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ADIÇÃO DE REJEITOS DE EXTRAÇÃO DE ARDÓSIA EM CONCRETO

Claudio Gouvêa dos Santos1

Luciana Boaventura Palhares2

Emerson Diego Carvalho Rosa3

Ewerton Ferreira Cruz4

Michele Mamedes da Costa4

RESUMO: A mineração é um dos pilares da economia nacional, proporciona o desenvolvimento interno e serve como subsídio para o progresso internacional.

Porém, o ônus desta atividade tem sido pago pelo meio ambiente, que sofre sérios impactos, sendo muitas vezes irreversíveis. Junto a isso, a construção

civil tem crescido exponencialmente no Brasil, gerando empregos, lucros, etc. e também problemas ambientais, já que é a maior poluidora desde a extração

da matéria prima até o seu produto final. Esse trabalho teve o intuito de reutilizar os rejeitos gerados na extração da ardósia na produção de concreto para uso

em funções não estruturais. Foi avaliado o desempenho de corpos de prova produzidos (10X20 cm) através de testes de resistência mecânica à compressão,

substituindo-se parte dos agregados por ardósia moída em diferentes porcentagens, 5%, 10%, 15% e 50%. Observou-se que as amostras com 15% apresenta-

ram os melhores resultados aumentando a resistência do concreto.

PALAVRAS-CHAVE: Rejeitos. Ardósia. Concreto. Resistência mecânica.

INTRODUÇÃO

O Brasil está entre os maiores produtores de ardósia do

mundo. É o 2º maior produtor e exportador mundial, com Minas

Gerais respondendo por cerca de 90% desta produção e qua-

se totalidade da exportação brasileira. A produção de ardósias

de Minas Gerais totaliza aproximadamente 500 mil toneladas/

ano. Em valores, essas exportações mostraram crescimento de

45,1% em relação a 2003 e já representam 47,6% das exporta-

ções totais de rochas de Minas Gerais (FEINAR, 2006)

O sistema de extração de blocos de rochas para produção de

chapas gera uma quantidade significativa de resíduos na forma de

lama composto basicamente de água, lubrificantes e rocha moída.

Esse rejeito sem aproveitamento acumula-se nos pátios, reserva-

tórios e córregos, comprometendo o meio ambiente.

Em 2009, a produção brasileiras de rochas ornamentais

e de revestimento totalizou cerca de 9 milhões de toneladas.

Estima-se que 7% desta produção sejam de ardósia e que a

geração de resíduos seja de 25% da produção, totalizando 1,5

× 105 toneladas de rejeitos (ABIROCHAS, 2012).

Vários autores (Catarino, et.al. 2003; Cunha, 2007; Oli-

veira, et.al., 2000; Dos Santos, et.al, 2013) vem tentando uti-

lizar a ardósia na produção de cerâmica vermelha e concreto

visando a diminuição dos impactos ambientais provocados

por esses resíduos.

O concreto é composto por misturas de agregados de va-

riadas granulometrias, aglomerantes e aditivos. Segundo Silva

(1991) “agregado é um conjunto de grãos naturais, processa-

dos ou manufaturados, que se apresentam numa sequência

de diferentes tamanhos, os quais, interligados por um material

aglomerante, formam argamassas e concretos”.

Considerando que os agregados apresentam-se em dife-

rentes granulometrias a utilização do resíduo de ardósia pode

ser uma tentativa para minimizar os impactos gerados por esse

rejeito e ainda poderá diminuir os gastos com extração da areia

e uso de brita de acordo com a granulometria utilizada.

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

CARACTERíSTICAS E FORmAÇÃO DA ARDóSIA

Rochas são materiais constituintes da crosta terrestre,

provenientes da solidificação do magma ou da consolidação

de depósitos sedimentares, tendo ou não sofrido transforma-

ções metamórficas.

Segundo Souza (2000), ardósia é uma rocha metamórfica,

que apresenta baixo grau de metamorfismo, constituída de mate-

rial extremamente fino, semelhante aos de argilas. É formada por

longas placas ao longo de sua superfície planar, fenômeno conhe-

cido como clivagem ardosiana e resulta da recristalização sobre

pressão. Em sua constituição pode-se encontrar a presença de

minerais como mica, quartzo, óxido de titânio, clorita e outros. É

encontrada onde houve aquecimento e pressão de folhelhos du-

rante a formação de montanhas.

