UtilizaçÃo de resíduos grits como agregado graúdo para concreto



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UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS GRITS COMO AGREGADO GRAÚDO PARA CONCRETO

C.B.Fonseca, E.S de Lima, F.M Dias



cinthiabritofonseca@hotmail.com

Centro Universitário do Leste de Minas Gerais, Unileste



RESUMO

A necessidade de preservação de recursos naturais bem como de dispor os resíduos gerados nos processos industriais de maneira adequada, tem sido objeto de estudos das instituições de pesquisa. Considerando a crescente produção de celulose no Brasil, o estudo de aplicação do resíduo da mesma como material alternativo na construção civil ganha relevância. Neste trabalho foi avaliado o grits gerado na produção de celulose pelo processo Kraft, como substituto do agregado graúdo no concreto. Para esta avaliação, o resíduo grits foi submetido ao ensaio de resistência a compressão axial simples. A resistência a compressão axial simples do concreto foi aumentada para substituições de brita de gnaisse pelo resíduo grits nas proporções de 25% e 50% em massa.

Palavras chave: Concreto, Caracterização físico-mecânica, resistência a compressão.

INTRODUÇÃO

A necessidade de preservação de recursos naturais, aliada a necessidade de dispor os resíduos gerados nos processos industriais de maneira adequada assim como de tornar as atividades humanas em geral mais sustentáveis, tem sido objeto de estudos das empresas e das instituições de pesquisa nos últimos anos. Estas necessidades se relacionam de maneira complexa, visto que a reciclagem e a utilização de materiais alternativos participam da solução destas necessidades.

Outro objeto de pesquisas é a utilização de materiais alternativos, ou subprodutos em novas funções. Pode-se citar a utilização das escórias oriundas da siderurgia e metalurgia como constituintes de cimentos, argamassas e concretos. Estudos são realizados também visando à utilização de agregados naturais alternativos ou não, tais como: i) dunito(1); ii) materiais disponíveis na região metropolitana de Curitiba (calcário, diabásio e granito)(2) ; iii) finos basálticos(3); iv) agregados graúdos disponíveis no estado de Minas Gerais (calcários de Belo Horizonte e Montes Claros e gnaisses de Guaxupé, Passos, Patos de Minas e Uberlândia)(4); v) incorporação de resíduos de pneus e vidro cominuído em concretos; vi) utilização de materiais alternativos para construção de estradas asfaltadas e não asfaltadas. Observou-se que a separação entre material reciclado e material alternativo é tênue, admitindo-se neste estudo que materiais alternativos são os subproduto,ou seja, um resíduo de valor comercial. A utilização destes materiais contribui diretamente para a redução do volume de material extraído da natureza e do material depositado em aterros(5).

Um resíduo produzido em boa quantidade é o grits, oriundo da produção de celulose pelo processo kraft. O processo Kraft (ou sulfato) é o mais utilizado mundialmente na produção de celulose(6). Este processo reutiliza grande parte dos reagentes empregados no cozimento da madeira, através de uma série de operações unitárias. Uma das etapas de recuperação é a caustificação, onde é produzido o resíduo denominado grits e que se constitui no principal ponto de purga de elementos não processáveis.

A crescente produção de celulose no Brasil abre espaço para a pesquisa da correta disposição dos resíduos gerados, tanto do ponto de vista econômico, quanto do ponto de vista ambiental. A produção de 1,0 tonelada de celulose produz 0,268 tonelada de resíduos sólidos, fato este que estimula a necessidade de se encontrar uma destinação adequada para os mesmos. Sendo assim, este trabalho apresenta à utilização do resíduo grits como substituto parcial ou total do agregado natural gnaisse como agregado graúdo no concreto.

MATERIAIS E MÉTODOS

O programa experimental foi estabelecido em duas etapas. Na primeira etapa foi realizada a caracterização do grits para avaliação das possíveis aplicações ou restrições à sua utilização. Na segunda etapa foi definido traço de concreto padrão de baixa resistência constituído de cimento, areia, brita 1 e água. Na manufatura dos concretos aqui analisados foram confeccionados concretos com substituição de fração em massa do agregado graúdo tradicionalmente utilizado, gnaisse, por agregado alternativo, grits, proveniente do processo de produção de celulose. Para comparação dos resultados foi estabelecido um concreto de referência, confeccionado com materiais de aplicação já difundida.

