CARACTERIZAÇÃO DA ESCÓRIA DE ACIARIA LD PARA
EMPREGO COMO AGREGADO ASFÁLTICO PARA
PAVIMENTOS NO ESTADO DA BAHIA
Gilberto Fernaandes
Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Brasil, [email protected]
Rafaela Ribeiro Caliman
Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Basil, [email protected]
Marina Reno Barbosa
Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Brasil, [email protected]
Daniel Pinto Fernandes
Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Brasil, [email protected]
Ronderson Queiroz Hilário
Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Brasil, [email protected]
Hebert da Consolação Alves
Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Brasil, [email protected]
RESUMO: Nos dias atuais, com os diversos incentivos para tornar os processos construtivos cada
vez mais sustentáveis a busca de alternativas economicamente viáveis tem se tornado um grande
desafio para a sociedade. Neste trabalho, tendo em vista as exigências do mercado econômico atual,
estudou-se a caracterização de escórias de aciaria para a sua utilização como agregado em misturas
asfálticas. A escória de aciaria é um subproduto da produção do aço, um resultado da agregação de
vários elementos cuja presença não é desejada no material aço, sendo assim um produto descartado
pela indústria siderúrgica. A sua reutilização seria uma solução sustentável e rentável para as
empresas produtoras, pois o seu manuseio não é economicamente interessante e seu
acondicionamento gera um passivo ambiental. Sua utilização já está bem difundida no meio
rodoviário, geralmente sendo empregadas como material granular nas camadas de base e sub-base.
No entanto, o objetivo deste trabalho é caracterizar tecnicamente o agregado siderúrgico produzido
por uma grande empresa siderúrgica na região metropolitana de Salvador no Estado da Bahia-Brasil,
focado em uma bateria de ensaios tais como Granulometria, Massa Específica, Resistência ao
Choque “Treton”, Abrasão Los Angeles, Índice de Suporte Califórnia (CBR), Difração de Raios-X
entre outros para ser utilizada em misturas asfálticas, onde é menos empregada. As misturas
asfálticas são utilizadas como camada de revestimento nas vias urbanas e rodovias brasileiras. Os
pavimentos são estruturas compostas por múltiplas camadas, sendo que o revestimento é a camada
responsável por receber e transmitir a carga dos veículos, além de servir de proteção contra
o intemperismo. Diante dos resultados obtidos no trabalho se observa um grande potencial de uso
da escória de aciaria em misturas betuminosas com desempenho mecânico compatível, reduções de
custos de produção e mitigação de passivos ambientais, por ser este um excelente material além de
sustentável.
PALAVRAS-CHAVE: Pavimento rodoviário; escória de aciaria; misturas asfálticas
1
1.1
INTRODUÇÃO
Considerações iniciais
Atualmente o principal meio de transporte
operante no Brasil é o modal rodoviário.
Segundo dados da Confederação Nacional do
Transporte, a malha rodoviária brasileira soma
por volta de 1,7 milhão de quilômetros entre
estradas federais, estaduais, municipais e
concessionadas, sendo que esta modalidade de
transporte representa 96,2% da locomoção de
passageiros e 61,8% da movimentação de
cargas nacional. Apesar de ser o meio de
transporte mais utilizado e difundido, o país não
possui a infra-estrutura necessária para uma
utilização mais eficiente. Grande parte das
rodovias brasileiras está em péssimas condições
de uso, devido a uma execução e manutenção
incorreta, além de grande parte não ser
pavimentada, apenas 13% possui pavimentação.
Dados retirados da Pesquisa CNT de
Rodovias realizada em 2011 apontam que
apenas 12,6% das rodovias são consideradas
ótimas, 30% boas, 30,5% regulares, 18,1%
ruins e 8,8% péssimas, sendo que apenas
metade (52%) do asfalto das estradas brasileiras
está em estado satisfatório (ótimo ou bom). O
modal rodoviário possui um grande volume
movimentado, segundo um estudo do Instituto
ILOS em 2008 foi transportado mais de 770
bilhões de TKU, e também um dos modais com
preço unitário mais elevado (perdendo apenas
para o aéreo), fazendo assim com que o
transporte rodoviário de cargas tenha ampla
representatividade nos custos logísticos do País.
