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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
ESCOLA POLITÉCNICA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA
MESTRADO EM ENGENHARIA AMBIENTAL URBANA
Salvador-BA
2006
ANDERSON LUZ DE CARVALHO
AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DA
ARGAMASSA CONTENDO ADIÇÃO DE RESÍDUO DE
CARBONATO DE CÁLCIO GERADO NA FABRICAÇÃO DE
CELULOSE
Orientador: Prof. PhD Roberto Jorge de Câmara Cardoso
Co-Orientador: Prof. Dr. Alexandre Teixeira Machado
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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
ESCOLA POLITÉCNICA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA
MESTRADO EM ENGENHARIA AMBIENTAL URBANA
Salvador-BA
2006
ANDERSON LUZ DE CARVALHO
AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DA
ARGAMASSA CONTENDO ADIÇÃO DE RESÍDUO DE
CARBONATO DE CÁLCIO GERADO NA FABRICAÇÃO DE
CELULOSE
Dissertação apresentada à Escola Politécnica da
Universidade Federal da Bahia para obtenção do título de
Mestre em Engenharia Ambiental Urbana.
Orientador: Prof. PhD Roberto Jorge de Câmara Cardoso
Co-Orientador: Prof. Dr. Alexandre Teixeira Machado
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Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca Bernadete Sinay Neves,
Escola Politécnica da UFBA
Carvalho, Anderson Luz de
C331a Avaliação das propriedades mecânicas da argamassa contendo
adição de resíduo de carbonato de cálcio gerado na fabricação de
celulose / Anderson Luz de Carvalho. – Salvador, 2006.
142 f. : il.
Orientador: Prof. PhD. Roberto Jorge de Câmara Cardoso.
Dissertação (mestrado) – Universidade Federal da Bahia, Escola
Politécnica, 2006.
1. Argamassa – Propriedades mecânicas. 2. Indústria de celulose –
Resíduos industriais. I. Cardoso, Roberto Jorge de Câmera. II.
Universidade Federal da Bahia. Escola Politécnica. III. Título.
CDD 20.ed.691.5
Aos meus avós e pais pelos ensinamentos da vida.
À Daniela pelo amor e paciência e a todos aqueles
que me ajudaram nesta caminhada.
AGRADECIMENTOS
Ao chegar neste momento de conclusão de mais uma etapa na minha vida, quero
expressar minha admiração, o profundo respeito e sinceros agradecimentos a todos
aqueles que contribuíram direta ou indiretamente na execução deste trabalho.
Neste período, muitos foram os obstáculos, porém o convívio e o apoio mais direto
dessas pessoas me serviram de estímulo para continuar seguindo em frente.
Ao Professor Dr. Roberto Jorge de Câmara Cardoso pelo empenho, coragem e
dedicação, e de quem sempre obtive apoio nos momentos de dificuldade.
Ao Professor Dr. Alexandre Teixeira Machado, companheiro e amigo, pelo seu
espírito empreendedor, dinamismo, entusiasmo e vontade de enfrentar novos
desafios.
Aos Professores Sandro Lemos Machado, Cybele Celestino Santiago, Mário
Mendonça de Almeida e Roberto Bastos Guimarães do DCTM – Departamento de
Ciência e Tecnologia dos Materiais da Escola Politécnica da UFBA.
Ao Professor Adailton de Oliveira Gomes por sua imensa colaboração e palavras de
incentivo e o Professor Carlos Alberto Caldas de Souza pelo exemplo de humildade.
Aos grandes amigos André Tachard, Daniel V. Ribeiro, Lourdimine Santos, Ívia
Natália Carneiro, Carine Reis e Virgínia Vieira do GEMAC – Grupo de Estudos em
Materiais de Construção com quem aprendi a dar meus primeiros passos no mundo
da Construção Civil.
Aos colegas de turma do Mestrado e em especial a José Araújo e Alzira Mota pelo
companheirismo e pelos momentos de confraternização.
Aos técnicos Paulo César Jesus de Sant’anna, Emanuel Rodrigues do Nascimento,
Fernanda da Silva Gusmão e Allard Monteiro do Amaral pela atenção e
ensinamentos nas atividades laboratoriais.
À FAPESB – Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado da Bahia pela concessão
de bolsa de pesquisa.
Aos Engenheiros Adriana Manfrin e Paulo Homero Figueiredo e o Engenheiro
Agrônomo Álvaro L. Costa da Empresa Vida Desenvolvimento Ecológico pelas
informações, coleta e fornecimento das amostras de resíduo.
Ao Engenheiro Mardônio B. Alves da Empresa Votorantin Cimentos (NE) pelo
fornecimento das análises do cimento e o Engenheiro Gilvan Calado Freitas da
Indústria e Comércio de Cal e tintas – Votorantin/SE pelas análises da cal hidratada.
Às Químicas Magda Beretta e Thelma Soares da Rocha do Laboratório de Águas do
Departamento de Engenharia Ambiental da Escola Politécnica da UFBA, pelas
análises da água.
RESUMO
O processo industrial da madeira gera grande volume de resíduos. A lama de cal é
um resíduo calcário gerado durante o processo de fabricação de celulose. Por outro
lado, o consumo elevado de agregados na construção civil vem estimulando
pesquisas visando o reaproveitamento de resíduos, em substituição às matérias-
primas tradicionais. Este trabalho apresenta o potencial de uso da lama de cal como
adição em argamassa para construção civil e mostra sua influência nas propriedades
mecânicas de resistência, bem como seu comportamento ambiental e uma
estimativa dos custos de reaproveitamento do resíduo em argamassa. Para isso, foi
feito um estudo comparativo entre uma argamassa simples de referencia (cimento,
areia e água), argamassas contendo adições de resíduo e argamassas contendo
adições de cal hidratada. Neste sentido, a partir da argamassa simples de
referência, foram feitas adições de resíduo nas proporções de 0%, 20%, 40%, 80% e
100% em relação à massa de cimento. Os mesmos procedimentos foram adotados
para adições de cal hidratada. Foram realizados ensaios de caracterização das
argamassas no seu estado plástico (consistência – NBR 7215/96; retenção de água
– NBR 13277/95; massa específica e teor de ar incorporado – NBR 13278/05) e
endurecido (resistência mecânica à compressão – NBR 7215/96; tração - NBR NM
8/94 e aderência - NBR -13528/95), simulando inclusive uma aplicação como
revestimento. Os resultados dos ensaios no estado plástico apresentaram manuseio
e aplicabilidade satisfatórios e no estado endurecido mostraram que as adições do
resíduo nos teores de 20% e 80% proporcionaram ganhos de resistência mecânica à
compressão de 28% e à tração de 76%, respectivamente. A resistência de aderência
à tração foi considerada aceitável de acordo com a NBR 13749/96. Segundo a
avaliação do comportamento ambiental (NBR 10004/04), o resíduo foi classificado
como classe II-A, não inerte. No aspecto econômico, sua reutilização, para o teor de
adição de 20%, mostrou-se viável quando comparada à argamassa com adição de
cal hidratada, nas mesmas proporções. Portanto, a incorporação deste resíduo como
adição em argamassa simples para construção civil, representa uma alternativa de
reutilização do mesmo, uma vez que mostrou viabilidade técnica, econômica e
ambiental.
ABSTRACT
The industrial processing of manufacture of wood produces a big amount of residues.
The lime mud is a mineral calcareous residue produced during the manufacturing of
the cellulose. On the other hand, the high consumption of concrete aggregate in the
civil engineering has promoted more research works in order to identify alternative
materials to replace the traditional ones. This work evaluates the potential of use of
lime mud as addition in mortars for civil construction and evaluates its influence in the
mechanical strength properties, as well as its environmental characteristic and
estimate of the costs of incorporation of the waste in mortar. For this purpose, a
comparative study was made between a simple reference mortar (cement, sand and
water), mortars contend additions of residue and mortars contend additions of
hydrated lime. Therefore from the simple reference mortar, had been made additions
of residue in the proportions of 0%, 20%, 40%, 80% and 100% in relation to the
cement mass. The same procedures had been adopted for additions of hydrated
lime. The mortars properties and behavior were studied in fresh (consistency - NBR
7215/96; water retention - NBR 13277/95; density and trapped air content - NBR
13278/05) and hardened state (compressive strength - NBR 7215/96; tensile strength
– NBR NM 8/94 and bond strength - NBR -13528/95), also simulating an application
as covering. The results of this study in the fresh state had been satisfactory and in
the hard state shown respectively that the additions of the residue in proportions of
20% and 80% improved the compressive strength to 28% and the tensile strength to
76%. The bond strength was considered acceptable in accordance with NBR
13749/96. According to environmental characteristic evaluation (NBR 10004/04), the
waste was classified as class II-A, not inert. In the economic aspect, its reutilization,
containing 20% addition, revealed viable when comparating to the mortar with
hydrated lime addition, in the same proportion. Therefore, the incorporation of this
waste as addition in mortar for civil construction represents an alternative of reuse,
demonstrating technical, economical and environmental viability technique.
Sumário
Capítulo I....................................................................................................................1
1. Introdução ............................................................................................................1
1.1 Impactos ambientais da indústria de celulose e papel.........................................2
1.2 A indústria da celulose no Brasil e a geração da lama de cal ..............................4
1.3 O potencial de reciclagem na construção civil .....................................................5
1.4 Justificativas .........................................................................................................6
1.5 Objetivo .........................................................................................................8
Geral ......................................................................................................................8
Específicos.............................................................................................................8
1.6 Estrutura do trabalho............................................................................................9
Capítulo II.................................................................................................................11
2. Revisão Bibliográfica..........................................................................................11
2.1 Argamassas .......................................................................................................11
2.2 Cimento .......................................................................................................12
2.3 Calcário – a principal matéria-prima do cimento ................................................15
2.4 Cal virgem .......................................................................................................17
2.5 Cal hidratada......................................................................................................19
2.6 Aplicações atuais da lama de cal. ......................................................................21
2.7 Descrição do processo de geração do resíduo..................................................26
2.8 Solidificação de resíduos em matriz de cimento portland. .................................29
2.9 Análise da influência de parâmetros que causam perda de resistência
mecânica da argamassa...............................................................................31
2.10 Análise da influência do calcário no proceso de ganho de resistência
mecânica da argamassa...............................................................................33
2.11 Influência da porosidade na resistência mecânica da argamassa................36
2.12 Influência da finura do material na resistência mecânica da argamassa......38
Capítulo III.................................................................................................................41
3. Materiais e Métodos.........................................................................................41
3.1 Materiais .......................................................................................................41
3.2 Métodos .......................................................................................................42
3.2.1 Caracterização dos materiais.......................................................................42
3.2.2 Preparação dos materiais ............................................................................44
3.2.3 Definição da composição das argamassas..................................................45
3.2.4 Preparação das argamassas .......................................................................46
3.2.5 Moldagem dos corpos-de-prova ..................................................................47
3.2.6 Avaliação de desempenho mecânico ..........................................................48
3.2.7 Construção de painéis (argamassa aplicada)..............................................50
3.2.8 Classificação ambiental do resíduo .............................................................53
3.2.9 Viabilidade econômica de reaproveitamento do produto .............................54
3.3 Aspectos relacionados aos ensaios das propriedades / características das
argamassas ..................................................................................................55
3.3.1 No estado plástico .......................................................................................55
3.3.1.1 Consistência .......................................................................................55
3.3.1.2 Teor de ar incorporado........................................................................56
3.3.1.3 Retenção de água...............................................................................56
3.3.1.4 Massa específica ................................................................................58
3.3.2 No estado endurecido..................................................................................58
3.3.2.1 Porosidade..........................................................................................58
3.3.2.2 Absorção de água por capilaridade / imersão.....................................60
3.3.2.3 Resistência mecânica .........................................................................61
3.3.2.4 Aderência............................................................................................61
3.3.2.5 Permeabilidade a água – absorção sob baixa pressão.......................65
Capítulo IV................................................................................................................66
4 Resultados e Análises........................................................................................66
4.1 Caracterização dos Materiais.............................................................................66
4.1.1 Cimento........................................................................................................66
4.1.2 Areia ............................................................................................................67
4.1.3 Cal Hidratada...............................................................................................70
4.1.4 Lama de Cal.................................................................................................72
4.1.5 Água ............................................................................................................77
4.2 Propriedades físicas das argamassas................................................................78
4.2.1 No Estado Plástico.......................................................................................78
4.2.1.1 Consistência .......................................................................................78
4.2.1.2 Massa específica ................................................................................82
4.2.1.3 Teor de ar incorporado........................................................................84
4.2.1.4 Retenção de água...............................................................................86
4.2.2 No stado Endurecido – corpos-de-prova .....................................................88
4.2.2.1 Absorção de água por imersão ...........................................................88
4.2.2.2 Porosidade..........................................................................................90
4.2.2.3 Massa específica ................................................................................91
4.2.2.4 Absorção de água por capilaridade ....................................................93
4.2.2.5 Resistência mecânica à tração por compressão diametral.................95
4.2.2.6 Resistência mecânica à compressão..................................................98
4.2.3 No Estado Endurecido – argamassa aplicada ...........................................101
4.2.3.1 Absorção de água sob baixa pressão...............................................101
4.2.3.2 Resistência de aderência à tração....................................................105
4.3 Avaliação ambiental .........................................................................................109
4.4 Viabilidade econômica - estimativa de custo do produto .................................112
5 Conclusões e recomendações......................................................................117
6 Considerações finais e sugestões de trabalhos futuros............................119
7 Referências.....................................................................................................120
Lista de Tabelas
Tabela 1: Análise típica da composição química das matérias-primas utilizadas
na fabricação do cimento (LEA, 1970). ....................................................13
Tabela 2: Principais compostos constituintes do cimento (BAUER, 1979;
SHREVE, 1980; NEVILLE, 1997).............................................................14
Tabela 3: Características físicas dos vários tipos de calcário (BOYNTON,
1966). .......................................................................................................16
Tabela 4: Valores de massa específica para os diferentes tipos de cal
hidratada (BOYNTON, 1966). ..................................................................19
Tabela 5: Valores de superfície específica para diferentes tipos de cal virgem
e sua respectiva cal hidratada (BOYNTON, 1966)...................................20
Tabela 6: Análise química da lama de cal e de uma calcita comercial......................23
Tabela 7: Valores limites do grau de agressividade do concreto exposto a
águas com pH ácido (BAUER, 1979). ......................................................33
Tabela 8: Métodos de ensaio para caracterização da lama de cal............................43
Tabela 9: Métodos de ensaio para caracterização do cimento. ................................43
Tabela 10: Métodos de ensaio para caracterização da areia....................................43
Tabela 11: Métodos de ensaio para caracterização da cal hidratada. ......................44
Tabela 12: Métodos de ensaio para caracterização da água....................................44
Tabela 13: Percentual de adição de resíduo e cal hidratada. ...................................46
Tabela 14: Métodos de ensaio de argamassa no estado plástico.............................47
Tabela 15: Métodos de ensaio de argamassa no estado endurecido (corpos-
de-prova)..................................................................................................49
Tabela 16: Métodos de ensaio de argamassa no estado endurecido (aplicada). .....53
Tabela 17: Estimativa de custo do produto. ..............................................................54
Tabela 18: Exigências de retenção de água para argamassas (NBR 13281/05)......57
Tabela 19: Exigências mecânicas para argamassas (NBR 13281/05)......................61
Tabela 20: Limites de resistência de aderência à tração para emboço e
camada única (NBR 13749/96). ...............................................................63
Tabela 21: Classificação das argamassas para assentamento e revestimento
em função da resistência potencial de aderência à tração (NBR
13281/05). ................................................................................................63
Tabela 22: Análise química do cimento.....................................................................66
Tabela 23: Propriedades físicas do cimento. ............................................................67
Tabela 24: Características físicas da areia. ..............................................................68
Tabela 25: Análise granulométrica da areia. .............................................................69
Tabela 26: Resultados dos ensaios físico-químicos da cal hidratada. ......................70
Tabela 27: Resultados dos ensaios físicos da cal hidratada.....................................71
Tabela 28: Análise granulométrica da cal hidratada..................................................71
Tabela 29: Ensaios físico-químicos da lama de cal...................................................73
Tabela 30: Composição química da lama de cal.......................................................74
Tabela 31: Análise granulométrica da lama de cal....................................................76
Tabela 32: Análise química da água. ........................................................................78
Tabela 33: Consistência das argamassas em função do teor de adição de
resíduo e cal hidratada.............................................................................79
Tabela 34: Massa específica das argamassas em função do teor de adição de
resíduo e cal hidratada.............................................................................82
Tabela 35: Percentual de ar incorporado das argamassas em função do teor
de adição de resíduo e cal hidratada. ......................................................84
Tabela 36: Percentual de retenção de água das argamassas em função do
teor de adição de resíduo e cal hidratada. ...............................................86
Tabela 37: Percentual de absorção de água por imersão das argamassas em
função do teor de adição de resíduo e cal hidratada................................88
Tabela 38: Percentual de porosidade das argamassas em função do teor de
adição de resíduo e cal hidratada. ...........................................................90
Tabela 39: Massa específica aparente das argamassas em função do teor de
adição de resíduo e cal hidratada. ...........................................................92
Tabela 40: Coeficiente de absorção de água por capilaridade das argamassas
em função do teor de adição de resíduo e cal hidratada..........................93
Tabela 41: Propriedades físicas das argamassas – resistência mecânica à
tração por compressão diametral. ............................................................97
Tabela 42: Propriedades físicas das argamassas – resistência à compressão. .....100
Tabela 43: Dados meteorológicos em Salvador nos respectivos dias de
ensaio.....................................................................................................102
Tabela 45: Absorção de água sob baixa pressão das argamassas em função
da adição de resíduo e cal hidratada. ....................................................103
Tabela 45: Resistência de aderência à tração das argamassas em função do
teor de adição do resíduo e cal hidratada. .............................................105
Tabela 46: Forma de ruptura das argamassas em função do teor de adição de
do resíduo e cal hidratada......................................................................107
Tabela 47: Análise de lixiviação do resíduo ............................................................110
Tabela 48: Análise de Solubilização do resíduo......................................................111
Tabela 49: Preços dos materiais (R$) .....................................................................113
Tabela 50: Custo das argamassas (R$/m
3
) contendo adição de resíduo e cal
hidratada para o teor de adição de 20%. ...............................................115
Tabela 51: Custo das argamassas (R$/m
3
) de referência e contendo adição de
40% de resíduo. .....................................................................................115
Lista de Figuras
Figura 1: Fluxograma do processo químico de produção de papel e polpa de
celulose (UNEP, 1996)...............................................................................3
Figura 2: Distribuição das aplicações da cal no Brasil em 2003 (ABPC, 2005) ........18
Figura 3: Análise térmica diferencial de uma calcita (OLIVEIRA, 2000a)..................24
Figura 4: Análise térmica diferencial do resíduo lama de cal (OLIVEIRA,
2000a). .....................................................................................................25
Figura 5: Fluxograma simplificado de geração da lama de cal..................................27
Figura 6: Relação entre porosidade e resistência mecânica à compressão de
argamassa mista de revestimento com adição de pó calcário em
substituição a areia, correspondente ao teor de finos variando de
24% para 35% (ANGELIM, 2003). ...........................................................37
Figura 7: Efeito da finura do pó calcário na resistência à compressão das
argamassas contendo 25% de pó calcário em substituição ao
cimento (LAWRENCE, CYR e RINGOT, 2004)........................................39
Figura 8: Esquema das adições de resíduo e cal hidratada em relação a
massa de cimento da argamassa simples de referência..........................46
Figura 9: Modelos de corpos-de-prova cilíndricos de argamassa (100 x 50
mm) utilizados nos ensaios no estado endurecido...................................48
Figura 10: Vista superior simplificada da argamassa aplicada no substrato
formado pelo bloco cerâmico e chapisco. ................................................50
Figura 11: Painéis de bloco cerâmico chapiscados e revestidos no final com
argamassa em camada única. .................................................................51
Figura 12: Desenho esquemático do cachimbo utilizado no método de
avaliação de permeabilidade a água em revestimentos...........................52
Figura 13: Tipos de ruptura no ensaio de determinação da resistência de
aderência à tração de revestimentos. ......................................................64
Figura 14: Distribuição granulométrica da areia (NBR 7211/05). ..............................69
Figura 15: Distribuição granulométrica da cal hidratada (NBR NM 248/03)..............72
Figura 16: Distribuição granulométrica da lama de cal (NBR NM 248/03). ...............76
Figura 17: Sobreposição das distribuições granulométricas do resíduo e cal
hidratada. .................................................................................................77
Figura 18: Consistência das argamassas em função do teor de adição de
resíduo e cal hidratada (NBR 13276/05). .................................................80
Figura 19: Massa específica das argamassas em função do teor de adição de
resíduo e cal hidratada (NBR 13278/05). .................................................83
Figura 20: Teor de ar incorporado das argamassas em função do teor de
adição de resíduo e cal hidratada (13278/05). .........................................85
Figura 21: Retenção de água em função do teor de adição de resíduo e cal
hidratada (NBR 13277/95)........................................................................87
Figura 22: Percentual de absorção de água por imersão em função do teor de
adição de resíduo e cal hidratada (NBR 9778/05)....................................89
Figura 23: Percentual de porosidade das argamassas em função do teor de
adição de resíduo e cal hidratada (NBR 9778/05)....................................91
Figura 24: Massa específica aparente das argamassas em função do teor de
adição de resíduo e cal hidratada. ...........................................................92
Figura 25: Coeficiente de absorção de água por capilaridade das argamassas
em função do teor de adição de resíduo e cal hidratada (NBR
9779/87). ..................................................................................................94
Figura 26: Resistência mecânica à tração por compressão diametral (28 dias)
em função da adição de resíduo e cal hidratada (NBR NM 8/94). ...........98
Figura 27: Resistência mecânica à compressão (28 dias) em função da adição
de resíduo e cal hidratada (NBR 7215/96). ............................................101
Figura 28: Absorção de água sob baixa pressão das argamassas em função
do teor de adição de resíduo e cal hidratada (NIT 140 – CSTC/82).......104
Figura 29: Resistência de aderência à tração em função do teor de adição do
resíduo e cal hidratada (NBR 13528/95). ...............................................108
Figura 30: Consumo de cimento das argamassas em função do teor de adição
do resíduo e cal hidratada......................................................................114
Lista de Abreviaturas e Siglas
ABCP Associação Brasileira de Produtores de Cal
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
CETA Centro Tecnológico de Argamassa
CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente
CSTC Centre Scientifique et Technique de la Construction
DCTM Departamento de Ciência e Tecnologia dos Materiais
DNPM Departamento Nacional de Produção Mineral
EPI Equipamento de Proteção Individual
IIED International Institute for Environment and Development
INMET Instituto Nacional de Meteorologia
IPT Instituto de Pesquisas Tecnológicas
LABDEA Laboratório do Departamento de Engenharia Ambiental
NBR Norma Brasileira Registrada
NIT Note D’Information Technique
NM Norma Mercosul
NTPR Núcleo de Tecnologia da Preservação e da Restauração
RILEM Réunion International dês Laboratoires D’essais at Matériaux
SMEWW Standard Methods for the Examination and Wastewater
UFBA Universidade Federal de Bahia
UNEP United Nations Environment Programme
CAPÍTULO I
1
Capítulo I
1 Introdução
A extração de recursos minerais causa danos ao meio ambiente como,
principalmente, a contaminação do solo, dos recursos hídricos e poluição
atmosférica. Em muitos casos, estes danos são considerados irreversíveis e causam
prejuízos também do ponto de vista econômico e social. Por isso, a sociedade vem
despertando a consciência sobre a necessidade de preservação do seu habitat,
buscando um equilíbrio harmônico entre a espécie humana e o meio ambiente.
