PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL Estudo da Influência da Adição de Resíduos de Óleo em Concretos para Aplicação em Pavimentos MICHAEL DE MELO Orientadora: Profa. Dra. Maria da Consolação Fonseca de Albuquerque Co-orientador: Prof. Dr. Sérgio Augusto Mello da Silva Dissertação apresentada à Faculdade de Engenharia – UNESP – Campus de Ilha Solteira, para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil Área do conhecimento: Estruturas Ilha Solteira - SP Novembro/2013 RESUMO O volume de resíduos de óleo produzidos no Brasil está cada vez mais crescente e, consequentemente, o descarte desses materiais na natureza se torna progressivamente mais complicado. De acordo com a Associação Brasileira para Sensibilização, Coleta e Reciclagem de Resíduos de Óleo Comestível (ECÓLEO), o óleo é o maior poluidor de águas doces e salgadas das regiões mais adensadas do Brasil. Acredita-se que o concreto para aplicação em pavimentos de estacionamento, calçadas, sarjetas, muros de divisórias em estradas e avenidas, entre outros, possa ser uma opção para os descartes dos resíduos de óleo, diminuindo o impacto ambiental causado pela má destinação destes resíduos. No presente trabalho foi analisado o concreto com adição de 5 e 10% de resíduo de óleo de cozinha e resíduo de óleo lubrificante. Resultados de resistência à compressão axial, de resistência à tração por compressão e de módulo de elasticidade mostraram reduções significativas nos concretos com adição de óleo, sendo maiores ainda no concreto com óleo de cozinha. No entanto, a propriedade de resistência à tração na flexão não mostrou alterações significativas. Os resultados da análise microestrutural não mostraram presença de metais pesados nas amostras contendo resíduos de óleo lubrificante. O acréscimo de resíduo de óleo de cozinha apresentou significativo aumento no tempo de pega do concreto. Entretanto, esse aumento foi pequeno com o acréscimo do resíduo de óleo lubrificante. Apesar das reduções das propriedades mecânicas dos concretos contendo resíduos de óleo, a não influência da tração à flexão e a ausência de metais pesados possibilita uma alternativa de descarte de resíduos de óleo em estruturas de concreto para aplicação em pavimentos de concreto, contribuindo com o meio ambiente e o desenvolvimento sustentável. Palavras-chave: Desenvolvimento ambiental. Pavimentos de concretos. Resíduos de óleo. ABSTRACT The content of oil wastes product in Brazil is growing fast and, consequently, the discard of these materials in nature become progressively complicated. According with ECÓLEO, Brazilian Association to Awareness, Gathering and Recycling Edible Oil Wastes, and the oil is one of the most pollutants of seas and rivers in regions most density of Brazil. Believes that concrete could to be applied in pavements, parking lots, sidewalk, gutter, and division walls in roads and avenues, i.e., could be an option to discard oil wastes, decreasing the environment impact caused by the bad destination of these wastes in nature. Results of compression resistance, flexural resistance and elasticity modulus have showed significances reductions when ROV and ROL has been put in concrete mix. Nevertheless, it has not presented significances alterations flexural on splitting tensile strength. The results of microstructural analysis have not detected the heavy metals presence in the samples with oil wastes. Despite of these reductions on mechanical properties, the non-influence in flexural splitting tensile and the absence of heavy metals, these concrete with oil wastes can provide an alternative of wastes disposals in concrete structures to apply in concrete pavements, since applied in places with low mechanical resistance requirements, contributing with environment and sustainability development. Key words: Environmental development. Pavements concretes. Oil wastes. LISTA DE FIGURAS Figura 1- Fotografia do aparelho de Cleveland para determinação do ponto de fulgor. ............................................................................................................... 37 Figura 2- Representação esquemática do aparelho de Cleveland para determinação do ponto de fulgor. ................................................................................. 38 Figura 3- Fotografia do teste de chama na determinação do ponto de fulgor da amostra .................................................................................................. 38 Figura 4- Representação esquemática do viscosímetro de Saybolt com orifício de tipo Furol (AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS - ASTM, 1968) ...................................................................................................... 39 Figura 5- Aparato experimental para determinação da viscosidade de Saybolt dos ROC e ROL. ........................................................................................... 40 Figura 6- a) Recipiente de vidro para armazenamento do líquido de escoamento. b) Representação esquemática do recipiente com as dimensões (em mm), conforme norma D88 (ASTM, 1968) ...................................................... 40 Figura 7- Escoamento dos ROC (a) e dos ROL (b) na determinação da viscosidade de Saybolt Furol. .................................................................................... 41 Figura 8- Fotografia do recipiente contendo ROL (à esquerda) e ROC (à direita) para a realização do teste de viscosidade de Saybolt Furol. .......................... 41 Figura 9- Fotografia do frasco de Chapman com areia e água. ............................... 43 Figura 10- Fotografia do tronco de cone e soquete metálico para a realização do ensaio de absorção de água do agregado miúdo. ................................. 47 Figura 11- a) Fotografia do cilindro. b) Fotografia do soquete metálico de compactação. ......................................................................................... 47 Figura 12- Gráfico da massa otimizada de brita 1/ brita 0. ....................................... 49 Figura 13- Fotografia da mesa de vibração para adensamento dos corpos de provas. ............................................................................................................... 50 Figura 14- Fotografia do tronco de cone para ensaio de abatimento. ...................... 52 Figura 15- Representação esquemática do aparelho de Vicat e molde troncocônico utilizado na determinação dos tempos de pegas do cimento Portland. .. 54 Figura 16- Fotografia da máquina universal de ensaio mecânico ............................ 56 Figura 17- Representação esquemática do ensaio de determinação da resistência à tração por compressão diametral dos corpos-de-prova cilíndricos. ....... 57 Figura 18- Representação esquemática do ensaio de flexão simples sob carga centrada nas vigas deste projeto. ........................................................... 59 Figura 19- Representação esquemática do carregamento para a determinação do módulo de elasticidade. .......................................................................... 61 Figura 20- Fotografia do espectrômetro de fluorescência de Raios-X por energia dispersiva. .............................................................................................. 63 Figura 21- Gráfico da curva granulométrica do agregado miúdo das amostras M1 e M2. ......................................................................................................... 66 Figura 22- Curva granulométrica do agregado graúdo (brita 0), amostras M1 e M2. ............................................................................................................... 