0

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARING

CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA URBANA

JANAINA DE MELO FRANCO

PRODUO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAO

(BCP) UTILIZANDO RESDUOS DE GALVANOPLASTIA

MARING

2011

2

JANAINA DE MELO FRANCO

PRODUO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAO

(BCP) UTILIZANDO RESDUOS DE GALVANOPLASTIA

Dissertao apresentada ao Programa de Ps-Graduao em Engenharia Urbana da Universidade Estadual de Maring como requisito parcial para obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Urbana. Orientadora: Profa. Dra. Clia Regina Granhen Tavares.

MARING

2011

3

Dados Internacionais de Catalogao-na-Publicao (CIP) (Biblioteca Central - UEM, Maring PR., Brasil)

Franco, Janaina de Melo

F825p Produo de blocos de concreto para pavimentao

(BCP) utilizando resduos de galvanoplastia /

Janaina de Melo Franco. -- Maring, 2011.

150 f. : figs., tabs.

Orientadora: Prof. Dr. Clia Regina Granhen

Tavares.

Dissertao (mestrado) - Universidade Estadual de

Maring, Centro de Tecnologia, Departamento de

Engenharia Civil, Programa de Ps-Graduao em

Engenharia Urbana, 2011.

1. Poeira de jateamento - Concreto. 2. Lodo de

galvanoplastia - Concreto. 3. Blocos de Concreto

para Pavimentao (BCP). 4. Resduos de

galvanoplastia - Concreto. I. Tavares, Clia Regina

Granhen, orient. II. Universidade Estadual de

Maring. Departamento de Engenharia Civil. Programa

de Ps-Graduao em Engenharia Urbana. III. Ttulo.

CDD 22.ed. 671.732

4

iii

3

Bem-aventurados os humildes de esprito, porque deles o reino dos cus. Bem-aventurados os que choram, porque eles sero consolados.

Bem-aventurados os mansos, porque eles herdaro a terra. Bem-aventurados os que tm fome e sede de justia porque eles sero fartos. Bem-aventurados os misericordiosos, porque eles alcanaro misericrdia.

Bem-aventurados os limpos de corao, porque eles vero a Deus. Bem-aventurados os pacificadores, porque eles sero chamados filhos de Deus.

Mateus 5, 3-9

iv

4

Dedico este trabalho aos meus pais, Ftima (em

memria) e Jair, e ao meu irmo, Cassiano, que

so reflexos do amor de Deus em minha vida.

v

5

AGRADECIMENTOS

Deus derramou sobre ns essa graa, abrindo-nos para toda sabedoria e inteligncia

Efsios 1, 8.

Dedico este trabalho a todos aqueles que merecidamente fizeram e fazem parte desta

minha caminhada.

Deus, acima de tudo, por me agraciar com o dom da vida. Muito Obrigada Senhor!

minha famlia, pelos cuidados e oraes nesta jornada;

A minha me, Ftima Aparecida de Melo Franco (em memria), por ter sido um anjo na

minha vida e por me ensinar que a Vida um gro de areia no oceano do amor de

Deus, partindo dessa vida lutando at o fim.

Ao meu pai, Jair Cangussu Franco, por se mostrar um grande heri aps a despedida de

minha me;

Ao meu irmo Cassiano de Melo Franco e minha cunhada Alessandra Helena Dias, por

terem me proporcionarem a graa de ser titia de anjo chamado Ana Clara;

grande responsvel por esta etapa da minha vida, minha orientadora, Profa. Dra. Clia

Regina Granhen Tavares, pela amizade e dedicao, a quem guardo admirao e respeito.

Muito Obrigada por tudo!

Ao Oswaldo Teruo Kaminata, pelo apoio no desenvolvimento experimental, amizade e

convivncia;

Ao professores Antnio Medina Neto, Eduardo Radovanovic e ao laboratorista Valmir

Calsavara, pelo auxlio na interpretao dos resultados da difrao de raios-X e da

microscopia eletrnica de varredura;

Ao professor Jos Marcos Sasaki da Universidade Federal do Cear, pela disposio em

realizar as anlises de fluorescncia de raios-X;

vi

6

Aos professores Carlos Humberto Martins, Romel Dias Vanderlei, Antnio Belincanta e

demais professores do Programa de Ps-Graduao em Engenharia Urbana, que sem

exceo contriburam sobremaneira para o desenvolvimento deste trabalho;

Aos funcionrios do Laboratrio de Materiais de Construo e Mecnica dos Solos e da

Fbrica de Artefatos da UEM, pelo apoio no desenvolvimento do programa experimental;

Aos secretrios Juarez Antnio dos Santos e Douglas Bueno Fernandes do Departamento

de Engenharia Civil, pelo auxlio e amizade,

A Universidade Estadual de Maring - UEM, por disponibilizar a infra-estrutura para a

obteno do ttulo de mestre em Engenharia Urbana;

As indstrias Hergus Inox e KL do Brasil pela doao dos materiais utilizados;

A CAPES, pelo apoio financeiro durante a pesquisa.

Amigo fiel proteo poderosa, e quem o encontrar, ter encontrado um tesouro

Eclesistico 6, 14

Ao meu amigo Hugo Renan Bolzani, meu anjo sem asas, sempre sorrindo ao meu lado;

Aos amigos, Fabiana Bassani, Jos Tomadon Jnior, Marcos Rossi Ramos, Daysa Amadei

e Bruna da Graa Martins, irmos, companheiros e conselheiros, por me ouvirem e me

abraarem quando era necessrio;

Aos amigos da Universidade Tecnolgica Federal do Paran campus Campo Mouro, que

mesmo na distncia estiveram sempre por perto.

Aos amigos de Atibaia-SP, que me ensinam a cada dia que a amizade no se explica,

simplesmente acontece e se fortalece com o tempo;

Aos amigos Luquinhasdo Ministrio Universidades Renovadas e Grupo de Partilha de

Profissionais, por me ensinarem sobre o Sonho de Amor Para o Mundo!

Ao grupo de Orao Templo dos Arcanjos, pelas palavras de nimo, encorajamento e

muitas oraes;

Ao Projeto Mais Vida, pelas partilhas e me ensinarem a Apostar na Vida;

Ao Padre Rodrigo e Padre Paulo, pela convivncia, amizade e aconselhamento espiritual;

7

RESUMO

A incorporao de resduos industriais em matriz cimentcia vem recebendo grande

destaque, principalmente quanto estabilizao de metais pesados que ocorre no processo

de solidificao ou interao agregado/cimento. Para esse propsito, o presente trabalho

teve como objetivo avaliar essa interao por meio da utilizao dos resduos de

galvanoplastia (poeira de jateamento e lodo) na produo de blocos de concreto para

pavimentao (BCP) analisando os efeitos fsicos, qumicos, mecnicos e microestruturais

resultantes da substituio do cimento por estes resduos (5, 10, 15, 20 e 25%) e

comparando-os com os blocos sem substituio ou blocos referncia. Os resultados dos

pavimentos produzidos com a poeira de jateamento (BCP-PJ) apresentaram reduo na

absoro de gua em todas as propores em relao aos blocos referncia para todas as

idades, alm de aumento na resistncia compresso nos BCP-PJ5 em todas as idades com

relao aos blocos referncia. Porm, os resultados de lixiviao e solubilizao mostraram

que em todas as propores e nos blocos referncia, os valores de arsnio se encontraram

acima do limite da NBR 10004/2004, o que pode ser relacionado quantidade desse metal

encontrado nas anlises realizadas com o cimento. Os resultados dos blocos utilizando o

lodo (BCP-LG), na resistncia compresso apenas o BCP-LG5 apresentou valor superior

a NBR 9781/1987 e inferior aos blocos referncia aos 28 dias, alm da reduo na

absoro de gua com relao a todos os outros blocos. Nos ensaios de lixiviao e

solubilizao das amostras dos BCP com o lodo, as concentraes de arsnio foram

reduzidas substancialmente em funo das idades de cura, quando comparadas aos

resultados encontrados para os BCP-PJ e os blocos referncia. Ou seja, revelando a

promissora aplicabilidade e viabilidade tcnica da utilizao dos resduos de galvanoplastia

no setor da construo civil.

Palavras-chave: poeira de jateamento, lodo de galvanoplastia, blocos de concreto para

pavimentao.

viii

8

ABSTRACT

The incorporation of industrial wastes in cement matrix has received great emphasis,

especially regarding the stabilization of heavy metal that occurs in the solidification

process or interaction aggregate/cement. For this purpose, this study was to evaluate this

interaction through the use of electroplating waste (dust from blasting and sludge) in the

production of concrete block paving (CBP) analyzing the physical, chemical, mechanical

and microstructural resulting the replacement of cement by these residues (5, 10, 15, 20

and 25%) and comparing them with the blocks or blocks without replacement reference.

The results of the decks produced with dust from blasting (CBP-PJ) showed a reduction in

the absorption of water in all proportions in relation to the blocks used for all ages,

including the increase of compressive strength in CBP-PJ5 at all ages with respect to

reference blocks. However, the results of leaching and solubilization showed that all ratios

and reference blocks, the values of arsenic were found above the limit of NBR

10004/2004, which may be related to the amount of metal found in the analysis performed

with cement. The results of using mud blocks (CBP-LG), the compressive strength only

CBP-LG5 value above and below the NBR 9781/1987 blocks reference to 28 days, besides

the reduction in water absorption with respect to all the other blocks. In solution and

leaching tests of samples from the CBP with the sludge, the concentrations of arsenic were

reduced substantially depending on the age of healing, when compared with results for

CBP-PJ and reference blocks. That is, revealing the promising applicability and technical

feasibility of using waste from electroplating in the construction industry.

