REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/cs10202511292230
Luís Felipe Contin Freitas1
Orientador: Prof. Allan Kardec Gurgel do Amaral2
RESUMO
O emprego da cinza volante (CV) em concretos tem se mostrado uma prática eficiente e ambientalmente vantajosa, capaz de proporcionar resultados expressivos quanto ao desempenho e à sustentabilidade das construções. Proveniente da queima do carvão mineral em usinas termelétricas, a CV pode ser incorporada como adição mineral ao concreto, resultando em melhorias na durabilidade, na impermeabilidade e na resistência química das estruturas. Além dos benefícios técnicos, a utilização da cinza volante contribui significativamente para a redução das emissões de dióxido de carbono, uma vez que possibilita a substituição parcial do cimento Portland, principal responsável pela liberação de CO₂ durante sua produção. Contudo, para que os resultados sejam satisfatórios, é indispensável que o material atenda aos requisitos normativos de qualidade e que sua proporção na mistura seja devidamente controlada. O crescente interesse pelo uso da CV acompanha a tendência mundial de adoção de práticas construtivas sustentáveis e de reaproveitamento de resíduos industriais. Nesse contexto, o presente estudo tem por objetivo analisar o potencial da cinza volante como substituto parcial dos aglomerantes tradicionalmente empregados na construção civil. Para tanto, a pesquisa baseia-se em revisão bibliográfica, abordando aspectos técnicos, aplicações práticas e características do material, de forma a compreender seu papel no desenvolvimento de soluções mais duráveis e ambientalmente responsáveis.
Palavras-chave: Resíduo sólido. Construção civil. Cinza volante. Concreto.
ABSTRACT
The use of fly ash (CV) in concrete has proven to be an efficient and environmentally advantageous practice, capable of providing significant results in terms of the performance and sustainability of constructions. Derived from the burning of coal in thermal power plants, CV can be incorporated as a mineral additive to concrete, resulting in improvements in durability, impermeability, and chemical resistance of structures. In addition to the technical benefits, the use of fly ash significantly contributes to the reduction of carbon dioxide emissions, since it allows for the partial replacement of Portland cement—the main source of CO₂ emissions during its production. However, for satisfactory results, it is essential that the material meets the normative quality requirements and that its proportion in the mixture is properly controlled. The growing interest in the use of CV follows the global trend of adopting sustainable construction practices and reusing industrial waste.
Keywords: Solid waste. Construction. Fly gray. Concrete.
1. INTRODUÇÃO
Conforme apontam Yemal, Teixeira e Naas (2011), a construção civil constitui um dos pilares do desenvolvimento econômico e social, dada sua relevância para o crescimento urbano e para a geração de empregos. Entretanto, esse mesmo setor é reconhecido como um dos maiores responsáveis por impactos ambientais, especialmente devido ao elevado consumo de recursos naturais, à alteração da paisagem e à expressiva produção de resíduos sólidos (RS).
Dados da Organização das Nações Unidas (ONU, 2015) indicam que aproximadamente 30% de todos os resíduos sólidos produzidos mundialmente têm origem nas atividades ligadas à construção.
No campo energético, o uso do carvão mineral em usinas termelétricas resulta na geração de grandes volumes de resíduos a cada ano (KOOLIVAND et al., 2017; KOSTOVA et al., 2016; HINRICHS, 2010). Mesmo com o avanço de fontes renováveis, como a energia eólica e solar, estima-se que o carvão continuará sendo utilizado como insumo energético por um longo período (REIS, 2011). Diante dessa realidade, cresce o interesse em encontrar alternativas que possibilitem o reaproveitamento desses subprodutos, como é o caso da cinza volante (CV), cuja disposição inadequada pode ocasionar sérios danos ambientais.
A preocupação ambiental cada vez mais presente na sociedade tem impulsionado a construção civil a adotar práticas sustentáveis e a buscar materiais que conciliam desempenho técnico, viabilidade econômica e menor impacto ambiental. Nesse sentido, a incorporação de resíduos industriais como a cinza volante surge como alternativa promissora, podendo inclusive superar em alguns aspectos os materiais convencionais (MARTINHO; ALLEM, 2016).