67 Figura 23- Gráfico da curva granulométrica do agregado graúdo (brita 1) das amostras M1 e M2 ................................................................................................. 69 Figura 24- Resultados dos ensaios de abatimento do tronco de cone. a) Concreto referência. b) Concreto com adição de 10% de ROC (CP10-C). c) Concreto com adição de 10% ROL (CP10-L)......................................... 74 Figura 25- Gráfico do tempo de pega das amostras de referência, 10% ROC (CP10- C) e 10% ROL (CP10-L). ....................................................................... 76 Figura 26- Resultado da resistência à compressão axial média dos corpos-de-prova rompidos aos 30 dias ............................................................................. 78 Figura 27- Resultado da resistência à tração por compressão diametral média dos corpos-de-prova rompidos aos 30 dias .................................................. 80 Figura 28- Resultado da resistência à tração por flexão média dos corpos-de-prova rompidos aos 30 dias ............................................................................. 82 Figura 29- Resultado da determinação do módulo de elasticidade médio dos corpos- de-prova rompidos aos 30 dias. ............................................................. 84 Figura 30- Espectroscopia por Fluorescência de Raios-X por Energia Dispersiva das amostras líquidas de ROL (a) e ROC (b). .............................................. 85 Figura 31- Imagem ampliada 10.000 vezes das amostras dos concretos de referência, CP10-L e CP10-C por meio do MEV. a) Concreto de Referência, b) Concreto com Adição de 10% de ROC, c) Concreto com Adição de 10% de ROL. .................................................................................................. 87 Figura 32: Microcaracterização do concreto com análise dos elementos por meio de MEV com sistema EDS acoplado. a) Concreto de Referência. b) Concreto com Adição de 10% de ROC. c) Concreto com Adição de 10% de ROL. ............................................................................................................... 88 Figura 33- Análise da composição percentual em massa dos elementos químicos dos concretos por meio do MEV com EDS acoplado. ................................... 90 LISTA DE TABELAS Tabela 1- Séries de Peneiras utilizadas no ensaio de granulometria (NBR NM 248, 2001) ...................................................................................................... 32 Tabela 2- Massa mínima da amostra em função da dimensão característica (NBR NM 248, 2001) .............................................................................................. 33 Tabela 3- Série de peneiras utilizada para o ensaio de granulometria para o agregado miúdo (NBR NM 248:2003) .................................................................... 34 Tabela 4- Classificação do agregado miúdo ............................................................. 35 Tabela 5- Limites da distribuição granulométrica do agregado miúdo (NBR 7211, 2009) ...................................................................................................... 35 Tabela 6- Série de peneiras utilizadas no ensaio de granulometria do agregado graúdo (NBR NM 248, 2003) .............................................................................. 36 Tabela 7- Limites da composição granulométrica do agregado graúdo .................... 36 Tabela 8- Massa mínima de amostra por ensaio (NBR 53, 2002) ............................ 44 Tabela 9- Valores da determinação da relação Brita 1/Brita 0 .................................. 48 Tabela 10- Quantidade de material para a elaboração da amostra ensaiada na determinação dos tempos de pega. ....................................................... 54 Tabela 11- Resultado do Ensaio Granulométrico das amostras M1 e M2 de areia ... 65 Tabela 12- Ensaio granulométrico da brita 0 das amostras M1 e M2. ....................... 67 Tabela 13- Ensaio granulométrico da brita 1 das amostras M1 e M2. ....................... 68 Tabela 14- Massa específica do agregado seco (d) e massa específica do agregado na condição saturado superfície seca (ds) ............................................. 69 Tabela 15- Resultado do ponto de fulgor das amostras ROC e ROL (em oC) .......... 70 Tabela 16- Resultado da viscosidade de Saybolt das amostras de ROL e ROC (SUS) ............................................................................................................... 70 Tabela 17- Traço do concreto utilizado para a elaboração dos corpos-de-prova ..... 72 Tabela 18- Resultado do ensaio de abatimento das amostras ................................. 72 Tabela 19- Estudo da determinação do tempo de pega da argamassa livre de resíduo de óleo (Amostra de Referência) ............................................................ 75 Tabela 20- Estudo da determinação do tempo de pega da argamassa com 10% ROC ............................................................................................................... 75 Tabela 21- Estudo da determinação do tempo de pega da argamassa com 10% de ROL ........................................................................................................ 75 Tabela 22- Resultado de tensão máxima de resistência à compressão axial (MPa) 77 Tabela 23- Resultado de Tensão Máxima de resistência à tração por compressão dos corpos-de-prova ..................................................................................... 80 Tabela 24- Resultado de tensão máxima de resistência à compressão axial (MPa) 82 Tabela 25- Resultado da determinação do módulo de elasticidade dos corpos-de- prova (MPa) ............................................................................................ 83 Tabela 26- Resultado da composição química das amostras líquidas de ROL e ROC (ppm – partes por milhão) ...................................................................... 86 Tabela 27- Composição percentual da massa e do peso atômico dos elementos químicos das amostras de concretos. .................................................... 89 LISTA DE QUADROS Quadro 1- Classificação dos corpos-de-prova elaborados para o estudo respectivo.................................................................................................64 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS Alinhar abreviaturas e siglas MEV Microscopia Eletrônica de Varredura ECOLEO Associação Brasileira para Sensibilização, Coleta e Reciclagem de Resíduos de Óleo Comestível ROL Resíduos de Óleo Lubrificante ROC Resíduos de Óleo de Cozinha ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR Normas Brasileiras de Regulamentação RCA Resistência à Compressão Axial RTF Resistência à Tração na Flexão RTC Resistência à Tração na Compressão ME Módulo de Elasticidade HPA’s Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente UEO Used Engine Oil (Óleo Utilizado de Motor ou Óleo Lubrificante Utilizado) EN European Norms CP Corpos-de-prova SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................ 15 1.1 OBJETIVOS ................................................................................................... 15 1.1.1 JUSTIFICATIVA DA PESQUISA ......................................................................... 16 1.2 CONTEÚDO E ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO .................................................. 18 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................ 