Keywords: dust from blasting, electroplating sludge, concrete block paving.

ix

9

SUMRIO

RESUMO ................................................................................................................................ VII

ABSTRACT ........................................................................................................................... IX

SUMRIO .............................................................................................................................. X

LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................ XIII

LISTA DE TABELAS ........................................................................................................... XVI

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS .......................................................................... XVIII

1 INTRODUO .................................................................................................................... 18

1.1 JUSTIFICATIVA .................................................................................................... 19

1.2 OBJETIVOS DO TRABALHO .................................................................................. 20

1.2.1 OBJETIVO GERAL ........................................................................................... 20

1.2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS ................................................................................. 20

1.3 ORGANIZAO DO TRABALHO ........................................................................... 21

2 FUNDAMENTAO TERICA ............................................................................................ 22

2.1 RESDUOS SLIDOS ............................................................................................. 22

2.1.1 DEFINIO ..................................................................................................... 22

2.1.2 CLASSIFICAO .............................................................................................. 22

2.2 GERAO DE RESDUOS SLIDOS INDUSTRIAIS NO ESTADO DO PARAN ........ 23

2.3 SETOR METALRGICO - ATIVIDADE GALVANOTCNICA .................................. 25

2.3.1 DEFINIO ..................................................................................................... 25

2.3.2 PROCESSO GALVANOTCNICO ........................................................................ 26

2.4 ECOLOGIA INDUSTRIAL ...................................................................................... 29

2.5 SOLIDIFICAO/ESTABILIZAO DE RESDUOS SLIDOS ................................. 30

2.5.1 DEFINIO ..................................................................................................... 30

x

10

2.5.2 TCNICAS DESENVOLVIDAS ........................................................................... 31

2.6 BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAO (BCP) ...................................... 34

2.6.1 CARACTERSTICAS A SEREM AVALIADAS NA PRODUO DE BCP ................... 38

3 REVISO BIBLIOGRFICA ................................................................................................ 44

3.1 APLICAO DE RESDUOS EM BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAO .. 46

4 METODOLOGIA ................................................................................................................ 49

4.1 COLETA DA MICROESFERA DE VIDRO E DOS RESDUOS DE GALVANOPLASTIA 50

4.2 CARACTERIZAO DA MICROESFERA DE VIDRO E DOS RESDUOS DE

GALVANOPLASTIA ........................................................................................................... 50

4.2.1 CARACTERIZAO FSICA .............................................................................. 51

4.2.2 CARACTERIZAO QUMICA PROCESSO DE ABERTURA DA AMOSTRA .......... 51

4.2.3 CARACTERIZAO MICROESTRUTURAL ......................................................... 54

4.3 DELINEAMENTO EXPERIMENTAL PARA FABRICAO DOS BLOCOS DE

CONCRETO PARA PAVIMENTAO (BCP) ..................................................................... 55

4.3.1 TRAO DOS CORPOS DE PROVA ...................................................................... 55

4.3.2 PRODUO DOS CORPOS DE PROVA ............................................................... 57

4.3.3 CARACTERIZAO FSICA DOS BCP COM OS RESDUOS DE GALVANOPLASTIA 58

4.3.4 CARACTERIZAO MECNICA DOS BCP COM OS RESDUOS DE

GALVANOPLASTIA ........................................................................................................ 58

4.3.5 CARACTERIZAO QUMICA DOS BCP COM OS RESDUOS DE GALVANOPLASTIA

....................................................................................................................... 60

4.3.6 CARACTERIZAO MICROESTRUTURAL DOS BCP COM RESDUOS DE

GALVANOPLASTIA ........................................................................................................ 60

5 RESULTADOS E DISCUSSO .............................................................................................. 61

5.1 CARACTERIZAO FSICA DOS AGREGADOS NATURAIS E AGREGADOS

ARTIFICIAIS ..................................................................................................................... 61

5.1.1 GRANULOMETRIA DOS AGREGADOS NATURAIS ............................................. 61

5.1.2 GRANULOMETRIA DOS RESDUOS DE GALVANOPLASTIA ................................ 63

11

5.2 CARACTERIZAO QUMICA DOS RESDUOS DE GALVANOPLASTIA ................ 65

5.2.1 DETERMINAO DE METAIS POR MEIO DE DIGESTO NITRICO-PERCLRICA .. 65

5.2.2 LIXIVIAO E SOLUBILIZAO ....................................................................... 66

5.2.3 ATIVIDADE POZOLNICA ................................................................................ 69

5.3 PROPRIEDADES MICROESTRUTURAIS DA DOS RESDUOS DE GALVANOPLASTIA .

............................................................................................................................. 70

5.3.1 FLUORESCNCIA DE RAIOS-X (FRX) ............................................................. 70

5.3.2 DIFRAO DE RAIOS-X (DRX) E MICROSCOPIA ELETRNICA DE VARREDURA

(MEV) ....................................................................................................................... 71

5.4 DELINEAMENTO EXPERIMENTAL DOS BLOCOS DE CONCRETO PARA

PAVIMENTAO (BCP) ................................................................................................... 74

5.4.1 CARACTERIZAO FSICA .............................................................................. 75

5.4.2 CARACTERIZAO MECNICA ....................................................................... 78

5.4.3 CARACTERIZAO QUMICA .......................................................................... 84

5.4.4 CARACTERIZAO MICROESTRUTURAL ......................................................... 92

6 CONCLUSES .................................................................................................................. 102

7 SUGESTO DE TRABALHOS FUTUROS ............................................................................ 104

8 REFERNCIAS ................................................................................................................. 105

APNDICES .......................................................................................................................... 113

12

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 - Resduos slidos industriais gerados no estado do Paran (ton./ano).............. 24

Figura 2.2 - Gerao de resduos slidos industriais no setor metalrgico (ton./ano) ........ 24

Figura 2.3 - Classificao dos resduos slidos do setor metalrgico (ton./ano) ................ 25

Figura 2.4 - Composio qumica do cimento Portland e outros materiais cimentcios ..... 33

Figura 2.5 - BCP ou Paver do tipo Holland ......................................................................... 35

Figura 2.6 - Rodovia construda com BCP na Colmbia .................................................... 36

Figura 2.7 - Arranjo de assentamento: a) espinha-de-peixe ou ngulo reto; b) fileira e c)

trama .................................................................................................................................... 37

Figura 2.8 - Comparativo de classes texturais, materiais naturais e artificiais segundo

normas e instituies, com dimenses em mm ................................................................... 38

Figura 2.9 - Difratograma da poeira de jateamento ............................................................. 42

Figura 2.10 - Morfologias tpicas da etringita e potlandita ................................................. 43

Figura 2.11 - Morfologia tpica do C-S-H amorfo .............................................................. 43

Figura 4.1 - Fluxograma da metodologia utilizada na pesquisa .......................................... 49

Figura 4.2 - a) Microesfera de vidro, b) poeira de jateamento e c) lodo de galvanoplastia 50

Figura 4.3 - a) agitador magntico e b) phgmetro ............................................................. 53

Figura 4.4 - Evoluo da resistncia compresso do cimento CPV-ARI ......................... 56

Figura 4.5 - a) Vibro-prensa e b) corpos de prova produzidos ............................................ 57

Figura 4.6 - a) processo de capeamento, b) bloco capeado e c) Prensa hidrulica .............. 59

Figura 5.1 - Curva granulomtrica do agregado mido (areia) ........................................... 62

Figura 5.2 - Curva granulomtrica da brita 0 ou pedrisco ............................................... 62

Figura 5.3 - Curva granulomtrica dos resduos de galvanoplastia ..................................... 65

Figura 5.4 - a) Micrografia (aumento 200x) e b) difratograma da poeira de jateamento .... 72

xiii

13

Figura 5.5 - a) Micrografia (aumento 3000x) e b) difratograma do lodo de galvanoplastia

............................................................................................................................................. 73

Figura 5.6 - a) Micrografia (aumento 3.000x) e b) difratograma do cimento CPV ......... 74

Figura 5.7 - Efeito da taxa de absoro de gua nos BCP-PJ e REF ao longo do tempo .... 76

Figura 5.8 - Efeito da taxa de absoro de gua nos BCP-LG e REF ao longo do tempo .. 77

Figura 5.9 - Mdia de resistncia compresso dos BCP-PJ em todas as idades e

substituies ........................................................................................................................ 79

Figura 5.10 - Evoluo da resistncia compresso de BCP-PJ ao longo do tempo .......... 80

Figura 5.11 - Mdia de resistncia compresso dos BCP-LG em todas as idades e

substituies ........................................................................................................................ 82

Figura 5.12 - Evoluo da resistncia compresso de BCP-LG ao longo do tempo ........ 83

Figura 5.13 - Aspecto da interao BCP-LG25 ................................................................... 84

Figura 5.14 - Evoluo da concentrao de metais (As e Se) do lixiviado nos BCP-REF e

BCP-PJ ao longo das idades de Cura .................................................................................. 88

Figura 5.15 - Evoluo da concentrao de metais (As e Se) do lixiviado nos BCP-REF e

BCP-LG ao longo das idades de Cura ................................................................................. 89

Figura 5.16 - Variao do pH em funo das idades de cura para os BCP-PJ .................... 90

Figura 5.17 - Variao do pH em funo dos idades de cura para os BCP-LG .................. 91

Figura 5.18 - a) Micrografia (aumento de 1000x) e b) difratograma do BCP-REF, 28 dias

............................................................................................................................................. 93

Figura 5.19 - a) Micrografia (aumento de 1000x) e b) difratograma do BCP-PJ5, 28 dias 94

Figura 5.20 - a) Micrografia (aumento de 1000x) e b) difratograma do BCPPJ10, 28 dias

............................................................................................................................................. 94

Figura 5.21 - a) Micrografia (aumento de 1000x) e b) difratograma do BCPPJ15, 28 dias

............................................................................................................................................. 95

Figura 5.22 - a) Micrografia (aumento de 5000x) e b) difratograma do BCPPJ20, 28 dias

............................................................................................................................................. 96

14

Figura 5.23 - a) Micrografia (aumento de 2000x) e b) difratograma do BCPPJ25, 28 dias

............................................................................................................................................. 96

Figura 5.24 - a) Micrografia (aumento de 6000x) e b) difratograma do BCPREF, 28 dias

............................................................................................................................................. 97

Figura 5.25- a) Micrografia (aumento de 1000x) e b) difratograma do BCP-LG5, 28 dias 98

Figura 5.26 a) Micrografia (aumento de 1500x) e b) difratograma do BCPLG10, 28 dias

............................................................................................................................................. 99

Figura 5.27 - a) Micrografia (aumento de 2000x) e b) difratograma do BCPLG15, 28 dias

.......................................................................................................................................... 100

Figura 5.28 - a) Micrografia (aumento de 2000x) e b) difratograma do BCPLG20, 28 dias

.......................................................................................................................................... 100

Figura 5.29 - a) Micrografia (aumento de 2000x) e b) difratograma do BCP-LG25, 28 dias

.......................................................................................................................................... 101

15

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 - Exigncias Qumicas dos Materiais Pozolnicos ............................................ 32