Com base nesse panorama, o presente trabalho propõe uma análise bibliográfica sobre o emprego da cinza volante como substituição parcial dos aglomerantes tradicionalmente utilizados na construção civil, buscando compreender suas aplicações, vantagens e limitações no contexto da sustentabilidade.
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Cimento Portland
De acordo com Mehta e Monteiro (2014), o cimento é um material de aspecto seco e pulverulento, dotado de propriedades aglomerantes. Trata-se de um composto hidráulico, cuja estabilidade em meio aquoso é assegurada principalmente pelos silicatos de cálcio presentes em sua composição.
Conforme estabelece a norma NBR 12655 (Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT, 2015c), o cimento Portland é classificado como um aglomerante hidráulico produzido pela moagem do clínquer, ao qual se adicionam uma ou mais formas de sulfato de cálcio. Durante sua fabricação, também é possível incorporar materiais de natureza pozolânica, com o intuito de aprimorar determinadas propriedades do produto final.
A composição básica do cimento Portland é formada predominantemente por calcário, sílica, alumina e óxidos de ferro. Esses elementos, ao reagirem entre si em altas temperaturas, originam diversos compostos intermediários que, após atingirem o equilíbrio químico, conferem ao cimento suas propriedades de resistência e durabilidade características (NEVILLE; BROOKS, 2013).
2.1.1 Tipologias de Cimento Portland
No contexto do mercado brasileiro, encontram-se atualmente cinco tipos principais de cimento Portland, além de três variações de caráter especial. Embora todos possam ser aplicados em obras de uso geral na construção civil, cada tipo apresenta propriedades específicas que determinam seu melhor desempenho conforme a finalidade estrutural desejada. Essa diversidade possibilita a obtenção de concretos com boa resistência mecânica, durabilidade e viabilidade econômica (PUGLIESI, 2016; BATTAGIN; RODRIGUES, 2014). A Tabela 1 apresenta os diferentes tipos de cimento disponíveis no mercado nacional, suas respectivas normas técnicas de referência e as principais adições incorporadas em sua composição.
Tabela 1: Tipos de cimentos disponíveis no mercado nacional
2.2 Concreto
Segundo Mehta e Monteiro (2014), o concreto é um material compósito formado essencialmente por um meio aglomerante que envolve e une partículas ou fragmentos de agregados. Trata-se de uma mistura hidráulica composta por cimento, água, agregados miúdos e graúdos, podendo ainda conter aditivos destinados a modificar ou aprimorar determinadas propriedades do material fresco ou endurecido.
De acordo com os mesmos autores, existem diversas classificações de concreto, sendo os concretos estruturais os mais utilizados nas obras de engenharia. Esses podem ser subdivididos em três categorias, conforme sua resistência à compressão: baixa, moderada e alta. Entre esses, os concretos de resistência moderada são os mais empregados na construção civil, apresentando resistência à compressão característica entre 20 MPa e 40 MPa aos 28 dias de cura.
A pasta de cimento representa aproximadamente de 25% a 40% do volume total do concreto endurecido, sendo constituída, em média, por 7% a 15% de cimento, 14% a 21% de água e cerca de 8% de ar aprisionado. Os agregados, por sua vez, correspondem a 60% a 75% do volume do concreto (KOSMATKA; PARANESE, 1994). Para que a mistura apresente desempenho satisfatório, é fundamental que haja equilíbrio entre a qualidade e a proporção dos seus constituintes, garantindo boa trabalhabilidade no estado fresco e resistência adequada após o endurecimento.
2.3 Aglomerantes
Os aglomerantes, também denominados ligantes, são materiais finamente pulverizados que, ao entrarem em contato com a água, formam uma pasta capaz de adquirir resistência e coesão, permitindo a união dos materiais pétreos na composição de concretos e argamassas (RIBEIRO; PINTO; STARLING, 2002).