Dessa forma, uma alternativa encontrada para redução de impactos ambientais
negativos é a reciclagem
1
ou a
reutilização
2
dos resíduos gerados nos mais variados
processos produtivos, reinserindo estes materiais no seu ciclo de vida, reduzindo
assim, a extração de novos recursos naturais, o consumo de energia e a degradação
ambiental (CALLISTER, 2002).
Apesar de ser considerada pequena, mas com grande potencial de crescimento, a
reciclagem de resíduos sólidos pela indústria da construção civil vem se
consolidando como uma prática importante para a sustentabilidade, seja atenuando
o impacto ambiental gerado pelo setor industrial ou reduzindo custos com
tratamento, disposição final de resíduos e na aquisição de novos materiais.
Entretanto, o desenvolvimento de novos produtos, a partir da reciclagem de
1 Resolução CONAMA 307/2002 - É o processo de reaproveitamento de um resíduo, após ter sido
submetido à transformação.
2 Resolução CONAMA 307/2002 - É o processo de reaplicação de um resíduo, sem transformação do
mesmo.
CAPÍTULO I
2
resíduos, precisa buscar aplicações alternativas que possam apresentar um bom
desempenho destes para o mercado (JOHN, 2000; ÂNGULO, ZORDAN, JOHN,
2001).
Entretanto, além das vantagens e da importância que a reciclagem de materiais
pode trazer do ponto de vista econômico, ambiental e social, JOHN (2000) afirma
que é preciso criar incentivos no Brasil, por meio de políticas, que estimulem a
prática da reciclagem, ao contrário do que já ocorre em alguns países.
Mesmo assim, a preocupação das indústrias com o meio ambiente é cada vez maior,
principalmente depois de sancionada a Lei Federal nº 9605/98, a qual, mais pelo seu
caráter punitivo do que de incentivo a redução do impacto ambiental das atividades
industriais, determina que as empresas geradoras de resíduos devem buscar
alternativas de controle da poluição ambiental (JOHN; DELCOLLI, OLIVEIRA, G.,
OLIVEIRA, H., 2000, 2002).
Em conseqüência disso, o investimento e apoio em pesquisas têm sido, muitas
vezes, uma das formas encontradas pelas empresas para buscar soluções na
geração e disposição de resíduos a fim de se evitar possíveis danos ambientais e
desrespeito à legislação.
1.1 Impactos ambientais da indústria de celulose e papel
Apesar da produção de polpa de celulose e papel estar baseada numa fonte de
matéria-prima renovável, ela é considerada como uma atividade industrial poluidora
e causadora de impactos ambientais negativos. A Figura 1, mostra a descrição
básica do ciclo de produção de papel e celulose, seus insumos e os potenciais de
impactos ambientais. No lado esquerdo, estão representadas as entradas de
CAPÍTULO I
3
matérias-primas (madeira para celulose), de produtos químicos (reagentes utilizados
nas etapas de conversão química, incluindo água) e energia (elétrica e calorífica), e
no lado direito seus respectivos impactos ambientais. Observa-se que existe impacto
ambiental em todas as etapas do ciclo de produção de papel e celulose.
Figura 1: Fluxograma do processo químico de produção de papel e polpa de
celulose (UNEP, 1996).
Estes impactos estão associados tanto com as etapas de produção de papel e
celulose quanto com a atividade florestal de replantio da madeira. Em relação às
MATÉRIA-
PRIMA
FIBROSA
PREPARAÇÃO DA
MATÉRIA
-
PRIMA
RESÍDUOS
SÓLIDOS
DIGESTÃO
DA
POLPA
EMISSÕES
ATMOSFÉRICAS
ÁGUA
LAVAGEM DA
POLPA
EFLUENTES
LÍQUIDOS
ENERGIA
FILTRAÇÃO
RESÍDUOS
SÓLIDOS
BRANQUEAMENTO
EFLUENTES
LÍQUIDOS
ENERGIA
SECAGEM
ENERGIA
QUÍMICA E ÁGUA
PRODUÇÃO
DE PAPEL
RE
SÍDUOS SÓLIDOS E
EFLUENTES LÍQUIDOS
EMISSÕES
ATMOSFÉRICAS
ENTRADAS
ETAPAS DO
PROCESSO
POTENCIAL DE
IMPACTOS AMBIENTAIS
ENERGIA /
PRODUTOS
QUÍMICOS
ENERGIA /
PRODUTOS
QUÍMICOS
CAPÍTULO I
4
etapas de produção de papel e celulose, os impactos ambientais estão relacionados
ao tipo de produto, a tecnologia empregada, a escala de produção, o tamanho da
empresa e o sistema de gerenciamento (IIED, 1996).
Dentro do aspecto de potencial de impacto ambiental apresentado na Figura 1,
MARINHO (2000) atribui a poluição das águas devido às descargas de efluentes
líquidos contendo materiais tóxicos, cor, sólidos em suspensão e elevada carga de
DBO
3
, DQO
4
. Existe ainda o efeito tóxico em plantas, animais aquáticos e na saúde
humana associados à descarga de materiais organoclorados e outras substâncias
químicas.
Em relação às emissões atmosféricas, MARINHO (2000) aponta que a poluição
atmosférica é causada principalmente pelo odor desagradável devido a emissões de
particulados, dióxido de enxofre, de nitrogênio e compostos reduzidos de enxofre. Já
a poluição do solo está associada à disposição inadequada de resíduos sólidos.
Existem ainda outros impactos relacionados aos conflitos de consumo e poluição
das águas, da elevada demanda de energia e aumento do fluxo de transportes na
região de plantio de árvores e da indústria.
1.2 A indústria da celulose no Brasil e a geração da lama de cal
Desde a década de 50, a produção de polpa de celulose é um segmento industrial
que vem crescendo, em média, 9% ao ano. Hoje, o Brasil é o sétimo produtor
mundial contribuindo com 4% da produção e, além disso, é o maior produtor de
3
Demanda bioquímica de oxigênio.
4
Demanda química de oxigênio.
CAPÍTULO I
5
celulose de eucalipto. A atividade de produção de celulose no Brasil atingiu em 2004
mais de 9,5 milhões de toneladas. (BRACELPA, 2005).
Para se ter uma idéia, somente o estado da Bahia possui três fábricas de celulose,
uma localizada no Pólo Petroquímico de Camaçari e duas no sul do estado.
A madeira, que é um recurso renovável, é a principal fonte de celulose para a
fabricação de polpa e papel. Ao processá-la, a indústria produz também uma grande
quantidade de resíduos, tais como: cascas de madeiras, cinzas de combustão de
matéria vegetal, lama de cal e lodo biológico (BRACELPA, 2005).
A lama de cal é um resíduo característico do processo chamado Kraft. Sendo assim,
todas as empresas que produzem celulose e papel por meio deste processo geram
este tipo resíduo e a quantidade gerada varia em função das condições operacionais
na unidade de caustificação de cada empresa. No caso específico de uma das
fábricas localizadas no estado, existe um subdimensionamento do forno de cal,
causando assim um excedente na geração do resíduo.
De acordo com os dados de produção, estima-se que para se produzir uma tonelada
de celulose nesta unidade são consumidas 2,6 toneladas de madeira de eucalipto,
gerando 200 kg de lama de cal a cada 5 minutos, além de outros resíduos.
Somente nesta fábrica, são geradas cerca de 2000 toneladas por mês deste
resíduo. Atualmente, uma parte do resíduo é estocada em aterro industrial, em área
próxima a unidade de produção.
1.3 O potencial de reciclagem na construção civil
A cadeia produtiva da construção civil é considerada uma das principais
consumidoras de matérias-primas naturais no mundo. A exemplo disso, em 2004, o
CAPÍTULO I
6
Brasil produziu e consumiu mais 400 milhões de toneladas de agregados para a
construção civil. Entretanto, a construção civil possui grande capacidade de reciclar
resíduos de outros processos produtivos, já que grandes parcelas de materiais
utilizados na construção são agregados para pavimentos, concretos, argamassa,
elementos de alvenaria (MATTOS, WAGNER, 1999; MACHADO, 2000; VALVERDE,
2004, DNPM, 2005).
Boa parte dos componentes de construção são de produção simples, como os
componentes produzidos com agregados e aglomerantes inorgânicos, o que
dispensa muitos requisitos na maioria das aplicações comuns da construção civil,
simplificando os processos de reciclagem de resíduos de outros segmentos
industriais dentro da construção civil (JOHN, 2000).
Dentro desse contexto, o foco principal deste trabalho foi incorporar, separadamente,
o resíduo constituído de carbonato de cálcio (lama de cal) e cal hidratada numa
argamassa simples (cimento, areia água) utilizada como referência e avaliar sua
influência nas propriedades mecânicas da argamassa. Adicionalmente foi feito um
estudo comparativo com as argamassas contendo adição de cal hidratada,
indicando assim, uma possível alternativa de aproveitamento do resíduo, sob o
ponto de vista técnico, econômico e ambiental.
1.4 Justificativas
Semelhante ao que já é estabelecido na legislação ambiental nacional, a nível
estadual, a Lei Nº 7.799/01 responsabiliza às empresas geradoras de resíduos
desde a geração até o tratamento e disposição final correta dos mesmos. Foi a partir
da promulgação das leis ambientais no Brasil que os danos causados ao meio
CAPÍTULO I
7
ambiente ganharam status de crime, o que obrigou aos órgãos de controle do meio
ambiente a intensificar a fiscalização sobre as empresas, que por sua vez, passaram
adotar medidas de prevenção, controle e disposição final de resíduos.
Como a indústria da construção civil demonstra um grande potencial na reciclagem
de resíduos de outros segmentos industriais, Muitos trabalhos já enfocam o
reaproveitamento de outros resíduos na fabricação de cimento, concreto e
argamassa. A exemplo disso, alguns resíduos como cinza volante, escória, pó de
aciaria elétrica e pó de sílica apresentam melhorias nas propriedades mecânicas, na
resistência química, na durabilidade de concretos e argamassa. (ZELIĆ e outros,
2000; MACHADO e outros, 2002a; MACHADO e outros, 2002b; SANTOS e outros,
2003).
Ainda dentro do segmento de construção civil, o trabalho de OLIVEIRA (2000a)
mostrou que a lama de cal pode ser utilizada como matéria-prima (até 3%) na
fabricação de revestimentos cerâmicos. Já CARVALHO e outros (2004) mostraram
que a substituição da cal hidratada pela lama de cal (60% em relação à massa de
cimento) numa argamassa mista não apresentou perda significativa de resistência
mecânica, o que motivou o desenvolvimento deste trabalho, com o propósito de
verificar a hipótese de mais uma alternativa de aproveitamento do mesmo.
Tendo em vista que o resíduo lama de cal possui uma composição química
semelhante à calcita, ou seja, constituída basicamente de carbonato de cálcio
(calcário), espera-se constituir numa vantagem, já que o calcário (CaCO
3
) é utilizado
como matéria-prima na fabricação do cimento e como agregado na produção de
concreto e argamassa (BOYNTON, 1966; LEA, 1970; NEVILLE, 1997; OLIVEIRA,
2000-a).
CAPÍTULO I
8
Neste sentido, o reaproveitamento do resíduo lama de cal na construção civil,
substituindo a cal hidratada, além de possibilitar benefícios técnicos como ganho de
resistência mecânica, pode representar, do ponto de vista ambiental, uma alternativa
de aproveitamento e melhor destinação para o resíduo, evitando seu acúmulo no
pátio de estocagem, agregando valor ao resíduo, abrindo espaço também para a
exploração da imagem ambiental da empresa na mídia
5
.
1.5 Objetivo
Geral
Utilizar o resíduo de carbonato de cálcio conhecido como “lama de cal”, como adição
em argamassa para construção civil.
Específicos
1. Caracterizar uma amostra da lama de cal coletada numa das indústrias de
fabricação de celulose do estado da Bahia (caracterização físico-química).
2. Avaliar a influência da adição da lama de cal nas propriedades mecânicas da
argamassa simples (cimento, areia e água) e compará-las com as da
argamassa simples com adição de cal hidratada, nas proporções de 0%, 20%,
40%, 80% e 100% em relação a massa de cimento, utilizando ensaios de
5
Conjunto de todos os meios de comunicação de massa (rádio, televisão, jornais, revistas, etc.) que
têm o poder de influenciar a opinião pública (SACCONI, 1996).
CAPÍTULO I
9
caracterização das argamassas no seu estado plástico
6
(consistência – NBR
7215/96; retenção de água – NBR 13277/95; massa específica e teor de ar
incorporado – NBR 13278/05) e endurecido
7
(resistência mecânica à
compressão – NBR 7215/96; tração - NBR NM 8/94 e aderência - NBR -
13528/95), simulando inclusive uma aplicação como revestimento.
3. Avaliar a classificação ambiental do resíduo, de acordo com na NBR
10004/04 – Resíduos Sólidos – Classificação, em função dos elementos e
substâncias químicas descritas nos limites padrões das listagens nº 7 e nº 8,
referentes aos respectivos anexos G e H, da mesma norma. Será utilizado os
procedimentos descritos nas NBR-10005/04 e NBR-10006/04, testes de
Lixiviação e Solubilização, respectivamente.
4. Avaliar a viabilidade econômica, quanto ao aproveitamento do resíduo em
argamassa para construção civil, apresentando valores comparativos de custo
em relação à argamassa de referência e a argamassa adicionada de cal
hidratada.
1.6 Estrutura do trabalho
O capítulo inicial desta dissertação tem caráter introdutório, no qual estão inseridos
fundamentos, justificativas e objetivos do trabalho.
6
Entende-se como estado plástico, o estado em que a argamassa, recém misturada com água,
apresenta trabalhabilidade ou facilidade de manuseio, permitindo operação de remistura.
7 Entende-se como estado endurecido, o estado em que a argamassa apresenta rigidez, ou seja,
resistência mecânica.
CAPÍTULO I
10
O segundo capítulo trata de uma revisão bibliográfica sobre argamassa, seus
materiais constituintes, aborda ainda o resíduo, sua origem e aplicações, as
propriedades mecânicas das argamassas no estado plástico e endurecido, ganhos
de resistência mecânica e o desenvolvimento e um novo material compósito a partir
da incorporação de resíduo em matriz de cimento portland.
O terceiro capítulo descreve o estudo experimental realizado, os materiais e
métodos utilizados para desenvolvimento do trabalho. O quarto capítulo apresenta
os resultados experimentais e uma discussão sobre a influência da adição do
resíduo na argamassa de referência em comparação à adição de cal hidratada nas
mesmas proporções.
O quinto e último capítulo apresenta as principais conclusões do trabalho em função
dos seus objetivos, bem como sugestões para pesquisas futuras que possam
desenvolver e ampliar o conhecimento adquirido.
CAPÍTULO II
11
Capítulo II
2 Revisão Bibliográfica
2.1 Argamassas
As argamassas são materiais de construção (originalmente na forma de uma massa
plástica) constituídos por uma mistura de um ou mais aglomerantes (ligantes),
agregado miúdo e água, adicionados ou não produtos especiais (aditivos ou
adições) e que tenha propriedade de aderência e capacidade de endurecimento
posterior (PETRUCCI, 1978; ALVES, 1980; NBR 13529/95).
Sua denominação também é função do tipo do aglomerante utilizado. Assim temos
argamassa de cal (com cal hidratada ou cal virgem), de gesso, de cimento, ou mista
de cal e cimento (PETRUCCI, 1978; NBR 13529/95).
As argamassas são utilizadas na construção civil principalmente como material
ligante para assentamento (alvenaria, pisos, azulejos, pedras, etc), revestimento
(acabamento) e reparo em peças de concreto. Além disso, devem atender, por
exemplo, determinados requisitos de qualidade, apresentando propriedades de
consistência e trabalhabilidade no estado plástico, resistência mecânica e aderência
no estado endurecido (PETRUCI, 1978; ALVES, 1980).
As adições, que são muito empregadas hoje na construção civil em misturas com
argamassas, são utilizadas para modificar, melhorar ou conferir propriedades das
mesmas. São materiais inorgânicos naturais ou industriais finamente divididos e cuja
CAPÍTULO II
12
quantidade é levada em consideração no proporcionamento (PETRUCCI, 1978; NBR
13529/95).
Dentro deste contexto, a lama de cal, que é um material inorgânico constituído de
carbonato de cálcio (CaCO
3
) na forma de um pó fino, entra como uma adição na
argamassa, fazendo parte da composição da mistura (traço).
Semelhante a lama de cal, o pó calcário, que neste caso é um produto da extração
de rochas calcárias e que são formadas também por carbonato de cálcio, é utilizado
como adição em argamassas. Alguns trabalhos, como os de PAES e outros (1999) e
AMGELIM (2003), mostram a utilização do pó calcário como adição em argamassas
de revestimento em substituição a areia.
2.2 Cimento
O cimento é um pó fino que sob ação da água apresenta propriedades coesivas,
capaz de unir partículas de minerais entre si, de modo a formar um todo compacto.
As principais matérias-primas do cimento são os calcários, como rocha calcária ou
gesso, alumina e sílica, encontrada como argilas ou xistos e óxidos de ferro. O
cimento é obtido pela mistura homogênea desses materiais na forma de pó e em
seguida são queimados até a temperatura de clinquerização (cerca de 1400ºC) e
depois moídos (LEA, 1970; PETRUCCI, 1978; NEVILLE, 1997).
A variedade de matérias-primas utilizadas na produção do cimento em diferentes
países é muito grande. Além do uso de matérias-primas naturais, são usados
também alguns sub-produtos como escória de alto-forno (considerado o mais
importante dessa categoria), cinzas volantes, sílica fumê e outros resíduos alcalinos
compostos de carbonato de cálcio que são obtidos na indústria de sulfato de
CAPÍTULO II
13
amônia, usados como substituto do calcário (LEA, 1970; PETRUCCI, 1978;
NEVILLE, 1997).
Outros materiais como areia, resíduos de bauxita e óxido de ferro são também
utilizados em pequenas quantidades para ajuste de composição da mistura inicial. A
composição química de algumas matérias-primas e de um cimento típico é mostrada
na Tabela 1.
Tabela 1: Análise típica da composição química das matérias-primas utilizadas
na fabricação do cimento (LEA, 1970).
Giz Argila Calcário
Xisto
Calcário
Argiloso
Cimento
típico
SiO
2
1,14 60,48 2,16 55,67 16,86 14,30
Al
2
O
3
**
0,28 17,79 1,09 21,50 3,38 3,03
Fe
2
O
3
0,14 6,77 0,54 9,00 1,11 1,11
CaO 54,68 1,61 52,72 0,89 42,58 44,38
MgO 0,48 3,10 0,68 2,81 0,062 0,59
S 0,01 n.d. 0,03 0,30 Nulo Nulo
SO
3
0,07 0,21 0,02 Nulo 0,08 0,07
Perda por ignição
43,04 6,65 42,39 4,65 34,66 35,86
K
2
O 0,04 2,61 0,26 4,56 0,66 0,52
Na
2
O 0,09 0,74 0,11 0,82 0,12 0,13
99,97 99,96 100,00 100,20 100,07 99,99
CaCO
3
97,6 94,1 76,0 79,30
**
Inclui também
P
2
O
5
, TiO
2
e Mn
2
O
3
O processo de fabricação do cimento consiste na moagem e incorporação de
matérias-primas, em quantidades apropriadas, para formar uma mistura homogênea,
que em seguida é queimada num forno para formar o clínquer, e finalmente
resfriamento e moagem do clínquer, com adição de uma pequena quantidade de
CAPÍTULO II
14
sulfato de cálcio (retardador do enrijecimento do cimento), para obter o cimento em
pó (LEA, 1970; PETRUCCI, 1978; NEVILLE, 1997).
Os constituintes principais do cimento são apresentados na Tabela 2, juntamente
com a representação da composição química na forma de óxidos e sua respectiva
abreviatura. Esta notação abreviada representa os respectivos óxidos na forma de
letras, como: CaO = C; SiO
2
= S; Al
2
O
3
= A; Fe
2
O
3
= F e na forma hidratada H
2
O = H
(BAUER, 1979; SHREVE, 1980; NEVILLE, 1997).
Tabela 2: Principais compostos constituintes do cimento (BAUER, 1979;
SHREVE, 1980; NEVILLE, 1997).
Composto Composição Abreviação Teor (%)
Silicato Tricálcico 3CaO.SiO
2
C
3
S 40 a 70
Silicato Dicálcico 2CaO.SiO
2
C
2
S 5 a 35
Aluminato Tricálcico 3CaO.Al
2
O
3
C
3
A 4 a 15
Ferroaluminato tetracálcico
4CaO.Al
2
O
3
.Fe
2
O
3
C
4
AF 5 a 15
Além dos compostos principais, existem os compostos secundários, como o MgO,
TiO
2
, MnO
2
, K
2
O e Na
2
O. Estes compostos representam apenas uma pequena
percentagem da massa e cimento.
As reações de hidratação do cimento ocorrem na pasta de cimento na presença de
água. A partir daí, os silicatos e aluminatos formam os chamados produtos de
hidratação do cimento, que com o passar do tempo, transformam a massa plástica
original numa massa resistente e endurecida. As reações de hidratação do cimento
podem ser representadas de forma simplificada como segue:
2 C
3
S + 6 H → C
3
S
2
H
3
+ 3 Ca(OH)
2
Equação (1)
2 C
2
S + 4 H → C
3
S
2
H
3
+ Ca(OH)
2
Equação (2)
CAPÍTULO II
15
C
3
A + 6 H → C
3
AH
6
Equação (3)
C
4
AF + água → C
3
AH
6
+ ferrito mono-cálcico hidratado Equação (4)
2.3 Calcário – a principal matéria-prima do cimento
A rocha calcária é de origem orgânica e pode ser considerada a mais importante e
abundante de todas as rochas sedimentares que são empregadas comercialmente.
A sua formação está relacionada com a fossilização e sedimentação que ocorreram
inicialmente do acúmulo de conchas, esqueletos de plantas e animais que foram
gradualmente se acumulando e depositando em camadas até formar placas maciças
de calcário. Estes sedimentos foram formados por reações químicas naturais,
através da ação do CO
2
ou por processos de precipitação direta de carbonatos
(BOYNTON, 1966).
O calcário se apresenta em numerosas formas, tipos e purezas. A Tabela 3, mostra
os quatro tipos de minerais que formam basicamente a rocha calcária.
Os dois mais importantes tipos de calcário são o calcário com alto teor de cálcio
(calcítico ou calcita) e o calcário dolomítico. A calcita é o mais abundante desses
minerais, composto de 100% de carbonato de cálcio. Já o calcário dolomítico é
composto de 54,3% de CaCO
3
e 45,7% de MgCO
3
, ou de outro modo, pode ser
formado por 30,4% de cal (CaO), 21,8% de óxido de magnésio (MgO) e 47,8% de
dióxido de carbono (CO
2
). Para fins comerciais, o calcário da alta qualidade é
comercializado ainda com 1 a 3% de impurezas (BOYNTON, 1966).