Tabela 2.2 - Exigncias Fsicas para os Materiais Pozolnicos .......................................... 33

Tabela 2.3 - Anlise de Fluorescncia de raios-X em estudos com resduos ...................... 41

Tabela 4.1 - Parmetros tcnicos para leitura em EAA e cromatgrafo de ons ................. 52

Tabela 4.2 - Composio dos traos dos BCP ..................................................................... 55

Tabela 4.3 - Caractersticas do aglomerante (CPV-ARI) .................................................... 56

Tabela 4.4: Fator multiplicativo da resistncia obtida no ensaio de resistncia compresso

de blocos para pavimentao ............................................................................................... 59

Tabela 5.1 - Distribuio granulomtrica dos agregados mido e grado .......................... 61

Tabela 5.2 - Massa Especfica e Unitria dos agregados naturais ....................................... 63

Tabela 5.3- Composio granulomtrica dos resduos de galvanoplastia ........................... 64

Tabela 5.4 - Concentrao mdia e desvio-padro dos nions extrados em digesto cida

............................................................................................................................................. 66

Tabela 5.5- Concentrao de nions no extrato lixiviado dos resduos de galvanoplastia e

cimento Portland .................................................................................................................. 67

Tabela 5.6 - Concentrao de nions no extrato solubilizado dos resduos de galvanoplastia

e cimento ............................................................................................................................. 68

Tabela 5.7 - Medida quantitativa da Atividade Pozolnica (Mtodo Chapelle Modificado)

............................................................................................................................................. 69

Tabela 5.8 - Concentrao (%) dos elementos avaliados por fluorescncia de raios-X ...... 71

Tabela 5.9 - Mdia (%) dos resultados da absoro dos BCP-PJ aps imerso em gua ... 75

Tabela 5.10 - Mdia (%) dos resultados da absoro dos BCP-LG aps imerso em gua 77

Tabela 5.11 - Mdias de resistncia compresso dos BCPPJ ......................................... 79

Tabela 5.12 - Mdias de resistncia compresso dos BCPLG ....................................... 82

xvi

16

Tabela 5.13 - nions presentes no extrato lixiviado dos BCP-PJ (28 dias) ........................ 84

Tabela 5.14 - nions presentes no extrato solubilizado dos BCP-PJ (28 dias)................... 85

Tabela 5.15 - nions presentes no extrato lixiviado dos BCP-LG (28 dias) ...................... 86

Tabela 5.16 - nions presentes no extrato solubilizado dos BCP - LG (28 dias) ............... 87

17

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

AA Absoro de gua

ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas

BCP Blocos de Concreto para Pavimentao

CAM Central de Anlises Avanadas de Materiais

CMI Central de Microscopia

COMCAP - Complexo de Centrais de Apoio Pesquisa

CP Corpo de Prova

CPV-ARI Cimento Portland de Alta Resistncia Inicial

C-S-H Silicato de Clcio Hidratado

CV - Coeficiente de Varincia

DESVPAD Desvio Padro

DRX Difrao de Raios-X

FUNASA - Fundao Nacional de Sade

FRX Fluorescncia de Raios-X

ICPI - Interlocking Concrete Pavement Institute

IERSI Inventrio Estadual de Resduos Slidos Industriais do Estado do Paran

LG Lodo de Galvanoplastia

MEV Microscopia Eletrnica de Varredura

NBR Norma Brasileira Registrada

pH Potencial Hidrogeninico

PJ Poeira de Jateamento

REF Referncia

SESI - Servio Social da Indstria

UEM Universidade Estadual de Maring

UFC Universidade Federal do Cear

xviii

18

1 INTRODUO

A conservao do ambiente representa para as indstrias uma responsabilidade

indiscutvel, sendo assim, cada vez mais a competitividade do mercado tem exigido

atuaes proativas e concretas na preservao ambiental, que se reflete nas atividades que

apresentem o mnimo de impacto ambiental por meio de tecnologias limpas, com prticas

de minimizao na gerao de resduos e maximizao de reaproveitamento, permitindo

agregar valor aos rejeitos, economia de energia e outros ganhos.

Tendo em vista que todo processo industrial gera uma quantidade considervel de resduos

slidos, observa-se a necessidade de implantao de tecnologias inovadoras, sobretudo

aquelas que promovam o retorno desses resduos ao processo produtivo, ou mesmo que

levem a produo de novos produtos com carter ecolgico, favorecendo a diminuio do

depsito de resduos slidos em aterros.

No Brasil, apesar do gerenciamento adequado ser composto de grandes desafios, a

reutilizao pode ser considerada como alternativa em muitos casos, para fins tais como,

pavimentao de estradas, incorporao na construo civil, incorporao ao solo etc. Em

todos os casos, tanto para a reutilizao, quanto para a disposio, tem-se que levar em

considerao os elementos potencialmente contaminantes, que podem ser introduzidos no

meio circundante (PEREIRA et al., 2008).

A grande expanso metal-mecnica implica no aumento da produo de subprodutos e

rejeitos, com complexidade em suas caractersticas qumicas e periculosidade, levando-se a

considerar esse setor como um setor ambientalmente importante e impactante, em funo

do seu alto potencial poluidor.

Diante dessa problemtica, uma oportunidade para melhorar a sustentabilidade na

atividade galvanotcnica a busca cientfica por alternativas inovadoras, para utilizao de

seus resduos slidos, considerados sem utilizao, como matria-prima na confeco de

novos produtos para a construo civil.

19

1.1 JUSTIFICATIVA

A Engenharia Urbana pode ser identificada como uma rea multidisciplinar que rene

segmentos da engenharia e reas afins, sendo uma delas o saneamento, que tem por

objetivo alcanar a salubridade ambiental, para proteger e melhorar as condies de vida

da populao (FUNASA, 2004).

Tem-se notado que os resduos slidos industriais so um dos maiores responsveis pelas

agresses ao ambiente, devido s quantidades de produtos qumicos como cianuretos,

solventes e metais (mercrio, cdmio, chumbo etc.) utilizados na criao e/ou melhoria de

produtos, ameaando os recursos naturais onde so dispostos (KRAEMER, 2005).

O grande volume dos resduos slidos industriais gerados pelo setor metalrgico, e o alto

custo de manejo, estimulam pesquisas na busca de solues adequadas para o seu

gerenciamento, destacando neste contexto, o aproveitamento desses resduos na construo

civil, por meio da tcnica de solidificao/estabilizao, que consiste em encapsular

resduos perigosos dentro de uma matriz slida de grande integridade estrutural, alm de

estabilizar os resduos perigosos e transform-los em materiais menos poluentes.

Dessa forma, a utilizao de resduos considerados perigosos por meio da

solidificao/estabilizao tem ganhado grande ateno, tendo em vista os benefcios

ambientais pela diminuio destes em aterros industriais, revertendo-os em matria-prima

na rea da construo civil, por meio da aplicao em matriz cimentcia, proporcionando

ganhos mecnicos da resistncia a compresso e outros, por meio do encapsulamento de

metais pesados.

20

1.2 OBJETIVOS DO TRABALHO

1.2.1 Objetivo Geral

Estudar a incorporao de resduos slidos industriais do setor galvanotcnico,

notadamente os provenientes da cmara de jateamento (Poeira de Jateamento) e os

provenientes da Estao de Tratamento de Efluentes (Lodo de Galvanoplastia), na

produo de blocos de concreto para pavimentao por meio da tcnica de

solidificao/estabilizao.

1.2.2 Objetivos Especficos

Os objetivos especficos desta pesquisa podem ser resumidos nos itens a seguir:

Analisar as caractersticas qumicas dos resduos de galvanoplastia por meio

da digesto nitrico-perclrica, ensaios de lixiviao e solubilizao dos resduos segundo

as normas tcnicas brasileiras, bem como a atividade pozolnica por meio do mtodo

Chapelle Modificado;

Analisar a microestrutura dos resduos por meio da Fluorescncia de Raios-

X (FRX), Difrao de Raios-X (DRX) e Microscopia Eletrnica de Varredura (MEV);

Avaliar a influncia dos resduos em matriz cimentcia em substituio ao

cimento nas propores 5, 10, 15, 20 e 25%, bem como corpos de prova sem substituio

ou referncia, por meio de anlises qumicas, com ensaios de lixiviao e solubilizao,

anlises microestruturais, por meio da DRX e MEV, alm de anlises fsicas e mecnicas

como absoro de gua e resistncia a compresso nos 7, 14, 28, 60 e 90 dias.

21

1.3 ORGANIZAO DO TRABALHO

Este trabalho composto por 8 captulos. No Captulo 2 apresenta-se um panorama geral

sobre os resduos slidos, sua gerao na atividade industrial no estado do Paran,

colocando em evidncia a gerao resduos da atividade galvanotcnica (poeira de

jateamento e lodo de galvanoplastia), presentes no setor metalrgico. Assim como o

desenvolvimento da ecologia industrial, com a misso do gerenciamento de resduos

industriais com a tcnica de solidificao/estabilizao em matriz cimentcia, que visa a

reduo de impactos ambientais causados por resduos slidos com grandes quantidades de

metais pesados e um exemplo de possvel incorporao desse material, na rea de pr-

moldados, mais precisamente em blocos de concreto para pavimentao (BCP).

No Captulo 3 so apresentados trabalhos desenvolvidos por outros pesquisadores no que

se refere tcnica de solidificao/estabilizao, assim como a aplicao de resduos

slidos em BCP, alm de diversos parmetros que devem ser analisados na incorporao

deste material em matriz cimentcia.

No Captulo 4 so caracterizados todos os materiais que foram empregados no

desenvolvimento experimental da pesquisa. Determinando algumas das propriedades

fsicas, qumicas e microestruturais dos agregados midos e grados e, para a matriz

propriamente dita, alm das caractersticas j citadas, so apresentadas suas caractersticas

mecnicas.

No Captulo 5 so apresentados os desenvolvimentos experimentais da primeira e segunda

fase. Os resultados advindos dos ensaios e, finalmente, as anlises estabelecidas

comparativamente com os dados obtidos em outras pesquisas.

No Captulo 6 apresentam-se as concluses gerais dos blocos de concreto para

pavimentao com a utilizao da poeira de jateamento e lodo de galvanoplastia.

No Captulo 7 so sugeridas algumas modificaes na pesquisa para o prosseguimento do

estudo envolvendo agregados reciclados de concreto.

