UTILIZAÇÃO DE CINZAS PROVENIENTES DA QUEIMA DE MADEIRA EM
CALDEIRA DE AGROINDÚSTRIA COMO ADITIVO EM ARGAMASSAS
PARA FINS NÃO ESTRUTURAIS.
Alexsandro Luiz Julio(1)
Biólogo pela Universidade Comunitária da Região de Chapecó – UNOCHAPECÓ.
Mestre em Engenharia Civil pela Universidade de Passo Fundo – UPF. Professor do
curso de Engenharia Ambiental e Sanitária da Universidade do Contestado – UnC
campus Concórdia – SC.
Julian Grub
Arquiteto Urbanista pela Universidade do Vale dos Sinos – UNISINOS. Mestre em
Engenharia Civil pela Universidade de Passo Fundo – UPF. Professor do curso de
Arquitetura e Urbanismo da Universidade do Vale dos Sinos – UNISINOS campus São
Leopoldo – RS.
Daniela Bagnara
Matemático pela Universidade Comunitária da Região de Chapecó - UNOCHAPECÓ.
Pós-graduada em ensino de Matemática e Física pela Faculdade de Ciências Sociais
Aplicadas – CELER. Mestranda em Engenharia Civil pela Universidade de Passo
Fundo – UPF.
Guilherme Händel Dipp
Arquiteto Urbanista pela Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul. Pósgraduado em Arquitetura Comercial pela Universidade do Vale dos Sinos – UNISINOS.
Mestranda em Engenharia Civil pela Universidade de Passo Fundo – UPF.
Águida Gomes de Abreu
Engenheira Civil pela Universidade do Vale dos Sinos – U NISINOS. Mestrado em
Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS. Doutora
em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS.
Professora dos Cursos de Engenharia Civil e Arquitetura e Urbanismo da Universidade
de Passo Fundo – UPF.
Endereço(1): Rua Victor Sopelsa, 3000. Bairro Salete. Concórdia – SC – CEP 89700000 – Brasil – Tel.: (49) 3441-1000 – e-mail: [email protected].
UTILIZAÇÃO DE CINZAS PROVENIENTES DA QUEIMA DE MADEIRA EM
CALDEIRA DE AGROINDÚSTRIA COMO ADITIVO EM ARGAMASSAS
PARA FINS NÃO ESTRUTURAIS.
INTRODUÇÃO
As cinzas provenientes da queima de combustíveis de origem vegetal em caldeiras é um problema
recorrente nas plantas de beneficiamento de grãos do sul do Brasil, em especial o da soja. Devido ao custo
e a disponibilidade, a madeira ainda é muito usada. A quantidade de resíduo gerado deste processo
tornou-se um problema, pois é um Material Particulado Fino (MPF), que espalhar-se por quilômetros. O
mesmo possui reatividade com o solo, sendo usadas como corretivo, mesmo que de forma empírica. Por
essas características este resíduo tornou-se um problema ambiental de solução complexa.
Segundo Maltz (2003) a forma mais comum de lançamento de resíduos ainda são os aterros sanitários,
que mesmo tendo alta tecnologia ainda apresentam o risco da alta concentração de poluentes.
O gerenciamento dos resíduos sólidos e a destinação ou o reaproveitamento ganha força com a
responsabilidade ambiental exigida de empresas que precisam conquistar novos mercados. Nesta
realidade a construção civil passou a ser consumidora de resíduos produzidos por ela mesma, como se
tornou destino adequado de resíduos de outros processos produtivos. O uso de resíduos na construção
civil é crescente. Lébeis (2003) afirma que com a legislação ambiental mais restritiva dia após dia, além
dos custos do tratamento dos resíduos poderão ser repassados aos cidadãos em formas de impostos.
Assim, utilizar resíduos sólidos como matéria-prima e sua transformação passam a ser viáveis para
empresas e pessoas e para o meio ambiente.
