Aproveitamento da areia de fundição como agregado miúdo fino em concretos

Abstract

No Brasil, são gerados anualmente mais de três milhões de toneladas de areias de fundição, representando atualmente um dos resíduos sólidos industriais com maior volume de produção. Entretanto, muito pouco desse material é reaproveitado. Uma vez que esse material se trata de um passivo ambiental, potencialmente poluidor do solo e das águas superficiais e subterrâneas, busca-se um emprego alternativo para o mesmo. Diante desse contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho da areia de fundição como agregado miúdo fino para a produção de blocos de concreto em fábricas de pré-moldados e, também, em substituição a areias finas empregadas em usinas de concreto. Para emprego em misturas plásticas, foram dosadas três argamassas, utilizando diferentes teores de areia de fundição (0, 50 e 100%) em substituição à areia natural. A análise dos resultados baseou-se na demanda de água das misturas, tempo de pega, expansibilidade e resistência à compressão. Também foi estudada a areia de fundição após ser submetida a um aquecimento em forno elétrico a 900ºC, com a finalidade de avaliar a possível variação da demanda de água e resistência à compressão das misturas. Para emprego em concretos secos, foram dosadas misturas com três traços distintos, cada um deles com 0, 50 e 100% de substituição de areia natural fina por areia de fundição. Para cada mistura foram moldados corpos de prova com duas massas específicas previamente determinadas (2,20 e 2,25 kg/dm³), visando à fabricação de pré-moldados com diferentes compacidades. A análise dos resultados baseou-se na resistência à compressão dos concretos secos. Os resultados desse trabalho mostraram que o emprego da areia de fundição em concreto plástico não é recomendado sem um prévio tratamento térmico, por aumentar significativamente a demanda de água e por reduzir consideravelmente a resistência à compressão das argamassas, para a mesma relação água/cimento. Por outro lado, os resultados obtidos com o uso da areia de fundição submetida ao tratamento térmico a 900ºC foram satisfatórios: a resistência à compressão não foi afetada pela presença da areia de fundição e a demanda de água não sofreu um aumento tão significativo, a ponto de tornar inviável a utilização desse resíduo. Em concreto seco, a presença da areia de fundição não causou variação significativa na resistência mecânica para fabricação de blocos de até 6 MPa. No entanto, para resistências superiores, observou-se um decréscimo da resistência concomitante com o aumento do teor de areia de fundição.

In Brazil, over three million tons of foundry sands are generated annually, currently representing one of industrial solid wastes with higher production volume. However, a very low quantity of this material is reused in other processes. Since this material can cause environmental damages, such as pollution of soil, surface water and groundwater, this study searches for an alternative use for it. Therefore, this research aimed to evaluate the performance of foundry sand used as fine aggregate to produce concrete blocks in pre-cast factories, as well as replacing the fine sand used in Ready Mix Concrete Plants. For use in conventional concrete, three mixtures were produced using different compositions of foundry sand (0, 50 and 100%) in replacement of natural sand. The performance analysis was based on water demand, initial setting time, compressive strength and expansion of the mixtures. Studies were also carried out with the foundry sand after being subjected to a thermal treatment at 900ºC, in order to evaluate the possible variations of water demand and compressive strength of the mixtures. For use in dry concrete, mixtures were prepared with three different proportions, each with 0, 50 and 100% replacement of natural sand with fine foundry sand. Test specimens with two densities previously stipulated (2.20 and 2.25 kg / dm³) were cast for each mixture, aiming to represent the concrete generally used in Concrete Block Plants. The performance analysis was based on the compressive strength of dry concretes specimens. The results of this study showed that the use of foundry sand in plastic concrete is not recommended without being subjected to a previous heat treatment, due to a significant increase of water demand. Furthermore, for the same water / cement ratio, the compressive strength of the mortars with partial substitution of foundry sand was 16% lower than that of the reference (0% foundry sand), and the total substitution led to a reduction of 56%. On the other hand, the results obtained using the foundry sand subjected to heat treatment were satisfactory: the compressive strength was not affected by the presence of foundry sand and water demand has not suffered such a significant increase to the point of becoming infeasible to use this waste material. The studied foundry sand in dry concrete caused no significant variation in the mechanical resistance for the production of blocks with compressive strength up to 6 MPa. However, for higher resistances, there was a concomitant decrease in resistance with increasing percentage of foundry sand.