REAPROVEITAMENTO DE RESÍDUOS DE MÁRMORE E GRANITO (RMG) PARA A FABRICAÇÃO DE COMPÓSITOS POLIMÉRICOS: RESISTÊNCIA À TRAÇÃO E FLEXÃO.

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Materiais

Autores

Oliveira, L.S. (UFPA) ; Santos, I.F. (UFPA) ; Mendes, B.H.A. (UFPA) ; Banna, W.R.E. (UFPA) ; Costa, D.S. (UFPA) ; Souza, J.A.S. (UFPA)

Resumo

O objetivo deste trabalho foi estudar o reaproveitamento de resíduos de mármore e granito para a fabricação de compósitos de matriz polimérica, visando proporcionar uma alternativa de material para a construção civil e reduzir o subaproveitamento desse recurso. O RMG passou por um processo de cominuição e classificação para a granulométrica. Foi utilizada a resina poliéster isoftálica, acelerador de cura e promotor de reticulação. Os compósitos foram fabricados com 10, 20, 30 e 40% de material inorgânico e os ensaios de tração e flexão seguiram as normas ASTM D3039 e ASTM D790, respectivamente. A adição do RMG mostrou-se significativa para a resistência à tração com um ganho de aproximadamente 31%, contudo, para a resistência à flexão, notou-se uma queda ocasionada pelo aumento na rigidez.

Palavras chaves

Granito; Mármore; Compósitos

Introdução

Compósito são materiais constituídos por dois ou mais constituintes gerando um produto, por assim dizer, com propriedades distintas dos materiais individuais. Os materiais combinados são essencialmente diferentes quimicamente e em escala macroscópica apresentam uma interface bem definida. (MARINUCCI, p.12, 2011). A produção de paredes divisórias pré-moldadas de materiais mais leves e resistentes são importantes para a indústria da construção civil. Os usos de materiais poliméricos reforçados é uma alternativa interessante, pois são mais leves e de fácil manipulação e montagem. Várias pesquisas utilizando resíduos industriais aplicados em compósitos são realizadas, podendo-se citar alguns trabalhos como FREITAS et al. (2007), COSTA (2016) e PEREIRA (2016), com o objetivo de encontrar formas de reutilizar esses materiais e assim minimizar os impactos ambientais causados por estas indústrias. Rochas ornamentais e de revestimento são materiais geológicos naturais que são extraídos em formato de blocos ou placas e são beneficiados por meio de técnicas como esquadrejamento e polimento. Na área comercial, estas rochas são divididas em granitos e mármores em que o primeiro são rochas silicáticas e o segundo é classificado como rochas carbonáticas (CHIODI FILHO, p. 3, 2009). Neste trabalho, produziu-se compósitos incorporando resíduos de mármore e granito, o qual foram inseridos em matriz polimérica insaturada para a realização de ensaios de resistência à tração e flexão, segundo as normas ASTM D 3039 e ASTM D 790, respectivamente.

Material e métodos

Para a fabricação dos compósitos foram utilizados resíduos de mármore e granito (RMG), resina poliéster isoftálica, acelerador de cobalto e promotor de reticulação (Peróxido de metil etil cetona). Os compósitos foram fabricados na Usina de Materiais do Laboratório de Engenharia Química da Universidade Federal do Pará, utilizando-se o método denominado hand lay up. O resíduo foi cominuído em moinho de bolas e o posteriormente classificado em peneiras de 100 mesh da série Tyler. Posteriormente fez-se o preparo da mistura resina/acelerador/resíduo/iniciador, sob agitação mecânica, até a completa homogeneização em um tempo de 8 minutos (ponto de gel). Após o preparo a mistura, esta foi depositada no molde uniformemente de forma a preencher todos os pontos e encaminhada até a prensa hidráulica, sob carga de 2 Ton. Foram produzidos compósitos com 10, 20, 30 e 40% de RMG. Os corpos de prova do ensaio de resistência a tração seguiram a norma ASTM D 3039 e os corpos de prova para flexão seguiram a norma ASTM D 790. Os ensaios de tração foram realizados em uma máquina modelo KE 2000 MP da marca KRATOS e os de flexão em uma máquina da marca EMIC, modelo DL 500, ambos com célula de carga de 5 kN e velocidade de 2 mm/min.