Este trabalho propôs avaliar o uso do resíduo cinza de caldeiras alimentada com madeira de uma indústria
de Passo Fundo, RS, nas formas in natura e queimada em comparação com um aditivo tradicional, a
sílica ativa, em argamassas para uso não estrutural, substituindo parcialmente o cimento e avaliando o
comportamento aos testes exigidos pela NBR 9778/2006 para absorção de água, índice de vazios e massa
específica. Além disso, foi testada a resistência à compressão e a resistência à compressão diametral
conforme as NBR 7215/1996 e NBR 7222/1994. As avaliações foram feitas em corpos de prova em
laboratório com diferentes concentrações de resíduo misturado a argamassa em comparação com misturas
com sílica ativa e de argamassa sem aditivos.
OBJETIVOS
Avaliar a qualidade de argamassas que receberam em sua constituição do resíduo sólido cinza de caldeira
através das análises de rompimento de corpos de prova comparando seu desempenho com argamassas
tradicionais e com argamassas que receberam aditivos consagrados comercialmente.
Quantificar a capacidade de absorção de água nas argamassas que possuem o resíduo cinza de caldeira em
comparação a argamassa sem a mesma e com o aditivo comercial sílica ativa.
MATERIAIS E MÉTODOS
As amostras do resíduo foram coletadas após a limpeza das caldeiras. Em seguida foram peneiradas para
eliminar materiais grossos. Foram preparadas duas amostras, uma in natura e outra que passou por
processo de queima para a retirada de sobras de matéria orgânica com o uso de um recipiente metálico e
uma fonte de calor (fogareiro). Ao final obtiveram-se duas amostras distintas denominadas cinza preta
(CP), in natura e cinza queimada (CQ).
Foram preparadas, em duplicata, misturas com diferentes concentrações de resíduos entre 10%, 20% e
30% para a construção dos corpos de prova. Para sílica ativa utilizou-se 10%, o que é tradicionalmente
usado. O cimento utilizado foi do tipo CP II. O tempo de cura dos corpos de prova foi de 28 dias. Os
traços utilizados e a nomenclatura identificadora são apresentados na tabela 1.
Tabela 1: Proporções dos materiais utilizadas para a confecção dos corpos de prova.
Quantidade de materiais (g)
Traço
Cimento Resíduo
Areia
Água
0
CP10%
CP20%
CP30%
CQ10%
CQ20%
CQ30%
S.A.10%
700
630
560
490
630
560
490
630
70
140
210
70
140
210
70
2100
2100
2100
2100
2100
2100
2100
2100
350
350
350
350
350
350
350
350
Após a preparação das misturas as mesmas foram submetidas a testes de consistência, conforme rege a
NBR 13276/2002. Para a construção dos corpos de prova foram utilizados tubos de PVC e seguido o que
determina a NBR 5738/2003. Após o período de cura os mesmos foram submetidos a testes de resistência
conforme as NBR 7215/1996 e NBR 7222/1994.
Para avaliar se a adição de tal resíduo na argamassa causaria modificações com relação a índice de vazios,
absorção de água e massa específica os corpos de prova foram submetidos aos testes previstos na NBR
9778/2006, em duplicata e avaliados conforme as diretrizes da mesma.
Esta pesquisa foi desenvolvida no Laboratório de Materiais de Construção Civil – LABOMACC da
Universidade do Passo Fundo, sendo que as amostras não foram preparadas no mesmo dia, tendo um
intervalo de uma semana entre cada preparação e avaliação dos corpos de prova. O rompimento ocorreu
respeitando a diferença da data de construção dos mesmos e foi feito de forma aleatória para evitar
possíveis interferências e diluir erros de amostragem.
RESULTADOS
Os resultados a seguir representam os ensaios realizados com os corpos. Inicialmente foram verificados
os valores para resistência a compressão. Os valores estão na tabela 2.
Tabela 2: Resultados dos testes de compressão.