Outros dados do Instituto referem que em
2008, os gastos com a movimentação de carga
pelas rodovias brasileiras foram de R$ 164,5
bilhões, ou 5,7% do Produto Interno Bruto
(PIB) brasileiro.
1.2
Justificativa
No Estado da Bahia, a extensão da malha
rodoviária no ano de 2008 era de 142.024
quilômetros, sendo que 113.369 não eram
pavimentadas, o que causa uma grande
deficiência no transporte de cargas e
passageiros. Tendo isto em vista, soluções que
proporcionem a melhoria deste quadro de forma
satisfatória e econômica, são necessárias para
impulsionar o desenvolvimento do país. Neste
contexto, a escória surge como uma tecnologia
sustentável para minimizar esse problema,
utilizada como agregado em misturas asfálticas.
As misturas asfálticas são utilizadas como
camada de revestimento nas vias urbanas e
rodovias brasileiras,
os
pavimentos são
estruturas compostas por múltiplas camadas,
sendo que o revestimento é a camada
responsável por receber e transmitir a carga dos
veículos, além de servir de proteção contra
o intemperismo A escória de aciaria é um
subproduto da produção do aço, um resultado
da agregação de vários elementos cuja presença
não é desejada no material aço, sendo assim um
produto descartado pela indústria siderúrgica.
Seu acondicionamento gera um passivo
ambiental e por isso é interessante sua
reutilização, além de ser um material disponível
em grande quantidade, de fácil obtenção - o
Brasil está em nono lugar na produção de aço
mundial, segundo o Instituto Aço Brasil (IABR,
2012) - e relativamente econômico. Usualmente
se utiliza brita como agregado em misturas
asfálticas, porém é um produto escasso, pois é
retirado da natureza, e sua extração de
pedreiras, além de ser de difícil acesso na
maioria das vezes, ocasionando uma distância
média de transporte elevada, causa também
degradação ambiental, poluição sonora,
vibração, geração de particulados entre outros
agravantes. A escória, portanto seria uma
alternativa mais sustentável, acessível e
econômica, proporcionando assim uma maior
facilidade no processo de pavimentação das vias
urbanas e rodovias brasileiras.
2 OBJETIVO
O objetivo geral deste trabalho é proporcionar,
por meio do uso da escória de aciaria, uma
alternativa mais eficiente para a produção de
misturas asfálticas, impulsionando assim a
pavimentação da malha urbana brasileira, mais
especificamente do estado da Bahia e promover
a sustentabilidade do processo.
O objetivo específico é atestar se a escória de
aciaria analisada fornecida por uma empresa
siderúrgica de Salvador-BA possui as
características necessárias para ser utilizada
como agregado em misturas asfálticas de forma
eficiente, por meio de uma ampla campanha de
ensaios de caracterização técnica, realizados
segundo as Normas Brasileiras pertinentes.
Sendo atestada sua eficiência, credenciar a
escória de aciaria em questão, para ser utilizada
como agregado de misturas asfálticas e permitir
assim maior facilidade e economia na
pavimentação das vias e rodovias da sua região
de origem.
3
METODOLOGIA
Neste trabalho foi analisado o agregado
siderúrgico produzido por uma grande empresa
siderúrgica na região metropolitana de Salvador
no
Estado
da
Bahia-Brasil,
mais
especificamente em Simões Filho, por meio de
uma caracterização física, química e mecânica
do mesmo. Para esta caracterização técnica
foram realizados ensaios no Laboratório de
Ferrovias e Asfalto, no Laboratório de Química
e no Laboratório de Microscopia da
Universidade Federal de Ouro Preto, utilizando
métodos padronizados segundo as normas
adequadas. Os seguintes ensaios foram
realizados na escória de aciaria analisada:
 Granulometria
 Massa específica real e aparente
 Resistência ao desgaste – Abrasão Los
Angeles
 Absorção de água
 Resistência ao Choque / Treton
 Durabilidade
 Expansibilidade (PTM 130)
 Índice de suporte Califórnia (CBR)
 Difração de Raio X
 Microscopia Eletrônica de Varredura
(MEV)
 Determinação de CaO (livre)
No primeiro plano, as amostras enviadas
pela siderúrgica fornecedora foram armazenadas
e acondicionadas em galões lacrados nas
facilidades do Laboratório de Ferrovias e
Asfalto. Posteriormente foi realizado o
quarteamento das amostras para assegurar a
representatividade das mesmas.
