AVALIAÇÃO DA INCORPORAÇÃO DE RESÍDUO DE ROCHA NA FABRICAÇÃO DE TELHAS

Zanelato E.B. ¹, Azevedo A.R.G. 2, Alexandre J.¹, Xavier G.C. ¹, Aguiar, N. C. ¹, Petrucci, L.J.T.3

1Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, ²Intituto Federal Fluminense, ³Universidade

Cândido Mendes

Palavras-chaves: Cerâmica vermelha, resíduo, rocha ornamental.

RESUMO

As inovações tecnológicas são fatores chaves para a obtenção de melhores

resultados no mercado de cerâmica vermelha. As argilas disponíveis na região Norte

Fluminense do Estado do Rio de Janeiro não fornecem propriedades técnicas

adequadas, principalmente em telhas, que exigem um padrão maior de qualidade. A

proposta do presente trabalho é avaliar a incorporação do resíduo do corte de rocha

ornamental em telhas portuguesas produzidas e queimadas à 750°C em fornos tipo

paulista de cerâmicas da região. Foi incorporado 15% em massa do resíduo na

produção das telhas. Foram realizados os ensaios de granulometria, densidade real

dos grãos e análise química do resíduo e das argilas utilizadas, ensaios de limite de

Atterberg exclusivamente para as argilas, além dos ensaios de impermeabilidade,

resistência à flexão e absorção de água nas telhas produzidas. Os resultados indicaram

que a incorporação de resíduo diminui a absorção de água e aumenta a resistência das

telhas.

INTRODUÇÃO

A município de Campos dos Goytacazes, localizada na região norte do estado

do Rio de Janeiro, apresenta uma vasta reserva de argila que propiciou a região à

desenvolver o mercado de cerâmica vermelha. A cerâmica vermelha é proveniente da

queima de argila e está presente em diversos itens como: blocos cerâmicos, tijolos,

telhas, etc. A cerâmica vermelha também pode desempenhar papel estrutural, onde

pode ser denominada como cerâmica estrutural devidos às elevadas propriedades

mecânicas do material (SANTOS, 1989).

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Como a maioria dos segmentos da construção civil, a cerâmica vermelha

também passa por modernizações em sua produção e na escolha de matérias-primas

adequadas além de um maior controle nos processos de conformação, queima e

secagem (GRUN, 2007). No entanto, as peças cerâmicas produzidos na região

apresentam excessiva porosidade e consequentemente excessiva absorção de água.

As argilas utilizadas na região são predominantemente cauliníticas, sendo assim, terão

comportamento de queima refratário. Além disso, o alto percentual de minerais

argilosos contribui para a elevada perda de massa durante a queima. Todas estas

características citadas pelas argilas da região proporcionam a produção de blocos

cerâmicos com propriedades adequadas, no entanto, a fabricação de telhas não é

viável. Uma alternativa para viabilizar a produção de telhas dentro das especificações

técnicas da norma é reformular as massas cerâmicas atualmente utilizadas (VIEIRA,

2004).

Uma alternativa para reformulação das massas cerâmicas atualmente utilizadas

é incorporar resíduo do corte de rocha ornamental na produção de telhas. O processo

de corte das rochas ornamentais produz cerca de 800.000 toneladas por ano de

resíduo nos estados do Minas Gerais, Espirito Santo, Ceará e Bahia. Este resíduo, em

geral, não recebe destino adequado e por muitas vezes é despejado sem tratamento

prévio. O município de Cachoeiro de Itapemirim, localizado na região sul do Estado do

Espírito Santo, é um dos principais pólos no setor de corte de rocha ornamental.

A proximadade de ambos os municípios, Campos dos Goytacazes e Cachoeiro

de Itapemirim, incentivou estudos prévios de verificação da viabiliadade de

incorporação deste resíduo na produção de telhas, onde foi verificado que a massa

cerâmica formulada com incorporação de 15% de resíduo melhora as propriedades das

peças cerâmicas produzidas. (ZANELATO, 2015).

O presente trabalho tem como objetivo fabricar e avaliar telhas produzidas com o

resíduo a incorporação de 15% de resíduo, além da incorporação de 0% como

referência.

MATERIAIS E MÉTODOS

Neste capítulo são apresentados os materiais utilizados e o programa

experimental do presente artigo.

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A argila utilizada no trabalho foi coletada na cerâmica onde a mesma é utilizada

para produção de telhas no município de Campos dos Goytacazes-RJ.