Macroscopicamente classifica-se como uma rocha dura,

com tonalidade variada: preto, cinza escuro, ferrugem, verde

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e vermelha. É uma das matérias-primas mais utilizadas no se-

tor de construção civil por ter excelentes propriedades físicas

como: dureza média, baixa porosidade, alta resistência mecâ-

nica aliada ao baixo custo. Sua exploração é baseada na lavra

de folhelhos nas fases de corte e acabamento.

Conforme Souza (2000), devido a sua composição ser for-

mada de silicatos de alumínio que constituem parte de utensí-

lios cerâmicos, a ardósia pode vir a ser um material alternativo

para indústrias cerâmicas em substituição aos convencionais.

ARDóSIA NO BRASIL

Na década de 70 iniciou-se a extração de ardósia no Brasil, lo-

calizado na zona do Alto São Francisco no estado de Minas Gerais

dentre os municípios de Caetanópolis, Curvelo, Felixlândia, Lean-

dro Ferreira, Martinho Campos, Papagaios, Paraopeba e Pompéu

que possui uma das maiores reservas mundiais de ardósia. Con-

forme Freitas (2012), as atividades ligadas à exploração, benefi-

ciamento e comercialização, envolvem uma população superior a

8.000 habitantes. A falta de pesquisa geológica, planejamento de

lavra e pesquisa tecnológica aplicada na produção e exportação

de ardósia, são fatores que contribuem para geração de proble-

mas ambientais, como as grandes cavas abertas para extração,

grandes pilhas de estéril e rejeitos, efluentes líquidos que contêm

pó de serragem, cujo descarte é realizado de forma inadequada,

próximo às lavras ou unidades de beneficiamento (figura 1).

Essa quantidade de rejeito decorre da baixa recuperação

de placas com aproveitamento industrial inferior a 15% do vo-

lume extraído. Apesar da importância econômica da ardósia,

pouco se tem feito na melhoria, como implementação de ações

que visam minimizar os impactos negativos ao meio ambiente

(figura 2).

FIGURA 1: mINERAÇÃO DE ARDóSIA pRETA Em pApAGAIOS - mG

Disponível em <http://www.catchingphotons.co.uk/blog/?p=164>

FIGURA 2: mINERAÇÃO DE ARDóSIA CINzA Em pApAGAIOS - mG

Disponível em <http://www.altivopedras.com/mineracao.html>

ADIÇÃO DE mINERAIS NO CONCRETO

Mineral segundo Schumann (1989) é um componente ho-

mogêneo, de forma cristalina, da crosta terrestre que se origi-

nou de forma natural. São constituídos de átomos que formam

os arranjos atômicos que são denominadas estruturas do cris-

tal. Os minerais conhecidos como quartzo, feldspato e mica se

originam de gases e líquidos em estado de fusão. O mineral,

conforme Furquim (2006), com suas diferenças físicos e quími-

cas com diversidade de tipos é empregado no concreto com

o intuito de melhorar algumas de suas propriedades, tornando

necessário um conhecimento de suas características, como a

compreensão das reações e alterações promovidas pelas adi-

ções minerais no material. Os minerais mais utilizados possuem

em sua composição cinza volante, sílica amorfa e ativa e escória

de alto forno. Por se tratar de material fino, as pozolanas possuem

efeitos físicos e químicos pela diminuição do volume de vazios e

pela produção de silicato de cálcio hidratado, respectivamente.

Ainda, segundo Furquim (2006), os minerais, contribuem para me-

nor porosidade, permitindo maior resistência mecânica, proporcio-

nando um concreto de baixa permeabilidade, garantindo proteção

a estrutura a agentes agressivos deterioradores de concreto.

mATERIAIS E mÉTODOS

O resíduo de ardósia utilizado foi proveniente da empresa

Micapel Slate e gerado nas etapas de extração e beneficiamen-

to da rocha. Este foi previamente tratado antes da utilização

visando à retirada de impurezas, como rejeitos e contamina-

ções. As etapas deste tratamento foram: preparação de uma

suspensão do pó em água; peneiramento a úmido na peneira

de #400; decantação 24 horas; sifonamento (retirada da água);

e secagem em estufa (temperatura 120 oC durante 24 horas).

O cimento utilizado foi o CP II E-32 Portland. Os agregados

utilizados foram: a areia normal fornecida em embalagens de 25

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Kg, separadas em diferentes frações granulométricas (grossa #16,

média-grossa #30, média-fina #50 e fina #100) e brita número zero.

