UTILIZAÇÃO DO RESÍDUO DE GRANALHA DE AÇO NA PRODUÇÃO DE CONCRETO PESADO

Uma das possibilidades de reaproveitamento deste resíduo é na a indústria do concreto, que está constantemente desenvolvendo novos concretos a partir da utilização de resíduos de processo. Neste contexto, o objetivo do trabalho foi caracterizar o concreto desenvolvido a partir da adição do resíduo da granalha de aço em diferentes proporções (0%, 10%, 20%, 30% e 40% do peso) em substituição a areia natural utilizada para fabricação do concreto. Inicialmente a caracterização do resíduo foi realizada. A caracterização dos blocos de concreto desenvolvidos consistirá em determinar as propriedades de resistência à compressão, densidades (seca e saturada), número de vazios (porosidade), absorção de água e propriedade de blindagem do conreto. Os ensaios de caracterização do resíduo da granalha de aço mostraram que os 3 tipos de granalha possuem um percentual de aproximadamente 95% de ferro, mas apresentam uma morfologia bem distinta, sendo que o pó de granalha é o que possui a menor granulometria.

Esta utilização de resíduos vem apresentando resultados satisfatórios quanto às propriedades dos materiais gerados [4]–[7]. Dentro do segmento de construção civil existe a indústria metalúrgica, que utiliza em seu processo de preparação de superfície das estruturas metálicas um abrasivo chamado de granalha de aço. A granalha de aço é produzida conforme norma SAE J827 [8] com volume estimado em mais de 1 milhão de toneladas por ano [9]. Durante sua utilização, o abrasivo sofre um desgaste devido ao impacto contra o metal, gerando partículas pequenas. Estas partículas são chamadas de pó de granalha de aço. Objetivo geral O presente trabalho tem como objetivo geral a avaliação da utilização de resíduo de granalha de aço na produção de concreto pesado.

Para que o objetivo geral seja alcançado, os seguintes objetivos específicos devem ser ascendidos: • Coleta e caracterização do resíduo de granalha de aço; • Planejar e produzir concreto pesado utilizando resíduo de granalha de aço em substituição da areia natural; • Analisar os efeitos do uso dos resíduos de granalha de aço sobre as propriedades físicas e mecânicas dos blocos de concreto pesado; 2 REVISÃO DE LITERATURA Um dos materiais mais utilizados pela construção civil é o concreto, material que possui grande resistência à compressão quando em estado endurecido, bem como boa trabalhabilidade e plasticidade no estado fresco [16] e, ao longo do tempo, alterações em suas características e propriedades tem sido objeto de pesquisas [17]–[34]. Silva et al. apresenta um estudo baseado na revisão de literatura de 236 artigos publicados no período entre 1977 e 2014 e que utilizaram diversos tipos de resíduos, de várias origens da União Europeia.

A figura 1 (a) apresenta o total de resíduos (em %) gerado em cada grupo de atividade econômica, sendo que 34% tem origem nas atividades de construção e demolição e 27% são relativas as atividades de mineração e pedreiras (exemplo: resíduos escavações, dragagens, construções de estradas e rejeitos) e, a figura 1 (b) apresenta o total de resíduo (em %) em cada grupo ou tipo de resíduo, sendo que 76% são resíduos minerais ou solidificados. Aditivos e adições são substâncias facultativas, que podem ser adicionadas ao concreto em seu estado fresco, alterando algumas propriedades do material, de acordo com as necessidades construtivas. O concreto pode ser classificado quanto à massa específica em três grandes categorias [41]: concreto de peso normal, concreto leve e concreto pesado.

O concreto de densidade normal contém agregados naturais de areia e cascalho ou brita, e possui cerca de 2400 kg/m3 e é o concreto mais comumente utilizado para fins estruturais. O concreto leve contém agregados naturais, piro processados ou artificiais ​​com menor densidade aparente, pesando menos que 1800 kg/m3. Os concretos leves são utilizados para edificações em que uma maior relação resistência-peso é desejada. Concreto de Alta densidade (Pesado) O concreto pesado é uma solução que possui massa específica superior a massa específica do concreto convencional, isto é, massa específica que varia entre 2800 e 4500 kg/m³, devido a utilização de graúdos como barita, hematita, magnetita, limalhas de ferro e até mesmo esferas de aço, em vez da brita comum [41]. O concreto pesado é utilizado, principalmente, como anteparo de radiações em hospitais, salas de raios-x ou gama, reatores e usinas nucleares [42][43][44], além de bases, contrapesos, lastros e Lajes de subpressão.