Logo em seguida, os ensaios de caracterização
técnica das amostras de escória de aciaria foram
realizados e os métodos de ensaios executados
foram os seguintes:
3.1
Caracterização Física e Mecânica
Os ensaios de caracterização física e mecânica
das amostras em questão foram realizados
segundo as metodologias da Associação
Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) e do
Departamento Nacional de Infra-Estrutura de
Transporte (DNIT). Esses ensaios foram
executados no Laboratório de Ferrovias e
Asfalto da Universidade Federal de Ouro Preto
e obedeceram aos seguintes métodos de
execução:
 Densidade e absorção de água – DNERME 081/98: Agregado – determinação
da absorção e da densidade de agregado
graúdo.
 Densidade Miúdo - DNER-ME 084/95:
Agregado miúdo – determinação da
densidade real.
 Massa específica real - DNER-ME
085/94: Material finamente pulverizado
– determinação de massa específica real.
 Resistência ao choque – Tetron - DNERME 399/99: Agregados – determinação
da perda ao choque no aparelho Treton.
 Granulometria – DNER-ME 083/98:
Agregados – análise granulométrica.
 Durabilidade – DNER-ME 089/94:
Agregados – Avaliação da durabilidade
pelo emprego de soluções de sulfato de
sódio ou de magnésio
 Índice de Suporte Califórnia – DNERME 049/94: determinação do Índice de
Suporte Califórnia utilizando amostras
não trabalhadas.
4
 Resistência ao desgaste – Abrasão Los
Angeles – DNER-ME 035/98:
Agregados – determinação da abrasão
“Los Angeles”.
 Expansibilidade DNIT-ME 113/2009:
Pavimentação rodoviária – Agregado
artificial – Avaliação do potencial de
expansão de escória de aciaria – Método
de ensaio.
3.2
RESULTADOS E ANÁLISES
Após a realização dos ensaios na escória de
aciaria estudada, obteve-se os seguintes
resultados.
4.1
Análise Granulométrica
A seguinte curva granulométrica foi formada
após a realização do ensaio de granulometria.
Caracterização Química
Os ensaios de caracterização química foram
executados no Laboratório de Química e no
Laboratório de Microscopia e o ensaio de CaO
livre foi executado pelo Laboratório de
Ferrovias e Asfalto da Universidade Federal de
Ouro Preto. Esses ensaios de caracterização das
amostras em questão foram realizados segundo
as metodologias da Associação Brasileira de
Normas Técnicas (ABNT) e obedeceram aos
seguintes métodos de execução:
 Determinação de CaO (livre) – NBR
NM 13: Cimento Portland – Análise
química – Determinação de óxido de
cálcio livre pelo etileno glicol (ABNT.
2004).
 Difração de raios-X - PO-GT 5042:
Procedimento
para
análise
por
Difratometria de raios X, visando à
identificação da composição cristalina
das escórias de aciaria estudadas.
Figura 1 - Curva Granulométrica da Escória de
Simões Filho - BA
O Coeficiente de curvatura (Cc) da escória em
questão foi de aproximadamente 1,3, estando na
faixa entre 1< Cc < 3, portanto temos que o
material analisado é classificado como bem
graduado.
4.2
Ensaios
mecânica
de
caracterização
física
e
Os resultados dos ensaios caracterização física e
mecânica realizados e o resultado do ensaio de
da determinação de CaO (livre) foram
apresentados na tabela a seguir:
 Microscopia eletrônica de varredura
(MEV) com EDS visa a obtenção de
informações estruturais e químicas de
amostras de escórias de aciaria em
estudo.