20 2.1 CONCRETO À BASE DE CIMENTO PORTLAND ................................................... 20 2.2 A IMPORTÂNCIA DO PAVIMENTO DE CONCRETO .............................................. 21 2.3 RESÍDUOS EM CONCRETO E A SUSTENTABILIDADE NAS CONSTRUÇÕES ........... 22 2.3.1 RESÍDUOS DE ÓLEO EM CONCRETOS ............................................................. 25 2.4 REATIVIDADE DE METAIS PESADOS EM COMPOSTOS DE CONCRETOS. ............. 28 3 MATERIAIS E MÉTODOS ........................................................................... 31 3.1 MATERIAIS ................................................................................................... 31 3.2 MÉTODOS .................................................................................................... 31 3.2.1 ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS ................................................ 32 3.2.1.1 GRANULOMETRIA E MÓDULO DE FINURA DOS AGREGADOS ............................. 32 3.2.1.2 CARACTERIZAÇÃO DOS RESÍDUOS DE ÓLEO ................................................... 37 3.2.1.2.1 DETERMINAÇÃO DO PONTO DE FULGOR .......................................................... 37 3.2.1.2.2 DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE DE SAYBOLT FUROL .................................... 37 3.2.1.3 DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA DO AGREGADO MIÚDO ....................... 42 3.2.1.4 DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA DO AGREGADO GRAÚDO .................... 43 3.2.1.5 DETERMINAÇÃO DA ABSORÇÃO DE ÁGUA DO AGREGADO MIÚDO ....................... 45 3.2.1.6 DETERMINAÇÃO DA ABSORÇÃO DE ÁGUA DO AGREGADO GRAÚDO .................... 47 3.2.2 PREPARAÇÃO DAS AMOSTRAS ....................................................................... 47 3.2.2.1 DETERMINAÇÃO DA RELAÇÃO BRITA 1/BRITA 0 (AGREGADOS GRAÚDOS) ......... 47 3.2.2.2 DETERMINAÇÃO DA DOSAGEM DOS CONCRETOS ............................................ 49 3.2.2.3 MOLDAGEM, CURA E CAPEAMENTO ............................................................... 49 3.2.3 ENSAIOS DO CONCRETO FRESCO .................................................................. 51 3.2.3.1 ENSAIOS DE ABATIMENTO DO TRONCO DE CONE ............................................ 51 3.2.3.2 ENSAIOS DE DETERMINAÇÃO DE TEMPO DE PEGA .......................................... 53 3.2.4 ENSAIOS MECÂNICOS ................................................................................... 55 3.2.4.1 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL .............................................................. 55 3.2.4.2 DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NA COMPRESSÃO DIAMETRAL ...... 57 3.2.4.3 DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NA FLEXÃO ................................. 59 3.2.4.4 DETERMINAÇÃO DO MÓDULO DE ELASTICIDADE .............................................. 60 3.2.5 ANÁLISE QUÍMICA DAS AMOSTRAS LÍQUIDAS DE ROL E ROC E MICROSCÓPICA DOS CONCRETOS COM ROL E ROC. ............................................................. 62 3.2.5.1 ESPECTROSCOPIA POR FLUORESCÊNCIA DE RAIOS-X DAS AMOSTRAS DE ROC E ROL. ........................................................................................................... 62 3.2.5.2 MICROCARACTERIZAÇÃO DO CONCRETO POR MEIO DE MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA (EDS) .............................................................. 63 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................ 65 4.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS ................................................................ 65 4.1.1 AREIA .......................................................................................................... 65 4.1.2 BRITA 0 ........................................................................................................ 66 4.1.3 BRITA 1 ........................................................................................................ 68 4.1.4 DETERMINAÇÃO DO PONTO DE FULGOR DAS AMOSTRAS DE ROL E ROC ......... 70 4.1.5 DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE DE SAYBOLT DAS AMOSTRAS DE ROL E ROC ................................................................................................................... 70 4.2 CONCRETO FRESCO ..................................................................................... 71 4.2.1 ENSAIOS DE ABATIMENTO DE TRONCO DE CONE ............................................ 72 4.2.2 ENSAIOS DE TEMPO DE PEGA ........................................................................ 75 4.3 CONCRETO ENDURECIDO .............................................................................. 77 4.3.1 ENSAIOS MECÂNICOS ................................................................................... 77 4.3.1.1 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL .............................................................. 77 4.3.1.2 RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL ................................. 79 4.3.1.3 RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NA FLEXÃO .............................................................. 81 4.3.1.4 MÓDULO ESTÁTICO DE ELASTICIDADE ............................................................ 83 4.4 ESPECTROSCOPIA POR FLUORESCÊNCIA DE RAIOS-X DAS AMOSTRAS DE ROC E ROL. ........................................................................................................... 85 4.5 ESTUDO DA REATIVIDADE DOS METAIS PESADOS NOS CONCRETOS COM ROC E ROL ............................................................................................................ 87 4.6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................... 91 5 CONCLUSÕES ........................................................................................... 91 REFERÊNCIAS .......................................................................................... 93 BIBLIOGRAFIAS ...................................................................................... 100 15 1 INTRODUÇÃO O estudo de alternativas para a redução do impacto ambiental causado pela inadequada gestão de resíduos industriais tem sido de fundamental importância no contexto das construções sustentáveis. Diversas possibilidades de reciclagem e de aplicação destes resíduos em outros materiais têm sido estudadas, visando à reutilização destes resíduos como forma de contribuir com o meio ambiente e, consequentemente, reduzir o impacto ambiental. De acordo com Isaia (2000, p. 344), “[...] o crescimento da população mundial e a crescente demanda por novas construções e facilidades de infraestrutura nos coloca em um cenário de um alto consumo de cimento, especialmente na forma de estruturas de concreto de maior durabilidade.” Dessa forma, o conceito de sustentabilidade se tornou de fundamental importância para o desenvolvimento benéfico do planeta, de forma que o presente trabalho apresenta uma alternativa de destinação para os resíduos de óleo de cozinha (ROC) e para os resíduos de óleo lubrificante (ROL). Estes foram agregados à matriz do concreto convencional para a elaboração de concreto com a finalidade de aplicação em pavimentos, buscando a redução do impacto no meio ambiente e possibilitando aplicações diversas na construção civil. 