produÇÃo de tijolos ecolÓgicos com cinzas de...

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

ENGENHARIA QUÍMICA

LIGIA CRISTINA MICHELETI DE AZEVEDO OLIVEIRA MENEZES

MARIANA YAMASHITA

PRODUÇÃO DE TIJOLOS ECOLÓGICOS COM CINZAS DE

CALDEIRA E BAGAÇO DE MALTE

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

PONTA GROSSA

2017

LIGIA CRISTINA MICHELETI DE AZEVEDO OLIVEIRA MENEZES

MARIANA YAMASHITA

PRODUÇÃO DE TIJOLOS ECOLÓGICOS COM CINZAS DE

CALDEIRA E BAGAÇO DE MALTE

Trabalho de Conclusão de Curso apresentada como requisito parcial à obtenção do título Bacharel, em Engenharia Química, do Departamento de Engenharia Química, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná.

Orientadora: Prof. Dr. Juliana Martins Teixeira de Abreu Pietrobelli

PONTA GROSSA

2017

TERMO DE APROVAÇÃO

Produção de Tijolos Ecológicos com Cinza de Caldeira e Bagaço de Malte

por

Ligia Cristina Micheleti de Azevedo Oliveira Menezes

e

Mariana Yamashita

Monografia apresentada no dia 26 de maio de 2017 ao Curso de Engenharia Química da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Câmpus Ponta Grossa. As candidatas foram arguidas pela Banca Examinadora composta pelos professores abaixo assinados. Após deliberação, a Banca Examinadora considerou o trabalho aprovado.

___________________________________________

Profa. Sandra Mara Kaminski Tramontin

____________________________________________

Prof. Dr. Eduardo Cimino Cervi

_____________________________________________

Profa. Dra. Juliana Martins Teixeira de Abreu Pietrobelli

Orientadora

______________________________________________

Profa. Dra. Juliana de Paula Martins

Responsável pelo TCC do Curso de Engenharia Química

- A Folha de Aprovação assinada encontra-se arquivada na Secretaria Acadêmica -

Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Câmpus Ponta Grossa Coordenação de Engenharia Química

AGRADECIMENTOS

A Deus, primeiramente, por nos iluminar colocando tantas pessoas especiais

que puderam cooperar nesta jornada.

Aos nossos pais e irmãos, que em todos os momentos concederam apoio

mesmo à distância, confiando em todo nosso potencial e não medindo esforços para

que estivéssemos aqui.

Agradecemos imensamente a nossa orientadora Profa. Dra. Juliana Martins

Teixeira de Abreu Pietrobelli, por nos conduzir neste trabalho com paciência,

compreensão e amizade.

Um obrigada especial à Profa. Sandra Mara Kaminski Tramontin por todo

apoio no laboratório de ensaios mecânicos, pela paciência e pelos conselhos.

Aos nossos apoiadores em vários momentos do projeto: Lamp e Chaikosky,

sem vocês não poderíamos ter ido tão longe.

Ao Prof. Dr. Nelson Canabarro e à prefeitura de Tibagi, que nos deram uma

grande base de início, além de ceder uma prensa manual.

Enfim, talvez alguns nomes não estejam citados, mas agradecemos aos

nossos amigos, colegas e demais professores que acreditaram em nosso trabalho

como um instrumento de mudança social, incentivando nossas pesquisas de diversas

maneiras.

RESUMO

MENEZES, Ligia C. M. de A. Oliveira; YAMASHITA, Mariana. Produção de tijolos ecológicos com cinzas de caldeira e bagaço de malte. 2017. 84 f. Trabalho de Conclusão de Curso Bacharelado em Engenharia Química- Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Ponta Grossa, 2017.

No decorrer do crescimento da produção industrial teve-se progressivamente, além da poluição atmosférica e hídrica, a geração de resíduos acarretando acúmulo de materiais no meio. Evolutivamente, o desenvolvimento sustentável aparece com ares de responsabilidade para as produtoras destes rejeitos, despertando o interesse em seu reuso. Desta maneira, desenvolveu-se a possibilidade de incorporação de resíduos sólidos provenientes de duas indústrias muito distintas, mas que têm a destinação adequada como problema em comum, em tijolos ecológicos. O tijolo citado é constituído por solo, cimento e água, e, por mais rudimentar que pareça, tem como vantagens a simplicidade de fabricação e aplicação em edificações. Com a análise dos materiais recolhidos e métodos empíricos para se alcançar a dosagem ideal de substituição de solo pelos resíduos disponíveis, fabricaram-se corpos de prova de acordo com teorias conhecidas. Estes foram produzidos em prensa manual e curados com água potável, realizando-se, posteriormente, ensaios de resistência à compressão e absorção de água fundamentando sua aprovação ou descarte de acordo com as normas brasileiras. A cinza de caldeira, por suas características, representou um material mais interessante sendo melhor explorado; com relação às exigências normativas, não se obteve o resultado esperado. Os corpos de prova podem ter sofrido mudanças drásticas de resistência por diferenças granulométricas de seus elementos, dificultando uma mistura realmente homogênea ou compactação adequada. Houve também influência climática e do posicionamento no momento do ensaio mecânico. Neste projeto é proposto o aproveitamento de alguns resíduos sólidos industriais de grande impacto na região. A região em estudo se localiza nos Campos Gerais, mais precisamente em Ponta Grossa, os resíduos sólidos testados são cinza de caldeira e bagaço de malte, gerados, respectivamente, em indústria madeireira e em microcervejaria.

Palavras-chave: Resíduo Sólido. Tijolo Ecológico. Cinza de Caldeira. Bagaço de Malte. Substituição.

ABSTRACT

MENEZES, Ligia C. M. de A. Oliveira; YAMASHITA, Mariana. Production of ecological bricks with caldera ash and malt marc. 2017. 84 f. Final Year Project (Bachelor’s Degree in Chemical Engineering) - Federal Technology University - Paraná. Ponta Grossa, 2017.

During the growth of industrial production, besides the air and water pollution, the generation of waste has led to the accumulation of materials in the environment. Evolutionarily, the sustainable development appears as responsibility for the producers of these tailings, arousing the interest in the possibilities of reuse. In this way, the possibility of incorporating solid wastes from two very distinct industries, was developed, but they have the proper destination as a common problem, in ecological bricks. The cited brick consists of soil, cement and water, and, rudimentary as it may seem, has the advantages of manufacture simplicity and application in buildings. With the analysis of the collected materials and empirical methods to reach the ideal dosage of soil replacement by the available residues, specimens were manufactured according to known theories. They were produced in a manual press and cured with drinking water, and tests of resistance to compression and water absorption were carried out, based on their approval or disposal in accordance with Brazilian standards. The boiler ash, for its characteristics, represented a more interesting material being better explored; regarding to the normative requirements, the expected result was not obtained. The specimens may have undergone drastic changes in resistance due to granulometric differences of their elements, making it difficult to have a really homogeneous mixture or adequate compaction. There were also climatic and positioning influences at the time of the mechanical test. In this project it is proposed the use of some solid industrial wastes of great impact in the region. The studied region is located in Campos Gerais, more precisely in Ponta Grossa, the solid residues tested are boiler ash and malt marc, generated, respectively, in the timber industry and microbrewery.

Keywords: Solid Wastes. Ecological Bricks. Boiler Ash. Malt Marc. Replacement.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Geração de Resíduos no ciclo de vida de um produto .............................. 16

Figura 2 - Representação esquemática do processo de obtenção do bagaço de malte a partir da cevada natural ................................................................................ 19

Figura 3 - Bagaço de malte ....................................................................................... 20

Figura 4 - Cinzas de caldeira de indústria madeireira na região dos Campos Gerais .................................................................................................................................. 22

Figura 5 - Fluxograma do Processo da Indústria Madeireira ..................................... 23

Figura 6 - Exemplo das quantidades ideais das composições do solo ..................... 26

Figura 7 - Matéria prima do tijolo solo-cimento .......................................................... 29

Figura 8 - Processo de cura manual ......................................................................... 32

Figura 9 - Diferenças entre os sistemas construtivos ................................................ 34

Figura 10 - Tijolo Ecológico com furos ...................................................................... 35

Figura 11 - Casa construída com tijolo ecológico ...................................................... 36

Figura 12 - Associação Habita Tibagi ........................................................................ 37

Figura 13 - Preparo da TSA para determinar característica argilosa ou arenosa ...... 41

Figura 14 - Verificação da umidade ideal da mistura ................................................ 43

Figura 15 - Prensa manual para produção de tijolos ecológicos ............................... 44

Figura 16 - Ilustração representando a preparação do corpo de prova ..................... 45

Figura 17 - Teste das propriedades físicas da terra .................................................. 53

Figura 18 - Preparo da mistura solo cimento............................................................. 54

Figura 19 - Comportamento ideal da mistura ............................................................ 55

Figura 20 - Baixa compactação da mistura ............................................................... 57

Figura 21 - Compactação ideal da mistura ................................................................ 57

Figura 22 - Processo de Cura Manual (período de 28 dias) ...................................... 58

Figura 23 - Preparo do material para o ensaio de resistência ................................... 59

Figura 24 - Submersão dos tijolos em água .............................................................. 59

Figura 25 - Máquina utilizada para ensaio de resistência à compressão .................. 60

Figura 26 - Tijolo com a proliferação de fungos ........................................................ 66

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1 - Produção Industrial do Brasil ................................................................... 18

Gráfico 2 - Compactação da mistura em função da variação climática ..................... 56

Gráfico 3 - Ensaio de Resistência à Compressão – Receita 7:3:1 ............................ 62

Gráfico 4 - Ensaio de Resistência à Compressão – Receita 7:3:1 ............................ 63

Gráfico 5 – Ensaio de Resistência à Compressão – Substituição 16% Cinza de Caldeira ..................................................................................................................... 64

Gráfico 6 - Ensaio de Resistência à Compressão – Substituição 10% Bagaço de Malte ......................................................................................................................... 65

Gráfico 7 - Ensaio de Resistência à Compressão – Substituição 33% Cinza de Caldeira ..................................................................................................................... 67



Gráfico 10 - Ensaio de Resistência à Compressão – Tijolo Padrão 4:2:1 ................. 71


Gráfico 12 - Ensaio de Absorção de Água ................................................................ 74

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Composição do bagaço de malte ............................................................. 20

Tabela 2 - Principais componentes de uma amostra de cimento .............................. 27

Tabela 3 - Teor de umidade do bagaço de malte ...................................................... 48

Tabela 4 - Porcentagem de matéria orgânica no bagaço de malte ........................... 48

Tabela 5 - Teor de umidade da cinza de caldeira ..................................................... 49

Tabela 6 - Porcentagem de matéria orgânica no resíduo cinza de caldeira .............. 50

Tabela 7 - Avalição Química do Resíduo .................................................................. 50

Tabela 8 - Lixiviação dos Resíduos ........................................................................... 51

Tabela 9 - Solubilização de Resíduos ....................................................................... 51

Tabela 10 - Ensaio de Fluorescência de Raios-X ..................................................... 52

Tabela 11 - Ensaio de Resistência à Compressão – Tijolo Padrão ........................... 61

Tabela 12 - Ensaio de Resistência à Compressão – Tijolo Padrão ........................... 62

Tabela 13 - Ensaio de Resistência à Compressão – Substituição 16% Cinza de Caldeira ..................................................................................................................... 64

Tabela 14 - Ensaio de Resistência à Compressão – Substituição Bagaço de Malte 65

Tabela 15 - Ensaio de Resistência à Compressão – Substituição Cinza de Caldeira .................................................................................................................................. 66



Tabela 18 - Ensaio de Resistência à Compressão – Tijolo Padrão 4:2:1 .................. 71

Tabela 19 - Ensaio de Resistência à Compressão – Substituição 10% Cinza de Caldeira ..................................................................................................................... 72

Tabela 20 - Ensaio de Absorção de Água ................................................................. 73

LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E ACRÔNIMOS

LISTA DE ABREVIATURAS

TSA Terra Seca ao Ar

°C

kcal

g

Graus Celsius

Quilo caloria

Grama

N

s

kgf

mm²

mm

cm²

cm

MPa

Newton

Segundos

Quilograma-força

Milímetro quadrado

Milímetro

Centímetro quadrado

Centímetro

Mega Pascal

LISTA DE SIGLAS

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

UTFPR Universidade Tecnológica Federal do Paraná

PNRS

IBGE

NBR

Política Nacional dos Resíduos Sólidos

Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

Norma Brasileira

LISTA DE ACRÔNIMOS

CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente

FUNTAC Fundação de Tecnologia do Estado do Acre

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO .....................................................................................................13

1.1 OBJETIVOS ......................................................................................................13

1.1.1 Objetivo Geral .................................................................................................13

1.1.2 Objetivos Específicos ......................................................................................14

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

2.1 EVOLUÇÃO DO DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL ................................15

2.2 POLUIÇÃO INDUSTRIAL .................................................................................15

2.3 RESÍDUO SÓLIDOS .........................................................................................16

2.3.1 Resíduos Sólidos Industriais (RSI) .................................................................16

2.3.2 Geração de Resíduos no Estado do Paraná ..................................................17

2.3.3 Resíduo de Bagaço de Malte - Subproduto ....................................................18

2.3.4 Resíduo Cinza de Caldeira .............................................................................21

2.4 TIJOLO ECOLÓGICO .......................................................................................24

2.4.1 Composição e Processo de Produção do Tijolo Ecológico .............................25

2.4.1.1 O Solo .........................................................................................................25