As maiores impurezas das rochas calcárias são as sílicas e aluminas. O ferro é a
terceira maior impureza, seguida do fósforo e enxofre, porém em quantidades bem
menores. As impurezas menores, consideradas como elementos traços, são:
CAPÍTULO II
16
manganês, cobre, titânio, sódio e potássio (na forma de óxidos), flúor, arsênio,
estrôncio e outros (BOYNTON, 1966; LEA, 1970).
Tabela 3: Características físicas dos vários tipos de calcário (BOYNTON, 1966).
Nome
Formular
Molecular
Estrutura
Peso
Molecular
Massa
Específica
(g/cm
3
)
Volume
Molecular
Aspectos físicos
Calcita CaCO
3
romboédrica 100,1 2,72 36,8
Pode ser incolor,
ou apresentar
alguma coloração
pela presença de
impurezas.
Aragonita
CaCO
3
ortorrômbica 100,1 2,94 34
Normalmente
branco, mas
pode apresentar
alguma coloração
pela presença de
impurezas.
Dolomita CaMg(CO
3
)
2
romboédrica 184,4 2,83 65,2
Normalmente
incolor, mas pode
apresentar
tonalidade rosa
ou mais escura.
A calcita pura possui normalmente uma massa específica de 2,71 g/cm
3
a 20ºC.
Para calcários comerciais, a massa específica da calcita varia entre 2,65 a 2,75
g/cm
3
e para dolomita entre 2,75 a 2,90 g/cm
3
. Os graus de porosidade das rochas
calcárias variam normalmente entre 0.3 a 12% (BOYNTON, 1966).
Do ponto de vista químico, tanto o calcário calcítico quanto o dolomítico estão entre
as substâncias mais estáveis, uma vez que estes só se decompõem a altas
temperaturas ou através de reações com ácidos fortes (ácido clorídrico ou ácido
sulfúrico, por exemplo) liberando gás CO
2
. Apresentam pH alcalino variando entre 8
a 9.
No que se refere ao uso comercial do calcário, basicamente relacionam-se mais as
suas propriedades físicas que químicas. As aplicações que dizem respeito às
CAPÍTULO II
17
propriedades físicas incluem sua utilização como material refratário, abrasivos,
enchimento, pavimentação, material filtrante, agregado para construção civil,
construção ornamental, alvenaria, etc.
As aplicações relacionadas com as propriedades químicas estão ligadas
principalmente como fonte primária de cal (CaO), que é obtida quando o calcário é
calcinado. Neste aspecto, destaca-se a utilização na fabricação de cimento, na
agricultura, produção de cal e outras utilizações de menor escala como, fabricação
de vidro, papel e celulose, plásticos, borrachas, cerâmicas, indústria alimentícia,
metalúrgica, na neutralização de ácidos, indústrias químicas, etc.
Na indústria de papel e celulose, o calcário é empregado tanto no processo ao
sulfito, onde reage com o dióxido de enxofre (SO
2
)
para formar o bissulfito de cálcio
[Ca(HSO
3
)
2
] ou magnésio [Mg(HSO
3
)
2
] compondo o licor de digestão da madeira,
quanto no processo ao sulfato (Kraft), onde é utilizado para recuperação da cal
virgem (caustificação) na etapa de regeneração dos licores de digestão (SHREVE,
1980) .
2.4 Cal virgem
Segundo BOYNTON (1966), a produção de cal virgem é a terceira maior aplicação
na área química para o calcário, perdendo somente para a fabricação de cimento e
utilização na siderurgia. A mesma é considerada como o primeiro produto
manufaturado derivado do calcário.
O mercado brasileiro de cal contabilizou em 2003 uma produção de 6,61 milhões de
toneladas (ABCP, 2005), sendo que deste total, 1,85 milhões de toneladas foram de
CAPÍTULO II
18
cal hidratada. O gráfico da Figura 2, mostra a distribuição do consumo de cal no
mercado brasileiro em 2003.
Distribuição do consumo de cal
0
10
20
30
40
50
Const. civil
Siderurgia
Papel e
celulose
Químicos
Pelotização
Açucar
Fosfatos
Alumínio
Trat. de
água
Cítricos
Outros
Áreas de consumo
%
Figura 2: Distribuição das aplicações da cal no Brasil em 2003 (ABPC, 2005)
A cal virgem é utilizada na produção de cal hidratada, também chamada de cal
extinta, a qual é resultante da reação de hidratação da cal virgem formando o
hidróxido de cálcio. Esta reação é exotérmica, ou seja, ocorre liberação de calor da
ordem de 272,2 cal/g de cal virgem consumida, conforme mostrada na Equação 5.
CaO + H
2
O → Ca(OH)
2
+ calor Equação (6)
CAPÍTULO II
19
2.5 Cal hidratada
A cal hidratada pura apresenta-se normalmente na forma de um pó branco, podendo
variar sua cor conforme a quantidade de impurezas. Possui estrutura cristalina na
forma de placas com formato hexagonal ou prismático.
A massa específica varia em função do tipo de cal hidratada, conforme mostrado na
Tabela 4. A cal dolomítica hidratada normal contém, em média, de 25 a 35% de
MgO.
Tabela 4: Valores de massa específica para os diferentes tipos de cal hidratada
(BOYNTON, 1966).
Tipo de Cal Hidratada Massa Específica (g/cm
3
)
Cal hidratada calcítica 2,3 a 2,4
Cal dolomítica altamente hidratada 2,4 a 2,6
Cal dolomítica hidratada normal 2,7 a 2,9
Do ponto de vista químico, a cal hidratada é mais estável que sua cal virgem de
origem, uma vez que a cal hidratada não apresenta reatividade com água e, portanto
não causa alteração química na sua composição. Por outro lado, a cal hidratada
possui forte afinidade química com CO
2
, mesmo em baixas concentrações.
Esta propriedade, inclusive, é desfavorável do ponto de vista estético nas
argamassas de revestimentos, uma vez que o hidróxido de cálcio - Ca(OH)
2
, reage
com o CO
2
presente na atmosfera úmida e forma o carbonato de cálcio, responsável
por manchas brancas (eflorescências), porém não causam deterioração nas
CAPÍTULO II
20
argamassas. A cal hidratada também se decompõe em CaO e H
2
O em temperaturas
próximas a 540ºC.
Para fins comerciais, a cal hidratada seca é a forma mais concentrada de cal
hidratada, sendo comercializada na forma de pó fino, branco e seco. O produto
contém de 72% a 75% de CaO para cal de origem calcítica e 69% a 72% de CaO
para cal dolomítica.
Uma das mais importantes propriedades físicas da cal hidratada é a alta superfície
específica, como mostra a Tabela 5. Como a superfície específica de um material é
uma relação entre a área total exposta deste material (área de contato disponível
para ocorrer interações físico-químicas) por unidade de massa do mesmo, ela
exerce uma forte influência na reatividade química e na plasticidade da cal
hidratada.
Tabela 5: Valores de superfície específica para diferentes tipos de cal virgem e
sua respectiva cal hidratada (BOYNTON, 1966)
8
.
Superfície específica (m
2
/g)
Material
1 2 3 4 5
Cal virgem 0,44 1,18 1,30 0,67 0,55
Cal hidratada 26 – 32 17 – 24 13 – 22 17,6 14,6
Após hidratação normal, todas as cales hidratadas apresentam superfície específica
maiores que as cales de origem, indicando que os finos cristais de cal virgem se
fragmentam fortemente pela elevada expansão da reação de hidratação.
8
Método de absorção por nitrogênio, incluindo superfícies interna e externa.
CAPÍTULO II
21
Outro aspecto importante na cal hidratada é o aumento de volume que ocorre
quando é misturada com água. Este aumento de volume ocorre devido à capacidade
de absorção e retenção de água além da quantidade estequiométrica da água
quimicamente combinada.
Além disso, a cal hidratada possui grande capacidade de retenção de água. Esta
característica permanece mesmo quando uma pasta de cal hidratada é misturada
com areia. Entretanto, esta capacidade diminui à medida que aumenta a quantidade
de areia.
2.6 Aplicações atuais da lama de cal.
O maior aproveitamento de resíduos industriais em outros segmentos de produção
representa uma contribuição para o desenvolvimento sustentável. Dentro deste
contexto, verificam-se grandes oportunidades de uso de resíduos da indústria de
papel e celulose, uma vez que, estudos recentes têm demonstrado algumas poucas
iniciativas de reaproveitamento para uso na construção civil.
A exemplo disso, NOLASCO (2002) incorporou de 10% a 30% de resíduos da
fabricação de papel compostos de fibras de celulose e caulim na produção de blocos
cerâmicos. O produto revelou-se excelente isolante termoacústico, podendo ser
empregado na produção de blocos, tijolos, painéis-sanduíches, placas para forro,
entre outros.
Ainda segundo a pesquisadora, os resíduos da indústria de papel podem ser usados
na produção de blocos cerâmicos, decorrendo um benefício para a sociedade devido
a melhor destinação do resíduo que, em vez de permanecer em aterros industriais
apresentando riscos de contaminação do solo e dos recursos hídricos, exigindo
CAPÍTULO II
22
monitoramento constante pela decomposição do material, se transformam em
produtos que podem ser utilizados na construção civil.
Em relação à lama de cal, e de acordo com o levantamento bibliográfico realizado,
as destinações mais empregadas atualmente são:
• Aterro Industrial – procedimento adotado também na unidade industrial da
Bahia Pulp.
• Compostagem / Adubação.
• Construção Civil / Materiais para Revestimentos Cerâmicos.
SANTIAGO (2001), em seus estudos sobre compostagem, observou que os
resíduos gerados pela indústria de celulose e papel apresentam características de
nutrientes e de matéria orgânica, como também constituem um excelente material
corretivo de acidez do solo, e se combinados e transformados adequadamente pela
ação de microrganismos, podem resultar em compostos com propriedades químicas
fertilizantes para serem usados no solo, promovendo um impacto positivo em áreas
degradadas, melhorando as características físico-químicas do solo. Esta é uma das
alternativas de reaproveitamento mais utilizada atualmente.
OLIVEIRA (2000-a), em seus estudos sobre reaproveitamento do resíduo de lama
de cal, através de caracterização físico-química/mineralógica utilizando técnicas de
DTA, TG/DTG, DRX e MEV, mostrou que este resíduo pode ser utilizado como
matéria-prima (até 3% em peso) em massas para fabricação de revestimento
cerâmico do tipo semi-grés e semi-poroso
9
.
9
As placas cerâmicas para revestimentos são classificadas também em função da absorção de água. As
cerâmicas do tipo semi-grés apresentam média absorção enquanto as cerâmicas do tipo
semi-poroso são de alta
absorção (http://www.inmetro.gov.br/consumidor/produtos/revestimentos.asp, acesso em 27 de ago. de 2005).
CAPÍTULO II
23
A Tabela 6, mostra a composição química típica do resíduo e de uma a calcita
comercial e devido a seu caráter alcalino pela presença de carbonatos e
eventualmente de hidróxidos, a lama de cal pode ser utilizada para tratamento e
neutralização de efluentes ácidos.
Tabela 6: Análise química da lama de cal e de uma calcita comercial.
Óxidos (%)
Lama de Cal
1
Lama de Cal
2
Calcita Comercial
2
Perda ao Fogo - 42,72 42,63
SiO
2
- 0,37 0,51
Al
2
O
3
- 0,66 0,31
Fe
2
O
3
- 0,09 0,30
CaO 58,33 51,01 52,83
MgO 0,62 0,83 0,12
Na
2
O 1,63 0,74 0,01
K
2
O 0,02 0,04 0,10
SO
4
=
- 3,61 3,22
P
2
O
5
0,20 - -
Umidade a 105 ºC 30 - -
pH em água 8,95 - -
Fonte: 1 VIDA PRODUTOS E SERVIÇOS EM DESENVOLVIMENTO ECOLÓGICO LTDA, (2003).
1 OLIVEIRA, (2000-a).
Observação: os dados em branco não foram informados.
Uma das técnicas utilizadas por OLIVEIRA (2000a) para caracterização da lama de
cal e da calcita foi análise termogravimétrica (DTA/TG), que permite avaliar reações
endotérmica e exotérmica, bem como a perda de peso do material quando
submetido à ação de calor.
A calcita, de fórmula estrutural CaCO
3
, após aquecimento na faixa de temperatura
entre 850ºC a 920ºC da origem ao CaO e desprende CO
2
que pode ser observado
por um intenso pico endotérmico de aproximadamente 44% de perda ao fogo,
conforme mostrado na Figura 3.
CAPÍTULO II
24
0
200
400
600
400
1000
44%
920ºC
TG
DTA
TEMPERATURA ºC
Figura 3: Análise térmica diferencial de uma calcita (OLIVEIRA, 2000a).
Do ponto de vista estequiométrico, a reação de calcinação (900ºC) do carbonato de
cálcio apresenta a seguinte expressão teórica:
CaCO
3
→ CaO + CO
2
100g 56g 44g
O que se observa pela equação estequiométrica é que a cada 100g de carbonato de
cálcio que são calcinados, obtem-se 56g de óxido de cálcio (CaO) com perda de 44g
de dióxido de carbono (CO2). Este valor teórico de perda ao fogo é confirmado pelo
resultado experimental apresentado por OLIVEIRA (2000a) na curva da TG da
Figura 3.
Em relação a lama de cal, a Figura 4 apresenta o resultado da análise térmica
diferencial. O resíduo apresentou um pico endotérmico intenso a 950ºC, similar a
uma calcita comercial decorrente da eliminação de CO
2
o que pode ser visualizado
CAPÍTULO II
25
pela reação estequiométrica teórica. Isso demonstra que o resíduo, assim como a
calcita, são formados basicamente de carbonato de cálcio (CaCO
3
).
200
400
600
800
1000
1200
Temperatura (ºC)
←
←
←
←
Endotérmico Exotérmico
→
→
→
→
Lama de Cal
Figura 4: Análise térmica diferencial do resíduo lama de cal (OLIVEIRA, 2000a).
A Empresa Vida
10
comercializa o resíduo com o rótulo de “Macro Cálcio”, onde
segundo ela, a indústria de celulose gera um material rico em cal, praticamente puro
carbonato de cálcio o qual é amplamente utilizado como corretivo de acidez de
solos, nos estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Paraná.
O resíduo tem alta capacidade de neutralização da acidez do solo, sendo o cálcio o
principal cátion fornecido. A presença de outros nutrientes benéficos aos vegetais
10
Vida Produtos e Serviços em Desenvolvimento Ecológico Ltda., fundada em 1979 pelo
ambientalista José Antônio Lutzenberger, tem a sua principal área de atuação o
gerenciamento, monitoramento e a reciclagem de resíduos industriais.
CAPÍTULO II
26
como magnésio, fósforo, potássio e microelementos, conferem também ao produto
características de fertilizante mineral.
2.7 Descrição do processo de geração do resíduo.
Dos métodos de produção de pasta celulósica utilizando processos químicos
alcalinos, o processo Kraft ou ao Sulfato é o mais utilizado. No Brasil, cerca de 81%
da produção de pasta química é feita pelo processo Kraft. O processo consiste de
duas fases: a fabricação da polpa, seguida pela conversão a papel. Apesar da
denominação, o processo utiliza o hidróxido de sódio (NaOH) e o sulfeto de sódio
(Na
2
S) para digestão da madeira e posterior produção de pasta celulósica e papel
(SHREVE, 1977) .
A Figura 5, representa o fluxograma de produção da polpa e geração do resíduo.
Inicialmente, a madeira é partida e descortiçada até formar os cavacos, que em
seguida alimentam os digestores (reatores) juntamente com o licor branco de
cozimento contendo os reagentes ativos (mistura aquosa de NaOH e Na
2
S).
É durante o cozimento, a cerca de 170ºC e mantido por no máximo duas horas, que
ocorre a hidrólise das ligninas da madeira que transformam-se em álcoois, ácidos,
mercaptanas
11
, sulfetos e terebintina, que emanam um cheiro desagradável do
processo. Após a etapa de cozimento, a mistura, contendo o licor negro diluído e a
pasta de celulose parda, é lançada num tanque de descarga.
11
Compostos orgânicos sulfurados que apresentam odor desagradável.
CAPÍTULO II
27
Figura 5: Fluxograma simplificado de geração da lama de cal.
Em seguida, passa pelos filtros onde a pasta é lavada e separada do licor negro
diluído. A pasta, depois da separação do licor negro, é encaminhada para o
processo de branqueamento. A partir desta etapa, começa a fase de regeneração
química, que consiste na recuperação dos reagentes do licor de cozimento.
O licor negro diluído contém aproximadamente 20% de sólidos, além de compostos
orgânicos de enxofre, sulfeto de sódio, carbonato de sódio (Na
2
CO
3
), sulfato de
sódio (Na
2
SO
4
), hidróxido de sódio, etc.
Este licor negro diluído é concentrado nos evaporadores alcançando até 70% de
sólidos. Adiciona-se Na
2
SO
4
à massa negra resultante, que é queimada na caldeira,
decompondo todos os compostos orgânicos remanescentes, liberando calor e
CAPÍTULO II
28
dióxido de carbono (CO
2
). Os compostos de enxofre passam por uma série de
reações:
• Redução do Sulfato a Sulfeto;
Na
2
SO
4
+ 2C → Na
2
S + 2CO
2
↑ Equação (7)
• Conversão dos compostos orgânicos de sódio em carbonato de sódio.
Assim, a massa fundida é composta, principalmente, de Na
2
CO
3
e Na
2
S, formando o
licor verde. Na unidade de caustificação, o licor verde é tratado com hidróxido de
cálcio [Ca(OH)
2
], produzindo o licor branco.
Na
2
CO
3
+ Ca(OH)
2
→2NaOH + CaCO
3
↓ Equação (8)
As impurezas são sedimentadas, e o carbonato de cálcio [CaCO
3
] precipita,
formando uma lama chamada “Lama de Cal”. Esta lama é enviada a um forno
cilíndrico rotativo, onde é calcinada a aproximadamente a 900ºC, para regenerar o
óxido de cálcio (CaO) que é reutilizado no processo.
CaCO
3
∆ CaO + CO
2
↑ Equação (9)
O CaO (cal virgem) assim formado é misturado com água para obter o Ca(OH)
2
, que
é usado em seguida na caustificação do licor verde.
CaO + H
2
O → Ca(OH)
2
Equação (10)
O hidróxido de sódio formado na caustificação, segundo a Equação 3, mais o Sulfeto
de Sódio formado na combustão da caldeira, segundo a Equação 2, são enviados
aos digestores como licor branco de cozimento, completando assim, o ciclo de
recuperação.
Muitas vezes, o maior problema encontrado no processo de regeneração dos licores
de digestão dentro da unidade de caustificação é o subdimensionamento do forno de
cal, que não consegue calcinar todo CaCO
3
formado, gerando deste modo o resíduo
CAPÍTULO II
29
de “Lama de Cal”. Nestas condições, a unidade fabril é obrigada a comprar e repor
cal virgem nova para completar a recuperação dos reagentes.
2.8 Solidificação de resíduos em matriz de cimento portland.
As técnicas de solidificação de resíduos têm evoluído ao longo dos anos. O
processo de utilização de cimento portland como matriz para encapsulação de
resíduos tem sido usado desde a década de 50, quando surgiram os primeiros
resíduos de usinas nucleares. Desde então, o cimento portland tem sido
amplamente utilizado como matriz para solidificar resíduos (CONNER, HOEFFNER,
1998).
Segundo estes autores, a solidificação refere-se a técnica ambiental de
encapsulamento de resíduos dentro de uma matriz sólida que possa manter uma
integridade estrutural, onde ocorre pelo menos uma interação mecânica entre
ambos. Porém, a solidificação não envolve necessariamente uma reação química
entre o resíduo e a matriz solidificante.
Na ciência dos materiais, a técnica de solidificação de resíduos com matriz de
cimento portland resulta num tipo de material classificado como compósito, que pode
ser definido como uma associação de dois ou mais materiais, diferentes na
morfologia e na composição química, e que são insolúveis entre si. São formados
por uma fase matriz que envolve os outros materiais chamados de fase dispersa
(SMITH, 1998; CALLISTER, 2002).
Neste sentido, uma argamassa simples de cimento portland, de acordo com a
ciência dos materiais, pode ser considerada como material compósito, onde o
CAPÍTULO II
30
cimento faz o papel da fase matriz envolvendo a fase dispersa formada por grãos de
areia. Entretanto, mesmo com a adição de resíduo à argamassa, esta condição não
alteraria, pois o resíduo faria parte da fase dispersa.
Dentro deste contexto, muitos trabalhos apresentam bons resultados utilizando
técnicas de encapsulamento de resíduos dentro de matriz de cimento portland. A
exemplo disso, MACHADO e outros (2002a) utilizaram escória de aciaria como
adição em argamassa para construção civil em substituição areia.
Apesar das dificuldades encontradas para a utilização da escória (resíduo Classe I –
perigoso) devido ao seu potencial de expansão por hidratação em virtude da
presença de cal livre (CaO) e óxido de magnésio (MgO), a substituição da areia por
escória miúda ( fração de escória passante na peneira de 4,8 mm de abertura)
proporcionou ganho de resistência mecânica à compressão (10 MPa) em relação a
argamassa de referência (2 MPa) e não se observou um comportamento expansivo
da escória quando utilizada como agregado miúdo na argamassa com arenoso
(MACHADO e outros, 2002a).
Além disso, MACHADO e outros (2002b) avaliaram o comportamento mecânico e
ambiental de concretos de média resistência à compressão (cerca de 20 MPa)
contendo adições de pó de aciaria elétrica (PAE) como agregado. O estudo concluiu
que o concreto desenvolvido com adições de 20% de PAE em relação a massa de
cimento proporcionou aumento de 81% na resistência mecânica à compressão e
mostrou-se também ambientalmente adequado, atendendo aos limites dos
elementos químicos lixiviados estabelecidos na NBR 10004 e NBR 10005, uma vez
que foi encapsulado um resíduo considerado Classe I (perigoso).
CAPÍTULO II
31
Portanto, a encapsulação de resíduos em matrizes de cimento portland apresenta-se
como uma técnica alternativa de reciclagem de materiais na construção civil em
substituição às matérias-primas convencionais, tanto do ponto de vista de
desempenho mecânico quanto ambiental.
2.9 Análise da influência de parâmetros que causam perda de
resistência mecânica da argamassa.
Segundo NEVILLE (1997), o concreto pode resistir ao ataque químico, desde que
preparado numa mistura adequada e que seja bem adensado. Entretanto, por ser o
concreto ou argamassa materiais de caráter alcalino, são suscetíveis a ataques
ácidos ou por compostos que possam gerar ácidos.
O ataque químico pode ocorrer pela decomposição dos produtos da hidratação do
cimento [Ca(OH)
2
e C-S-H
12
], resultando em produtos solúveis (que podem ser
lixiviados) e produtos insolúveis (que podem causar expansão (BAUER, 1979;
NEVILLE, 1997).