O principal motivo para sua especificação se dá pelo menor custo em comparação aos painéis de chumbo e demais alternativas usadas em blindagens radioativas [43]. Quando comparada ao concreto comum, o concreto pesado possibilita a redução da espessura da aplicação para fazer essa retenção radioativa, devido ao fato do material ser mais denso e consequentemente proporciona uma melhor atenuação ou absorção de radiações. As principais vantagens do concreto pesado são: isolante radioativo; menor custo em relação as outras opções de isolamento radiativo; redução das espessuras das paredes se comparado ao concreto normal; fácil aplicação e lançamento convencional (carrinhos de mão, giricas, gruas, etc. A menor resistência a compressão encontrada para uma relação a/c de 0,50 foi aproximadamente 29 MPa.

Kan et al. investigaram o comportamento do concreto produzidos com cimento Portland tipo I e agregados de minério de ferro e granalha de aço (tipo S550 e S660). Foram utilizados percentuais de 0, 10, 20, 40 e 48. em volume para os agregados metálicos. Para esta avaliação o percentual dos agregados foi reduzido de 20 a 100%, sendo substituído pela limonita. Foi utilizado uma relação a/c de 0,4. Para o concreto de referencia (0% de limonita), os resultados obtidos foram: 5,76% para absorção de água, 12,88% para porosidade e 34,6 MPa para resistência a compressão. Com o acréscimo do percentual de substituição pela limonita, a absorção de água e porosidade aumentaram proporcionalmente, obtendo 11,51% e 26,96%, respectivamente. Já a resistência a compressão apresentou um efeito inversamente proporcional, ou seja, com o aumento da substituição do agregado pela limonita, o valor da resistência diminuiu, obtendo-se 12,1 MPa para 100% de substituição.

Desta forma, pode-se verificar que estes materiais podem influenciar não só na trabalhabilidade, como também nas propriedades físicas, mecânicas e na durabilidade do concreto, deixando assim de ter um papel apenas econômico na composição do concreto [51]. Segundo Mehta e Monteiro (2003) [41], as características dos agregados como a granulometria, a absorção de água, a forma e a textura, a resistência à compressão, o módulo de elasticidade e as substâncias deletérias presentes nos materiais, bem como as suas proporções, influenciam diretamente as propriedades dos concretos. Essas características devem ser consideradas no desenvolvimento de novos concretos utilizando agregados, principalmente quando se utiliza novos materiais com características mais heterogêneas. O conhecimento aprofundado do seu comportamento na estrutura dos concretos produzidos é que poderá definir a viabilidade técnica para sua utilização [52].

Agregado Pesado Segundo Metha e Monteiro, (2006) [41], os agregados pesados têm base predominantemente em dois minerais de bário, vários minérios de ferro e um minério de titânio, bem como produtos sintéticos chamados de escória de ferro-fósforo. Os agregados apontam diferentes das propriedades desejadas em um concreto, como diminuição e resistência, a um valor pequeno. Porém, para isso, é necessário utilizar conhecimentos específicos e técnicos quanto à doseamento exato desses elementos [49]. Afinal, devido à importância dos agregados dentro do composto, diferentes são os ensaios para a aplicação. Esses testes servem para estabelecer a granulométria, massa precisa real e aparente, medida de finura, fragmentos de argila, sujeiras orgânicas, elementos pulverulentos, etc [41]. Por meio de diferentes efeitos de extrema importância dos agregados para concreto, destacam-se: • Passar as tensões utilizadas ao concreto por meio das partículas.

Para proteção da equipe e da própria população, além de uma devida preparação que venha reduzir problemas no momento das operações, procura-se desenvolver a distância e ainda os instrumentos de blindagem nas regiões em que se há ações radioativas [44]. Com o objetivo de se aumentar ainda mais este fator de proteção, insere-se uma blindagem, que consegue ser feita através de diferentes tipos de instrumentos, estes alterando de acordo com a forma de radiação encontrada ou realizada no espaço, são exemplos destes materiais, o PVC, o chumbo, o acrílico, o concreto, o concreto baritado, a água e etc. Topçu, (2003)[46] diz que o concreto pesado é o nome que determina o tipo de Concreto armado ou concreto simples, envolvendo em sua produção agregados graúdos minérios.

