KARINA LEONETTI LOPES AVALIAÇÃO DE ARGAMASSA COM INCORPORAÇÃO DE RESÍDUOS DE BENEFICIAMENTO DE ROCHAS ORNAMENTAIS Sorocaba 2020 KARINA LEONETTI LOPES AVALIAÇÃO DE ARGAMASSA COM INCORPORAÇÃO DE RESÍDUOS DE BENEFICIAMENTO DE ROCHAS ORNAMENTAIS Dissertação apresentada como requisito para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil e Ambiental da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Área de Concentração Saneamento. Orientadora: Prof.ª Dr.ª Maria Lúcia Pereira Antunes Silva Sorocaba 2020 AGRADECIMENTOS À professora e orientadora Maria Lúcia Pereira Antunes Silva, a qual sempre, sempre mesmo, se mostrou presente, capaz, dedicada e atenciosa a todo o desenvolvimento do trabalho. Agradeço de coração, ter tido a oportunidade de crescer academicamente e por todo o conhecimento que dividiu comigo. Muito obrigada pelo apoio em todos os momentos, orientações, carinho e, não posso deixar de ressaltar, o seu extremo bom humor, para lidar com tudo. Ao professor e coordenador do programa de Engenharia Civil e Ambiental, Prof. Dr. Gustavo Henrique Ribeiro da Silva, por todo apoio ao projeto e, também aos funcionários da secretaria de pós-graduação. Agradeço a UNESP pela existência do programa de Engenharia Civil e Ambiental, permitindo que se conclua esta importante etapa da minha vida. Agradeço ao Centro Universitário FACENS, no nome do Prof. Dr. José Antônio de Milito, Profa. Dra. Sandra Bizarria Lopes Villanueva e Paulo Roberto Freitas de Carvalho que estiveram comigo facilitando todo o processo. A colega Florence Rezende Leite, por ter me ajudado com os primeiros passos do trabalho, troca de informações e companheirismo para escrever artigos e participar de congressos. Aos professores Sandro Donnini Mancini e Alexandre Marco da Silva, pelo conhecimento compartilhado, apoio e lições de vida. Aos funcionários do Laboratório de Ensaio de Materiais (LEMAT) do Centro Universitário FACENS, por toda a ajuda nos desenvolvimentos dos ensaios, paciência, apoio, e até inúmeras risadas ao desenvolver as atividades. Não posso deixar de agradecer a Joyce, Matheus, Beatriz, Vinícius e Vivian. As minhas amigas de profissão Aline Heloá de Souza Penido e Rosana Antônio, que sempre me incentivaram e me auxiliaram, dando energia para continuar. Agradeço ao Caio Gomes, que por meio do Laboratório de Química do Centro Universitário Facens, colaborou de forma decisiva para a realização dos ensaios químicos deste trabalho. Não posso deixar de citar os alunos Luiz, Pietro, Ana Carolina e Alexandre do Centro Universitário Facens e da UNESP que contribuíram como espectadores, preparando os resíduos ou questionando os ensaios, ou seja, de uma forma ou outra, estiveram colaborando. Aos meus irmãos e cunhadas que me ajudaram, em diversos momentos, enfrentar as vicissitudes da vida. E, finalmente, a minha mãe e filha, minhas “Angelinas”, que ao escrever este agradecimento, me falta palavras, tamanho é meu amor e gratidão por ter vocês em minha vida. São vocês que todo dia me fazem querer crescer e ser uma pessoa melhor, mais competente, mais eficiente, ou seja, vocês são a alegria da minha vida. E, “olha” que sou bem alegre! “No meio da dificuldade encontra-se a oportunidade.” Albert Einstein i Resumo Largamente utilizada na indústria da construção civil, as rochas ornamentais apresentam relevante participação neste mercado devido suas diversas aplicações que remontam os primórdios das edificações da humanidade. Durante a etapa de beneficiamento das rochas ornamentais são geradas grandes quantidades de resíduos e estes muitas vezes são descartados de forma inadequada, podendo causar graves danos ambientais. Considerando o exposto, este trabalho apresenta a utilização de resíduos de beneficiamento de rochas ornamentais (RBRO) como substitutos parciais do cimento Portland ou areia natural, em argamassas, com objetivo de promover a economia circular e permitir valorização dos resíduos como matéria-prima para a indústria da construção local. Foram utilizados três tipos de RBRO, sendo eles: proveniente do processo corte, proveniente do processo corte queimado a 500°C e do processo de polimento em marmoraria. Esses resíduos foram analisados por fluorescência de Raios X (FRX), difração de Raios X (DRX), e espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR). Foram confeccionados corpos-de-prova de argamassa com traço de 1:3 (cimento: areia), em massa, e substituição do cimento pelos resíduos em teores de 7,5%, 10% e 20%. Com esse mesmo traço (1:3) foram produzidas argamassas, com substituição de parte da areia, em massa, pelo RBRO proveniente do corte e do corte queimado, em teores de 7,5%, 10%, 20% e 30%. Os corpos de prova de argamassa, com substituição dos resíduos pelo cimento, aos 28 dias de cura, apresentam resultados que variaram entre: 3,6–4,9 MPa na resistência à tração na flexão; 7,8–14,6 MPa na resistência à compressão; 1918–1961 kg/m³ na densidade aparente; 12,5– 13,5% na absorção de água; 23,5–25,5% no índice de vazios; 1,84–1,89 g/cm³ na massa específica seca e 2,08–2,13 g/cm³ na massa específica saturada. Os corpos de prova de argamassa, com substituição dos resíduos pelo areia apresentam resultados que variaram entre: 3,5–5,4MPa na resistência à tração na flexão; 10,9–14,1MPa na resistência à compressão; 1948–2032kg/m³ na densidade aparente; 12,5–13,8% na absorção de água; 23,5–25,5% no índice de vazios; 1,80–1,87 g/cm³ na massa específica seca e 2,04–2,13 g/cm³ na massa específica saturada. As análises da substituição dos resíduos dos três resíduos pelo cimento ou pela areia demostraram grandes potencial de uso. Recomendando-se até 10% de substituição do cimento e até 30% de substituição da areia pelos resíduos de beneficiamento de rochas ornamentais. Palavras-chave: Resíduos de beneficiamento de rochas ornamentais (RBRO). Argamassas. Propriedades mecânicas. Economia circular. ii Abstract Largely used in the civil construction industry, the ornamental rocks present a relevant participation in this market due to its several applications that go back to the early days of mankind. During the step of the ornamental rock (natural rock) processing, a lot of waste is generated, and this waste is many times discarded inadequately, causing severe environmental damages. Taking this into consideration, this paper presents the use of ornamental rocks solid waste (ORSW) as partial substitute for Portland cement or sand, in mortars, with the objective of promoting the circular economy and allowing the recovery of waste as a raw material for the local construction industry. Three types of ORSW have been used, being: originating from the cut-off (cutting) process, the cut-off (cutting) process burnt at 500ºC and from the polishing process in a marble factory (stone cutter). This waste has been analyzed by X-Ray Fluorescence (XRF) and X-Ray diffraction (XRD), and Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR). Mortar specimen with trace of 1:3 (cement: sand) have been made, in mass, and substitution of the cement by the waste in content of 7,5%, 10% and 20%. With this same trace (1: 3) mortars were produced, replacing part of the sand, in mass, by the RBRO from the cut-off and the burnt cut-off, in contents of 7,5%, 10%, 20% and 30%. The mortar specimens, with replacement of the waste by cement at 28 days of curing, showed results ranging from 3,6–4,9 MPa in tensile strength in flexion; 7,8–14,6 MPa in compression resistance; 1918-1961 kg/m3 in bulk density; 12,5–13,5% in the absorption of water; 23,5-25,5% in the void index; 1,84-1,89g/cm3 in the specific dry mass and 2,08-2,13g/cm3 in the specific saturated mass. The mortar specimens, with substitution of the waste by the sand, presented results that range between 3,5-5,4MPa in the tensile strength in the bending; 10,9–14,1 MPa in the compression resistance; 1948– 2032kg/m³ in the bulk density; 12,5–13,8% in the absorption of water; 23,5–25,5% at void index; 1,80–1,87 g/cm³ at dry specific mass and 2,04–2,13 g/cm³ at saturated specific mass. Analysis of the substitution of the waste of the three waste by cement or sand has shown great potential for use. Until 10% replacement of cement and until 30% replacement of sand with ornamental rocks solid waste is recommended. Key words: Ornamental rocks solid waste (ORSW). Mortars. Mechanical properties. Circular economy. iii Índice de Figuras Figura 1– Exemplo de construção utilizando rocha ornamental com função estrutural – Torre de Belém (Lisboa, Portugal – Conclusão da Construção no ano de 1520).................... 7 Figura 2– Exemplo da utilização moderna de rochas ornamentais buscando principalmente beleza arquitetônica para a edificação. (Casa em Tiradentes, MG) (a). Aplicação de rochas ornamentais em revestimentos (Projeto de Noura Van Dijk, Sala da Lareira, 2009)(b). ......... 7 Figura 3– Imagem comparativa dos materiais utilizados para a confecção das argamassas 21 Figura 4– Técnicas empregadas para caracterizar os materiais utilizados ......................... 21 Figura 5– Moldagem dos corpos de prova de argamassa (fôrma de 40x40x160cm). ......... 32 Figura 6– Técnicas empregadas para caracterizar as argamassas no estado endurecido ... 33 Figura 7– Corpo de prova de argamassa posicionado na prensa, após a ruptura .............. 37 Figura 8– Curva granulométrica da areia ...................................................................... 42 Figura 9– Comparação entre a solução-padrão e a solução obtida na determinação das impurezas orgânicas da areia ........................................................................................ 43 Figura 10– Difratograma de Raios X do cimento ............................................................ 46 Figura 11– Difratograma de Raios X da areia ................................................................ 47 Figura 12– Difratograma de Raios X do RBRO do processo de corte (RC) ........................ 48 Figura 13– Difratograma de Raios X do RBRO do processo de corte e queimado (RCQ) .... 48 Figura 14– Difratograma de Raios X do RBRO do processo de polimento (RP) ................. 49 Figura 15– Resultado do ensaio de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) do cimento ............................................................................................. 50 Figura 16– Resultado do ensaio de Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) da areia ................................................................................................. 50 Figura 17– Resultado do ensaio de Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) do RBRO do processo de corte ................................................................. 51 Figura 18– Resultado do ensaio de Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) do RBRO do processo de corte e queimado ............................................... 52 Figura 19– Resultado do ensaio de Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) do RBRO do processo de polimento .......................................................... 52 iv Figura 20– Resultados dos ensaios de resistência à tração na flexão dos corpos de prova de argamassas, com substituição do cimento, por RBRO do processo de corte (misturas RC), em MPa........... ................................................................................................................. 62 Figura 21– Resultados dos ensaios de resistência à tração na flexão dos corpos de prova de argamassas, com substituição do cimento, por RBRO do processo de corte – queimado (misturas RCQ), em MPa ............................................................................................... 62 Figura 22– Resultados dos ensaios de resistência à tração na flexão dos corpos de prova de argamassas, com substituição do cimento, por RBRO do processo de polimento (misturas RP), em MPa ................................................................................................................ 