No Captulo 8 encontra-se a bibliografia utilizada para o desenvolvimento da pesquisa.

22

2 FUNDAMENTAO TERICA

2.1 RESDUOS SLIDOS

2.1.1 Definio

Os resduos slidos so definidos, segundo a Associao Brasileira de Normas Tcnicas

(NBR 10004/2004), como sendo:

Todo resduo nos estados slido e semi-slido que resultam de atividades de origem industrial, domstica, hospitalar, comercial, agrcola, de servios e de varrio. Ficam includos nesta definio os lodos provenientes de sistemas de tratamento de gua, aqueles gerados em equipamentos e instalaes de controle de poluio, bem como determinados lquidos cujas particularidades tornem invivel o seu lanamento na rede pblica de esgotos ou corpos de gua, ou exijam, para isso, solues tcnicas e economicamente inviveis em face melhor tecnologia disponvel.

Os resduos slidos industriais so os materiais em estado slido ou semi-slido que

resultam da atividade industrial, apresentando caractersticas e composio muito variadas

por serem originrios nas mais diferentes atividades, podendo ser inerte ou altamente

txico, e ainda ser composto por cinzas, lodos, leos, resduos alcalinos ou cidos, plstico,

papel, madeira, fibras, borracha, metal, escrias, vidros, cermicas etc.

2.1.2 Classificao

A classificao segundo a NBR 10004/2004 envolve a identificao do processo ou

atividade que deu origem aos resduos, seus constituintes, caractersticas e a comparao

desses constituintes com listagens (anexos) e substncias cujo impacto sade e ao meio

ambiente so conhecidos.

De acordo com essa Norma os resduos so classificados em:

a) Resduos Classe I Perigosos: Aqueles que apresentam riscos a sade pblica e ao

meio ambiente ou uma das seguintes caractersticas: inflamabilidade, corrosividade,

reatividade, toxicidade ou patogenicidade ou ainda constem nos anexos A ou B da NBR

10004/2004.

23

b) Resduos Classe II No perigosos: Os cdigos para alguns resduos dessa classe

encontram-se no anexo H da NBR 10004/2004.

Resduos Classe II A No inertes: Aqueles que podem ter propriedades, tais

como: biodegradabilidade, combustibilidade ou solubilidade em gua e que no se

enquadram nas classificaes de resduos classe I - Perigosos ou de resduos classe II B

Inertes.

Resduos Classe II B Inertes: Quaisquer resduos que, quando amostrados de uma

forma representativa, segundo a NBR 10007/2004, e submetidos a um contato dinmico e

esttico com gua desionizada, temperatura ambiente, conforme NBR 10006/2004, no

tiverem nenhum de seus constituintes solubilizados a concentraes superiores aos padres

de potabilidade de gua, excetuando-se aspecto, cor, turbidez, dureza e sabor, conforme

anexo G da NBR 10004/2004.

Para uma correta aplicao da NBR 10004/2004, necessrio conhecer as seguintes

normas complementares:

NBR 10005/2004 - Procedimento para obteno de extrato lixiviado de resduos slidos:

fixa os requisitos exigveis para a obteno de extrato lixiviado de resduos slidos visando

diferenciar os resduos classificados pela NBR 10004/2004 como classe I - perigosos e

classe II - no perigosos.

NBR 10006/2004 - Procedimento para obteno de extrato solubilizado de resduos

slidos: fixa os requisitos exigveis para obteno de extrato solubilizado de resduos

slidos, visando diferenciar os resduos classificados na NBR 10004/2004 como classe II A

- no inertes e classe II B inertes, no se aplicando a resduos no estado lquido.

NBR 10007/2004 - Amostragem de resduos slidos: fixa os requisitos exigveis para

amostragem de resduos slidos, ou seja, o conjunto de operaes que conduzem

obteno de uma pequena poro realmente representativa da composio mdia do todo.

2.2 GERAO DE RESDUOS SLIDOS INDUSTRIAIS NO ESTADO DO PARAN

De acordo com o Inventrio Estadual de Resduos Slidos Industriais do Estado do Paran

IERSI/PR, realizado pelo Instituto Ambiental do Paran - IAP, entre janeiro de 2004 a

maio de 2009 em 32 municpios, foram geradas quantidades de resduos slidos industriais

conforme a Figura 2.1.

24

Figura 2.1 Gerao de resduos slidos industriais para o estado do Paran (ton./ano)

Fonte: Adaptado, IERSI PR (2009).

Devido ao processo de implantao no ano de 2004, os resultados no foram todos

reunidos para o inventrio. De 2004 em diante a campanha para o preenchimento dos

formulrios foi mais intensa tendo em vista que entre 2008 e 2009 foi efetivamente a maior

quantia de formulrios preenchidos, por isso os valores passam a ser mais confiveis.

De acordo com as tipologias na esfera industrial, o setor da metalurgia bsica corresponde

a 5,32% do total do inventrio e sua gerao de resduos slidos (ton./ano) e apresentada

na Figura 2.2.

Figura 2.2 - Gerao de resduos slidos industriais no setor metalrgico (ton./ano)

Fonte: Adaptado, IERSI PR (2009).

25

Dessa quantidade de resduos slidos industriais, gerados anualmente pelo setor

metalrgico, 1,82% classificado como resduo slido perigoso e 6,61% classificado

como resduo slido no-perigoso, conforme pode ser visto na Figura 2.3.

Figura 2.3 - Classificao dos resduos slidos do setor metalrgico (ton./ano)

Fonte: Adaptado, IERSI PR (2009).

A partir desses resultados, possvel verificar o grande potencial de utilizao desses

resduos, como retorno ao mesmo processo produtivo ou como matria-prima em outra

atividade. Assim, diminuindo a simples disposio destes em aterros industriais em todo o

estado do Paran.

2.3 SETOR METALRGICO - ATIVIDADE GALVANOTCNICA

2.3.1 Definio

O termo galvanoplastia refere-se ao processo de eletrodeposio de um metal sobre um

molde, sendo que a deposio de uma fina camada de metal sobre outro metal chamada

de galvanostegia (BORGO, 2005).

A galvanoplastia uma tcnica, por via eletroltica, de deposio de determinados ons

metlicos na superfcie dos corpos metlicos ou no, que visa, principalmente, proteger as

peas contra corroso e dar um acabamento superficial. As peas so submetidas a banhos

qumicos ou eletrolticos, seguidos de lavagens com gua para limpeza. Para cada tipo de

acabamento existe uma seqncia de tratamento, que necessita de guas de lavagem,

26

produzindo efluentes lquidos com caractersticas diversas. Na galvanizao com zinco-

cido, geralmente, as peas passam por um banho desengraxante, para remoo de leos e

graxas, seguido de um banho decapante, para remoo de xidos, e uma srie de outros

banhos qumicos que visam limpeza da pea para receber a deposio metlica

(BRESAOLA JUNIOR e CARRARA, 2000).

2.3.2 Processo Galvanotcnico

No processo de galvanoplastia existem trs etapas principais: Pr-Tratamento etapa na

qual produzida a poeira de jateamento (PJ); Tratamento - etapa por meio da qual

produzido o efluente e por conseqncia o lodo (LG) e Ps-Tratamento.

O pr-tratamento consiste na preparao da superfcie a ser tratada, por meio mecnico

e/ou qumico, para que o revestimento tenha boa aderncia, uniformidade e aparncia.

Pr-tratamento mecnico escovao, lixamento, polimento e jateamento,

utilizando escovas de ao ou lato, rolos de esmeril ou de lixas, e outros materiais

abrasivos, para a remoo de rebarbas, sulcos, irregularidades, camadas de xidos e

resduos de tintas e de solda.

Pr-tratamento qumico desengraxe e decapagem: desengraxe realizado com

solventes clorados como tricloroetileno e percloroetileno; desengraxe alcalino feito com

carbonato de sdio, hidrxido de sdio, fosfato, silicato, detergentes sintticos, cianeto e

complexantes tipo EDTA, glutamato e citrato de sdio; desengraxe eletroqumico, no qual

a pea polarizada, catodicamente, anodicamente ou alternadamente, num meio alcalino;

decapagem, realizada numa soluo cida, geralmente cido sulfrico, clordrico ou

fluordrico, para a remoo de camada de xidos, hidrxidos ou outras impurezas slidas.

Na etapa de tratamento, a pea ligada ao plo negativo de uma fonte de corrente

contnua, tornando-se ctodo, no qual ocorre a deposio. O tratamento pode se

desenvolver numa seqncia de banhos. Para a cromao, a pea inicialmente cobreada, a

seguir niquelada e, ao final, recebe uma camada de cromo. No caso do alumnio e suas

ligas so submetidos ao processo de oxidao forada, anodizao, em que este metal

oxidado, formando uma camada protetora, isolante e com alta dureza.

No ps-tratamento, as peas podem passar pelos processos de lavagem com gua fria ou

quente; secagem em centrfuga, estufa ou jatos de ar; banho de leo para embalagem e

27

proteo; e pintura ou envernizamento, para encaminhamento para embalagem, estoque e

expedio (SESI, 2007).

Segundo Pontes (2000), os resduos slidos gerados no processo galvanotcnico so:

sucata de metais ferrosos e no-ferrosos, cavacos, lodo do processo de tratamento de

efluentes lquidos, resduos de pr-tratamentos mecnicos, embalagens de produtos

qumicos, filtros de banhos e sacos de nodos.

2.3.2.1 Poeira de Jateamento ou Poeira de Vidro

Segundo o Decreto n. 5.063 (2004), do Ministrio do Trabalho e Emprego, tornou-se

proibido o processo de trabalho de jateamento com areia, uma vez que esse processo gera

uma elevada concentrao de slica cristalina (quartzo), responsvel por uma alta

incidncia de quadros graves de silicose e comprovadamente cancergena. Com isso,

surgiram vrios materiais substitutos areia nas cmaras de jateamento, um deles, a

microesfera de vidro.

Na etapa de pr-tratamento de superfcies metlicas, o setor de limpeza mecnica o local

onde se encontram as cmaras de jateamento, e onde so gerados os resduos slidos

chamados de poeira de jateamento (PJ). Esse equipamento lana em alta velocidade as

microesferas de vidro (MV), material utilizado comercialmente, contra as peas metlicas

com o objetivo de retirar, por meio do efeito abrasivo, carepas e asperezas, assim como

impurezas presentes na superfcie da pea.