1.1 Objetivos Constituíram objetivos específicos desta pesquisa: � Análise da influência da adição de ROC e ROL nas propriedades reológicas da pasta de cimento Portland (especificamente o tempo de pega) e nos ensaios de abatimentos (“Slump Test”) dos concretos; � Análise da influência da adição ROC e ROL nas propriedades mecânicas do concreto, especificamente resistência à compressão 16 axial, resistência à tração na flexão, resistência à tração na compressão e módulo de elasticidade; � Análise da existência dos metais pesados no ROC e ROL para verificação da reatividade destes dentro da estrutura de concreto, por meio da microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por Espectroscopia por Fluorescência de Raios-X com acoplamento do Energy Dispersive X-Ray Detector (EDS). 1.1.1 Justificativa da Pesquisa O uso não ordenado, a escassez dos recursos naturais e a conscientização sobre os descartes correto de resíduos é de significativa importância para a redução dos impactos ambientais causados pelo inadequado descarte destes na natureza. O volume de resíduos de óleo produzidos no Brasil está cada vez mais crescente e, consequentemente, o descarte desses materiais na natureza se torna progressivamente mais complicado. De acordo com a Associação Brasileira para Sensibilização, Coleta e Reciclagem de Resíduos de Óleo Comestível ( COLETA E RECICLAGEM DE RESÍDUOS DE ÓLEO COMESTÍVEL- ECOLEO, 2012), o óleo é o maior poluidor de águas doces e salgadas das regiões mais adensadas do Brasil. A disposição final dos resíduos de óleo, mais especificamente ROC, geram outras variadas formas de problemas, tais como (OLIVEIRA; SOMMERLATTE, 2008, p.6-7): � Incrustações nas tubulações, emulsificando com a matéria orgânica, ocasionando formações de sólidos e retendo outros resíduos; � Aumento das pressões internas das tubulações, ocasionando rompimento de dutos e, consequentemente, contaminação de solo e lençol freático; � Aumento de custos com tratamento de esgoto, pois 1 (um) litro de ROC polui cerca de 1 (um) milhão de litros de água; 17 � Prejudica as estações de tratamento de esgoto, visto que os ROC agem negativamente no desempenho dos decantadores e dos biodigestores anaeróbicos, que acabam produzindo uma maior carga orgânica, ocasionando uma maior geração de lodo; � Prejudica as comunidades aquáticas, pois, pela diferença de densidade entre óleo e a água, o óleo sobrenada na água, impedindo a passagem de luz, reduzindo a interface ar-água, dificultando as trocas gasosas e, consequentemente, a oxigenação do corpo hídrico; � Aumento do aquecimento global, pois o ROC, em contato com a água do mar, sofre reações químicas, decompondo-se anaerobicamente, liberando gás metano e poluindo a atmosfera; � Obstrução dos interstícios do solo, dificultando a drenagem das águas, tonando o ambiente propício a alagamentos; � Desperdício, pois é um excelente subproduto para a cadeia produtiva. De acordo com Oliveira e Sommerlatte (2008, p.7), existem atualmente tecnologias e processos industriais que são utilizados para a reciclagem do ROC. Dentre os processos, o autor cita as seguintes: [...] fabricação de sabão e detergentes, incorporação do óleo no processo de fabricação de ração animal, lubrificantes para as formas de fabricação de tijolos de plásticos, fabricação de biodiesel, utilização na fábrica de resinas para colas e tintas industriais, amaciante de couro, indústria de cosméticos ou outros produtos à base de óleo vegetal (OLIVEIRA; SOMMERLATTE, 2008, p.7). No Brasil, existem poucas legislações que tratam deste assunto, tais como: Lei No 7.862, de 19 de dezembro de 2002, onde dispõe sobre a Política Estadual de Resíduos Sólidos no Estado do Mato Grosso; Lei No 12.047, de 21 de dezembro de 2005, onde dispõe sobre a Política Estadual de Tratamento e Reciclagem de Óleos e Gorduras de Origem Vegetal ou Animal e Uso Culinário no 18 Estado de São Paulo; Lei No 12.305, de 02 de agosto de 2010, que dispõe sobre a Política Nacional de Resíduos Sólidos. Estas legislações têm como objetivo preservar a saúde pública, proteger e melhorar a qualidade do meio ambiente, estimular a recuperação das áreas degradadas, assegurar a utilização adequada e racional dos recursos naturais, disciplinar o gerenciamento integrado dos resíduos, beneficiar social e economicamente, entre outros. Dentro do contexto do gerenciamento de resíduos sólidos, tratando- se especificamente sobre os resíduos originados de óleo, os ROL são extremante nocivos à saúde humana quando dispostos inadequadamente. Os óleos lubrificantes, essencial para o desenvolvimento das atividades humanas, em função do uso normal ou circunstâncias acidentais acabam se degradando a ponto de não mais serem úteis às suas finalidades originais, tornando-se um resíduo altamente perigoso, contendo metais pesados, ácidos orgânicos, hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA’s) e dioxinas NBR 10.004 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS- ABNT, 2004). De acordo com Chin et al. (2012), é estimado que um quarto de um galão de óleo lubrificante pode poluir mais de 250.000 galões de água potável, que é suficiente para suprir, por um ano, quase 50 pessoas. Diante dessas peculiaridades e da importância deste assunto no âmbito da sustentabilidade ambiental, este trabalho apresentou um estudo da alternativa de descarte dos resíduos de óleo, sejam ROC ou ROL, em compostos de concretos para aplicação em pavimentação. Para isto, analisou-se a influência dos resíduos de óleo nas propriedades mecânicas e reológicas dos concretos e verificou- se a possibilidade da presente proposta. 1.2 Conteúdo e Estrutura da Dissertação Os capítulos seguintes foram elaborados de tal forma que fosse possível apresentar de maneira clara os principais conceitos envolvidos neste trabalho, o desenvolvimento da pesquisa, as conclusões e as contribuições desta dissertação. 19 Desta forma, esta dissertação está dividida em 7 capítulos, sendo o capítulo 2 referente à revisão bibliográfica. Neste capítulo se abordou concretos elaborados a partir de cimento Portland, elemento ligante da estrutura cimentícia. Abordou-se também a respeito da importância da utilização de concretos para aplicação em pavimentos e da utilização de resíduos nos mesmos, como forma alternativa de reutilização, focando na redução do impacto ambiental causado pelos resíduos sólidos no meio ambiente e as graves consequências que a má gestão de resíduos pode causar para a saúde humana. Neste mesmo capítulo, buscou-se identificar pesquisas relacionadas também à análise e estudo da reatividade de metais pesados dentro do concreto, uma vez que, dependendo do resíduo, geralmente é encontrado vários tipos de metais pesados em suas composições, podendo causar, se não cautelosamente tratado, danos à natureza. O capítulo 3 refere-se aos materiais e métodos utilizados neste trabalho. Os métodos estão apresentados quanto à modelagem, preparação, caracterizações e traços do concreto em estudo, assim como aos métodos referentes às técnicas de ensaio de determinação de parâmetros mecânicos, tais como resistência à compressão axial, resistência à tração na compressão diametral e resistência à tração na flexão, módulo de elasticidade e verificação da existência de metais pesados reativos em concretos, quando adicionados resíduos de óleo à pasta de cimento. O capítulo 4 está apresentado como o capítulo de resultado e discussões, onde estão apresentados todos os valores obtidos por meio das técnicas apresentadas no capítulo 3. O capítulo 4 está subdivido em 4 principais subitens: resultado dos ensaios de caracterização dos materiais, resultado das propriedades da pasta de cimento no estado fresco; propriedades da pasta de cimento no estado endurecido, analisando as propriedades mecânicas; os resultados de verificação da presença de metais pesados e sua reatividade em concreto por meio de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). No capítulo 5, estão as conclusões dos resultados que foram obtidos neste trabalho e, finalmente nos capítulos 6 e 7, estão as referências bibliográficas e as bibliografias complementares, sendo estas também de fundamental importância para a construção deste trabalho de dissertação de mestrado. 