Foram definidos cinco traços com substituição da brita 1 por grits nas proporções de 25%, 50%, 75% e 100% em massa e com a mesma relação a/c um traço com a substituição de 100% em massa adotando uma alteração da relação a/c. Estes traços foram denominados de C25, C50, C75, C100.1 e C100.2 respectivamente.

O traço do concreto de referência utilizado foi definido pela SOLUÇÃO Engenharia, Consultoria e Tecnologia, localizada em Ipatinga/MG, para uma resistência característica de 11,0 MPa. Este traço de referência foi denominado C0. Os 6 traços de concreto foram então determinados e estão apresentados na fig. 1.



Figura 1: Traços utilizados nos corpos de prova de concreto



Tratamento estatístico dos resultados

Para os resultados de resistência à compressão axial simples foi utilizado o programa computacional estatístico, Minitab 15 (2010) para a manipulação dos dados e análise dos resultados. A técnica estatística utilizada para análise dos dados foi a Análise de Variância (ANOVA – Analysis of Variance). O nível de significância adotado nas análise foi de 5%, comumente utilizado na área da engenharia civil (7) (ALVES, 2008).



Materiais

A coleta do grits foi realiza na empresa CENIBRA – Celulose Nipo-Brasileira S.A., situada no município de Belo Oriente MG. A coleta foi realizada em dois pontos distintos de geração do grits, em período de produção normal da fábrica de celulose. As amostras provenientes dos dois pontos de coleta foram homogeneizadas e em seguida o material foi classificado segundo sua granulometria, utilizando normas da ABNT(8). Em razão da origem do grits este apresenta soda cáustica (NaOH) residual. Para o manuseio seguro do grits o mesmo foi submetido à lavagem com água corrente, até a eliminação da soda cáustica residual presente na superfície do grits, em seguida o grits foi seco em estufa a 101ºC por 24 horas. O agregado natural gnaisse utilizado na manufatura do dos concretos foi adquirido no mercado local (leste de Minas Gerais), em forma de brita 1.



Manufatura dos concretos

A manufatura dos concretos foi realizada em betoneira tradicional adotando-se uma seqüência especifica de colocação dos materiais e tempo de mistura apresentado na fig.2.




Figura 2: Seqüência de preparação dos concretos.


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Os corpos de prova para os ensaios de resistência à compressão axial simples foram moldados em forma plástica cilíndricas de 10 cm de diâmetro e 20 cm de altura.



Modelagem e cura dos corpos de prova

Os corpos de prova para os ensaios de resistência à compressão axial simples foram moldados em forma plástica cilíndricas de 10 cm de diâmetro e 20 cm de altura. Após 24 horas os CP’s foram desmoldados e submetidos à cura em tanque de água por 3 dias. Após este período os CP´s selecionados para ensaio a 28 dias foram retirados do tanque de cura e submetidos à cura em câmara úmida.


Rompimento dos corpos de prova
Os ensaios de resistência à compressão axial simples foram realizados conforme a NBR(9). Para cada idade foram utilizados dois CP’s para cada traço, conforme. Antes da realização dos ensaios as superfícies dos CP’s das idades de 3 e 7 dias foram regularizadas através de capeamento com enxofre, para a idade de 28 dias as superfícies foram retificadas..
Resultados e discussão
Os resultados obtidos nos ensaios de resistência à compressão axial simples (rompimento dos corpos de prova) estão apresentados na fig.3.


Figura 3: Resistência média a resistência a compressão do concreto


Os resultados apresentados indicam o máximo de resistência à compressão axial simples para o traço C50 (substituição de 50% em massa da brita 1 por grits). Para os traços 63 C75 e C100.1 (substituição de 75% e 100% em massa da brita 1 por grits respectivamente) ) houve uma redução da resistência a compressão axial simples. A resistência a compressão axial simples do traço C100.2 ( substituição de 100% em massa da brita 1 por grits e aumento da relação a/c de 0,944 para 1,044 apresentou o menor resultado do grupo.

Este comportamento é compatível com o predito(10), segundo o qual a resistência à compressão axial simples de um concreto de uma determinada idade depende de dois fatores: i) grau de adensamento; ii) relação a/c. Este comportamento também se enquadra nas predições, segundo os quais quanto maior a relação a/c menor a resistência à compressão axial simples do concreto (11).