2.4.1.2 Compactação do solo .................................................................................26

2.4.1.3 Cimento .......................................................................................................27

2.4.1.4 Solo- Cimento .............................................................................................29

2.4.1.5 Moldagem e Presagem ...............................................................................30

2.4.1.6 Cura ............................................................................................................31

2.4.2 Características do Tijolo Ecológico .................................................................33

2.5 IMPLEMENTAÇÃO DO TIJOLO ECOLÓGICO ................................................36

3 MATERIAL E MÉTODOS .....................................................................................38

3.1 DETERMINAÇÃO DOS TEORES DE UMIDADE E CINZA E PERCENTUAL DE MATÉRIA ORGÂNICA ............................................................................................38

3.2 PREPARAÇÃO DO RESÍDUO BAGAÇO DE MALTE ......................................39

3.2.1 Secagem Do Bagaço De Malte .......................................................................39

3.2.2 Moagem do Bagaço de Malte .........................................................................40

3.3 TESTE DAS PROPRIEDADES FÍSICAS DA TERRA .......................................40

3.4 OUTROS REQUISITOS DA TERRA.................................................................41

3.5 ESCOLHA DO CIMENTO .................................................................................42

3.6 REQUISITOS DA ÁGUA ...................................................................................42

3.7 FABRICAÇÃO DO TIJOLO ECOLÓGICO ........................................................42

3.8 TESTES FISICO-MECÂNICOS ........................................................................44

3.8.1 Ensaio à Compressão Simples .......................................................................45

3.8.2 Ensaio de Absorção de Água..........................................................................46

4 RESULTADOS .....................................................................................................48

4.1 DETERMINAÇÃO DOS TEORES DE UMIDADE E CINZAS E MATÉRIA ORGÂNICA .............................................................................................................48

4.2 TESTE DAS PROPRIEDADES FÍSICAS DA TERRA .......................................53

4.3 FABRICAÇÃO DO TIJOLO ECOLÓGICO ........................................................54

4.4 TESTES FISICO-MECÂNICOS ........................................................................58

4.4.1 Implementação do Projeto ..............................................................................70

4.4.2 Ensaio de Absorção de água ..........................................................................73

5 CONCLUSÃO .......................................................................................................75

REFERÊNCIAS .......................................................................................................77

13

1 INTRODUÇÃO

Conciliar o desenvolvimento sustentável e o econômico tornou-se uma tarefa

árdua. O impacto das atividades industriais sobre o meio ambiente alavancou práticas

sustentáveis que miram atingir a cadeia de produção completa, ou seja, desde o início

do processo até o produto final.

Práticas como reciclagem, reutilização e redução são uma alternativa para os

resíduos gerados após as diversas etapas de transformação de um produto. Na

tentativa de minimizar os impactos ambientais, as indústrias buscam, atualmente,

soluções para reduzir a geração e destinar adequadamente estes resíduos.

Tendo como inspiração este contexto, o projeto indica a possibilidade de

incorporar resíduos sólidos industriais (cinzas de caldeira de uma empresa madeireira

e bagaço de malte de uma microcervejaria, ambas na região de Ponta Grossa – PR)

em tijolos e ainda assim obter produtos resistentes, com qualidade e durabilidade,

além de ecologicamente corretos.

O tipo de tijolo escolhido é o ecológico que também é conhecido como solo-

cimento ou tijolo modular, sendo composto por terra, areia e cimento. O grande

diferencial dele é o fato da incineração ser desnecessária para que se adquira

resistência, acarretando menores emissões de dióxido de carbono (CO2) e evitando o

agravamento do aquecimento global.

Sendo assim, investir neste segmento encaixa-se muito bem na situação

brasileira de trabalho, moradias populares e reaproveitamento de resíduo, quer dizer,

no contexto ambiental, social e também como uma inovação no setor civil,

desenvolvendo um tijolo ecológico que entre outros pontos positivos, destaca-se por

derivar do reaproveitamento.

1.1 OBJETIVOS

1.1.1 Objetivo Geral

Desenvolver tijolos ecológicos por meio da incorporação bagaço de malte e

cinza de caldeira, sem prejuízo nas propriedades físico-mecânicas dos mesmos.

14

1.1.2 Objetivos Específicos

• Caracterizar os resíduos sólidos, bagaço de malte e cinza de caldeira,

e o solo;

• Incorporar diferentes proporções de resíduos sólidos na matéria prima

do tijolo ecológico partindo de uma formulação conhecida;

• Analisar as propriedades físico-mecânicas dos tijolos produzidos de

acordo com as normas da ABNT;

15

2 REFERENCIAL TEÓRICO

2.1 EVOLUÇÃO DO DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL

Com a expansão do capitalismo e consequente aumento do consumo, o

conceito de desenvolvimento era expresso somente pelo avanço econômico. As

discussões sobre os impactos ambientais apareceram apenas na segunda metade do

século XX e tiveram origem a partir do agravamento da crise ecológica (SOUZA,

2000).

Nesse cenário de discussões, surge o conceito do desenvolvimento

sustentável, que é baseado na capacidade de gerenciar o desenvolvimento

econômico atual sem que o meio ambiente seja penalizado; preocupando-se com o

legado deixado para as próximas gerações e diminuindo os impactos causados

anteriormente (ROMEIRO, 2007).

Com este novo conceito foram gerados, nas indústrias, a responsabilidade e

interesse em investir nas tecnologias ou formas de operação voltadas para este tipo

de avanço.

2.2 POLUIÇÃO INDUSTRIAL

A produção de bens, intrínseca à atividade industrial, é a responsável pelo

maior consumo de energia, pelo maior uso dos recursos naturais e introdução de

novos produtos.

O potencial de uma ação industrial ou produto é referente principalmente ao

processo que é empregado. Os resíduos (sólidos, líquidos e gasosos) são produzidos

a partir de diversos processos, variando a quantidade e o grau de toxicidade dos

mesmos (SANTOS, 2005).

A preocupação atual é em relação aos resíduos que se estendem ao longo da

vida do produto, desde a extração da matéria prima até a entrega final ao consumidor

(SANTOS, 2005). Na figura 1 está representado um esquema do ciclo de vida de um

produto.

16

Figura 1 - Geração de Resíduos no ciclo de vida de um produto

Fonte: Santos (2005)

2.3 RESÍDUO SÓLIDOS

Os resíduos, quando coletados e tratados inadequadamente, podem provocar

efeitos diretos e indiretos na saúde da população e contribuir para degradação do

ambiente. Os resíduos sólidos constituem uma preocupação ambiental mundial,

especialmente em centros urbanos. Um dos maiores desafios da sociedade moderna

é o equacionamento da geração e do direcionamento final ambientalmente segura dos

resíduos sólidos (JACOBI, BENZEN, 2011).

É cada vez mais evidente que a adoção de padrões de produção, consumo

sustentáveis e o gerenciamento adequado dos resíduos sólidos podem reduzir

significativamente os impactos ao ambiente e à saúde (JACOBI, BENZEN, 2011).

2.3.1 Resíduos Sólidos Industriais (RSI)

A Resolução nº 313, do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), de

29 de outubro de 2002, define resíduo sólido industrial:

17

“É todo o resíduo que resulte de atividades industriais e que se encontre nos estados sólidos, semi-sólidos, gasoso – quando contido, e liquido – cujas particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgoto ou em corpos d’água, ou exijam para isso soluções técnicas ou economicamente inviáveis em face da melhor tecnologia disponível. Ficam incluídos nesta definição os lodos provenientes de sistemas de tratamento de água e aqueles gerados em equipamentos e instalações de controle de poluição”. (CONAMA,2002)

Apesar de o setor industrial pertencer ao progresso socioeconômico, a

elevação do consumo implicou em um aumento dos impactos ambientais em todas as

fases do sistema linear de produção, e tem também como consequências o acréscimo

da geração de resíduos industriais. Historicamente os resíduos industriais vêm sendo

depositados de maneira inadequada no Brasil, muitas vezes sem segregação

(PAIXÃO, ROMA, MOURA, 2007).

A Política Nacional dos Resíduos Sólidos - PNRS Lei nº 12.305/10 institui a

responsabilidade compartilhada dos geradores de resíduos: dos fabricantes,

importadores, distribuidores, comerciantes, o cidadão e titulares de serviços de

manejo dos resíduos sólidos urbanos na Logística Reversa dos resíduos e

embalagens pós-consumo, porém em alguns casos não há fiscalização, aumentando

assim o despejo incorreto dos resíduos industriais.

Neste contexto juntamentamente com o desenvolvimento sustentável,

práticas de redução, reutilização e reciclagem, ganharam força e começaram a ser

uma alternativa para o destino dos resíduos industriais. Dentro dos seus processos

produtivos as indústrias liberam resíduos que podem ser reaproveitados, reciclados

na mesma ou se tornando matéria prima para outras empresas. Essas práticas, além

de promover a sustentabilidade diminuem a geração de resíduos e o despejo dos

mesmos de maneira inadequada (SANTANA, 2007).

2.3.2 Geração de Resíduos no Estado do Paraná

A industrialização do Paraná ocorreu um pouco tardia, porém com menos

agressividade, podendo desenvolver o processo industrial e urbano, resultando hoje

em um Estado que dispõe uma posição destacada no cenário nacional (PELISSER;

MAYBUK, 2013). O gráfico 1 apresenta o crescimento da produção industrial no

período de 2002 a 2013, evidenciando que o estado do Paraná, foi o que mais cresceu

nos últimos anos.

18

Gráfico 1 - Produção Industrial do Brasil

Fonte: IBGE

Com o crescimento industrial surge então a preocupação com a geração e a

destinação dos resíduos sólidos por parte do setor industrial.

Segundo a Secretaria do Meio Ambiente e Recurso Hídricos (2015), a Política

Nacional de Resíduos Sólidos, visava alcançar em 2014 a eliminação de 100% dos

lixões no Estado do Paraná e a redução de 30% dos resíduos gerados, porém essas

metas não foram alcançadas, devido a falta de investimentos para a implantação dos

aterros.

2.3.3 Resíduo de Bagaço de Malte - Subproduto

O bagaço de malte consiste basicamente da casca do grão de cevada,

adquirida após a elaboração do mosto cervejeiro. Devido a isso, seu arranjo químico

pode variar de acordo com o tipo de cevada utilizada, seu tempo de colheita, as

condições de malteação e mosturação a que esta foi submetida e também com a

qualidade e o tipo de adjuntos adicionados no processo cervejeiro (DRAGONE,2007).

A figura 2 apresenta o esquema do processo cervejeiro.

19

Figura 2 - Representação esquemática do processo de obtenção do bagaço de malte a partir da cevada natural

Fonte: Dragone (2007)

Atualmente esse resíduo é destinado para a produção de ração animal e

também é utilizado na confecção de produtos alimentícios, como pães e bolos, se

tornando um subproduto (DRAGONE, 2007). O bagaço de malte também pode ser

usado como material lignocelulósico passível a conversão química e biológica para a

produção de materiais de maior valor econômico tais como açucares fermentescíveis

para a produção de álcool.

O bagaço de malte, mostrado na figura 3, é o principal subproduto da indústria

cervejeira, sendo gerados 14 a 20 kg. a cada 100 litros de cerveja produzida. O

resíduo predomina na indústria cervejeira o ano todo, em grande escala e a um baixo

custo (MUSSATTO; DRAGONE; SILVA, 2007). A grande produção anual de cerveja

no país, em média 13,8 bilhões de litros, dá ideia da enorme quantidade deste

subproduto gerado e com isso são desenvolvidas pesquisas na reutilização do mesmo

(SOUSA, 2015).

20

Figura 3 - Bagaço de malte

Fonte: Dragone (2007)

A sua composição é formada por grande parcela de matéria orgânica. A tabela

1 mostra a caracterização da composição em números.

Tabela 1 - Composição do bagaço de malte

Parâmetros Valores Obtidos

Umidade (g100-1) 75,45± 0,48

Cinzas (g100-1) 1,29 ± 0,02

Carboidratos (g100-1) 15,46 ± 0,03

Proteínas Totais (g100-1) 5,37 ± 0,03

Gorduras Totais (g100-1) 2,43 ± 0,05

Fibra Bruta (g100-1) 3,98 ± 0,04

Energia (Kcal. g100-1) 105,19 ± 0,03

Fonte: Cordeiro; Aouar; Gusmão, (2012)

O bagaço de malte apresenta aparência pastosa, granulometria grossa, sem

toxicidade, possuindo aproximadamente 80% de fase líquida e a parte sólida

composta principalmente pela casca do malte, sendo rico em fibras (20% em média),

formada por hemicelulose, lignina, celulose, proteínas, além de extrativos e cinzas,

em menores proporções (CABRAL-FILHO, BUENO, ABDALLA, 2007).

Além de fibras e proteínas, o bagaço de malte também possui em sua

composição lipídeos, minerais, vitaminas e aminoácidos. Estudos mostram que 25%

dos minerais presentes no bagaço de malte encontram-se na forma de silicatos

(DRAGONE, 2007).