20 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Concreto à base de cimento Portland Concreto é um dos materiais de construção mais utilizados no mundo. Este é composto basicamente por agregados que estão presos por uma pasta cimentícia, da qual é composta de material cimentício e água (NAIK; MORICONI, 2006). Estruturas de concretos, incluindo edifícios, pontes, estruturas hidráulicas, constitui uma ampla participação da infraestrutura civil moderna. Os principais constituintes do concreto são Cimento Portland, agregados e água. Quando misturados, o cimento reage com a água para formar um ligante, que é responsável por segurar os agregados dentro do composto. Após o endurecimento, o material resultante é um composto resistente à compressão, mas relativamente pouco resistente em tração (LEUNG, 2001). De acordo com Lambert, Brueckner e Atkins (2010, p. 2350), Concreto é um sistema de três fases consistindo de cimento, agregados e água. Atualmente, concreto é considerado um sistema de cinco fases por causa das adições e dos aditivos, que melhoram as propriedades e a redução de custos. O cimento, conforme EN 197-1 (ABNT, 2010), “[...] é um ligante hidráulico, isto é, um material inorgânico que, quando misturado com água, forma uma pasta que seca e endurece por meios de reações e processos de hidratação, mantendo sua força e estabilidade até mesmo sobre a água.” Além de reagir com a água, o cimento tem por finalidade promover a união entre os agregados graúdos e agregados miúdos com a pasta de cimento. O cimento Portland comum (CPC) é composto de óxidos de sílica, óxidos de alumina, óxidos de cálcio, óxidos de ferro, em variadas composições percentuais em massa. Os agregados ocupam mais de 75% do volume do concreto, são de fundamental importância para suas propriedades mecânicas (LAMBERT; BRUECKNER; ATKINS, 2010). Estes podem ser divididos em: graúdos e miúdos. 21 Para que haja qualidade na elaboração de um concreto, os agregados devem ter um bom empacotamento, isto é, “[...] deve seguir determinadas distribuições de tamanhos de partículas dos agregados, que é alcançado utilizando dois tipos de grupos de agregados: miúdos (0-5 mm) e graúdos (>5 mm) para o tamanho das partículas [...]” (LAMBERT; BRUECKNER; ATKINS; 2010, p. 2355). Os agregados miúdos são também referidos como areia. A água é a terceira mais importante fase dentro do sistema de concreto, ao lado do cimento e dos agregados, de acordo com Lambert, Brueckner e Atkins (2010). A água é essencial para a formação de resistência dentro da pasta de cimento através das reações de hidratação. As adições são consideradas como sendo produtos químicos, natural ou manufaturados, os quais são adicionados ao concreto antes ou durante a mistura dos compostos (CONCRETE IN PRACTICE - CIP, 2001). As adições são utilizadas para modificar as propriedades do concreto ou da argamassa, para fazer com que haja mais trabalhabilidade, ou economia, ou para qualquer proposta de redução energética (AMERICAN CONCRETE INSTITUTE - ACI, 1991). 2.2 A Importância do Pavimento de Concreto O pavimento de concreto não é novidade nas vias e rodovias brasileiras. De acordo com a Associação Brasileira de Cimento Portland (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND - ABCP, 2012), “[...] o Brasil foi um dos primeiros países a empregá-la já no início de século XX, e sua utilização foi intensificada até a década de 1970 [...]”. Os pavimentos de concreto podem ser muito eficientes quando empregado em vias de acesso com intenso trânsito, por possuir um tempo de vida útil maior que as demais alternativas de pavimentação e, também por não sofrer deformações plásticas (ACBP, 2012). De acordo com a Associação Brasileira das Empresas de Serviços de concretagem (ABESC), a durabilidade é um dos principais benefícios do pavimento de concreto. A resistência dos pavimentos de concreto é superior aos outros tipos de pavimentos, garantindo maior durabilidade às superfícies de vias de transportes utilizadas em cidades e rodovias (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DAS EMPRESAS DE SERVIÇOS DE CONCRETAGEM-ABESC, 2012). 22 A durabilidade dos pavimentos de concreto depende de diversos fatores incluindo design inicial, as propriedades dos materiais, a intensidade do tráfego, ambiente, entre outros fatores (ZHANG; WANG; JU, 2013). “[...] os pavimentos de concreto de cimento oferece vantagens excelentes em termos de durabilidade e eficiência econômica.” (CHOI; PARK; JUNG, 2011, p. 2815). De acordo com Castro (2000), “A experiência e o bom senso aconselham valor de resistência característica à tração na flexão aos 28 dias, igual a 4,5 MPa [...], correspondente a um concreto de características globais e comportamento plenamente convenientes às finalidades do pavimento”. Projetos de utilização de pavimentos de concreto em corredores de ônibus tem mostrado resistências características à tração na flexão semelhantes, adotando “4,5 MPa, espessura de 0,25 metros, colocado sobre a estrutura do pavimento [...]” (GIUBLIN et al., 2010, p.15). Além do concreto ser durável, este pode se tornar ambientalmente sustentável com a utilização de resíduos. Possibilitar alternativas para a disposição de resíduos é de fundamental importância para a construção sustentável. 2.3 Resíduos em Concreto e a Sustentabilidade nas Construções Durante anos, o modelo de desenvolvimento tradicionalmente adotado, convergiu para políticas de extrativismo dos recursos naturais sem a inserção equitativa de benefícios sociais e econômicos para o ser humano, sendo este chamado de desenvolvimento explorador. Contudo, torna-se necessário adotar modelos alternativos de desenvolvimento, para que futuras gerações possam desfrutar dos benefícios dispostos pela natureza, sendo este modelo de desenvolvimento denominado de desenvolvimento sustentável (CABRAL, 2007). A qualidade de vida dos seres humanos pode ser alterada significativamente por meio de utilizações de novas descobertas científicas para a produção de bens de consumo. De fato, novas técnicas ou materiais podem servir de subsídios para a produção de bens de consumo, seja caráter de inovação ou de desejabilidade, para aplicações específicas que venham facilitar a vida das pessoas (MODRO et al., 2009). No entanto, o aumento na produção de bens de consumo 23 implica em acúmulo de quantidades significativas de resíduos, ocasionando problemas ambientais e impactando o meio ambiente. Mehta (2001) afirma que somente 6% dos materiais produzidos, cerca de 500 bilhões de toneladas por ano, atualmente é finalizado como produtos desejáveis, enquanto que a maior parte da matéria prima, retornam ao meio ambiente como resíduo prejudicial. Estes resíduos são um dos principais fatores de impactos ambientais existente, devido à sua disposição inadequada na natureza, poluindo o meio ambiente. De acordo com Modro et al. (2009), entre as alternativas possíveis para a destinação final de resíduos, podem-se destacar a decomposição dos resíduos em aterros e a reciclagem que, além de reduzir a criação de novos aterros, reduz a utilização de novos recursos naturais não renováveis. A decomposição dos resíduos em aterros pode causar problemas ao meio