Comparação da reatividade de resíduo de cerâmica vermelha cominuído e matéria-prima de olaria calcinada

Pereira, Victor Leonardo Santana; Rêgo, João Henrique da Silva; Hoppe Filho, Juarez

doi:10.1590/s1678-86212023000400702

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Sumário

ARTIGOS • Ambient. constr. 23 (4) • Oct-Dec 2023 • https://doi.org/10.1590/s1678-86212023000400702 copiar

Comparação da reatividade de resíduo de cerâmica vermelha cominuído e matéria-prima de olaria calcinada

Comparison of the reactivity of comminuted red ceramic waste and calcined pottery raw material

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Resumo

A potencialidade do uso de argila calcinada como material cimentício suplementar (MCS) decorre da disponibilidade global de matérias-primas argilosas. A calcinação desidroxila a caulinita e forma uma matriz amorfa reativa. O teor de caulinita nas matérias-primas é um pré-indicador da possível reatividade pós calcinação. Na indústria de cerâmica vermelha, a matéria-prima é composta predominantemente de argilominerais e quartzo. Os produtos sinterizados descartados nesse setor, denominados resíduo de cerâmica vermelha (RCV), apresentam, após cominuição, capacidade de reagir com cal a depender do teor de caulinita contido na matéria-prima e de suas características físico-químicas e mineralógicas. Neste trabalho foi realizada a comparação da reatividade de duas amostras de argilas calcinadas provenientes de matérias-primas de diferentes polos ceramistas, com distintos teores de caulinita, com os respectivos RCVs. Os ensaios dereatividade foram: Chapelle modificado, Frattini,teste R³ eíndice de desempenho (ID), com variação do tipo de cimento Portland. A reatividade foi dependente do teor de caulinita contido na matéria-prima e da área superficial específica BET do material calcinado cominuído. A análise dos resultados indicou pouca influência do tratamento térmico na reatividade dos materiais calcinados.

Palavras-chave:
Resíduo de cerâmica vermelha; Argila calcinada; Caulinita; Atividade pozolânica

Material calcinado (g)	Hidróxido de cálcio (g)	K₂SO₄ (g)	KOH (g)	Água (g)
12,50	37,50	1,47	0,32	60,00

Argamassas	Proporção de materiais (kg)			Relação água/ligante¹	Teor de aditivo (%)²
Argamassas	Cimento	Material calcinado	Agregado miúdo	Relação água/ligante¹
ID	ID modificado
Referência	1,00	-	3,00	0,48	--	0,2
RCV A	0,75	0,25			0,4	0,7
Argila calcinada A	0,75	0,25			0,5	1,0
RCV B	0,75	0,25			0,5	0,7
Argila calcinada B	0,75	0,25			0,5	1,0

Amostra	Material	Fases mineralógicas				GOF*
Amostra	Material	Caulinita	Ilita	Quartzo	Teor de amorfos
A	Argila in natura	32,0%	19,6%	48,3%	-	1,89
	RCV	-	19,1%	35,2%	45,7%	1,37
	Argila calcinada	-	19,6%	35,7%	44,8%	1,66
B	Argila in natura	17,3%	26,4%	56,3%	-	2,06
	RCV	-	17,9%	39,6%	42,6%	1,85
	Argila calcinada	-	21,1%	37,8%	41,1%	1,68

Amostra	Material	Massa específica (g/cm³)	Área superficial BET (m²/g)	Distribuição granulométrica
Amostra	Material	Massa específica (g/cm³)	Área superficial BET (m²/g)	D10% (µm)	D50% (µm)	D90% (µm)	Material retido em #45 µm (%)
A	RCV	2,82	18,17	1,25	9,03	37,28	5,20
A	Argila calcinada	2,88	13,74	1,41	10,76	37,26	3,85
B	RCV	2,74	12,51	1,22	7,12	26,63	0,81
B	Argila calcinada	2,86	11,29	1,47	7,21	22,46	0,33
Cimento Portland	CP II - F - 32	3,08	3,19	1,17	11,84	38,66	5,53
Cimento Portland	CP V - ARI	3,12	3,20	1,30	10,24	27,28	0,51

Composição química (%)	Argila A		Argila B		Cimentos Portland
Composição química (%)	RCV	Argila calcinada	RCV	Argila calcinada	CP II - F - 32	CP V - ARI
CaO	0,24	0,19	0,64	0,71	61,21	62,75
SiO₂	69,07	69,65	70,49	68,82	12,73	17,11
Al₂O₃	19,78	19,59	17,21	17,87	3,17	4,94
Fe₂O₃	5,72	5,73	5,97	6,09	2,90	2,68
SO₃	< LQ	< LQ	< LQ	< LQ	4,69	4,07
MgO	0,77	0,76	0,82	0,87	2,55	0,59
K₂O	2,48	2,46	2,63	2,78	1,39	0,49
TiO₂	1,17	1,17	0,92	0,95	0,20	0,17
MnO	< LQ	< LQ	< LQ	< LQ	0,04	0,11
Na₂O	0,22	0,22	0,16	0,16	---	< LQ
P₂O₅	0,12	0,11	0,13	0,12	---	0,28
Perda ao fogo (PF)	1,36	0,68	1,17	0,74	10,72	5,97
SiO₂ + Al₂O₃ + Fe₂O₃	94,57	94,97	93,67	92,78	18,80	24,73
Na₂O_eq.	1,85	1,84	1,89	1,99	0,91	0,32
Requisitos químicos
NBR 16653 (ABNT, 2014ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5752: materiais pozolânicos: determinação do índice de desempenho com cimento Portland aos 28 dias. Rio de Janeiro, 2014.)					0,91		NBR 16697 (ABNT, 2018ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16697: cimento Portland: requisitos. Rio de Janeiro, 2018.)
Classe N Argilas calcinadas	SiO₂ + Al₂O₃ + Fe₂O₃ ≥ 70%				---		MgO ≤ 6,5%
SO₃ ≤ 4,0%				SO₃ ≤ 4,5%
PF ≤ 10%				PF ≤ 12,5%	PF ≤ 6,5%

Amostra	Material	% Média de água combinada	Desvio padrão
A	RCV	3,16%	0,63%
A	Argila calcinada	3,12%	0,30%
B	RCV	2,55%	0,46%
B	Argila calcinada	2,11%	0,42%

Material	Teor de caulinita (Rietveld)	Teor de amorfos	Área superficial BET (m²/g)	D50 (µm)	Chapelle modificado (mg Ca(OH)₂/g)	ID 28 dias	Redução de íons cálcio em solução (Frattini)	R³
RCV A	32,0%	45,7%	18,17	9,03	319,1	102%	54,0%	3,16%
Argila calcinada A	32,0%	44,8%	13,74	10,76	296,9	86%	38,2%	3,12%
RCV B	17,3%	42,6%	12,51	7,12	222,6	81%	27,9%	2,55%
Argila calcinada B	17,3%	41,1%	11,29	7,21	252,3	81%	35,4%	2,11%

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[1] Victor Leonardo Santana Pereira Departamento de Engenharia Civil e Ambiental | Universidade de Brasília | Campus Universitário Darcy Ribeiro, Faculdade de Tecnologia, Asa Norte | Brasília - DF - Brasil | CEP 70910-900 | Tel.: (61) 3107-5550 | E-mail: victorpereira.eng@gmail.com