21

De acordo com Ascheri et. al., (2007), o bagaço de malte caracteriza-se por

ter alto teor de umidade, o que limita seu tempo útil até 30 dias para seu consumo in

natura. A elevada quantidade de água no resíduo úmido pode resultar em outros

fatores limitantes como a dificuldade no transporte a longa distância e dificuldades no

armazenamento. Ferreira (2013) cita os fungos e as leveduras como os principais

microrganismos responsáveis pela degradação do resíduo em condições de

aerobiose. A rápida biodegradação foi observada por Ferreira (2013), que sugerem

menores períodos de armazenamento; estudos em condições de aerobiose

aconselham períodos de no máximo 10 dias (SILVA, 2007).

Atualmente os países desenvolvidos e subdesenvolvidos estão buscando

gerar valor agregado nos subprodutos, reaproveitando, reciclando-os e reduzindo o

volume produzido (DRAGONE; MUSSATO, SILVA, 2007). Com todas essas

características, buscam medidas para reaproveitar o resíduo cervejeiro, tornando-o

um subproduto.

2.3.4 Resíduo Cinza de Caldeira

A cinza de caldeira é material resultante da queima de biomassa. De acordo

com Vaske (2012), a lenha ainda é um dos combustíveis mais utilizados em alguns

setores econômicos do país, originando um montante alto de cinzas que é descartado

sem controle específico, comprometendo os lençóis freáticos, contaminando o solo e

o ar.

A cinza contém compostos orgânicos e inorgânicos, com altas quantidades de

CaO e SiO2 e ainda com certa quantidade de K2O e MgO. A alta quantidade de CaO

têm relação com os carbonatos e hidróxidos de cálcio, já o SiO2 associa-se com a

fase cristalina quartzo (BORLINI et al. 2005).

Em geral, as cinzas das caldeiras de biomassa consistem em uma mistura de

elementos minerais oxidados, areia e carbono orgânico não totalmente queimado.

No trabalho de Lima e Iwakiri (2011) com cinzas provenientes também de

matéria orgânica observou-se que há quantidade interessante de sílica neste material,

não sendo sílica ativa, porém pode ser incorporada ao cimento garantindo a ele maior

resistência mecânica.

A composição de cinzas é muito variada, pois depende desde a qualidade da

madeira até as condições operacionais da caldeira, mas é possível verificar

22

características pozolânicas (as mesmas propriedades encontradas em rochas

vulcânicas que conferem características parecidas com as do cimento), as mesmas

representam substâncias de composição silicosa, resultando em propriedades

cimentantes, o que explica a utilização de resíduos sólidos minerais na construção

civil (FOELKEL, 2011).

Vasconcellos et al. (2004) diz que a indústria da construção civil tem potencial

para reaproveitar rejeitos não só dela, mas de outras indústrias. Isso não é novidade,

os subprodutos da indústria de carvão como cinzas volantes são empregadas no

concreto pelo menos há 60 anos, por isso é propício agregação de cinzas de caldeira

como as da figura 4 nesse segmento.

Figura 4 - Cinzas de caldeira de indústria madeireira na região dos Campos Gerais

Fonte: Própria (2015)

A cinza cedida para o projeto resulta do processo da empresa madeireira de

médio porte de Ponta Grossa - PR.

Na figura 5, tem-se um fluxograma do processo que ocorre na empresa

madeireira de Ponta Grossa.

23

Figura 5 - Fluxograma do Processo da Indústria Madeireira

Fonte: Gerente de produção da empresa madeireira (2016)

O ponto ao qual quer se chegar é quanto de cinza poderá ser incorporada nos

tijolos desse projeto respeitando as normas da ABNT.

24

2.4 TIJOLO ECOLÓGICO

As primeiras pesquisas registradas sobre a utilização do tijolo solo cimento

foram datadas no ano de 1935, porém os tijolos de solo-cimento pertencem a tempos

antigos, surgiu de um processo evolutivo ao longo dos milhares de anos. Relatos

apontam uma construção há cerca de 2.600 anos a.C, sendo a pirâmide Queops, no

Egito (BIOBLOC, 2015).

A primeira aplicação conhecida do solo cimento para edificação residencial é

datada de aproximadamente 10.000 anos, na construção da Cidade de Jericó, que foi

totalmente construída com sol, utilizando dejetos vegetais e urina de animais.

Conforme o tempo, as aplicações e técnicas foram evoluindo, alcançando um tijolo

com qualidade e ecologicamente correto (MONTOVANI, 2012).

O setor da construção civil por ser um dos maiores poluidores e geradores de

resíduos, vem buscando alternativas a fim de minimizar o impacto ambiental

produzido. Surge neste contexto, sugestões sustentáveis a partir do uso de materiais

alternativos com baixo impacto ambiental, como é o caso do tijolo solo-cimento ou

tijolo ecológico, que aos poucos ganha espaço e cada vez mais é empregado na

construção civil (MORAIS; CHAVES; JONES; 2014).

O tijolo solo-cimento, também conhecido como tijolo ecológico é um bloco de

solo comprimido, obtido pela mistura, em proporção adequada, de solo (terra e areia),

cimento e água (GRANDE, 2003).

Segundo Sala (2006) os tijolos ecológicos são assim conhecidos porque não

utilizam o processo de queima para adquirir resistência física, através dessas

características, refletem em menores emissões de CO2 e menor contribuição ao

aquecimento global. Representa, ainda, uma sintonia com as diretrizes do

desenvolvimento sustentável, pois além de dispensarem o processo de queima,

reduzem a necessidade de transporte, uma vez que os tijolos podem ser produzidos

com o solo do próprio local da obra (GRANDE, 2003).

São encontrados diversos tamanhos e modelos de tijolos ecológicos eles

podem se configurar em maciços ou furados, e ainda, com ou sem canaleta. Durante

o processo de produção do tijolo ecológico busca-se a qualidade na resistência e um

menor impacto ambiental (SALA, 2006).

25

2.4.1 Composição e Processo de Produção do Tijolo Ecológico

2.4.1.1 O Solo

Conceitua-se solo, como uma estrutura porosa, formado por partículas livres

que se deslocam e essa movimentação de partículas muda o comportamento dos

solos, visto que altera as porcentagens, em volume, de suas fases constituintes

(sólidos, ar e água). A fase sólida do solo é constituída por minerais e materiais

orgânicos e esses minerais são subdivididos em dois grupos: os inertes ou fração

grossa e os argilominerais, que são ativos quimicamente conferindo plasticidade e

coesão ao solo (MIELI, 2009).

As propriedades dos solos mudam de acordo com a região e clima, em

algumas regiões há a presença de solos mais argilosos e em outras, mais arenosos.

Os solos adequados para a produção de tijolos ecológicos são os conhecidos por

solos arenosos, ou seja, aqueles que oferecem uma quantidade de areia na faixa de

60% a 80% da massa total da amostra considerada. São aqueles em que a areia

predomina. Este compõe-se de grãos grossos, médios e finos, mas todos visíveis a

olho nú. Como característica principal a areia não tem coesão, ou seja, os seus grãos

são facilmente separáveis uns dos outros (MIELI, 2009).

Para regiões que não tem solo arenoso, pode-se preparar o solo com terra e

areia, visando atingir a qualidade do solo arenoso nas proporções adequadas. Na

figura 6 apresenta o exemplo mais comum das quantidades ideais para a composição

do solo.

26

Figura 6 - Exemplo das quantidades ideais das composições do solo

Fonte: Sahara (2007)

2.4.1.2 Compactação do solo

A compactação do solo ocorre pelo agrupamento das partículas de uma

forma estreita, através da redução dos vazios no ar, incidindo normalmente por meios

mecânicos (MIELI,2009).

Baseado nos princípios da mecânica dos solos é possível afirmar que a

densidade de um solo compactado é função do teor de umidade no momento da

compactação. Ao se adicionar água ao solo, sua densidade aparente aumentará até

um certo ponto, conhecido como umidade ótima. Entende-se por umidade ótima,

como o teor de umidade correspondente à massa especifica seca máxima (BOUTH,

2005).

Entende-se que solos com maiores quantidades de finos, quando

compactados, demandam maiores teores de água para atingirem a umidade ótima,

devido à maior área superficial do solo.

Depois da compactação, o solo apresenta uma nova configuração e, afetando

significativamente as características mecânicas, porosidade e permeabilidade do

material. Além dessa questão, outras propriedades físico-mecânicas como a

resistência à compressão, durabilidade e absorção de água são impactadas e estão

intimamente ligadas com as condições de cura (umidade e temperatura). Teores de

27

umidade acima do ótimo, provocam uma redução na densidade, pois o excesso de

água absorve parte da energia de compactação e redistribuiu essa energia ao

sistema, afastando assim as partículas sólidas, ou seja, deve-se alcançar a umidade

em torno do teor ótimo pois, quanto mais denso o sistema, maior sua resistência

(MIELI, 2009).

2.4.1.3 Cimento

O cimento Portland é um pó fino com propriedade aglomerantes, aglutinantes

ou ligantes, um material pulverulento, constituídos de silicatos e aluminatos

complexos, que endurece sob ação da água, depois de endurecido, mesmo voltando

a ter contato com água esse material não se decompõe mais, resultando no

amadurecimento da massa, que pode então oferecer elevada resistência mecânica

(ABCP, 2002).

Segundo Gluitz e Marafão (2013) o cimento pode ser considerado todo

material com propriedades adesivas e coesivas capaz de unir fragmentos de minerais

entre si de modo a formar um todo compacto.

O conhecimento sobre os produtos formados a partir da hidratação do

cimento, assim como os diversos fatores influenciadores (calor liberado e velocidade)

que constituem essa reação, é de grande importância para o uso do cimento. Por se

tratar de um componente do solo-cimento, é necessário conhecer algumas

características (MIELI, 2009). A tabela 2 apresenta os principais componentes de uma

amostra hidratada de cimento.

Tabela 2 - Principais componentes de uma amostra de cimento

Componente Fórmula Química Fórmula Usual Proporção

Silicato tricálcico (CaO)3SiO2 C3S 45% – 75%

Silicato dicálcico (CaO)2SiO2 C2S 7 % – 35%

Aluminato tricálcico (CaO)3Al2O3 C3A 0% – 13%

Ferroaluminato tetracálcico (CaO)4Al2O3Fe2O3 C4AF 0% – 18%

Fonte: Mieli (2009)

Segundo Mieli (2009) as propriedades do cimento em hidratação são as

seguintes:

28

C3A - Reage nos primeiros minutos e ocasiona elevado calor de hidratação,

propicia pouco desenvolvimento de resistência e forte retração;

C3S – Responsável pelo desenvolvimento da resistência nas idades iniciais (3

a 28 dias) e propicia alto desprendimento de calor, libera cerca de 40% em massa de

hidróxido de cálcio (Ca(OH)2);

C2S – Proporciona o desenvolvimento da resistência em idades mais

avançadas (mais de 28 dias) com baixa liberação de calor, produz cerca de 18% em

massa de Ca(OH)2;

C4AF – Desenvolvimento lento e pequeno de resistência mecânica e boa

resistência ao ataque por sulfatos.

Ainda no cimento há compostos secundários, como MgO, TiO2, MnO2, K2O e

Na2O, porém em pequenas porcentagens. O óxido de potássio e óxido de sódio,

respectivamente, são conhecidos como os álcalis, estes “reagem com alguns

agregados, de modo que os produtos dessa reação provocam desintegração do

concreto e influenciam a velocidade de aumento de resistência do cimento (GLUITZ;

MARAFÃO, 2013).

As reações que fazem com que o cimento se torne um agente ligante ocorre

na pasta de água e cimento. O cimento Portland anidro não aglomera areia e agregado

graúdo, ele só adquire a propriedade adesiva quando misturado em água. Entrando

em contato com a água, os aluminatos e silicatos formam produtos com características

de pega e endurecimento, já que o cimento em si não é um material cimentante

(GLUITZ; MARAFÃO, 2013).

O processo de hidratação consiste na ocorrência de reações dos compostos

anidros com água. Cada composto do cimento reage com água formando um cristal,

as equações 1,2, 3 e 4 exemplificam essa reação.

Equação 1:

2(3𝐶𝑎𝑂. 𝑆𝑖𝑂2) + 6𝐻2𝑂 3 𝐶𝑎𝑂. 2 𝑆𝑖𝑂2. 3 𝐻2𝑂 + 3 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 𝐸𝑞. (1)

Equação 2:

2(2 𝐶𝑎𝑂. 𝑆𝑖𝑂2) + 4 𝐻2𝑂 3 𝐶𝑎𝑂. 2 𝑆𝑖𝑂2. 3 𝐻2𝑂 + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 𝐸𝑞 . (2)

Equação 3:

3 𝐶𝑎𝑂. 𝐴𝑙2𝑂3 + 6 𝐻2𝑂 3 𝐶𝑎𝑂. 𝐴𝑙2𝑂3. 6 𝐻2𝑂 𝐸𝑞 . (3)

29

Equação 4:

4 𝐶𝑎𝑂. 𝐴𝑙2𝑂3. 𝐹𝑒2𝑂3 + 19 𝐻2𝑂 4 𝐶𝑎𝑂. 𝐴𝑙2𝑂3. 𝐹𝑒2𝑂3. 19 𝐻2𝑂 𝐸𝑞. (4)

Contudo os compostos não se hidratam na mesma velocidade. De acordo

com Gluitz e Marafão (2013) os aluminatos se hidratam muito mais rapidamente que

os silicatos. Os silicatos compõem grande parte do cimento Portland comum e têm um

importante papel na determinação das características de endurecimento.