ambiente a médio e longo prazo, variando com o tipo de resíduo que se deposita nestes aterros. Dessa forma, a reciclagem tem sido um assunto frequentemente abordado por muitos pesquisadores, apresentando sua importância para o desenvolvimento sustentável e possibilitando meios de reutilização de resíduos sólidos em diversas áreas da engenharia e agricultura. Para Naik e Moriconi (2005), apesar da emissão de gases prejudiciais na produção de cimento Portland, que é um dos constituintes do concreto, este ainda é considerado como um material ambientalmente sustentável por possuir características próprias de durabilidade, resistência e baixo impacto ambiental, além de contribuir para o progresso social e crescimento econômico. Dessa maneira, a destinação de resíduos dentro de misturas de concretos possibilita reduzirmos o impacto ambiental dentro do contexto das construções sustentáveis. Vários autores têm proposto alternativas de adicionar os resíduos de materiais dentro das misturas de concreto, como alternativas de redução do impacto ambiental. Estes estudos têm sido fundamentais para contribuir com o desenvolvimento sustentável, apresentando uma destinação mais nobre aos resíduos que simplesmente dispostos no meio ambiente. (MODRO et al., 2009) A sustentabilidade ambiental, de acordo com Naik e ASCE (2008, p.98), “[...] significa resolver as necessidades do presente sem comprometer a habilidade das futuras gerações encontrar suas próprias soluções”. Dessa maneira, “[...] a sustentabilidade das indústrias de cimento e concreto é imperativa para o bem- 24 estar de nosso planeta e para o desenvolvimento humano” (NAIK; ASCE, 2008, grifo nosso). As inovações nas construções atuais estão concentradas em quatro grandes direções, as quais podem ser definidas simplesmente como (COPPOLA; CERULLI; SALVIONI, 2003, p. 2): � Construir de maneira sustentável; � Construir construções confortáveis; � Construir bem e eficientemente; � Programar adequadamente as manutenções das construções. No contexto das inovações das construções, a sustentabilidade se encontra como um dos fatores fundamentais para o desenvolvimento humano e econômico do planeta, focada na durabilidade e na redução do consumo energético. Sob este ponto de vista, alternativas de construções duráveis, com a adição de componentes reciclados, são de grande benefício para a natureza. A reutilização de resíduos sólidos, derivados de estruturas de concreto de demolição, como componentes de agregado na elaboração de concreto, foi introduzida na prática há muitos anos. Desde o início, tem sido considerado de grande importância dois aspectos ambientais: “[...] resolver o problema do aumento de armazenamento dos resíduos de demolição e proteger os limites das fontes naturais de agregados [...]” (AJDUKIEWICZ; KLISZCZEWICZ, 2002, p. 269). Recentemente, diversos pesquisadores têm estudado as características mecânicas e físicas de agregados com resíduos reciclados e suas influências nas propriedades do concreto fresco e endurecido, apresentado possibilidades de destinação, diminuindo o impacto ambiental causado quando destinado inadequadamente (CHAKRADHARA, 2001). Dentre os resíduos e grande impacto ambiental, encontram-se os resíduos de óleo, tais como: ROC e ROL. Estes, como já foram apresentados anteriormente, são altamente impactantes no meio ambiente e redes de esgotos, necessitando de gerenciamento e estratégias específicas de reciclagem. Nos itens seguintes, apresentam-se diversos estudos da influência dos resíduos de óleo nas propriedades do concreto fresco e endurecido, bem como estudos das reatividades de metais pesados no concreto endurecido, quando adicionados resíduos com metais pesados à mistura. 25 2.3.1 Resíduos de óleo em Concretos Sobre o ponto de vista de desenvolvimento sustentável, meios e propostas de redução de impactos ambientais causados por resíduos de óleo na natureza é de extrema importância. Dessa maneira, o concreto pode ser utilizado como meio de disposição e reduzir o impacto causado por estes resíduos de óleo. Pukhov (2001, p. 373), estudou os efeitos do óleo mineral impregnado nas estruturas reforçadas de concretos em instalações de usinas hidrelétricas. Constatou-se que compostos de óleo mineral [óleos provenientes de turbinas, máquinas, transformadores, etc.] são agressivos às estruturas de concreto, mas o nível de agressividade depende da qualidade do concreto e de sua densidade. No estudo de Pukhov (2001), a resistência à compressão axial do concreto impregnado com óleo apresentou uma redução de 20 à 63% com relação ao concreto sem impregnação de óleo, concluindo que a presença do óleo mineral é agressiva ao concreto, no caso de utilização como concreto reforçado para estruturas de alta solicitação de resistência, como em usinas hidrelétricas. Quanto à durabilidade de estruturas de concreto reforçado, Błaszczyński (2002) observou a influência de hidrocarbonetos e as falhas progressivas causadas pela mesma, identificando que os produtos de óleo afetam sua resistência à compressão, devido à diminuição da força das ligações interfásicas. Outros resultados semelhantes foram obtidos por Ejeh e Uche (2009). Estes prepararam amostras de concreto com controle da variável água/óleo, curados à temperatura ambiente aos 3, 7, 28 e 56 dias. Os autores observaram que as amostras de concreto de cimento Portland são suscetíveis à agressividade de soluções, com diferentes concentrações de óleo, apresentando baixa taxa de desenvolvimento da resistência à compressão e baixa taxa de corrosão. Al-Attar (2013) apresentou uma proposta quantitativa para a resistência à ruptura, sendo esta dependente principalmente da compressão axial do concreto. Intencionalmente, tratou os agregados graúdos com óleo de motor e com tinta óleo para investigar os efeitos nas ligações interfásicas1, observando alterações nas propriedades de resistência à ruptura do concreto. Concluiu que o efeito destes agregados, quando envoltos de óleo de motor e/ou tinta, reduz a força de ligação entre 1 O autor se refere a “interfásicas” o sistema de componentes que integram o composto de concreto, tais como cimento, agregados e água. 26 agregado e a pasta de cimento, diminuindo consideravelmente suas propriedades mecânicas. Em estudos relacionados à influência das propriedades mecânicas dos concretos, Diab (2012) analisou as variações da resistência à compressão de concretos mergulhados em óleo. Observou que, com o derramamento de óleo em antigas estruturas de concreto, resultaram em uma melhora nas propriedades de resistência ao gelo-degelo2, sugerindo estudos para técnicas de disposição de resíduos de óleo dentro do concreto. O autor sugere que o acréscimo de óleo no concreto pode ser similar à adição química para incorporação de ar no concreto, aumentando algumas propriedades de durabilidade do concreto. Ajagbe et al. (2012) também investigaram algumas propriedades do concreto fresco e do concreto endurecido com a contaminação de óleo no agregado miúdo. Realizaram-se testes em amostras com diferentes níveis de contaminação de óleo na areia em peso. As propriedades como trabalhabilidade, fator de compactação, resistência à compressão, resistência à flexão, absorção de água, resistência ao fogo, entre outras, foram determinadas utilizando métodos padronizados. Os resultados mostraram que a trabalhabilidade e o fator de compactação aumentaram com os níveis de contaminação. As propriedades relativas à resistência à compressão, resistência à tração, absorção de água e resistência ao fogo diminuíram significativamente com o aumento da contaminação de óleo na areia. Os autores concluíram que a areia contaminada com óleo abaixo de 10% em peso pode ser utilizada em estruturas com baixa solicitação de resistência mecânica. No entanto, a areia com mais 5% de contaminação de óleo reduz a resistência à compressão do concreto em mais de 50%. Na mesma linha de pesquisa, Abdelaziz (2007) estudou os efeitos do ROL como adições em concretos e relatou alterações significativas no seu desempenho durante o estado fresco. Além disso, o ROL diminuiu o tempo de início de pega do concreto e aumentou a consistência, teor-de-ar e a perda da taxa de fluidez do concreto de cimento Portland. Analisando os efeitos do óleo diesel na areia, Ayininuola (2009) estudou a influência na resistência à compressão destes concretos. Observou que a 2 A propriedade de resistência ao gelo-degelo é uma propriedade muito importante para estruturas de concretos localizados em ambientes de alta variação de temperatura, de forma que grandes variações destas podem ocasionar fissuras e trincas na estrutura, ocorrendo o desgaste do concreto. 