A fig. 4 apresenta a variação percentual da resistência à compressão dos diversos traços comparados com o concreto de referência (traço C0).



Figura 4: Variação da resistência a compressão em relação ao traço 1.



Conclusões

A utilização do resíduo grits como agregado graúdo no concreto em substituição a rocha natural gnaisse mostrou-se viável dentro dos parâmetros avaliados neste estudo. Os resultados da primeira etapa do estudo indicam que o resíduo grits pode ser utilizado como agregado graúdo, pois a resistência a compressão axial simples do concreto foi aumentada para substituições de brita de gnaisse pelo resíduo grits nas proporções de 25% e 50% em massa. Para substituições nos percentuais de 75% e 100% em massa da brita 1 pelo resíduo grits houve uma redução da resistência a compressão axial simples do concreto. A maior resistência à compressão axial simples foi obtida com a substituição de 50% em massa da brita 1 de gnaisse pelo resíduo grits.



REFERÊNCIAS

1. ASSIS, L. G.; DIAS, F. M. Estudo da viabilidade da utilização da rocha dunito, proveniente de Catas Altas - MG, como agregado para concreto. In: IV SEGeT – Simpósio de Excelência em Gestão e Tecnologia, Resende, 2007. Anais… Resende, 2007.

2. MENDES, S. E. S, Estudo experimental de concreto de alto desempenho utilizando agregados graúdos disponíveis na região metropolitana de Curitiba. Curitiba, 2002. 146f. Dissertação de Mestrado (Graduação em Engenharia Civil) – Curso de pós Graduação em Construção Civil, Universidade Federal do Paraná.

3. BARBOSA, M. P.; SILVA, L. M.; MENOSSI, R. T.; SALLES, F. M.; RÓS, P. S. A influência da adição de finos basálticos nas características reológicas e mecânicas dos concretos auto-adensáveis (CAA). IBRACON - Volume II - Construções em Concreto - Trabalho CBC0162 - pg. II.7 - II.22. In: 46º Congresso Brasileiro do Concreto, 2004.

4. ALHADAS, M. F. S. Estudo da influência do agregado graúdo de diferentes origens mineralógicas nas propriedades mecânicas do concreto. Belo Horizonte, 2008. 126 p. Dissertação (Mestrado) – Escola de Engenharia - Universidade Federal de Minas Gerais.

5. CINCOTTO, M. A. Utilização de subprodutos e resíduos na indústria da construção civil. In: SIMPÓSIO DE DESEMPENHO DE MATERIAIS E COMPONENTES DE CONSTRUÇÃO CIVIL. 2, 1988, Florianópolis. Anais... Florianópolis: [s.n.], 1988. p.171-181.

6. GULLICHEN, J.; FOGELHOLN, C-J. Chemical pulping (book 6) in Papermaking science and technology. 693 p. Helsinki: Fapet, 2000.

7. ALVES, M. S. Estudo das características e da viabilidade do uso de resíduos gerados no polimento de rochas graníticas como adição em concretos. Belo Horizonte, 2008. 132 p. Dissertação (Mestrado) – Escola de Engenharia - Universidade Federal de Minas Gerais.

8.NBR 7211 - Agregados para concreto - Especificação. Rio de Janeiro, 1986.

9. NBR 5739 - Determinação da resistência à compressão. Rio de Janeiro 1986, 3p.

10. NEVILLE, A. M. Propriedades do concreto. 2. ed. São Paulo, PINI, 1997. 828 p.

11. MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto: Estrutura, Propriedades e Materiais. São Paulo: PINI, 1994.



HOW TO USE WASTE GRITS COARSE AGGREGATE CONCRETE

ABSTRACT

The need to preserve natural resources and disposal of waste generated in industrial processes properly, has been the subject of studies of research institutions. Considering the increasing pulp production in Brazil, the study of application of the same residue as an alternative material in construction becomes relevant. This study evaluated the grits generated in the production of pulp by the Kraft process, as a substitute for coarse aggregate in concrete. For this evaluation, the grits were subjected to the test of resistance to axial compression simple. A simple axial compression strength of the concrete was increased to substitutions at residue gneiss crushed grits in proportions of 25% and 50% by weight.



Keywords: Concrete, Physico-mechanical compressive strength.

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