UTILIZAÇÃO DE ESCORIA DE ACIARIA NO MUNICIPIO DE BARAO DE COCAIS EM ESTRADAS NAO PAVIMENTADAS

Prévia do material em texto

UTILIZAÇÃO DE ESCÓRIA DE ACIARIA NO MUNICIPIO 
DE BARÃO DE COCAIS EM ESTRADAS NÃO 
PAVIMENTADAS 
 
 
 
Gilberto Fernaandes 
Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Brasil, gilberto@em.ufop.br 
 
Jéssica Barcelos 
Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Basil, jessicasantosbarcelos@hotmail.com 
 
Marina Reno Barbosa 
Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Brasil, marina.barbosa@gerdau.com.br 
 
Hebert da Consolação Alves 
Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Brasil, hebertalvesa@yahoo.com.br 
 
Daniel Pinto Fernandes 
Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Brasil, danielfenandesambiental@gmail.com 
 
Ronderson Queiroz Hilário 
Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Brasil, rondim@gmail.com 
 
 
RESUMO: Nos dias de hoje, a geração de resíduos trata-se de um problema que afeta todo o 
mundo, comprometendo, muitas vezes, o meio ambiente. Neste contexto a indústria siderúrgica é 
um dos maiores causadores deste impacto ambiental, sendo que a escória de aciaria se destaca como 
um dos principais rejeitos dessa mesma indústria. Na busca de recursos cada vez mais 
autossustentáveis para os processos produtivos em diversos seguimentos, destaca-se a importância 
do aproveitamento da escória de aciaria em estradas não pavimentadas, sendo utilizada como 
revestimento primário e camada de anti-pó. Tendo em vista esta utilização, este trabalho teve como 
objetivo a realização de diversos ensaios de laboratório, tais como: granulometria, abrasão Los 
Angeles, Treton, absorção, densidade, cal livre, durabilidade, Índice de Suporte Califórnia (CBR) e 
a expansão por meio do PTM – 130. Assim, por meio destes ensaios, obter a caracterização 
geomecânica e ambiental da escória gerada em uma grande siderúrgica localizada na cidade de 
Barão de Cocais, para assim analisar a viabilidade do uso desta escória em estradas vicinais, 
estradas para escoamento de reflorestamento e sistema viário interno de minas assim como rodovias 
de baixo volume de trafego, entre outros. O trabalho foi divido basicamente em duas partes; na 
primeira é feita a caracterização deste resíduo, a fim de identificar suas características físicas, 
químicas e micro estruturais, e na segunda etapa a análise destes resultados tendo em vista os 
parâmetros recomendados para sua utilização nos revestimentos primários. 
 
 
PALAVRAS-CHAVE: Escória de aciaria; pavimento; estradas não pavimentadas 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
O modal rodoviário é o principal meio de 
transporte realizado no Brasil, são 1.876.479 
km de rodovias por todo o Brasil, contudo 
apenas 165.023,8 km encontram-se 
pavimentadas, segundo dados do DNIT no ano 
de 2006. A malha rodoviária é responsável pelo 
transporte de 62,70% do total de carga 
transportada no país (SILVA, 2010), logo esse 
modal tem uma grande responsabilidade pela 
eficiência e produtividade da economia. Devido 
a sua grande importância, a utilização de novas 
técnicas para o processo construtivo de 
pavimentos rodoviários é essencial para 
impulsionar o segmento. Neste contexto a 
escória de aciaria surge como uma tecnologia 
inovadora que promove a sustentabilidade com 
eficiência e economia. 
 Sabe-se que geração de resíduos é um 
inconveniente ambiental enfrentado 
mundialmente. A grande demanda por aço tem 
como subproduto gerado alguns agregados não 
desejáveis que estabelecem novos passivos 
ambientais para a indústria siderúrgica. Os 
resíduos gerados, mais especificamente a 
escória de aciaria, se não for destinada 
corretamente, pode causar danos ao meio 
ambiente. Com o objetivo de solucionar ambos 
os problemas, foram analisadas escórias de 
aciaria produzidas em três siderúrgicas distintas, 
localizadas nas regiões do estado do Rio de 
Janeiro, São Paulo e Rio Grande do Sul, por um 
processo de caracterização técnica para serem 
utilizadas como base e sub-base de pavimento 
rodoviário, com o principio de reaproveitar a 
escoria de aciaria e promover a pavimentação 
de vias e rodovias brasileiras, principalmente 
nos três estados produtores das escórias 
avaliadas. 
 
