REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.8273517
Greyce Larissa T. De Almeida1
Fernando De Farias Fernandes2
RESUMO
A pesquisa busca a aplicação de resíduos de tratamentos industriais como lodo resultante do processo da Estação de Tratamento de água ETA na produção de solocimento. As vantagens na incorporação do lodo de ETA para fabricação dos tijolos são o aumento na vida útil das jazidas de argila, a redução do custo de reposição de vegetação, a disposição mais barata e adequada, diminuindo a poluição dos corpos hídricos e reduzindo a utilização de matéria prima
(RODRIGUES, L. P.; HOLANDA, 2013). O aproveitamento de resíduos industriais na construção civil tem sido uma alternativa principalmente em habitações populares. A partir da coleta das amostras nas empresas geradoras, os mesmos serão secados em estufas para obtenção dos componentes e feitos os estudos como a caracterização dos materiais. Após dosagem da mistura, confecção das amostras e processo de cura, serão feitos os ensaios físico-mecânicos. Os materiais utilizados na produção dos elementos construtivos são o cimento CPII F-32, solo a ser coletado nas obras resultante de escavações e serão feitas substituição parcial deste solo por lôdo de ETA (30% a 40 %) . Esperase no final deste trabalho produzir um elemento construtivo com qualidade atendendo as exigências de norma, sendo um aplicado em uma habitação sustentável.
Palavras-chave: Solo. Solo-cimento. Lôdo, ETA. Tijolos.
ABSTRACT
Investigates the feasibility of utilizing industrial treatment residues, such as sludge generated from Water Treatment Plants (WTPs), in the production of soilcement bricks. The incorporation of WTP sludge in brick manufacturing offers several advantages, including extending the lifespan of clay sources, reducing revegetation costs, providing a cost-effective and appropriate waste disposal method, mitigating water body pollution, and decreasing raw material consumption (RODRIGUES, L. P.; HOLANDA, 2013).
The utilization of industrial waste in construction has become a growing alternative, particularly in affordable housing projects. The methodology involves collecting samples from waste-generating industries, followed by drying the samples in kilns to obtain the constituents. Subsequently, the materials undergo characterization through specific studies. After determining the appropriate mixture ratio, samples are fabricated and subjected to curing. Subsequent physical and mechanical tests are conducted to evaluate the properties of the produced bricks.
The primary materials employed in this process include CPII F-32 cement and soil collected from excavation sites. A portion of this soil is replaced with WTP sludge, typically in the range of 30% to 40%. The ultimate goal of this research is to develop a high-quality building component that adheres to relevant standards. The resultant product could be integrated into sustainable housing projects, contributing to more environmentally friendly practices in the construction industry.
Keywords: Soil. Soil-cement. Sludge, WTP (Water Treatment Plant). Bricks
INTRODUÇÃO
A busca por soluções sustentáveis na área da construção civil tem se tornado cada vez mais relevante, em um cenário marcado por desafios socioeconômicos e ambientais. Nesse contexto, este trabalho se concentrou na realização de ensaios e na produção de tijolos de solo-cimento incorporados com lodo proveniente da Estação de Tratamento de Água. A conjuntura socioeconômica atual, caracterizada por uma rápida industrialização e desigualdade de renda, tem privado uma considerável parcela da população, especialmente no Brasil, do acesso a condições básicas de vida, como habitação adequada.
No âmbito ambiental, observa-se um aumento significativo na demanda por recursos naturais e uma crescente preocupação com os impactos ambientais resultantes dessa exploração acelerada. Os resíduos industriais, muitas vezes descartados de maneira inadequada, contribuem significativamente para esse problema, sendo a indústria da construção civil uma das principais fontes de resíduos. A reciclagem de resíduos da construção civil para a produção de blocos e tijolos representa uma alternativa promissora, apesar da disposição inadequada ainda predominante.
Uma estratégia atrativa que alia aspectos econômicos e ambientais é o investimento em edificações de baixo custo, que utilizam materiais provenientes de resíduos, proporcionando habitação acessível para comunidades de baixa renda e reduzindo o impacto ambiental. A preocupação com a sustentabilidade ambiental tem se tornado um tema central nas discussões, assim como o desenvolvimento socioeconômico da população. É evidente que a coexistência dessas duas necessidades é crucial para o progresso.
Para alcançar esse equilíbrio, é fundamental o acesso a materiais de construção de baixo impacto ambiental e baixo custo. O uso do solo como matéria-prima, que tem sido substituído por materiais convencionais na construção, como cerâmica produzida em olarias, se mostra uma alternativa viável. Além disso, o reaproveitamento de materiais da própria indústria da construção ganha importância, contribuindo para um ciclo mais sustentável.