O resíduo utilizado no trabalho foi coletado em Cachoeiro de Itapemirim-ES de

uma serralheria que utiliza fio diamantado no corte de pedras ornamentais.

A caracterização dos materiais foi dividida em duas partes: caracterização física e

química. A caracterização física englobou os ensaios de análise granulométrica, limites

de Atterberg e densidade real dos grãos. Já para caracterização química foi realizado o

ensaio de Análise química. Todos os ensaios foram realizados para ambos os

materiais, argila e resíduo, com exceção dos limites de Atterberg que não é possível ser

realizado para o resíduo.

A análise granulométrica foi realizada de acordo com a norma ABNT NBR 7181

(1984). Até a peneira ABNT n° 200 (0,074mm), as amostras foram classificadas por

peneiramento. Abaixo deste diâmetro foi utilizada a técnica de sedimentação. No

ensaio de sedimentação foi utilizada a substância hexametafosfato de sódio como

defloculante. A classificação do solo foi feita de acordo com Casagrande (1942) –

Unified Soil Classification System. Classificação que é utilizada pelo U.S. Bureau of

Reclamation (barragens) e U.S. Army Corps of Engineers (aeroportos).

Para realização dos ensaios de Limite de Liquidez (LL) e Limite de Plasticidade

(LP) o solo primeiramente foi destorroado e passado na peneira (ABNT) n° 40

(0,42mm). O ensaio de Limite de Liquidez foi feito conforme a ABNT 6459 (1984), para

isso utilizou-se o aparelho de Casagrande. Para o limite de plasticidade foi utilizada

uma placa esmerilhada e realizado de acordo com a ABNT NBR 7180 (1984).

No ensaio que determina a densidade real dos grãos, foi utilizado o picnômetro e

o ensaio segue as recomendações das respectivas normas: ABNT NBR 6508 (1984) e

ABNT NBR 6457 (1986).

O ensaio de composição química fornece a composição do material analisado

em torno de seus elementos constituintes e quantidades. Sua composição foi

determinada através da Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios X (EDX), em

um equipamento da Shimadzu EDX-700.

As telhas foram fabricadas numa cerâmica do município de Campos dos

Goytacazes e queimadas à 750°C.

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Foram realizados os ensaios de absorção de água, resistência à flexão e

impermeabilidade para avaliar as telhas produzidas. Os ensaios foram realizados de

acordo com as recomendações da norma NBR 15310-1 (ABNT, 2009).

RESULTADOS

O presente capítulo tem como objetivo mostrar todos os resultados apurados nos

ensaios realizados em laboratório durante toda pesquisa.

A distribuição granulométrica do solo apresenta 58,4% de argila e 33,8% de sílte

o que representa um total de 92,2% do solo apenas nessas duas faixas

granulométricas. Já o resíduo apresenta apenas 10,9% de argila enquanto o sílte tem

72,9%, totalizando 83,8% do solo apenas nessas duas faixas. Vale ressaltar a presença

de pedregulho no resíduo, assim faz-se necessário o peneiramento para a sua retirada.

As porcentagens granulométricas estão indicadas na Tabela 1.

Tabela 1 – Granulometria dos solos.

Amostra

Porcentagens Granulométricas

Pedregulho Areia Sílte Argila

Grosso Médio Fino Grossa Média Fina

Solo - - - 0,3 0,8 6,7 33,8 58,4

Resíduo - 1,6 2,4 1,7 2,2 8,3 72,9 10,9

Os resultados para a densidade real dos grãos e os índices de Atterberg

encontrados neste artigo e por PEDROTI (2007), XAVIER (2001) e ALMEIDA (2012)

para os solos pesquisados por eles na baixada campista são apresentados na Tabela

2.

Tabela 2 – Densidade real dos grãos e indices de Atterberg.

PESQUISA ATUAL PEDROTI

(2007)

XAVIER

(2001)

ALMEIDA

(2012)

SOLO RESÍDUO

LL 72 - 59,5 59 59

LP 27,5 - 30,2 29 32,4

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IP 44,5 - 29,3 30 26,6

Yg 2,61 2,64 2,81 2,66 2,64

USCS CH SM CH CH CH

A Tabela 3 apresenta os resultados para a análise quantitativa dos elementos

químicos encontrados nos solos estudados nesta pesquisa.

Tabela 3 – Composição química dos materiais.

