AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DOS RESÍDUOS DE VIDRO SODO-CÁLCICO

ADICIONADOS NA MASSA DE CERÂMICA VERMELHA PARA PRODUÇÃO DE

BLOCOS DE VEDAÇÃO EM PALMAS - TO

F.A. da S. Fernandes ¹, C.E. Manzoni ², J.C.V Serra ³, E.F. Tochtrop Junior 4.

¹ Faculdade Católica do Tocantins – FAC/TO

², 4 Centro Universitário Luterano de Palmas – CEULP/ULBRA

³ Universidade Federal do Tocantins – UFT

RESUMO

As empresas de cerâmicas do Estado do Tocantins, associações e universidades,

vêm estudando alternativas para destinação final dos resíduos sólidos gerados.

Estudos foram realizados sobre a incorporação de percentagem de vidro em massa

cerâmica de modo a identificarem a composição com melhores propriedades. O

presente trabalho busca avaliar o potencial da utilização do vidro sodo-cálcico

reciclado, na incorporação da massa cerâmica vermelha para a produção de blocos

de vedação na região de Palmas-TO. A metodologia baseia-se na caracterização

das matérias primas por meio de análise microestrutural. Bem como formulação das

massas cerâmicas, conformação dos corpos de provas, secagem e queima a uma

temperatura de 1100°C segundo literatura. Os corpos de provas obtidos foram

submetidos a ensaios de medida de retração linear, absorção de água e resistência

à flexão em três pontos. Com base nisso concluiu-se que os resíduos de vidro sodo-

cálcico têm potencial para ser incorporado em massa cerâmica vermelha para a

produção de blocos de vedação. E que, a melhor composição com maior potencial é

a composição de 10% de resíduo de vidro na granulometria de retido a 100 Mesh

com 90% de argila na granulometria de retido a 100 Mesh (AV100).

Palavras-chaves: Bloco cerâmico, Resíduos de Vidro sodo-cálcico, Propriedades

Mecânicas

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INTRODUÇÃO

A preocupação com o estado do meio ambiente, segundo Barbieri (2004), não

é recente, mas, de certa forma, foi nas últimas três décadas do século XX que ela

entrou definitivamente na agenda dos governos de muitos países e de diversos

segmentos da sociedade civil organizada. Alguns autores, como Donaire (1999),

Kinlaw (1997), e Porter (1999), observavam que uma população cada vez mais

consciente e ativa com relação às questões ambientais vem exigindo, por parte dos

governantes e das empresas, medidas que possam vir a contribuir para o

desenvolvimento sustentável, ou seja, deve haver um equilíbrio entre o consumo de

recursos disponíveis e a garantia de disponibilidade desses para gerações futuras.

De acordo com Ferreira (2004), atribui ao crescimento populacional,

acompanhado do desenvolvimento industrial e tecnológico acelerado, um dos

maiores problemas urbano da atualidade: a disposição inadequada de resíduos

sólidos, que se constitui em um grande desafio da sociedade moderna.

A tendência continuada e crescente de geração de resíduos sólidos reclama

por mudanças profundas, a iniciar com estratégias de redução da produção na fonte,

culminando com programas de reutilização e reciclagem.

A lei federal nº 12.305 de 2012 sobre a Política Nacional de Resíduos Sólidos,

que estabelece a logística reversa dos resíduos e produtos; a resolução CONAMA nº

307, de 05 de julho de 2002 estabelece diretrizes, critérios e procedimentos para a

gestão dos resíduos de construção civil são exemplos de legislação ambiental mais

restritiva e exigente.

Dentro da PNRS, os seus principais objetivos têm-se a não geração, redução,

reutilização, reciclagem e tratamento de resíduos sólidos.

A produção mais limpa pode ser um importante aliado no gerenciamento dos

resíduos sólidos, pois se trata da aplicação de uma estratégia técnica, econômica e

ambiental integrada aos processos e produtos, objetivando assim, aumentar a

eficiência no uso de matérias primas, água e energia, através de não geração,

minimização ou reciclagem dos resíduos e emissões geradas, com benefícios

ambientais, de saúde ocupacional e econômico. (CNTL, 2003a)

A cerâmica vermelha, também conhecida como cerâmica estrutural, integra o

setor dos minerais não metálicos da Indústria de Transformação Mineral, fazendo

parte do conjunto de cadeias produtivas que compõem o Complexo da Construção

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Civil. O segmento utiliza basicamente a argila comum como principal fonte de

matéria-prima. No Brasil a argila destaca-se como a 3ª maior produção da

mineração, posicionando-se abaixo da produção de agregados, 542 Mt (294 Mt de

areia e 248Mt de brita) e minério de ferro 380 Mt. A partir da produção estimada de

88 bilhões de peças cerâmicas, em 2011, considerando a massa média de 2.0

kg/peça, pode-se estimar a utilização de aproximadamente 180 Mt de argila.

