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AVALIAÇÃO DA INCORPORAÇÃO DE RESÍDUO DE ROCHA NA FABRICAÇÃO DE TELHAS
Zanelato E.B. ¹, Azevedo A.R.G. 2, Alexandre J.¹, Xavier G.C. ¹, Aguiar, N. C. ¹, Petrucci, L.J.T.3
1Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, ²Intituto Federal Fluminense, ³Universidade
Cândido Mendes
Palavras-chaves: Cerâmica vermelha, resíduo, rocha ornamental.
RESUMO
As inovações tecnológicas são fatores chaves para a obtenção de melhores
resultados no mercado de cerâmica vermelha. As argilas disponíveis na região Norte
Fluminense do Estado do Rio de Janeiro não fornecem propriedades técnicas
adequadas, principalmente em telhas, que exigem um padrão maior de qualidade. A
proposta do presente trabalho é avaliar a incorporação do resíduo do corte de rocha
ornamental em telhas portuguesas produzidas e queimadas à 750°C em fornos tipo
paulista de cerâmicas da região. Foi incorporado 15% em massa do resíduo na
produção das telhas. Foram realizados os ensaios de granulometria, densidade real
dos grãos e análise química do resíduo e das argilas utilizadas, ensaios de limite de
Atterberg exclusivamente para as argilas, além dos ensaios de impermeabilidade,
resistência à flexão e absorção de água nas telhas produzidas. Os resultados indicaram
que a incorporação de resíduo diminui a absorção de água e aumenta a resistência das
telhas.
INTRODUÇÃO
A município de Campos dos Goytacazes, localizada na região norte do estado
do Rio de Janeiro, apresenta uma vasta reserva de argila que propiciou a região à
desenvolver o mercado de cerâmica vermelha. A cerâmica vermelha é proveniente da
queima de argila e está presente em diversos itens como: blocos cerâmicos, tijolos,
telhas, etc. A cerâmica vermelha também pode desempenhar papel estrutural, onde
pode ser denominada como cerâmica estrutural devidos às elevadas propriedades
mecânicas do material (SANTOS, 1989).
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Como a maioria dos segmentos da construção civil, a cerâmica vermelha
também passa por modernizações em sua produção e na escolha de matérias-primas
adequadas além de um maior controle nos processos de conformação, queima e
secagem (GRUN, 2007). No entanto, as peças cerâmicas produzidos na região
apresentam excessiva porosidade e consequentemente excessiva absorção de água.
As argilas utilizadas na região são predominantemente cauliníticas, sendo assim, terão
comportamento de queima refratário. Além disso, o alto percentual de minerais
argilosos contribui para a elevada perda de massa durante a queima. Todas estas
características citadas pelas argilas da região proporcionam a produção de blocos
cerâmicos com propriedades adequadas, no entanto, a fabricação de telhas não é
viável. Uma alternativa para viabilizar a produção de telhas dentro das especificações
técnicas da norma é reformular as massas cerâmicas atualmente utilizadas (VIEIRA,
2004).
Uma alternativa para reformulação das massas cerâmicas atualmente utilizadas
é incorporar resíduo do corte de rocha ornamental na produção de telhas. O processo
de corte das rochas ornamentais produz cerca de 800.000 toneladas por ano de
resíduo nos estados do Minas Gerais, Espirito Santo, Ceará e Bahia. Este resíduo, em
geral, não recebe destino adequado e por muitas vezes é despejado sem tratamento
prévio. O município de Cachoeiro de Itapemirim, localizado na região sul do Estado do
Espírito Santo, é um dos principais pólos no setor de corte de rocha ornamental.
A proximadade de ambos os municípios, Campos dos Goytacazes e Cachoeiro
de Itapemirim, incentivou estudos prévios de verificação da viabiliadade de
incorporação deste resíduo na produção de telhas, onde foi verificado que a massa
cerâmica formulada com incorporação de 15% de resíduo melhora as propriedades das
peças cerâmicas produzidas. (ZANELATO, 2015).
O presente trabalho tem como objetivo fabricar e avaliar telhas produzidas com o
resíduo a incorporação de 15% de resíduo, além da incorporação de 0% como
referência.
MATERIAIS E MÉTODOS
Neste capítulo são apresentados os materiais utilizados e o programa
experimental do presente artigo.