Aps terem sido usadas no processo de limpeza mecnica, as microesferas de vidro se

rompem, perdendo sua propriedade de remoo, sendo ento descartadas. Essas esferas ps

uso, segundo Borgo (2005), so classificadas comumente como resduo slido - classe IIB

(No-perigoso Inerte).

O vidro em microesferas obtido pela fuso de rochas e minerais, seguida por

resfriamento rpido, que no permite a cristalizao. Certos materiais so mais adequados

para esse procedimento, por exemplo, a slica (SiO2), na forma de quartzo, proveniente de

arenitos. Como o ponto de fuso do quartzo e muito elevado (1.713oC), adicionam-se

certos ingredientes, como calcrio (CaCO3), carbonato de sdio (Na2CO3) e brax

(Na2B4O7), para reduzir a temperatura de fuso. Apesar de no poluente, produzido por

matrias-primas naturais que no agridem o ambiente, o vidro no biodegradvel, ou

28

seja, um material que no se decompe, diminuindo assim a vida til de vrios aterros

sanitrios, ocupando um espao desnecessrio (SKINNER, 1996; apud BORGO, 2005).

2.3.2.2 Lodo Galvnico

Os processos galvnicos so tratamentos qumicos superficiais que visam a decapagem

e/ou processo de deposio eletroqumica em superfcies metlicas, ou de imerso das

peas de metais em banhos eletroqumicos (cromao, niquelao, zincagem, anodizao

etc). Em geral a pea metlica, aps o recobrimento superficial, novamente submetida a

processos de limpeza e lavagem, para interromper a reao eletroqumica ou ainda,

eliminar excessos e uniformizar a quantidade de material depositado. Nesse caso, a gua de

lavagem ir conter parte dos constituintes utilizados para o recobrimento (Ex: Cu, Cr, Ni,

Zn etc.). Associados a estes metais, tambm esto presentes nas guas de lavagem, os

componentes utilizados para neutralizar a suspenso, ou seja, interromper o processo.

Esses componentes so geralmente constitudos por ons de metais alcalinos e nions tais

como os nitratos, os sulfatos entre outros. Obrigatoriamente as guas de lavagem devem

ser submetidas a tratamentos qumicos, por meio de adio de cal, sais e hidrxidos,

visando a deposio da fase slida, tambm chamada lodo ou lama galvnica (SILVA,

2004).

Em sua composio esto presentes compostos qumicos em diferentes formas: hidrxidos,

xidos hidratados e sais dos metais das linhas de tratamento superficial em questo. Podem

estar presentes sais solveis de metais pesados, alm de carbonatos, sulfatos e fosfatos de

clcio. Quando a neutralizao realizada com carbonato de clcio, pode conter ainda

materiais inertes, principalmente SiO2, proveniente de silicatos alcalinos dos banhos de

limpeza, de contaminaes do xido hidratado de clcio, utilizado para neutralizao bem

como de impureza em geral. Podendo ainda estar presentes complexos de metais com

cianetos, quando, durante a oxidao de cianeto com compostos clorados, se formarem

complexos metlicos insolveis e no-oxidveis, como, por exemplo, ferrocianeto de zinco

(MILANEZ et al., 2005).

A disposio final do lodo galvnico contendo metais pesados deve ser em aterros

industriais controlados ou por meio do co-processamento em fornos de cimento (no Paran

esse procedimento no e liberado pelo rgo ambiental). No programa Desperdcio Zero,

coordenado pela Secretaria de Estado do Meio Ambiente e Recursos Hdricos - SEMA, do

29

estado do Paran, uma das metas para os resduos industriais desenvolver aes conjuntas

com a Federao das Indstrias do Paran FIEP, no sentido de ampliar a reciclagem de

resduos, com o apoio da bolsa de reciclagem de resduos e notificar empresas que

possuam resduos armazenados sem destino definido, atendendo a Resoluo SEMA n 31

(1998), que no permite armazenamento de resduos por prazo superior a um ano

(BORGO, 2005).

2.4 ECOLOGIA INDUSTRIAL

No setor industrial de forma geral a adoo de metodologias de preveno de poluio vem

sendo proposta como estratgia eficaz para evitar os desperdcios de matrias-primas e

energia, convertidos em resduos slidos, lquidos e gasosos, responsveis por adicionar

custos aos processos produtivos e gerar problemas ambientais (KIPERSTOK et al., 2002).

A Ecologia Industrial visa prevenir a poluio, reduzindo a demanda por matrias-primas,

gua e energia e a devoluo de resduos natureza. Porm, enfatiza que por meio de

sistemas integrados de processos ou indstrias, os resduos ou subprodutos de um processo

possam servir como matria-prima de outro (MARINHO e KIPERSTOK, 2001).

Parte da considerao de que, por mais que se aperfeioem os processos de limpeza da

produo, sempre poder ocorrer a gerao de algum resduo ou subproduto, para os quais

no haja uma alternativa economicamente vivel. Alternativamente, a empresa poder no

ter interesse em desenvolver outro processo que o aproveite, dessa forma, a integrao

adequada de diferentes empresas deve ocorrer, de forma que os resduos e subprodutos

gerados por uma delas possam servir de matrias-primas para outras, reduzindo a

disposio inadequada. Da mesma forma, a sua utilizao como matria-prima reduziria a

demanda por novos recursos naturais (MARINHO e KIPERSTOK, 2001).

O sentido geral do programa Ecologia Industrial vem ao encontro com o que se prope

neste trabalho, ou seja, a utilizao de dois resduos industriais com composio diferentes,

porm, do mesmo ramo (galvanoplastia) e sem nenhum outro tipo de alternativa de

disposio a no ser o aterro industrial. Aumentando cada vez mais o potencial promissor

de utilizao em outros ramos industriais como, por exemplo, a indstria de pr-moldados

do setor de construo civil.

30

2.5 SOLIDIFICAO/ESTABILIZAO DE RESDUOS SLIDOS

2.5.1 Definio

A solidificao/estabilizao (S/E) de resduos slidos um processo tambm conhecido

como encapsulamento (encapsulao) ou fixao. Trata-se de uma tecnologia que vem

sendo utilizada como alternativa aos processos tradicionais de tratamento de resduos e,

principalmente, como um meio de facilitar o manuseio, o transporte e o armazenamento.

Consiste, basicamente, em estabilizar, qumica e/ou fisicamente os resduos slidos,

atravs de adio de aglomerantes ou da insero em invlucros eficientes (PABLOS,

2008).

Solidificao se refere a um processo que vincula o meio contaminado com um

reagente/aglomerante, alterando suas propriedades fsicas e aumentando as propriedades

mecnicas como a resistncia compresso, diminuindo a sua permeabilidade e

encapsulando os contaminantes para formar um material slido (SHI e SPENCE, 2004;

USEPA, 2009).

Estabilizao refere-se ao processo que envolve uma reao qumica que reduz a lixiviao

do resduo perigoso, imobilizando os componentes qumicos e diminuindo a solubilidade,

tornando-se menos prejudiciais. (SHI e SPENCE, 2004; USEPA, 2009).

A seguir so apresentadas algumas vantagens e desvantagens dessa tcnica

(GIRALDELLI, 1990):

Vantagens do processo de S/E:

Matria-prima abundante e barata;

Tecnologia de manuseio e mistura do agente ligante conhecida e os equipamentos

so comuns;

No necessria a secagem do resduo;

Os sistemas so muito tolerantes a variaes qumicas e os resduos s necessitam

de pr-tratamento se contiverem componentes que retardem as reaes com o

agente ligante;

As caractersticas de lixiviao do produto final, se necessrio, podem ser

melhoradas por meio de revestimentos selantes;

31

Pode variar a quantidade de agente ligante usado para se produzir produtos com

alta capacidade de suporte, bons materiais de fundao ou sub-base.

Desvantagens do processo de S/E:

Os produtos finais no revestidos podem requerer um projeto de aterro especfico;

Os resduos contendo grandes quantidades de impurezas que afetam o

endurecimento e a cura da mistura resduo-agente ligante podem necessitar de um

pr-tratamento ou da utilizao de agentes ligantes especiais de custo mais elevado,

ou aditivo;

Quando o agente ligante o cimento, sua alcalinidade transforma o on amnio em

gs amnia.

Contudo, em geral, essa tcnica eficaz para resduos inorgnicos, no sendo apropriado

para o tratamento de resduos com contaminao orgnica, devido as interaes

desfavorveis que ocorrem entre os materiais orgnicos e a matriz de agente ligante.

Quando o agente ligante o cimento, os compostos orgnicos podem ter um efeito de

retardamento sobre a reao de hidratao do cimento e afetar negativamente a

microestrutura, influenciando a mecnica e a lixiviao dos materiais cimentcios (CIOFFI,

2001).

2.5.2 Tcnicas Desenvolvidas

Existem vrios processos e tcnicas de solidificao/estabilizao, sendo que os principais

so: a base de cimento, a base de cal e materiais pozolnicos (exceto cimento), a base de

argilas, polmeros orgnicos, encapsulamento em invlucro inerte, vetrificao e auto-

solidificao (PABLOS, 2008).

Como o objetivo do presente trabalho foi o estudo da S/E em matrizes de cimento Portland

ser o item comentado a seguir, alm da tcnica baseada em materiais pozolnicos que

compreende aspectos necessrios para o entendimento do trabalho.

32

2.5.2.1 Tcnica baseada em materiais pozolnicos

As pozolanas so substncias naturais ou artificiais, de composio silicosa ou slico-

aluminosa, que, no sendo por si ss cimentcias, reagem, porm, com hidrxido de clcio

temperatura ambiente resultando em compostos com propriedades cimentcias. So

classificadas em dois grandes grupos: naturais e artificiais (MASSAZA, 1993).

Os materiais pozolnicos mais comumente utilizados na tcnica de S/E so as cinzas

volantes, poeiras de forno de cimento e escria de alto-forno, alm de xistos calcinados,

telhas e tijolos cermicos modos e cinzas de carvo geradas em termoeltricas.

A NBR 12653/1992 caracteriza os materiais pozolnicos em trs grupos, baseada

exclusivamente na origem dos materiais:

Classe N: Pozolanas naturais e artificiais que obedecem aos requisitos aplicveis nessa

Norma, como certos materiais vulcnicos de carter petrogrfico cido, cherts silicosos,

terras diatomceas (SiO2.H2O) e argilas calcinadas.