Resultado e discussão

A partir da Figura 1 pode-se observar os principais picos característicos do material de mármore e granito, em que há os cristais de calcita (C) - PDF 00-005-0586 e quartzo (Q) - PDF 05-0490 (MELLO, p. 43, 2006; SILVA et al, p. 3, 2005). Na Tabela 1 tem-se os resultados dos ensaios de tração dos compósitos de contendo RMG e do material de matriz plena. Por meio da Tabela 1 pode-se apurar uma elevação na tensão média dos compósitos contendo 10 % RMG, valor este, que chega a ser 31 % superior ao material de matriz pura. Este resultado pode ser decorrência de uma série de fatores como a granulometria do pó de mármore o qual foi utilizado grãos com dimensões menores à 100 mesh e isto contribuiu para uma boa interação entre matriz/RMG. Outro fator que contribuiu para este valor é referente à proporção utilizada que por ser baixa, não atingiu o limite de saturação da matriz. Conforme aumenta-se o volume de resíduo inserido há um decaimento na tensão média dos compósitos devido ao aumento de aglomerados o qual são causadores de pontos de tensão e além disso há o aparecimento de falhas ao longo do material. Na Tabela 2 tem-se os resultados para resistência a flexão da matriz pura e dos compósitos contendo RMG. Os resultados da Tabela 2 mostram que houve um decaimento nos valores de resistência à flexão com a incorporação de resíduo. Deste modo, levando em consideração a propriedade mecânica de flexão tem-se que o resíduo não atuou como reforço, somente como enchimento. Dentre os fatores que podem estar associados aos resultados expressivos de redução na resistência, destaca-se o aumento na rigidez ocasionado pelo aumento da carga inorgânica, o que resulta em uma redução da flexibilidade do material.

A Figura 1 apresenta o difratograma de raio-x do resíduo de mármore e granito com seus principais constituintes identificados.


A Tabela 1 apresenta o limite de resistência à tração dos compósitos


A Tabela 2 apresenta a resistência à flexão dos compósitos e da matriz plena

Conclusões

Foi possível confeccionar os compósitos utilizando-se as variações de 0 a 40% de material particulado, conforme o método de fabricação proposto. Para os ensaios de resistência à tração percebeu-se a influência positiva da inserção do resíduo com aumento das tensões médias para fração de 10% de resíduo e uma redução significativa na resistência à flexão dos compósitos resultantes, quando comparados à matriz. De modo geral, os compósitos produzidos se mostraram promissores e uma alternativa a ser considerada quanto ao reaproveitamento desses materiais.

Agradecimentos

Referências

ASTM D 3039. "Standard Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials", Annual Book of ASTM Standards, American Society for Testing and Materials, 2000.
ASTM D 790. "Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials", Annual Book of ASTM Standards, American Society for Testing and Materials, 2010.
CHIODI FILHO, C., CHIODI, D. K. Relatório técnico 33 –Perfil de rochas ornamentais e de revestimento. Ministério de Minas e Energia, 2009
COSTA D. S. Estudo da influência de resíduos gerados pela indústria de mineração nas propriedades de compósitos de matriz poliéster reforçados com fibras naturais. Tese de Doutorado, 2016.
FREITAS M., PIANARO S. A., NADAL F. N., TEBCHERANI S. M., BERG E. A. T., Preparação e caracterização de materiais compósitos SiC/caulim/Al via “squeeze-casting”. Congresso de Cerâmica, 2009.
MARINUCCI, G., Materiais Compósitos Poliméricos - Fundamentos e Tecnologia. Livro, 2011.
MELLO, R. M. Utilização do resíduo proveniente do acabamento e manufatura de mármores e granitos como matéria-prima em cerâmica vermelha. Dissertação de mestrado, 2006.
PEREIRA, C. R. Adição de fibra de coco pós tratamento alcalino em compósitos poliméricos de resíduo de mármore e granito como carga. Trabalho de conclusão de curso, 2016.
SILVA J. B., HOTZA D., SEGADÃES A. M., ACCHAR W. Incorporação de lama de mármore e granito em massas argilosas. Revista Cerâmica 51 pp. 325 – 330, 2005.