Traço/Identificação
fc28 (MPa)
Média
Traço/Identificação
fc28 (MPa)
Média
O
22,9
CQ10%
20,7
CP10%
19,4
CQ20%
19,0
CP20%
20,9
CQ30%
15,6
CP30%
16,8
S.A.10%
20,9
As composições que apresentaram maiores resistências foram as elaboradas com cinza in natura
(CP20%) com 20,9 MPa média e cinza queimada (CQ10%) com 20,7 MPa média. Comparando com a
mistura de referência os valores ficaram em uma faixa próxima. O mesmo se observou em relação a
argamassa com a sílica ativa com 20,9 MPa media.
A tabela 3 apresenta os valores para os ensaios de tração por compressão diametral realizado sobre os
corpos de prova.
Tabela 3: Resultados dos testes de tração por compressão diametral.
Traço/Identificação
ft28 (MPa)
Média
Traço/Identificação
ft28 (MPa)
Média
O
2,2
CQ10%
2,0
CP10%
2,2
CQ20%
2,0
CP20%
2,2
CQ30%
1,8
CP30%
1,8
S.A.10%
1,9
Para este parâmetro os valores seguem a tendência anterior. Os melhores resultados foram obtidos com as
misturas com cinza in natura no percentual de 10% e 20%, valores iguais ao da mistura de referência, 2,2
MPa em média. A mistura com cinza queimada obteve valores de 2,0 MPa em média para as
porcentagens de 10% e 20%. Em ambos, os valores ficaram acima da sílica ativa, 1,9 MPa média. Assim,
para este item as misturas conseguiram superar o aditivo comercial tendo resultados expressivos,
principalmente com a cinza in natura.
Outro fator que deve ser levado em conta para adição de outros materiais as argamassas é o índice de
vazios, pois este colabora no volume de espaços sem material, que podem comprometer a absorção de
água pela argamassa e comprometer a qualidade. Os valores para os parâmetros de índice de vazios e
percentuais de absorção de água estão na tabela 4.
Tabela 4: Resultados dos testes de índice de vazios.
Traço/Identificação
Índice de vazios
(%)
Traço/Identificação
Índice de vazios
(%)
O
21,0
CQ10%
21,7
CP10%
22,6
CQ20%
23,1
CP20%
23,4
CQ30%
23,4
CP30%
25,2
S.A.10%
22,2
Feitas as análises observou-se que os corpos de prova que receberam os aditivos e que apresentaram
menor índice de vazios foram o CQ10% e o com sílica ativa S.A.10%. Os demais tiveram índices
superiores. A mistura com 10% de cinza queimada teve seu índice de vazios próximo ao da mistura de
referência. Esse resultado é expressivo, pois se na análise de absorção de água esta tendência permanecer
o uso de cinzas acrescidas ao cimento tende a ganhar força.
Para o parâmetro de absorção de água previsto na NBR 9778/2006 a qual os corpos de prova foram
submetidos os resultados estão na tabela 5.
Tabela 5: Resultados do teste de índice de consistência.
Absorção de
Absorção de água
Traço/Identificação
Traço/Identificação
água (%)
(%)
O
10,6
CQ10%
11,0
CP10%
11,4
CQ20%
11,9
CP20%
11,9
CQ30%
12,2
CP30%
13,1
S.A.10%
11,6
O resultado aqui observado mostra que a mistura com 10% de cinza queimada (CQ10%) obteve o melhor
desempenho. Os valores de CP10% também merecem destaque, pois se alguma sobra de matéria orgânica
existiu, interveio em uma escala pequena. Comparando com a sílica ativa as misturas com 10% de resíduo
tiveram melhor desempenho.
Visando o comportamento da argamassa com a adição do resíduo cinza de caldeira. Testes de
consistência com base na NBR 13276/2002 foram realizados. A tabela 6 apresenta os resultados do teste.
Tabela 6: Resultados do teste de índice de consistência.