De acordo com sua origem, os aglomerantes podem ser classificados em orgânicos e minerais. Os primeiros derivam de substâncias naturais de origem animal ou vegetal, enquanto os minerais são obtidos a partir de rochas calcárias ou mármores que contêm determinados teores de argila (MARGALHA, 2011). Entre os ligantes minerais, destacam-se dois grupos principais: os aglomerantes hidráulicos e os aéreos.
Outra forma de classificação baseia-se na afinidade do material com a água, dividindo os ligantes em hidrófilos e hidrófobos. Os ligantes hidrófobos, como o alcatrão e algumas resinas sintéticas, não dependem da água em seu processo de endurecimento. Já os hidrófilos apresentam afinidade com a água, reagindo com ela para formar uma pasta que endurece posteriormente, a exemplo dos aglomerantes hidráulicos e aéreos (COUTINHO, 2006).
Os ligantes hidráulicos são constituídos por pós muito finos que possuem a capacidade de endurecer tanto em contato com o ar quanto submersos em água, como ocorre com a cal hidráulica e o cimento Portland. Por outro lado, os ligantes aéreos não endurecem em meio aquoso, pois dependem da presença do dióxido de carbono atmosférico para completar o processo de carbonatação e adquirir resistência (FARIA, 2004).
3. METODOLOGIA
O presente estudo enquadra-se como uma pesquisa bibliográfica de caráter exploratório. De acordo com Gil (2008), esse tipo de pesquisa consiste em um procedimento sistemático de levantamento, análise e interpretação de obras e publicações existentes sobre determinado tema, com o propósito de ampliar o conhecimento, formular hipóteses ou estabelecer pressupostos teóricos. Trata-se, portanto, de uma investigação desenvolvida a partir de fontes já publicadas, como livros, artigos científicos, dissertações e materiais técnicos disponíveis em meio digital.
Quanto à natureza, a pesquisa é classificada como básica, uma vez que busca gerar novos conhecimentos teóricos, sem a realização de coleta de dados em campo, voltando-se para a compreensão de conceitos e princípios de interesse científico mais amplo. A abordagem adotada é qualitativa, visto que a análise se fundamenta na interpretação de informações provenientes de estudos bibliográficos, permitindo a adoção de perspectivas teóricas e subjetivas resultantes da reflexão crítica sobre o tema (GIL, 2008).
Para o desenvolvimento deste trabalho, foram selecionadas publicações científicas disponíveis em bases digitais e periódicos especializados, priorizando estudos publicados a partir do ano de 2000 que abordam a utilização da cinza volante na construção civil, de forma a garantir a atualidade e a relevância das informações analisadas.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 CV
De acordo com a norma ASTM C618 (1998), a cinza volante (CV) é um material finamente dividido resultante da combustão do carvão pulverizado, sendo transportado pelos gases provenientes desse processo. De modo semelhante, a NBR 12653 (ABNT, 2014b) define a cinza volante como um resíduo de granulometria muito fina, originado da queima de carvão mineral pulverizado ou granulado, apresentando características de atividade pozolânica, o que possibilita sua utilização como adição mineral em materiais cimentícios.
Segundo Mehta e Monteiro (2014), a formação da cinza volante ocorre nas usinas termelétricas durante a geração de energia elétrica. Nesses sistemas, o carvão pulverizado é introduzido na zona de queima, onde é submetido a elevadas temperaturas. Durante esse processo, o carbono e os compostos voláteis são consumidos, enquanto as impurezas minerais — como argilas, feldspatos e quartzo — sofrem fusão parcial. O material fundido se solidifica rapidamente, formando partículas esféricas vítreas, que são arrastradas pelos gases quentes e posteriormente capturadas em precipitadores eletrostáticos.
A fração retida nesses precipitadores corresponde, em média, a três quartos da quantidade total de cinzas produzidas nas caldeiras, sendo denominada cinza volante. A parcela restante, composta por partículas mais densas que se depositam no fundo das caldeiras, é conhecida como cinza pesada (FUNGARO; SILVA, 2002).