Os benefícios do uso do cimento na estabilização do solo para o tijolo, são a

redução da troca volumétrica, por absorção ou perda de umidade, inalterabilidade a

submersão em água e resistência à compressão similar ou até superior a do tijolo

comum.

2.4.1.4 Solo - Cimento

O solo-cimento é um produto resultante da mistura íntima de solo, cimento

Portland e água que compactadas em umidade ótima, em proporções previamente

estabelecidas, adquire resistência e durabilidade através das reações de hidratação

do cimento (ABCP, 2002).

Ocorre por um processo físico-químico, dependente da estruturação das

partículas sólidas do solo e das substâncias cimentantes no contato intergranulares.

Incorporando o cimento ao solo, suas partículas envolvem fisicamente os grânulos do

solo formando agregados que aumentam de tamanho à medida que se processam a

hidratação e cristalização do cimento (GRANDE, 2003).

Na figura 7 estão as matérias primas necessárias para preparar a mistura e

produzir o tijolo ecológico.

Figura 7 - Matéria prima do tijolo solo-cimento

Fonte: Mieli (2009)

30

A mistura solo e cimento permite obter um material com as seguintes

vantagens:

• A absorção e a perda de umidade do material não ocasionam variações

volumétricas consideráveis;

• Há aumento da resistência à compressão;

• Apresenta maior durabilidade pois possuir um menor nível de

permeabilidade.

Porém, apesar das vantagens o teor cimento, qualidade do solo, método de

mistura e compactação podem comprometer algumas característica do material, entre

esses fatores o solo é o maior influenciador. O teor de cada componente

granulométrico do solo é importante para a escolha do mais adequado. Para tijolos é

conveniente que este apresente plasticidade e que seu limite de liquidez não seja

excessivo, de preferência menor que 40-45% (SOUZA, 2006).

O aumento no teor de cimento influência no aumento da resistência à

compressão e, consequentemente, na durabilidade. Entretanto, se o teor de cimento

for muito elevado e as condições de curas não forem adequadas, pode ocorrer fissuras

no material, causadas pela retração por secagem (SOUZA, 2006).

Outro fator essencial é a compactação adequada, pois esta, ocorrendo de

maneira correta, é garantido que o material atinja um determinado peso específico, ou

densidade aparente, que lhe confira resistência mecânica apropriada (MIELI, 2009).

Em resumo, a possibilidade de utilização de solo do próprio local constitui-se

em uma das grandes vantagens do solo cimento, sendo que, na mistura, o solo é o

elemento que entra em maior proporção, devendo ser tal que permita o uso da menor

quantidade possível de cimento, que proporciona economia e torna seu uso mais

viável em áreas de pouco disponibilidade de recursos.

2.4.1.5 Moldagem e Presagem

Segundo Presa (2011), o solo quando misturado com o cimento, deve possuir

uma umidade ideal para que se obtenha a maior densificação possível no momento

da compactação, já que a capacidade de prensagem está diretamente relacionada

com a umidade da massa que será compactada. Existe um nível ótimo para a mistura

solo cimento, que se obtém o maior nível de prensagem/moldagem. Dependendo da

31

quantidade de água adicionada na mistura para alcançar a umidade ótima, a eficiência

da compactação pode ser prejudicada, visto que as próprias moléculas de água

recebem a carga de pressão e impedem o maior nível de resistência dos blocos.

A proporção de água no preparo da mistura da composição do tijolo solo

cimento influencia na trabalhabilidade, homogeneidade, coesão, absorção de água,

porosidade, durabilidade e principalmente, no desempenho físico mecânico final do

produto (BUSON 2009). O teor de umidade é tão significativo quanto a porcentagem

de cimento, pois exerce forte influência nas características de resistência e absorção

de água.

O tipo de prensa é importante, pois quanto maior a compactação imposta ao

solo, melhor será o desempenho final do tijolo. No mercado, encontram-se diversos

tipos de prensas, manuais e hidráulicas.

2.4.1.6 Cura

Ao contrário dos tijolos comuns que utilizam a queima para adquirir

resistência, os tijolos solo cimento, utilizam-se da chamada cura, que incide na adição

de água nos tijolos. Aproximadamente 6 horas após a prensagem, os mesmos devem

ser molhados periodicamente para que ocorra a reatividade das partículas. A

necessidade de umidade ocorre durante um período de sete dias afim de que se

obtenha máxima resistência do conjunto. Existem diferentes tempos de curas que são

testados a fim de encontrar o período ideal para o material produzido, há período de

sete, vinte oito e até quarenta e cinco dias de cura (MOTTA, 2014).

Segundo Presa (2011), estudos comprovaram haver uma redução de

resistência na ordem de 40% quando não se usa algum método para evitar secagem

rápida, a mesma ocasiona formação de trincas e, no caso da não ocorrência de um

processo sistemático de molhagem, pode ocorrer um esfarelamento superficial,

tornando a peça de solo cimento, vulnerável a qualquer ação mais rigorosa de chuvas

e ventos, sendo assim para garantir o processo de cura, é necessário se atentar para

evaporação da água adicionada, é indicado cobrir os tijolos com uma lona plástica

para evitar a evaporação e garantir a umidade ideal.

Existem vários tipos de cura, por aspersão manual, mecanizada,

automatizada e por imersão. Mas é importante destacar, que em qualquer uma das

alternativas citadas, deve-se manter as peças na cura umedecida no mínimo 7 dias.

32

Na figura 8 ilustra-se o sistema de cura manual.

Figura 8 - Processo de cura manual

Fonte: Própria (2016)

A cura por meio de aspersão manual deve ocorrer em local de preferência

coberto com proteção da chuva, sol e do vento excessivo para que a umidade não

evapore prematuramente. Esse método pode ser feito através de mangueira, regador

e outros objetos similares, ocorrendo no mínimo três vezes ao dia. Ao iniciar esse

processo de molhar deve ser do tipo chuvisco fino e leve, tomando os cuidados

necessários para que, nas primeiras horas a água adicionada sobre o produto não

seja violenta, afetando a qualidade do mesmo. Caso isso ocorra, a tendência é

ocasionar pequenos defeitos e abrasões, suas faces podem ficar mais ásperas, como

também afetar de alguma forma sua resistência, eliminando um pouco da compressão

exercida sobre o produto (BMB, 2017).

A cura por meio de aspersão mecanizada pode ser feita através de bico

aspersores (utilizados para passar veneno ou para molhas em galinheiros), uma

espécie de sistema de nevoa de água. O processo ocorre através de mangueiras ou

canos elevados e distribuídos com vários bicos aspersores fixados e ajustados para

que fique em cima do produto a ser umedecido, quando aberto o registro da rede de

água vaporizam penetrando levemente nos tijolos ecológicos (BMB, 2017). .

A cura por meio de imersão os tijolos ecológicos serão emersos

(mergulhados) dentro de um tanque por no mínimo 2 minutos e no máximo 30 minutos,

33

o tempo de imersão depende do tipo de solo utilizado. Trata-se de um sistema com o

custo um pouco mais elevado, por demandar mais equipamentos para seu transporte

e processo, mas é considerado mais eficiente em relação a redução do tempo e

qualidade do produto final, por deixar a umidade sempre uniforme. Mesmo sendo um

processo avaliado de forma positiva, é menos utilizado por exigir maior aporte

financeiro (BMB, 2017).

.

2.4.2 Características do Tijolo Ecológico

Os tijolos ecológicos são mais leves que os comuns e possuem resistência

superior. Para uma construção convencional, requer mais ferragens e principalmente

menos argamassa.

Para os tijolos maciços com furos, os furos servem para reduzir o peso da

obra e também para formar câmaras termo acústicas, controlando a temperatura

interior da construção, nos dias quentes, a temperatura interna é fresca e à noite fica

aquecida, além de reduzir poluição sonora. Os tijolos ecológicos também permitem

embutir a rede hidráulica e elétrica, dispensando o recorte das paredes. O sistema é

modular e produz uma alvenaria uniforme, o que diminui as perdas no reboco (SALA,

2006).

O tijolo ecológico oferece algumas vantagens como:

• O custo final da obra pode ser reduzindo em cerca de 31%;

• Economia de até 50% no custo final da parede;

• Redução de cerca de 50% no tempo da construção;

• Redução substancial no desperdício de material, especialmente

concreto e massa de assentamento;

• Durabilidade maior que qualquer outro tipo de alvenaria;

• Não requer argamassa no assentamento dos tijolos;

• Menor peso: economia na fundação;

• Usa apenas impermeabilizante no acabamento;

• Assentamento de azulejos diretamente sobre os tijolos;

• Aceita aplicação de reboco, pintura, gesso, grafiato, diretamente sobre

o tijolo;

34

• Estrutura os encaixes e colunas embutidas nos furos distribuindo

melhor a carga de peso sobre as paredes;

• Redução do uso de madeira para forma de vigas e pilares quase a zero;

• Economia de 50% de ferro.

Na figura 9 exibe-se uma entre as diferenças entre os sistemas construtivos,

mostrando que o sistema construído com o tijolo ecológico, possui vários pontos de

sustentação na construção.

Figura 9 - Diferenças entre os sistemas construtivos

Fonte: Sahara (2007)

A figura 10 ilustra o tijolo ecológico com furos.

35

Figura 10 - Tijolo Ecológico com furos

Fonte: Cia do Bem (2011)

Como qualquer tipo de tijolo, o ecológico deve proporcionar segurança e

praticidade para obra, por isso devem-se atender os requisitos das normas da ABNT

para tijolo ecológico. São utilizadas várias normas, como ABNT NBR-8492:2012

denominada Tijolo de solo-cimento: Análise dimensional, determinação da resistência

à compressão e da absorção de água: Método de ensaio, da norma ABNT NBR-8491:

2012 denominada Tijolo de solo-cimento: Requisitos, norma ABNT NBR-12023: 2012

denominada Solo-cimento - Ensaio de compactação.

São realizados ensaios físicos mecânicos visando verificar a resistência e

absorção dos tijolos, podendo assim inferir que o tijolo ecológico é mais resistente que

o de alvenaria convencional (MORAIS; CHAVES; JONES; 2014).

A implementação do tijolo ecológico em construções já ocorreu e a

durabilidade e resistência foram comprovadas (MORAIS; CHAVES; JONES; 2014). A

adesão do produto ainda está em andamento, porém entende-se que para o futuro

seja o caminho mais viável para as construções civis.

A figura 11 mostra uma casa que utilizou tijolo ecológico na sua construção,

confirmando a aplicabilidade e o design do tijolo.

36

Figura 11 - Casa construída com tijolo ecológico

Fonte: Cia do bem (2011).

Além de todas as vantagens da utilização do tijolo ecológico, esse ramo na

indústria civil cresceu com estudos da possibilidade de reutilizar recursos já

considerados entulhos e resíduos sólidos na composição base do tijolo.

O estudo apresentará a viabilidade de incorporação de resíduos sólidos

industriais na composição do tijolo. Com viabilidade satisfeita, surge um novo tipo de

tijolo ecológico, contribuindo para redução do resíduo sólido industrial e configurando-

se uma prática ecologicamente correta, já que reduz o impacto ambiental desses

resíduos e investe em um material ecológico.

2.5 IMPLEMENTAÇÃO DO TIJOLO ECOLÓGICO

O tijolo ecológico apresenta características que facilitam a realização da

produção em diversas regiões, como, a utilização do solo local, baixo custo de matéria

prima e a fabricação do mesmo ser simples (MIELE, 2009). Por ser de fácil operação,

surge a possiblidade de desenvolver comunidades carentes, capacitando e

mobilizando a população a construir sua própria casa com tijolos ecológicos.

É este o perfil de programa que foi desenvolvido na cidade deTibagi,

localizado no Paraná, com o intuito de solucionar um dos problemas presentes em

37

praticamente todas as cidades brasileiras: o da habitação. Utilizando-se mão de obra

da população associada, as casas foram construídas em regime de autoconstrução

gerenciada, a produção de tijolo, em 2011 chegava a 45 mil peças por mês.

A associação chamada de Habita Tibagi já construiu mais de 100 casas para

famílias carentes (DIÁRIO DOS CAMPOS, 2011). A Figura 12 exibe parte da

associação Habita Tibagi.

Figura 12 - Associação Habita Tibagi

Fonte: Prefeitura municipal de Tibagi (2010)

As unidades produzidas com os tijolos têm 36m2 e o custo com móveis é de

aproximadamente R$ 150 o metro quadrado. As casas são construídas em terreno

próprio do beneficiário ou em áreas que a Prefeitura disponibiliza. O custo final do

projeto permanece em média R$ 5400,00, um preço acessível para a população de

baixa renda obter sua casa própria.

Visando a implementação do tijolo ecológico com a substituição de resíduos

industriais, a Universidade Tecnológica Federal do Paraná em parceria com a

prefeitura da cidade de Tibagi e a associação produtora buscam resultados

satisfatórios para a possível implementação dos novos tijolos ecológicos.

38

3 MATERIAL E MÉTODOS

Neste item serão apresentados os métodos para a realização desta pesquisa.

Os laboratórios utilizados foram o de Métodos Instrumentais (C-005), o de Química

Analítica (C-003) e de Ensaios Mecânicos Destrutivos e Não-destrutivos localizados

na Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) Campus Ponta Grossa.