Traço
0
0
CP10%/1
CP10%/2
CP20%/1
CP20%/2
CP30%/1
CP30%/2
Consistência (mm)
335/343
341/347
318/328
329/327
298/302
308/311
290/280
300/301
Traço
CQ10%/1
CQ10%/2
CQ20%/1
CQ20%/2
CQ30%/1
CQ30%/2
S.A.10%/1
S.A.10%/2
Consistência (mm)
297/313
337/331
324/334
337/331
273/271
304/308
297/297
308/296
Para evidenciar bem os resultados estes são apresentados de todas as amostras, ou seja, em duplicata e
mensurados conforme a NBR 13276/2002, assim, as medidas foram realizadas em três diâmetros tomados
em pares de pontos uniformemente distribuídos ao longo do perímetro.
Avaliando os resultados não foi possível afirmar que a adição de resíduos de cinza de caldeira ou de sílica
ativa possa ter alterado as amostras. O que se percebe e que em todas as amostras há diferenças nas
medidas realizadas, porém todas com uma margem não distante dos valores de referência.
CONCLUSÕES
Após as avaliações realizadas em todos os corpos de prova podemos considerar que a utilização das
cinzas de caldeiras proveniente da queima de madeira é viável como aditivo em argamassas. Em todos os
testes de aplicação de carga o comportamento dos corpos de prova mostrou desempenho semelhante à
composição tradicional de argamassas ou mesmo quando utilizada um aditivo consagrado como a sílica
ativa.
Em alguns momentos, como no teste de tração por compressão diametral, os resultados dos corpos de
prova com resíduo cinza de caldeira foram superiores os resultados comparados com o aditivo tradicional,
tendo o mesmo valor da mistura padrão. Já para o índice de vazios das misturas com cinzas queimadas na
proporção de 10% foi próximo ao da mistura padrão, o que mostra que a granulometria das cinzas causa
interferência significativa na composição da argamassa, já que aumentando o percentual na mistura deste
aumenta o índice de vazios. E isso se reflete na capacidade de absorção de água, sendo que o
comportamento é seguido, ou seja, mais cinza, mais absorção de água.
Finalmente o que se pode considerar é que como forma de destino final, a utilização deste resíduo na
construção civil é viável frente aos impactos que a disposição inadequada deste pode causar a saúde
ambiental de moradores próximos aos depósitos do mesmo. Conforme cita do Carmo e Portella (2008), o
benefício de se usar tais produtos como as escoria, fibras ou resinas, centra-se no aspecto tecnológico,
observando que a qualidade do concreto convencional seja, no mínimo, mantida ou melhorada. A adição
das cinzas de caldeira pode não ter proporcionado melhorias, mas o desempenho da mesma em
quantidades de até 20% do total abre um leque de utilização para tal resíduo, pois o desempenho de modo
geral foi satisfatório.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1.
2.
3.
4.
5.
MALTZ, R. Ampliação dos conceitos do ambientalista José Antonio Lutzenberger no
tratamento de resíduos da Klabin Riocell. In: Congresso Brasileiro de Geotecnia Ambiental, 5.,
2003, Porto Alegre. Anais... Porto Alegre: 2003.
LÉBEIS, V. D. L. Viabilidade do uso de resíduos da fabricação de papel em argamassas.
2003. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Programa de Pós Graduação em Engenharia
Civil, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2003.
CARMO, J. B. M. do; PORTELLA, K. F. Estudo comparativo do desempenho mecânico da
sílica ativa e do metacaulim como adições químicas minerais em estruturas de concreto.
Cerâmica,
São
Paulo,
n.
54,
2008.
Disponível
em:
<
www.scielo.br/pdf/ce/v54n331/a0754331.pdf>. Acessado em 08 jun 2011.
Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT. Cimento Portland - Determinação da
resistência à compressão NBR 7215/1996. Rio de Janeiro, 1996.
____________________________________________. Argamassa e concreto - Determinação
da resistência à tração por compressão diametral de corpos-de-prova cilíndricos NBR 7222/1994.
Rio de Janeiro, 1994.