Finalmente, os resultados obtidos nos ensaios
realizados na escória de aciaria proveniente da
região metropolitana de Salvador no Estado da
Bahia-Brasil foram analisados e a escória foi
observada em relação a sua utilização como
agregado em misturas asfálticas.
Tabela 1 – Resultados dos ensaios de Caracterização
Física e Mecânica e de CaO (livre) da Escória de Simões
Filho – BA
Analisando os resultados obtidos, pode-se
observar que a durabilidade da escória de
aciaria analisada é de 0,92%, quando submetida
ao ensaio de durabilidade com o sulfato de
sódio, sendo que a máxima permitida é de 5%.
Logo a mesma está dentro do recomendado para
o uso.
O valor de CBR encontrado na escória de
aciaria em questão de 73% está em
conformidade com os valores admitidos para
uso como agregado em misturas asfálticas.
O resultado do ensaio no aparelho Treton
para o material pesquisado foi de 12,30%,
demonstrando, portanto resistência ao choque
em conformidade com os limites estabelecidos
por norma, onde o máximo permitido para
agregado de misturas asfálticas é de 60% (IPR,
1998).
Em revestimentos asfálticos é desejável uma
resistência ao desgaste relativamente alta,
indicada por uma baixa abrasão no ensaio de
Abrasão Los Angeles. O desgate Los Angeles
deve ser igual ou inferior a 40% (DNER-ME
035), admitindo se agregrados com valores
maiores, no caso de terem apresentado
desempenho satisfatório em utilização. A
escória estudada possui uma abrasão de
18,10%, bem aquém dos limites máximos, logo
se enquadra nessa classificação técnica.
Como o teor de CaO (livre) apresentado pela
escória é relativamente baixo, ela se enquadra
no perfil de agregado para misturas asfálticas.
Segundo DNER (1994j), a absorção de água
tem que ser de 1,0% a 2,0% em peso. Logo
absorção das diferentes faixas granulométricas
avaliadas se encontra dentro dos padrões
exigidos. A mesma norma também especifica
que a massa específica tem que estar entre 3,0 a
3,5 kg/dm³, portanto a escória estudada atende
esse parâmetro.
O resultado encontrado para o ensaio de
expansibilidade (PTM 130) foi de 0,31% e se
encontra dentro dos limites de expansão para
utilização como agregado em misturas
asfálticas. Segundo o DNER (1994j), o máximo
é de 3% de expansão.
4.3
de raio-X, para todas as escórias de aciaria
estudadas, demonstraram a ocorrência das fases
mineralógicas dos padrões difratométricos. Os
principais constituintes mineralógicos da
escória estudada são: Gehlenite – Ca2Al2SiO7;
Rhodochrosite – MnCO2; Magnetite – Fe2O4;
Hematite – Fe2O2; Quartz – SiO2. A escória de
Pindamonhangaba é composta por: Magnetite –
Fe2O4; Quartz – SiO2; Wustite – FeO; Calcite
– CaCO3. E, finalmente, a escória de aciara de
Barão de Cocais é composta por: Quartz –
SiO2; Calcite – CaCO3; Magnetite – Fe2O4;
Wustite – FeO.
Figura 2 - Difração de Raio X da Escória de
Simões Filho - BA
4.1
Microscopia Eletrônica de Varredura
(MEV)
Com a análise visual do agregado siderúrgico
em questão percebe-se que a mesma possui
aspecto textural áspero e irregular, compostos
de cristais com granulação grossa, destacandose a presença de partículas com forma angulosa
e bordas agudas com dimensões variadas.
Difração de Raio-X
Os resultados obtidos para o ensaio de difração
Figura 3 - Morfologia Típica encontrada na Escória de
Aciaria de Simões Filho.