Entre as formas mais comuns de ataque químico, existe o ataque por sulfatos
(SO
4
=
), que pode ter origem na água de amassamento, nos agregados ou neste
caso, no resíduo (BAUER, 1979; NEVILLE, 1997).
As reações com Ca(OH)
2
normalmente produzem sais de Ca(SO
4
) e quando
ocorrem com o C-S-H resultam em sulfoaluminato de cálcio
(3CaO.Al
2
O
3
.3Ca(SO)
4
.31H
2
O) conhecida como etringita ou em sulfocarbonato de
cálcio-sílica (CaSiO
3
.CaCO
3
.Ca(SO)
4
.15H
2
O) chamada de taumasita. As reações de
CAPÍTULO II
32
formação dessas substâncias são expansivas e causam desagregação e fissuração,
com perda de coesão e de aderência entre o cimento e as partículas de agregado,
resultando em perda de resistência. (BAUER, 1979; NEVILLE, 1997, KAKALI e
outros, 2003).
De acordo com JUSTNES (2003) e KAKALI e outros (2003), a formação de
taumasita requer a presença de silicatos de cálcio, sulfatos, íons carbonatos,
excesso de umidade e baixas temperaturas.
Em seus experimentos, KAKALI e outros (2003) mostraram que para as argamassas
preparadas com cimento de alto teor de calcário (até 30% em peso) e
posteriormente curadas em solução de MgSO
4
(1,8%) e em temperaturas de 5ºC e
25ºC, somente as amostras armazenadas a 5ºC sofreram ataque aos íons sulfato
após um ano de exposição.
Resultado semelhante foi obtido por JUSTNES (2003), que observou a formação de
taumasita em argamassas preparadas com cimento contendo 20% de fíler calcário
armazenadas numa solução saturada de Na
2
SO
4
/CaSO
4
(5%) mantida a 5ºC por um
ano. Ainda segundo JUSTNES (2003), o ataque por sulfatos e conseqüentemente
formação de taumasita ocorre em condições de umidade e temperaturas abaixo de
15ºC.
A natureza da reação bem como sua velocidade de formação dependem do tipo de
íon corrosivo, sua concentração, temperatura, pressão e pH da solução (BAUER,
1979; NEVILLE, 1997, KAKALI e outros, 2003).
12
Representação genérica dos silicatos de cálcio hidratados.
CAPÍTULO II
33
Embora ainda não exista valor específico quanto ao teor de sulfato permitido para
argamassa, a NBR 7211/05, o limite máximo recomendável para o teor de sulfatos
presentes nos agregados miúdos utilizados na preparação de concreto deve ser
<0,1%, entretanto agregados miúdos que excedam o limite estabelecido para
sulfatos podem ainda ser utilizados para produção de concreto, desde que o teor
total trazido ao concreto por todos os seus componentes (água, agregados, cimento,
adições e aditivos) não exceda a 0,2%.
No que diz respeito ao pH, argamassas preparadas ou expostas a um pH ácido (pH
< 7,0) estão mais suscetíveis a uma ação agressiva e a intensidade desta
agressividade a argamassa torna-se mais pronunciada quanto menor o valor de pH.
Embora não se tenha uma escala específica para se classificar o grau de
agressividade para exposição das argamassas a um pH ácido, BAUER (1979)
classifica o grau de agressividade ao concreto em função do pH, conforme Tabela 7.
Tabela 7: Valores limites do grau de agressividade do concreto exposto a
águas com pH ácido (BAUER, 1979).
Grau de Agressividade
Parâmetro
Fraco Forte Muito Forte
pH 6,5 – 5,5 5,5 – 4,5 Inferior a 4,5
2.10 Análise da influência do calcário no proceso de ganho de
resistência mecânica da argamassa.
Segundo LEA (1970), o processo de endurecimento e ganho de resistência do
cimento é determinado por vários fatores como solubilidade, supersaturação,
formação e crescimento de núcleos de cristalização, aumento da área superficial dos
CAPÍTULO II
34
produtos de hidratação, estabelecimento de contatos mecânicos ou interações
químicas numa rede de cristais interligados.
Neste sentido, o aumento da resistência mecânica é função das ligações existentes
na interface cimento/agregado que pode ser de natureza física (rugosidade da
superfície), forças físicas superficiais ou de natureza químicas (reações químicas na
interface). Estudos sobre a resistência dessas ligações têm sido realizados através
de ensaios de resistência mecânica ou exames de microscopia na interface (LEA,
1970).
Neste caso, levando-se em consideração o fato do resíduo lama de cal possuir uma
composição química semelhante à calcita (CaCO
3
), carbonato de cálcio, será
analisado o aspecto de ganho de resistência mecânica da argamassa em função da
presença de calcário.
Para ZELIĆ (2000), existem ainda controvérsias quanto ao efeito do calcário no
cimento. Enquanto alguns pesquisadores defendem que o calcário age como um
fíler inerte e que seus efeitos são simplesmente fenômenos físicos, outros
consideram que o calcário é um participante ativo (PING, 1991; NEVILLE, 1997;
TASONG, 1998) no processo que envolve as reações de hidratação do cimento.
FARRAN (1965 apud LAWRENCE, CYR, RINGOT, 2004) e ZIELINSKA (1972 apud
NEVILLE, 1997) afirmam que o CaCO
3
reage com o C
3
A
13
e com C
4
AF
14
do cimento
produzindo 3CaO.Al
2
O
3
.CaCO
3
.11H
2
O (carboaluminato). Além disso, o CaCO
3
pode
13
3CaO. Al
2
O
3
14
4CaO.Al
2
O
3
.Fe
2
O
3
CAPÍTULO II
35
ativar a hidratação do cimento atuando como pontos de nucleação e incorporando-
se parcialmente na fase C-S-H
15
(RAMACHANDRAN, 1984 apud NEVILLE, 1997).
TSIVILLIS e outros (2002), mostraram que adições de calcário no cimento, em até
10% em peso, não alteraram significativamente a resistência à compressão do
cimento (LEA, 1970), bem como, houve redução na demanda de água em até 26%
quando comparado ao cimento sem adição de calcário.
Em agregados de CaCO
3
foram encontrados cristais de hidróxido de cálcio -
Ca(OH)
2
, formando um filme de contato entre a pasta de cimento e o agregado,
sugerindo a formação de uma solução sólida de Ca(OH)
2
-CaCO
3
(FARRAN, 1965
apud LEA, 1970), o que TASONG (1998) atribuiu a uma nucleação heterogênea e
subseqüente crescimento de Ca(OH)
2
na superfície do agregado.
Dentro desse contexto, os trabalhos desenvolvidos por PAES e outros (1999) e
ANGELIM (2003), demonstraram que houve ganho de resistência mecânica (Tração
– NBR 7215/82 e Compressão – NBR 7222/82) em todos os traços utilizados com
adições de finos calcários (pó), em substituição a areia na argamassa mista (cimento
e cal) de revestimento, quando comparados com a argamassa sem adição de pó
calcário.
Ainda, segundo PAES e outros (1999) e ANGELIM (2003), os ensaios de resistência
de aderência (à tração), conforme a NBR-13528/95, mostraram que os valores
obtidos das tensões de ruptura (0,20 – 0,30 MPa) são aceitáveis para esse tipo de
aplicação (NBR-13749/96).
15
Representação genérica dos silicatos de cálcio hidratados.
CAPÍTULO II
36
Esses resultados reforçam a hipótese da viabilidade no aproveitamento do resíduo
lama de cal em argamassas mistas para uso na construção civil.
2.11 Influência da porosidade na resistência mecânica da
argamassa.
Um aspecto importante que deve ser abordado em termos de resistência mecânica
nas argamassas é a influência da porosidade. A porosidade é o percentual de vazios
em uma argamassa, com relação ao seu volume total. No caso de um concreto, por
exemplo, a resistência à compressão é influenciada pelo volume total dos vazios: ar
aprisionado, poros capilares, poros do gel e ar incorporado (NEVILLE, 1997).
Em geral, á relação entre resistência mecânica de materiais sólidos e a porosidade
ocorre de forma inversa, e para materiais cerâmicos homogêneos simples, pode ser
descrita pela expressão:
σ = σ
0
e
-KP
equação (11)
Onde σ é a resistência mecânica do material que possui uma dada porosidade P, σ
0
é a resistência mecânica do material sem porosidade e K é uma constante que
depende do material (MEHTA, MONTEIRO, 1994; NEVILLE, 1997; CALLISTER;
2002).
Estes autores afirmam que existem duas razões pelas quais a porosidade é
prejudicial à resistência mecânica: (a) os poros reduzem a área útil da seção
transversal na qual uma carga é aplicada. (b) os poros agem como concentradores
de tensão.
A Figura 6, mostra os resultados obtidos por ANGELIM (2003) acerca da resistência
mecânica à compressão em função da porosidade de uma argamassa mista de
CAPÍTULO II
37
10
11
12
13
26,025,124,6
Porosidade (%)
Resistência à compressão
(MPa)
revestimento. A partir de uma argamassa mista de referência com teor de finos
inicial de 24%, fez-se a substituição da areia por pó calcário até o teor de finos
alcançar 35%, equivalente a uma redução na porosidade de 26,1% para 24,6%,
proporcionando um aumento na resistência mecânica à compressão da argamassa.
Figura 6: Relação entre porosidade e resistência mecânica à compressão de
argamassa mista de revestimento com adição de pó calcário em substituição a
areia, correspondente ao teor de finos variando de 24% para 35% (ANGELIM,
2003).
Os resultados apresentados por ANGELIM (2003), mostram que a relação entre
resistência mecânica e porosidade é inversamente proporcional, ou seja, o aumento
do teor de pó calcário em substituição a areia na argamassa aumentou o teor de
finos e conseqüentemente diminuiu a porosidade, resultando, assim, um aumento da
resistência à compressão da argamassa. Este resultado já era esperado, uma vez
que, quanto menor os vazios na estrutura da argamassa, maior é a sua resistência
mecânica.
CAPÍTULO II
38
2.12 Influência da finura do material na resistência mecânica da
argamassa.
Segundo BAUER (1979), a finura de um material está relacionada com o tamanho
dos grãos do mesmo e pode ser definida de duas maneiras. A primeira delas pelo
tamanho máximo do grão quando as especificações estabelecem uma proporção em
peso do material retido na operação de peneiramento em malha de abertura
definida. A segunda, e mais adotada, é pelo valor da superfície específica (soma das
superfícies dos grãos contidos em um grama do material).
Por outro lado, o módulo de finura, que é também um parâmetro utilizado para
caracterizar o tamanho de um agregado num concreto ou argamassa, representa
uma média logarítmica (tamanho médio) da distribuição granulométrica das
partículas de um material. Quanto maior o módulo de finura, mais grosso o tamanho
do agregado (NEVILLE, 1997).
Ainda segundo BAUER (1979), a finura, mais precisamente a superfície específica
do material é um dos parâmetros de maior importância na velocidade de reação de
hidratação do cimento e tem influência positiva, por exemplo, no ganho de
resistência mecânica dos concretos quando o seu valor aumenta.
A exemplo disso, LAWRENCE, CYR e RINGOT (2004) avaliaram o efeito da
substituição do cimento por minerais inertes, com várias finuras, na resistência à
compressão de argamassa para concreto. A Figura 7, mostra os resultados da
resistência à compressão das argamassas com a substituição (em massa) de 25%
de cimento (com finura de 2800 cm
2
/g), por pó calcário de várias finuras (3460, 4970
e 7820 cm
2
/g) mantendo-se constantes as quantidades de areia e água.
CAPÍTULO II
39
30
35
40
45
50
3460 4970 7820
Superfície específica (cm
2
/g)
Resistência à Compressão
(MPa)
Referência 25% de substituição
Figura 7: Efeito da finura do pó calcário na resistência à compressão das
argamassas contendo 25% de pó calcário em substituição ao cimento
(LAWRENCE, CYR e RINGOT, 2004).
A resistência à compressão das argamassas com substituição atingiram o valor
máximo de 43 MPa para uma finura do pó calcário de 4970 cm
2
/g. Segundo os
autores, não houve variação significativa na massa específica e do teor de ar
incorporado das argamassas. Para todas as finuras utilizadas de pó calcário, as
resistências das argamassas foram sempre inferiores a resistência à compressão da
argamassa de referência sem substituição, uma vez que com a substituição, o
consumo de cimento foi reduzido e este é um dos principais fatores responsável pela
resistência mecânica.
Apesar da substituição do cimento pelo pó calcário diminuir a quantidade de
aglomerante na argamassa, os autores afirmam que o fenômeno da nucleação
heterogênea é, provavelmente, o efeito físico responsável pelo aumento da
resistência à compressão associada à finura do material. As partículas do pó
calcário agem como catalisadores no chamado processo de nucleação heterogênea,
CAPÍTULO II
40
reduzindo a chamada energia de ativação das reações de hidratação do cimento e
conseqüentemente aumentando a velocidade de reação, favorecendo as mesmas
(LAWRENCE, CYR e RINGOT, 2004).
Ainda segundo LAWRENCE, CYR e RINGOT (2004), este fenômeno é favorecido
com a diminuição do tamanho e uma maior superfície específica das partículas do
pó calcário, bem como a quantidade utilizada do mesmo, pois aumenta a
probabilidade dos pontos de nucleação estarem mais próximos das partículas de
cimento.
CAPÍTULO III
41
Capítulo III
3 Materiais e Métodos
No presente trabalho foi avaliada, separadamente, a influência da adição do resíduo
(lama de cal) e da cal hidratada numa argamassa simples (cimento, areia e água),
para fins comparativos, considerando os aspectos das propriedades das
argamassas no estado plástico e no estado endurecido em relação à resistência
mecânica à compressão, à tração por compressão diametral e de aderência, da
classificação ambiental do resíduo e uma estimativa da viabilidade econômica de
aproveitamento do resíduo em argamassa.
Em seguida, foram feitas adições em massa, de resíduo e cal hidratada,
separadamente, nos percentuais de 0%, 20%, 40%, 80% e 100% em relação à
massa de cimento, numa argamassa simples referencial, mantendo-se constante as
quantidades de cimento, areia e água em todos os traços.
3.1 Materiais
Cimento
Foi usado o cimento tipo CP-II F 32 — Cimento Portland composto (tipo II), com fíler,
Classe 32. Este aglomerante foi selecionado tendo em vista que é o mais utilizado
na Região Metropolitana de Salvador.
CAPÍTULO III
42
Areia
Foi utilizada areia natural, disponível na Região Metropolitana de Salvador. Para
determinação das características físicas, utilizou-se areia seca a temperatura
ambiente.
Cal
A cal utilizada foi a cal hidratada do tipo CH-III, cal hidratada comum com
carbonatos.
Resíduo
Foram coletadas amostras do resíduo, numa das empresas geradoras deste resíduo
no estado da Bahia, utilizando o método baseado na NBR 10007/04, com técnica de
quarteamento, recomendado pela Associação Brasileira de Normas Técnicas –
ABNT. O total de amostra coletada foi aproximadamente 150 kg.
Água
Foi utilizada água potável da rede pública de abastecimento, disponível nos
laboratórios da Escola Politécnica.
3.2 Métodos
3.2.1 Caracterização dos materiais
Foram realizadas caracterizações físico-químicas dos materiais utilizados, cujas
análises estão descritas nas Tabelas 8, 9, 10, 11 e 12 para o resíduo, cimento, areia,
cal hidratada e água, respectivamente.
CAPÍTULO III
43
Tabela 8: Métodos de ensaio para caracterização da lama de cal.
Característica/Propriedade
Norma de Referência
Composição Química (em óxidos)
Fluorescência de Raios-X
16
Massa específica
NBR NM 23/98
Umidade
NBR 8801/85
Teor de sais solúveis-qualitativo (Cl
-
, SO
4
=
, NO
3
)
Ver nota
17
Análise granulométrica
NBR NM 248/03
Finura - Peneira nº 200
NBR 12826/93
Área específica – finura Blaine
NBR NM 76/98
Impurezas orgânicas
NBR NM 49/01
Tabela 9: Métodos de ensaio para caracterização do cimento.
Característica/Propriedade
Norma de Referência
Massa específica
NBR NM 23/98
Finura - Peneira nº 200
NBR 12826/93
Área Específica - finura Blaine
NBR NM 76/98
Tempos de Pega
NBR NM 65/03
Resistência à compressão 3, 7 e 28 dias
NBR 7215/96
Análise Química – fornecida pelo fabricante – Cimento
Poty (2004)
NBR 11578/91
Tabela 10: Métodos de ensaio para caracterização da areia.
Característica/Propriedade
Norma de Referência
Massa específica
NBR NM 52/03
Massa unitária
NBR NM 45/96
Material pulverulento
NBR NM 46/03
Matéria orgânica
NBR NM 49/01
Composição granulométrica
NBR NM 248/03
16
Instrumento: Espectrômetro de Raios-X por Dispersão de Energia – SHIMADZU - modelo
EDX-800, utilizando atmosfera de ar, colimador 10 mm e spin off.
17
Procedimento de TEUTÔNICO (1988) e adotado no Núcleo de Tecnologia da Preservação
e da Restauração – NTPR, no Departamento de Ciência e Tecnologia dos Materiais da
Escola Politécnica – UFBA.
CAPÍTULO III
44
Tabela 11: Métodos de ensaio para caracterização da cal hidratada.
Característica/Propriedade
Norma de Referência
Massa específica
NBR NM 23/98
Finura
NBR 9289/86
Área Específica - finura Blaine
NBR NM 76/98
Retenção de Água
NBR 9290/96
Plasticidade
NBR 9206/03
Capacidade de Incorporação de Areia
NBR 9207/00
Composição granulométrica
NBR NM 248/03
Análise Química – fornecida pelo fabricante -
Indústria e
Comércio de Cal e Tintas – Votorantin/Sergipe (2004)
NBR 6473/03
NBR 7175/03
Tabela 12: Métodos de ensaio para caracterização da água.
Característica/Propriedade
Norma de Referência *
PH
SMEWW 4500-B
Turbidez
SMEWW 2130-B
Cor
SMEWW 2120-B
N – Nitrato
SMEWW 4500-NO
3
-
B
Cloreto
SMEWW 4500-Cl
-
B
Dureza
SMEWW 2340-C
Sulfato
SMEWW 4500-SO
4
=
E
*Os ensaios foram realizados no Laboratório do Departamento de Engenharia Ambiental -
LABDEA / UFBA.
SMEWW – Standard Methods for the Examination and Wastwater – 20º ed. 1998.
3.2.2 Preparação dos materiais
Inicialmente, uma pequena quantidade de resíduo (cerca de 100g) na forma pastosa
e apresentando uma cor cinza escura, passou por um processo de secagem em
estufa a temperatura de 105 ± 5ºC, durante vinte e quatro horas, para determinar o
teor de umidade.
CAPÍTULO III
45
Em seguida, cerca de 100kg do resíduo também foram secos nas mesmas
condições. Posteriormente, o resíduo seco, já na forma de torrões, passou por
processo de moagem manual em almofariz, até ficar na forma de um pó fino, cuja
granulometria foi analisada em seguida.
Para utilização nos traços das argamassas, foi preparada previamente, uma pasta
de cal hidratada com uma parte da água total de amassamento, utilizando a
proporção cal:água de 1:1,25. Após homogeneização, a pasta de cal hidratada ficou
em repouso (maturação) por no mínimo 18 horas antes do uso para garantir
completa hidratação e melhorar sua trabalhabilidade.
Antes de ser utilizada, a areia passou por um processo de secagem a temperatura
ambiente, e em seguida foi peneirada, sendo utilizado somente o material passante
na peneira nº 8 (2,36 mm de abertura), para remoção de impurezas maiores.
3.2.3 Definição da composição das argamassas
Para elaboração dos traços das argamassas, partiu-se de um traço referencial
18
de
argamassa simples (cimento:areia:água – 1:6,70:1,56 - em massa), onde em
seguida, procedeu-se as adições de resíduo e cal hidratada,
separadamente (ver
Figura 8) , mantendo-se sempre constante as quantidades de cimento, areia e água
em todos os traços.
18
Traço utilizado e recomendado pelo Centro Tecnológico da Argamassa - CETA, do
Departamento de Ciência e Tecnologia dos Materiais da Escola Politécnica da UFBA.
CAPÍTULO III
46
As adições foram feitas em diferentes percentagens em relação à massa de cimento.
O percentual e o esquema das adições são apresentados na Tabela 13 e Figura 8,
respectivamente.
Tabela 13: Percentual de adição de resíduo e cal hidratada.
Percentual (em massa)
Material
0% 20% 40% 80% 100%
Resíduo
0 0,20 0,40 0,80 1
Cal Hidratada
0 0,20 0,40 0,80 1
0 % 20 % 40 % 80 % 100 %
Resíduo
0 % 20 % 40 % 80 % 100 %
Cal Hidratada
Argamassa simples
(referencial)
Figura 8: Esquema das adições de resíduo e cal hidratada em relação a massa
de cimento da argamassa simples de referência
3.2.4 Preparação das argamassas
Para as argamassas com adições de cal hidratada, misturou-se previamente numa
fôrma plástica, com auxílio de uma colher de pedreiro, a quantidade pesada de
cimento e de areia, e para as argamassas com adições de resíduo, as quantidades
pesadas de cimento, areia e resíduo.
CAPÍTULO III
47
Todas as argamassas foram preparadas misturando-se os componentes numa
betoneira elétrica, de eixo inclinado, com capacidade para 120 litros, durante cinco
minutos (contados a partir do momento da adição da mistura prévia contendo
cimento em contato com a água). Foi obedecida a seqüência das misturas na
betoneira em todos os traços. No caso das adições de cal hidratada, primeiro a
água, depois a pasta de cal hidratada e em seguida a mistura prévia (cimento e
areia). Para as adições contendo resíduo, somente a água e depois a mistura prévia
(cimento, areia e resíduo). Esta forma de mistura foi utilizada para evitar perda de
água de amassamento.
Após a mistura final, uma parte de cada argamassa, cerca de 1/3 do total, foi retirada
para os ensaios no estado plástico (ver Tabela 14), e para moldagem dos corpos-
de-prova (ver Tabela 15), sendo o restante utilizada para aplicação como
revestimento nos painéis.
Tabela 14: Métodos de ensaio de argamassa no estado plástico.
Característica/Propriedade
Norma de Referência
Consistência
NBR-7215/96
NBR-13276/05
Capacidade de retenção de água
NBR-13277/95
Massa específica (aparente) e teor de ar incorporado
NBR-13278/05
3.2.5 Moldagem dos corpos-de-prova
Foram moldados 27 corpos-de-prova cilíndricos (100 x 50 mm), para cada traço,
conforme NBR-7215/96, suficientes para fazer os ensaios de resistência mecânica
CAPÍTULO III
48
com 7 e 28 dias e para os demais ensaios no estado endurecido aos 28 dias,
conforme mostrados na Tabela 15.
Figura 9: Modelos de corpos-de-prova cilíndricos de argamassa (100 x 50 mm)
utilizados nos ensaios no estado endurecido.
Os corpos-de-prova ficaram em processo de cura inicial dentro dos moldes por 24
horas ao ar, na sala de ensaios a temperatura ambiente (22 ± 2ºC), a partir do qual
foram desformados, identificados e armazenados ao ar, a temperatura ambiente (27
± 2ºC) em área coberta e ventilada.