Também foi cedido um espaço coberto no bloco I para acomodar os tijolos e os

materiais para fabricá-los.

3.1 DETERMINAÇÃO DOS TEORES DE UMIDADE E CINZA E PERCENTUAL DE

MATÉRIA ORGÂNICA

Para determinação de umidade, teor de cinzas e percentual de matéria

orgânica segundo Araújo et al. (2006) e a Sociedade Brasileira de Farmacognosia

(2009), inicialmente foram calcinadas as cápsulas de porcelana a 450°C por trinta

minutos na mufla e depois resfriadas no dessecador até a temperatura ambiente.

Então, se pesou a cápsula de porcelana vazia e anotou-se a massa nomeando Pc.

Em seguida a massa de amostra (cinza de caldeira ou bagaço de malte), até

11 gramas (Pa) foi espalhada no recipiente de maneira uniforme. Acomodou-se o

recipiente na estufa com circulação e renovação de ar a 105°C durante 5 horas.

Passado o tempo arrefeceu-se a amostra em dessecador até a temperatura ambiente

ser atingida.

Houve nova pesagem, a massa foi anotada e denominada P0. A amostra foi

seca novamente em estufa, por um período de trinta minutos. Repetiu-se o

procedimento até que a massa aferida permanecesse constante. Este processo foi

realizado minimamente em triplicata para cada amostra.

O cálculo para o teor de umidade foi obtido através da equação 5:

𝑈(%) = 𝑃𝑐 − 𝑃0

𝑃𝑎. 100 𝐸𝑞. (5)

Pc é a massa da cápsula de porcelana, P0 é a massa da cápsula mais a

amostra após a estufa e Pa é a massa da amostra.

39

Para a determinação de cinzas posicionou-se na chapa aquecedora o

recipiente de porcelana e aumentou-se a temperatura gradativamente, de início pode

ser vista certa quantidade de fumaça, assim que esta não fosse mais vista transferiu-

se o recipiente para a mufla a 450°C por duas horas.

Decorrido o tempo, a cápsula foi deixada para arrefecer no dessecador até

chegar à temperatura ambiente. Pesou-se a cápsula e anotou-se como P3. Porém,

ela voltou à mufla por mais 30 minutos repetindo-se o procedimento para resfriamento

e pesagem. Caso existisse variação na massa (P3) repetiu-se o procedimento até que

ocorresse estabilidade desta.

Para o cálculo do percentual de matéria orgânica e teor de cinzas foram

utilizadas as relações:

(P0 - Pc) = (massa da amostra seca);

(P3 - Pc) = (total de cinzas do experimento);

Massa da amostra seca (g) ---------------------100%

Total de cinzas do experimento (g) ----------- xx

Onde, P3 é a massa da cápsula de porcelana com as cinzas e xx equivale ao

percentual de cinzas na amostra.

A quantidade de matéria orgânica, em porcentagem, é o resultado da

diferença entre o percentual total (100%) e o percentual determinado de cinzas.

3.2 PREPARAÇÃO DO RESÍDUO BAGAÇO DE MALTE

A biomassa utilizada neste trabalho é o bagaço de malte, cedido por uma

microcervejaria, localizada na cidade de Ponta Grossa.

3.2.1 Secagem Do Bagaço De Malte

Foi observado que o bagaço de malte úmido, por ser um material perecível, é

tomado rapidamente por fungos que encontram nele condições ótimas para

40

reproduzir-se. É de extrema importância realizar a secagem da biomassa no mesmo

dia em que esta for coletada.

O processo de secagem consistiu simplesmente em espalhar a amostra de

bagaço de malte em recipientes plásticos e deixá-los em estufa com circulação e

renovação de ar, a 60°C até que não apresentasse sinais de umidade. Depois disso,

o mesmo foi armazenado para posterior utilização.

3.2.2 Moagem do Bagaço de Malte

O bagaço de malte poderia apresentar um formato inadequado para

incorporação nos tijolos ecológicos, por isso foram feitos testes com ele apenas seco

em seu formato original, mas também moído.

Boa quantidade de amostra foi inserida em macro moinho de facas, obtendo-

se partículas com tamanho entre 0,912 a 0,0225 milímetros. O bagaço de malte moído

foi recolhido e armazenado, evitando-se a umidade.

3.3 TESTE DAS PROPRIEDADES FÍSICAS DA TERRA

Para identificar se a terra é argilosa, de acordo com Luchese et. al (2001),

preparou-se uma amostra de 100 gramas de terra seca ao ar (TSA) que se queria

analisar e foi armazenada em saco plástico.

Foi transferida, com uma proveta, 10 mL de TSA para um vidro de relógio,

formando um pequeno amontoado. Depois, com o dedo indicador, o amontoado foi

pressionado na parte superior, formando uma depressão pequena.

Como auxílio de um conta gotas, colocou-se de 20 a 30 gotas de água na

depressão, como na figura 13.

41

Figura 13 - Preparo da TSA para determinar característica argilosa ou arenosa

Fonte: Luchese et. al (2001)

Assim juntou-se a TSA e a água com o dedo indicador, segurando uma

quantidade da pasta formada entre o polegar e indicador, verificando como se

comportava.

Se a pasta se apresentasse como pegajosa, podendo até ser moldada,

comprovava-se que a terra possui características argilosas. Se ocorresse o contrário,

a terra seria caracterizada arenosa.

3.4 OUTROS REQUISITOS DA TERRA

Segundo a ABNT (NBR 11798: 2012) o solo pode vir de jazidas ou do próprio

local, deve ser homogêneo e identificado, “não contendo matéria orgânica em

quantidade que prejudique a hidratação do cimento” (NBR 10833:2012).

Ainda segundo a norma, 100% do material devem passar na peneira com

malha de 75 mm de abertura, no máximo 30% do material pode ficar retido na peneira

com malha de 19 mm de abertura e no máximo 40% do material pode ficar retido na

peneira com abertura de malha de 4,75 mm. Desta forma ao passar pela peneira de

malha 4,75mm de abertura, o material irá possuir uma granulometria apropriada.

42

3.5 ESCOLHA DO CIMENTO

O cimento utilizado atendeu às especificações da NBR 5732 – Cimento

Portland comum, ou NBR 5733 – Cimento Portland de alta resistência inicial, ou NBR

5735 - Cimento Portland de alto forno, ou NBR 5736 - Cimento Portland pozolânico.

Essa informação consta impressa no saco de cimento, conforme

especificação do fabricante.

3.6 REQUISITOS DA ÁGUA

A água empregada tanto para umedecer a mistura como para cura dos tijolos

era livre impurezas, ou seja, potável.

3.7 FABRICAÇÃO DO TIJOLO ECOLÓGICO

Como referência para metodologia da produção de tijolos ecológicos teve-se

a “Cartilha Para Produção de Tijolo Solo-Cimento” disponibilizada pela FUNTAC

(Fundação de Tecnologia do Estado do Acre) (1999) e a Associação Habita Tibagi,

com informações dos tijolos já produzidos por eles em seu espaço físico, levando em

consideração também a intenção de incorporação de resíduos sólidos.

Primeiramente dispunha-se de terra seca, livre de matéria orgânica e

peneirada em malha de 4,8mm, empregando-se a peneira utilizada na construção civil

(de malha aproximada).

Caso as partículas da terra fossem muito grandes, mais de 50% das partículas

ficam retidas na peneira ABNT de 4,8 mm, o recomendado seria empregar um

destorroador e depois peneirar, o que não foi necessário nete caso.

Para fabricação do tijolo ecológico, corpos de prova, a proporção da mistura

foi de 1:10, que significa que para cada 10 medidas de solo (7 de terra + 3 de areia ou

6 de terra + 4 de areia) foi utilizada 1 medida de cimento, e de 6:1, 6 medidas de solo

(4 de solo + 2 de areia) para 1 de cimento. A quantidade de material foi padronizada

com um pote com capacidade para dois litros, tendo-se em média 11 corpos de prova.

43

Despejou-se, em lona ou calçamento devidamente livre de sujeiras,

primeiramente a terra, depois a areia (que também é peneirada para retirada de

impurezas) e por último o cimento.

Misturou-se os materiais de forma a ficar o mais homogêneo possível,

indicado por coloração uniforme, com o auxílio de pás e enxadas. A água foi

adicionada aos poucos com o auxílio de um regador provido de furos na ponta

formando um “chuveiro” garantindo uma melhor distribuição. A massa formada

continuava sendo misturada até atingir a umidade ideal.

A umidade ideal foi conferida pegando um punhado da massa, colocando-a

na palma da mão, apertando-a com força esperando que ao abrir formasse um bolo

com a marca dos dedos. Se não houver formação de um bolo firme, isso significava

que a mistura ainda não estava na umidade adequada.

Na figura 14 observa-se o comportamento esperado para a mistura, descrito

anteriormente.

Figura 14 - Verificação da umidade ideal da mistura

Fonte: Cartilha Para Produção de Tijolo Solo-Cimento (1999)

Ao atingir a umidade ideal, o bolo formado pela força exercida pela mão do

operador era deixado cair de uma altura de 1 metro sobre uma superfície lisa e rígida.

Ao cair, este esfarelava, caso contrário, a mistura estaria muito úmida, sendo

descartada.

Em seguida, a mistura seguia para a prensa, pois é o molde da prensa que

proporciona ao tijolo seu formato final. A mistura era inserida como indicado na figura

15, logo após a alavanca era puxada abrindo o compartimento vazio para onde

puxava-se a caixa de retenção da mistura, deixando-a cair, enchendo o vazio, onde

se encontra o molde, até o topo. Assim, o peso da prensa caía ao voltar a alavanca

para o estado inicial e ao ser puxada novamente prensava-se a mistura. Ao voltar e

44

puxar novamente a alavanca, o tijolo (em seu formato específico) sobe e finalmente

pode ser retirado com facilidade da prensa.

Figura 15 - Prensa manual para produção de tijolos ecológicos

Fonte: Blog do Tijolo Ecológico (2013) adaptada

O tijolo, ao ser retirado da prensa por um operador, era manuseado

cuidadosamente e colocado numa superfície lisa e plana (estante) para

posteriormente passar pelo processo de cura que durou entre 14 e 28 dias.

Os tijolos permaneceram ao abrigo do sol e chuva, em local coberto, sendo

regados todos os dias.

3.8 TESTES FISICO-MECÂNICOS

Os testes foram baseados na NBR 8492 de 2012, que estabelece os métodos

para ensaio à compressão simples e absorção de água. A análise dos resultados,

indicando resultados positivos ou negativos, é regida pela NBR 8491 de 2012.

45

3.8.1 Ensaio à Compressão Simples

De acordo com a ABNT (NBR 8492:2012):

“a máquina de ensaio à compressão deve: ser equipada com dois pratos de apoio, de aço, sendo um deles articulado, que atuem na face superior do corpo de prova (…), possuir instrumentos que permitam a medida e a leitura de carga máxima com aproximação de ± 2%, ser provida de dispositivo que assegura distribuição uniforme dos esforços ao corpo de prova e ser capaz de transmitir a carga de modo progressivo e sem choques”.

Foi utilizada a máquina de ensaio de tração da marca EMIC, modelo DL 10000

BF. De uma amostra de 10 tijolos fabricados, sete foram separados para o ensaio.

Fez-se necessário o corte dos corpos de prova na metade, perpendicularmente à

maior medida, foram coladas as faces, superpondo-as, com uma pasta de cimento

Portland (que repousou por 30 minutos antes de ser aplicada) com espessura entre 2

mm a 3 mm, não devendo haver fissuras ou rebarbas nos corpos. Aguardava-se até

que a pasta endurecesse. Os tijolos devem ser apresentados como os da figura 16.

Figura 16 - Ilustração representando a preparação do corpo de prova

Fonte: ABNT NBR 8492 (2012)

Após adquirirem consistência, eram identificados os corpos de prova e

imersos em água por no mínimo 6 horas. Permanecendo assim, sendo retirados

46

somente pouco antes do ensaio, enxugados superficialmente, com pano umedecido,

sendo que a operação não poderia ultrapassar o tempo de 3 minutos.

As faces eram medidas com paquímetro, com exatidão de 0,5mm e não eram

descontados os furos.

Então o corpo era acomodado, centralizando-o no prato inferior da máquina

de ensaio. Aplicou-se carga uniforme à 500N/s (50kgf/s) gradativamente até a

ocorrência da ruptura do corpo de prova.

Para os cálculos utilizou-se a equação 6:

𝑓𝑡 =𝐹

𝑆 𝐸𝑞. (6)

Onde:

𝑓𝑡 é a resistência à compressão simples (MPa);

F é a carga de ruptura do corpo de prova (N);

S é a área de aplicação da carga (mm²).

O resultado que se esperava é determinado pela ABNT (NBR 8491:2012)

onde a média dos valores de resistência à compressão dos corpos de prova (com no

mínimo sete dias de idade) não podem ser inferiores a 2,0 MPa (20 kgf/cm²) e o valor

individual de cada corpo de prova não deve ser inferior a 1,7 MPa (17 kgf/cm²).

Quando o resultado não sai como esperado, o lote de tijolos deve ser

rejeitado.

3.8.2 Ensaio de Absorção de Água

Do lote de 10 tijolos fabricados, três foram utilizados para o ensaio de

absorção de água.