Classe C: Cinza volante produzida pela queima de carvo mineral em usinas

termoeltricas, que obedece aos requisitos aplicveis nessa Norma.

Classe E: Qualquer pozolana cujos requisitos diferem das classes anteriores, conforme

estabelecido nessa Norma.

Nota: Alguns materiais que se enquadram nessa classe podem apresentar propriedades

aglomerantes.

Tabela 2.1 - Exigncias Qumicas dos Materiais Pozolnicos

Propriedades Classes de Material Pozolnico N C E

SiO2 + Al2O3 + Fe2O3, % mn. 70 70 50 SO3, % mx. 4,0 5,0 5,0 Teor de umidade, % mx. 3,0 3,0 3,0 Perda ao fogo, % mx. 10,0 6,0 6,0 lcalis disponveis em Na2O, % mx. 1,5 1,5 1,5 Fonte: NBR 12653/1992.

33

Esses critrios so baseados em porcentagens mnimas e mximas abrangendo alguns

aspectos do material tais como: constituintes qumicos ( Al2O3 + SiO2 + Fe2O3, teor de

SO3, teor de lcalis, etc.), finura (quantidade retida na malha 45m).

As exigncias fsicas para material considerado pozolnico so descritas na Tabela 2.2.

Tabela 2.2 - Exigncias Fsicas para os Materiais Pozolnicos

Propriedades Classes de Material Pozolnico N C E

Material retido na peneira 45 m, % mx 34 34 34 ndice de atividade pozolnica: - Com cimento aos 28 dias, em relao ao controle, % mn.

75 75 75

- Com o cal aos 7 dias, em MPa 6,0 6,0 6,0

- gua requerida, % mx. 115 110 110

Fonte: NBR 12653/1992.

Na Figura 2.4 apresentada de forma esquemtica uma comparao da composio

qumica do cimento Portland e outros materiais cimentcios.

Figura 2.4 - Composio qumica do cimento Portland e outros materiais cimentcios

Fonte: ROY e LANGTON (1989).

Escria de alto-forno

Slica ativa

Cimento com alto teor de alumina

Pozolanas artificiais e naturais

Cinza volante

Cimento Portland

34

O que faz essa tcnica ser uma das mais vantajosas ter baixo custo de materiais

empregados (pozolanas atificiais), disponibilidade de encontr-los em grande escala, no

necessitar de equipamentos especiais no processamento, alm de poder apresentar alta

resistncia mecnica na matriz cimentcia ou cermica, em virtude das suas caractersticas

qumicas e fsicas.

2.5.2.2 Tcnica baseada em cimento Portland

Quando misturado com gua e agregados, o cimento Portland hidratado, formando

posteriormente um slido rgido. A hidratao se d em dois estgios, sendo que o primeiro

ocorre formao de uma membrana na superfcie das partculas de silicato de clcio e no

segundo, aps a cura inicial, observa-se em cada gro de cimento o crescimento de cristais,

que se irradiam por todo o espao intersticial. Tem-se, dessa forma, um aumento no

comprimento e no nmero de cristais, que gradualmente comeam a emaranhar-se, uns aos

outros e, quando cessa o seu crescimento, comeam a unir-se lateralmente formando

laminas contnuas do material. Essa matriz cristalina incorpora os agregados e/ou resduos

adicionados na massa monoltica (CETESB, 1985 apud PABLOS, 2008).

As principais vantagens so o fato do comportamento do ligante estar bem estabelecido

(manuseamento, mistura, presa e endurecimento), mdia permeabilidade, mdia/alta

resistncia mecnica das matrizes, custo relativamente baixo, poder ser usado para resduos

slidos secos ou com elevada humidade, no exibir grande sensibilidade s variaes

qumicas do resduo e na ocorrncia da elevada alcalinidade permitir a neutralizao de

resduos com caractersticas cidas (HUANG e CHU, 2003).

2.6 BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAO (BCP)

O concreto o segundo material mais consumido pela humanidade, superado apenas pela

gua, um dos motivos deste elevado consumo pelo fato de poder comparar-se a uma

rocha artificial, que pode ganhar formas e volumes de acordo com as necessidades de cada

obra (PIACCF/PR, 2008). Na construo civil, o ramo de pr-moldados ou pr-fabricados

tem como finalidade, a produo de concretos fora do local de utilizao definitiva, com

emprego intensivo de maquinrio e sob rigoroso controle de qualidade capaz de garantir a

mxima uniformidade dos elementos.

35

Nesse segmento, o mercado em expanso o de blocos de concreto utilizados para

pavimentao, tambm chamados Paver (Figura 2.5), compem os pavimentos

intertravados utilizados em ruas, caladas, calades praas e at em estradas. Os primeiros

BCP foram produzidos na Alemanha no final do sculo XIX e j havia nessa poca uma

preferncia muito significativa por esse produto (OLIVEIRA, 2004).

Figura 2.5 BCP ou Paver do tipo Holland

Fonte: www.maski.com.br

No incio de 2004, na Colmbia, foi concluda a construo de 680 m de uma estrada na

parte alta de Envigado, cidade a sudeste de Medelin. A estrada tem largura de 7m e foi

executada com BCP de 80mm de espessura, assentes sobre uma base granular de 360 mm e

um colcho de areia de 40 mm. O formato dos BCP foi o do tipo Holland - retangular de

200mm x 200mm, em padro espinha-de-peixe, a Figura 2.6 apresenta os dois trechos

deste pavimento.

36

Figura 2.6 Rodovia construda com BCP na Colmbia

Fonte: MADRID, 2004

Na produo de BCP h a necessidade da utilizao de uma vibro-prensa, que recebe essa

denominao devido ao mecanismo de funcionamento empregado durante o processo de

moldagem dos blocos, vibrao associada prensagem. A primeira funo responsvel

pelo preenchimento e adensamento da mistura nos moldes, sendo que a segunda influencia

o adensamento e o controle da altura dos blocos (HOOD, 2006).

Segundo Rodrigues (1995) existe uma ordem preferencial de colocao dos materiais para

produo dos BCP, iniciando pelo pedrisco ou brita zero e parte da gua, ligando-se a

misturadora por apenas alguns segundos, permitindo lavar o agregado, retirando o material

fino que fica aderido s suas partculas. Em seguida aplica-se o cimento, misturando-o com

o pedrisco, fazendo com que as partculas do agregado sejam envolvidas por uma camada

de pasta de cimento, finalizando com a areia e o restante da gua.

Aps ocorrer a mistura, durante o processo de moldagem na vibro-prensa, o material

destinado moldagem dos blocos que sofre compactao por meio de vibrao para

garantir que os blocos de concreto obtenham o grau de compactao previsto e atendam s

caractersticas de projeto, devendo-se respeitar os tempos de alimentao e vibrao do

equipamento (HOOD, 2006).

Na Figura 2.7 so apresentados os trs tipos de arranjos mais utilizados para assentamento

de pavimentos intertravados. De acordo com Cruz (2003) a forma de arranjo escolhido

para o assentamento, define a aparncia esttica do pavimento, no havendo um consenso

sobre a interferncia no formato de assentamento e o desempenho do pavimento, tendo em

vista que para o boletim tcnico do Interlocking Concrete Pavement Institute (ICPI), para

37

reas com trfego veicular recomendada a tipologia de arranjo de espinha-de-peixe pelo

seu desempenho na estrutura do intertravamento das peas.

Figura 2.7 Arranjo de assentamento: a) espinha-de-peixe ou ngulo reto; b) fileira e c)

trama

Fonte: FIORITI, 2007.

Algumas das principais vantagens da pavimentao com BCP (OLIVEIRA, 2004) so:

a) Baixo custo de manuteno, sendo recomendada para regies em fase de crescimento

demogrfico;

b) pode ser posta em servio imediatamente aps a execuo;

c) proporciona boa superfcie de rolamento para velocidade de at 80 km/h;

d) utiliza mo-de-obra no especializada;

e) efeito esttico devido a diversidades nas formas e cores;

f) baixo custo devido fabricao industrializada;

g) adequadamente projetada e executada, proporciona elevada vida til.

So poucos os trabalhos disponveis sobre a tecnologia de concreto para fabricao de

BCP. Aparentemente, devido dificuldade de acesso aos equipamentos de vibro-

compresso e pelo fato dos concretos secos (tipo de concreto empregado na produo dos

blocos para pavimentao) no alcanarem o mesmo status dos concretos convencionais e

de alto desempenho (PETTERMANN, 2006).

b) c)

Sentido do Trfego

Sentido do Trfego

Sentido do Trfego

a)

38

2.6.1 Caractersticas a serem avaliadas na Produo de BCP

2.6.1.1 Granulometria

Do ponto de vista textural e de uma maneira geral, os materiais menores que 0,075 mm so

denominados p de pedra, quando fragmentados artificialmente e finos e denominados silte

e argila, quando fragmentados naturalmente. Como agregado mido so considerados

queles com granulometria entre 0,075 mm e 2,0 mm, para agregados artificiais (pedrisco

fino e mdio) e naturais (areia fina, mdia e grossa). Como agregados grado so

considerados queles com granulometria entre 2,0 mm e 100,0 mm, em agregados

artificiais (pedrisco grosso, brita do no. 1 a 5) e natural, composto por areia grossa,

pedregulho at pedra de mo, apresentados conforme Figura 2.8 (PIACCF/PR, 2008).

Figura 2.8 Comparativo de classes texturais, materiais naturais e artificiais segundo normas

e instituies, com dimenses em mm

Fonte: PIACCF/PR, 2008

Outro aspecto importante em funo da granulometria o efeito fsico (efeito microfler)

que acontece pelo reduzido tamanho das partculas (~ 0,1 m), que se introduzem entre os

gros de cimento e se alojam nos interstcios da pasta, reduzindo o espao disponvel para

a gua e atuando como ponto de nucleao dos produtos de hidratao, o que proporciona

um refinamento da estrutura de poros (VIEIRA et al., 1997).

39

2.6.1.2 Potencial Hidrogeninico

Para Reed et al., (1996) alguns fatores podem interferir no processo de lixiviao e

solubilizao, que so: pH, capacidade de troca catinica, granulometria e quantidade de

matria orgnica, segundo o autor, o aumento do pH, de modo geral, reduz a quantidade de

metais solubilizados. Em pH elevado existe a predominncia da precipitao da maioria

dos metais como hidrxidos e carbonatos. A medida que o pH decresce, a precipitao

torna-se menos importante e a troca catinica passa a ser o mecanismo dominante na

reteno de ctions metlicos.