3.2.6 Avaliação de desempenho mecânico
Depois de moldados os corpos-de-prova, os produtos (argamassas) foram
submetidos aos testes no estado endurecido, a fim de avaliar, através de ensaios
mecânicos, o desempenho das composições.
CAPÍTULO III
49
Mesmo as resistências à compressão e à tração não sendo consideradas como
grandezas de maior importância na avaliação de desempenho mecânico de
argamassas, ao contrário do que é considerado para o concreto, estas propriedades
são medidas para auxiliar na avaliação da influência das quantidades adicionadas
de cal hidratada e resíduo nas resistências mecânicas das argamassas, objeto
principal deste trabalho. O trabalho experimental para esta etapa consta da relação
dos ensaios e do número de corpos-de-prova utilizados, mostrados na Tabela 15.
Tabela 15: Métodos de ensaio de argamassa no estado endurecido (corpos-de-
prova).
№ Corpos-de-
Prova /
Traço
Característica/Propriedade
7 dias 28 dias
Norma de Referência
Resistência à compressão
4 4
NBR-7215/96
NBR-13279/95
Resistência à tração por
compressão diametral
4 4
NBR NM 8/94
Absorção de água por imersão -
Índice de vazios (Porosidade) -
Massa específica -
3
NBR-9778/05
Absorção de água por
capilaridade
- 4
NBR-9779/87
Para os ensaios de Absorção de Água por Imersão, Porosidade e Massa Específica
foi utilizado o procedimento descrito na NBR-9778/05. Os valores obtidos e
apresentados, para cada tipo de ensaio, representam uma média de resultados para
três corpos-de-prova.
Já para os demais ensaios como Absorção de água por Capilaridade, Resistência
Mecânica à Tração por Compressão Diametral, Resistência Mecânica à
Compressão, realizados no estado endurecido também na forma de corpos-de-
CAPÍTULO III
50
prova, os valores obtidos representam uma média de resultados para quatro corpos-
de-prova.
3.2.7 Construção de painéis (argamassa aplicada)
Foram construídos painéis formados por blocos cerâmicos chapiscados
19
,
construídos com pelo menos 30 dias de antecedência com relação à aplicação dos
revestimentos das argamassas.
O trabalho foi desenvolvido com um único pedreiro, com o mesmo tipo de substrato,
umidade do substrato e procedimento de preparação para todos os traços de
argamassa, a fim de eliminar a influência destes parâmetros na resistência de
aderência das argamassas. Desta forma, tentou-se que a avaliação da resistência
de aderência à tração fica-se restrita às características das argamassas utilizadas. A
Figura 10
mostra o detalhe da estrutura de aplicação das argamassas sobre o
substrato que foi adotado neste trabalho.
Figura 10: Vista superior simplificada da argamassa aplicada no substrato
formado pelo bloco cerâmico e chapisco.
19
Chapisco – argamassa feita de areia e cimento, aplicada em superfície lisa, para torná-la
áspera, dando-lhe maior capacidade de aderência.
5 mm
25 mm
90 mm
CAPÍTULO III
51
Esses painéis foram construídos com blocos cerâmicos e argamassa de
assentamento na proporção 1:3:4 (cimento:arenoso:areia - em volume) e o chapisco
com argamassa de proporção 1:3 (cimento:areia - em volume).
Figura 11: Painéis de bloco cerâmico chapiscados e revestidos no final com
argamassa em camada única.
Foram aplicadas as argamassas, em camada única, cada uma com dimensões 90 x
70 cm e espessura de 2,5 cm. As argamassas aplicadas ficaram em processo de
cura por 28 dias, a temperatura ambiente, em área coberta e ventilada.
Em relação, especificamente, ao método do cachimbo (Figura 12), este método de
ensaio consiste em medir a altura de coluna de água inicial de 9,2 cm entre o meio
da seção de aplicação e a graduação superior corresponde a uma pressão de
CAPÍTULO III
52
961,38 Pa, que simula uma condição equivalente a uma pressão dinâmica de um
vento de 142,6 km/h
20
.
Os resultados são apresentados, relacionando o volume de água absorvida, em
mililitros, em função do tempo em minutos.
Figura 12: Desenho esquemático do cachimbo utilizado no método de avaliação de
permeabilidade a água em revestimentos.
Neste trabalho considerou-se o tempo padrão de 15 minutos ou o volume máximo de
água absorvida de 4 mL. A Tabela 16 mostra a relação dos ensaios realizados nesta
etapa. Para esta etapa de trabalho, serão levantados dados das condições
climatológicas nos dias dos ensaios e os mesmos serão realizados com 28 dias de
20
Descrito no ensaio Nº II. 4 da RILEM – Réunion International dês Laboratoires D’essais at
Matériaux.
CAPÍTULO III
53
cura. Para o método do cachimbo, os resultados representarão uma média de três
ensaios por painel, enquanto que para a resistência de aderência à tração, os
resultados serão uma média de seis ensaios por painel.
Tabela 16: Métodos de ensaio de argamassa no estado endurecido (aplicada).
Característica/Propriedade
Norma de Referência
Resistência de aderência à tração
NBR -13528/95
Permeabilidade a água - sob baixa pressão (método
do cachimbo)
NIT
21
140 – CSTC
22
/82
3.2.8 Classificação ambiental do resíduo
Foi realizado um estudo para se avaliar a classificação ambiental do resíduo,
conforme estabelecido na NBR 10004/04 – Resíduos Sólidos – Classificação. Foram
avaliados os elementos e substâncias químicas descritas nos limites padrões das
listagens nº 7 e nº 8, referentes aos respectivos anexos G e H, da mesma norma.
Foi analisada uma amostra bruta do resíduo, ou seja, na forma pastosa, tal qual é
gerado no processo.
A escolha dos elementos e substâncias químicas analisadas foram em função das
características do processo de geração do resíduo. Foram adotados como padrões
de preparação de amostras de Lixiviação
23
e Solubilização
24
, os procedimentos
descritos nas NBR-10005/04 e NBR-10006/04, respectivamente.
21
NIT – Note D’Information Technique.
22
CSTC – Centre Scientifique et Technique de la Construction.
23
Operação de separar certas substâncias contidas nos resíduos industriais por meio de
lavagem ou percolação, em meio ácido (NBR – 10005/04).
24
Operação de dissolução de substâncias contidas num material submetido a um contato
dinâmico e estático com água destilada ou desionizada, à temperatura ambiente (NBR –
10006/04).
CAPÍTULO III
54
3.2.9 Viabilidade econômica de reaproveitamento do produto
Adicionalmente, foi feita uma avaliação econômica do resíduo e do produto
(argamassa), baseado em levantamentos quantitativo e financeiro atualizados, para
se estabelecer parâmetros comparativos de custos das argamassas.
Levando-se em conta que o custo de preparação das argamassas, tanto a
argamassa contendo resíduo quanto a convencional contendo cal hidratada, é o
mesmo, pode-se considerar que a diferença de custo das mesmas é função
principalmente dos preços dos materiais utilizados, ou seja, das matérias-primas.
Portanto, posteriormente, tomando-se como referência os preços dos materiais no
comércio de Salvador, foram coletados os preços de venda do resíduo na fábrica, os
custos de frete para o transporte do resíduo até Salvador, bem como, os preços de
venda (valor médio de três estabelecimentos comerciais) do cimento, da cal
hidratada e a água utilizada nas argamassas. Como referência, também foi coletado
o preço do dólar americano (U$) no mesmo dia de coleta de preços dos materiais.
Com todos os preços (em R$), composições e quantidades utilizadas, obteve-se o
custo unitário por unidade de volume das argamassas (ver Tabela 17), e assim,
avaliou-se a viabilidade, do ponto de vista financeiro, de reaproveitamento do
resíduo numa argamassa para construção civil.
Tabela 17: Estimativa de custo do produto.
Parâmetro
Método
Levantamento Quantitativo (composições)
Consumo de cimento / traço
Levantamento Financeiro
Coleta de preços (média de 3
estabelecimentos)
Custo Unitário por unidade de volume de
argamassa (R$/m
3
)
CAPÍTULO III
55
3.3 Aspectos relacionados aos ensaios das propriedades /
características das argamassas
3.3.1 No estado plástico
3.3.1.1 Consistência
Para CINCOTTO, SILVA E CASCUDO (1995), a consistência é a propriedade da
argamassa pela qual esta tende a resistir às deformações que lhe são impostas e
conservar esta tendência ao longo do tempo. Já a plasticidade, é a capacidade que
tem a argamassa de manter a deformação, após a eliminação do esforço aplicado.
A plasticidade e a consistência são propriedades que efetivamente caracterizam a
trabalhabilidade de uma argamassa no estado plástico. Entretanto, a noção de
trabalhabilidade é mais subjetiva que física, uma vez que uma definição de
trabalhabilidade adequada para uma argamassa de revestimento tem sido realizada,
ainda hoje, normalmente, pelo pedreiro que a utiliza (BAUER, 1979).
Segundo BAUER (1979), o componente físico mais importante e que é usado como
medida da trabalhabilidade é a consistência, que por sua vez é influenciada pela
granulometria do agregado, seu módulo de finura e forma dos grãos, além do teor de
aglomerantes, a utilização ou não de cal e o teor de água. A consistência pode ser
avaliada experimentalmente, utilizando a chamada mesa de consistência.
Entretanto, a revisão da NBR 13276 de 2005 bem como a NBR 7215/96 (anexo B),
que estabelecem o procedimento para determinação do índice de consistência, não
estabelecem valores limites, o que de certa forma, segue a definição utilizada por
CINCOTTO, SILVA E CASCUDO (1995), que em termos práticos, a consistência de
uma argamassa significa facilidade de escoamento ou de manuseio por parte de
CAPÍTULO III
56
quem a prepara e aplica, ou seja, depende do julgamento subjetivo por parte do
pedreiro.
3.3.1.2 Teor de ar incorporado
YOSHIDA E BARROS (1995), mencionam que o ar incorporado serve de lubrificante
entre os grãos sólidos da argamassa, melhorando sua trabalhabilidade e a
capacidade de retenção de água. Porém, o teor de ar incorporado não deve ser
muito elevado, pois além de influenciar negativamente na consistência (CAVANI e
outros, 1997), aumenta o volume de vazios preenchidos com ar, e, portanto, pode
também comprometer a resistência mecânica do material, uma vez que o aumento
da porosidade, que está relacionada com o volume de vazios, diminui a resistência à
compressão do material (MEHTA e MONTEIRO, 1994).
A última revisão da NBR 13281/05 já não apresenta uma classificação para as
argamassas de assentamento e revestimento no que diz respeito ao teor de ar
incorporado.
3.3.1.3 Retenção de água
A retenção de água é a capacidade da argamassa, na estado plástico, em manter
sua consistência ou trabalhabilidade quando sujeita a condições de perda de água
como evaporação, sucção ou absorção (CINCOTTO, SILVA e CASCUDO, 1995).
Para YOSHIDA E BARROS (1995) e GOMES (2000), uma argamassa que não
possui capacidade adequada de retenção de água, tem seu manuseio afetado,
podendo prejudicar, inclusive, a qualidade de seu revestimento, uma vez que não
dispõe da água necessária para molhar a superfície dos grãos e do aglomerante,
CAPÍTULO III
57
comprometendo, assim, as reações de hidratação do cimento e a carbonatação da
cal hidratada - Ca(OH)
2
.
Portanto, quanto maior a capacidade de retenção de água da argamassa, maior a
umidade necessária para a carbonatação, transformando a cal hidratada em
carbonato de cálcio (CaCO
3
), através da ação do CO
2
da atmosfera (OLIVEIRA,
1995).
Ainda segundo GOMES (2000), a capacidade de retenção de água da argamassa
depende da superfície específica dos materiais constituintes e seus respectivos
poderes adsortivos.
Dentro desse contexto, a cal hidratada leva vantagem, pois possui elevada
superfície específica e alta capacidade de retenção de água, o que provoca um
aumento de seu volume, podendo alcançar até 100% do volume da cal hidratada
original (CINCOTTO, SILVA, CASCUDO, 1995; YOSHIDA, BARROS, 1995;
GOMES, 2000).
A NBR 13281/05 identifica e estabelece exigências para a capacidade de retenção
de água para argamassas de assentamento e revestimento, conforme valores
mostrados na Tabela 18.
Tabela 18: Exigências de retenção de água para argamassas (NBR 13281/05)
Características Classe Limites (%) Método
U1 ≤ 78
U2 72 a 85
U3 80 a 90
U4 86 a 94
U5 91 a 97
Capacidade de
retenção de água (%)
U6 95 a 100
NBR 13277/05
CAPÍTULO III
58
Os limites percentuais de retenção de água estabelecidos pela norma referem-se ao
percentual de água que fica retido na argamassa em relação ao total de água que foi
adicionada à argamassa, para um determinado traço.
3.3.1.4 Massa específica
A massa específica absoluta de uma mistura de argamassa (aglomerante, agregado
e água) refere-se a relação entre a massa e o volume desse material, não
considerando os vazios
25
, em uma dada temperatura. Já a massa específica
aparente de um material inclui os vazios. Por outro lado, a massa unitária de um
material constitui-se na massa que ocupa o volume de um recipiente com
capacidade unitária (CINCOTTO, SILVA E CASCUDO, 1995; NEVILLE, 1997).
Dentro desse conceito, a massa unitária pode ser considerada uma massa
específica aparente, pois varia em função do adensamento e umidade do material
no recipiente. Esta propriedade é muito utilizada na construção civil na conversão de
unidade mássica para volumétrica e vice-versa.
3.3.2 No estado endurecido
3.3.2.1 Porosidade
Segundo BAUER (1979), a porosidade é a propriedade da matéria de não ser
contínua, havendo espaço vazios entre as massas. A porosidade corresponde ao
25
Os chamados vazios presentes na argamassa são, na realidade ar aprisionado ou
incorporado ou espaços deixados após evaporação do excesso de água.
CAPÍTULO III
59
percentual de vazios em um material, ou seja, é a fração do volume total de um
sólido que é ocupado por poros (espaços vazios em uma massa sólida).
Matematicamente, a porosidade P pode ser expressa pela equação:
equação (12)
onde ρ
0
é a densidade de um material sem poros (massa específica absoluta) e ρ é
a densidade do material com poros (massa específica aparente). Sendo ρ
0
> ρ,
implica que P < 1.
Por outro lado, o chamado índice de vazios é definido como sendo a relação entre o
volume de vazios e o volume de sólidos (ALVES, 1980; NEVILLE, 1997). Essa
definição para índice de vazios inclusive, também pesquisada por outros autores
26
,
contradiz o conceito estabelecido pela NBR 9778/05, que expressa uma relação
entre o volume de poros permeáveis e o volume total da amostra, ou seja,
porosidade.
A importância na porosidade se baseia no aspecto de sua influencia na resistência
mecânica dos materiais. A resistência do concreto e de outros materiais cerâmicos
considerados frágeis, nos quais formam poros pela ação da água (argamassa, por
exemplo) é função também do volume de vazios. De um modo geral, nos materiais
sólidos, existe uma relação inversa entre porosidade (fração de volume de vazios) e
resistência (MEHTA, MONTEIRO, 1994; NEVILLE, 1997; CALLISTER; 2002).
26
MANUAL DO ENGENHEIRO GLOBO, 1957, 4º volume, p.11; GOMES, 2000, p. 223.
P =
ρ
0
ρ
0
- ρ
CAPÍTULO III
60
3.3.2.2 Absorção de água por capilaridade / imersão
No aspecto de conservação de edificações, a água é quase sempre a principal
causa de problemas de deterioração de materiais porosos na construção civil. O
fluxo de água dentro desses materiais varia em função das características do
material, como sua estrutura, porosidade, capilaridade e permeabilidade. As
principais fontes de água costumam ser a chuva e a absorção por capilaridade.
A capilaridade por sua vez, corresponde à atração entre moléculas, semelhantes ou
não, que resulta da ascensão ou não de um líquido em tubos ou capilares ou da
umidificação de sólido por um líquido (TEUTÔNICO, 1988).
A penetração de água por capilaridade pode ser simulada pelo ensaio de absorção
por capilaridade que mede a velocidade de absorção de água do material por
sucção capilar em função do movimento de ascensão da umidade através dos poros
intercomunicáveis de tamanho capilar (TEUTÔNICO, 1988; OLIVEIRA e outros,
1995; NEVILLE, 1997).
De acordo com OLIVEIRA e outros (1995), o ar incorporado tem a capacidade de
diminuir a capilaridade, pois as micro bolhas de ar criam uma descontinuidade nos
capilares mais finos. Além disso, concluem os pesquisadores, uma maior
porosidade, nesse aspecto, diminui a absorção por capilaridade, pois aumenta a
capacidade de evaporação de água e consequentemente melhora a conservação da
edificação.
Dentro desse contexto, a medida da capilaridade é útil para se avaliar a porosidade
dos materiais na construção civil, uma vez que a porosidade está relacionada com a
resistência mecânica dos materiais (TEUTÔNICO, 1988).
CAPÍTULO III
61
3.3.2.3 Resistência mecânica
As medidas das resistências mecânicas à tração e à compressão permitem avaliar a
capacidade das argamassas em suportar estes esforços mecânicos. Apesar da
menor exigência em termos de resistência mecânica à tração e à compressão para
as argamassas, a NBR 13281/05 apresenta uma classificação
27
em termos de
requisitos de valores de resistência à compressão para argamassas de
assentamento e revestimento, conforme mostrado na Tabela 19.
Tabela 19: Exigências mecânicas para argamassas (NBR 13281/05)
Características
Classe
Limites (MPa) Método
P1
≤ 2,0
P2
1,5 a 3,0
P3
2,5 a 4,5
P4
4,0 a 6,5
P5
5,5 a 9,0
Resistência mecânica
à compressão aos 28
dias (MPa)
P6
> 8,0
NBR
13279/05
3.3.2.4 Aderência
Por definição, a aderência corresponde à tensão máxima suportada por um corpo-
de-prova de revestimento, quando submetido a um esforço de tração normal a sua
superfície (CINCOTTO, SILVA e CASCUDO, 1995).
O conhecimento da aderência da argamassa sobre o substrato é de fundamental
importância para avaliação do desempenho da argamassa como revestimento
(BOLORINO e CINCOTTO, 1997; GOMES, 2000).
27
A NBR 13281/05 utiliza o termo “classificação” para classificar as argamassas também
em função dos limites de resistência mecânica à compressão.
CAPÍTULO III
62
De forma simplificada, o processo de aderência ocorre, inicialmente, quando a
argamassa no estado plástico é aplicada molhando o substrato através da pasta.
Durante este processo, uma parte da água de amassamento, que está saturada de
íons resultantes da dissolução de compostos hidratados do cimento (silicatos e
hidróxidos), é succionada pelos poros do substrato. Esses íons, no interior do
substrato, precipitam e seu endurecimento progressivo promove a chamada
ancoragem da argamassa ao substrato, aumentando sua aderência (SELMO, 1989;
BOLORINO e CINCOTTO, 1997).
Segundo CARASEK (1997), existem três fatores que influenciam na resistência de
aderência de uma argamassa: (a) característica do substrato; (b) característica da
argamassa; (c) teor de umidade do substrato.
Ainda segundo CARASEK (1997), dentro do parâmetro tipo de argamassa, existem
outras características e propriedades das argamassas que podem exercer influência
na aderência, como por exemplo, o teor de ar incorporado, a capacidade de
retenção de água, as resistências à compressão e à tração e o consumo de cimento.
Dentre estes, os mais significativos, de acordo com a autora, são as resistências à
compressão e a tração e principalmente o consumo de cimento.
A NBR 13749/96 estabelece limites de resistência de aderência à tração para
argamassas inorgânicas aplicadas como emboço
28
e camada única. Os valores
encontram-se na Tabela 20.
28
Emboço é uma argamassa de regularização que serve como capa de impermeabilização
de alvenarias de tijolos ou blocos de concreto (revestimento de base), uniformizando a
superfície, corrigindo as irregularidades e prumos.
CAPÍTULO III
63
Tabela 20: Limites de resistência de aderência à tração para emboço e camada
única (NBR 13749/96).
Local
Acabamento
Resistência
(MPa)
Pintura ou base para reboco
29
≥ 0,20
Interna
Cerâmica ou laminado
≥ 0,30
Pintura ou base para reboco
≥ 0,30
Parede
Externa
Cerâmica
≥ 0,30
Teto
≥ 0,20
Já a última revisão da NBR 13281/05 apresenta uma classificação mais ampla em
termos de requisitos de valores de resistência potencial de aderência à tração para
argamassas de assentamento e revestimento, conforme mostrado na Tabela 21.
Tabela 21: Classificação das argamassas para assentamento e revestimento
em função da resistência potencial de aderência à tração (NBR 13281/05).
Características
Classe
Limites (MPa) Método
A1
< 0,20
A2
≥ 0,20
Resistência potencial
de aderência à tração
28 dias (MPa)
A3
≥ 0,30
NBR
15258/05
A avaliação da resistência de aderência à tração pode ser realizada de acordo com
o procedimento descrito na NBR 13528/95. O corpo-de-prova circular é obtido
cortando-se o revestimento perpendicularmente ao seu plano utilizando uma
serracopo de extremidade (lâmina) diamantada com diâmetro de 50 mm. A
profundidade do corte deve atingir aproximadamente de 2 a 3 mm da camada do
substrato, a partir da interface argamassa/substrato.
29
Reboco é argamassa de areia e cal, com ou sem cimento, com que se revestem paredes
para lhes dar superfície lisa e uniforme.
CAPÍTULO III
64
Com auxílio de uma cola a base de resina epóxi, cola-se sobre o corpo-de-prova
uma pastilha metálica, na qual é afixado posteriormente o equipamento de tração. É
através deste equipamento que se aplica a carga de tração até produzir a ruptura.
Após a ruptura, anota-se o peso que causou a ruptura e o tipo de ruptura,
considerando as percentagens correspondentes a cada parte do corpo-de-prova,
tomando-se como referência os tipos de ruptura definidos na NBR 13528/95,
conforme Figura 13.
a) Ruptura na interface revestimento/substrato
b) Ruptura no interior da argamassa de revestimento
c) Ruptura no substrato
d) Ruptura na interface revestimento/cola
e) Ruptura na interface cola/pastilha
Figura 13: Tipos de ruptura no ensaio de determinação da resistência de
aderência à tração de revestimentos.
Apenas no caso da ruptura (a), o valor da resistência de aderência é igual ao valor
obtido no ensaio, Nos casos das rupturas (b), (c) e (d), a resistência de aderência
não é precisamente determinada, sem do resultado maior que o valor obtido no
ensaio. A ruptura tipo (e) indica imperfeições na colagem e o resultado deve ser
desprezado.
Segundo CARASEK (1997), os resultados obtidos no ensaio de aderência à tração
apresentam alta variabilidade, cujos coeficientes de variação alcançam a ordem de
34%. Como o fator individual de maior influência na resistência de aderência à
tração é o tipo de argamassa, procurou-se restringir este problema variando apenas
CAPÍTULO III
65
o tipo de argamassa aplicada em função do teor de adição de resíduo e cal
hidratada.
