o mesmo tem sua participação no desenvolvimento da

resistência, comprovando seu índice de desempenho de

atividade pozolânica.

Na análise da microestrutura dos concretos produzidos

com cinzas de madeira, observou-se a presença do resíduo em

regiões aglomeradas, com estrutura característica bem definida,

integradas à pasta de cimento, apresentando boa aderência.

Constatou-se também a presença cristais de etringita tardia

(C6ASH32), que podem estar associadas à presença de sulfatos

na composição dos resíduos. A menor concentração de silicato

de cálcio hidratado (C-S-H) nas análises das amostras com

maior percentual de utilização de resíduos justifica a menor

resistência mecânica nos corpos de prova.

Na análise da resistência à compressão dos blocos

intertravados de concreto produzidos com a incorporação dos

resíduos de cinzas de madeira, observaram-se valores de tensão

média nominal inferior ao valor de tensão considerado para o

“Paver Referência”. Considerando a necessidade de se obter

uma massa seca para a produção dos blocos intertravados estes

resultados inferiores podem estar relacionados à redução de água

107

de amassamento, motivada pela capacidade de absorção dos

resíduos, comprometendo a reação de hidratação dos compostos

do cimento. Porém, importante ressaltar que, com base nos

resultados encontrados, o aumento do teor de resíduo eleva a

capacidade de resistência à compressão dos blocos intertravados

de concreto.

Na análise microestrutural dos blocos intertravados de

concreto produzidos com a incorporação dos resíduos observou-

se a presença do resíduo de forma aglomerada e compactada,

situação justificada pelo processo simultâneo de vibração e

compactação a que o bloco intertravado de concreto é

conformado. Constatou-se também menores concentrações de

silicatos de cálcio hidratados (C-S-H), diretamente relacionadas

às resistências mecânicas.

Considerando que a incorporção dos resíduos nos

concretos e nos blocos intertravados de concreto resultaram em

análises que diferem entre si, faz-se necessário destacar que os

resultados estão relacionados principalmente às características

do resíduo, ao teor de incorporação, ao agregado a ser

substituído, bem como ao produto final obtido.

Neste contexto é possível afirmar a viabilidade técnica

da reutilização das cinzas de madeira em produtos cimentícios,

sendo esta uma alternativa sustentável quanto à destinação dos

resíduos.

5.1 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

- Estudar variação das propriedades dos blocos intertravados de

concreto com tratamento prévio das cinzas, como moagem,

considerando diferentes módulos de finura.

- Estudar a influência das condições de queima nas propriedades

das cinzas de madeira, considerando a possibilidade de melhores

resultados quando da utilização dos resíduos.

108

- Realizar estudos de resistência a abrasão, impactos e ciclos de

molhagem e secagem de blocos intertravados de concreto

produzidos com substituição parcial de agregados miúdos por

cinzas de madeira.

109

REFERÊNCIAS

ABCP – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO

PORTLAND. Guia básico de utilização do cimento

Portland. São Paulo, 2015.

ABNT – ASSOCIAÇAO BRASILEIRA DE NORMAS

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moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro, 2015.

______. NBR 5739: Concreto - Ensaios de compressão de

corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2007.

______. NBR 5752: Materiais pozolânicos — Determinação

do índice de desempenho com cimento Portland aos 28 dias.

Rio de Janeiro, 2014.

______. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto —

Procedimento. Rio de Janeiro, 2014.

______. NBR 7215: Cimento Portland - Determinação da

resistência à compressão. Rio de Janeiro, 1996.

______. NBR 8953: Concreto para fins estruturais -

Classificação pela massa específica, por grupos de resistência e

consistência. Rio de Janeiro, 2015.

______. NBR 9775: Agregado miúdo – Determinação do teor

de umidade superfi cial por meio do frasco de Chapman –

Método de ensaio. Rio de Janeiro, 2011.

______. NBR 9781: Peças de concreto para pavimentação —

Especificação e métodos de ensaio. Rio de Janeiro, 2013.

110

______. NBR 9935: Agregados – Terminologia. Rio de

Janeiro, 2011.

______. NBR 10004: Resíduos sólidos - Classificação. Rio de

Janeiro, 2004.

______. NBR 10005: Procedimento para obtenção de extrato

lixiviado de resíduos sólido. Rio de Janeiro, 2004.

______. NBR 12653: Materiais pozolânicos — Requisitos. Rio

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______. NBR 12655: Concreto de cimento Portland - Preparo,

controle, recebimento e aceitação - Procedimento. Rio de

Janeiro, 2015.

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2009.

______. NBR/NM 53: gregado graúdo - Determinação da

massa específica, massa específica aparente e absorção de

água. Rio de Janeiro, 2009.

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______. NBR/NM 67: Concreto - Determinação da

consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro,

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119

ANEXOS

ANEXO A - Relatório de ensaio de Solubilização “AMCM01”.

120

121

122

ANEXO B - Relatório de ensaio de Solubilização “AMCM02”.

123

124

125

ANEXO C - Relatório de ensaio de Lixiviação “AMCM01”.

126

127

128

ANEXO D - Relatório de ensaio de Lixiviação “AMCM02”.

129

130

ANEXO E - Relatório da Análise Química “AMCM01”.

131

ANEXO F - Relatório da Análise Química “AMCM02”.

132

ANEXO G - Relatório da Análise Térmica “AMCM01”.

133

ANEXO H - Relatório da Análise Térmica “AMCM02”.