De acordo com Recena (2011), a sílica é o principal componente presente nas cinzas volantes, enquanto o carbono aparece em menores proporções. Já Cezar (2011) destaca a presença significativa de alumina, além da sílica, como elemento característico de sua composição. A proporção desses óxidos é utilizada como critério de classificação das cinzas volantes, influenciando diretamente suas propriedades físicas e químicas e, consequentemente, seu desempenho como material pozolânico.
4.1.1 Classificação e composição
Conforme estabelece a norma ASTM C618 (2005), as cinzas volantes são classificadas em duas categorias principais, com base em sua composição química: classe F e classe C. Essa distinção é determinada pela soma dos teores de sílica (SiO₂), alumina (Al₂O₃), óxido de ferro (Fe₂O₃) e óxido de cálcio (CaO). As cinzas são enquadradas na classe F quando a soma dos três primeiros compostos — sílica, alumina e óxido de ferro — ultrapassa 70% do total, enquanto pertencem à classe C quando essa soma é superior a 50%, devido à presença significativa de óxido de cálcio.
As cinzas de classe F são normalmente originadas da queima de carvão betuminoso e apresentam baixo teor de cálcio, o que lhes confere características predominantemente pozolânicas, sem propriedades cimentantes autônomas. Já as cinzas de classe C, derivadas da queima de carvões sub-betuminosos, possuem maior concentração de CaO, conferindo-lhes atividade cimentante, ou seja, capacidade de endurecer em presença de água (CEZAR, 2011).
4.1.2 O emprego de cinzas volantes
A cinza volante (CV) possui ampla aplicabilidade na indústria da construção civil, podendo ser utilizada em diferentes etapas do processo construtivo. De acordo com Vianchá e Roldan (2007), esse material pode ser incorporado na fabricação do cimento Portland, na produção de concretos moldados in loco, atuando tanto como aditivo mineral quanto como componente de agregado, além de ser empregado como material de enchimento em obras de estabilização de solos. Fora do campo estrutural, também encontra aplicação na produção de clínquer, na imobilização de resíduos industriais, em misturas asfálticas e até mesmo em atividades agrícolas, como condicionador de solo.
Segundo Cezar (2011), a cinza volante é uma pozolana amplamente utilizada como adição ao cimento, contribuindo para o aprimoramento de suas propriedades frente ao ataque de agentes agressivos. Trata-se de um subproduto coletado por precipitação eletrostática dos gases de exaustão gerados em usinas termelétricas alimentadas por carvão mineral. Suas partículas esféricas e de elevada finura favorecem a compactação da matriz cimentícia e reduzem a permeabilidade do concreto.
De acordo com Mehta e Monteiro (2014), aspectos como a granulometria, a morfologia e as características superficiais das partículas de cinza volante exercem influência direta sobre o comportamento do concreto. Esses fatores afetam o consumo de água, a trabalhabilidade da mistura no estado fresco e a cinética de ganho de resistência do concreto endurecido, impactando tanto o desempenho mecânico quanto a durabilidade da estrutura.
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A utilização de CV no concreto representa uma prática promissora e sustentável, com diversos benefícios técnicos, econômicos e ambientais. As cinzas atuam como uma adição mineral que melhora a durabilidade do concreto, reduzindo sua permeabilidade e aumentando sua resistência química. Além disso, contribui para controlar o calor de hidratação, crucial em grandes volumes de concretagem.
O uso de CV diminui a quantidade de cimento Portland necessária na mistura, o que não apenas reduz a pegada de carbono da construção, mas também aproveita um subproduto industrial que de outra forma poderia ser descartado, promovendo práticas construtivas mais sustentáveis. É essencial que a cinza volante utilizada atenda aos padrões de qualidade exigidos, garantindo assim a consistência e confiabilidade do concreto. A dosagem deve ser cuidadosamente controlada para maximizar os benefícios sem comprometer a resistência mecânica e outras propriedades essenciais.
Em conclusão, o emprego de CV no concreto não apenas fortalece as propriedades do material, mas também contribui de maneira significativa para a construção de estruturas mais duráveis e sustentáveis. Com práticas de engenharia adequadas e um compromisso contínuo com a qualidade e inovação, podemos maximizar os benefícios dessa tecnologia em benefício do meio ambiente e da indústria da construção civil.
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