3.3.2.5 Permeabilidade a água – absorção sob baixa pressão
Dos ensaios em corpos-de-prova de argamassa aplicada sobre substratos ou
revestimentos de paredes, o chamado método do cachimbo (absorção sob baixa
pressão) foi utilizado para avaliar a permeabilidade a água em paredes.
A importância deste ensaio está relacionada com a própria conservação das
edificações, principalmente no aspecto de revestimento em fachadas externas, onde
é desejável que o revestimento proteja a edificação, e apresente valores baixos de
absorção, uma vez que a água absorvida pode ser uma das causas do surgimento
de patologias nos revestimentos/substratos.
CAPÍTULO IV
66
Capítulo IV
4 Resultados e Análises
4.1 Caracterização dos Materiais
4.1.1 Cimento
A análise química do cimento utilizado na preparação das argamassas é mostrada
na Tabela 22 e as propriedades físicas encontram-se na Tabela 23. Os principais
resultados são comparados com as exigências estabelecidas em norma.
Tabela 22: Análise química do cimento.
ENSAIO NBR Nº
RESULTADO
(%)
ESPECIFICAÇÃO
NBR 11578/91
Perda ao Fogo – PF 5743/89 4,66
≤ 6,5
Óxido de Magnésio – MgO 9203/85 3,02
≤ 6,5
Anidrido Sulfúrico – SO
3
5745/89 2,94
≤ 4,0
Resíduo Insolúvel – RI 5744/89 1,44
≤ 2,5
Equivalente Alcalino em Na
2
O -
(0,658 x K
2
O% + Na
2
O%)
- 0,53 -
Óxido de Cálcio Livre – CaO
(Livre)
7227/90 1,35 -
O que se observa é de acordo com as características físico-químicas do cimento
apresentadas nas Tabelas 22 e 23, o cimento utilizado está em conformidade com a
NBR 11578/91 para cimento portland composto CP II – F.
CAPÍTULO IV
67
Tabela 23: Propriedades físicas do cimento.
ENSAIO NBR Nº UN
RESULTADO
ESPECIFICAÇÃO
NBR 11578/91
Área Específica (Blaine) NM 76/98
cm
2
/g
3432,27
≥ 2600
Massa Específica NM 23/98
g/cm
3
3,12 -
Finura-Resíduo na Peneira
0,075mm (#200)
12826/93
% 2,85
≤ 12,0
Finura-Resíduo na Peneira
0,044mm (#325)
12826/93
% 16,17 -
Pasta de Consistência Normal NM 43/03
% 25,86 -
Início de Pega NM 65/03
h:min
2:13
≥ 1
Fim de Pega NM 65/03
h:min
3:13
≤ 10
Expansibilidade de Le Chatelier
11582/91
mm 0,47
≤ 5
3 dias 24,9
≥ 10
Resistência à
Compressão
7 dias
7215/96
MPa
29,7
≥ 20
Os resultados das análises de área específica (finura Blaine) e massa específica
realizados nos laboratórios do CETA/UFBA para efeito comparativo foram,
respectivamente, 3570 cm
2
/g e 3,10 g/cm
3
.
4.1.2 Areia
Utilizou-se areia natural de bancos de areia, disponível na Região Metropolitana de
Salvador. Para determinação das características físicas, foi utilizada a areia bruta
(conforme recebimento), passando somente por processo de espalhamento e
secagem ao ar livre à temperatura ambiente. Segundo a NBR 7211/05, uma areia de
origem natural, cujos grãos ficam distribuídos entre as peneiras com abertura de
CAPÍTULO IV
68
malha 4,8 mm e 0,15 mm, é classificada como agregado miúdo. As características
físicas da areia utilizada encontram-se na Tabela 24.
Tabela 24: Características físicas da areia.
ENSAIO NBR Nº UNIDADE RESULTADO
Dimensão máxima
NM 248/03
mm 1,2
Módulo de finura NM 248/03
- 1,57
Material Pulverulento
NM 46/03 % 1,2
Massa específica NM 52/03 g/cm
3
2,63
Massa unitária
NM 45/96
g/cm
3
1,49
Segundo NEVILLE (1997), os materiais finos (pulverulentos) podem formar películas
superficais que interferem na aderência entre o agregado e a pasta de cimento, e
devido a sua maior área superficial, retiram a água que participa das reações de
hidratação do cimento, aumentando a demanda de água de molhamento e a relação
água/cimento e conseqüentemente, diminuindo a resistência.
A NBR 7211/05 estabelece limites máximos para essas substâncias deletérias
(danosas) no agregado miúdo, que deve ser de 3% para concretos submetidos a
desgaste superficial e de 5% para concretos protegidos do desgaste superficial. A
mesma norma não estabelece limites específicos para agregado miúdo utilizado em
argamassa, entretanto a areia aqui usada apresentou um baixo teor de material
pulverulento.
A importância de se analisar as características físicas do agregado como forma de
se identificar o tipo de agregado utilizado se deve ao fato, por exemplo, de vários
tipos de areia poderem apresentar o mesmo módulo de finura ou dimensão máxima,
porém com distribuições granulométricas diferentes. O resultado da análise
CAPÍTULO IV
69
granulométrica é apresentado na Tabela 25 e representado graficamente na Figura
14. Toda a areia utilizada nos traços passou por peneiramento (peneira nº 8 – 2,36
mm de abertura), para remoção de impurezas maiores.
Tabela 25: Análise granulométrica da areia.
ENSAIO RESULTADO
Análise Granulométrica
NBR NM 248/05
Peneira com abertura de malha (mm)
% RETIDA
% RETIDA
ACUMULADA
9,5 0,0 0,0
6,3 0,0 0,0
4,8 0,2 0,2
2,4 0,6 0,8
1,2 2,7 3,5
0,6
11,1 14,6
0,3
34,3 48,9
0,15 40,7 89,6
Figura 14: Distribuição granulométrica da areia (NBR 7211/05).
0
20
40
60
80
100
0,15 0,3 0,6 1,2 2,4 4,8 6,3 9,5
Abertura da Peneira (mm)
% Retida Acumulada
Zona Utilizável Zona Ótima Zona Utilizável Areia
CAPÍTULO IV
70
Comparando os resultados obtidos pela análise granulométrica e o módulo de finura
da areia utilizada no experimento com os limites da distribuição granulométrica
estabelecidos pela NBR 7211/05, pode-se classificá-la dentro do limite inferior na
zona utilizável.
4.1.3 Cal Hidratada
Os resultados das análises de especificação da cal hidratada são mostrados nas
Tabela 26 e na Tabela 27. Os resultados dos ensaios físico-químicos apresentados
mostram que a cal hidratada utilizada no desenvolvimento experimental está em
conformidade com as exigências estabelecidas na NBR 7175/03 para cal hidratada
tipo CH-III.
Tabela 26: Resultados dos ensaios físico-químicos da cal hidratada.
ENSAIO NBR Nº
UN RESULTADO
ESPECIFICAÇÃO
NBR-7175/03
Anidrido carbônico CO
2
6473/03
% ≤ 5 ≤ 15
Óxidos não hidratados
6473/03
% ≤ 5 ≤ 15
Óxidos totais 6473/03
% ≥ 90 ≥ 88
Resíduo insolúvel 6473/03
% ≤ 2 ≤ 10
Finura / peneira Nº 30 9289/00
% 0,5 ≤ 0,5
Finura / peneira Nº 200
9289/00
% 5 ≤ 15
Estabilidade 9205/01
Ausência /
Protuberâncias
Ausência Ausência
Retenção de água 9290/96
% ≥ 70 ≥ 70
Plasticidade 9206/03
- ≥ 110 ≥ 110
Incorporação de areia 9207/00
- ≥ 2,2 ≥ 2,2
Umidade 6473/03
% ≤ 1 -
Perda ao fogo 6473/03
% ≤ 26 -
Óxido de ferro e alumínio
6473/03
% ≤ 1,5 -
Óxido de cálcio 6473/03
% ≥ 60 -
Anidrido sulfúrico 6473/03
% ≤ 0,3 -
CAPÍTULO IV
71
Adicionalmente, para efeito comparativo, foi feita uma análise granulométrica da cal
hidratada utilizando a mesma série de peneiras que foi utilizada para a lama de cal,
com os resultados da análise granulométrica da cal hidratada mostrados na Tabela
28
e a respectiva distribuição granulométrica na Figura 15.
Tabela 27: Resultados dos ensaios físicos da cal hidratada.
ENSAIO NBR UN RESULTADO
ESPECIFICAÇÃO
NBR-7175/03
Área específica (Blaine) NM76/98
cm
2
/g
7680 -
Massa específica NM23/98
g/cm
3
2,35 -
Perda ao fogo PF (950ºC) 6473/96
% 23,8 -
Finura-Resíduo na peneira 0,6 mm
(#30)
9289/86
% 0,42 ≤ 0,5
Finura-
Resíduo na peneira 0,075mm
(#200)
9289/86
% 7,69 ≤ 15
Tabela 28: Análise granulométrica da cal hidratada.
ENSAIO RESULTADO
Análise Granulométrica
NBR NM 248/05
Peneira com abertura de malha (mm)
%
RETIDA
% RETIDA
ACUMULADA
9,5
0,0 0,0
6,3
0,0 0,0
4,8
0,0 0,0
2,4
0,0 0,0
1,2
0,1 0,1
0,6
0,3 0,4
0,3
0,5 0,9
0,15
1,4 2,3
0,09
10,5 12,8
0,08
9,9 22,7
0,04
7,9 30,6
CAPÍTULO IV
72
0
20
40
60
80
100
0,01 0,1 1
# Abertura da Peneira (mm)
% Retida acumulada
Figura 15: Distribuição granulométrica da cal hidratada (NBR NM 248/03).
Dois aspectos que se observam para a cal hidratada utilizada. Primeiro é a sua
elevada superfície específica quando comparada à superfície específica do cimento.
Conforme resultado da Tabela 27, a cal hidratada apresenta uma superfície
específica maior que o dobro da superfície específica do cimento. Em segundo, a
sua massa específica encontra-se na faixa de massa específica para cal hidratada
de origem calcítica, conforme BOYNTON (1966), apresentada na Tabela 4.
4.1.4 Lama de Cal
A amostra de resíduo coletada na empresa mostrou-se de forma pastosa, com cerca
de 29,6% de umidade. Este resultado foi obtido por diferença entre a massa úmida
original do resíduo e sua massa após submeter o mesmo a uma secagem em estufa
a 105 ± 5ºC durante 24 horas. A massa específica úmida (conforme recebido) foi de
CAPÍTULO IV
73
1,70 g/cm
3
. O resíduo apresentou inicialmente um odor desagradável,
provavelmente em virtude da presença de mercaptanas, típico do processo Kraft. A
massa específica (NBR-NM 23/98) do resíduo, seco, foi de 2,60 g/cm
3
.
O resíduo é estocado a granel no campo, e neste caso, a amostra coletada
apresentou um teor de umidade de 30%. Segundo a empresa geradora do resíduo,
o mesmo pode apresentar diferença no teor de umidade a depender do período de
chuva ou de estiagem. Esta variação não foi avaliada. A Tabela 29 apresenta os
resultados dos ensaios físico-químicos realizados na lama de cal.
Tabela 29: Ensaios físico-químicos da lama de cal.
ENSAIO NBR UN RESULTADO
Área específica (Blaine) NM76/98
cm
2
/g 3260
Massa específica NM23/98
g/cm
3
2,60
Cloreto
presença
ausência
Nitrato ou ausência
Teor de sais
solúveis (qualitativo)
Sulfato
ausência
ausência
Impurezas orgânicas NM49/01
- ausência
Perda ao fogo PF (950ºC) 6473/03
% 43,69
Finura-Resíduo na pen. 0,075mm (#200) 12826/93
% 5,5
Os resultados da composição química da lama de cal encontrada na literatura, da
fornecida pela empresa Vida que a comercializa e a utilizada nos experimentos são
apresentados na Tabela 30. Vale ressaltar que a concentração percentual das
substâncias (óxidos) que compõem a lama de cal pode variar conforme empresa
geradora do resíduo, em função das especificidades de cada unidade industrial e
que estão relacionadas, por exemplo, com a tecnologia empregada e a escala de
produção.
CAPÍTULO IV
74
Entretanto, observa-se que na média (valores encontrados na literatura e fornecido
pela empresa Vida), a lama de cal apresenta um teor de carbonato de cálcio superior
a 96%, equivalente a soma das parcelas de perda ao fogo (42,72%) e óxido de
cálcio – CaO (54,12%), conforme discutido no item 2.6.
Tabela 30: Composição química da lama de cal.
ENSAIO
RESULTADO
30
(%)
RESULTADO
31
(%)
RESULTADO
32
(%)
MÉDIA
(%)
RESULTADO
33
(%)
PF٭ 42,72 42,72 - 42,72 -
SiO
2
0,37 0,37 - 0,37 -
Al
2
O
3
1,96 0,66 - 1,31 -
Fe
2
O
3
0,09 0,09 - 0,09 0,187
CaO 53,01 51,01 58,33 54,12 99,107
MgO 0,83 0,83 0,62 0,76 -
Na
2
O 0,74 0,74 1,63 1,04 -
K
2
O 0,04 0,04 0,02 0,03 -
SO
4
=
0,03 3,61
-
1,82 -
SrO - -
-
- 0,706
٭Perda ao Fogo
Entretanto, o resultado da análise da composição química da lama de cal, que foi
utilizada nos experimentos, apresenta um teor de óxido de cálcio superior a 99%,
mostrando a elevada pureza do resíduo, praticamente constituído de carbonato de
cálcio, gerado na unidade industrial fornecedora do mesmo.
No que diz respeito à influência da composição química da lama de cal numa
eventual perda de resistência mecânica das argamassas, como discutido no item
30
OLIVEIRA, CUNHA e BRESSIANI (2000).
31
OLIVEIRA (2000).
32
VIDA PRODUTOS E SERVIÇOS EM DESENVOLVIMENTO ECOLÓGICO LTDA, (2003).
Observação: os resultados em branco não foram fornecidos.
33
Análise da composição química (em óxidos) da Lama de Cal utilizada nos experimentos
feita por Fluorescência de Raios-X.
CAPÍTULO IV
75
2.9, o que se observa em termos de concentração das substâncias constituintes que
podem reagir com os produtos de hidratação do cimento e causar perda de
resistência está relacionada com a concentração um pouco mais elevada de íons
sulfato (3,61%) numa das análises, que provavelmente deve estar relacionado à
adição de sulfato de sódio (Na
2
SO
4
) na etapa de recuperação dos reagentes de
cozimento que compõem o licor de digestão da madeira.
Segundo a NBR 7211/05, o limite máximo aceitável para o teor de sulfato na mistura
de concreto (água, cimento, agregados, adições e aditivos) é de 0,2%. Vale ressaltar
que a mesma norma não estabelece valores específicos para o teor de sulfato na
mistura de argamassas. Entretanto, considerando os traços de argamassa contendo
adição de resíduo, somente os traços contendo adições de 20% e 40% atendem a
este requisito, pois apresentam percentuais de sulfato de 0,08% e 0,15%,
respectivamente.
Portanto, as argamassas contendo percentuais de adição de resíduo de 80% e
100%, por apresentarem teor de sulfatos acima do recomendável, podem estar mais
suscetíveis as reações de ataque por íons sulfatos, embora o caráter alcalino devido
a presença de carbonato de cálcio no resíduo e a temperatura ambiente local (média
de 27ºC) desfavoreçam as mesmas. O resultado da análise granulométrica da lama
de cal é mostrado na Tabela 31 e a respectiva curva granulométrica na Figura 16.
O que se observa quando se compara os resultados das análises granulométricas
entre o resíduo e a cal hidratada é que a cal hidratada possui um percentual retido
maior nas peneiras mais grossas (0,15 mm, 0,09 mm e 0,08 mm) e um percentual
retido menor na peneira 0,04 mm e no material de fundo.
CAPÍTULO IV
76
Tabela 31: Análise granulométrica da lama de cal.
ENSAIO RESULTADOS
Análise Granulométrica
NBR NM 248/03
Peneira (mm)
%
RETIDA
% RETIDA
ACUMULADA
9,5
0,0 0,0
6,3
0,0 0,0
4,8
0,0 0,0
2,4
0,0 0,0
1,2
0,3 0,3
0,6
0,3 0,6
0,3
0,4 1,0
0,15
0,6 1,6
0,09
3,2 4,8
0,08
4,2 9,0
0,04
14,7 23,7
Uma sobreposição das distribuições granulométricas apresentada, na Figura 17,
demonstra uma maior porcentagem retida acumulada em peneiras mais grossas
para a cal hidratada, indicada por uma curvatura maior numa região do gráfico.
0
20
40
60
80
100
0,01 0,1 1
# Abertura da Peneira (mm)
% Retida acumulada
Figura 16: Distribuição granulométrica da lama de cal (NBR NM 248/03).
CAPÍTULO IV
77
0
20
40
60
80
100
0,01 0,1 1
# Abertura da Peneira em mm
% Retida acumulada
Cal Hidratada Resíduo
Figura 17: Sobreposição das distribuições granulométricas do resíduo e cal
hidratada.
Isso mostra que o resíduo possui uma granulometria mais fina que a cal hidratada
utilizada, o que pode ser confirmado pelo maior valor de massa específica do
resíduo em relação a cal hidratada utilizada, conforme resultado apresentado na
Tabela 27 e na Tabela 29.
4.1.5 Água
Foi utilizada água da rede pública de abastecimento disponível no Laboratório de
Argamassa e considerada potável de acordo com as exigências estabelecidas pela
Portaria Nº 518/04 do Ministério da Saúde, que dispõe sobre qualidade da água para
consumo humano e seu padrão de potabilidade.
Os principais parâmetros físico-químicos considerados foram analisados pelo
Laboratório de Águas do Departamento de Engenharia Ambiental da escola
Politécnica da UFBA estão apresentados na Tabela 32.
CAPÍTULO IV
78
Os resultados das concentrações dos chamados sais solúveis (cloretos, nitratos e
sulfatos), presentes na água de amassamento, estão abaixo do estabelecido pela
Portaria Nº 518/04, o que favorece a utilização da mesma na preparação da
argamassa, uma vez que a presença desses sais em concentrações elevadas pode
causar o aparecimento de eflorescências nas fachadas das edificações, que causam
manchas e descolamentos nas pinturas.
Tabela 32: Análise química da água.
ENSAIO UNIDADE RESULTADOS
ESPECIFICAÇÃO
Portaria 518/04
pH - 7,80 6 – 9,5
Turbidez
UT - Unidade
de turbidez
1,10 ≤ 5
Cor mg/L Pt
34
5 ≤ 15
Sulfato mg/L SO
4
=
27,1 ≤ 250
N - Nitrato mg/L NO
3
-
0,40 ≤ 10
Cloreto mg/L Cl
-
52,7 ≤ 250
Dureza mg/L CaCO
3
91,1 ≤ 500
4.2 Propriedades físicas das argamassas
4.2.1 No Estado Plástico
4.2.1.1 Consistência
Os resultados encontrados para a Consistência são apresentados na Tabela 33 e o
respectivo gráfico na Figura 18. Pelos resultados obtidos pode-se observar que
34
A medida da cor de uma água é feita pela comparação com soluções conhecidas de
platina-cobalto. Uma unidade de cor corresponde àquela produzida por 1 mg/L de platina.
CAPÍTULO IV
79
todos os valores de consistência para as argamassas com adição de resíduo foram
superiores aos das argamassas contendo adições de cal hidratada.
Apesar dos valores mais baixos de consistência para as argamassas com adição de
cal hidratada, a sua trabalhabilidade foi considerada satisfatória, uma vez que
possibilitou manuseio e aplicação em revestimento, mesmo para os maiores teores
de adição. O valor mais baixo de consistência encontrado para 100% de adição de
cal hidratada em relação à massa de cimento foi de 242,7 mm. As NBR-7215/96 e
NBR-13276/05 não estabelecem limites inferior e superior para esta determinação,
ficando sua avaliação a critério da percepção do operador que esteja preparando a
argamassa.
Tabela 33: Consistência das argamassas em função do teor de adição de
resíduo e cal hidratada.
Teor de
Adição
Consistência (mm)
NBR-7215/96
(%)
cal resíduo
0 286,7 286,7
20 294,3 308,3
40 285,3 316,0
80 256,7 312,7
100 242,7 307,3
De acordo com o gráfico da Figura 18, a consistência das argamassas contendo
adições de resíduo aumenta para 316,0 mm no teor de adição de 40%, reduzindo
para 307,3 mm no teor de adição de 100%. Já para as argamassas contendo adição
de cal hidratada, a consistência aumenta para 294,3 mm para o teor de adição de
20% e diminui em seguida à medida que aumenta o teor de adição, supostamente
em virtude da maior coesão propiciada pela cal hidratada. Essa consistência
ligeiramente mais elevada para a argamassa com cal hidratada com teor de adição
CAPÍTULO IV
80
de 20% se atribui ainda a pequena quantidade de adição, e, portanto pouca cal
hidratada para adsorver a água de amassamento.
No caso, esperava-se que as argamassas com adição de resíduo apresentassem
uma redução nos valores de consistência e medida que aumentasse o teor de
adição, uma vez que, a quantidade de água de amassamento foi a mesma para
todos os traços, e, portanto, com o aumento das adições de resíduo, aumentaria a
quantidade de finos das misturas e conseqüentemente a quantidade de área
específica para molhamento.
240
260
280
300
320
0 20 40 80 100
Teor de Adição (%-massa)
Índice de Consistência
(mm)
Cal Hidratada Lama de Cal
Figura 18: Consistência das argamassas em função do teor de adição de
resíduo e cal hidratada (NBR 13276/05).
Entretanto, tal comportamento para as argamassas com adição de resíduo, foi
semelhante ao observado por RAGO e CINCOTTO (1997) quando substituíram cal
hidratada por pó calcário dentro de pasta de cimento e cal hidratada. O pó calcário
CAPÍTULO IV
81
diminuiu a quantidade de água de amassamento requerida para uma mesma
consistência.
Isto se deve ao fato da grande capacidade adsortiva da cal hidratada de reter água
nos interstícios de sua microestrutura o que também é favorecida pela sua elevada
superfície específica (BOYNTON, 1966; YOSHIDA e BARROS, 1995), ao contrário
do resíduo, que além de não apresentar uma capacidade adsortiva comparável à cal
hidratada, não possui afinidade química com água, bem como uma superfície
específica quase 50% menor do que a cal hidratada, conforme mostrado
anteriormente na Tabela 27 e Tabela 29, respectivamente, para cal hidratada e
resíduo.
Além disso, a lama de cal possui uma maior quantidade de material passante nas
peneiras de 0,08 mm e 0,04 mm em relação a cal hidratada, supostamente, essa
parcela de material mais fino pode ter favorecido a diminuição dos espaços vazios e
os espaços ocupados pela água de amassamento nas argamassas, aumentando
assim a consistência das argamassas contendo adição de resíduo em relação as
argamassas contendo adição de cal hidratada.
Estes resultados são confirmados por PAES e outros (1999) e ANGELIM (2003),
quando adicionaram pó calcário em substituição a areia em argamassa de
revestimento, onde a medida em que se aumentou o teor do pó calcário e,
conseqüentemente, o teor de finos, percebeu-se uma redução na quantidade de
água de amassamento necessária para obtenção da trabalhabilidade adequada, o
que pode ter favorecido o ganho de resistência.