Os elementos principais na composição da
escória de aciaria analisada são apresentados na
tabela a seguir. Predominaram os seguintes
elementos na escória: oxigênio, magnésio,
alumínio, silício e cálcio.
malha ferroviária do estado da Bahia, por ser de
fácil acesso, sendo encontrada na região
metropolitana de Salvador, capital do estado da
Bahia, além de um produto mais econômico
quando comparado com outros agregados mais
comuns de misturas asfálticas e mais
sustentável. Com a pavimentação dessas
estradas, o transporte de cargas e passageiros da
região seria mais eficiente e contribuiria para o
crescimento econômico da mesma.
AGRADECIMENTOS
Tabela 2 - Composição da escória de Simões Filho.
A análise geral dos resultados demonstra que
a escória proveniente da siderúrgica de Simões
Filho/Bahia, está em conformidade com as
especificações técnicas necessárias para ser
utilizada como agregado em misturas asfálticas.
5 CONCLUSÃO
Atualmente devido à crescente necessidade de
tornar os processos construtivos cada vez mais
sustentáveis, novas técnicas econômicas e mais
viáveis devem ser consolidadas. O trabalho
apresentado demonstrou de forma satisfatória
que a escória analisada proveniente de uma
siderúrgica do estado da Bahia possui
características favoráveis à utilização como
agregado em misturas asfálticas. A análise e o
estudo da aplicação de escória na pavimentação
em busca de dar uma destinação final adequada
por meio de um respaldo técnico é fundamental
para incentivar uma maior participação de
outros projetos de reciclagem no emprego em
construção civil. A literatura indica que a
escória quando estabilizada volumetricamente
constitui um excelente agregado para
pavimentação, com possibilidade de apresentar
melhores características que os materiais
convencionais.
Conclui-se também que, devido a sua
eficiência comprovada, a escória de aciaria da
siderúrgica em questão, seria uma solução
satisfatória para incentivar a pavimentação dos
mais de 100.000 km não pavimentados da
Os autores agradecem à Universidade Federal
de Ouro Preto, ao Laboratório de Ferrovias e
Asfalto e à Fundação Gorceix pelo apoio aos
ensaios e a Gerdau Açominas pelo apoio e
fornecimento de material para realização dos
ensaios.
REFERÊNCIAS
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caracterização ambiental, mecânica, física e química
da escória de aciaria de cinco estados do Brasil, com o
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de Janeiro/RJ
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ESTRADAS DE RODAGEM. ME 035/98:
Agregados – determinação da abrasão “Los Angeles”.
Rio de Janeiro, 1998.
DNER – DEPARTAMENTO NACIONAL DE
ESTRADAS DE RODAGEM. ME 049/1994: solos:
determinação do Índice de Suporte Califórnia
utilizando amostras não trabalhadas: método de
ensaio. Rio de Janeiro, 1994.
DNER – DEPARTAMENTO NACIONAL DE
ESTRADAS DE RODAGEM. ME 081/98:
Agregados – determinação da absorção e da
densidade de agregado graúdo. Rio de Janeiro, 1998.
DNER – DEPARTAMENTO NACIONAL DE
ESTRADAS DE RODAGEM. ME 083/98:
Agregados – análise granulométrica. Rio de Janeiro,
1998.
DNER
–
DEPARTAMENTO
NACIONAL
DE
ESTRADAS DE RODAGEM. ME 084/95: Agregado
miúdo – determinação da densidade real. Rio de
Janeiro, 1995.
DNER – DEPARTAMENTO NACIONAL DE
ESTRADAS DE RODAGEM. ME 085/94: Material
finamente pulverizado – determinação da massa
específica real. Rio de Janeiro, 1994.
DNER – DEPARTAMENTO NACIONAL DE
ESTRADAS DE RODAGEM. ME 089/94:
Agregados – Avaliação da durabilidade pelo emprego
de soluções de sulfato de sódio ou de magnésio. Rio
de Janeiro, 1994.
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ESTRADAS DE RODAGEM. ME 262/94: Emprego
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DNER – DEPARTAMENTO NACIONAL DE
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DEPARATAMENTO
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Pavimentação rodoviária – Agregado artificial –
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DEPARTAMENTO
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Ouro Preto/MG
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