Desenvolvimento e caracterização física de pavers utilizando resíduos de pó de toner

Abstract

Blocos de concreto intertravados, também conhecidos como pavers, são produzidos através da mistura de cimento, agregados graúdos e miúdos e água, em proporções de massa previamente estabelecidas. Devido às propriedades físico-mecânicas favoráveis, diversos estudos têm buscado a incorporação de novos materiais à composição de pavers, promovendo a sustentabilidade, dando um novo destino a certos resíduos e reduzindo a extração de matérias-primas. Este trabalho fabricou e avaliou pavers produzidos com diferentes porcentagens de resíduos de pó de toner, que são materiais de difícil reciclagem e, quando descartados inadequadamente, prejudiciais ao meio ambiente. Através do processo de fabricação artesanal, corpos de prova foram produzidos utilizando o traço 1:2:3 (cimento, areia, brita), com substituições de 1, 2, 3, 4, 5 e 7% de areia por resíduos. Os agregados foram caracterizados por ensaios de Massa Específica, Massa Unitária e Granulometria. Os resíduos foram analisados por Difração de Raios X, Densidade e Análise Térmica. Para os corpos de prova curados foram realizados ensaios de Resistência à Compressão Mecânica, Absorção de Água, Lixiviação, FRX, Microscopia Óptica e FTIR. Como resultado, aos 28 dias de cura, os pavers com 0% e 3% de resíduos de pó de toner apresentaram resistência a compressão média (fpk) de 39,59 e 35,41 MPa, respectivamente. Os traços com 1%, 2%, 4%, 5% e 7% não atingiram a resistência mínima de 35 MPa exigidos pela NBR 9781/2013. Para absorção de água, o traço com 3% apresentou o menor valor (4,23%) em relação aos outros traços. Observou-se que a substituição parcial da areia por pó de toner influenciou diretamente o comportamento mecânico dos pavers. Dos seis traços produzidos com a inserção do resíduo, cinco apresentaram desempenho inferior ao traço controle. Apenas o traço com 3% de substituição mostrou resultados positivos. A presença de componentes como Fe₂O₃ e SiO₂, aliada ao comportamento hidrofóbico e ao pequeno tamanho das partículas do pó de toner (cerca de 10 μm), contribuiu para a redução da porosidade dos pavers, resultando em menor absorção de água e maior resistência à compressão. Assim, a utilização de 3% de resíduos de pó de toner é uma opção viável para a produção de pavers, promovendo a sustentabilidade na construção civil.

Interlocking concrete blocks, also known as pavers, are produced by mixing cement, coarse and fine aggregates and water in previously established mass proportions. Due to their favorable physical and mechanical properties, several studies have sought to incorporate new materials into the composition of pavers, promoting sustainability, giving a new destination to certain waste and reducing the extraction of raw materials. This study manufactured and evaluated pavers produced with different percentages of toner powder waste, which are materials that are difficult to recycle and, when disposed of improperly, are harmful to the environment. Through the artisanal manufacturing process, test specimens were produced using the 1:2:3 ratio (cement, sand, gravel), with replacements of 1, 2, 3, 4, 5 and 7% of sand by waste. The aggregates were characterized by Specific Mass, Unit Mass and Granulometry tests. The waste was analyzed by X-ray Diffraction, Density and Thermal Analysis. Mechanical Compression Strength, Water Absorption, Leaching, XRF, Optical Microscopy and FTIR tests were performed on the cured specimens. As a result, after 28 days of curing, the pavers with 0% and 3% toner powder residues showed average compressive strength (fpk) of 39.59 and 35.41 MPa, respectively. The mixes with 1%, 2%, 4%, 5% and 7% did not reach the minimum resistance of 35 MPa required by NBR 9781/2013. For water absorption, the mix with 3% presented the lowest value (4.23%) in relation to the other mixes. It was observed that the partial replacement of sand by toner powder directly influenced the mechanical behavior of the pavers. Of the six mixes produced with the insertion of the residue, five presented inferior performance to the control mix. Only the mix with 3% replacement showed positive results. The presence of components such as Fe₂O₃ and SiO₂, combined with the hydrophobic behavior and small particle size of the toner powder (approximately 10 μm), contributed to reducing the porosity of the pavers, resulting in lower water absorption and greater compressive strength. Thus, the use of 3% toner powder waste is a viable option for the production of pavers, promoting sustainability in civil construction.