Nesse sentido, a incorporação de resíduos como lodo proveniente da Estação de Tratamento de Água nos tijolos de solo-cimento apresenta-se como uma abordagem inovadora. Espera-se que, ao manter os critérios preconizados pelas normas brasileiras, essa técnica contribua para a redução dos impactos ambientais relacionados à indústria da construção civil, enquanto oferece uma solução habitacional mais acessível e sustentável.
MATERIAL E MÉTODOS
No primeiro momento foi conduzida a revisão abrangente da literatura que versa sobre os diversos modos de reciclagem adotados no Brasil, bem como a análise aprofundada da geração de lodo proveniente das Estações de Tratamento de Água (ETA). Com o propósito de embasar a pesquisa, serão realizadas visitas in loco aos locais onde o resíduo é gerado, sendo feita a coleta representativa do rejeito em questão.
Após a coleta das amostras junto às empresas geradoras, as mesmas passarão por um processo de secagem em estufas, visando à obtenção da matéria-prima necessária. Nesse contexto, serão conduzidos estudos minuciosos, incluindo a caracterização detalhada dos materiais. Os elementos construtivos que integrarão o estudo serão confeccionados empregando cimento CPII F-32 e solo a ser colhido na região de Manaus. Uma parte do solo será substituída parcialmente pelo lodo proveniente de ETA, em proporções entre 30% e 40%.
Para assegurar a conformidade com os padrões normativos estabelecidos para a produção de solo-cimento, diversos ensaios serão executados. Serão avaliadas a granulometria, massa específica e índice de Atterberg dos materiais. A fim de determinar a dosagem ideal, serão realizados ensaios de compactação e teste prático em caixa. Uma vez definida a dosagem da mistura, serão confeccionadas amostras que, após submeterem-se a um processo de cura, serão submetidas a ensaios físico-mecânicos abrangendo densidade, taxa de absorção e resistência à compressão axial.
Além disso, será fabricado um protótipo com dimensões de 1,0 metro por 1,0 metro por 1,0 metro, com o intuito de possibilitar a medição de fissuras e avaliação do isolamento termo-acústico. Como resultado almejado deste esforço de pesquisa, visa-se a produção de um elemento construtivo que atenda a padrões de qualidade, plenamente compatível com as exigências normativas, conforme estabelecido no BT111 da ABCP para tijolos de solo-cimento e na ABNT NBR 10833:2013, norma que orienta a fabricação de tijolos de solo-cimento.
Dentre os ensaios programados para execução, destaca-se a realização do ensaio normativo ABNT NBR 6508:1984, que aborda a análise de grãos de solos que passam pela peneira de 4,8 mm. Este rigoroso processo de pesquisa e
experimentação tem por objetivo primordial a obtenção de um elemento construtivo de excelência, capaz de cumprir os parâmetros estabelecidos pelas normas técnicas, conferindo à pesquisa uma abordagem meticulosa e embasada.
No decorrer deste estudo, uma série de ensaios será conduzida, buscando a abrangência e rigor necessários para garantir resultados confiáveis e precisos.
Dentre os ensaios planejados, destacam-se:
ABNT NBR 6508:1984 – Este ensaio se concentra na análise dos grãos de solo que conseguem passar pela peneira de 4,8 mm, permitindo uma avaliação detalhada da granulometria do material em questão.
Determinação da massa específica – Através deste procedimento, a massa específica dos materiais será cuidadosamente determinada, permitindo a compreensão das características físicas e volumétricas envolvidas.
ABNT NBR 7181:2018 – Este ensaio segue a norma que trata da análise granulométrica do solo, fornecendo insights cruciais sobre a distribuição das partículas em diferentes tamanhos, um aspecto fundamental na compreensão das propriedades do solo.
ABNT NBR 6459:2016 – Neste ensaio, será calculado o limite de liquidez do solo, um parâmetro que influencia diretamente seu comportamento em termos de plasticidade e coesão.
ABNT NBR 7180:2016 – Este ensaio está voltado à determinação do limite de plasticidade do solo, fornecendo informações valiosas sobre a capacidade do material de sofrer deformações sem rachar ou fraturar.
Ao realizar esses ensaios rigorosos e meticulosos, este estudo aspira a um nível elevado de compreensão e controle sobre as propriedades dos materiais utilizados na confecção dos elementos construtivos. Tais informações serão essenciais para a formulação de uma dosagem precisa e eficaz, garantindo que os tijolos de solocimento produzidos atendam integralmente às normas técnicas estabelecidas. O emprego desses ensaios, devidamente regidos pelas normas da ABNT, reforça a credibilidade e a confiabilidade dos resultados obtidos, contribuindo para a validade e relevância deste trabalho de pesquisa.