63 Figura 23– Resultados dos ensaios de resistência à tração na flexão dos corpos de prova de argamassas, com substituição da areia por RBRO do processo de corte (misturas RCA), em MPa........... ................................................................................................................. 64 Figura 24– Resultados dos ensaios de resistência à tração na flexão dos corpos de prova de argamassas, com substituição da areia por RBRO do processo de corte – queimado (misturas RCQA), em MPa ........................................................................................................... 65 Figura 25– Resultados dos ensaios de resistência à compressão dos corpos de prova de argamassas, com substituição do cimento, por RBRO do processo de corte (misturas RC), em MPa............... ............................................................................................................. 68 Figura 26– Resultados dos ensaios de resistência à compressão dos corpos de prova de argamassas, com substituição do cimento, por RBRO do processo de corte – queimado (misturas RCQ), em MPa ............................................................................................... 68 Figura 27– Resultados dos ensaios de resistência à compressão dos corpos de prova de argamassas, com substituição do cimento, por RBRO do processo de polimento (misturas RP), em MPa ................................................................................................................ 69 Figura 28– Resultados dos ensaios de resistência à compressão dos corpos de prova de argamassas, com substituição da areia por RBRO do processo de corte (misturas RCA), em MPa................ ............................................................................................................ 73 Figura 29– Resultados dos ensaios de resistência à compressão dos corpos de prova de argamassas, com substituição da areia por RBRO do processo de corte – queimado (misturas RCQA), em MPa ........................................................................................................... 73 v Índice de Tabelas Tabela 1 – Principais produtores mundiais de rochas ornamentais - 2014-2017, em milhões de toneladas. ................................................................................................. 8 Tabela 2 – Distribuição estadual da produção de rochas ornamentais no Brasil – 2019 . 9 Tabela 3 – Classificação das argamassas ............................................................... 15 Tabela 4 – Classificação segundo as suas funções na construção .............................. 15 Tabela 5 – Requisitos de resistência à compressão da norma NBR 13281 (ABNT, 2005)........... ........................................................................................................... 16 Tabela 6 – Requisitos de densidade de massa aparente no estado endurecido da norma NBR 13281 (ABNT, 2005) .......................................................................................... 16 Tabela 7 – Requisitos de resistência à tração na flexão da norma NBR 13281 (ABNT, 2005)............. ......................................................................................................... 16 Tabela 8 – Requisitos de coeficiente de capilaridade da norma NBR 13281 (ABNT, 2005)............... ....................................................................................................... 17 Tabela 9 – Requisitos de densidade de massa no estado fresco da norma NBR 13281 (ABNT, 2005) ........................................................................................................... 17 Tabela 10 – Requisitos de retenção de águada norma NBR 13281 (ABNT, 2005) ......... 17 Tabela 11 – Requisitos de resistência potencial de aderência à tração da norma NBR 13281 (ABNT, 2005) ................................................................................................. 17 Tabela 12 – Série de peneiras utilizadas nos ensaios de granulometria da areia ........... 26 Tabela 13 – Quantidades, em massa, dos materiais utilizados nas misturas de argamassas com substituição parcial do cimento (teores indicados em %), pelo RBRO proveniente do processo de corte, corte queimado e de polimento (RC, RCQ e RP, respectivamente) ...................................................................................................... 30 Tabela 14 – Quantidades, em massa, dos materiais utilizados nas misturas de argamassas com substituição parcial da areia (teores indicados em %), pelo RBRO proveniente do processo de corte e corte queimado (misturas RCA e RCQA). ................ 31 Tabela 15 – Dados do ensaio de granulometria da areia ............................................ 42 Tabela 16 – Tabela comparativa com os resultados dos teores de elementos químicos dos RBROs, cimento e areia....................................................................................... 44 vi Tabela 17 – Média e desvio padrão das densidades aparente das argamassas no estado endurecido, com substituição do cimento e da areia pelo RBRO (kg/m3), aos 28 dias. .... 53 Tabela 18 – Análise de variância (ANOVA) das densidades aparente das argamassas no estado endurecido, com substituição do cimento pelo RBRO, misturas RC, RCQ e RP. .... 54 Tabela 19 – Análise de variância (ANOVA) das densidades aparente das argamassas no estado endurecido, com substituição da areia pelo RBRO, misturas RCA e RCQA. ........... 54 Tabela 20 – Média e desvio padrão dos resultados do ensaio de absorção de água, aos 28 dias de cura, das misturas de argamassas realizadas, em %. ................................... 55 Tabela 21 – Análise de variância (ANOVA) da absorção de água das argamassas no estado endurecido, com substituição do cimento pelo RBRO, misturas RC, RCQ e RP. .... 55 Tabela 22 – Teste Tukey para os resultados da absorção de água das argamassas no estado endurecido, com substituição do cimento pelos RBROs para as misturas RC, RCQ e RP............... ............................................................................................................ 55 Tabela 23 – Análise de variância (ANOVA) da absorção de água das argamassas no estado endurecido, com substituição da areia pelos RBROs, para as misturas RCA e RCQA....................................................................................................................... 56 Tabela 24 – Média e desvio padrão dos resultados de índice de vazios, aos 28 dias de cura, das misturas de argamassas realizadas, em %. ................................................... 56 Tabela 25 – Análise de variância (ANOVA) do índice de vazios das argamassas no estado endurecido, com substituição do cimento pelo RBRO para as misturas RC, RCQ e RP. .... 57 Tabela 26 – Teste Tukey para os resultados do índice de vazios das argamassas no estado endurecido, com substituição do cimento pelo RBRO para as misturas RC, RCQ e RP................... ........................................................................................................ 57 Tabela 27 – Análise de variância (ANOVA) do índice de vazios das argamassas no estado endurecido, com substituição da areia pelo RBRO para as misturas RCA. ....................... 58 Tabela 28 – Teste Tukey para os resultados do índice de vazios das argamassas no estado endurecido, com substituição da areia pelo RBRO para as misturas RCA. ............ 58 Tabela 29 – Análise de variância (ANOVA) do índice de vazios das argamassas no estado endurecido, com substituição da areia pelo RBRO para as misturas RCQA. .................... 58 Tabela 30 – Média e desvio padrão dos resultados da massa específica seca, aos 28 dias de cura, das misturas de argamassas realizadas, em g/cm3. ......................................... 59 vii Tabela 31 – Análise de variância (ANOVA) da massa específica seca das argamassas no estado endurecido, com substituição do cimento pelo RBRO para as misturas RC, RCQ e RP............... ............................................................................................................ 59 Tabela 32 – Análise de variância (ANOVA) da massa específica seca das argamassas no estado endurecido, com substituição da areia pelo RBRO para as misturas RCA e RCQA. 59 Tabela 33 – Média e desvio padrão dos resultados da massa específica saturada, aos 28 dias de cura, das misturas de argamassas realizadas, em g/cm3. .................................. 60 Tabela 34 – Análise de variância (ANOVA) da massa específica saturada das argamassas no estado endurecido, com substituição do cimento pelo RBRO para as misturas RC, RCQ e RP................. ....................................................................................................... 60 Tabela 35 – Análise de variância (ANOVA) da massa específica seca das argamassas no estado endurecido, com substituição da areia pelo RBRO para as misturas RCA e RCQA. 60 Tabela 36 – Análise de variância (ANOVA) dos ensaios de resistência à tração na flexão dos corpos de prova de argamassas, com substituição do cimento pelo RBRO (misturas RC, RCQ e RP).......................................................................................................... 63 Tabela 37 – Análise de variância (ANOVA) dos ensaios de resistência à tração na flexão dos corpos de prova de argamassas, com substituição da areia pelo resíduo de corte, misturas RCA. .......................................................................................................... 65 Tabela 38 – Análise de variância (ANOVA) dos ensaios de resistência à tração na flexão dos corpos de prova de argamassas, com substituição da areia pelo resíduos de corte queimado, misturas RCQA. ........................................................................................ 66 Tabela 39 – Teste Tukey para os resultados dos ensaios de resistência à tração na flexão dos corpos de prova de argamassas, com substituição da areia pelo resíduos de corte queimado, misturas RCQA. ........................................................................................ 66 Tabela 40 – Análise de variância (ANOVA) dos ensaios de resistência à compressão dos corpos de prova de argamassas, com substituição do cimento pelo resíduo de corte, misturas RC. ............................................................................................................ 69 Tabela 41 – Teste Tukey para os resultados dos ensaios de resistência à compressão dos corpos de prova de argamassas, com substituição do cimento pelo resíduo de corte, misturas RC. ............................................................................................................ 70 viii Tabela 42 – Análise de variância (ANOVA) dos ensaios de resistência à compressão dos corpos de prova de argamassas, com substituição do cimento pelo resíduo de corte queimado, misturas RCQ. .......................................................................................... 70 Tabela 43 – Teste Tukey para os resultados dos ensaios de resistência à compressão dos corpos de prova de argamassas, com substituição do cimento pelo resíduo de corte queimado, misturas RCQ. .......................................................................................... 71 Tabela 44 – Análise de variância (ANOVA) dos ensaios de resistência à compressão dos corpos de prova de argamassas, com substituição do cimento pelo resíduo de polimento, misturas RP. ............................................................................................................. 71 Tabela 45 – Teste Tukey para os resultados dos ensaios de resistência à compressão dos corpos de prova de argamassas, com substituição do cimento pelo resíduo de polimento, misturas RP. ............................................................................................................. 