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Título: Utilização de resíduos da exploração do itabirito em pavimentos intertravados.
Autor(es): Freire, Carolina Braccini
Orientador(es): Lameiras, Fernando Soares
Palavras-chave: Itabirito - exploração
Minas e mineração - resíduos
Cimentação
Blocos intertravados
Pavimentação
Data do documento: 2012
Editora / Evento / Instituição: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Referência: FREIRE, C. B. Utilização de resíduos da exploração do itabirito em pavimentos intertravados. 2012. 189 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2012.
Resumo: A exploração da areia de rio no estado de Minas Gerais como agregado na indústria da construção civil vem crescendo gradativamente. Por ser uma atividade predatória e informal, a busca por novas alternativas de materiais como agregado se torna cada vez mais evidente. Em contrapartida, o beneficiamento do itabirito como minério de ferro gera enormes quantidades de resíduo, que se encontra estocado em barragens/pilhas. Por estar muito disponível, foi proposto investigar sua utilização como agregado em blocos de pavimentação, visando ao seu aproveitamento e substituição de agregados naturais. Desta forma, o resíduo foi classificado segundo normas ambientais e caracterizado quanto às suas propriedades granulométricas, físicas, elementares, mineralógicas e morfológicas. A técnica de cimentação, já bem compreendida na etapa de condicionamento/imobilização da Gerência de Rejeitos Radioativos, foi utilizada para auxiliar na confecção de diferentes formulações de argamassas, por meio do planejamento fatorial, variando-se o traço, a relação água/cimento e o tipo de cimento utilizado. As respostas verificadas nas argamassas frescas foram viscosidade, densidade e tempo de pega e nos produtos solidificados, a densidade, o índice de vazios e a resistência à compressão em diferentes idades (7, 28, 90, 150 e 300 dias). Os resultados indicaram que dos 90 aos 300 dias apenas o traço é significativo para a resistência à compressão, sendo maiores para as argamassas com o traço 1:2 e que, após esse tempo, todos os resultados não são mais diferentes entre si, com 10% de significância. Foram testados também dois superplastificantes e dois pigmentos, na formulação escolhida que apresentou melhor custo benefício (cimento CPV, traço 1:2,5 e relação água/cimento igual a 0,80). Por apresentarem resultados distintos, principalmente com relação à resistência à compressão (o superplastificante Viscocrete 20HE apresentou maior valor a 0,9% em massa de cimento e o Viscocrete 5700, a 0,3%), os superplastificantes foram caracterizados quanto às suas propriedades físico-químicas, composição química e característica estrutural e os resultados de porcentagem de enxofre e de presença de grupos aromáticos na estrutura do 5700 justificaram essas diferenças. O uso de pigmentos aumentou a resistência dos corpos de prova e foi mais efetivo para o pigmento vermelho aos 16% (de 13,13 para 18,09MPa) e aos 8% de pigmento natural (de 13,13 para 16,16MPa), sendo que esses resultados não foram diferentes entre si. Uma instalação piloto também foi projetada para averiguar a reprodução dos resultados obtidos em laboratório. Os resultados indicaram que ocorreu repetitividade, mas não reprodutibilidade e uma possível justificativa para isso foi o fato de que os resíduos utilizados em cada situação apresentavam teores de umidade diferentes. O resíduo utilizado em escala piloto estava com teor de umidade acima da umidade crítica e, por isso, o coeficiente de inchamento médio, CIM, deveria ter sido utilizado no cálculo do volume de agregado úmido. Foi possível, portanto, produzir blocos de pavimentação utilizando o resíduo como agregado em escala piloto e eles podem ser utilizados em calçadas e estacionamentos.
Resumo em outra língua: The exploitation of river sand in Minas Gerais as aggregate in the construction industry has been gradually growing. Because it is an informal and predatory activity, the demand for new alternative materials such as aggregate becomes even more evident. In contrast, the processing of itabirite as iron ore generates huge amounts of waste that are stored in dams. Because it is available, it was proposed to investigate its use as aggregate in block paving in replacement the natural aggregates. Thus, the waste was classified according to environmental standards and characterized as its particle size distribution, physical, elemental, mineralogical and morphological characteristics. Cementation process, as well understood in the immobilization of Radioactive Waste Management, was used to prepared mortars of different formulations, varying the cement, the cement to aggregate proportion and the water/cement ratio in accord to a factorial design. The responses evaluated were viscosity, density, setting time, void ratio and compressive strength at different ages (7, 28, 90, 150 and 300 days). The results indicated that from 90 to 300 days only the cement to aggregate proportion was significant to the compressive strength, being greater for the mortar to proportion 1:2 and, after this time, all results for this response are not more different, with 10% significance level. Two different types of additives and pigments were also evaluated in the best mortar formulation (CPV cement, cement to aggregate proportion 1:2.5 and water/cement ratio 0.80). Because there were different results, especially related to the compressive strength (the superplasticizer Viscocrete 20HE showed higher values with 0.9% cement mass concentration than Viscocrete 5700, with 0.3%), the superplasticizers were characterized by their physicochemical properties, chemical composition and structural characteristics. The results of % sulfur and the presence of aromatic groups in the structure of the 5700 explained these differences. The use of pigments increased the strength of the products and was more effective for the red pigment with 16% (13.13-18.09MPa) and 8% for the natural pigment (13.13-16.16MPa), and these results were not different. A pilot plant was also designed to evaluate reproducibility of the results obtained in the laboratory. The results indicated that there was repetition, but not reproducibility because the waste used in each case had different moisture contents. The plant pilot waste had moisture content above the critical moisture and, therefore, the swelling coefficient should have been used in the calculation of the volume of aggregate wet. Therefore, the pilot-scale production was possible and the blocks can be used on sidewalk and parking.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2993
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