Segundo Oliveira (2007) em seu estudo utilizando o metacaulim, pozolana silico

aluminosa derivada da calcinao das argilas caulinticas e os caulin, na produo de

concretos de alto desempenho (CAD), constatou que pH dos concretos no apresentou

diferena significativa com a elevao da proporo de metacaulim, relacionando a ligeira

reduo do pH dos concretos com metacaulim com consumo do hidrxido de clcio pela

reao pozolnica.

2.6.1.3 Resistncia Compresso

Mehta e Monteiro (1994) definem a resistncia de um material como sua capacidade de

resistir tenso sem ruptura, sendo que a ruptura algumas vezes identificada com o

aparecimento de fissuras. Ou seja, no caso de concretos, a resistncia est relacionada com

a tenso requerida para causar a fratura e, tambm, ao grau de ruptura no qual a tenso

aplicada alcana seu valor mximo.

A resistncia compresso dos BCP o principal parmetro de controle de qualidade dos

blocos, sendo que esse valor no exerce grande influncia no comportamento estrutural dos

pavimentos, quando limitada entre 20 e 60 MPa (SHACKEL, 1990).

De acordo com a NBR 9781/1987 a resistncia, caracterstica estimada compresso dos

BCP, calculada de acordo com as prescries da NBR 9780/1987, deve ser 35 MPa para

solicitaes de veculos comerciais de linha e ou 50 Mpa, quando houver trfego de

veculos especiais ou solicitaes capazes de produzir acentuados efeitos de abraso.

40

2.6.1.4 Absoro de gua

Alm da resistncia a compresso, outro fator a absoro de gua, que ocorre na matriz

cimentcia, e que segundo Pagnussat (2004) uma caracterstica importante no que se

refere a concretos, porm, no existem muitas normas nacionais especficas para BCP, o

que reflete diretamente na qualidade do bloco produzido, bem como das condies de

servio do pavimento. Os blocos de concreto que absorvem muita gua em geral so

menos resistentes, alm de poderem lixiviar elementos qumicos mais facilmente causando,

por exemplo, eflorescncias que prejudiquem o aspecto do pavimento.

No estudo realizado por Oliveira (2007), constatou-se que o efeito filler, relacionado a

granulometria e a alta atividade pozolnica influenciaram na reduo da absoro de gua

nos concretos produzidos com metacaulim. Outros estudos tambm mostraram que existe

uma tendncia a reduo de absoro de gua em blocos de concreto para pavimentao

com substituio de superpozolanas (slica ativa e metacaulim) ao cimento em relao aos

mesmos sem adio, fato este, resultante do preenchimento dos vazios pelas minsculas

partculas das pozolanas.

2.6.1.5 Fluorescncia de Raios - X (FRX)

A fluorescncia de raios-X uma tcnica analtica multielementar usada para obter

informaes qualitativas e quantitativas da composio elementar dos materiais, uma vez

que este mtodo rpido e no destrutivo para a amostra. Alm disso, a mesma tem se

mostrado importante ferramenta na caracterizao de materiais pozolnicos, por meio das

quantidades de (Al2O3 + SiO2 + Fe2O3), correspondente as exigncias qumicas da NBR

12653/1992.

Na Tabela 2.3 so apresentados estudos de pozolanas e seus respectivos valores

encontrados por meio do ensaio de fluorescncia de raios-X.

41

Tabela 2.3 Anlise de Fluorescncia de raios-X em estudos com resduos

Referncias Material Componentes (%)

SiO2 Al2O3 Fe2O3 Total

Lima e Toledo Filho, 2008

Caulim 45,70 38,60 1,80 86,1

Metacaulinita 52,46 44,24 2,06 98,8

Cimento V-ARI 24,94 7,50 2,62 35,1

Tashima et al., 2004 Cinza da casca de arroz 92,99 0,18 0,43 93,6

Pettermann, 2006 Slica ativa 92,00 0,70 1,20 93,9

Metacaulim 54,70 41,80 1,53 98,0

Gonalves et al., 2006 Resduo cermico 63,89 25,49 7,73 97,1

Cimento CPII-F32 19,98 3,70 3,12 26,8

Toledo, 2006 Poeira de jateamento 75,50 0,0 0,70 76,2

Areia de Fundio 92,66 2,0 1,00 95,7

Oliveira e Barbosa, 2006 Caulim # 200 47,41 38,0 0,40 85,8

Caulim # 325 45,70 39,30 0,40 85,4

Sotero et al. 2009 Lama vermelha 19,9 19,1 40,2 79,2

Santos et al. 2007 Cinza volante 41,79 38,21 4,37 84,4

Magalhes, 2007 Escria de auto-forno 33,04 12,10 3,13 48,3

Em todos os estudos incorporando estes diferentes tipos de resduos na matriz cimentcia

ou cermica, observou-se que as exigncias qumicas para material pozolnico, com

exceo da escria de auto-forno, superaram os limites de 70% mnimo na soma de Al2O3,

SiO2 e Fe2O3, descritos na .NBR 12653/1992 e na ASTM C618/1989.

2.6.1.6 Difrao de Raios-X

A difrao de Raios-X uma anlise que permite a identificao das fases cristalinas e

informaes sobre a estrutura cristalogrfica da amostra de um determinado material, alm

de permitir a quantificao das fases cristalinas e amorfas dos materiais (GOMES, 2005).

Em matrizes cimentcias a difrao tem o papel de identificar qualitativa das fases

cristalinas presentes nos agregados, bem como os compostos formados no processo de

hidratao da pasta: quartzo, silicatos diclcico ou belita, aluminatos e ferrita.

42

O difratograma de materiais considerados pozolanas apresenta um halo caracterstico, e

compostos cristalinos identificados como quartzo, mulita e hematita. O halo amorfo

encontra-se aproximadamente na regio de 23,7 2 (HOPPE FILHO, 2008). E que foi

observado por Toledo (2006) no difratograma (Figura 2.9) da poeira de jateamento, resduo

semelhante a um dos resduos do presente estudo.

Figura 2.9 Difratograma da poeira de jateamento

Fonte: Adaptado, TOLEDO (2006).

2.6.1.7 Microscopia Eletrnica de Varredura (MEV) na hidratao da matriz

cimentcia

A anlise de imagens exerce um papel importante, particularmente na tecnologia do

concreto, pois com ela h possibilidade de relacionar, de alguma forma, a microestrutura

com suas propriedades fsicas e mecnicas. A matriz cimentcia constituda por diferentes

tipos de compostos hidratados do cimento Portland, entre eles esto o silicato de clcio

hidratado, o hidrxido de clcio e os sulfoaluminatos de clcio, alm de partculas de

clnquer no hidratadas.

Segundo Anjos (2009), os sulfoaluminatos de clcio ocupam de 15 a 20% do volume de

slidos de uma pasta de cimento. A formao deste produto ocorre durante os primeiros

estgios de hidratao sob a forma de trissulfato hidratado, conhecido como etringita

(Figura 2.10a). O hidrxido de clcio, tambm conhecido com portlandita, representa 20 a

Halo amorfo

43

25% do volume de slidos de uma pasta de cimento hidratada, tende a formar cristais

grandes, sob a forma de prismas hexagonais distintos como mostrado na Figura 2.10b.

Figura 2.10 Morfologias tpicas da etringita e potlandita

Fonte: DEMIR (2008) e MDUCIN, et al. (2007).

A fase silicato de clcio hidratado (C-S-H) constitui de 50 a 60% do volume de slidos de

uma pasta de cimento Portland completamente hidratada, sendo o principal responsvel

pelas propriedades mecnicas da pasta, a Figura 2.11 apresenta as morfologias tpicas

comumente encontradas para este composto quando hidratado a temperatura ambiente.

Figura 2.11 - Morfologia tpica do C-S-H amorfo

Fonte: QIAO, et al. (2008).

44

3 REVISO BIBLIOGRFICA

A indstria da construo civil destaca-se pelo potencial absorvedor de resduos

industriais, principalmente porque lana mo de processos de S/E de resduos na produo

de seus produtos. De acordo com Luz (2001) dependendo das caractersticas fsicas e

qumicas do resduo, esta tcnica pode permitir a obteno de novos materiais a partir de

subprodutos como, por exemplo, os blocos de concreto para pavimentao (BCP).

Alguns pesquisadores vem utilizando o processo de estabilizao de resduos perigosos

contendo metais pesados por meio da solidificao em matrizes de cimento Portland,

dentre eles pode-se citar, Shi e Fernndez-Jimnez (2006), Katsioti et al. (2008), Hekal et

al. (2011), Cheilas et al. (2007), Shi e Spence (2004), Cioffi et al. (2001), Valls e Vzquez

(2000) e Shao et al. (2000).

No Brasil podem ser citados os trabalhos desenvolvidos por, Gollmann et al. (2010),

Magallhes (2007), Oliveira (1996), Santos et al. (2007) e Pablos (2008), em matriz

cimentcia. Alm de pesquisas com diversos tipos de resduos na produo de blocos de

concreto para pavimentao, realizadas por, Hood (2006), Pagnussat (1995), Pettermann

(2006) e Sotero et al. (2009).

Gollmann et al. (2010) no trabalho com resduos de Chumbo, provenientes de industrias de

minerao e metalurgia, observaram que na substituio de 10% do cimento pelo resduo,

apesar do resduo gerar reduo na resistncia a compresso, a estabilizao do Pb em

matriz cimentcia foi positiva.

Pablos (1995) em seu estudo do desempenho das matrizes de cimento Portland produzidas

utilizando areia de fundio aglomeradas com argila, em vrias propores, verificou-se

que a bentonita sdica e a slica ativa contriburam para o aumento da eficincia de fixao

dos metais Al, Fe e Cr.

Oliveira (1996) utilizando o processo de S/E para o mesmo resduo foi encontrado

concentraes de metais abaixo dos limites estabelecidos para o ensaio de lixiviao

(anexo F) da NBR 10004/2004, porm no ensaio de solubilizao o valor das

concentraes de cromo e alumnio mostraram-se acima dos valores permitidos para o

anexo G da norma, no permitindo a classificao desse resduo como resduo classe II A

(no perigoso, no inerte).