27 presença de óleo diesel e betumem, em qualquer proporção na areia, resultou em uma perda significativa de resistência à compressão, apresentando claramente que o óleo diesel e o betumem são inibidores de resistência à compressão na produção de concretos. Estudos sobre os efeitos dos ROL nas propriedades dos concretos também foram realizados por Hamad et al. (2003), obtendo os seguintes resultados: � O ROL agiu como um plastificante químico, melhorando a fluidez e quase dobrando a consistência da mistura do concreto fresco, pois com uma razão água-cimento de 0,59 obteve o mesmo abatimento que o concreto de referência, com uma relação de água cimento de 0,62; � O concreto com mistura de ROL resultou em uma perda média de 21, 17 e 6% nos valores de resistência à tração na flexão, resistência à tração na compressão e no módulo de elasticidade respectivamente quando utilizada a mesma relação água-cimento do concreto de referência; � O concreto com mistura de ROL, com uma relação água-cimento de 0,59, manteve as propriedades de resistência à tração na flexão, resistência à tração na compressão e o módulo de elasticidade quando comparado com o concreto de referência, que teve uma relação água-cimento de 0,62; � A utilização de ROL em concretos dobrou o teor de ar quando comparado com concreto de referência; � O ROL aumentou o teor-de-ar dentro da mistura do concreto fresco. Beddu et al. (2008) analisaram o efeito do ROL em estruturas de concreto de alto desempenho, utilizados como adição química. Observou que o ROL não afetou adversamente o processo de desenvolvimento da resistência do concreto. Quanto à adição de ROC no concreto, não foi encontrado nada na literatura. Abdul-Ahad e Mohammed (2000) estudaram os efeitos dos concretos mergulhados em óleo por 60 dias. Verificaram uma redução de aproximadamente de 12% na resistência à compressão devido à absorção de uma grande quantia de óleo. 28 Nas propriedades de resistência à tração por compressão diametral destes concretos mergulhados em óleo por 60 dias houve uma redução de 11% e um aumento de 4% no módulo de elasticidade devido à absorção de óleo. O principal objetivo deste trabalho consiste em analisar os efeitos dos ROC e ROL no concreto, verificando suas propriedades mecânicas, com a finalidade de possibilitar uma destinação para estes resíduos, caso isto seja técnica e economicamente viável. Contudo, determinados ROL podem possuir metais pesados reativos, sendo nocivo à saúde. Portanto, é fundamental analisar se existem metais pesados e se os efeitos destes metais pesados se tornam inertes quando dentro do concreto enrijecido. No próximo item, serão apresentados alguns estudos de verificação de metais pesados em compostos de concretos, e os resultados obtidos pelos pesquisadores. 2.4 Reatividade de Metais Pesados em Compostos de Concretos. O desenvolvimento sustentável é atualmente não somente uma realidade, mas uma necessidade, sendo um comprometimento com as gerações futuras. Como a concentração de metais pesados nos resíduos pode ser ampla e, consequentemente exceder o limite aceitável que não seja prejudicial ao meio ambiente, os metais pesados contidos nesses resíduos acarretam sérios danos à saúde humana e animal e necessitam de tratamento adequado (CHEN et al., 2009). Solidificação e estabilização (S/E) dos metais pesados, nos resíduos industriais e em solos contaminados é uma das tecnologias mais atrativas para reduzir a toxidade, ou seja, convertendo o resíduo tóxico para uma forma física ou quimicamente mais estável, isto é, um material menos tóxico. Segundo Chen et al. (2009), o objetivo da estabilização é alcançar e manter as propriedades físicas desejáveis, com a estabilização química permanente do ligante contaminante, pois a solidificação dos metais pesados envolve interações químicas entre os resíduos quimicamente reativos e o agente ligante. A alta resistência, baixa permeabilidade e a alta durabilidade relativa do cimento hidráulico 29 o torna um ótimo ligante para a técnica de gerenciamento de resíduos contendo metais pesados. No entanto, Chen et al. (2009, p. 399) afirmam que: Os metais pesados frequentemente alteram as reações de hidratação do cimento. A hidrólise de metais pesados resultam em redução de pH e acelera a hidratação do cimento. Podem influenciar a formação e propriedades (estruturais e de permeabilidade) da camada de proteção hidratada, e influenciar a nucleação e crescimento dos produtos de reação. Os “[...] componentes dos resíduos podem retardar ou até mesmo parar a hidratação do cimento pela precipitação de compostos insolúveis na superfície das partículas de hidratação cimentícia” (VAN EIJK; BROUWERS, 2001, p. 279). A tecnologia de estabilização e solidificação em matrizes cimentícia é considerada uma opção atrativa para o gerenciamento de resíduos contendo metais pesados, reduzindo a liberação de contaminantes no meio ambiente. Porém, como os elementos de metais pesados podem alterar significativamente as propriedades do concreto, a eficácia da solidificação e estabilização pode ser “[...] melhorada modificando as composições do cimento e controlando a temperatura, relação água- cimento, tamanho de partículas, e outros fatores que afetam o tempo de cura e o desenvolvimento da resistência e a durabilidade a longo prazo [...]” (CHEN et al., 2009, p. 399). Existe um grande interesse sobre os impactos ambientais causados pelos materiais à base de cimento, especialmente os que contêm metais pesados, ou seja, elementos como chumbo, cádmio, cromo, zinco, manganês, cobre, entre outros. Para Yu et al. (2005), o principal aspecto com relação ao impacto ambiental causado pelos materiais compostos à base de cimento é a lixiviação de compostos inorgânicos quando estão em contato com a água, extraindo as substâncias tóxicas e poluindo os lençóis freáticos e solos. Díez, Madrid e Macías (1997) estudaram e analisaram a imobilização química e física do Cádmio, elemento químico tóxico e nocivo à saúde humana quando em contato à exposições longas, dentro de amostras de concreto por difração de raios-X. Observaram que o concreto de cimento Portland comum pode reter a reatividade do Cd. No entanto, os autores afirmam que a propriedade do cimento Portland de reter a reatividade do elemento tóxico pode ser afetada pela deterioração do cimento devido ao ataque do próprio ambiente. Neste estudo, Díez, Madrid e Macías ainda afirmam que: 30 O ataque do dióxido de carbono ou a carbonatação é a forma mais comum de ataque do ambiente em