(Anuário Estatístico do Setor Transformação de Não Metálico – 2012). Segundo o

site da ANICER – Associação Nacional da Industria Cerâmica, existe atualmente

6.903 empresas.

As empresas de cerâmica, bem como as associações de cerâmicas e as

universidades de engenharia, vêm estudando alternativas para destinação final dos

resíduos sólidos gerados nas indústrias.

Para a indústria cerâmica, este resíduo representa, além dos ganhos na

produtividade e energia, maior durabilidade das jazidas de argila e menor custo de

mineração. Para a indústria geradora representa a solução para o problema da

disposição do material, com ganho significativo em construção, manutenção e

monitoramento de aterros industriais, transporte e manuseio do resíduo.

O presente estudo busca analisar o resultado da incorporação do resíduo de

vidro sodo-cálcico reciclado gerados na região metropolitana de Palmas, em massas

de argilas vermelhas (do estado do Tocantins), para uso em blocos de vedação.

MATERIAIS E MÉTODOS

Os procedimentos e passos adotados para o desenvolvimento desta pesquisa

é composta das seguintes etapas:

Coleta e preparação das matérias-primas, onde a matéria-prima passa por um

processo de secagem, trituração, peneiramento e acondicionamento em

granulometrias de 50#, 100# e -100#;

Caracterização das matérias-primas através da análise microestrutural pelo

método de Microscopia Óptica (MO) em um microscópio de luz refletida

BIOVAL modelo L1000B;

Formulação das massas cerâmicas, para conformação dos compósitos onde

foram produzidas 6 (seis) diferentes composições conforme mostra a Tabela

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1. A composição A50 é a argila na granulometria de retido a 50 Mesh, isto é

menor de 0.42mm e maior que 0.29mm, a composição A100 é a

granulometria de retido a 100 Mesh (menor de 0.29mm e maior que

0.149mm), a composição AM, é a mistura de 50% de A50 e 50% de A100. A

composição AV50 é a mistura de 90% de argila e 10% de resíduo de vidro na

granulometria de retido a 50 Mesh, a composição AV100 é a mistura de 90%

de argila e 10% de resíduo de vidro na granulometria de retido a 100 Mesh e

a composição AVM é a mistura de 45% de argila de retido a 50 Mesh, 45%

de argila de retido a 100 Mesh, 5% de vidro de retido a 50 Mesh e 5% de

vidro de retido a 100Mesh.

Tabela 1. Composições das Massas Cerâmicas

Composição Argila Vermelha

AV (%)

Reforço de

Vidro

RV(%)

Nomenclatura com

Granulometria

Mistura 1 100 - A50

Mistura 2 100 - A100

Mistura 3 100 - AM

Mistura 4 90 10 AV50

Mistura 5 90 10 AV100

Mistura 6 90 10 AVM

Conformação dos compósitos, por prensagem uniaxial a 25Mpa e com auxílio

de molde prismático, com as dimensões estabelecido por Santos (1989), 60

por 20 mm e espessura média dos corpos de prova de 10 mm;

Secagem e queima dos compósitos, onde a secagem foi feita por meio de

uma Estufa a 100°C por 24h e a queima foi feita em uma Mufla a 1100° com

a taxa de aquecimento de 10°C\min;

Caraterização dos compósitos obtidos, onde fez-se análise das características

mecânicas por meio do ensaio de resistência à flexão, análise das

características físicas pelo teste de absorção d’água, teste de retração linear

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e o teste da massa específica aparente, análise microestrutural pelo método

de Microscopia Óptica;

RESULTADO E DISCUSSÕES

Na Figura 1 observa-se a argila em diferentes resoluções e foram obtidas por

microscopia óptica (MO). Nota-se que há limitações da técnica de MO na

identificação das partículas de argila, mas pode-se observar nitidamente partícula de

tamanho maior de quartzo e o mesmo encontra-se aglomerados por argilominerais.

Por meio dessa técnica pode-se observar também que as partículas possuem

formas e tamanhos irregulares, sendo que a areia media e finas são de tamanhos

maiores, silte de tamanho menores e filmes de argila nas paredes das partículas

maiores.

Figura 1. MO da argila vermelha com aumento de a) 25x b) 40x c) 100x

Na Figura 2 observamos o pó de vidro de embalagem em diferentes

resoluções, obtidos por MO.

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Figura 2. MO do resíduo do vidro de embalagem com aumento de a) 25x b) 40x c)

100x

Pode-se observar nitidamente na Figura 2 C) que a forma das partículas de

vidro é irregular embora seu tamanho seja mais regular em relação argila. Quanto a

identificação de elementos presente na amostra, pouco podemos caracterizar,

somente pode-se observar a presença de quartzo nas partículas de vidro.