72 Tabela 46 – Análise de variância (ANOVA) dos ensaios de resistência à compressão dos corpos de prova de argamassas, com substituição da areia pelo resíduo de corte, misturas RCA............... .......................................................................................................... 74 Tabela 47 – Análise de variância (ANOVA) dos ensaios de resistência à compressão dos corpos de prova de argamassas, com substituição da areia pelo resíduo de corte queimado, misturas RCQA. ........................................................................................ 74 Tabela 48 – Teste Tukey para os resultados dos ensaios de resistência à compressão dos corpos de prova de argamassas, com substituição da areia pelo resíduo de corte queimado, misturas RCQA. ........................................................................................ 75 Tabela 49 – Classificação das misturas de argamassa, com substituição do cimento e da areia pelo RBRO, segundo a NBR 13281 (ABNT, 2005). ............................................... 76 ix Lista de siglas e abreviaturas ABNT .................................................................. Associação Brasileira de Normas Técnicas RBRO ..................................................... Resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais FTIR ...................................... Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier FRX ............................................................................................. Fluorescência de Raios X DRX .................................................................................................. Difração por Raios X RC ......................................... RBRO proveniente do processo de corte das rochas, in natura RCQ .................................................... RBRO proveniente do processo de corte e queimado RP .................................. RBRO proveniente do processo de polimento das rochas, in natura x Sumário 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 1 2 OBJETIVOS .......................................................................................................... 3 2.1 Objetivo Geral ................................................................................................... 3 2.2 Objetivos específicos .......................................................................................... 3 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................. 5 3.1 Reaproveitamento de Resíduos na Indústria da Construção Civil ............................ 5 3.2 Rochas Ornamentais e a Produção Brasileira ........................................................ 6 3.3 Resíduos de Beneficiamento de Rochas Ornamentais (RBRO) ................................ 9 3.3.1 Classificação Ambiental do RBRO .............................................................................10 3.3.2 Aplicação do RBRO em argamassas e concretos .......................................................11 3.4 Argamassas .................................................................................................... 13 3.4.1 Breve histórico .........................................................................................................13 3.4.2 Definições ................................................................................................................14 4 MATERIAIS E MÉTODOS ....................................................................................18 4.1 Materiais empregados na confecção das argamassas .......................................... 18 4.1.1 Cimento Portland .....................................................................................................18 4.1.2 Areia ........................................................................................................................19 4.1.3 Água ........................................................................................................................19 4.1.4 Resíduos de beneficiamento de rochas ornamentais.................................................19 4.2 Caracterização físico-química dos materiais empregados na confecção das argamassas .............................................................................................................. 21 4.2.1 Caracterização da massa específica dos materiais ....................................................22 4.2.2 Determinação da massa unitária .............................................................................24 4.2.3 Análise granulometria por peneiramento .................................................................25 4.2.4 Caracterização por determinação de impurezas orgânicas .......................................26 4.2.5 Determinação do material fino que passa através da peneira 75 µm, por lavagem (material pulverulento) .............................................................................................................27 4.2.6 Análises por fluorescência de Raios X (FRX) ..............................................................28 4.2.7 Análise por Difração por Raios-X (DRX) .....................................................................28 4.2.8 Análises de espectroscopia no Infravermelho (FTIR) .................................................29 4.3 Métodos para a preparação das misturas das argamassas ................................... 29 xi 4.4 Caracterização da argamassa no estado endurecido ........................................... 32 4.4.1 Técnicas empregadas para a caracterização das argamassas no estado endurecido 33 4.4.2 Densidade aparente das argamassas no estado endurecido .....................................33 4.4.3 Absorção de água, índice de vazios e massa específica para argamassas .................34 4.4.4 Resistência à tração na flexão das argamassas ........................................................36 4.4.5 Resistência à compressão das argamassas ...............................................................38 4.4.6 Análise estatística dos resultados .............................................................................38 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO .............................................................................41 5.1 Caracterização dos materiais para a produção das argamassas. ........................... 41 5.1.1 Resultados da caracterização por massa específica ..................................................41 5.1.2 Resultados dos ensaios para determinação da massa unitária .................................41 5.1.3 Resultados da análise granulometria .......................................................................41 5.1.4 Determinação de impurezas orgânicas .....................................................................43 5.1.5 Resultados da determinação do material fino que passa através da peneira 75 µm, por lavagem (material pulverulento) .........................................................................................43 5.1.6 Resultados das análises de fluorescência de Raios X .................................................44 5.1.7 Resultados dos ensaios de difração por Raios X (DRX) ..............................................45 5.1.8 Resultados dos ensaios de espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) ............................................................................................................................49 5.2 Caracterização das argamassas no estado endurecido ........................................ 53 5.2.1 Densidade aparente no estado endurecido das argamassas. ....................................53 5.2.2 Resultados da determinação da absorção de água, índice de vazios e massa específica das argamassas ........................................................................................................54 5.2.3 Resultados dos ensaios de resistência à tração na flexão das argamassas ................61 5.2.4 Resultados dos ensaios de resistência à compressão das argamassas.......................67 5.2.5 Classificação das argamassas segundo os ensaios de densidade aparente, resistências à tração na flexão e à compressão ............................................................................................76 6 CONCLUSÕES E OUTRAS CONSIDERAÇÕES .....................................................77 7 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ........................................................79 8 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA ..........................................................................80 1 Cimento Portland ..................................................................................................87 1.1 Definição ......................................................................................................... 87 1.2 Composição Química ......................................................................................... 87 1.3 Tipos de cimento Portland ................................................................................... 88 1 1 INTRODUÇÃO Na construção civil, o uso dos recursos naturais se faz necessário para as produções dos diversos insumos que dão origem as edificações e a infraestrutura tão necessárias para o desenvolvimento da sociedade. Desta forma, o crescimento da população mundial e o seu progresso tem estado atrelado a severos impactos ambientais ao planeta. Como exemplo, pode- se citar a produção de cimento, que segundo levantamento da Cement Sustainability Initiative (2018) são liberados aproximadamente 832 quilogramas de CO2 na atmosfera por tonelada de clínquer produzido. Os esforços desta indústria no mundo mostram uma redução significativa de 19,2% de CO2 liberado na atmosfera por tonelada de cimento produzido desde 1990. Vale destacar que em 2018 a emissão causada pela produção de cimento, atingiu cerca de 553 milhões de toneladas de CO2 liberadas para a atmosfera. Fatos como estes têm estimulado a busca de materiais alternativos tecnicamente adequados às finalidades construtivas, visando a substituição de materiais naturais e, portanto, prolongando assim o ciclo de vida de alguns materiais (D’AGOSTINO & SOARES, 2003). Historicamente o modelo de produção predominante é linear, ou seja, extrai-se a matéria prima, e após o uso do produto gerado, os resíduos são descartados como lixo. O modelo chamado de economia circular apresenta o fechamento dos processos produtivos lineares, com a reinserção dos resíduos dentro de processos produtivos (FOSTER et. al, 2016). A indústria da construção civil se apresenta como uma grande fonte geradora de resíduos mas é, por outro lado, uma das indústrias que apresentam a maior oportunidade de aplicação de resíduos em várias de suas atividades, a citar: produção de cimento, concretos, argamassas, produtos de origem cerâmica etc., sobretudo na economia local, promovendo a economia circular e permitindo valorização dos resíduos. Dentro deste conceito de economia circular, são estudados diversos materiais alternativos a serem utilizados na indústria da construção civil, um deles são os resíduos de beneficiamento de rochas ornamentais (RBRO). De acordo com o Ministério de Minas e Energia (BRASIL, 2009), um dos principais desafios do setor de mineração de rochas ornamentais é o aproveitamento dos rejeitos oriundos da lavra e do beneficiamento destes minerais, uma vez que são gerados em grande quantidade. Segundo Montani (2018) a produção mundial de rochas ornamentais e de revestimento foi de 152 milhões de toneladas (Mt) no ano de 2017. Estimava-se que no ano 2020, a produção 2 mundial de rochas ornamentais ultrapassaria a casa das 150 Mt, mas isto ocorreu em 2017. No Brasil, em 2019, a produção foi de 9,2 Mt/ano (ABIROCHAS, 2019). Existem 6100 marmorarias/serrarias, no Brasil, sendo que a maioria atende exclusivamente o mercado interno, representando mais de 60% das empresas do setor (ABIROCHAS, 2018). Segundo Campos et. al. (2013) nas serrarias, o resíduo gerado é da ordem de 40% do volume do bloco processado. Desta forma, trabalhar em soluções de materiais para construção civil que permitam a proteção, conservação e prolongamento dos recursos naturais, a redução da poluição do ar e das águas, a economia de energia, e o aumento da vida útil dos aterros sanitários são fundamentais para o desenvolvimento da sociedade. Considerando o exposto, este trabalho teve como principal motivação o aproveitamento de resíduos de beneficiamento de rochas ornamentais (RBRO) como matérias-primas para produção de misturas a base de cimento Portland, tais como argamassas de revestimento, argamassas de assentamento e concretos. Assim esse trabalho estuda a substituição de parte do cimento e da areia, pelo resíduo de rochas ornamentais, gerados em marmorarias localizadas nas cidades, na produção de argamassas. 