2 OBJETIVOS 
 
Este trabalho tem por objetivo caracterizar 
física, química e mecanicamente as escórias 
fornecidas por três siderúrgicas distintas, 
provenientes de Pindamonhangaba (SP), 
Sapucaia do Sul (RS) e Rio de Janeiro (RJ), por 
meio de ensaios: curva granulométrica; abrasão 
los angeles ; resistência ao choque/treton ; 
massa específica ; absorção ; durabilidade; 
microscopia eletrônica de varredura (MEV) e 
difração de raio X; PTM 130; índice de suporte 
califórnia (ISC); determinação de CaO (livre) 
NBR NM 13 (ABNT, 2004). Posteriormente foi 
realizada a comparação dos resultados obtidos e 
a checagem com relação aos padrões requeridos 
pelos órgãos federais para assim poder avaliar o 
credenciamento das escórias de aciaria para 
aplicação em obras de pavimentação rodoviária, 
mais especificamente como base e sub-base. 
 O objetivo mais amplo do trabalho é 
incentivar a pavimentação das vias e rodovias 
dos estados de São Paulo, Rio Grande do Sul e 
Rio de Janeiro, de onde os materiais estudados 
são provenientes, por meio da utilização da 
escória de aciaria como base e sub-base de 
pavimento asfáltico, promovendo assim a 
sustentabilidade do processo construtivo de 
forma viável e eficiente. 
 
3 METODOLOGIA 
 
Para a realização do trabalho, amostras de 
escória de aciaria fornecidas por três 
siderúrgicas distintas, uma em 
Pindamonhangaba-SP, uma em Sapucaia do 
Sul-RS e outra no Rio de Janeiro-RJ, foram 
analisadas por meio de ensaios de 
caracterização física, mecânica e química. Para 
a realização dos ensaios foram utilizadas as 
facilidades do laboratório de ferrovias e asfalto, 
do laboratório de química e do laboratório de 
microscopia da Universidade Federal de Ouro 
Preto. 
 Para a análise dos agregados siderúrgicos em 
questão diversos ensaios de caracterização 
técnica foram realizados segundo as 
especificações das normas técnicas adequadas, 
sendo eles os seguintes: Granulometria; Massa 
específica real e aparente; Resistência ao 
desgaste – Abrasão Los Angeles; Absorção de 
água; Resistência ao Choque - Treton; 
Durabilidade; Expansibilidade (PTM 130); 
Índice de suporte Califórnia (CBR); Difração de 
Raio X; Microscopia Eletrônica de Varredura 
(MEV) e Determinação de CaO (livre) NBR 
NM 13 (ABNT, 2004). 
 As amostras fornecidas pelas siderúrgicas 
foram armazenadas nas dependências do 
laboratório de ferrovias e asfalto. Antes da 
realização dos ensaios foi feito o quarteamento 
das amostras para garantir a representatividade 
das mesmas. 
 Após o quarteamento, os ensaios de 
caracterização física, mecânica e química das 
amostras de escória de aciaria foram realizados 
por meio dos métodos de ensaios explicitados a 
seguir: 
 
3.1 CARACTERIZAÇÃO FÍSICA 
 
Os ensaios de caracterização física das escórias 
de aciaria foram realizados no laboratório de 
ferrovias e asfalto e realizados seguindo as 
metodologias da Associação Brasileira de 
Normas Técnicas (ABNT) e do Departamento 
Nacional de Infra-Estrutura de Transporte 
(DNIT). Os seguintes métodos foram 
executados: 
 
 Densidade e absorção de água – DNER-
ME 081/98: Agregado – determinação 
da absorção e da densidade de agregado 
graúdo. 
 