concretos e isto promove mudanças na composição química e nas propriedades físicas, afetando a retenção de metais pesados em longo prazo (DIEZ; MADRID; MACPIAS, 1997, p. 337). Verificou-se em estudos posteriores que determinadas concentrações de chumbo em água afeta significativamente as propriedades do concreto fresco e endurecido. (REDDY; REDDY, 2011). Os autores ainda afirmam que “A presença de altas concentrações de chumbo ( ≥ 3000 mg∙L-1) em água deionizada diminui drasticamente a resistência à compressão [...]” (REDDY; REDDY, 2011, p. 168). Yousuf et al. (1995) explica alguns fenômenos relacionados à química do cimento, especificamente pertinente à interface mineral-água, através do “Modelo da Carga Dispersa”. Este modelo é importante para o entendimento do fenômeno das interações interfásicas na hidratação do cimento e na estabilização/solidificação de sistemas baseados em matrizes cimentícias. Além disso, “[...] explica os efeitos de retardamento da hidratação do cimento devido aos componentes de zinco, cádmio e superplastificantes” (YOUSUF et al., 1995, p. 147). Para Katsioti et al. (2008), uma das formas mais eficientes de se estabilizar metais considerados perigosos, em matriz cimentícia, é por meio da utilização de materiais pozolânicos juntamente com cimento Portland e os respectivos resíduos. A efetividade de uma imobilização foi provada com experimentos de solidificação de metais pesados contidos em resíduos perigosos (GIERICZNY; KRÓL, 2008). Os autores verificaram que, utilizando, como por exemplo, adições minerais nas matrizes de concretos, a solidificação dos metais pesados é benéfica sobre o ponto de vista ambiental em diversos aspectos. “Os materiais produzidos não são impactantes para o ambiente e os metais pesados podem ser armazenados ou implementados em pavimentação asfáltica” (GIERICZNY; KRÓL, 2008, p. 255). No presente trabalho será estudada a existência de metais pesados nos concretos contendo ROL e ROC, utilizando a técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), acoplando um sistema de detecção energética espectral (EDS), cuja técnica será apresentada no próximo capítulo. 31 3 MATERIAIS E MÉTODOS 3.1 Materiais Os materiais utilizados neste trabalho foram os seguintes: � Brita 0 – Agregado graúdo � Brita 1 – Agregado graúdo � Areia grossa – Agregado miúdo � Cimento Portland tipo CP II-Z32 – Aglomerante � Resíduos de óleo � Água A brita n0 0 e a brita n0 1, utilizadas como agregado graúdo para a elaboração dos corpos-de-prova de concreto, foram fornecidas pela empresa Mineração Grandes Lagos, localizada na cidade de Três Fronteiras, Estado de São Paulo. A areia grossa, componente utilizado como agregado miúdo na preparação das amostras de concretos, foi doada pelo Porto de Areia de São Judas Tadeu, localizada na cidade de Andradina, Estado de São Paulo, próximo à cidade de Ilha Solteira. O tipo de cimento Portland utilizado foi com a adição de Pozolana, CP II-Z32, haja visto que este é o tipo mais comum à venda na cidade de Ilha Solteira. Já os resíduos de óleo utilizados nesse presente trabalho foram de dois tipos a considerar: � Resíduo de óleo de cozinha (ROC); � Resíduo de óleo lubrificante (ROL); O ROC foram coletados nos restaurantes da cidade de Ilha Solteira. O ROL foram obtidos nos postos de combustíveis da mesma cidade. A água de amassamento foi proveniente da prefeitura da cidade de Ilha Solteira e assim sendo, presume-se isenta de substâncias prejudiciais à hidratação do cimento. 3.2 Métodos 32 3.2.1 Ensaios de Caracterização de Materiais 3.2.1.1 Granulometria e Módulo de Finura dos Agregados Os ensaios granulométricos dos agregados foram realizados conforme NBR NM 248 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT, 2003). Esta norma prescreve o método para a determinação da composição granulométrica dos agregados graúdos e miúdos para o concreto. Estes ensaios foram realizados através de um conjunto de peneiras sucessivas, em conformidade com a NBR NM-ISO 3310-1 (ABNT, 2010). As respectivas peneiras possuem aberturas de malhas bem definidas, conforme Tabela 1. Tabela 1- Séries de Peneiras utilizadas no ensaio de granulometria (NBR NM 248, 2001) Série Normal Série Intermediária 75 mm - - 63 mm - 50 mm 37,5 mm - - 31,5 mm - 25 mm 19 mm - - 12,5 mm 4,75 mm - 2,36 mm 6,3 mm 1,18 mm - 600 �m - 300 �m - 150 �m - 33 As amostras foram colocadas em recipientes metálicos, secas em estufas e resfriadas até a temperatura ambiente. As estufas mantiveram as duas amostras a uma temperatura de (105 ± 5) oC, conforme norma respectiva. De acordo com a NBR NM 26 (ABNT, 2000), foram coletadas e utilizadas duas amostras de cada agregado, as quais foram nomeadas M1 e M2, conforme Tabela 2. Tabela 2- Massa mínima da amostra em função da dimensão característica (NBR NM 248, 2001) Dimensão máxima característica do agregado (mm) Massa mínima de amostra de ensaio (kg) < 4,8 0,5 6,3 3 <9,5 e >25 5 32 e 38 10 50 20 64 e 76 30 As peneiras (ver Tabela 1) devem se encontrar limpas e previamente inspecionadas. Estas foram colocadas na ordem adequada, em ordem decrescente de abertura da malha do topo à base, sob o agitador mecânico, de tal forma que o conjunto de peneiras seja único. Com as peneiras encaixadas adequadamente, promoveu-se a agitação mecânica do conjunto de peneiras durante sete (7) minutos. Após o término da agitação mecânica, destacou-se a peneira superior e realizou-se a agitação manualmente em movimentos circulares e alternados por um (1) minuto continuamente, conforme NBR NM 248 (ABNT, 2003). A partir de então, o material retido foi colocado em bandejas identificadas conforme a abertura da peneira, sendo retirado todo o material da tela das peneiras, por meio de um pincel de cerdas flexíveis. O material, retirado do lado interno da peneira, foi identificado como retido e do lado externo identificado como passante. Este foi para a bandeja identificada pelo número seguinte da malha da 34 peneira. Depois de toda a remoção dos materiais das peneiras, foi determinada a massa do material retido das mesmas. Todo o processo descrito foi repetido para a amostra M2. A soma das massas de todas as peneiras não diferiu mais que 0,3% de M1. Após as respectivas massas retidas terem sido determinadas, foram calculados os percentuais em massa, de cada peneira, com aproximação de 0,1%. Os cálculos foram efetuados para se obter os percentuais médios e acumulados de cada peneira, o módulo de finura e a dimensão máxima característica. A dimensão máxima característica (DMÁX) corresponde à abertura nominal, em milímetros, da malha da peneira da série normal ou intermediária, na qual o agregado apresenta porcentagem retida acumulada menor ou igual a 5% em massa. O módulo de finura ( ) se obtém pela soma das porcentagens retidas acumuladas em massa nas peneiras da série normal (Tabela 3), dividida por 100, conforme equação 1. �� = ∑ �� � �� � 100 [eq 1] onde ∑ �� � �� � é a quantidade de massa retida nas peneiras de serie normal. Após o término dos cálculos, é obtida a curva de granulometria em escala mono-logarítmica. Para o ensaio de granulometria do agregado miúdo foi utilizada a série de peneiras descritas na Tabela 3. Tabela 3- Série de peneiras utilizada para o ensaio de granulometria para o agregado miúdo (NBR NM 248:2003) Peneira (mm) Série 4,80 Normal 2,40 Normal 1,20 Normal 0,60 Normal 0,30 Normal 0,15 Normal 35 Após o cálculo do módulo de finura (MF), classifica-se a areia conforme as relações na Tabela 4. Tabela 4- Classificação do agregado miúdo Intervalos de Dimensões Características Classificação do Agregado Miúdo 2,90