A dosagem do concreto foi feita a partir dos dados obtidos

através da caracterização dos materiais empregados, cimento,

agregados e resíduos, enfocando aspectos como a qualidade e a

composição granulométrica destes. A dosagem foi feita para que

a resistência da referência (sem adição de ardósia) para compara-

ção fosse 30 MPa após 28 dias de cura.

Com o objetivo de avaliar a influência da substituição de parte

dos agregados por resíduos reciclados, foram dosados concretos

com e sem resíduos. O concreto sem resíduos foi tratado como

concreto de referência, enquanto os demais foram especificados

conforme as diferentes porcentagens de resíduos, sendo adota-

das de 5%, 10%, 15% e 50% em relação a quantidade de agrega-

dos adotada no concreto de referência.

Foram moldados corpos-de-prova de forma cilíndrica de (10

x 20) cm visando sua homogeneidade através da mistura de seus

constituintes, utilizando-se de uma betoneira durante o período

que variou de acordo com a mistura.

A cura foi feita tomando-se medidas de precaução para evitar

a evaporação da água utilizada na mistura do concreto e que devia

reagir com o cimento, hidratando-o. Os corpos de prova ficaram

na câmara úmida desde a moldagem e após 24 foram desmolda-

dos e permaneceram na câmara até os ensaios de resistência à

compressão aos 3, 14, 28 dias.

No estudo da utilização de resíduos reciclados como subs-

tituinte de parte dos agregados foi determinada a propriedade

mecânica de resistência à compressão de acordo com NBR 5739

(ABNT, 1994) aos 3, 14 e 28 dias de idade em uma máquina de

ensaios de compressão uniaxial. A absorção do concreto pode foi

avaliada através do método de ensaio normalizado por imersão,

segundo a NBR9778 (ABNT, 1990).

RESULTADOS E ANÁLISES

A tabela 1 mostra os valores de compressão obtidos para

os corpos de prova produzidos.

A figura 3 mostra que com o passar do tempo a influên-

cia do rejeito torna-se mais pronunciada. Aos 28 dias de cura

observa-se variações muito grandes em relação aos outros.

Observa-se um valor elevado de resistência para 15% de rejeito

e isso sugere um efeito pozolanico. Pimenta, (2010) comprovou

o efeito pozolânico da ardósia em seus trabalhos.

FIGURA 3: VARIAÇÃO DA RESISTêNCIA mECâNICA X TEmpO DE CURA

A utilização do rejeito de ardósia não prejudicou as pro-

priedades finais das peças a ponto de inviabilizar seu uso, pelo

contrário, em adições de 15% observou-se um aumento dessa

resistência. A figura 4 mostra o gráfico da resistência mecânica

em função da porcentagem de resíduo adicionado. Sugere-se

que o resíduo fino atuou como filler preenchendo os poros va-

zios e aumentando assim a resistência.

FIGURA 4: pORCENTAGEm DE REjEITO DE ARDóSIA Em FUNÇÃO

DA RESISTêNCIA mECâNICA (mpA)

A absorção de água variou em função da porcentagem de

resíduo adicionada. Obtendo-se valores dentro da norma para

os corpos de prova com até 15% de resíduo.

Observa-se que a quantidade de água requerida para se

manter a consistência dos concretos cresce proporcionalmente

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com o aumento do teor de material reciclado adicionado, fato

explicado em função do elevado percentual de finos presentes

na composição.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

A utilização do rejeito de ardósia em porcentagens de até

15% foi favorável, aumentando a resistência dos corpos de pro-

va produzidos. É importante ressaltar que devido à heteroge-

neidade do resíduo nas áreas de extração os concretos obtidos

devem ser utilizados para funções não estruturais.

O trabalho desenvolvido apresenta várias vantagens para

a sociedade como a eliminação dos resíduos de ardósia pro-

duzidos nas minas e serrarias que são lançados e acumulados

continuamente no meio ambiente, reduz a quantidade de agre-

gados utilizados quando substitui areia, além de gerar de uma

nova atividade econômica.

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NOTAS DE FIm1 PhD. Professor Universidade Federal de Ouro Preto2 MsC. Professora do Centro Universitário Newton Paiva3 Graduando do Curso de Engenharia Mecânica do Centro Universitário Newton Paiva4 Graduandos do Curso de Engenharia Ambiental do Centro Universi-tário Newton Paiva