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A argila utilizada no trabalho foi coletada na cerâmica onde a mesma é utilizada
para produção de telhas no município de Campos dos Goytacazes-RJ.
O resíduo utilizado no trabalho foi coletado em Cachoeiro de Itapemirim-ES de
uma serralheria que utiliza fio diamantado no corte de pedras ornamentais.
A caracterização dos materiais foi dividida em duas partes: caracterização física e
química. A caracterização física englobou os ensaios de análise granulométrica, limites
de Atterberg e densidade real dos grãos. Já para caracterização química foi realizado o
ensaio de Análise química. Todos os ensaios foram realizados para ambos os
materiais, argila e resíduo, com exceção dos limites de Atterberg que não é possível ser
realizado para o resíduo.
A análise granulométrica foi realizada de acordo com a norma ABNT NBR 7181
(1984). Até a peneira ABNT n° 200 (0,074mm), as amostras foram classificadas por
peneiramento. Abaixo deste diâmetro foi utilizada a técnica de sedimentação. No
ensaio de sedimentação foi utilizada a substância hexametafosfato de sódio como
defloculante. A classificação do solo foi feita de acordo com Casagrande (1942) –
Unified Soil Classification System. Classificação que é utilizada pelo U.S. Bureau of
Reclamation (barragens) e U.S. Army Corps of Engineers (aeroportos).
Para realização dos ensaios de Limite de Liquidez (LL) e Limite de Plasticidade
(LP) o solo primeiramente foi destorroado e passado na peneira (ABNT) n° 40
(0,42mm). O ensaio de Limite de Liquidez foi feito conforme a ABNT 6459 (1984), para
isso utilizou-se o aparelho de Casagrande. Para o limite de plasticidade foi utilizada
uma placa esmerilhada e realizado de acordo com a ABNT NBR 7180 (1984).
No ensaio que determina a densidade real dos grãos, foi utilizado o picnômetro e
o ensaio segue as recomendações das respectivas normas: ABNT NBR 6508 (1984) e
ABNT NBR 6457 (1986).
O ensaio de composição química fornece a composição do material analisado
em torno de seus elementos constituintes e quantidades. Sua composição foi
determinada através da Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios X (EDX), em
um equipamento da Shimadzu EDX-700.
As telhas foram fabricadas numa cerâmica do município de Campos dos
Goytacazes e queimadas à 750°C.
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Foram realizados os ensaios de absorção de água, resistência à flexão e
impermeabilidade para avaliar as telhas produzidas. Os ensaios foram realizados de
acordo com as recomendações da norma NBR 15310-1 (ABNT, 2009).
RESULTADOS
O presente capítulo tem como objetivo mostrar todos os resultados apurados nos
ensaios realizados em laboratório durante toda pesquisa.
A distribuição granulométrica do solo apresenta 58,4% de argila e 33,8% de sílte
o que representa um total de 92,2% do solo apenas nessas duas faixas
granulométricas. Já o resíduo apresenta apenas 10,9% de argila enquanto o sílte tem
72,9%, totalizando 83,8% do solo apenas nessas duas faixas. Vale ressaltar a presença
de pedregulho no resíduo, assim faz-se necessário o peneiramento para a sua retirada.
As porcentagens granulométricas estão indicadas na Tabela 1.
Tabela 1 – Granulometria dos solos.
Amostra
Porcentagens Granulométricas
Pedregulho Areia Sílte Argila
Grosso Médio Fino Grossa Média Fina
Solo - - - 0,3 0,8 6,7 33,8 58,4
Resíduo - 1,6 2,4 1,7 2,2 8,3 72,9 10,9
Os resultados para a densidade real dos grãos e os índices de Atterberg
encontrados neste artigo e por PEDROTI (2007), XAVIER (2001) e ALMEIDA (2012)
para os solos pesquisados por eles na baixada campista são apresentados na Tabela
2.
Tabela 2 – Densidade real dos grãos e indices de Atterberg.
PESQUISA ATUAL PEDROTI
(2007)
XAVIER
(2001)
ALMEIDA
(2012)
SOLO RESÍDUO
LL 72 - 59,5 59 59
LP 27,5 - 30,2 29 32,4
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IP 44,5 - 29,3 30 26,6
Yg 2,61 2,64 2,81 2,66 2,64
USCS CH SM CH CH CH
A Tabela 3 apresenta os resultados para a análise quantitativa dos elementos
químicos encontrados nos solos estudados nesta pesquisa.