AMOSTRA Elementos (%)

SiO2 Al2O3 Fe2O3 K2O TiO2 SO3 CaO BaO Outros

SOLO 46,32 35,21 11,99 1,99 1,81 1,46 0,7 - 0,52

RESÍDUO 61,37 19,18 3,85 8,25 1,02 1,63 3,97 0,55 0,18

Os resultados para o óxido de silício (Si2) em torno de 50% pode ser um forte

indicativo de presença de sílica livre e de argilominerais como a caulinita

(Al2O3.2SiO2.2H2O) que tem sido verificada por diversos pesquisadores (XAVIER, 2001;

ALEXANDRE, 2000; PEDROTI, 2007) da região.

Para a verificação da viabilidade da incorporação do resíduo foi realizada a

incorporação de 15%, além da referência com 0%, na argila já utilizada para a

fabricação de telhas em olarias da região Norte Fluminense. As telhas foram analisadas

também de acordo com a posição no forno onde se encontravam, sendo diferenciadas

em: parte de cima da pilha, parte do meio da pilha e na parte de baixo da pilha.

Como pode ser observada na Figura 1, a incorporação de resíduo diminui a

absorção de água da telha obtendo média de 23,59% sem resíduo e 25,38% com

resíduo.

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Figura 1 – Absorção de água das telhas.

A partir do gráfico apresentado na Figura 2 conclui-se que novamente que as

incorporações de resíduo melhoram as propriedades da telha, no caso deste ensaio, a

telha com incorporação do resíduo alcança uma resistência de 1,545kN enquanto a

telha sem resíduo alcançou resistência de 1,341kN. Portanto a incorporação de resíduo

aumentou em 15% a resistência das telhas.

Figura 2 – Resistência à flexão das telhas.

A Tabela 4 indica os resultados obtidos no ensaio de impermeabilidade, onde se

observa que ambas as telhas se mostraram impermeáveis durante o ensaio.

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Tabela 4 – Ensaio de impermeabilidade

Identificação Impermeável?

Com granito Sim

Sem granito Sim

CONCLUSÃO

Este trabalho teve como principal objetivo avaliar a incorporação do resíduo do

corte de rocha ornamental na produção de telhas.

A argila utilizada para fabricação das telhas aprensentou elevados limites de

Atterberg em comparação ao de outros pesquisadores que utilizaram argilas do mesmo

município.

O resíduo de rocha ornamental apresenta granulometria com grãos de diâmetro

superior aos da argila, com predominância de sílte. Além disso, para utilização do

resíduo é necessário a execução de peneiramento devido a presença de pedregulho.

Após os ensaios realizados nas telhas, conclui-se que a incorporação de 15% de

resíduo contribui para a melhora das propriedades da telha, como menor absorção de

água e maior resístência à flexão.

Os resultados obtidos indicam a viabilidade da incorporação de resíduo de rocha

ornamental na produção de telhas, no entanto, os resultados de absorção de água

ainda não são suficientes para se adequarem ao máximo de 20% exigido por norma.

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Solo - Determinação do limite de liquidez. Rio de Janeiro. [7] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (1984). ABNT NBR 6508.

Grãos de solos que passam na peneira de 4,8 mm - Determinação da massa específica. Rio de Janeiro.

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[10] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (2009). ABNT NBR 15310. Componentes cerâmicos - Telhas - Terminologia, requisitos e métodos de ensaio..

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Universidade Estadual Norte Fluminense Darcy Ribeiro. 106p. [13] SANTOS, P. S. (1989). Ciência e Tecnologia de Argilas; Volume 1 ; 2ªedição;

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dos Goytacazes – RJ. 285p.

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EVALUATION OF ROCK WASTE OF INCORPORATION IN TILES MANUFACTURE

ABSTRACT

Technological innovations are key factors for achieving better results in the red

ceramic market. Clays available in North Fluminense region of the State of Rio de

Janeiro do not provide adequate technical properties, especially on tiles, which require a

higher standard of quality. The purpose of this study is to evaluate the incorporation of

ornamental rock cutting waste produced in Portuguese tiles and burned at 750 ° C in

Paulista ovens type of ceramics in the region. It was incorporated 15% by mass of

waste in the production of tiles. The granulometry experiments were conducted true

density of the grains and chemical residue analysis and clays used Atterberg limits

exclusively for testing the clays in addition to the waterproofness test, flexural strength

and water absorption in the produced tiles. The results indicated that the residue

incorporation decreases the absorption of water and increases the strength of the tiles.

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