Após a realização dos ensaios individuais com o solo e com o solo incorporado ao lodo, o processo avançará para a etapa de incorporação do Cimento Portland CPII-F-32. Esta incorporação será executada em três momentos distintos, de acordo com a metodologia estabelecida pela ABCP (2000). O primeiro valor se refere ao volume de cimento, enquanto o segundo se refere ao volume de solo. Cada um desses traços será submetido a ensaios subsequentes, tanto para a mistura solo-cimento isoladamente quanto para a mistura solo-cimento-lodo.
Os ensaios planejados para cada traço incluem:
ABNT NBR 12023:2012 – Este ensaio se concentra na avaliação da compactação do solo-cimento, visando determinar suas propriedades em relação à densidade e resistência.
ABNT NBR 10833:2013 – Norma que regula a fabricação de tijolos e blocos de solo-cimento por meio de prensas manuais ou hidráulicas. Esta etapa será crucial para garantir que os elementos construtivos produzidos atendam aos requisitos normativos.
ABNT NBR 8491:2012 – Esta norma estabelece os requisitos para tijolos de solo-cimento, considerando propriedades físicas e mecânicas, além de especificações dimensionais.
ABNT NBR 8492:2013 – Esta norma contempla análises dimensionais, determinação da resistência à compressão e da absorção de água em tijolos de solo-cimento. Os ensaios realizados com base nesta norma contribuirão para avaliar o desempenho dos elementos construtivos produzidos.
A execução dos ensaios, rigorosamente conduzidos de acordo com as normas estabelecidas pela ABNT, visa aferir a eficácia das diferentes proporções de misturas e a capacidade dessas misturas de atender aos requisitos específicos para elementos de construção em solo-cimento, como tijolos. A realização desses ensaios é fundamental para garantir a qualidade e a conformidade dos produtos resultantes deste estudo com as normas e padrões técnicos estabelecidos, conferindo robustez e embasamento científico às conclusões deste trabalho.
FIGURA 1 – TRATAMENTO DE SECAGEM DO RESIDUO DA ETA
FIGURA 2 – REDUÇÃO DO RESÍDUO
Por meio dos procedimentos de análise granulométrica, determinação do limite de liquidez e do limite de plasticidade, constatou-se que o solo em questão não satisfazia os critérios estabelecidos pelo BT 111/200. Tanto no que se refere à granulometria – com uma porcentagem de passagem de 100% na peneira nº 4 de 4,8 mm e entre 10% e 50% na peneira nº 200 de 0,075 mm – quanto ao limite
de liquidez e ao índice de plasticidade – com um limite de liquidez superior a 23,40% e um índice de plasticidade acima de 7,10%.
Dessa maneira, tendo como base o estudo conduzido por FERNANDES (2002), optou-se por realizar uma mistura em massa composta por 80% de solo e 20% de areia. Essa ação foi tomada para a realização de novos ensaios de granulometria, limite de liquidez e plasticidade. Essa abordagem revelou-se suficiente para a correção da distribuição granulométrica do solo, conforme evidenciado nos resultados apresentados na tabela de resultados dos ensaios.
TABELA 1 – RESULTADOS INICIAIS DOS ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO
| PARÂMETRO | RESULTADO |
| Passante na peneira nº 4 | 99,27 |
| Passante na peneira nº 200 | 65,80% |
| Limite de Liquidez | 23,40% |
| Limite de Plasticidade | 16,30% |
| Índice de Plasticidade | 7,10% |
TABELA 2 – RESULTADOS DOS ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DA MISTURA DE 80% DE SOLO + 20% ETA
| PARÂMETRO | RESULTADO |
| Passante na peneira nº 4 | 99,95% |
| Passante na peneira nº 10 | 97,62% |
| Limite de Liquidez | 27,5% |
| Limite de Plasticidade | N/P |
| Índice de Plasticidade | N/P |
No contexto do ensaio da caixa, além da adição de areia, procedeu-se à inclusão do resíduo proveniente da Estação de Tratamento de Água (ETA). Em todas as situações avaliadas, os efeitos observados foram caracterizados pela ausência de contração do solo e pela ausência de fissuras, como pode ser claramente constatado nas representações gráficas apresentadas a seguir:
FIGURA 3 – ENSAIO DA CAIXA COM 10%, 20% E 30% DE RESÍDUO
Dessa forma, procedeu-se à fabricação de um total de 32 unidades de tijolos destinados a fins experimentais. A elaboração dos tijolos seguiu os seguintes critérios de composição volumétrica:
Quatro tijolos foram confeccionados empregando uma mistura composta exclusivamente por solo e cimento, na proporção de 10% de cimento e 90% de solo.
Outros quatro tijolos foram produzidos utilizando a combinação de 10% de cimento, 10% de resíduo da ETA e 80% de solo.
Quatro tijolos foram formados com a composição de 10% de cimento, 20% de resíduo da ETA e 70% de solo.
Mais quatro tijolos foram moldados utilizando a combinação de 10% de cimento, 30% de resíduo da ETA e 60% de solo.