45

No estudo realizado por Shi e Fernndez-Jimnez (2006), sobre a estabilizao de resduos

perigosos e radioativos em matriz de cimento Portland e matriz cimentcia, com cimento

lcali-ativado com ativadores alcalinos (escria de alto-forno, cinzas volantes de carvo,

escria de fsforo, de ao, metacaulim ou ainda, combinao de dois ou mais deles),

verificou-se que a lixiviao de contaminantes dos resduos perigosos e radioativos, com

cimento lcali-ativado foi menor do que a encontrada na matriz com cimento Portland,

concluindo que para esses tipos de resduos, a melhor forma de solidificao/estabilizao

por meio da matriz constituda de cimento lcali-ativado.

Para Katsioti et al. (2008) uma das formas mais eficientes de se estabilizar metais

considerados perigosos, em matriz cimentcia, por meio da utilizao de materiais

pozolnicos juntamente com cimento Portland e resduo. Nesse estudo, os autores

utilizaram 50% de lodo (esgoto sanitrio + efluente industrial) com alta concentrao de

metais pesados, 20% de bentonita (argila-pozolnica) e 30% de cimento Portland, a

utilizao da bentonita fez com que no houvesse interferncias negativas nas reaes de

hidratao do cimento com os agregados. Concluindo que a adio da bentonita na matriz

promoveu a reduo da lixiviao e da toxicidade das argamassas contendo o lodo.

Em mais um estudo com adio da bentonita, Brito e Soares (2009), realizaram testes em

matriz cimentcia com trs tipos de tratamentos (B, C e D) com 40, 50 e 60%,

respectivamente, de contaminantes na soluo aquosa de xidos de Cd2+, Pb2+ e Cu2+, alm

de cimento Portland comum, bentonita sdica e hidrxido de clcio. Os tratamentos B, C e

D mostraram que as concentraes do extrato lixiviado e solubilizado aumentam em

funo da adio da quantidade de cdmio, chumbo e cobre. A amostra B foi considerada

um material estabilizado com restrio resduo classe II A (no perigoso, no inerte). A

amostra C no ensaio de lixiviao, apresentou concentraes de cdmio acima do

recomendado na legislao, devendo seus resduos aps uso, ser classificado como resduo

classe I (perigoso). O material D, de acordo com os autores, apresentou metais que

solubilizaram quando do ensaio de solubilizao, devendo, portanto seus resduos, aps

uso, serem classificados como resduo classe II A (no perigoso, no inerte). Os autores

concluram que mesmo com esses resultados, o uso da bentonita e do hidrxido de clcio

pode ser considerada para reteno de metais pesados, podendo minimizar a lixiviao e a

solubilizao para o ambiente.

Giffoni e Lange (2005) no estudo da incorporao da borra de fosfato para fabricao de

tijolos, o resduo da borra, gerado na etapa de pintura em superfcies metlicas em

46

galvanoplastia, encontraram resultados de lixiviao abaixo dos valores permitidos no

anexo F da NBR 10004/2004, classificando-a como o resduo como resduo classe II A

(no perigoso, no inerte), tendo em vista que o extrato solubilizado apresentou resultados

acima do limite estabelecido pelo anexo G da norma para os metais alumnio, mangans,

zinco e sdio.

Ghosh e Subbarao (1998) realizaram um estudo para verificar o efeito das cinzas volantes

(leve estabilizada com cal) aplicadas matriz cimentcia, a fim de verificar as condies de

lixiviao, constatando que o encapsulamento dos metais na matriz cimentcia contribuiu

para a diminuio da lixiviao dessas nas amostras.

Dentre todos os trabalhos utilizando resduos slidos em matriz cimentcia, observou-se

que em sua maioria, quando incorporado materiais considerados pozolnicos, as amostras

no eram submetidas a ensaios de lixiviao e solubilizao, sendo considerado apenas as

caractersticas fsicas, microestruturais e mecnicas. Observou-se tambm na tcnica de

solidificao/estabilizao, para que se tenha resultados mais consistentes, deve-se avaliar

no s os aspectos qumicos como a lixiviao e solubilizao, que so essenciais, mas

tambm deve ser feito uma abordagem geral no que se refere s caractersticas unitrias do

material, bem como os aspectos da matriz, desde composio fsica, qumica,

microestrutural at as mecnicas, que foram as mais abordadas nos trabalhos citados.

3.1 APLICAO DE RESDUOS EM BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAO

Estudar as possibilidades de reciclagem de resduos em materiais de construo adquire

uma nova dimenso, que extrapola a inteno pura e simples de desenvolver um novo

produto. Dentro de uma abordagem holstica, deve-se pensar em trabalhos que envolvam

reciclagem como contribuinte na criao de subprodutos com valor agregado, bem como

suscitadores de discusses mais amplas de desenvolvimento sustentvel (PAGNUSSAT,

2004). E com essa viso que alguns trabalhos tem sido feitos, voltados principalmente

para o ganho ambiental, tendo em vista a grande quantidade de resduos gerados no setor

industrial e com potencial de utilizao como agregados.

A produo de blocos de concreto para pavimentao tem demonstrado um grande

potencial de expanso de mercado, tornando as pesquisas relacionadas incorporao de

resduos neste tipo de configurao um assunto a ser explorado.

47

Hood (2006) realizou em sua pesquisa a utilizao de resduos de construo e demolio

(RCD) em substituio ao agregado mido (areia) nas propores 0, 25, 50, 75 e 100%,

com o objetivo de investigar o espectro de possibilidades de utilizao do RCD como

agregado mido. Basicamente o autor se ateve a trs parmetros: absoro de gua,

resistncia a abraso e resistncia a compresso. A taxa de absoro de gua teve intensa

relao com o aumento das propores de RCD na matriz, assim como para a resistncia a

abraso, em que o ndice de desgaste aumentou conforme aumentava as propores de

resduo. Com relao resistncia a compresso (28 dias), o autor considerou vivel

tecnicamente a utilizao 25% de RCD, na matriz cimentcia para a produo de blocos de

concreto para pavimentao, mesmo no alcanando o limite de 35MPa da norma. O autor

concluiu que para 50, 75 e 100% de substituio, a produo de blocos no se caracteriza

como vivel tecnicamente.

Pagnussat (2004) em seu trabalho discorre sobre a avaliao da utilizao de escrias

granuladas de fundio (EGF), em substituio parcial (10, 30 e 50%) ao cimento e (10, 30

e 50%) do agregado mido (areia mdia), na fabricao de blocos de concreto para

pavimentao.

O autor verificou que, aos 28 dias, a taxa de absoro de gua de todos os pavimentos

fabricados com EGF, em substituio ao cimento, manteve-se com valores prximos

queles obtidos com o corpo de prova referncia.

No que diz respeito resistncia a abraso, os blocos fabricados com 10% de EGF em

substituio ao cimento, apresentaram ndice de desgaste inferior ao bloco referncia. Com

relao resistncia a compresso todos os corpos de prova apresentaram resistncias

inferiores ao do bloco referncia.

Nas substituies de EGF ao agregado mido, a taxa de absoro de gua aumentou

ligeiramente conforme aumentava a substituio. Quanto resistncia a abraso, o autor

verificou que conforme aumentava a proporo de EGF, os valores do ndice de desgaste

sofriam ligeiro aumento. Para a resistncia a compresso foi verificado que o corpo de

prova com 50% de EGF, apresentou valores de resistncia maiores que queles obtidos

para as demais substituies, no entanto, menores do que as do bloco referncia. A partir

desses resultados, o autor considera a EGF como um potencial subproduto passvel de

utilizao como insumo para a construo civil.

48

Pettermann, (2006) utilizou dois resduos considerados altamente pozolnicos, a slica

ativa (SA) e o metacaulim (MC), substituindo-os em 10% em relao ao cimento. Para a

resistncia a compresso (28 dias), devido a atividade pozolnica na matriz, os valores

encontrados para os blocos fabricados com SA foi de 40MPa e para o MC de 35MPa,

valores superiores em relao aos blocos referncia que apresentaram 34MPa.

O autor verificou que os blocos com substituies de cimento por superpozolanas

absorveram menos gua, principalmente quando foi utilizada slica ativa, evidenciando o

potencial de utilizao desses dois materiais.

Para avaliar a utilizao de resduos como aditivos ou substituintes em matriz cimentcia,

deve-se levar em considerao no s aspectos fsicos e mecnicos, descritos nos trabalhos

apresentados, mais sim avaliar os resduos em funo de caractersticas to importantes

quanto essas como as caractersticas qumicas e microestruturais.

49

4 METODOLOGIA

A metodologia para o desenvolvimento do trabalho foi desenvolvida de acordo com

fluxograma apresentado na Figura 4.1.

Indstrias de Galvanoplastia

Cmara de Jateamento

Estao de tesTratamento de Efluen

Coleta

Lodo Galvanoplastia

Caracterizao Anlise Qumica

Anlise Fsica

Massa especficaGranulometria

Digesto cida LixiviaoSolubilizaoAtividade pozolnica

Fluorescncia de Raios-X

Microscopia de VarreduraDifratometria de Raios-X

Delineamento Experimental

Caracterizao

Anlise Qumica

Anlise Fsica

Anlise de Mecnica

Absoro de gua

LixiviaoSolubilizao

Resistncia Compresso

Caracterizao

Anlise Fsica

Microesfera de Vidro

Poeira de Jateamento

Produo de BCP com Poeira de Jateamento

Produo de BCP com Lodo Galvanoplastia

Anlise Qumica

Anlise Fsica

Anlise de Mecnica

Anlise Microestrutural

Absoro de gua

LixiviaoSolubilizao

Resistncia Compresso

Difratometria de Raios-XMicroscopia de Varredura

Anlise Fsica

Anlise Microestrutural

Anlise Microestrutural

Difratometria de Raios-XMicroscopia de Varredura

Figura 4.1 - Fluxograma da metodologia utilizada na pesquisa

50

4.1 COLETA DA MICROESFERA DE VIDRO E DOS RESDUOS DE GALVANOPLASTIA

A microesfera de vidro (material utilizado na indstria para o processo de jateamento) e os

resduos de galvanoplastia (Figura 4.2) foram coletados diretamente nas indstrias

geradoras, na regio de Maring PR.

A microesfera de vidro (matria-prima) e a poeira de jateamento (resduo gerado) foram

fornecidas por uma indstria de resistncias eltricas, a qual gera uma quantidade de poeira

de jateamento de cerca de 200,0 kg/ms.

O lodo de galvanoplastia foi coletado na Estao de Tratament