A Figura 3 apresenta os corpos-de-prova conformados no estado verde, seco e

queimado.

Figura 3. Corpos-de-prova A) Verde, B) Seco, C) Queimado.

A Figura 3 C) mostra a coloração atingida dos corpos de prova pois queima e

podemos observar que os corpos de provas obtiveram a coloração vermelha

conforme o esperado. Verificamos também as manchas brancas nos corpos de

prova com vidro incorporado, o que mostra que o vidro entrou totalmente em fusão

preenchendo os poros vazios existentes nos compósitos.

Apresentamos na Figura 4, os valores da resistência à flexão dos compósitos.

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Figura 4. Representação da Resistência à flexão de cada composição

Segundo Santo (1989), o valor mínimo de resistência à flexão após queima

para uso em blocos em cerâmica vermelha é 5,5 MPa. E de acordo com os

resultados obtidos a única composição que se aproxima nesse valor é a AV100 com

4,84 Mpa. E todos exceto a A50 tiveram valores de resistência à flexão maior que as

recomendações para tijolos.

Nota-se também que as composições com vidro têm maior resistência em

relação as composições sem vidro com um aumento de resistência de

aproximadamente 60%. Tanto para as composições com vidro quanto as

composições sem vidro a ordem de resistência à flexão de acordo com a

composição granulométrica foi de AV100>AVM>A100>AM>AV50>A50. O que nos

diz que quanto menor a granulometria maior será a resistência a flexão.

Os resultados médios obtidos nos ensaios de retração linear são representados

na figura 6.

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Figura 6: Representação da Retração Linear de cada composição

E de acordo com o Figura 5.10 todas as composições encontram-se dentro do

valor de 6%. Nota-se também uma diminuição da retração linear dos corpos

cerâmicos com vidro, isso é devido a adição de não plástico. De acordo com

Pracidelli (1997), a adição de não plástico às argilas reduz sua interação com a

água, causando pontos de descontinuidade nas forças de coesão entre as

partículas.

Observa-se também que quanto mais fina for a granulometria do corpo-de-

prova maior contração linear terá o corpo-de-prova. Desta forma, os corpos de

provas com granulometria mais fina exigem mais água para o amassamento.

A figura 7 nos mostra a média dos valores da absorção da água dos corpos-de-

prova.

Figura 7: Representação da Absorção de Água de cada composição

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Segundo a norma NBR 15310 (ABNT, 2009), para telhas o limite admissível de

absorção da água é de até 20%. E de acordo com a NBR 15310 todas as

composições estão dentro do limite estabelecido. Para a NBR 15270-1

(ABNT,2005), para blocos de vedação os valores de absorção de água devem estar

entre 8% a 22% e de acordo com a NBR 15270-1 os corpos de provas que contêm

vidro têm valores inferiores ao limite inferior de absorção da água estabelecido pela

norma.

Percebe-se que há uma diminuição considerável de absorção da água para os

corpos-de-prova com vidro, isso ocorre porque o vidro pelos seus óxidos fundentes

presente na massa cerâmica, facilita na formação da fase líquida preenchendo os

poros e diminuindo os valores da absorção da água, isto é, à medida que o corpo-

de-prova retrai, ou se densifica, a porosidade se fecha e reduz a capacidade de

penetração de água para o interior da peça.

A figura 8 apresenta o corpo-de-prova de cada composição vista pelo

microscópio óptico com um aumento de 25x.

Figura 8: Corpos-de-prova analisado por microscopia óptica.

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A análise microestrutural por microscopia óptica nos mostra as diferentes

fases, a estrutura e a distribuição das partículas nos corpos de prova queimados nas

diferentes composições. Diante dessas imagens, podemos tirar as seguintes

observações:

Nota-se presença de compostos de ferro pois elas são responsáveis pela cor

avermelhada dos compósitos.

Na composição A50 e AM, verifica-se nitidamente a presença de grãos de

quartzo e pelas partículas escuras presentes nota-se a presença de

feldspatos ou hematita

Verifica-se também a presença de trinca nos compósitos que vai diminuindo a

medida que diminui a granulometria. O que mostra que nessa temperatura

ocorreu diferentes coeficientes de dilatação térmica das fases presentes.

Observa-se nas composições com resíduos de vidros furos ocasionados

pelos gases criado no interior dos compósitos. Segundo Sánchez-Muñoz et

al., (2002), existe uma região compreendida entre a temperatura ótima de

queima e a temperatura onde a peça perde estabilidade dimensional, onde

são formados os poros fechados que contém gases, provenientes da

decomposição das inclusões ricas em elementos voláteis procedentes dos

feldspatos. Com o aquecimento, os gases presos nos poros tendem a

expandir-se, resultando em uma força contrária à retração por densificação,

gerando então a porosidade observada nas composições com resíduos de

vidro.