A adição de água foi realizada em consonância com as diretrizes manuais recomendadas pelas normas BT-111 da ABCP para tijolos de solo-cimento e ABNT NBR 10833:2013. Posteriormente, as misturas foram submetidas à prensagem manual para a conformação e compactação dos tijolos.
Após a confecção dos 32 tijolos, procedeu-se a um período de cura de 28 dias para 16 das unidades, enquanto os demais 16 tijolos foram submetidos a um período de cura de 7 dias. Seguindo os procedimentos delineados na ABNT NBR 8492/2012, os ensaios de absorção e resistência à compressão foram realizados para avaliar as propriedades dos tijolos resultantes.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados dos ensaios de absorção são apresentados a seguir em forma de grá co:
GRÁFICO 1 – ABSORÇÃO MÉDIA DOS TIJOLOS DE 10% DE RESÍDUO
GRÁFICO 2 – ABSORÇÃO MÉDIA DOS TIJOLOS DE 20% DE RESÍDUO
GRÁFICO 3 – ABSORÇÃO MÉDIA DOS TIJOLOS DE 30% DE RESÍDUO
GRÁFICO 4 – ABSORÇÃO MÉDIA DOS TIJOLOS SEM RESÍDUO
Conforme estipulado pela norma ABNT NBR 8491/2013, os tijolos de solocimento devem apresentar uma média de absorção não superior a 20%, e nenhum tijolo individual deve exceder uma absorção de 22%. Conforme é evidenciado nas representações gráficas previamente apresentadas, todos os tijolos fabricados estão em conformidade com os limites prescritos por essa norma. É digno de nota que a introdução do resíduo da ETA não resultou em alterações substanciais na taxa de absorção em relação aos tijolos sem a adição do resíduo, indicando, portanto, um êxito no emprego desse resíduo proveniente da ETA.
No que diz respeito à resistência à compressão axial, os resultados pertinentes a essa característica estão resumidos nas representações gráficas subsequentes:
GRÁFICO 5 – RESISTÊNCIA MÉDIA DOS TIJOLOS DE 10% DE RESÍDUO
GRÁFICO 6 – RESISTÊNCIA MÉDIA DOS TIJOLOS DE 20% DE RESÍDUO
GRÁFICO 7 – RESISTÊNCIA MÉDIA DOS TIJOLOS DE 30% DE RESÍDUO
GRÁFICO 8 – RESISTÊNCIA MÉDIA DOS TIJOLOS SEM RESÍDUO
FIGURA 4 – TIJOLOS PARA ENSAIO DE COMPRESSÃO
Conforme estabelecido pela norma ABNT NBR 8491/2013, os tijolos de solo-cimento devem apresentar uma resistência média mínima não inferior a 2,00 MPa, e nenhum tijolo individual deve ter uma resistência mínima inferior a 1,7 MPa. Nota-se que os tijolos contendo 30% de resíduo da ETA não alcançaram o patamar mínimo estabelecido pela norma, embora tenha ocorrido uma notável queda em relação ao valor de referência. Por outro lado, os tijolos compostos por 10% de resíduo da ETA, apresentando um teor de cimento mais elevado, lograram atingir tanto a resistência média mínima quanto a resistência mínima individual estipulada pela norma.
CONCLUSÃO
Na região circundante à Avenida do Turismo, situada no bairro Tarumã, setor oeste de Manaus, constata-se a predominância de um solo excessivamente argiloso, o qual se mostra inadequado para a produção de tijolos de solo-cimento. No entanto, tal situação pode ser contornada por meio de uma ação corretiva direcionada à distribuição granulométrica, efetuada mediante a composição em massa de 70% de solo em conjunto com 30% de areia.
A relevância da incorporação de resíduos provenientes da Estação de Tratamento de Água (ETA), nas proporções de 10%, 20% e 30% em relação à massa da mistura solo+areia, torna-se crucial para mitigar por completo ocorrências de retrações e fissuras. Esse processo, aliado à aplicação de resina acrílica visando a impermeabilização desses resíduos, é determinante para prevenir tais imperfeições estruturais.
Os resultados obtidos por meio dos ensaios de absorção denotam a eficácia da utilização da resina acrílica nesse contexto. Desse modo, emerge uma demonstração sólida da viabilidade técnica subjacente à abordagem ecologicamente sustentável representada pelo resíduo da ETA.
AGRADECIMENTOS
Agradeço à Universidade Luterana do Brasil (ULBRA) por conceder a autorização para a utilização das instalações do laboratório de Mecânica dos Solos, bem como pelo acesso aos seus equipamentos, a fim de realizar os ensaios pertinentes e executar o processo de confecção dos tijolos. A colaboração e apoio fornecidos pela ULBRA foram essenciais para o desenvolvimento bem-sucedido deste projeto.
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