3 2 OBJETIVOS 2.1 Objetivo Geral Este trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho da substituição parcial do cimento Portland e da areia por resíduos do beneficiamento de rochas ornamentais (RBRO) em argamassa. Verificando como essa substituição pode contribuir para o desempenho mecânico deste material. Neste trabalho pretende-se investigar as seguintes hipóteses: − Hipótese 1: a substituição parcial do cimento Portland pelos RBRO não trará prejuízo ao desempenho mecânico das argamassas. − Hipótese 2: a substituição parcial da areia pelos RBRO não trará prejuízo ao desempenho mecânico das argamassas. − Hipótese 3: as argamassas produzidas com as substituições de cimento e areia pelos RBROs atendem aos requisitos de densidade, resistência à tração na flexão e resistência à compressão da norma NBR 13281 (ABNT, 2005), podendo mostrar o seu potencial para a aplicação em obras, valorizando o uso destes resíduos e, portanto, evitando localmente os prejuízos ambientais oriundos do descarte inadequado dos RBROs. 2.2 Objetivos específicos • Caracterizar os resíduos de beneficiamento de rochas ornamentais (RBRO) oriundo do processo de corte, de polimento e o resíduo de corte queimado a 500ºC e o cimento quanto às composições químicas elementares, utilizando a fluorescência de Raios X (FRX), sua mineralogia utilizando a técnica de difração de Raios X (DRX) e os componentes das ligações químicas destes materiais através do ensaio de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR); • Caracterizar a areia quanto a presença de impureza orgânica, quanto a sua massa específica, massa unitária, granulometria e a porcentagem de material fino que passa através da peneira 75 µm por lavagem (material pulverulento), 4 composições químicas elementares, utilizando a fluorescência de Raios X (FRX), sua mineralogia utilizando a técnica de difração de Raios X (DRX) e os componentes das ligações químicas destes materiais através do ensaio de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR); • Produzir corpos-de-prova de argamassas com traço 1:3 (cimento:areia), substituindo o cimento, em massa, por três tipos RBRO (oriundos do processo corte, corte queimado e de polimento) em diferentes teores (0%-referência, 7,5%, 10%, 20%) e substituindo a areia, em massa, pelo RBRO (oriundos do processo de corte e de corte queimado) nos teores (0%-referência, 7,5%, 10%, 20% e 30%) e avaliar o seu desempenho mecânico através de ensaios de resistência à tração na flexão e à compressão; • Avaliar outras propriedades das argamassas no estado endurecido, produzidas com os diferentes RBROs em teores de substituição do cimento e da areia. São elas: densidade aparente, absorção de água, índice de vazios, massa específica seca e massa específica saturada. 5 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3.1 Reaproveitamento de Resíduos na Indústria da Construção Civil No Brasil foram geradas, no ano de 2018, cerca de 79 milhões de toneladas de resíduos sólidos. Estima-se que 40,5% destes resíduos foram para lixões ou aterros, que não contam com um conjunto de sistemas e medidas necessários para proteger a saúde e o meio ambiente contra danos e degradações (ABRELPE, 2019). São coletados pelos serviços de limpeza dos munícipios brasileiros cerca de 45 milhões de toneladas de resíduos de construção e demolição (RCD), tais como: tijolos, concreto, argamassa, madeira, aço, telhas, azulejos, cal, gesso etc. Assim, pelo menos 57% dos resíduos sólidos gerados são oriundos da construção civil, já que estes dados indicam apenas os materiais abandonados em logradouros públicos (ABRELPE, 2019). O reuso e a reciclagem são alternativas vantajosas no gerenciamento de resíduos sólidos, já que promovem a recuperação de um material que seria descartado, diminui o impacto da extração das matérias-primas não renováveis, aumenta a vida útil de aterros e evita disposições irregulares de resíduos (ANGULO, 2005). Assim, diferente do processo produtivo linear, utilizar os resíduos como componentes para a produção de novos produtos, promove a chamada economia circular, ou seja, baseado no conceito “reduzir, reutilizar e reciclar”, o resíduo pode ser considerado matéria prima para novos produtos tecnológicos, com redução de gasto energético (LETT, 2014). Pesquisar soluções, principalmente, de reaproveitamento dos resíduos, na própria indústria, torna-se uma questão imperativa para garantir a sustentabilidade ambiental do planeta. Resíduos e subprodutos metalúrgicos, da mineração, agrícolas e florestais, municipais e urbanos, e de outros setores industriais são amplamente estudados para a aplicação na construção civil. Para os resíduos provenientes da indústria de rochas ornamentais (setor de beneficiamento de mármore e granito), observa-se a predominância de aplicações em materiais cimentícios (concretos e argamassas) (ISAIA, 2007). 6 3.2 Rochas Ornamentais e a Produção Brasileira As rochas ornamentais são materiais rochosos extraídos e beneficiados e podem ser utilizados com funções de revestimento, decorativas ou estruturais. A utilização de rochas surgiu com a construção de cúpulas funerárias e templos religiosos, devido a sua durabilidade. A partir do século XIX, com a revolução industrial, a rocha passou a ser menos utilizada, devido à introdução do concreto e o metal nas construções. No século XX, a evolução da tecnologia permitiu a elaboração de chapas de pedra para revestimento (VIDAL et. al., 2013). No Brasil as rochas foram introduzidas como materiais da construção civil na época colonial, pelos portugueses, que elaboravam fortificações ao longo da costa e edificações religiosas. Embora o país tivesse inúmeras pedreiras, as pedras tinham de ser importadas, o mármore, por exemplo, é uma delas. Apenas nos anos de 1915 que surgiram os primeiros registros de pedreiras com produção de mármore, deste modo, estados como Minas Gerais e Rio de Janeiro tomaram destaque na produção de mármore nesta época (VIDAL et. al., 2013). As rochas ornamentais são submetidas a diversas solicitações físicas, químicas e mecânicas, desde o momento de sua extração dos maciços rochosos. Sendo as etapas de beneficiamento: beneficiamento primário (extração e serragem) e final (resinagem, polimento e corte) (ABIROCHAS, 2018(a)). Largamente utilizada na indústria da construção civil, as rochas ornamentais apresentam relevante participação neste mercado devido suas diversas aplicações que remontam os primórdios das edificações da humanidade. Por se tratar de um material natural e abundante no planeta, sua aplicação já teve extraordinária importância como elementos construtivos de função estrutural, como em construções na idade média (Figura 1), assumindo utilizações mais modernas buscando, por exemplo, elegância arquitetônica para as edificação (Figura 2a) ou como revestimentos de piso e parede (Figura 2b), entre outras diversas aplicações. 7 Figura 1 – Exemplo de construção utilizando rocha ornamental com função estrutural – Torre de Belém (Lisboa, Portugal – Conclusão da Construção no ano de 1520) Fonte: HistoriaDePortugal.info, 2011 Figura 2 – Exemplo da utilização moderna de rochas ornamentais buscando principalmente beleza arquitetônica para a edificação. (Casa em Tiradentes, MG) (a). Aplicação de rochas ornamentais em revestimentos (Projeto de Noura Van Dijk, Sala da Lareira, 2009)(b). Fonte: Raitzik, 2012(a), Rosso, 2010(b). Segundo a Associação Brasileira da Industria de Rochas Ornamentais (ABIROCHAS), em 2019, a produção do Brasil foi estimada 9,2 milhões de toneladas (Mt) de rochas ornamentais brutas e processadas, no Brasil, superando em 10% os 8,3Mt de 2017 (Tabela 1). O cenário mundial do setor tem apresentado crescimento desde a década de 1920, aproximadamente 1,8Mt/ano. Montani (2018) descreve em relatório do ano de 2018, que o Brasil foi caracterizado por uma prevalência da oferta para exportação de suas rochas brutas. Sendo que o principal mercado, o chinês, se destina 64,5% do volume de negócios. A Itália é o segundo destino de exportação das rochas brutas. Já as rochas processadas, tem como principal destino os Estados Unidos, sendo esse responsável pela aquisição de mais de quatro quintos das vendas, seguido pelo México, Canadá e Colômbia, indicando claramente que a exportação de artefatos de rochas ornamentais brasileiros é quase exclusivo dos mercados americanos. Nos últimos anos o Brasil tem se posicionado entre a quarta ou quinta economia mundial na produção de rochas ornamentais, embora a capacidade produtiva seja muito menor a b 8 comparativamente aos primeiro e segundo lugar desta classificação, conforme a Tabela 1 (ABIROCHAS, 2019). Tabela 1 – Principais produtores mundiais de rochas ornamentais - 2014-2017, em milhões de toneladas. Países X Ano (Peso) 2014 2015 2016 2017 Mt % Mt % Mt % Mt % China 42,5 31,1 45,0 32,1 46,0 31,7 49,0 32,2 Índia 20,0 14,7 21,0 15,0 23,5 16,2 24,5 16,1 Turquia 11,5 8,4 10,5 7,5 10,75 7,4 12,3 8,1 Irã 7,0 5,1 7,5 5,4 8,0 5,5 8,7 5,7 Brasil 8,75 6,4 8,2 5,9 8,5 5,9 8,3 5,4 Itália 6,75 4,9 6,5 4,6 6,25 4,3 6,3 4,1 Egito 4,2 3,1 5,0 3,5 5,25 3,6 5,3 3,5 Espanha 4,85 3,6 4,75 3,4 5,0 3,4 4,9 3,2 EUA 2,65 1,9 2,7 1,9 2,8 1,9 2,8 1,8 Portugal 2,75 2,0 2,7 1,9 2,6 1,8 2,8 1,8 França 1,2 0,9 1,25 0,9 1,3 0,9 1,4 0,9 Arábia Saudita 1,3 1,0 1,2 0,9 1,25 0,9 1,3 0,8 Grécia 1,3 1,0 1,25 0,9 1,2 0,8 1,5 1,0 Paquistão 1,0 0,7 1,05 0,7 1,1 0,7 1,2 0,8 Subtotal 115,75 84,8 118,6 84,6 123,5 85,1 130,3 85,7 Outros 20,8 15,2 21,4 15,7 21,5 15,0 21,7 14,3 Total 136,5 100 140,0 100 145,0 100 152,0 100 Fonte: ABIROCHAS, 2019. São considerados como rochosos naturais, para ornamentação e revestimento: granitos, pegmatitos e várias outras rochas silicáticas, além de mármores, travertinos, ardósias, quartzitos maciços e foliados, basaltos e gabros, serpentinitos, pedra sabão e pedra-talco, calcários, metaconglomerados polimíticos e oligomíticos, cherts, arenitos, xistos diversos etc. São mais de 1.200 variedades e rochas comercializadas em negócios internos e externos, oriundos de pelo menos 1.500 frentes ativas de lavra, sempre a céu aberto e quase sempre em maciços (ABIROCHAS, 2018(b)). A Tabela 2 apresenta dados de 2017 da produção brasileira de rochas ornamentais por estado do Brasil. Nota-se que o estado do Espírito Santo é o maior produtor de rochas ornamentais do país com cerca de 32,6% da produção, seguido pelo estado de Minas Gerais com cerca de 19,6%. 9 Tabela 2 – Distribuição estadual da produção de rochas ornamentais no Brasil – 2019 Região UF Produção (t) Tipo de Rocha Sudeste Espírito Santo 3. 