Em adição, TSIVILLIS e outros (2002), estudando a influência da adição de calcário
nas propriedades mecânicas do cimento portland, observaram que a pasta de
CAPÍTULO IV
82
cimento portland contendo adições de até 35% de calcário demandou 12% menos
água do que a pasta de cimento portland sem adição.
4.2.1.2 Massa específica
Os resultados encontrados para a massa específica aparente (presença de vazios
contendo ar) são apresentados na Tabela 34 e no gráfico da Figura 19.
Em relação à massa específica das argamassas no estado plástico, pode-se
observar que os valores obtidos para as argamassas com adição de resíduo foram
ligeiramente superiores aos das argamassas com adição de cal hidratada, em todos
os teores de adição, inclusive em relação à própria argamassa simples de cimento,
semelhante ao comportamento observado por PAES e outros (1999) e ANGELIM
(2003).
Tabela 34: Massa específica das argamassas em função do teor de adição de
resíduo e cal hidratada.
Teor de
Adição
Massa Específica (aparente)
(g/cm3)
NBR 13278/05
(%)
cal resíduo
0 1,98 1,98
20 1,97 1,99
40 1,98 2,00
80 2,00 2,02
100 2,00 2,04
O valor máximo encontrado para a massa específica da argamassa contendo adição
de 100 % de resíduo em relação à massa específica da argamassa simples de
cimento foi de 2,04 g/cm
3
, o que representa somente um aumento de 3%, e no caso
para argamassa contendo 100% de adição de cal hidratada foi, naturalmente, de
2,00 g/cm
3
, equivalente a 1% de aumento em relação a argamassa de referência.
CAPÍTULO IV
83
Esses resultados podem ser confirmados pelo fato do resíduo ter uma massa
específica um pouco maior (10%) em relação a cal hidratada e que, portanto, as
adições das mesmas quantidades (em massa) de resíduo e cal hidratada,
produziram argamassas um pouco mais compactas (menos espaços vazios) para as
adições contendo resíduo do que para as adições contendo cal hidratada.
Pelo gráfico da Figura 19, observou-se que a diferença média nos resultados entre
as massas específicas das argamassas contendo adições de resíduo e cal hidratada
foi de 0,02 g/cm
3
, o que pode ser considerado um valor pequeno, ou seja,
praticamente não houve variação significativa entre as massas específicas das
argamassas no mesmo teor de adição.
1,90
1,95
2,00
2,05
2,10
0 20 40 80 100
Teor de Adição (%-massa)
Massa Específica
(kg/m3)
Cal Hidratada Lama de Cal
Figura 19: Massa específica das argamassas em função do teor de adição de
resíduo e cal hidratada (NBR 13278/05).
De modo geral, pode-se afirmar que o aumento no percentual de adição de materiais
finos e mais densos (resíduo ou cal hidratada) em relação à argamassa simples de
CAPÍTULO IV
84
cimento, mantendo-se constante as quantidades dos outros materiais constituintes,
causou um pequeno aumento nas respectivas massas específicas das misturas no
estado plástico, principalmente em teores acima de 40% de adição.
4.2.1.3 Teor de ar incorporado
Os resultados encontrados para o teor de ar incorporado são apresentados na
Tabela 35 e na Figura 20. O que se observou foi uma tendência de aumento do teor
de ar incorporado para as argamassas com adição de cal hidratada, exceto para o
teor de 80% de adição, que alcançou 5,30 %, ficando ligeiramente abaixo da
argamassa simples referencial que ficou com 5,38%.
Para as argamassas com adição de resíduo, houve uma tendência de redução do
teor de ar incorporado na medida em que aumentou o teor de adição de resíduo,
semelhante ao estudado por PAES e outros (1999) e ANGELIM (2003). O único
valor de ar incorporado igual ao da argamassa referencial foi com teor de adição de
40% de resíduo e alcançou 5,39%.
Tabela 35: Percentual de ar incorporado das argamassas em função do teor de
adição de resíduo e cal hidratada.
Teor de
Adição
Teor de Ar Incorporado (%)
NBR 13278/05
(%)
Cal resíduo
0 5,38 5,38
20 5,96 5,16
40 6,06 5,39
80 5,30 4,92
100 5,72 4,53
CAPÍTULO IV
85
4,0
5,0
6,0
7,0
0 20 40 80 100
Teor de Adição (%-massa)
Teor de Ar Incorporado
(%)
Cal Hidratada Lama de Cal
Figura 20: Teor de ar incorporado das argamassas em função do teor de
adição de resíduo e cal hidratada (13278/05).
De um modo geral, todos os valores de teor de ar incorporado encontrados para as
argamassas contendo adições de resíduo foram ligeiramente inferiores aos das
argamassas contendo adições de cal hidratada.
Esse comportamento, de certa forma, confirma os resultados encontrados para as
massas específicas aparentes descritas no item anterior, onde as argamassas
contendo adições de resíduo apresentaram valores maiores de massa específica,
em todos os teores de adição, em relação as argamassa contendo adições de cal
hidratada, em virtude do menor teor de ar incorporado apresentado para as
argamassas contendo resíduo.
CAPÍTULO IV
86
4.2.1.4 Retenção de água
Os resultados encontrados para a retenção de água são apresentados na Tabela 36
e na Figura 21. Em relação a retenção de água, as argamassas contendo tanto
adição de resíduo quanto de cal hidratada apresentaram um comportamento muito
próximo até o percentual de adição de 80%, sendo que neste percentual, as duas
argamassas apresentaram praticamente valores iguais de retenção.
Tabela 36: Percentual de retenção de água das argamassas em função do teor
de adição de resíduo e cal hidratada.
Teor de
Adição
Retenção de Água (%)
(NBR 13277/95)
(%)
cal resíduo
0 72,76 72,76
20 75,46 75,87
40 76,85 77,46
80 81,70 81,80
100 83,42 81,68
Por outro lado, as adições de resíduo às argamassas também proporcionaram efeito
semelhante de aumento da capacidade de retenção de água, diferente do observado
por PAES e outros (1999) e ANGELIM (2003), que ao substituir a areia por pó
calcário, obtiveram valores de retenção de água inferior ou no máximo igual a
argamassa de referência.
Pode-se atribuir este comportamento das argamassas contendo adições de resíduo
possivelmente ao aumento da quantidade de finos na mistura dos traços, uma vez
que, pela análise granulométrica, o resíduo apresentou uma quantidade maior de
partículas mais finas em relação à cal hidratada e conseqüentemente um aumento
CAPÍTULO IV
87
da superfície disponível dos grãos para molhamento, retendo, assim, uma
quantidade de água semelhante as argamassas contendo adições de cal hidratada.
70
73
76
79
82
85
0 20 40 80 100
Teor de Adição (%-massa)
Retenção de Água
(%)
Cal Hidratada Lama de Cal
Figura 21: Retenção de água em função do teor de adição de resíduo e cal
hidratada (NBR 13277/95).
De acordo com a revisão anterior da NBR 13281 de 2001, somente as argamassas
com percentuais de adição iguais ou superiores a 80% atenderiam as exigências
neste aspecto, sendo, portanto classificadas como argamassas de capacidade
normal de retenção de água, ou seja, possuindo valores de retenção entre 80% e
90%.
Entretanto, de acordo com a nova revisão da NBR 13281/05, a classificação das
argamassas é designada por letra e números, que variam de U1 a U6, conforme a
capacidade de retenção de água. Entretanto, esta classificação corresponde a faixas
de capacidade de retenção de água, faixas estas que não possuem valores limites
CAPÍTULO IV
88
distintos de separação e sim valores de transição comuns entre as faixas, conforme
apresentado na Tabela 18.
Neste caso, de acordo com a NBR 13281/05, as argamassas analisadas neste
trabalho podem ser classificadas como argamassas classe U1, U2 e U3, devido ao
aumento da capacidade de retenção de água das argamassas em função do
aumento do teor de adições variando a capacidade de retenção desde de 72,76%
até 83,42%.
4.2.2 No Estado Endurecido – corpos-de-prova
Os ensaios referentes às propriedades físicas das argamassas no estado
endurecido na forma de corpos-de-prova foram realizados com 28 dias de cura.
4.2.2.1 Absorção de água por imersão
Os resultados encontrados para absorção de água por imersão para as argamassas
no estado endurecido, na forma de corpos-de-prova, contendo adições de resíduo e
cal hidratada são apresentados na Tabela 37 e na Figura 22.
Tabela 37: Percentual de absorção de água por imersão das argamassas em
função do teor de adição de resíduo e cal hidratada.
Absorção de Água (%)
(NBR-9778/05)
Teor de
adição
(%)
Cal hidratada Resíduo
0 18,04 18,04
20 15,98 16,34
40 16,03 16,41
80 15,37 14,90
100 15,33 15,14
CAPÍTULO IV
89
Observou-se um comportamento semelhante para as argamassas, tanto contendo
adição de resíduo quanto de cal hidratada, com uma tendência de redução da
capacidade de absorção de água por imersão com o aumento de teor de adição, em
relação à argamassa de referência.
Esta tendência também foi observada por ANGELIM (2003) quando da substituição
parcial de areia por pó calcário em argamassas mistas. Este comportamento pode
ser justificado pelo aumento da quantidade de adição de resíduo e cal hidratada, ou
seja, da quantidade de finos presentes na mistura e conseqüentemente uma
diminuição do volume de vazios, o que pode ser confirmada com a diminuição da
porosidade das argamassas com ambas as adições.
14
16
18
20
0 20 40 80 100
Teor de Adição (%-massa)
Absorção de Água por Imersão
(%)
Resíduo Cal hidratada
Figura 22: Percentual de absorção de água por imersão em função do teor de
adição de resíduo e cal hidratada (NBR 9778/05).
CAPÍTULO IV
90
De um modo geral, segundo o gráfico da Figura 22, observa-se um mesmo perfil das
curvas de absorção tanto para adição de cal hidratada quanto para adição de
resíduo.
4.2.2.2 Porosidade
Os resultados encontrados para a porosidade das argamassas contendo adições de
resíduo e cal hidratada são apresentados na Tabela 38 e na Figura 23. Neste
aspecto, os resultados obtidos mostram que houve redução no percentual de
porosidade das argamassas contendo adição de resíduo e cal hidratada em todos os
percentuais de adição em relação à argamassa de referência.
Esses resultados obtidos para as argamassas contendo adição de resíduo
contradizem os resultados encontrados por ZELIĆ (2000), que substituiu 15% (em
massa) de cimento portland por pó calcário em argamassa simples de cimento, areia
e água, e obteve um aumento de porosidade de cerca de 36%.
Tabela 38: Percentual de porosidade das argamassas em função do teor de
adição de resíduo e cal hidratada.
Porosidade (%)
(NBR-9778/05)
Teor de
adição
(%)
Cal hidratada Resíduo
0 31,80 31,80
20 29,01 29,65
40 29,01 29,80
80 28,22 28,09
100 27,80 28,32
CAPÍTULO IV
91
26
28
30
32
34
0 20 40 80 100
Teor de Adição (% - massa)
Porosidade (%)
Resíduo Cal hidratada
Figura 23: Percentual de porosidade das argamassas em função do teor de
adição de resíduo e cal hidratada (NBR 9778/05).
A menor porosidade para as argamassas contendo adições de cal hidratada e
resíduo confirma a tendência da menor capacidade de absorção de água, uma vez
que essas argamassas possuem menor quantidade de espaços vazios que podem
ser ocupados pela água absorvida.
4.2.2.3 Massa específica
Para a massa específica das argamassas, os resultados estão apresentados na
Tabela 39 e na Figura 24.
Como era de se esperar, em virtude da redução do percentual de porosidade das
argamassas em função do aumento do percentual de adição de resíduo e cal
hidratada, os valores apresentados para massa específica aparente aumentaram a
CAPÍTULO IV
92
medida do aumento do teor de adição nas argamassas, ou seja, porosidade e
massa específica das argamassas no estado endurecido apresentaram relação
inversa, semelhante ao observado por ANGELIM (2003).
Tabela 39: Massa específica aparente das argamassas em função do teor de
adição de resíduo e cal hidratada.
Massa Específica Aparente (g/cm3)
(NBR-9778/05)
Cal hidratada Resíduo
Teor de
adição
(%)
Seca Saturada
Seca Saturada
0 1,76 2,00 1,76 2,00
20 1,81 2,06 1,82 2,05
40 1,81 2,07 1,82 2,06
80 1,84 2,09 1,89 2,12
100 1,81 2,06 1,87 2,11
2,00
2,10
2,20
0 20 40 80 100
Teor de Adição (%-massa)
Massa Específica
Saturada Aparente (g/cm3)
Resíduo Cal hidratada
Figura 24: Massa específica aparente das argamassas em função do teor de
adição de resíduo e cal hidratada.
CAPÍTULO IV
93
Neste caso, ambas as adições proporcionaram um aumento da massa específica
aparente em relação à argamassa de referência em todos os percentuais de adição.
Além disso, os resultados encontrados para ambas as adições até 40% foram muito
próximos.
Somente a partir do teor de adição de 80%, observou-se um pequeno aumento nos
valores de massa específica aparente para as argamassas contendo adição de
resíduo em relação às argamassas contendo adições de cal hidratada.
4.2.2.4 Absorção de água por capilaridade
De acordo com os resultados obtidos, apresentados na Tabela 40 e na Figura 25,
para todas as adições efetuadas, seja de cal hidratada ou de resíduo, os valores
encontrados para o coeficiente de absorção de água por capilaridade foram
inferiores ao da argamassa de referência.
Tabela 40: Coeficiente de absorção de água por capilaridade das argamassas
em função do teor de adição de resíduo e cal hidratada
Teor de
Adição
Coeficiente de Absorção
de Água por Capilaridade
(kg/m
2
xmin
1/2
)
(%)
Cal
hidratada
Resíduo
0 1,3125 1,3125
20 1,0760 1,0373
40 1,0341 1,2226
80 1,1518 1,1953
100 1,0517 1,2445
CAPÍTULO IV
94
Em relação às argamassas contendo adições de resíduo, houve uma variação nos
valores encontrados para o coeficiente de absorção em função do teor de adição. O
menor valor obtido foi para o teor de adição de 20%.
Já para as argamassas contendo adições de cal hidratada, houve uma variação
menor nos valores para o coeficiente de absorção. Neste caso, o valor mais baixo foi
para o teor de adição de 40%, que inclusive, foi o menor valor encontrado, não
somente em relação à adição da própria cal hidratada, mas também em relação à
adição de resíduo representando uma redução de cerca de 21,2% em relação ao
coeficiente de absorção da argamassa de referência.
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
0 20 40 60 80 100
Teor de Adição (%-massa)
Coeficiente de Absorção de
Água por Capilaridade
(kg/m2xmin
1/2
)
Cal hidratada Resíduo
Figura 25: Coeficiente de absorção de água por capilaridade das argamassas
em função do teor de adição de resíduo e cal hidratada (NBR 9779/87).
Este comportamento pode estar associado ao fato da redução da porosidade das
argamassas em função do aumento da quantidade de finos presentes pela adição
CAPÍTULO IV
95
de resíduo e cal hidratada e uma provável redução dos diâmetros ou obstrução dos
condutos capilares.
De qualquer forma, mesmo com a variação dos resultados, tanto para adições de cal
hidratada quanto para adições de resíduo, o mais importante foi que independente
do tipo de adição efetuada, todos os resultados mostraram que houve redução no
coeficiente de absorção por capilaridade, o que representa um aspecto favorável,
como já discutido anteriormente, do ponto de vista da conservação das edificações.
4.2.2.5 Resistência mecânica à tração por compressão diametral
A Tabela 41 apresenta os resultados dos ensaios para a resistência mecânica à
tração por compressão diametral, realizados de acordo com a NBR NM 8/94, para as
argamassas contendo adições de cal hidratada e resíduo. Segundo a mesma norma,
para efeito de resultado, considerou-se o valor médio das leituras cujo desvio relativo
máximo
35
foi inferior a 5%.
Neste caso, visando atender as exigências estabelecidas pela norma, em que os
valores obtidos de resistência mecânica apresentaram desvio relativo máximo acima
de 5%, desprezaram-se estes valores e foi feito um novo cálculo da média bem
como do desvio relativo máximo. Pode-se observar que o valor máximo de
coeficiente de variação das resistências à tração, que pode ser considerado como
uma medida da dispersão dos resultados, não ultrapassou a 8%.
35
Valor obtido pela razão entre, a diferença do valor obtido e a média, pela média (NBR NM 8/94).
CAPÍTULO IV
96
Os resultados de resistência à tração por compressão diametral (28 dias) são
mostrados graficamente na Figura 26
. Observa-se uma variação dos resultados não
somente para as argamassas com adição de cal hidratada como também para as
argamassas com adição de resíduo.
Apesar disso, não houve redução na resistência mecânica à tração em nenhum teor
de adição dos materiais. Os maiores valores de resistência foram obtidos para as
argamassas contendo adições de cal hidratada, que neste caso correspondem aos
teores de adição de 40% e 100%, cujos valores de resistência alcançaram,
respectivamente, 104% e 119% acima da resistência da argamassa de referência.
Por outro lado, as resistências à tração das argamassas contendo adições de
resíduo foram superiores as resistências das argamassas contendo cal hidratada
nos teores de adição de 20% e 80%, sendo que para este último teor, inclusive, o
maior valor encontrado de resistência para as argamassas contendo resíduo, que
proporcionou um aumento de 76% acima da resistência da argamassa de referência.
Para PAES e outros (1999), o ganho de resistência máximo alcançou um valor 122%
a mais em relação argamassa de referência, enquanto ANGELIM (2003) obteve
apenas 21% de ganho de resistência.
De um modo geral, tanto as adições de cal hidratada quanto às adições de resíduo
proporcionaram ganho de resistência mecânica à tração em todos os teores de
adição, cujos valores apresentam a mesma ordem de grandeza dos resultados
apresentados por PAES e outros (1999) e ANGELIM (2003).
CAPÍTULO IV
97
Tabela 41: Propriedades físicas das argamassas – resistência mecânica à tração por compressão diametral.
Resistência (MPa)
(NBR NM 8/94)
Cal Hidratada Lama de Cal
Teor de
adição
7 dias 28 dias 7 dias 28 dias
(%) Média
σ
n
CV
(%)
Média
σ
n
CV
(%)
Média
σ
n
CV
(%)
Média
σ
n
CV
(%)
0 0,36 0,00 0 0,46 0,02 4 0,36 0,00 0 0,46 0,02 4
20 0,47 0,02 4 0,67 0,04 6 0,58 0,03 5 0,74 0,02 3
40 0,47 0,03 6 1,01 0,06 6 0,46 0,02 4 0,65 0,02 3
80 0,55 0,03 5 0,70 0,03 5 0,46 0,02 4 0,81 0,02 2
100 0,54 0,02 4 0,94 0,00 0 0,52 0,04 8 0,68 0,02 3
Legenda: σ
n
– Desvio padrão
CV – Coeficiente de variação, que representa a razão entre o desvio padrão e a média, expresso em percentagem.
CAPÍTULO IV
98
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
0 20 40 80 100
Teor de adição (%-massa)
Resistência à Tração por
Compressão Diametral (MPa)
Cal Hidratada Lama de Cal
Figura 26: Resistência mecânica à tração por compressão diametral (28 dias)
em função da adição de resíduo e cal hidratada (NBR NM 8/94).
4.2.2.6 Resistência mecânica à compressão
A Tabela 42 apresenta os resultados dos ensaios para as resistências mecânicas à
compressão, realizados de acordo com a NBR 7215/96, das argamassas contendo
adições de cal hidratada e resíduo. Para atender as exigências da norma, foi
aplicado o mesmo tratamento estatístico que o item anterior para o cálculo das
resistências médias e do desvio relativo máximo.
Pode-se observar neste caso que o valor máximo de coeficiente de variação das
resistências à compressão não ultrapassou a 5%, inferior ao valor encontrado para
as resistências à tração por compressão diametral. Mais uma vez, conforme Figura
27, a seguir, não houve também redução na resistência mecânica à compressão em
CAPÍTULO IV
99
nenhum teor de adição dos materiais, tanto para adições de cal hidratada quanto
para adições de resíduo.
Para as argamassas contendo adições de cal hidratada, o maior valor de resistência
à compressão obtido foi de 6,57 MPa, para um teor de adição de 100% de cal
hidratada, que corresponde a um ganho de resistência de cerca de 55% em relação
argamassa de referência.
Já em relação às argamassas contendo adições de resíduo, o maior valor
encontrado de resistência à compressão foi de 5,43 MPa, correspondente ao teor de
adição de 20%, representando um ganho de resistência de cerca de 28%. Vale
ressaltar que as resistências mecânicas à compressão das argamassas contendo
cal hidratada foram sempre superiores as resistências das argamassas contendo
resíduo.
Os ganhos de resistência das argamassas contendo adições de cal hidratada e
resíduo podem estar relacionados inicialmente com a maior compactação (menor
porosidade) das argamassas em virtude do aumento da quantidade de finos das
misturas. No caso das argamassas contendo adições de cal hidratada, a sua
capacidade aglomerante também deve ter contribuído para os ganhos de resistência
(ANGELIM, 2003).
Segundo UNIKOWSKI (1982 apud ANGELIM, 2003), o ganho de resistência das
argamassas contendo adição de resíduo estão relacionados com uma interação do
pó calcário à pasta de cimento hidratada por meio de ligações epitáxicas, isto é,
ligações devido ao colamento quase contínuo dos produtos de hidratação do
cimento sobre a rede de grãos de calcário. Quanto mais compacta a argamassa,
maior o número de ligações possíveis.
CAPÍTULO IV
100
Tabela 42: Propriedades físicas das argamassas – resistência à compressão.
Resistência à Compressão (MPa)
(NBR 7215/96)
Cal Hidratada Lama de Cal
Teor de
adição
7 dias 28 dias 7 dias 28 dias
(%) Média
σ
n
CV
(%)
Média
σ
n
CV
(%)
Média
σ
n
CV
(%)
Média
σ
n
CV
(%)
0 2,56 0,08 3 4,25 0,00 0 2,56 0,08 3 4,25 0,00 0
20 3,85 0,19 5 5,74 0,31 5 3,78 0,14 4 5,43 0,19 4
40 4,17 0,17 4 6,21 0,16 3 3,05 0,08 3 4,24 0,00 0
80 3,99 0,19 5 5,52 0,09 2 3,91 0,03 1 4,72 0,13 3
100 4,37 0,11 3 6,57 0,08 1 2,94 0,10 3 4,54 0,11 2
Legenda: σ
n
– Desvio padrão
CV – Coeficiente de variação, que representa a razão entre o desvio padrão e a média, expresso em percentagem.
CAPÍTULO IV
101
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 20 40 80 100
Teor de adição (%-massa)
Resistência à Compressão
(MPa)
Cal Hidratada Lama de Cal
Figura 27: Resistência mecânica à compressão (28 dias) em função da adição
de resíduo e cal hidratada (NBR 7215/96).