Os corpos de prova foram secos em estufa entre 105°C a 110°C, até que ao

pesar, a massa deles permaneça constante (foram deixados aproximadamente 24

horas). Obtendo m1 (massa do corpo de prova seco) em gramas (g).

Depois os corpos de prova resfriavam até a temperatura ambiente e ficavam

totalmente imersos em água potável por 24 horas.

47

Passado este tempo, os corpos eram enxutos superficialmente com pano

umedecido e pesados em até três minutos, obtendo-se a massa do corpo de prova

saturado, m2, em gramas (g).

O resultado deste ensaio é representado pela equação 7:

𝐴 =𝑚2 − 𝑚1

𝑚1×100 𝐸𝑞. (7)

Onde:

A é a absorção de água em porcentagem (%);

m1 é a massa do corpo de prova seco (g);

m2 é a massa do corpo de prova saturado (g).

A absorção de água não pode ultrapassar o valor individual de 22%, nem

média dos valores acima de 20% com idade mínima de sete dias, caso isso não

ocorresse o lote era rejeitado.

48

4 RESULTADOS

4.1 DETERMINAÇÃO DOS TEORES DE UMIDADE E CINZAS E MATÉRIA ORGÂNICA

A tabela 3 ilustra os resultados obtidos referentes ao teor de umidade.

Tabela 3 - Teor de umidade do bagaço de malte

Amostra Massa do

cadinho (g) Massa malte

(g)

Cadinho + Massa seca

(g)

Massa Seca (g)

Teor de umidade (%)

1 36,3815 7,0044 38,3482 5,0377 71,92

2 34,2502 5,8813 35,8916 4,2399 72,09

3 37,6350 5,9390 39,2818 4,2922 72,27

4 36,1266 6,0039 37,7950 4,3355 72,211

Fonte: Autoria Própria (2016)

A análise das quatro repetições apresentou umidade média no valor de

72,12%. Segundo Cordeiro, Aouar e Gumão (2012), o bagaço de malte apresenta

umidade em torno de 75%, comparando os resultados obtidos com a literatura,

observa-se então que os resultados foram semelhantes ao fornecido por ela.

A tabela 4 ilustra os resultados obtidos, referente a porcentagem de matéria

orgânica.

Tabela 4 - Porcentagem de matéria orgânica no bagaço de malte

Amostra Massa após a

mufla (g)

Porcentagem da matéria orgânica

(%)

1 36,4424 96,9

2 24,2982 97,07

3 37.687 96,84

4 36,1746 97,12


Os valores das médias obtidas de porcentagem de máteria orgânica e cinzas

foram de 97,01% e 3,9%, respectivamente. Segundo a literatura, Santos (2003)

49

avaliou o teor de umidade e de cinzas de 8 lotes de bagaço cervejeiro, constituído de

80% de malte de cevada e 20% de milho, obtendo valores entre 76,8 e 78,9%, para

umidade, e entre 3,4 e 4% para cinzas, em base seca.

Percebe-se que os valores obtidos de porcentagem de matéria orgânica e

cinzas estão muito próximos aos dados fornecidos pela literatura.

As diferenças apresentadas entre os valores obtidos neste estudo e os

referenciados anteriormente, são perfeitamente compreensíveis quando se sabe que

a composição centesimal do bagaço de malte, como, umidade, minerais, proteínas,

gorduras, fibras, entre outros é associada a diversos fatores, tais como: variedade da

cevada, o tempo de colheita, os cereais utilizados na maltagem, o processo

tecnológico empregado na cervejaria, dentre outros.

A determinação de umidade e matéria orgânica também foi avaliada para o

resíduo de cinza de caldeira proveniente de uma indústria madeireira. A tabela 5

apresenta os resultados obtidos referente ao teor de umidade deste resíduo.

Tabela 5 - Teor de umidade da cinza de caldeira

Amostras Massa do

cadinho (g) Massa cinza

(g)

Cadinho + Massa seca

(g)

Massa Seca (g)

Teor de umidade (%)

1 34,443 10,381 42,465 2,359 22,72

2 34,973 10,096 42,521 2,549 25,25

3 34,354 10,864 42,692 2,525 23,212


A média das análises do teor de umidade foi de 23,7%. De acordo Gimenes

(2012), a média do teor de umidade das cinzas varia entre 26 e 27% e está

diretamente relacionado com o poder calorífico da biomassa e caldeira utilizadas.

Comparando os resultados obtidos com os dados da literatura, verifica-se que foram

alcançados valores muito próximos. Essa diferença é aceitável, pois fatores como,

temperatura para combustão, tipo de biomassa e caldeira são influenciadores no teor

de umidade das cinzas. Nesse estudo, utilizou-se cinzas a partir da biomassa madeira

(Pinus) e com temperaturas oferecidas acima de 500ºC. Realizou-se o teor de matéria

orgânica, a tabela 6 apresenta os resultados obtidos.

50

Tabela 6 - Porcentagem de matéria orgânica no resíduo cinza de caldeira

Amostra Massa após a

mufla (g)

Porcentagem da matéria orgânica

(%)

1 42,2754 2,37

2 42,4356 1,11

3 42,5475 1,74


Observa-se um teor de matéria orgânica baixo. Segundo Gimenes (2012), o

teor de matéria orgânica nas cinzas é controlado pela eficiência da combustão, quanto

mais eficiente, menor o teor de matéria orgânica. Sugerindo que a indústria em estudo,

utiliza-se de uma biomassa eficiente, que apresenta alto poder calorífico, na faixa de

4400 Kcal, oferecendo assim maior eficiência na combustão, garantindo menores

teores de matéria orgânica nas cinzas. Esse fato pode ser representado pela média

das análises, que apresentaram apenas 1,73% de matéria orgânica.

A indústria madeireira da região, interessada na pesquisa, forneceu alguns

dados de classificação e análises do resíduo baseadas nas normas da ABNT, afim de

expor e quantificar os elementos químicos presentes na cinza. O primeiro é o laudo

de classificação do resíduo de modo geral, que é um conjunto de testes laboratoriais,

posteriormente, referenciado pelas normas ABNT, obteve-se a determinação química

dos ensaios do Extrato Lixiviado de acordo com a NBR 10005, Extrato Solubilizado

(NBR 10006), classificação do resíduo (NBR 10004) e o ensaio de Fluorescência de

Raios-X para a caracterização química do resíduo.

As tabelas 7, 8 e 9 apresentam os resultados obtidos dessas normas.

Tabela 7 - Avalição Química do Resíduo

Ensaios Resultados

Teor de Sólidos Secos 78,10%

pH do Extrato Lixiviado 5,14

Tempo Total de Lixiviação 18:12

Volume da Amostra 1898mL

Fonte: Indústria Madeireira de Ponta Grossa (2016)

51

A análise de lixiviação, baseada na NBR 10005, encontra-se na tabela 8.

Tabela 8 - Lixiviação dos Resíduos

Ensaios Resultado Unidade V.M.P L.Q Método

Arsênio < 0,001 mg/L As 1,0 0,001 Absorção Atômica

Bário 1,13 mg/L Ba 70,0 0,1 Absorção Atômica

Cádmio <0,001 mg/L Cd 0,5 0,001 Absorção Atômica

Chumbo 0,06 mg/L Pb 1,0 0,01 Absorção Atômica

Cromo Total <0,01 mg/L Cr 5,0 0,01 Absorção Atômica

Fluoretos <0,1 mg/L F 150,0 0,1 Colorimétrico

Mércurio <0,001 mg/L Hg 0,1 0,001 Absorção Atômica

Prata 0,02 mg/L Ag 50,0 0,01 Absorção Atômica

Selênio <0,001 mg/L Se 1,0 0,001 Absorção Atômica


A análise da solubilização de resíduos, de acordo com a NBR 10006, consta

na tabela 9.

Tabela 9 - Solubilização de Resíduos


Alumínio 0,38 mg/L Al 0,2 0,05 Colorimétrico

Arsênio <0,001 mg/L As 0,01 0,001 Absorção Atômica

Bário <0,1 mg/L Ba 0,7 0,1 Absorção Atômica

Cádmio <0,001 mg/L Cd 0,005 0,001 Absorção Atômica

Chumbo <0,01 mg/L Pb 0,01 0,01 Absorção Atômica

Cianeto <0,01 mg/L CN 0,07 0,01 Colorimétrico

Cloreto 5,80 mg/L Cl 250,0 0,5 Titulometria

Cobre <0,01 mg/L Cu 2,0 0,01 Absorção Atômica

Cromo Total <0,01 mg/L Cr 0,05 0,01 Absorção Atômica

Fenóis Totais <0,01 mg/L C6H5OH 0,01 0,01 Colorimetria

Ferro 1,30 mg/L Fe 0,3 0,01 Absorção Atômica

Fluoreto 0,01 mg/L F 1,5 0,1 Colorimetria

Manganês 0,03 mg/L Mn 0,1 0,01 Absorção Atômica

Mercúrio <0,001 mg/L Hg 0,001 0,001 Absorção Atômica

Nitrato <0,001 mg/L N 10 0,01 Colorimétrico

pH 7,92 N.A - 0-14 Potenciométrico

Prata <0,01 mg/L Ag 0,05 0,01 Absorção Atômica

Selênio 0,001 mg/L Se 0,01 0,001 Absorção Atômica

Sódio 5,0 mg/L Na 200,0 0,01 Fotométrico

Sulfato 10,5 mg/L SO4 250,0 1,0 Colorimétrico

52


Zinco 0,01 mg/L Zn 5,0 0,01 Absorção Atômica


Após análise das normas e testes realizados, constatou-se que o resíduo em

estudo pode ser classificado como Resíduo Classe II A - Não-Inerte.

No ensaio de Fluorescência de Raios-X, as análises das cinzas mostraram

presença majoritária de SiO2 (Dióxido de Silício) e Al2O3 (Óxido de Alumínio), e

pequenas quantidades de Fe2O3 (Óxido de Ferro III), CaO (Óxido de Cálcio), K2O

(Óxido de Potássio), TiO2 (Dióxido de Titânio) e MnO (Óxido de Manganês).

Esse ensaio consiste na emissão de Raios-X sobre a amostra, pois cada

elemento refrata os raios de maneira única, designando espectros específicos para

cada elemento, apontando qualitativamente a sua presença ou não na amostra.

Tabela 10 - Ensaio de Fluorescência de Raios-X

Analises Resultados Std.Dev Energia de Emissão por Elemento Int (cps/uA)

SiO2 59,025% 0,185 SiKa 4,225

Al2O3 29,069% 0,274 AlKa 0,610

Fe2O3 4,783% 0,014 FeKa 35,526

CaO 2,993% 0,021 CaKa 1,001

K2O 2,810% 0,026 KKa 0,657

TiO2 1,220% 0,015 TiKa 2,284

MnO 0,099% 0,004 MnKa 0,605


Todas as análises realizadas pela empresa madeireira parceira no projeto,

foram emitidas em um laudo químico e autorizadas para divulgação neste trabalho.

As análises apresentadas contribuíram para avaliação dos resíduos em

estudo, proporcionando um comparativo com os elementos presentes na matéria

prima do tijolo ecológico e buscando a substituição dos mesmos.

53

4.2 TESTE DAS PROPRIEDADES FÍSICAS DA TERRA

De acordo com a literatura as propriedades dos solos mudam de acordo com

a região e clima. Em algumas regiões há a presença de solos mais argilosos e em

outras, mais arenosos.

A região de desenvolvimento do projeto está localizada em Ponta Grossa,

Paraná, que segundo Rocher (2015), devido à presença das formações geológicas de

origem sedimentar os solos têm a características arenosas.

Para realizar o teste das propriedades físicas da terra, propõe-se uma análise

manual. Essa análise, afirma que se, a pasta for pegajosa, grudar entre os dedos

podendo até ser moldada, comprovará que a terra é argilosa. Se isso não acontecer,

a terra será classificada como arenosa.

Realizou-se o procedimento manual e verificou-se que a terra utilizada era

arenosa. A figura 17 ilustra o comportamento arenoso do solo em questão.

Figura 17 - Teste das propriedades físicas da terra

Fonte: Autoria própria (2016)

Os solos arenosos são os mais adequados, desde que contenham um teor

mínimo de silte + argila. Para a produção de tijolos ecológicos indica-se solos

arenosos.

54

4.3 FABRICAÇÃO DO TIJOLO ECOLÓGICO

A fabricação do tijolo ecológico ocorreu primeiramente sem a substituição dos

resíduos industriais em sua matéria prima. Apesar de o procedimento ser artesanal as

misturas foram precisas em relação à quantidade de cada matéria prima utilizada. A

figura 18 ilustra o preparo da mistura.

Figura 18 - Preparo da mistura solo cimento

Fonte: Autoria própria (2016)

O comportamento da mistura foi verificado seguindo a literatura (Cartilha

FUNTAC) e a figura 19 ilustra o comportamento ideal da mistura obtido.

55

Figura 19 - Comportamento ideal da mistura


O comportamento ideal da mistura depende de alguns fatores externos, como

o tipo de solo, citado anteriormente, as condições climáticas do dia do preparo da

mistura, o tipo de cimento e a medição certa das proporções das matérias primas.

Nesse estudo, utilizou-se o solo adequado e seguiram-se as normas da NBR 5732

para a escolha do cimento, utilizando assim – Cimento Portland comum.