000.000 Granito e mármore Minas Gerais 1.800.000 Granito, pegmatito, ardósia, quartzito, foliado, quartzito maciço, pedra-sabão, pedra-talco, serpentinito, mármore e basalto Rio de Janeiro 200.000 Granito, mármore e pedra Paduana (gnaisse) São Paulo 80.000 Granito, quartzito foliado Sul Paraná 200.000 Granito e mármore Rio Grande do Sul 140.000 Granito, basalto e quartzito Santa Catarina 120.000 Granito, ardósia e mármore Centro-Oeste Goiás 200.000 Granito, quartzito foliado, serpentinito Mato Grosso 50.000 Granito Mato Grosso do Sul 60.000 Granito e mármore Nordeste Bahia 1.200.000 Granito, pegmatito, mármore, travertino, arenito e quartzito maciço Ceará 1. 000.000 Granito, pegmatito, limestones e pedra Cariri (calcário plaqueado) Paraíba 460.000 Granito e conglomerado Pernambuco 150.000 Granito e quartzito Alagoas 160.000 Granito Rio Grande do Norte 200.000 Mármore e granito Piauí 100.000 Pedra Morisca (arenito arcosiano) e ardósia Norte Rondônia 20.000 Granito Roraima 20.000 Granito e anortosito Pará 30.000 Granito Tocantins 10.000 Granito, chert (quartzito), serpentinito Total Brasil 9.200.000 Fonte: ABIROCHAS, 2019. 3.3 Resíduos de Beneficiamento de Rochas Ornamentais (RBRO) Diversos processos industriais são fontes geradoras de resíduos sólidos, com grande potencial de reciclagem como os materiais de construção. Dentre estes processos encontra-se o beneficiamento de rochas ornamentais (GONÇALVES, 2000). O beneficiamento das rochas ornamentais pode ser separado em duas etapas: beneficiamento primário ou beneficiamento secundário (final). O beneficiamento primário consiste nas etapas de corte dos blocos de rochas extraídos do maciço, de maneira a obter 10 chapas, nas condições mais próxima do produto acabado. Já o beneficiamento secundário ou final, realizado nas marmorarias/serrarias, envolve o corte e tratamento superficial (polimento) das chapas, para se obter diversos produtos, como: painéis de revestimento externo, ladrilhos para revestimento, degraus, mesas, bancadas, rodapés, molduras, colunas e produtos especiais, destinado ao consumidor final (VIDAL et. al., 2013). O processo de beneficiamento primário, se inicia com a lavra ou extração das rochas ornamentais e produção de blocos retangulares em várias extensões, a partir dos maciços e de acordo, com a melhor aplicação para as demais fases de beneficiamento da rocha, ou seja, nesta etapa do processo busca-se obter a condição do material de melhor viabilidade econômica. Os equipamentos responsáveis por dar forma aos blocos são denominados teares, sendo os mais comuns nesta indústria, os com laminas metálicas, que fazem uso de uma lama acrescida de cal e granalha de aço para a realização dos cortes, permitindo a lubrificação e o resfriamento das lâminas de corte; a lama permite ainda, evitar a oxidação das lâminas, facilitar o corte por ser abrasiva e contribuir para a limpeza do equipamento, entre outras funções. Os teares com fios diamantados também são muito utilizados e, neste caso, emprega-se uma lama (polpa abrasiva) composta de rocha moída e água (REIS & ALVAREZ, 2007). Quando a lama se torna viscosa, após recircular pelo sistema, torna-se um resíduo do processo de beneficiamento primário (ALIABDO, 2014). Como mencionado anteriormente, segundo Vidal et. al. (2013) foi no século XX, com o avanço da tecnologia, que os blocos retangulares, passaram a ser produzidos em chapas de pedra para revestimento, sendo até hoje, a principal utilização das rochas ornamentais. Essas chapas passam pelo o beneficiamento final, nas marmorarias e durante essa etapa, são produzidos resíduos finos na forma de lama, contendo insumos do processo de corte e polimento, tais como: cal, granalha, resina etc. (VIDAL et. al., 2013). São os resíduos de corte e polimento do beneficiamento final das rochas ornamentais que serão estudados nesse trabalho. 3.3.1 Classificação Ambiental do RBRO Os resíduos de beneficiamento de rochas ornamentais foram classificados por Gonçalves, Moura e Molin (2002) como Classe II A, não perigosos e não inertes, de acordo com a classificação dos resíduos sólidos da norma NBR 10004 (ABNT, 2004). Dessa forma, eles não são considerados resíduos inflamáveis, reativos, corrosivos, tóxicos e nem patogênicos, podendo ser, portanto, reciclados como matérias-primas de materiais de construção. 11 “As lamas de beneficiamento de rochas ornamentais são resíduos que apresentam composição química variada em função da composição das rochas, do processo de beneficiamento, dos processos de reaproveitamento de águas e lamas, das propriedades dos insumos, entre outros fatores” (BRAGA, 2010). Ainda, segundo BRAGA (2010) em nota técnica, caracterizou as lamas de desdobramento e polimento de mármores e granitos, segundo a NBR 10004 (ABNT, 2004) como Classe II A. 3.3.2 Aplicação do RBRO em argamassas e concretos São diversos os estudos e utilizações dos resíduos provenientes da exploração e beneficiamento de rochas ornamentais, tais como na produção de: argamassas, tijolos de solo- cimento, bloco de concreto para pavimentação, blocos de concretos estruturais e não estruturais, concretos etc. (ISAIA, 2007). Denominado como resíduo de corte de granito (RCG) e classificado por Gonçalves, Moura e Molin (2002), como um resíduo Classe II A – não inerte, fez-se a adição do material aos concretos, nas frações de 10% e 20% de RCG em relação a massa de cimento. Identificou- se o incremento das resistências à compressão axial em todas as misturas, com vários valores de a/c (relação água/cimento) e todos as frações de adição do RCG. A mistura com teor de 10% da adição, apresentou o melhor desempenho quanto a resistência à compressão. Segundo Alves (2008) o resíduo de rochas graníticas não foi considerado um material pozolânico em seu estudo, mas ressalta que o resíduo pode atuar como efeito fíler. O fíler é uma adição mineral (fina) e sem atividade química, que é capaz de melhorar o desempenho de concretos e argamassas já que sua ação física promove o empacotamento granulométrico e a potencial formação de pontos nucleação para a hidratação dos grãos de cimento (ISAIA, 2011). Mashaly (2016) No que diz respeito às pastas de compósitos de cimento, o lodo de mármore foi substituído por ligante de cimento até 40% em certas proporções de 0%, 10%, 20%, 30% e 40%. As propriedades mineralógicas, físicas e mecânicas das pastas de compósitos de cimento fresco e endurecido e das misturas de concreto endurecido, incluindo o lodo de mármore, foram determinadas em 3, 7 e 28 dias de cura para compósitos de cimento e 28 d para produtos de concreto. Os resultados mostraram que o uso de até 20% de lodo de mármore melhorou as propriedades físicas e mecânicas dos produtos de concreto. Estudos comparativos de pastas e argamassas sem e com RBRO em substituição a 20% do cimento Portland, foram realizados em Melo (2016) que após a caracterização dos resíduos, avaliou o desempenho de pastas e argamassas no estado fresco e endurecido. Os resultados 12 indicaram que os compostos cimentícios se tornaram mais susceptível à carbonatação e menos resistente ao esforço de compressão, e suas propriedades no estado fresco não foram afetadas, assim como a resistividade elétrica e a absorção de água por imersão e por capilaridade. Estudos realizados por Li (2018) mostra resultados que revelaram que a adição de pó de granito como substituição de pasta de cimento em argamassas pode melhorar substancialmente a carbonatação e resistências à água, reduzem a tensão e a taxa de encolhimento finais e, ao mesmo tempo, reduzir a teor de cimento em até 25%. Em Camargos (2018) avaliou-se, a viabilidade da substituição da areia nas quatro frações especificadas pela NBR 7215 (ABNT, 1996) pelos resíduos de corte de rochas ornamentais, na fabricação de argamassas, com misturas com substituição de 100% da areia, pelo RBRO. Obteve-se, para a análise da resistência à compressão, resultados similares entre as misturas de referência e as misturas com as substituições. Teores de 10% e 20% de granito moído como substituição parcial do cimento Portland, foram aplicados em Campos (2018) para a confecção de misturas de concreto, resultando em concretos com desempenho superior ao concreto de referência na maior parte dos ensaios efetuados, atribuindo maior resistência mecânica, redução da absorção de água e índices de vazios. Observou-se ainda, que concretos produzidos com substituição parcial de cimento alcançaram melhores resultados comparados aos com adição e, portanto, são mais economicamente viáveis, pois permitiram a obtenção de concretos com menor consumo de cimento. Teixeira et. al (2018), caracterizou mineralogicamente um RBRO de uma empresa que faz cortes de mármores e granitos na região de Pelotas/RS, por meio dos ensaios de difração de raios X (DRX) e microanálise de raios X (EDX). Fisicamente caracterizou o RBRO por ensaios de granulometria à laser e massa específica. Neste trabalho, produziu-se misturas com teores de 5%, 7,5%, 10% e 12,5% de substituição em massa ao cimento Portland – CPV-ARI. Os resultados dos ensaios de resistência à compressão foram avaliados estatisticamente por análise de variância (ANOVA) e comparação múltipla de médias (Teste de Tukey), recomendando a probabilidade da substituição de até 7,5% do cimento, pelo RBRO, na fabricação de concretos. Em Farias et. al (2018) ressalta-se que a porosidade na zona de transição do concreto pode ser um fator significativo de influência na sua resistência mecânica. Desta forma, foram estudados concretos com 100% de brita granítica (concreto convencional) e 100% de agregado reciclado, sendo ambos, com adição nos teores de 0% (referência), 5% e 10% do resíduo de corte de mármore e granito (RCMG). Como variáveis de resposta a resistência foram feitos os 13 ensaios de resistências à compressão axial, tração na flexão e módulo de elasticidade. Houve acréscimo satisfatório nos traços de concreto convencional para as resistências à compressão axial e tração na flexão. Para o concreto com agregado reciclado, os ensaios revelaram também acréscimo de resistência com 5% de adição do RCMG, tanto para a resistência à compressão, quanto para tração na flexão. Os resultados de módulo elasticidade não apresentaram mudanças significativas. Sudarshan et. al. (2019) afirma que ao utilizar o pó de mármore como substituto de 10% do cimento, não observou nenhum impacto adverso nas propriedades do concreto ou argamassas. Por outro lado, a substituição de agregados miúdos e graúdos por resíduos de mármore pode ser feito entre 50% e 75% dependendo da origem geológica do agregado e sua distribuição granulométrica. 3.4 Argamassas Neste item são apresentados um breve histórico e definições das argamassas para que se possa embasar as discussões deste trabalho. 3.4.1 Breve histórico A mais de 11.000 anos as argamassas de cal são empregadas na construção civil, ou seja, desde a pré-história. O registro mais antigo da utilização de argamassas, foi descoberto em 1985 e tratava-se de um piso de 180 m2, no sul da Galiléia, próximo de Yiftah’el, em Israel, estima-se ter sido produzido entre 7.000 a.C. e 9.000 a.C. Uma outra aplicação da argamassa de cal, foi uma laje de 25 cm de espessura, produzida na Iugoslávia (Vila de Lepenske-Vir), que se estima ter sido realizado a 5.600 a. C. e, então, muitos outros registros foram descobertos em obras dos romanos, etruscos, gregos e egípcios. Com o passar dos anos e com as mudanças das técnicas construtivas outros materiais foram sendo incorporados as argamassas, principalmente o cimento Portland. Importante mencionar que nos dias de hoje o emprego das argamassas industrializadas vem crescendo nos canteiros de obra, uma vez que há maior garantia de qualidade do material e basta a aplicação da água no momento de uso (ISAIA, 2007). 