Tabela 3 – Composição química dos materiais.
AMOSTRA Elementos (%)
SiO2 Al2O3 Fe2O3 K2O TiO2 SO3 CaO BaO Outros
SOLO 46,32 35,21 11,99 1,99 1,81 1,46 0,7 - 0,52
RESÍDUO 61,37 19,18 3,85 8,25 1,02 1,63 3,97 0,55 0,18
Os resultados para o óxido de silício (Si2) em torno de 50% pode ser um forte
indicativo de presença de sílica livre e de argilominerais como a caulinita
(Al2O3.2SiO2.2H2O) que tem sido verificada por diversos pesquisadores (XAVIER, 2001;
ALEXANDRE, 2000; PEDROTI, 2007) da região.
Para a verificação da viabilidade da incorporação do resíduo foi realizada a
incorporação de 15%, além da referência com 0%, na argila já utilizada para a
fabricação de telhas em olarias da região Norte Fluminense. As telhas foram analisadas
também de acordo com a posição no forno onde se encontravam, sendo diferenciadas
em: parte de cima da pilha, parte do meio da pilha e na parte de baixo da pilha.
Como pode ser observada na Figura 1, a incorporação de resíduo diminui a
absorção de água da telha obtendo média de 23,59% sem resíduo e 25,38% com
resíduo.
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Figura 1 – Absorção de água das telhas.
A partir do gráfico apresentado na Figura 2 conclui-se que novamente que as
incorporações de resíduo melhoram as propriedades da telha, no caso deste ensaio, a
telha com incorporação do resíduo alcança uma resistência de 1,545kN enquanto a
telha sem resíduo alcançou resistência de 1,341kN. Portanto a incorporação de resíduo
aumentou em 15% a resistência das telhas.
Figura 2 – Resistência à flexão das telhas.
A Tabela 4 indica os resultados obtidos no ensaio de impermeabilidade, onde se
observa que ambas as telhas se mostraram impermeáveis durante o ensaio.
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Tabela 4 – Ensaio de impermeabilidade
Identificação Impermeável?
Com granito Sim
Sem granito Sim
CONCLUSÃO
Este trabalho teve como principal objetivo avaliar a incorporação do resíduo do
corte de rocha ornamental na produção de telhas.
A argila utilizada para fabricação das telhas aprensentou elevados limites de
Atterberg em comparação ao de outros pesquisadores que utilizaram argilas do mesmo
município.
O resíduo de rocha ornamental apresenta granulometria com grãos de diâmetro
superior aos da argila, com predominância de sílte. Além disso, para utilização do
resíduo é necessário a execução de peneiramento devido a presença de pedregulho.
Após os ensaios realizados nas telhas, conclui-se que a incorporação de 15% de
resíduo contribui para a melhora das propriedades da telha, como menor absorção de
água e maior resístência à flexão.
Os resultados obtidos indicam a viabilidade da incorporação de resíduo de rocha
ornamental na produção de telhas, no entanto, os resultados de absorção de água
ainda não são suficientes para se adequarem ao máximo de 20% exigido por norma.
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Universidade Estadual Norte Fluminense Darcy Ribeiro. 106p. [13] SANTOS, P. S. (1989). Ciência e Tecnologia de Argilas; Volume 1 ; 2ªedição;
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dos Goytacazes – RJ. 285p.
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EVALUATION OF ROCK WASTE OF INCORPORATION IN TILES MANUFACTURE
ABSTRACT
Technological innovations are key factors for achieving better results in the red
ceramic market. Clays available in North Fluminense region of the State of Rio de
Janeiro do not provide adequate technical properties, especially on tiles, which require a
higher standard of quality. The purpose of this study is to evaluate the incorporation of
ornamental rock cutting waste produced in Portuguese tiles and burned at 750 ° C in
Paulista ovens type of ceramics in the region. It was incorporated 15% by mass of
waste in the production of tiles. The granulometry experiments were conducted true
density of the grains and chemical residue analysis and clays used Atterberg limits
exclusively for testing the clays in addition to the waterproofness test, flexural strength
and water absorption in the produced tiles. The results indicated that the residue
incorporation decreases the absorption of water and increases the strength of the tiles.
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