Estudo do comportamento de argamassas cimentícias e geopoliméricas com a incorporação de resíduo de ETA

Abstract

O resíduo sólido (lodo) gerado nas Estações de Tratamento de Água (ETA) torna-se um problema ambiental quando descartado em corpos d’água, pois originam assoreamento e contaminação por agentes químicos. Por outro lado, o destino desses resíduos aos aterros sanitários é de alto custo às ETAs, e levam ao incremento do custo do tratamento da água. Por esses motivos, encontrar alternativas que possam fazer uso deste resíduo, se torna uma solução sustentável e econômica. Assim, esta pesquisa buscou avaliar a viabilidade de uso do lodo de ETA em argamassas cimentícias e geopoliméricas. A aplicação do lodo em argamassas cimentícias visa reduzir o uso do cimento, por este causar grandes impactos no meio ambiente através da geração de gases poluentes durante o seu processo de produção. Já, a incorporação de lodo nas argamassas geopoliméricas deve-se a sua composição rica em aluminossilicatos, compostos que são matérias-primas para o desenvolvimento de geopolímeros. O resíduo foi adicionado à argamassa cimentícia na forma de substituição ao cimento nas porcentagens de 10%,15%,20%,25% e 30%, e na forma de adição nas porcentagens de 10%, 15% e 20%. Nas argamassas geopoliméricas, o lodo substituiu parcialmente o metacaulim na porcentagem de 25%, e foi adicionado em relação ao metacaulim na porcentagem de 15%. Foram analisadas a composição química e mineralógica do lodo, o índice de consistência, as características físicas (densidade aparente, absorção de água e porosidade aberta), e mecânica (resistência à compressão). Os resultados mostraram que o lodo de ETA é composto, principalmente, por sílica e alumina nas proporções 25,61% e 25,44%. Os ensaios no estado fresco mostraram que a incorporação do lodo reduziu a trabalhabilidade para ambos os tipos de argamassas. Nos ensaios de propriedades físicas, todas as amostras de argamassa cimentícia apresentaram aumento das porcentagens de porosidade aberta e absorção de água, e redução na densidade aparente. Nas argamassas geopoliméricas, a porcentagem de porosidade aberta e densidade aparente foram menores, mas, ainda assim, a absorção de água aumentou. Para os resultados de resistência à compressão, a presença do lodo nas argamassas cimentícias reduziu significativamente a resistência das amostras, sendo que os traços com substituição apresentaram menor resistência que os de adição do resíduo. O traço com 10% de adição (CA10) foi o que apresentou melhor resistência, atingindo 1,65 MPa. Nas argamassas geopoliméricas, também ocorreu perda de resistência para todos os traços, porém, apresentaram melhor resistência que as argamassas de cimento. O traço com maior resistência entre os geopolímeros foi o com 15% de adição (GA15), suportando 30,36 MPa. Desta forma, conclui-se que a utilização do lodo em argamassas de cimento depende da finalidade de uso destinado devido à baixa resistência atingida. Para as argamassas geopoliméricas, constata-se a viabilidade de uso do lodo tanto na forma de adição quanto de substituição parcial ao metacaulim.

The water treatment sludge is an environmental issue when disposed at landfills, due to silting problems and contamination by chemical agents. On the other hand, the sludge disposal on landfills is expensive for the water companies, and increases the costs of water treatments. Therefore, finding ways to reuse this residue becomes a sustainable and economic solution. That way, this research seeks to analyze the performance of the water treatment sludge based on cementicious mortars and geopolymer mortars. The use of sludge on cement mortars seeks to reduce the cement usage, due its negative impact on environment caused by polluting gases criated during the cement's manufacturing. Now, the sludge application on geopolymer mortars is because the sludge qhemical composition wich is rich in silicon dioxide and aluminium oxide, that are raw materials for geopolymers. The residue was added on cement mortars as a cement substitute at the percentages of 10 %, 15%, 20%,25% and 30%, and as an addition to cement on percentages 10%, 15% and 20%. On geopolymer mortars it was partially added on metacauline at the percentage of 15%, and as a substitute on percentage of 25%. The chemical and mineralogical sludge composition was studied, as the mortars' consistence, physical properties (water absortion, porosity and density), and the mechanical strength. The results showed that the sludge composition is basically composed of silicon dioxide 25,61% and aluminium oxide 25,44%. The flow table test showed that the sludge incorporation caused a reduce on mortars' consistency. On the physical properties test, all the cement mortars' samples had increased the percentages of porosity and water absortion, and a reduce on the density. The results for geopolymer mortars showed that the porosity and density had declined, but the water absortion still increased. The mechanical strength had decreased significantly. The samples of cement mortars with sludge substitution had lower compressive strength that the samples with sludge addition. The sample with 10% of sludge addition (CA10) showed a better compressive resistence than the others, reaching 1,65 MPa of resistence. For the geopolymer mortars, the compressive resistence was bigger than the cement mortars. The samples with 15% sludge addition reached the biggest resistence, 30,36 MPa. This way, it comes to conclusion that the usage of sludge on cement mortars depends on its application field due the low compressive resistence. The sludge use on geopolymer mortars looks promising for both ways of application, addition and substitution.