Sugere-se que as condições climáticas tenham influenciado em todos os

experimentos realizados. Os mesmos ocorreram em diferentes condições de

temperatura e para apresentar a influência climática, analisou-se o comportamento da

mistura em diferentes níveis de temperaturas, sendo assim, diferentes níveis de

umidade relativa do ar. Essa análise serviu para verificar qualitativamente o

comportamento da mistura de acordo com mudanças climáticas.

A região em que o estudo foi realizado – Ponta Grossa, PR – apresenta um

clima pluvial temperado, tratando-se assim de um regime térmico no qual o mês mais

frio, fica entre 18ºC e -3ºC e a média do mês mais quente alcança 22ºC, representando

assim um clima bem diversificado em relação às variações de temperatura, segundo

o Instituto de Pesquisa e Planejamento Climático do Paraná (2016).

Em temperaturas elevadas, quando o ar tem uma baixa porcentagem de

umidade (ar seco) fica ávido por umidade e tende a obter água dos elementos que o

circundam, contrariamente em temperaturas mais baixas, quando o ar tem uma

porcentagem alta de umidade (ar úmido) terá então a habilidade para doar água aos

elementos que estão então mais secos. Esse fato sugere a influência do ar para a

mistura, em dias quentes e em dias frios.

56

O gráfico 2 apresenta o comportamento ideal da mistura em função da

variação da temperatura, significando diferentes umidades relativas.

Gráfico 2 - Compactação da mistura em função da variação climática


Os resultados obtidos sugerem que, o ideal para se obter a umidade ótima

sem adição de água ou secagem da mistura, é trabalhando em dias de temperatura

medianas, ou seja na faixa de 24 a 29ºC.

Segundo Miele (2009) a densidade da mistura é em função do teor de

umidade no momento da sua compactação, ou seja, deve-se trabalhar com umidades

de moldagem em torno do teor ótimo, pois quanto mais denso o sistema, maior sua

resistência, confirmando que a umidade relativa do ar tem influência no

comportamento ideal da mistura, já que, em dias que mais frios a umidade relativa do

ar está mais alta, provocando assim, maior umidade na mistura, e em temperaturas

maiores a umidade relativa está menor, provocando menor umidade na mistura,

forçando a adição de água para alcançar a umidade ideal.

A análise do comportamento ideal da mistura foi necessária pois têm grande

influência na compactação da mistura. Para se obter uma compactação mais rígida, a

mistura necessitava atingir o ponto ideal. A figura 20 ilustra o tijolo após a

compactação quando a mistura não atingiu o comportamento ideal.

Baixissimo

Baixo

Médio

Bom

MédioMédio/Baixo

14ºC 19ºC 22º 26ºC 29ºC 33ºC

57

Figura 20 - Baixa compactação da mistura


A falta ou baixa compactação podem ser justificadas pelos fatores descritos

anteriormente e, nesse estudo sugere-se a influência da alta umidade da mistura

devido às ações climáticas (umidade relativa do ar), no dia do experimento.

A figura 21 ilustra uma compactação ideal após a mistura atingir o

comportamento ideal.

Figura 21 - Compactação ideal da mistura


Após a compactação do tijolo, é necessário acontecer o processo de cura.

Com a adição de água três vezes ao dia, a reação entre as partículas de cimento e

água garantem a resistência à compressão. A figura 22 ilustra a disposição dos tijolos

no processo de cura realizado durante vinte e oito dias.

58

Figura 22 - Processo de Cura Manual (período de 28 dias)


O processo de cura promove as reações químicas dos componentes do

cimento com a água garantem o endurecimento do corpo de prova. Segundo Miele

(2009), as reações que fazem com que o cimento se torne um agente ligante ocorrem

na pasta de água e cimento. O cimento Portland anidro não aglomera areia e agregado

graúdo, ele só adquire a propriedade adesiva quando misturado em água. Os

componentes da mistura, em destaque os aluminatos e silicatos, que fazem parte da

composição do cimento, quando entram em contato com a água formam produtos com

características de pega e endurecimento, contribuindo assim, para a resistência do

corpo de prova.

4.4 TESTES FISICO-MECÂNICOS

A figura 23 ilustra o preparo para o ensaio de resistência à compressão. O

ensaio pretende simular as condições de uma construção, justificando assim a adição

de argamassa para o teste.

59

Figura 23 - Preparo do material para o ensaio de resistência


Seguindo ainda o procedimento para o ensaio de resistência à compressão,

após a secagem da argamassa, é necessário submergir os corpos de prova em água

no mínimo 6h. Esse procedimento é referenciado pela norma ABNT (NBR 8492:2012),

que visa avaliar a resistência dos corpos em extrema umidade.

A figura 24 ilustra a submersão dos tijolos em água.

Figura 24 - Submersão dos tijolos em água


60

Após o tempo de submersão, o tijolo é colocado na posição mediana para

receber a força de compressão uniforme e assim indicar o comportamento correto. A

máquina foi programada para aplicar uma taxa de carga uniforme de 500N/s (50kgf/s)

até que ocorresse a ruptura dos corpos de prova. A média das áreas dos corpos de

prova era de 15107mm².

A figura 25 apresenta a máquina utilizada para o ensaio, e a posição

adequada para o ensaio.

Figura 25 - Máquina utilizada para ensaio de resistência à compressão


Para os cálculos de resistência à compressão, utilizou-se a equação 8:

𝑓𝑡 =𝐹

𝑆 𝐸𝑞. (8)

Onde:

𝑓𝑡 é a resistência à compressão simples (MPa);

F é a carga de ruptura do corpo de prova (N);

S é a área de aplicação da carga (mm²).

Primeiramente, os testes foram realizados sem a substituição dos resíduos,

para a obtenção assim, de um padrão e a verificação comportamental do tijolo. O

resultado esperado é determinado pela ABNT (NBR 8492:2012) onde a média dos

61

valores de resistência à compressão dos corpos de prova (com no mínimo sete dias

de idade) não podem ser inferiores a 2,0 MPa (20 kgf/cm²) e o valor individual de cada

corpo de prova não de pode ser inferior a 1,7 MPa (17 kgf/cm²). O ensaio de

resistência à compressão simula as condições aplicadas em uma construção civil,

sendo assim, é necessário atingir os números de referência citados acima.

Os resultados obtidos são ilustrados na tabela 11.

Tabela 11 - Ensaio de Resistência à Compressão – Tijolo Padrão

Corpo de Prova Força Máxima (N) Pressão (MPa)

CP 1 65642,64 4,50

CP 2 42770,05 2,93

CP 3 55467,85 3,80

CP 4 68588,30 4,70

CP 5 36232,58 2,48

CP 6 38690,92 2,65


O primeiro teste resultou em números satisfatórios quando comparado com a

literatura, porém os corpos de prova não foram submersos em água, o que pode ter

favorecido o aumento da resistência, já que, o teste não foi em situação de umidade

extrema. O valor máximo obtido foi de 4,7MPa, que representa uma ótima resistência,

a média das resistências ficou em 3,51MPa apresentando 1,51MPa acima do valor

oferecido pela literatura. O gráfico 3 ilustra o comportamento dos corpos de provas e

os limites exigidos.

62

Gráfico 3 - Ensaio de Resistência à Compressão – Receita 7:3:1


A utilização do Cimento Portland comum juntamente com a não submersão

em água, provocaram esse aumento na resistência à compressão, as moléculas de

silicatos presentes no cimento se endureceram com a cura de água por 28 dias,

resultando no amadurecimento da massa e conferindo assim uma maior resistência

mecânica. Entretanto, o primeiro teste não seguiu todos os procedimentos da norma

ABNT (NBR 8492:2012), não servindo de referência para os próximos testes, servindo

apenas, como referência para avaliação da influência da submersão em água.

Para comparativo e padrão de referência, realizou-se o procedimento

completo para o método do ensaio de compressão, sendo assim, utilizou-se a

submersão em água. A tabela 12 apresenta os valores obtidos.

Tabela 12 - Ensaio de Resistência à Compressão – Tijolo Padrão

Corpo de Prova Força Máxima (N) Pressão (MPa)

CP 1 13582,95 0,93

CP 2 12201,68 0,84

CP 3 13269,45 0,91

CP 4 11823,00 0,81

CP 5 12530,71 0,86

CP 6 19166,98 1,31

CP7 11357,41 0,78


Nota-se, o quão intensamente o efeito da submersão em água impacta no

teste de resistência à compressão. Os valores obtidos quando comparados com o

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

CP 1 CP 2 CP 3 CP 4 CP 5 CP 6

MP

aResistência à Compressão sem Absorção

Tijolo Padrão (7:3:1)

Pressão (MPa)

Média (MPa)

Mínimo Individual (MPa)

Média Mínima (MPa)

63

teste sem a submersão em água, estão bem menores. Destaca-se então, a ideia do

comportamento da umidade extrema em um corpo de prova. O ensaio de compressão

busca promover o comportamento do tijolo em dias chuvosos e com alta umidade.

Ressalta-se que o corpo de prova, sofre algumas fissuras devido as ações climáticas

durante o período de cura, o que justifica a resistência cair quando em contato com

umidade extrema. A média deste novo teste, ficou no valor de 0,92MPa, bem abaixo

do valor exigido pela norma ABNT (NBR 8492:2012). O gráfico 4 ilustra o

comportamento dos corpos de prova.

Gráfico 4 - Ensaio de Resistência à Compressão – Receita 7:3:1


Apesar dos valores obtidos não estarem dentro do fornecido pela literatura, o

teste serviu como padrão e comparativo para os futuros testes com a substituição dos

resíduos industriais.

Depois de instituído o padrão começaram as substituições dos resíduos

industriais na matéria prima do tijolo. Os testes foram realizados adicionando-se de

maneira crescente a porcentagem de resíduos utilizados. O primeiro teste ocorreu

com 16% de cinza de caldeira e 10% de bagaço de malte, respectivamente, em lotes

separados.

A tabela 13 apresenta o resultado obtido do teste com a substituição de 16%

de cinza de caldeira. Essa substituição ocorreu em relação a porcentagem de areia

adicionada no tijolo ecológico.

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

CP 1 CP 2 CP 3 CP 4 CP 5 CP 6 CP 7

MP

a

Resistência à Compressão com AbsorçãoTijolo Comum (7:3:1)

Pressão (MPa)

Média (MPa)



64

Tabela 13 - Ensaio de Resistência à Compressão – Substituição 16% Cinza de Caldeira

Corpo de prova Força Máxima (N) Pressão (MPa)

CP1 18105,43 1,2

CP2 13098,73 0,9

CP3 7685,42 0,5

CP4 15591,21 1,1

CP5 17118,37 1,2

CP6 9848,88 0,7

CP7 11084,26 0,8


Apesar do corpo de prova número 1 alcançar quase 1,2 MPa, os outros corpos

apresentaram uma baixa resistência ficando com uma média de 0,92 MPa,

permanecendo muito abaixo, quando comparado com o valor fornecido pela literatura.

O gráfico 5 ilustra o comportamento dos corpos de prova.

Gráfico 5 – Ensaio de Resistência à Compressão – Substituição 16% Cinza de Caldeira


Há alguns fatores que influenciam no resultado do ensaio de resistência,

como, a área de compactação (posicionamento do tijolo na máquina), a umidade do

material e o corte mediano feito no tijolo para compactar as duas faces com

argamassa. Entretanto sugere-se que a grande queda na resistência foi devido a alta

umidade do material, já que o mesmo necessita ficar por no mínimo 6h submerso em

água antes do teste.

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5


MP

a

Resistência à Compressão Tijolo 16% Cinza de Caldeira (7:3:1)

Pressão (MPa)

Média (MPa)



65

Além da umidade, outro fator influenciador na baixa resistência, pode ser a

diferença na granulometria da matéria prima em relação aos resíduos industriais

utilizados, que, apesar de passarem pela peneira da malha sugerida pela norma ABNT

(NBR 11798: 2012), a interação dos grânulos na compactação não foi satisfatória para

a elevação da resistência.

Outro resíduo utilizado na substituição foi o bagaço de malte, a tabela 14

apresenta os resultados obtidos no ensaio de compressão.

Tabela 14 - Ensaio de Resistência à Compressão – Substituição Bagaço de Malte


CP1 2566,98 0,2

CP2 1645,10 0,1

CP3 3805,46 0,3

CP4 2315,56 0,2

CP5 4252,43 0,3

CP6 3634,74 0,2


Os resultados individuais dos corpos de provas foram muito baixos quando

comparados com o da literatura, a média do ensaio resultou em apenas 0,2 MPa. O

gráfico 6 ilustra o comportamento dos corpos de prova.

Gráfico 6 - Ensaio de Resistência à Compressão – Substituição 10% Bagaço de Malte


O bagaço de malte in natura é composto por matéria orgânica e sacarose

resultante do processo cervejeiro que, quando substituído na matéria prima do tijolo e

submetido ao processo de cura, cria um ambiente muito favorável para a proliferação

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

CP 1 CP 2 CP 3 CP 4 CP 5 CP 6

MP

a

Resistência à Compressão Tijolo 10% Bagaço de Malte (7:3:1)

Pressão (MPa)

Média (MPa)

Mínimo Individual(MPa)

66

de fungos, o que ocasionou ranhuras nos corpos de prova e instabilidade de

compactação molecular, consequentemente apresentando menor resistência à

compressão. Outro fator impactante na resistência é a diferença de granulometria e

densidade entre os componentes da matéria prima do tijolo principalmente em relação

ao resíduo.

