Avaliação físico-química da utilização de areias descartadas de fundição na fabricação de pavimento intertravado de concreto

Abstract

Resumo: A areia de fundição é largamente utilizada na obtenção de peças metálicas em todo o mundo. Dependendo da natureza química de seus aglomerantes e das variáveis do processo ao qual é empregada, pode ser regenerada e reutilizada. No entanto, chega-se ao ponto em que esta deve ser descartada ou causará queda da qualidade das peças fundidas finais. Com o intuito de verificar a viabilidade técnica e ambiental de alternativas para a aplicação da Areia Descartada de Fundição (ADF) ao setor construtivo, neste trabalho foram estudados as ADF Silicato, ADF Fenólica e ADF Verde, provenientes de fundidoras da região metropolitana de Curitiba, como substituinte da areia fina (AF) empregada na fabricação de peças de concreto para a pavimentação. As ADFs foram caracterizadas físico-quimicamente pelos ensaios de difração de raios X, fluorescência de raios X, análise granulométrica, absorção de água, massa específica, reatividade álcali-agregado, microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de energia dispersiva (MEV-EDS) e os ensaios ambientais de lixiviação e solubilização conforme normas brasileiras vigentes. Avaliaram-se também nos corpos de prova os requisitos técnicos necessários para a utilização da ADF pelos ensaios de inspeção visual, análise dimensional, absorção de água, resistência à compressão axial e resistência à abrasão. A tendência dos resultados foi verificada por análise de variância. Das três ADFs analisadas, verificou-se que a mais próxima dos resultados da AF é a ADF Verde. Esta apresentou resistência característica à compressão axial, em 28 dias, de 33,3 MPa, muito próxima à requerida por norma, de 35 MPa. Também apresentou bons resultados quanto à reatividade álcali-agregado (RAA), com valores dentro dos limites de 0,19% de variação dimensional aos 30 dias de ensaio acelerado, sendo, portanto, adequada para a aplicação em concreto. No ensaio de lixiviação e solubilização da peça final, a ADF Verde, como agregado, não apresentou contaminação acima da fixada pela norma vigente. Entretanto, as demais ADFs não foram consideradas apropriadas, na proporção de substituição utilizada de 12% na aplicação em pavimentação intertravada, por apresentar reatividade álcali-agregado no caso da ADF Silicato, e concentrações no extrato solubilizado de fenóis totais acima da permitida por norma para a ADF Fenólica. Estas também apresentaram resistência à compressão característica, aos 28 dias de idade, inferior à definida por norma, em 30,4 e 27,1 MPa, respectivamente. A análise morfológica, efetuada por MEV indicou a ocorrência de microfissuração em mapa, em determinadas regiões das amostras de ADF Silicato e ADF Fenólica, caracterizando reação álcaliagregado nessas amostras. Os resultados obtidos neste estudo evidenciaram a possibilidade da reutilização da ADF Verde como forma de reduzir o volume de descarte a aterros, pois a mesma apresentou propriedades adequadas para a aplicação em pavimentos intertravados de concreto na proporção de substituição estudada. Palavras-chave: Areia de fundição; reaproveitamento; pavimento; classificação de resíduo sólido.

Abstract: Foundry sand is widely used in the casting of metal parts all over the world. Depending on the chemical nature of its binders and the process variables employed, it can be regenerated and reused. However, it comes to the point where it should be discarded or it will result in the loss of quality of the final castings. In order to verify the technical and environmental feasibility of alternatives for Waste Foundry Sand (WFS) application for the construction sector, this work studied Silicate WFS, Phenolic WFS and Green WFS, used at the foundries of the metropolitan region of Curitiba, as substitute for fine aggregate used in the manufacture of concrete parts for paving. The WFSs were physic-chemically characterized by X-ray diffraction, Xray fluorescence, particle size analysis, water absorption, specific gravity, alkaliaggregate reactivity, scanning electron microscopy with energy-dispersive spectroscopy (SEM/EDS), environmental leaching and solubilization tests, according to Brazilian standards. The technical requirements for the use of WFS were also evaluated through visual inspection, dimensional analysis, water absorption, axial compression strength and abrasion resistance tests. The results were verified by analysis of variance. Out of the three WFSs analyzed, this research stated that the results closest to the fine aggregate is the Green WFS, with an axial compression strength at 28 days of 33.3 MPa, roughly the required standard of 35 MPa. It also presented good results regarding the alkali-aggregate reactivity (AAR), with values within the limits of 0.19% of dimensional variation at 30 days of accelerated test, being therefore suitable for concrete casting application. At the leaching and solubilization tests of the final cast part, the green WFS, as an aggregate, did not present contamination above that established by the current norm. However, the remaining WFSs were not considered adequate, in the proportion of substitution of 12% used in interlocked paving application, due to the presence of alkali-aggregate reactivity in the case of Silicate WFS, and solubilized concentrations of total phenols above allowed per standard for the Phenolic WFS. These also presented characteristic compressive strength, at 28 days of age, lower than that defined by standard regulations, of 30.4 and 27.1 MPa, respectively. The morphological analysis, performed though SEM/EDS, indicated an occurrence of map cracking in regions of the samples of Silicate WFS and Phenolic WFS, characterizing AAR in these samples. The results obtained in this study evidenced a possible reuse of the Green WFS as a form of diminishing the volume of disposal to landfills, since it presented suitable properties for an application in concrete pavements in the proportion of substitution studied. Key-words: Foundry sand; reuse; paving; solid waste classification.