ANÁLISE DO POTENCIAL DE UTILIZAÇÃO DE RESÍDUO DE MINÉRIO DE FERRO COMO AGREGADO MIÚDO EM CONCRETOS: RESISTÊNCIA MECÂNICA E DURABILIDADE FRENTE À CARBONATAÇÃO E ATAQUE POR ÍONS CLORETO

Descrição

A areia é o segundo recurso mais utilizado no mundo, e sua aplicabilidade vai desde paisagismo até o emprego na construção civil, como agregado miúdo em concreto e argamassas. O consumo anual do material é de cerca de 50 bilhões de toneladas e faz-se uso predominantemente de dois tipos de areia: a natural e a artificial. A primeira, extraída de leitos de rios e cavas, apresenta ritmo de extração que não acompanha a taxa de renovação natural do recurso e ainda pode alterar leitos de cursos d’água, provocando a erosão de margens. O segundo tipo de areia, chamada areia industrializada, é oriunda do processo de britagem de pedreiras. Embora a areia britada reduza a pressão sobre depósitos naturais, ainda apresenta impactos relativos ao uso de explosivos, alteração do ambiente e consumo de energia. Diante do cenário de futura escassez da areia natural e dos impactos ambientais associados ao beneficiamento para produzir a areia britada, alternativas para a substituição desses materiais vêm sendo estudadas, principalmente no que tange ao recurso natural. Dentro dos elementos cimentícios, a areia é considerada inerte do ponto de vista químico, mas suas propriedades físicas – como granulometria, forma, superfície – influenciam a pasta produzida. Por isso, a substituição da areia por outro elemento necessita de caracterizações para se comprovar a viabilidade. Pesquisas com o resíduo de mineração vêm sendo realizados, seja como agregado ou como material suplementar. O resíduo de minério de ferro representa cerca de 40% do processo de beneficiamento, gerando cerca de 7 bilhões de toneladas anuais. Nesse sentido, em 2021, foi lançada a areia de resíduo de minério de ferro em escala industrial. Para o aproveitamento da areia alternativa em substituição a areia convencional, além da elevada disponibilidade do resíduo, destacam-se como potencialidades a granulometria próxima à da areia natural e o formato anguloso dos grãos, que favorece a aderência à pasta de cimento. Entretanto, apesar do crescimento da comercialização da areia de resíduo e de suas características favoráveis a aplicação em elementos cimentícios, não foram encontrados estudos que investigassem o seu impacto no desempenho mecânico e sua durabilidade, evidenciando uma lacuna na literatura. Portanto, torna-se evidente a necessidade de avaliar os impactos da incorporação da areia proveniente de resíduo de minério de ferro em substituição à areia natural, uma vez que essa matéria-prima ainda é pouco explorada, apesar de seu elevado potencial tecnológico e ambiental. Nesse contexto, a presente pesquisa tem como objetivo definir o traço mais adequado por meio da combinação dos métodos de empacotamento de Fuller e de Andreasen e Andersen Modificado, investigando o efeito da substituição sobre o desempenho mecânico em diferentes idades de cura. Adicionalmente, a influência da areia de resíduo sobre a durabilidade do concreto será analisada de forma aprofundada, por meio dos ensaios de carbonatação acelerada e migração de íons cloreto, permitindo compreender não apenas o comportamento inicial do material, mas também sua capacidade de resistir a agentes agressivos ao longo do tempo. Os resultados preliminares indicam que a areia de resíduo de minério de ferro apresenta granulometria compatível com a NBR 7211. Observa-se ainda menor absorção de água, o que contribui para melhor controle da trabalhabilidade, e maior teor de materiais pulverulentos, favorecendo o empacotamento granular. O traço determinado pelo método de empacotamento de Fuller foi o que permitiu a maior incorporação do resíduo, atingindo aproximadamente 42% de substituição do agregado miúdo, sendo, portanto, selecionado como o traço de referência desta investigação. Em termos mecânicos, verificou-se aumento de 14% na resistência à compressão aos 28 dias em relação ao concreto de referência. Conclui-se que a substituição da areia natural por areia de resíduo de minério de ferro apresenta potencial técnico promissor, especialmente no que se refere ao empacotamento e ao desempenho mecânico inicial. Entretanto, a avaliação da durabilidade ainda está em andamento e é fundamental para compreender o comportamento do material frente a agentes agressivos, permitindo validar sua aplicação em longo prazo.

Palavras-chave

• concreto
• durabilidade
• resíduo de minério de ferro
• carbonatação
• íons cloreto

Grupo de pesquisa

DEC UFV Estruturas

Financiamento

Com financiamento