14 3.4.2 Definições A Norma Brasileira NBR 7200 (ABNT, 1998) define a argamassa como sendo a mistura de aglomerantes e agregados com água, tendo capacidade de aderência e endurecimento. Outros componentes podem ser adicionados as argamassas com a finalidade de imprimir melhor as suas propriedades, a se citar: aditivos e/ou adições. As argamassas são comumente utilizadas para se realizar os assentamentos de tijolos/blocos ou como reboco/acabamento. Desta forma, denomina-se argamassa de assentamento e argamassa de reboco, ou ainda, argamassa de revestimento. Bertolini (2010), ressalta que as argamassas de assentamento devem apresentar trabalhabilidade e coesão, permitindo a aplicação confortável nas peças de alvenaria (blocos e tijolos) e garantindo as acomodações das variações dimensionais das peças pela influência dos intemperismos. Além disto as argamassas de assentamento devem resistir adequadamente aos esforços impostos a alvenaria e as ações da água e do meio ambiente. Quanto as argamassas de reboco (revestimento), Bertolini (2010), enfatiza que a função principal deste material é formar uma camada superficial de proteção ambiental, higiênica e estética das peças da alvenaria. Vale destacar que as exigências são distintas para argamassas de reboco interno ou externo a edificação. No caso das argamassas internas, é preponderante os atributos: estéticos, de higiene e segurança. Já no caso das argamassas externas espera-se a proteção aos agentes agressivos do meio ambiente. Segundo Isaia (2007), apresenta-se, na Tabela 3, a classificação das argamassas segundo vários critérios e, suas funções, são apresentadas na Tabela 4. 15 Tabela 3 – Classificação das argamassas Critério de classificação Tipo Quanto à natureza do aglomerante • Argamassa aérea • Argamassa hidráulica Quanto ao tipo de aglomerante • Argamassa de cal • Argamassa de cimento • Argamassa de cimento e cal • Argamassa de gesso • Argamassa de cal e gesso Quanto ao número de aglomerantes • Argamassa simples • Argamassa mista Quanto à consistência da argamassa • Argamassa seca • Argamassa plástica • Argamassa fluida Quanto à plasticidade da argamassa • Argamassa pobre ou magra • Argamassa média ou cheia • Argamassa rica ou gorda Quanto à densidade de massa da argamassa • Argamassa leve • Argamassa normal • Argamassa pesada Quanto à forma de preparo ou fornecimento • Argamassa preparada em obra • Mistura semipronta para argamassa • Argamassa industrializada • Argamassa dosada em central Fonte: ISAIA (2007, p. 865) Tabela 4 – Classificação segundo as suas funções na construção Função Tipos Para construção de alvenarias Argamassa de assentamento (elevação da alvenaria) Argamassa de fixação (ou encunhamento) – alv. de vedação Para revestimento de paredes e tetos Argamassa de chapisco Argamassa de emboço Argamassa de reboco Argamassa de camada única Argamassa para revestimento decorativo monocamada Para revestimento de pisos Argamassa de contrapiso Argamassa de alta resistência para piso Para revestimentos cerâmicos (paredes/ pisos) Argamassa de assentamento de peças cerâmicas – colante Argamassa de rejuntamento Para recuperação de estruturas Argamassa de reparo Fonte: ISAIA (2007, p. 865) 16 Conforme a NBR 13281 (ABNT, 2005), que apresenta os requisitos das argamassas para assentamento e revestimento de paredes e tetos, pode-se classificar as argamassas conforme as Tabelas 5 a 11. Tabela 5 – Requisitos de resistência à compressão da norma NBR 13281 (ABNT, 2005) Classe Resistência à compressão MPa Método de Ensaio P1 2,0 ABNT NBR 13279 P2 1,5 a 3,0 P3 2,5 a 4,5 P4 4,0 a 6,5 P5 5,5 a 9,0 P6 8,0 Fonte: NBR 13281 (ABNT, 2005) Tabela 6 – Requisitos de densidade de massa aparente no estado endurecido da norma NBR 13281 (ABNT, 2005) Classe Densidade de massa aparente no estado endurecido kg/m3 Método de Ensaio M1 1200,0 ABNT NBR 13280 M2 1000 a 1400 M3 1200 a 1600 M4 1400 a 1800 M5 1600 a 2000 M6 1800,0 Fonte: NBR 13281 (ABNT, 2005) Tabela 7 – Requisitos de resistência à tração na flexão da norma NBR 13281 (ABNT, 2005) Classe Resistência à tração na flexão MPa Método de Ensaio R1 1,5 ABNT NBR 13279 R2 1,0 a 2,0 R3 1,5 a 2,7 R4 2,0 a 3,5 R5 2,7 a 4,5 R6 3,5 Fonte: NBR 13281 (ABNT, 2005) 17 Tabela 8 – Requisitos de coeficiente de capilaridade da norma NBR 13281 (ABNT, 2005) Classe Coeficiente de capilaridade g/dm2.min1/2 Método de Ensaio C1 1,5 ABNT NBR 15259 C2 1,0 a 2,5 C3 2,0 a 4,0 C4 3,0 a 7,0 C5 5,0 a 12,0 C6 10,0 Fonte: NBR 13281 (ABNT, 2005) Tabela 9 – Requisitos de densidade de massa no estado fresco da norma NBR 13281 (ABNT, 2005) Classe Densidade de massa no estado fresco kgm Método de Ensaio D1 1400 ABNT NBR 13278 D2 1200 a 1600 D3 1400 a 1800 D4 1600 a 2000 D5 1800 a 2200 D6 2000 Fonte: NBR 13281 (ABNT, 2005) Tabela 10 – Requisitos de retenção de águada norma NBR 13281 (ABNT, 2005) Classe Retenção de água % Método de Ensaio U1 78,0 ABNT NBR 13277 U2 72 a 85 U3 80 a 90 U4 86 a 94 U5 91 a 97 U6 95 a 100 Fonte: NBR 13281 (ABNT, 2005) Tabela 11 – Requisitos de resistência potencial de aderência à tração da norma NBR 13281 (ABNT, 2005) Classe Resistência potencial de aderência à tração MPa Método de Ensaio A1 0,20 ABNT NBR 15258 A2 0,20 A3 0,30 Fonte: NBR 13281 (ABNT, 2005) 18 4 MATERIAIS E MÉTODOS 4.1 Materiais empregados na confecção das argamassas Neste item, serão descritos os materiais utilizados para se confeccionar as argamassas. Importante ressaltar que segundo a NBR 13281 (ABNT, 2005) define-se argamassa com uma mistura homogênea de agregados(s) miúdos(s), aglomerantes(s) inorgânicos(s) e água contendo ou não aditivos ou adições. Neste trabalho utilizou-se a argamassa de cimento Portland, produzida com cimento, areia, água e substituição parcial do cimento ou da areia por RBRO. 4.1.1 Cimento Portland O aglomerante empregado neste trabalho foi o cimento Portland CP II F-32 (Cimento Portland Composto com Material Carbonático), fabricado pelo grupo Votorantim Cimentos, ou seja, da marca Votoran. O cimento foi comprado em lojas de materiais de construção na cidade de Sorocaba-SP, cuja composição é descrita pela norma NBR 16697 (ABNT, 2018). O cimento utilizado, foi caracterizado neste trabalho quanto a sua composição química (através da técnica de fluorescência de Raios X (FRX)), a sua mineralogia (através da técnica de difração de Raios X (DRX)) e quanto aos grupos funcionais das moléculas que o compõe (através da espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR)). Essas técnicas e procedimentos experimentais serão descritas no item 4.2. Por ser o cimento Portland um material já intensamente estudado, neste trabalho é apresentado no Apêndice A uma revisão bibliográfica, com suas principais características. Desta maneira, busca-se apresentar apenas as informações acerca deste material, necessárias para a análise dos resultados deste trabalho. Segundo NBR 16697 (ABNT, 2018) o CP II F-32 tem em sua composição de 11 a 25% (porcentagem em massa) de adição de material carbonático e não é o mais indicado para aplicação em meios muito agressivos. Trata-se do tipo de cimento Portland mais utilizado no Brasil, conforme apresentado na Tabela A3, o que justifica seu emprego neste trabalho. A massa específica do cimento segundo o fabricante é de (3,0 ± 0,2) g/cm3. 19 4.1.2 Areia O agregado miúdo usado na confecção das argamassas foi uma areia de granulometria fina segundo os requisitos da NBR 7211 (ABNT, 2009). A areia foi adquirida em um porto de areia de grande porte da região de Sorocaba-SP e é um material comercializado na região. A areia é classificada quanto a sua origem como um agregado natural, ou seja, agregados encontrados na natureza já preparados para o uso sem a necessidade de qualquer outro beneficiamento que não seja a lavagem (ISAIA, 2011). A areia utilizada, foi caracterizada neste trabalho, quanto a sua massa específica, massa unitária e granulometria, quanto a presença de impureza orgânica e a porcentagem de material fino que passa através da peneira 75 µm por lavagem (material pulverulento). Com exceção dos ensaios de massas específica e unitária, que são considerados ensaios especiais segundo a NBR 7211 (ABNT, 2009), os demais parâmetros citados acima são considerados mínimos para se especificar um agregado para concreto. Desta forma, adotou-se os parâmetros desta norma neste trabalho para qualificar a areia utilizada na confecção das argamassas. A areia também foi caracterizada quanto a sua composição química (através da FRX), a sua mineralogia (através da DRX) e aos grupos funcionais das moléculas que a compõe (através do FTIR). Essas técnicas e procedimentos experimentais estão descritos no item 4.2. 4.1.3 Água A água utilizada em todos os ensaios e para confecção de todas as misturas, foi proveniente da rede pública de distribuição de Sorocaba-SP, tratada pela autarquia: Serviço Autônomo de Água e Esgoto (SAAE). 4.1.4 Resíduos de beneficiamento de rochas ornamentais Para esse estudo foram coletados em uma marmoraria na cidade de Sorocaba-SP, dois tipos de resíduos: de corte e polimento de rochas ornamentais. A seguir apresenta-se a nomenclatura adotada neste trabalho para esses resíduos: • RC: Resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais (RBRO) proveniente do processo de corte das rochas, (in natura) em marmoraria; • RCQ: Resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais (RBRO) proveniente do processo de corte e queimado em mufla a 500ºC; 20 • RP: Resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais (RBRO) proveniente do processo de polimento das rochas (in natura) em marmoraria. Os mesmos resíduos RC e RP são produzidos nessa marmoraria em quantidades consideráveis, aproximadamente 17.500 kg por semana, os quais são destinados a aterros de inertes, conforme aponta Leite (2019). Inicialmente, esses resíduos foram coletados na forma de lama, foram secos em estufa Quimis (modelo Q317M) a 50°C durante 72h e em seguida, foram transformados em pó com o auxílio de um amofariz. Parte do resíduo de corte foi queimado em mufla (marca Quimis, modelo Q318M24), a 500°C por 24h. Optou-se por não queimar o resíduo de polimento, uma vez que em Leite (2019) pode- se perceber que o resíduo de polimento possui um teor de orgânicos maior que o resíduo de corte, isto pode ser relacionado ao fato de que durante a etapa de polimento da rocha, resinas são aplicadas e, consequentemente, seus vestígios são misturados a esse resíduo. Assim, ao queimar o resíduo de polimento, possíveis compostos orgânicos voláteis podem ser liberados gerando substâncias tóxicas para o meio ambiente e o ser humano (SHAH, K.W.