4.2.3 No Estado Endurecido – argamassa aplicada
4.2.3.1 Absorção de água sob baixa pressão
Este ensaio foi realizado com 28 dias de cura baseado no procedimento descrito na
norma NIT 140 – CSTC/82, conhecido como o método do cachimbo, onde se avaliou
a permeabilidade do revestimento, fazendo leitura do volume de água absorvida pelo
mesmo em função do tempo, em três pontos distintos de cada painel revestido pelas
argamassas, e calculando a média dos resultados, e que por sua vez, estão
apresentados na Tabela 44.
CAPÍTULO IV
102
Para esta propriedade, é desejável é que o revestimento apresente valores baixos
de absorção de água, principalmente para os revestimentos em fachadas externas,
pois reduz o surgimento de patologias, melhorando sua conservação e durabilidade.
É importante destacar que os ensaios de absorção de água para os teores de 0%,
20% e 40% foram realizados num dia e para os teores de 80% e 100% no dia
seguinte, ambos completando 28 dias da data de preparação nos respectivos teores
de adição das argamassas. No que diz respeito às condições climatológicas nos dias
dos ensaios, houve variação no tempo de insolação no segundo dia de ensaio, que
foi quase o dobro do primeiro dia e da temperatura máxima registrada no segundo
dia, conforme mostrado na Tabela 43.
Tabela 43: Dados meteorológicos em Salvador nos respectivos dias de ensaio.
Temperatura (ºC) UR Insolação
Precipitação
Data
Máx. Méd. Mín. % Hora mm H
2
O
22/12/04
30,8 26,5 23,5 83 6 0
23/12/04
31,7 26,8 23,0 84 11 0
Fonte: Instituto Nacional de Meteorologia – INMET – Ministério da Agricultura, Pecuária e
Abastecimento. Dados obtidos da Estação Ondina – Salvador/Bahia (2004).
Observa-se que todos os resultados de absorção de água apresentados para todas
as argamassas, sejam elas contendo adições de cal hidratada ou de resíduo, foram
inferiores ao da argamassa de referência, semelhante ao comportamento observado
por ANGELIM (2003) para a permeabilidade das argamassas mistas contendo
adições de pó calcário.
Os resultados de absorção de água sob baixa pressão, ou seja, a permeabilidade
das argamassas contendo adições de cal hidratada foram inferiores aos resultados
CAPÍTULO IV
103
apresentados pelas argamassas contendo adições de resíduo em todos os
percentuais de adição, conforme Figura 28.
Tabela 44: Absorção de água sob baixa pressão das argamassas em função da
adição de resíduo e cal hidratada.
Teor de Adição
Volume de água absorvida
em 15 min.
Método do Cachimbo
(mL)
(%)
Cal hidratada
Resíduo
0 8,17 8,17
20 3,40 7,98
40 2,90 4,00
80 6,99 7,49
100 3,60 6,53
Este comportamento pode estar associado ao fato das argamassas contendo adição
de cal hidratada apresentarem maiores valores de ar incorporado em relação às
argamassas contendo adição de resíduo, causando assim uma maior
descontinuidade nos poros capilares (NEVILLE, 1997).
Dentro desse contexto, a menor permeabilidade encontrada para a argamassa
contendo adição de cal hidratada foi de 2,90 mL, correspondendo a uma redução
aproximada de 65% na permeabilidade da argamassa de referência, para um teor de
adição de 40%, que corresponde ao máximo percentual de ar incorporado.
Já para as argamassa contendo adições de resíduo, o valor mais baixo foi de 4 mL,
que corresponde a uma redução 51% em relação a argamassa de referência, para
um teor de adição de 40%, correspondente ao teor de maior percentual de ar
incorporado.
CAPÍTULO IV
104
Considera-se uma permeabilidade desejável, o revestimento que apresentar, num
tempo máximo de 15 minutos, um volume absorvido de água igual ou inferior a 4 mL
(volume máximo apresentado na escala do aparelho).
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
0 20 40 80 100
Teor de Adição (%-massa)
Volume Absorvido
(mL)
Cal hidratada Resíduo
Figura 28: Absorção de água sob baixa pressão das argamassas em função do
teor de adição de resíduo e cal hidratada (NIT 140 – CSTC/82).
Neste caso, para as argamassas contendo resíduo, somente o teor de adição de
40% atendeu a este requisito. Por outro lado, em relação às argamassas contendo
adições de cal hidratada, somente o teor de adição de 80% não atendeu às mesmas
exigências.
Não se esperava essa descontinuidade apresentada nas absorções das argamassas
nos teores de adição de 80% e 100%. Entretanto, esse comportamento pode estar
relacionado com o aumento da temperatura máxima e do tempo de insolação
CAPÍTULO IV
105
registrados no segundo dia de ensaio, causando um aumento no volume absorvido
para estes dois teores.
4.2.3.2 Resistência de aderência à tração
As Tabelas 45, 46 e a Figura 29 mostram os resultados de resistência de aderência
à tração que foram obtidos dos ensaios realizados nos painéis das argamassas, de
acordo com a NBR 13528/95. De acordo com a referida norma, a forma de ruptura
que ocorre na interface cola/pastilha de ensaio deve ser desprezada. Entretanto,
para garantir maior credibilidade aos ensaios e evitar possíveis erros na mistura e
preparação da colagem das pastilhas de ensaio, somente estes ensaios, com esta
forma de ruptura, foram refeitos. As formas de ruptura estão apresentadas na Tabela
46.
Tabela 45: Resistência de aderência à tração das argamassas em função do
teor de adição do resíduo e cal hidratada.
Resistência de Aderência à Tração
(NBR 13528/95)
(MPa)
Cal hidratada Resíduo
Teor de
Adição
(%)
Média
σ
n
CV (%) Média
σ
n
CV (%)
0 0,38 0,12 32 0,38 0,12 32
20 0,37 0,08 20 0,28 0,05 16
40 0,40 0,14 36 0,20 0,03 11
80 0,37 0,13 35 0,29 0,08 28
100 0,17 0,05 31 0,18 0,13 72
Legenda: σ
n
– Desvio padrão
CV – Coeficiente de variação, que representa a razão entre o desvio padrão e a
média, expresso em percentagem.
Os resultados demonstram que em relação às argamassas contendo adições de cal
hidratada, os valores de resistência de aderência à tração permaneceram
CAPÍTULO IV
106
praticamente no mesmo nível da argamassa de referência nos percentuais de adição
de 20%, 40% e 80%. O valor mais baixo encontrado foi de 0,17 MPa, equivalente a
100% de adição de cal hidratada.
Os resultados também demonstram que, exceto para o percentual de adição de
100%, os valores de resistência de aderência à tração para as argamassas
contendo adição de cal hidratada são superiores em relação às argamassas
contendo adições de resíduo. Isto pode estar relacionado com o fato da cal
hidratada, assim como o cimento, contribuir também com sua capacidade
aglomerante, semelhante aos resultados observados para a resistência à
compressão.
Por outro lado, o valor mais baixo de resistência de aderência à tração obtido para o
teor de adição de 100% tem influência tanto do aspecto da menor quantidade de
água em relação a quantidade de material seco quanto o menor consumo de
cimento para este traço, o que refletiu em problemas de aderência na interface
chapisco/argamassa, conforme observado na Tabela 46.
Exceto o valor de resistência encontrado para o percentual de adição de 100%,
todos os outros valores de resistência encontrados para o restante dos percentuais
de adição das argamassas contendo cal hidratada foram superiores ou iguais ao
exigido pela NBR 13749/96, que estabelece limites de resistência de aderência à
tração para argamassas inorgânicas aplicadas como emboço
e camada única.
Para as argamassas contendo adições de resíduo, os resultados demonstram que,
exceto para o percentual de adição de 100%, os valores de resistência de aderência
à tração para as argamassas contendo adição de resíduo são inferiores não
CAPÍTULO IV
107
somente em relação à argamassa de referência como também em relação às
argamassas contendo adições de cal hidratada.
Este comportamento pode estar relacionado com alguns fatores como redução
proporcional da quantidade de água em relação à quantidade de material seco e do
consumo de cimento à medida do aumento do teor de adição. Vale ressaltar que as
argamassas contendo adições de resíduo também apresentaram valores de
resistência à compressão inferiores aos das argamassas contendo adições de cal
hidratada.
Tabela 46: Forma de ruptura das argamassas em função do teor de adição de
do resíduo e cal hidratada.
Tipo de ruptura médio (%)
Teor de
adição
Adição
Subst.
Subst./Chap.
Chap./Arg.
Arg. Arg./Cola
0%
Referência 0 2 32 50 16
Cal hidratada
0 0 50 40 10
20%
Resíduo 0 17 17 66 0
Cal hidratada
17 50 25 8 0
40%
Resíduo 0 0 5 87 8
Cal hidratada
0 0 66 34 0
80%
Resíduo 0 0 0 83 17
Cal hidratada
0 0 50 33 17
100%
Resíduo 0 0 83 17 0
Um outro aspecto é o aumento na quantidade de finos nas argamassas com o
aumento do teor de adição de resíduo, semelhante ao observado por PAES e outros
(1999) e ANGELIM (2003).
Ainda segundo ANGELIM (2003), a diminuição da resistência de aderência,
inicialmente, está relacionada ao fato dos materiais mais finos obstruírem os poros
da base chapiscada (substrato), onde os produtos de hidratação do cimento
deveriam penetrar e estabelecer a ancoragem mecânica.
CAPÍTULO IV
108
De acordo com CARASEK (1996), para que haja a movimentação da água no
sentido da argamassa fresca para o substrato, os diâmetros dos capilares da
argamassa devem ser superiores aos dos capilares do substrato, inicialmente
vazios. Levando-se em consideração que o aumento da quantidade de material fino
adicionado pode diminuir o diâmetro dos capilares da argamassa, ocorre uma
diminuição do fluxo de água para o substrato, prejudicando a ancoragem da
argamassa e diminuindo sua resistência de aderência.
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0 20 40 80 100
Teor de Adição (%-massa)
Resistência de Aderência à
Tração (Mpa)
Cal Hidratada Resíduo
Figura 29: Resistência de aderência à tração em função do teor de adição do
resíduo e cal hidratada (NBR 13528/95).
Esses aspectos provavelmente demonstram problemas de falta de coesão nas
argamassas contendo adição de resíduo conforme valores elevados de ruptura na
argamassa para os percentuais de adição de 20%, 40% e 80% apresentados na
Tabela 46.
CAPÍTULO IV
109
Mesmo com a influência dos fatores citados anteriormente, não se pode tirar
conclusões para o percentual de adição de 100% de resíduo, uma vez que o ensaio
de resistência de aderência à tração para este teor de adição apresentou um
coeficiente de variação muito elevado (ver Tabela 45), acima do observado por
CARASEK ( 1997).
Entretanto, para as argamassas contendo adições de resíduo, exceto o percentual
de adição de 100%, para todos os outros percentuais, os valores de resistência de
aderência è tração encontrados são considerados aceitáveis, uma vez que atendem
as exigências da NBR 13749/96 para esse tipo de aplicação para revestimento
interno (0,20 MPa – 0,30 MPa).
Quanto ao aspecto visual, no que diz respeito às fissuras de retração, as
argamassas não apresentaram fissuração até o período de 28 dias. Por não fazer
parte do escopo deste trabalho, não foi feita a avaliação da pulverulência através de
exame táctil-visual.
4.3 Avaliação ambiental
Para avaliação ambiental da Lama de Cal, foram feitos estudos comparativos entre
os resultados analíticos do lixiviado e solubilizado do resíduo pastoso original e os
valores estabelecidos pela norma NBR 10004/04 quanto a Classificação de
Resíduos Sólidos. Ainda para efeito desta norma, os resíduos são classificados
como:
a) Resíduos classe I - perigosos
b) Resíduos classe II - não perigosos: Resíduo classe II A – Não inertes
Resíduo classe II B – Inertes
CAPÍTULO IV
110
Os resíduos classe I, perigosos, são aqueles que apresentam um grau de
periculosidade, conforme descrito na norma, ou uma das características de
inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade e patogenicidade.
Apesar do resíduo não apresentar as características anteriormente citadas, no que
diz respeito ao aspecto toxicidade, os resultados obtidos do teste de lixiviação (NBR
10005/04) foram comparados com os exigidos pela norma, e apresentados na
Tabela 47. Conforme comparativo da Tabela 47, o resíduo não se enquadrou no
grupo Classe I (perigoso), sendo necessário, portanto, avaliar os resultados do teste
de solubilização (NBR 10006/04) para se determinar se o resíduo pertence à classe
II A ou classe II B. A Tabela 48 apresenta os resultados do teste de solubilização.
Tabela 47: Análise de lixiviação do resíduo
NBR – 10 005/04 – Lixiviação de
Resíduos
Poluentes Limites
(mg/L)
Resultados
(mg/L)
Arsênio 5 <0,3
Bário 100 1,7
Cádmio 0,5 0,021
Chumbo 5 0,2
Cromo total 5 <0,006
Fluoreto 150 1,66
Mercúrio 0,1 <0,0005
Prata 5 0,04
Selênio 1 <0,01
Em função do resultado obtido da classificação do resíduo, não foi necessário
avaliação de uma amostra do produto (argamassa) na forma de um corpo-de-prova,
uma vez que os resultados indicaram que se trata de um resíduo tipo classe II A, não
CAPÍTULO IV
111
inerte, pois o mesmo apresentou teores de fluoreto e dureza acima do estabelecido
pela NBR 10006/04 para o teste de solubilização.
A NBR 10004/04 apresenta dentro do Anexo I, listagem nº nove - Resíduos não
perigosos – Classes II, uma classificação para este tipo de resíduo como sendo A
023 – Resíduos pastosos contendo calcário, semelhante à classificação da
Resolução 313/2002 do Conselho Nacional do Meio Ambiente - CONAMA –
Inventário Nacional de Resíduos Sólidos Industriais, no seu Anexo II.
Tabela 48: Análise de Solubilização do resíduo
NBR - 10 006/04 – Solubilização de
Resíduos
Poluentes Limites
(mg/L)
Resultados
(mg/L)
Arsênio 0,05 <0,002
Bário 1 0,7
Cádmio 0,005 <0,005
Chumbo 0,05 <0,010
Cromo total 0,05 <0,006
Fluoreto 1,5
1
1
,
,
7
7
0
0
Mercúrio 0,001 <0,0005
Nitrato 10 0,04
Prata 0,05 <0,002
Selênio 0,01 <0,01
Alumínio 0,2 <0,03
Cloreto 250 <3,0
Cobre 1 0,02
Dureza 500
7
7
7
7
6
6
Ferro 0,3 0,13
Manganês 0,1 <0,100
Sulfato 400 14,7
Sódio 200 41
Zinco 5 0,098
CAPÍTULO IV
112
Embora não seja classificado como resíduo perigoso, recomenda-se a utilização de
materiais de segurança (equipamentos de proteção individual – EPI) durante a
manipulação do resíduo, desde de seu recebimento, estocagem, manipulação em
canteiro de obra até em procedimentos laboratoriais.
4.4 Viabilidade econômica - estimativa de custo do produto
Para a avaliação da estimativa de custo das argamassas (comparando as adições
de resíduo e cal hidratada), foram coletados os preços em reais (R$) dos materiais e
a cotação do dólar americano (U$) no mesmo dia (26 de abril de 2005) para
considerar como moeda de referência. Foram considerados os valores médios de
três estabelecimentos comerciais para os preços do cimento, cal hidratada e areia.
Para o cálculo dos custos das argamassas foi levado em consideração o traço de
cada argamassa e seu respectivo consumo de cimento. Para o resíduo, o preço de
venda estabelecido pela fábrica para o mercado consumidor foi de R$ 7,53/m
3
e o
preço do frete fornecido pela cooperativa que transporta o resíduo, para um
caminhão com capacidade de transporte de 15 m
3
, considerando a distância entre a
fábrica (origem) e a Escola Politécnica (destino), foi de R$ 250,00.
Conseqüentemente, o preço do frete para o resíduo fornecido na Escola, que dista
aproximadamente 55 km da fábrica, foi de R$ 16,67/m
3
. Além disso, somando este
resultado com o preço de venda do resíduo na fábrica, o custo total do resíduo
fornecido na Escola foi de R$ 24,20/m
3
. Vale ressaltar que o mesmo apresenta um
teor de umidade médio de 30%. Os valores encontrados, bem como os dados de
referência para os cálculos estão apresentados na Tabela 49.
CAPÍTULO IV
113
Outro dado importante para estimativa dos custos das argamassas foi o consumo de
cimento dos traços utilizados. Os valores apresentados não estão relacionados com
as resistências mecânicas das argamassas. O consumo de cimento foi utilizado para
calcular o consumo de cada material no respectivo traço (em quilograma por metro
cúbico de argamassa) e seu custo unitário (reais por metro cúbico de argamassa).
Tabela 49: Preços dos materiais (R$)
Estabelecimento
Material
A
(R$)
B
(R$)
C
(R$)
Média
(R$)
Preço
unitário
(R$/kg)
Cimento
(saco de 50 kg)
17,80 17,25 18,90 17,98 0,36
Cal Hidratada
(saco de 20 kg)
6,50 6,90 6,70 6,70 0,34
Areia
(metro cúbico)
26,70 24,00 27,90 26,20 0,20
Água (kg) _ _ _ 0,002 0,002
úmido _ _ _ _ 0,014
Resíduo
seco _ _ _ _ 0,020
Valor do dólar comercial (preço de venda) do dia 26/04/2005 - R$2,5355
36
Os resultados obtidos para o consumo de cimento e o custo das argamassas estão
na Figura 30 e Tabela 50, respectivamente.
Em relação ao consumo de cimento, as argamassas mostraram um comportamento
semelhante, com tendência de redução do consumo de cimento a medida do
aumento do teor de adição, o que era de se esperar em virtude do aumento da
quantidade de resíduo ou cal hidratada na mistura e conseqüentemente uma
redução proporcional da quantidade de cimento na mistura.
36
Disponível em <http://www.bb.com.br
>, acesso em 27/04/2005.
CAPÍTULO IV
114
Entretanto, para fins comparativos dos custos das argamassas contendo adições de
resíduo e cal hidratada, foi considerado apenas o teor de adição de 20%, uma vez
que as argamassas apresentaram uma menor diferença nos valores de resistência
mecânica à compressão para este teor. Em relação aos custos entre as argamassas
de referência e contendo adição de resíduo, foi considerado apenas o teor de adição
de 40%, pois apresentaram valores semelhantes de resistência mecânica à
compressão.
190
200
210
220
0 20 40 80 100
Teor de Adição (%-massa)
Consumo de cimento
(Kg/m
3
)
Lama de Cal Cal Hidratada
Figura 30: Consumo de cimento das argamassas em função do teor de adição
do resíduo e cal hidratada.
De acordo com a Tabela 50, o custo da argamassa contendo adição de cal hidratada
foi superior ao custo da argamassa contendo adição de resíduo, apesar do consumo
de cimento para a argamassa contendo adição de cal hidratada ser inferior ao
consumo de cimento da argamassa contendo resíduo. Isto se atribui ao fato do
preço unitário da cal hidratada (R$ 0,34/kg) ser somente 5,6% menor que o preço
CAPÍTULO IV
115
unitário do cimento (R$ 0,36/kg), ao contrário do preço unitário do resíduo (R$
0,014/kg úmido – R$ 0,02/kg seco) que é, em média, 95% menor que o preço
unitário do cimento.
Tabela 50: Custo das argamassas (R$/m
3
) contendo adição de resíduo e cal
hidratada para o teor de adição de 20%.
Custo das argamassas (R$/m
3
) para 20% de adição em massa
Resíduo
seco úmido
Cal Hidratada
c/ frete s/ frete c/ frete s/ frete
113,87
101,71 101,12 101,45 101,04
Outra observação importante é que não houve influência significativa tanto do custo
do frete quanto do teor de umidade no custo da argamassa contendo adição de
resíduo, para a distância considerada.
Tabela 51: Custo das argamassas (R$/m
3
) de referência e contendo adição de
40% de resíduo.
Custo das argamassas (R$/m
3
) de referência e contendo adição de 40%
de resíduo.
Resíduo
seco úmido
Referência
c/ frete s/ frete c/ frete s/ frete
102,37
100,58 99,45 100,10 99,29
De acordo com a Tabela 51, o custo da argamassa contendo adição de 40% de
resíduo foi inferior ao custo da argamassa de referência, o que pode ser justificado
pelo menor preço unitário do resíduo em comparação ao preço unitário do cimento,
CAPÍTULO IV
116
bem como o menor consumo de cimento da argamassa contendo adição de 40% de
resíduo em relação a argamassa de referência.
Também não houve influência significativa tanto do custo do frete quanto do teor de
umidade no custo da argamassa contendo adição de 40% de resíduo, para a
distância considerada.
117
5 Conclusões e recomendações
Com base nos resultados experimentais para avaliar a possibilidade de
aproveitamento do resíduo “lama de cal” em argamassa para construção civil, pode-
se concluir o seguinte:
1. O resíduo seco apresenta uma composição mineralógica constituída basicamente
de carbonato de cálcio, com teor acima de 96%. Em relação às outras espécies
químicas que compõem o resíduo, somente o sulfato apresentou teores
considerados elevados (até 3,61%), podendo, assim, limitar o seu percentual de
adição em argamassas.
2. No estado plástico, as argamassas contendo adições de resíduo apresentaram
condições satisfatórias de manuseio e facilidade de aplicação como revestimento.
Entretanto, esta condição pode ser melhorada em função de ajustes na quantidade
de água utilizada na composição dos traços.
3. No estado endurecido, o aumento da adição de resíduo em relação à argamassa
referencial conferiu ganhos de resistência mecânica à compressão (até 28%) e de
resistência mecânica à tração por compressão diametral (até 76%), além de
redução na permeabilidade (até 51%), o que contribui para o aspecto da
conservação das edificações.
4. Os resultados de resistência de aderência à tração foram considerados aceitáveis,
variando entre 0,20 MPa a 0,29 MPa, exceto para o teor de adição de 100% de
resíduo, devido ao menor consumo de cimento e menor proporção na quantidade
de água para este traço.
118
5. Do ponto de vista ambiental, baseado nos resultados das análises das substâncias
químicas nas amostras do lixiviado e solubilizado, o resíduo foi classificado como
resíduo Classe II A, não inerte, ou seja, não apresentou características de resíduo
classe I, perigoso.
6. A avaliação econômica da utilização do resíduo como adição em argamassa
simples mostrou viabilidade econômica para o teor de adição de 20%, comparada a
argamassa mista, bem como para o teor de adição de 40% em relação a
argamassa referencial.
119
6 Considerações finais e sugestões de trabalhos futuros
Em função dos objetivos propostos e dos resultados apresentados, o
reaproveitamento do resíduo “Lama de Cal” em argamassa para construção civil
apresenta algumas vantagens do ponto de vista técnico, ambiental e econômico.
Entretanto, este trabalho deve ser mais aprofundado a fim de proporcionar maior
amplitude, confiabilidade e mais alternativas no estudo de sua reutilização. Neste
sentido, alguns aspectos devem ser citados:
Comportamento do resíduo na microestrutura da argamassa;
Elaboração e aperfeiçoamento de outros traços para revestimentos;
Estudo da influência do teor de sulfatos do resíduo na resistência mecânica
das argamassas;
Avaliação da substituição da areia ou cal hidratada de uma argamassa mista
pelo resíduo.
120
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