Esse teste foi suficiente para cessarmos os ensaios com o resíduo bagaço de

malte pois, a proliferação de fungos tornou-se incontrolável, inviabilizando assim

novas tentativas sem estudos mais aprofundados acerca do assunto. A figura 26

ilustra o corpo de prova com fungos.

Figura 26 - Tijolo com a proliferação de fungos


Outra opção de substituição seria a queima do resíduo, assim a substituição

seria de cinza de bagaço de malte. Quando ocorre a queima, há a formação de

silicatos, componentes esses que em contato com água promovem à resistência,

entretanto, a queima foge do escopo do trabalho, que visa a redução do impacto

ambiental provocado por esses resíduos.

Os testes se concentraram na substituição da cinza de caldeira, a

porcentagem de substituição atingiu 33% e a tabela 15 apresenta os resultados

obtidos pelo ensaio de resistência à compressão.

Tabela 15 - Ensaio de Resistência à Compressão – Substituição Cinza de Caldeira


CP1 10181,00 0,7

CP2 7831,30 0,5

67

CP3 15116,31 1,0

CP4 10208,94 0,7

CP5 13011,82 0,9

CP6 17062,49 1,2

CP7 12754,19 0,9


Nota-se que os resultados são muito diferentes entre si. O gráfico 7, ilustra

melhor o comportamento dos corpos.

Gráfico 7 - Ensaio de Resistência à Compressão – Substituição 33% Cinza de Caldeira


Apesar do corpo de prova 6 ter apresentado a maior resistência, não atingiu

o valor exigido pela norma ABNT (NBR 8492:2012). A média do teste ficou em 0,84

MPa e, comparando-se este resultado com o teste anterior de 16% de substituição, a

média ficou menor.

Os valores influenciadores da baixa resistência são os mesmos citados

anteriormente referente a substituição de 16%, porém, cada lote apresenta

características físicas diferentes devido as ações climáticas que cada lote sofreu.

No caso da substituição de 33%, as ações como o vento foram mais fortes do

que no lote de 16%. Isso é comprovado pelo período de criação do lote, período de

ventos na região de Ponta Grossa que segundo o Diário dos Campos (2016) houve

até formação de geada, justificando assim, as fortes interações climáticas no corpo de

prova.

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5


MP

a

Resistência à Compressão Tijolo 33% Cinzas de Caldeira (7:3:1)

Pressão (MPa)

Média (MPa)



68

A substituição alcançou 50% de resíduo cinza de caldeira, a tabela 16

apresenta o resultado obtido no ensaio de resistência à compressão.



CP1 11757,82 0,8

CP2 11444,32 0,8

CP3 10429,32 0,7

CP4 14480,00 1,0

CP5 10991,14 0,8

CP6 9861,30 0,7

CP7 8545,21 0,6


Os valores individuais também ficaram abaixo do exigido pela norma, a média

dos valores ficou em 0,76 MPa. O gráfico 8 ilustra o comportamento dos corpos

analisados.



Comparando as médias de resistência à compressão obtidas com os testes

realizados, nota-se que essa foi a menor. Justifica-se esse valor pelos fatores já

citados anteriormente e complementa-se que também sofreu com as ações climáticas,

já que esse corpo de prova passou pelo período citado anteriormente - geada.

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50


MP

a


Pressão (MPa)

Média (MPa)



69

Realizou-se a última substituição com a cinza de caldeira na receita em

estudo. A proporção utilizada foi de 75% e a tabela 17 apresenta os resultados obtidos

no ensaio de compressão à resistência.



CP1 17214,59 1,2

CP2 19862,27 1,4

CP3 20098,17 1,4

CP4 19396,67 1,3

CP5 19610,85 1,3

CP6 18195,44 1,2

CP7 16137,51 1,1


Os valores obtidos neste ensaio foram os maiores comparado aos resultados

anteriores. Quando há substituição de 75% de cinza de caldeira, resta-se apenas 25%

de areia, com isso há menor interferência dos grânulos entre a areia e a cinza de

caldeira, sugerindo assim que a diferença entre as interações granulométricas totais

da mistura ficaram menores, resultando em maiores resistências. É representativo

citar os fatores naturais, porém o efeito da granulometria, provavelmente foi mais

influente nesse teste. O gráfico 9 apresenta o comportamento dos corpos de prova.


0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5


MP

a


Pressão (MPa)

Média (MPa)



70


Apesar de ser o resultado obtido mais representativo em função da

resistência, a média dos valores obtidos ficou em 1,3 MPa, sendo assim, abaixo do

valor estabelecido pela norma.

Com os resultados de três substituições, em diferentes proporções, nota-se

que há diferentes fatores influenciadores na resistência mecânica à compressão,

como já citado a área de compactação (posicionamento do tijolo na máquina), a

umidade do material, o corte mediano feito no tijolo para compactar as duas faces com

argamassa, a diferença na granulometria da matéria prima em relação aos resíduos

industrial utilizado e as características físicas diferentes dos tijolos devido as ações

naturais (ações climáticas no período de cura). Em resumo, embora existam alguns

fatores influenciadores que podem ser solucionados, as características físicas dos

tijolos dependem majoritariamente das ações naturais em que cada lote foi criado,

resultando em aspectos diferentes dos lotes dependendo assim, da época em que

foram fabricados.

Analisando o comportamento de cada ensaio, conclui-se que apesar das

ações climáticas modificarem a resistência à compressão, a substituição

aproximadamente uniforme ou total do resíduo cinza de caldeira provoca menor

diferença na granulometria entre o resíduo e a materia prima substituída, aumentando

assim a resistência à compressão.

Quando se comparam os testes, nota-se que, conforme se aumenta a

diferença granulométrica entre o resíduo e a areia, diminui-se a resistência. Isso é

verificado no teste de 50% de substituição, onde apresenta-se maior diferença entre

as partículas, já que, os materiais ligantes, como areia e o resíduo estão na mesma

proporção na mistura. Portanto, o resultado mais próximo ao valor exigido pela

literatura foi com a substituição de 75% de cinza de caldeira.

4.4.1 Implementação do Projeto

Buscando a implementação do projeto, testou-se a receita fornecida pela

Associação de Tibagi, mirando a viabilidade e a implementação do tijolo com a

substituição do resíduo.

71

Seguiu-se os procedimentos anteriores, modificando-se apenas a receita da

proporção de matéria prima, testando assim, 4 terra: 2 areia: 1 cimento.

Primeiramente, para se obter um padrão e comparativo, testou-se a receita

sem a substituição do resíduo cinza de caldeira. A tabela 18 apresenta os resultados

obtidos.

Tabela 18 - Ensaio de Resistência à Compressão – Tijolo Padrão 4:2:1


CP1 48952,63 3,0

CP2 12089,94 0,8

CP3 13359,46 0,8

CP4 25554,94 1,6

CP5 21411,15 1,3

CP6 12307,22 0,8

CP7 21817,77 1,4


Os valores obtidos foram maiores quando comparados com o ensaio realizado

do tijolo padrão com submersão. Esse aumento de resistência pode ser justificado

pela redução da proporção de terra no preparo da mistura. O gráfico 10 apresenta o


Gráfico 10 - Ensaio de Resistência à Compressão – Tijolo Padrão 4:2:1


A diminuição da proporção de terra provocou um aumento na proporção de

cimento na mistura, que saiu de 9% para 14%, com a mudança da receita. Assim, com

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0


MP

a

Resistência à Compressão Tijolo Padrão (4:2:1)

Pressão (MPa)



Média (MPa)

72

uma maior proporção de cimento, as moléculas de silicatos presentes e em contato

com água, resultaram no amadurecimento da massa e conferiram uma maior

resistência, justificando a média de 1,5 MPa.

A substituição ocorreu em apenas 10% de resíduo cinza de caldeira. A tabela

19 apresenta os resultados obtidos.

Tabela 19 - Ensaio de Resistência à Compressão – Substituição 10% Cinza de Caldeira


CP1 21699,82 1,3

CP2 35984,26 2,2

CP3 29689,42 1,8

CP4 25933,62 1,6

CP5 23251,8 1,4

CP6 28997,24 1,8

CP7 27215,56 1,6


O resultado trouxe alguns números satisfatórios, porém ainda fora dos limites

exigidos pela norma. A média ficou em 1,7MPa que é menor que o valor obtido no

teste do tijolo padrão. Entretanto, comparando os valores de resistência à compressão

dos corpos de prova, esse ensaio foi o mais representativo. O gráfico 11 ilustra o




0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5


MP

a

Resistência à CompressãoTijolo (4:2:1) 10% Cinzas de Caldeira

Pressão (MPa)



Média (MPa)

73

Os corpos de prova 2, 3 e 6 atingiram os valores exigidos pela norma, porém,

isso não foi suficiente para a média alcançar valor estabelecido.

4.4.2 Ensaio de Absorção de água

Foram separados três dos lotes das quatros substituições de cinza de caldeira

- em 16%, 33% 50% e 75% respectivamente - para realizar o teste de absorção de

água. Seguindo o procedimento descrito na Seção 3.8 e considerando a equação 9.

𝐴 =𝑚2 − 𝑚1

𝑚1×100 𝐸𝑞. (9)

Onde:

A é a absorção de água em porcentagem (%);

m1 é a massa do corpo de prova seco (g);

m2 é a massa do corpo de prova saturado (g).

Os resultados obtidos são apresentados na tabela 20.

Tabela 20 - Ensaio de Absorção de Água

16% 33% 50% 75%

Absorção Porcentagem Absorção Porcentagem Absorção Porcentagem Absorção Porcentagem

0,089 8,92% 0,110 11,0% 0,106 10,6% 0,128 12,8%

0,081 8,06% 0,098 9,8% 0,151 15,1% 0,150 15,0%

0,091 9,15% 0,132 13,2% 0,114 11,4% 0,192 19,2%


Seguindo a norma ABNT (NBR 8492:2012) espera-se que a absorção de água

não ultrapasse o valor individual de 22% e que a média dos valores dos corpos de

prova não fique acima de 20% para idade mínima de cura de sete dias. Caso isso não

ocorra o lote deverá ser rejeitado.

O gráfico 12 apresenta a média referente a cada substituição.

74

Gráfico 12 - Ensaio de Absorção de Água


A partir desses dados pôde ser verificada a estabilidade que cada lote tem em

resistir à entrada de água frequente em seus poros. Nota-se que todos os lotes estão

dentro dos valores exigidos pela norma, apresentando assim boa resistência à

absorção de água.

O lote com a substituição de cinzas em 75% apresentou a maior média de

absorção de água, esse fato é justificado pelas partículas da cinza absorverem mais

água do que a areia no período de cura, consequentemente deixando o material mais

poroso e absorvedor de água.

9%

11%12%

16%

0%

5%

10%

15%

20%

25%

Cinzas em 16% Cinzas em 33% Cinzas em 50% Cinzas em 75%

Absorção de Água

Absorção em água

Máximo Individual (%)

Média Máxima (%)

Média (%)

75

5 CONCLUSÃO

O desenvolvimento do presente estudo possibilitou uma análise inicial da

incorporação de resíduos industriais na composição do tijolo ecológico. Além disso,

permitiu possíveis sugestões para a continuidade do projeto.

Diante do trabalho exposto, pode-se concluir a partir das análises laboratoriais

dos resíduos industriais disponíveis, que estes apresentaram propriedades como

umidade e quantidade de matéria orgânica, próximas às já conhecidas e utilizadas

previamente em trabalhos anteriores.

Com o desenvolvimento da produção do tijolo ecológico, conclui-se que dentre

os resíduos estudados, apenas a cinza de caldeira apresentou aderência na

incorporação na matéria prima do tijolo. O resíduo bagaço de malte apresentou

características que invibilizaram a continuidade das substituições, a principal a ser

citada é o fato de ser um material majoritamente orgânico que em contato com água

76

apresentou um ambiente favorável para a proliferação de fungos, impossibilitando a

incorporação deste resíduo in natura.

Mesmo com a substituição do resíduo cinza de caldeira sendo bem-sucedida

no quesito aderência da mistura em diversas proporções, alcançando 75% nas

substituições, na análise de resistência à compressão os resultados obtidos não

apresentaram os números exigidos de acordo com as normas da ABNT.

Provavelmente, os principais fatores influenciadores para os resultados

obtidos são a umidade do material, a diferença na granulometria da matéria prima em

relação ao resíduo industrial utilizado e as características físicas dos tijolos devido as

ações naturais (ações climáticas no período de cura).

O resultado mais expressivo foi a substituição de 75%, da areia por cinza de

caldeira, possivelmente por oferecer menor diferença na granulometria e sofreu menor

interferência climática.

Pode-se concluir que a fabricação de tijolo ecológico com a incorporação de

resíduos industriais neste formato ensaiado, não é viável por não atender as normas

orientadas pela ABNT.

Ainda que apresentando resultados próximos do limite exigido, como não se

alcançou o cumprimento das normas brasileiras que garantiriam a idoneidade dos

tijolos, sugere-se para futuras pesquisas, maior controle no período de cura evitando

grande influência climática no corpo de prova, a fim de impedir trincas, maior controle

granulométrico para evitar a formação de grumos e por fim, apostar na substituição

de cinzas de caldeira no componente cimento, já que os mesmos apresentam

características semelhantes.

77

REFERÊNCIAS

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