& LI, W. 2019). Os resíduos foram caracterizados quanto a sua composição química (por FRX), a sua mineralogia (por DRX) e quanto aos grupos funcionais das moléculas que os compõem (por FTIR). Segundo, Lozano-Lunar et. al. (2020) em estudos de resíduos análogos a massa específica encontrada foi de 2,64 g/cm2. Em Ghorbani et al. (2019) o valor da massa específica foi de 2,63 g/cm2 e em Cordeiro et al. (2016) foi de 2,64 g/cm2. Já em Leite (2019), as massas específicas do RC e RP se apresentaram iguais dentro do erro experimental, sendo de (2,60,2)g/cm2 e (2,40,3)g/cm2, respectivamente. Em estudo realizado por Farias et. al. (2018) com resíduo de corte de mármore e granito, observou-se que a granulometria, feita por difração a laser do resíduo mostrou que 50% dos seus grãos são inferiores a 0,02 mm, ou seja, atende ao requisito da norma NBR 12653 (ABNT, 2015) para uso como fíler (adição mineral). Segundo Leite (2019) que estudou resíduos similares ao RC e ao RP quanto a sua granulometria feita por peneiramento, observou-se que as maiores porcentagens das massas desses resíduos ficaram retidas na peneira de menor abertura (0,075 mm) e no fundo. Conforme o estudo citado no item 3.3.1, levou-se em consideração neste trabalho os resíduos de beneficiamento de rochas ornamentais (RBRO) como Classe II A, não perigosos e 21 não inertes, de acordo com a classificação dos resíduos sólidos da norma NBR 10004 (ABNT, 2004). Na Figura 3 apresenta-se os materiais utilizados para a realização das misturas de argamassas, pode-se notar a semelhança da finura do cimento com os resíduos e a sutil mudança de cor entre os resíduos. Figura 3 – Imagem comparativa dos materiais utilizados para a confecção das argamassas Fonte: Arquivo da autora 4.2 Caracterização físico-química dos materiais empregados na confecção das argamassas Neste item do trabalho serão apresentadas as técnicas e procedimentos experimentais utilizados para a obtenção das características físico-química dos materiais utilizados para confeccionar as argamassas. A Figura 4 apresenta as técnicas empregadas para caracterizar os materiais utilizados. Figura 4 – Técnicas empregadas para caracterizar os materiais utilizados Fonte: Elaborado pela autora Cimento FTIR FRX DRX Areia massa específica massa unitária granulometria teor de material orgânico material pulverulento FTIR FRX DRX Resíduos massa específica granulometria FTIR FRX DRX RBRO – Corte queimado Cimento CP II F-32 RBRO – Corte RBRO – Polimento Areia Fina 22 4.2.1 Caracterização da massa específica dos materiais A massa específica é a relação entre a massa do agregado seco e seu volume, excluindo os poros permeáveis NBR NM 52 (ABNT, 2009). A areia foi submetida ao ensaio de determinação da massa específica, realizado no Laboratório de Ensaios de Materiais (LEMAT), do Centro Universitário Facens, conforme a NBR NM 52 (ABNT, 2009). Para a realização do ensaio de massa específica, pesou-se 1 kg da areia, em uma balança digital (marca Marte, modelo AS 2000C, resolução 0,01g) e colocou-se a amostra em um recipiente coberto com água e deixando em repouso por 24 h. Após esse período, retirou-se a água e estendeu-se a areia em uma superfície plana submetendo-a a uma suave corrente de ar, assegurando que a secagem da areia fosse uniforme até que os seus grãos não fiquem muito aderidos entre si. Essa areia é colocada sem comprimir, em um molde metálico tronco-cônico, (de (40±3) mm de diâmetro superior, (90±3) mm de diâmetro inferior, (75±3) mm de altura e espessura mínima de 1mm). E com o auxílio de uma haste metálica de compactação golpeou- se suavemente 25 vezes, a areia no molde. Este procedimento de colocar a areia úmida no molde e golpear 25 vezes, foi realizado até a condição em que ao levantar o molde verticalmente, observar-se que ainda há umidade superficial suficiente para a areia desmoronar ao retirar o molde. Esta condição para a areia é denominada condição de saturada superfície seca. Separa-se 500±0,1 g da areia nessa condição. Essa amostra foi inserida no frasco normalizado da NBR NM 52 (ABNT, 2009), com capacidade de 500±5 cm³ à temperatura de 20 °C. Na sequência, anotou-se a massa do conjunto areia mais frasco (m1). Continuou-se o procedimento completando o frasco com água próximo da marca de 500 ml e moveu-se, o frasco de forma a eliminar as bolhas de ar. Após eliminar as bolhas de ar colocou-se o conjunto em temperatura constante de (21±2) °C. Aguardou-se aproximadamente 1 h e completou-se o frasco, novamente, com água até a marca de 500 cm³ e, assim, determinou-se a massa (m2). Então, retirou-se a areia do frasco e secou-a à temperatura de (105±5) °C, em estufa (da marca DeLeo, modelo DL-SED), até se obter massa constante (m). Esses procedimentos foram realizados três vezes e os resultados realizados com a mesma amostra não diferenciaram em mais de ±0,02 g/m³, garantindo a repetitividade do ensaio. Calculou-se a massa específica aparente do agregado seco (da areia), conforme a equação 1 e 2. 𝑑1 = 𝑚 𝑉−𝑉𝑎 (eq. 1) 23 Onde: d1: É a massa específica aparente do agregado seco, em g/cm³; m: É a massa da amostra seca em estufa; V: É o volume do frasco em cm³; Va: é o volume de água adicionada ao frasco, em g/cm³; Calculou-se Va, que é o volume da água adicionada ao frasco de acordo com a equação 2, em cm³: 𝑉𝑎 = 𝑚2 − 𝑚1 𝛾𝑎 (eq. 2) Onde: m1: É a massa do conjunto (frasco+agregado); m2: É a massa total (frasco+agregado+água); 𝛾𝑎: É a massa específica da água em g/cm³; Va: é o volume de água adicionada ao frasco, em g/cm³; A massa específica do agregado saturado superfície seca, foi calculada utilizando a equação 3: 𝑑2 = 𝑚𝑠 𝑉−𝑉𝑎 (eq. 3) Onde: d2: é a massa específica do agregado saturado superfície seca, em g/cm³; ms: é a massa da amostra na condição saturada superfície seca, em gramas; V: é o volume do frasco, em g/cm³; Va: é o volume de água adicionada ao frasco, em g/cm³; E, finalmente, a massa específica da areia, foi calculada utilizando a equação 4: 𝑑3 = 𝑚 (𝑉−𝑉𝑎)− 𝑚𝑠−𝑚 𝛾𝑎 (eq. 4) 24 Onde: d3: é a massa específica do agregado, em g/cm³; m: é a massa da amostra seca em estufa, em gramas; V: é o volume do frasco, em g/cm³; Va: é o volume de água adicionada ao frasco, em g/cm³; ms: é a massa da amostra na condição saturada superfície seca, em gramas; 𝛾𝑎: É a massa específica da água em g/cm³; 4.2.2 Determinação da massa unitária A massa unitária é a relação entre a massa do agregado lançado no recipiente e o volume desse recipiente, de acordo a NBR NM 45 (ABNT, 2006). A areia foi submetida ao ensaio de determinação da massa unitária, realizado conforme a NBR NM 45 (ABNT, 2006). Para esse ensaio o procedimento inicial é secar ao ar as amostras de agregado (areia). Em seguida determinou-se a massa de um recipiente (mr) paralelepipédico de volume conhecido (20 dm3). Encheu-se o recipiente com uma concha tomando o cuidado de lançar o agregado de uma altura de 10 a 12 cm do topo do recipiente. Quando o recipiente se encontrava cheio até o topo, realizou-se o procedimento de rassamento (regularização) da superfície. Em seguida foi utilizada uma régua metálica para rasar a areia, após preenchido o recipiente de volume conhecido com o agregado até o topo, determinou-se a massa do conjunto como o auxílio de uma balança digital (resolução de ±0,1 kg, marca Marte, modelo LS 20), descontando a massa do recipiente (mr), determinou-se a massa da amostra de agregado (m). Com o auxílio da equação 5, determinou-se massa unitária da areia. 𝜌𝑎𝑝 = 𝑚𝑎𝑟− 𝑚𝑟 𝑉 (eq. 5) Onde: 𝜌𝑎𝑝: massa unitária, em kg/m³; mar: é a massa do recipiente mais o agregado, em kg; mr: é a massa do recipiente vazio, em kg; V: é o volume do recipiente, m3. 25 4.2.3 Análise granulometria por peneiramento A areia foi submetida ao ensaio de granulometria por peneiramento, realizado no Laboratório de Ensaios de Materiais (LEMAT), conforme a NBR NM 248 (ABNT, 2003). A amostra de areia foi preparada de acordo com a NBR NM 27 (ABNT, 2001). Depois de secas ao ar separou-se aproximadamente 1000 g da areia, medida em uma balança mecânica (resolução de ±0,01 kg, marca Welmy, modelo R-62). Feito isto, montou-se sobre um peneirador mecânico, o conjunto de peneiras da série padrão, segundo a NBR NM 248 (ABNT, 2003) com tampa e fundo, conforme a Tabela 12. Após esta etapa, colocou-se a amostra de areia, na peneira de maior abertura, promovendo-se a agitação mecânica por um tempo de aproximadamente 15 a 20 minutos. Na sequência, destacou-se a peneira superior do conjunto e determinou-se a massa do material nela retido, com o auxílio de uma balança digital (resolução de ±0,01 g, da marca Marte, modelo AS 2000C). Na sequência, agitou-se a peneira manualmente depois de colocar tampa e fundo por um minuto. Mais uma vez, removeu-se o material retido na peneira e determinou-se a massa. Nesse momento, verificou-se se a diferença das massas encontradas antes e depois do minuto de agitação contínua foi maior ou igual a 1% da massa inicialmente retida, se fosse, peneirou-se novamente por mais um minuto, mas se a diferença fosse menor ou igual a 1%, passou-se à próxima peneira após introduzir nesta o material passante na anterior que tenha ficado no fundo da peneira, após o minuto de peneiramento contínuo. Repetiu-se esse procedimento para todas as peneiras. Mediu-se a massa total do material retido em cada uma das peneiras e no fundo do conjunto. A soma dessas massas não diferiu de mais de 0,3% da massa inicial da amostra. Para cada peneira calculou-se a porcentagem retida, em massa, com aproximação de 0,1%. E, se determinou a porcentagem retida acumulada, com aproximação de 1%. Assim, obteve-se a dimensão máxima característica do agregado (diâmetro máximo do agregado), que é a peneira na qual fica a porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5%. Por fim, conclui-se o ensaio, determinando o módulo de finura do agregado ( % acumuladas nas peneiras da série normal 100). 26 Tabela 12 – Série de peneiras utilizadas nos ensaios de granulometria da areia Mesh (malha) Série Normal Série Intermediária 3/8 9,5 mm ------- 1/4 ------- 6,3 mm 4 4,75 mm ------- 8 2,36 mm ------- 16 1,18 mm ------- 30 0,6 mm ------- 50 0,3 mm ------- 100 0,15 mm ------- Fonte: Elaborado pela autora 4.2.4 Caracterização por determinação de impurezas orgânicas A areia foi submetida ao ensaio de determinação de impurezas orgânicas, realizado no Laboratório de Ensaios de Materiais (LEMAT), conforme a NBR NM 49 (ABNT, 2001). Para isto tomou-se uma amostra da areia, com cerca de 200 g, medida em balança digital (resolução de 0,01 g, da marca Marte, modelo AS 2000C) com o material úmido a fim de evitar a segregação da fração pulverulenta. Em seguida, preparou-se no frasco Béquer de 1.000 cm3, uma solução de hidróxido de sódio a 3% e outra solução padrão de ácido tânico a 2%. No frasco Erlenmeyer com rolha esmerilhada, de aproximadamente 250 cm3, adicionou-se (200 ± 5) g da areia seca ao ar e 100 cm3 da solução de hidróxido de sódio, agitou-se vigorosamente e deixou- se em repouso durante (24 ± 2) h em ambiente escuro. Após o período de repouso, filtrou-se, empregando papel de filtro qualitativo, a solução que esteve em contato a areia, recolhendo-a em tubo Nessler, de aproximadamente 250 cm3. Simultaneamente ao procedimento acima, preparou-se a solução padrão, adicionando a 97 cm3 da solução de hidróxido de sódio, 3 cm3 da solução de ácido tânico a 2%. Agitou-se e deixou em repouso durante (24 ± 2) h em ambiente escuro. Após período de 24 h, transferiu-se a solução, com o auxílio de funil de haste longa, para outro tubo Nessler de aproximadamente 250 cm3.Assim, avaliou-se a quantidade de matéria orgânica comparando a cor da solução obtida com a da solução padrão, observando, se a cor é mais escura, mais clara ou igual à da solução padrão. 27 4.2.5 Determinação do material fino que passa através da peneira 75 µm, por lavagem (material pulverulento) A areia foi submetida ao ensaio de determinação do material fino que passa através da peneira 75 µm, por lavagem (material pulverulento), conforme a NBR NM 46 (ABNT, 2003), com o objetivo de caracterizar a sua parcela pulverulenta (pó). O método utilizado para determinação do material fino que passa através da peneira 75 µm, por lavagem, para o agregado (areia) foi o procedimento A, descrito na norma NBR NM 46 (ABNT, 2003). O processo se inicia secando, aproximadamente 100 g, da areia em uma estufa (resolução de  5 ºC, da marca DeLeo, modelo DL-SED) até massa constante à temperatura de (110 ± 5) °C. Na sequência, com o auxílio de uma balança mecânica de resolução (0,01 kg, capacidade de 10kg, exatidão 0,05 kg da marca Welmy, modelo R-62), determinou-se a massa da amostra de ensaio (mi). Após a secagem e determinação da massa, colocou-se a amostra de ensaio no recipiente suficiente para conter a amostra coberta com água e permitir sua agitação vigorosa sem perda de amostra ou água. Assim, adicionou-se água até cobri-la. Feito isto, agitou-se a amostra vigorosamente para obter a completa separação de todas as partículas mais finas que 75 µm das maiores e para que o material fino fique em suspensão. Imediatamente após agitar, verteu-se a água de lavagem contendo os sólidos suspensos e dissolvidos sobre um jogo de peneiras, onde a peneira inferior tem abertura de malha de 75 µm e a superior corresponde à peneira de 1,18 mm, ambas de acordo com os requisitos da NM-ISO 3310-1 (ABNT, 2010), dispostas de forma que a malha de maior abertura esteja na parte de cima. Evitou-se ao máximo a decantação das partículas mais graúdas da amostra. Na sequência, adicionou-se uma segunda quantidade de água à amostra no recipiente, agitou-se e passou-se pelas peneiras como descrito anteriormente. Repetiu-se esta operação até que a água da lavagem ficasse bem clara e realizou-se a comparação visual da limpidez entre a água, antes e depois da lavagem, utilizando provetas de 1000 cm3 de vidro transparente. Feito isto, retornou todo o material retido nas peneiras com um fluxo contínuo de água sobre a amostra lavada. Então, secou-se a areia lavada até massa constante à temperatura de (105 ± 5) °C. Finalmente, determinou-se a massa da amostra (mf). Calculou-se a quantidade de material que passa pela peneira 75 µm por lavagem conforme a equação 6: 𝑚 = 𝑚𝑖−𝑚𝑓 𝑚𝑖 𝑥100 (eq. 6) 28 Onde: m: é a porcentagem de material mais fino que a peneira de 75 µm por lavagem; mi: é a massa original da amostra seca; em gramas; mf: é a massa da amostra seca após a lavagem, em gramas. 