Com base neste estudo e de acordo com a literatura, pode se afirmar que o

amolecimento do vidro (em torno de 850°C) faz com que ele se infiltra nos

poros da estrutura, e aprisionando assim os gases oriundos da decomposição

dos óxidos fundentes (GODINHO, 2004).

CONCLUSÕES

De acordo com a literatura pesquisada e com os resultados alcançados chega-

se as seguintes conclusões:

As propriedades físicas e mecânicas dos compósitos em estudo mostraram

que a incorporação do resíduo de vidro sodo-cálcico na massa cerâmica, aumenta a

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resistência mecânica e atenuou a retração linear (teve uma menor retração em

relação aos compósitos somente de argila) e diminui também a absorção da água.

A presença do vidro faz com que na temperatura de 1100°C não ocorra a

formação de trincas na superfície do compósito conforme ocorre nos compósitos

sem vidro. E pela sua fusão ele preenche os poros existente no compósito,

melhorando assim as propriedades mecânica e físicas da mesma.

Os compósitos com vidros tendem a ter furos nas suas superfícies causados

pelos gases criados no interior do compósito.

De acordo com os resultados das propriedades tecnológicas conclui-se que os

resíduos de vidro sodo-cálcico têm potencial para ser incorporado em massa

cerâmica vermelha para a produção de blocos de vedação. E que, a melhor

composição com maior potencial é a composição e 10% de resíduo de vidro na

granulometria de retido a 100 Mesh com 90% de argila na granulometria de retido a

100 Mesh (AV100).

REFERÊNCIAS

ANICER – Associação Nacional da Industrias Cerâmicas. Disponível em:

http://www.anicer.org.br. Acessado em: 12 de Março de 2015.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 15.270-3:

componentes cerâmicos – blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e de

vedação – métodos de ensaio. Rio de Janeiro, 2005.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 15.270-1:

componentes cerâmicos – blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e de

vedação – métodos de ensaio. Rio de Janeiro, 2005.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 15.310:

componentes cerâmicos – telhas – terminologia, requisitos e métodos de ensaio. Rio

de Janeiro, 2009.

BARBIERI, J.C. (2004). Gestão ambiental empresarial: conceitos, modelos e

instrumentos. 1º ed. São Paulo: Saraiva.

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CENTRO NACIONAL DE TECNOLOGIAS LIMPAS – CNTL. Implementação de

Programas de Produção mais Limpa. Porto Alegre: CNTL SENAI –

RS/UNIDO/UNEP, 2003a.42p.

CONAMA – Conselho Nacional do Ambiente – Ministério do Meio Ambiente

Resolução n°307, de 05 de Julho de 2002. Estabelecem diretrizes, critérios,

procedimentos para a gestão de resíduos da construção civil. Brasília, 2002.

DONAIRE, D. (1999). Gestão ambiental na empresa. 2º ed. São Paulo: Atas.

FERREIRA, S.R.M. (2004). Uma solução inovadora: Sistema integrado de

destinação final dos resíduos sólidos do município do Rio Formoso-PE.

Goiânia. Anais.

GODINHO, K. O. Incorporação de resíduos de vidro em cerâmica vermelha.

Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência dos Materiais), Universidade

Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro - UENF, Campos dos Goytacazes-RJ.

2004a.

KINLAW, D.C. (1997). Empresa competitiva & ecológica. São Paulo: Makron

Books.

SANTOS, P. S. Ciência e tecnologia de argilas. São Paulo: Edgard Blücher, 1989.

408 p.

GLASS WASTE POTENTIAL ASSESSMENT soda-lime ADDED IN CERAMIC RED

MASS FOR SEALING BLOCKS IN PALMS - TO

ABSTRACT

Companies of the State of Tocantins ceramics, associations and universities have

been studying alternatives for disposal of solid waste generated. Numerous studies

have been, conducted on the incorporation of glass ceramic mass percentage in

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order to identify the composition with improved properties. This study aims to

evaluate the potential of using recycled soda-lime glass, the incorporation of the

ceramic mass for the production of sealing blocks in Palmas-TO region. The method

is, based on the characterization of raw materials by chemical, mineralogical, particle

size distribution and microstructural analysis. In addition, formulation of the ceramic

material, the conformation of test samples dried and fired at a temperature of 1100 °

C according to the literature. Evidence of the bodies obtained were subjected, to

mass measurement of apparent specific tests, linear shrinkage, water absorption,

and flexural strength at three points. On this basis, it was concluded that the soda-

lime glass waste can potentially, be incorporated into red ceramic body for the

production of sealing blocks. And that, the best composition with the greatest

potential is the composition of 10 % of glass waste grain size of retained 100 Mesh

with 90 % clay in the particle size of the retained 100 Mesh (AV100).

Key Words: Ceramic Block, Glass Waste soda lime, Mechanical Properties

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