Sua aplicação mais frequente na produção de paredes estruturais ou de vedação, compartimentos que precisem de proteção contra a irradiação como em câmaras de raios X, paredes de reatores atômicos etc. Segundo Waters, Zalasiewicz (2018) [39] sendo o concreto um composto de hidrogênio e de demais núcleos leves e núcleos de número atômico mais elevado e conseguindo ser realizado dentro de um largo período de massas próprias, ele é eficiente na absorção de raios gama, na frenagem de nêutrons rápidos e absorção de ressonância e de nêutrons baixos. Em paredes fortes de blindagem, o concreto forma resistência à pressão de 14 MPa [41]. Para concreto estrutural, a resistência é do processo de 20 a 35 MPa. Os agregados graúdos mais comuns utilizados para a produção dos concretos pesados são barita, magnetita e hematita [40].

Cimentos de acordo com ASTM C 150, os quais são próprios para o concreto tradicional e realizar as características físicas necessárias, são geralmente utilizadas em concretos pesados. Cimentos de baixa alcalinidade precisam ser usados em que os membros reativos álcalis estão presentes em agregados ou um cimento médio ou de baixo calor [41]. Como o amento de temperatura não é constante, apresentam pressões térmicas [39]. Figura 3 – Vista explodida de uma sala blindada em concreto para acelerador linear. Uma construção para radioterapia não é apenas uma construção de tijolos e concreto. Ele demanda ainda a inclusão de sistemas de energia elétrica, iluminação, condicionamento de ventilação e temperatura, distribuição de água, escoamento, gases medicinais, acabamento e decoração, tudo adequado de acordo com ergonomia e segurança.

Ainda que os elementos principais de construção sejam os mesmos, não há um meio único da questão e cada processo único deve ser definido pelo grupo com responsabilidade e atenção [39]. O concreto pesado possui características significativas em que se fala de blindagem. Massa específica superior, resistência, baixo calor de hidratação e grande desempenho em altas temperaturas são umas das propriedades que atuam na seleção desse instrumento para esse objetivo. Esse concreto tem a possibilidade de reduzir o volume e o poder de penetração dos raios-x e raios gama. O concreto pesado para blindagem de radiação é feito para manter a capacidade e resistência conta a incidência de raios gama por material qualquer, que ocorre por meio da mudança de energia da radiação.

Estas radiações de maior capacidade, estão emitidas através de diferentes ações nucleares, e seu poder de resultado conta o concreto é importante, estabelecendo então que o material usado na construção do piso tenha alta resistência a estes elementos [43]. O sistema dos equipamentos de jateamento, segundo o fabricante SINTO, deve remover as partículas muito finas com tamanho menores que 0,0083” de diâmetro. Esta remoção é necessária devido ao fato que partículas de menor massa adquirem menor energia cinética no processo e partículas de granalha com menor energia tem menor capacidade de remover sujidades e de realizar o trabalho de jateamento Como o processo de fabricação de estruturas metálicas pode utilizar alguns tipos de óleos de refrigeração para furação ou óleos para redução de respingos de solda, mesmo que se faça uma pré-lavagem das peças antes de serem jateadas, poderá haver resíduos de óleo e isso contaminará a granalha, fazendo com que sua classificação como resíduo de classe I, de acordo com a ABNT NBR 10004:2004.

O fato da classificação deste resíduo ser Classe I, obriga as empresas a fazer a destinação obrigatória para aterros, gerando custos extras para o descarte e mesmo assim não eximindo a empresa da corresponsabilidade de um possível dano ambiental futuro. Portanto devido a este fato, estudar a possibilidade de utilizar ao pó da granalha de aço como elemento substituto da areia ou ainda apenas como aditivo pode ser uma solução excelente para as empresas, tanto no aspecto econômico como principalmente no aspecto ambiental. Outra fonte de geração de resíduo de granalha é o processo de corte de materiais como granito. Concluíram que o uso desse resíduo em cerâmica vermelha constitui-se numa das melhores soluções para minimização de resíduos e desenvolvimento autossustentado.

Os autores verificaram que a presença excessiva do resíduo pode gerar redução significativa do desempenho mecânico dos materiais produzidos e, portanto, recomendam que evitem quantidades excessivas de resíduo de granito na fabricação de cerâmica vermelha. REFERÊNCIAS [1] P. C. Aïtcin, “Cements of yesterday and today - concrete of tomorrow,” Cem. Nagar, and V. Agrawal, “Crushed rock sand – An economical and ecological alternative to natural sand to optimize concrete mix,” Perspect. Sci. vol. pp. vol. no. April, pp. G. Aditya and M. pp. A. Ben Fraj, M. Kismi, and P. Mounanga, “Valorization of coarse rigid polyurethane foam waste in lightweight aggregate concrete,” Constr. vol. pp. F. Debieb and S. Kenai, “The use of coarse and fine crushed bricks as aggregate in concrete,” Constr. Technol.

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