4.2.6 Análises por fluorescência de Raios X (FRX) As análises por fluorescência de Raios X (FRX) foram realizadas para os três tipos de resíduos, a areia e o cimento, permitindo de forma qualitativa e quantitativa estabelecer a proporção (concentração) em que cada elemento químico se encontra presente nas amostras, ou seja, foram utilizadas para determinar a composição química dos materiais. Essa análise foi realizada utilizando-se um espectrômetro de fluorescência de Raios X, (da marca Rigaku, modelo Supermini 200) do laboratório de Química do Centro Universitário Facens. As medidas foram realizadas com tubo de Raios X operado a 50 kV e 15mA e com potência de 750W. As amostras foram preparadas por meio da prensagem (prensa hidráulica) em pastilhas de 4 cm de diâmetro por 1,5 cm de altura, utilizando como aglomerante ácido bórico na proporção de aproximadamente 30%, de forma a obter uma amostra compacta. 4.2.7 Análise por Difração por Raios-X (DRX) Os resíduos, a areia e o cimento foram submetidos a análises de difração por Raios X (DRX). Os ensaios de difração de Raios X, foram realizados, utilizando um difratômetro de Raios X da Marca Rigaku, modelo MiniFlex 600, do laboratório de Química do Centro Universitário Facens. O ensaio consiste na incidência de um feixe de Raios X que interage com os planos cristalinos da amostra mudando a direção de sua propagação gerando um espectro com as características da cristalinidade da amostra. Durante as caracterizações das amostras o equipamento operou com a fonte radiação de CuKα (=1,5418 Å), a uma tensão de 40 kV e corrente de 15 mA, no modo 2 Theta-Theta, na faixa de varredura de 5º a 85º e velocidade angular de 2º/min. Para a preparação das amostras, como o equipamento dispõe de um porta amostras com cavidade (16x16 mm por 3 mm de profundidade, de vidro) preencheu-se, o mesmo, com as amostras, que se apresentavam na forma de pó fino. Com o auxílio de uma espátula pressionou- 29 se o material contra o porta amostras de maneira a distribui-lo uniformemente. Verificou-se que a amostra estava preparada, quando se girava o porta amostras na posição vertical e as amostras não caiam. 4.2.8 Análises de espectroscopia no Infravermelho (FTIR) Os três tipos resíduos, a areia e o cimento foram submetidos a análise de espectroscopia de absorção no Infravermelho (do inglês: FTIR – Fourier Transformation Infrared). Segundo PIQUÉ (2012), a espectroscopia de infravermelho é o método pelo qual a absorção ou emissão de energia radiante causada pela interação entre a radiação eletromagnética e o material em estudo é analisada. A espectroscopia no infravermelho baseia- se no fato de que as moléculas têm a possibilidade de girar e vibrar em diferentes frequências (modos vibracionais normais). Ou seja, uma molécula pode absorver energia de fótons na faixa de energia infravermelha, no caso de haver uma diferença, no momento bipolar da molécula, enquanto ocorre um movimento vibracional rotacional e quando a frequência associada à radiação ressoa com o movimento vibracional, permitindo identificar grupos funcionais de moléculas orgânicas e os tipos de suas ligações entre os átomos dessas moléculas. Utilizando- se de tabelas de referência serão analisados os picos (bandas) levando em consideração a posição, a intensidade e o formato do pico, identificando assim, os compostos presentes nas amostras. As análises de espectroscopia no Infravermelho (FTIR) foram realizadas, submetendo as amostras a 32 varreduras, na faixa de número de onda de 4000 cm-1 a 650 cm-1, com resolução de 2cm-1. Para isso, foi utilizado o equipamento da marca Agilent Technologies, modelo Cary 630, do Centro Universitário Facens - Laboratório de Química. As amostras na forma de pó, foram aplicadas em seu estado natural diretamente no porta amostra. 4.3 Métodos para a preparação das misturas das argamassas Produziu-se misturas de argamassas, na proporção de 1:3 (cimento:areia), com substituição de parte do cimento pelos resíduos de beneficiamento de rochas ornamentais (RBROs), em massa, nas proporções 0% (referência), 7,5%, 10% e 20%. As misturas foram denominadas neste trabalho, conforme segue: 30 1. Misturas RC: corresponde as argamassas obtidas com substituição parcial do cimento pelo o RBRO do processo de corte; 2. Misturas RCQ: corresponde as argamassas obtidas com substituição parcial do cimento pelo o RBRO do processo de corte após ser queimado a 500C; 3. Misturas RP: corresponde as argamassas obtidas com substituição parcial do cimento pelo o RBRO do processo de polimento. Conforme apresentado no item 3.3.2 os autores Campos (2018), Teixeira et. al. (2018) e Gonçalves, Moura e Molin (2002) estudaram em misturas de concreto a substituição parcial do cimento por resíduos de rochas ornamentais, similares aos resíduos estudados nesse trabalho. Esses autores adotaram teores de substituição dos resíduos, pelo cimento, de 5%, 7,5%, 10%, 12,5% e 20%. Como os melhores resultados de desempenho foram encontrados para as misturas de 7,5 e 10%, esses estudos, nortearam as escolhas dos teores adotadas nesse trabalho (7,5%, 10% e 20%). A Tabela 13 apresenta as quantidade de materiais utilizados para confeccionar as argamassas produzidas na proporção de 1:3 e, nos teores de 7,5%, 10% e 20% de substituição do cimento pelos resíduos RC , RCQ e RP, respectivamente. As misturas foram produzidas da mesma forma e com as mesmas quantidades de materiais, alterando apenas, o tipo de resíduo empregado, como pode ser observado na Tabela 13, mas nota-se que ao substituir o cimento pelos resíduos nos teores estudados tem-se a redução da quantidade do cimento, em massa, proporcional ao teor de substituição pelos resíduos e, por consequência, o aumento do fator água/cimento (a/c). Tabela 13 – Quantidades, em massa, dos materiais utilizados nas misturas de argamassas com substituição parcial do cimento (teores indicados em %), pelo RBRO proveniente do processo de corte, corte queimado e de polimento (RC, RCQ e RP, respectivamente) Nomenclatura das misturas RBRO Cimento CP II F-32 Areia Água a/c (kg) (kg) (kg) (litros) RC_0% ou RCQ_0% ou RP_0% 0,000 0,375 1,125 0,323 0,860 RC_7,5% ou RCQ_7,5% ou RP_7,5% 0,028 0,347 1,125 0,323 0,930 RC_10% ou RCQ_10% ou RP_10% 0,038 0,338 1,125 0,323 0,956 RC_20% ou RCQ_20% ou RP_20% 0,075 0,300 1,125 0,323 1,075 Fonte: Elaborado pela autora 31 Também foram produzidas misturas de argamassa, na proporção de 1:3 (cimento:areia), com substituição de parte da areia, em massa, nas proporções 0% (referência), 7,5%, 10%, 20% e 30%, e estas foram denominadas neste trabalho como: 1. Misturas RCA: corresponde as argamassas obtidas com substituição parcial da areia, pelo o RBRO do processo de corte; 2. Misturas RCQA: corresponde as argamassas obtidas com substituição parcial da areia, pelo o RBRO do processo de corte após ser queimado. Para as misturas de argamassa com substituição parcial da areia pelos RBROs, optou- se por estudar, além dos teores de 7,5%, 10% e 20%, o teor de 30% de substituição, já que se objetiva comparar estas medidas com os dados estudados por Leite (2019), que adotou os teores de 10%, 20% e 30%, e segundo sugestão deste trabalho para novas pesquisas. Como apresentado em Leite (2019) os resíduos provenientes do processo de polimento das chapas de rochas ornamentais (RP) apresentam diversos outros resíduos misturados a ele: tampas de resinas e colas, embalagens etc. Desta forma, optou-se por estudar os desempenhos das misturas com substituição parcial da areia, apenas os resíduos provenientes do processo do (RC e RCQ). A Tabela 14 apresenta as quantidades de materiais utilizados para confeccionar as argamassas produzidas na proporção de 1:3 e nos teores de 7,5%, 10%, 20% e 30% de substituição da areia pelos resíduos RC e RCQ, respectivamente. As misturas foram produzidas da mesma forma e com as mesmas quantidades de materiais, alterando apenas, o tipo de resíduo empregado, como pode ser observado na Tabela 14, mas nota-se que ao substituir a areia pelos resíduos nos teores estudados tem-se a redução da quantidade de areia, em massa, proporcional ao teor de substituição pelos resíduos. Tabela 14 – Quantidades, em massa, dos materiais utilizados nas misturas de argamassas com substituição parcial da areia (teores indicados em %), pelo RBRO proveniente do processo de corte e corte queimado (misturas RCA e RCQA). Nomenclatura dos Traços RBRO Cimento CP II F-32 Areia Água a/c (kg) (kg) (kg) (litros) RCA_0% ou RCQA_0% 0,000 0,375 1,125 0,323 0,860 RCA_7,5% ou RCQA_7,5% 0,084 0,375 1,041 0,323 0,860 RCA_10% ou RCQA_10% 0,113 0,375 1,013 0,323 0,860 RCA_20% ou RCQA_20% 0,225 0,375 0,900 0,323 0,860 RCA_30% ou RCQA_30% 0,338 0,375 0,788 0,323 0,860 Fonte: Elaborado pela autora 32 A partir das proporções apresentadas nas Tabelas 7 e 8 foram produzidas misturas de argamassas conforme a norma NBR 16541 (ABNT, 2016). A areia utilizada nas misturas foi seca ao ar e todos os materiais (cimento, areia, resíduos e água) foram pesados em balança mecânica (resolução de 0,01 kg, capacidade de 10 kg, da marca Welmy, modelo R-62). Em seguida moldou-se corpos de prova para avaliar as resistências à tração na flexão e à compressão das argamassas, de acordo com a NBR 13279 (ABNT, 2005). Finalizada a moldagem, os corpos de prova foram mantidos dentro dos moldes prismáticos por 48 horas até a desmoldagem, seguindo de condicionamento em local com temperatura (23  2ºC) e umidade controlada (mais de 95%), evitando perdas de água excessiva para o ambiente, até as datas dos ensaios tecnológicos Os ensaios de resistências à tração na flexão e à compressão, foram realizados com 7, 14 e 28 dias de cura. Para isso foram moldados 6 corpos de provas para cada mistura perfazendo um total de 102 corpos de prova moldados de argamassa. A Figura 5 apresenta três corpos de prova moldados conforme NBR 13279 (ABNT, 2005). Figura 5 – Moldagem dos corpos de prova de argamassa (fôrma de 40x40x160cm). Fonte: Arquivo da autora 4.4 Caracterização da argamassa no estado endurecido Optou-se neste trabalho por analisar apenas as propriedades das argamassas no estado endurecido uma vez que em Leite (2019), Sancak, & Özkan (2015), Molnar & Manea (2016), Mashaly Et Al (2016), Aliabdo, Abd Elmoaty & Auda (2014), Khyaliya, Kabeer, & Vyas (2017) observou-se a redução do índice de consistência da argamassa (estado fresco) para as substituição do cimento ou areia com o aumento dos teores de RBROs incorporados. A redução da trabalhabilidade foi considerada devido a finura dos RBROs que é inferior ou similar ao cimento e a areia em todos os estudos, assim como os RBROs utilizado neste trabalho. Durante a produção de todas as argamassas estudadas era visível a diminuição da trabalhabilidade das 33 misturas conforme o aumento dos teores de substituição do cimento ou da areia, contudo notou- se que as misturas com substituição da areia tiveram uma redução da trabalhabilidade maior que as misturas com substituição de cimento, c