 Densidade Miúdo - DNER-ME 084/95: 
Agregado miúdo – determinação da 
densidade real. 
 
 Durabilidade – DNER-ME 089/94: 
Agregados – Avaliação da durabilidade 
pelo emprego de soluções de sulfato de 
sódioou de magnésio 
 
 Expansibilidade DNIT-ME 113/2009: 
Pavimentação rodoviária – Agregado 
artificial – Avaliação do potencial de 
expansão de escória de aciaria – Método 
de ensaio. 
 
 Granulometria – DNER-ME 083/98: 
Agregados – análise granulométrica 
 
 Massa específica real - DNER-ME 
085/94: Material finamente pulverizado 
– determinação de massa específica real. 
 
3.2 CARACTERIZAÇÃO MECÂNICA 
 
Os ensaios de caracterização mecânica das 
amostras foram executados no laboratório de 
ferrovias e asfalto e realizados segundo as 
metodologias da Associação Brasileira de 
Normas Técnicas (ABNT) e do Departamento 
Nacional de Infra-Estrutura de Transporte 
(DNIT) obedecendo aos seguintes métodos de 
execução: 
 
 Índice de Suporte Califórnia – DNER-
ME 049/94: determinação do Índice de 
Suporte Califórnia utilizando amostras 
não trabalhadas. 
 
 Resistência ao choque – Tetron - DNER-
ME 399/99: Agregados – determinação 
da perda ao choque no aparelho Treton. 
 
 Resistência ao desgaste – Abrasão Los 
Angeles – DNER-ME 035/98: 
Agregados – determinação da abrasão 
“Los Angeles”. 
 
3.3 CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA 
 
Os ensaios de caracterização química foram 
executados no laboratório de química, no 
laboratório de microscopia e no laboratório de 
ferrovias e asfalto da Universidade Federal de 
Ouro Preto segundo as metodologias da 
Associação Brasileira de Normas Técnicas 
(ABNT). Os métodos de execução foram: 
 Determinação de CaO (livre) – NBR NM 13: 
Cimento Portland – Análise química – 
Determinação de óxido de cálcio livre pelo 
etileno glicol (ABNT. 2004). 
Difração de raios-X - PO-GT 5042: 
Procedimento para análise por Difratometria de 
raios X, visando à identificação da composição 
cristalina das escórias de aciaria estudadas. 
 Microscopia eletrônica de varredura (MEV) 
com EDS visa à obtenção de informações 
estruturais e químicas de amostras de escórias 
de aciaria em estudo. 
 Após os ensaios, os resultados obtidos na 
caracterização técnica das escórias de aciaria 
das cidades de Pindamonhangaba, Sapucaia do 
Sul, e Rio de Janeiro foram estudados e a 
utilização das mesmas como base e sub-base de 
pavimento rodoviário foi analisada. 
4 RESULTADOS E ANÁLISES 
 
As escórias de Pindamonhangaba (SP), 
Sapucaia do Sul (RS) e Rio de Janeiro (RJ) 
passaram por uma bateria de ensaios de 
caracterização técnica, e os resultados 
encontrados foram apresentados e analisados a 
seguir. 
 
4.1 ANÁLISE GRANULOMÉTRICA 
 
Os ensaios de granulometria realizados nas 
escórias estudadas resultaram nas seguintes 
curvas granulométricas. 
 
Figura 1 - Curva Granulométrica da Escória de Sapucaia 
do Sul. 
 
 
Figura 2 - Curva Granulométrica da Escória do Rio de 
Janeiro. 
 
Figura 3 - Curva Granulométrica da Escória de 
Pindamonhangaba. 
 
 O coeficiente de curvatura da escória de 
Sapucaia do Sul foi de 1,2, o da escória do Rio 
de Janeiro foi de 1,14 e da escória de 
Pindamonhangaba foi de 1,19. Como os três se 
encontram entre: 1< CC < 3, os materiais em 
questão são classificados como bem graduados. 
 
4.2 DENSIDADE E ABSORÇÃO DE ÁGUA 
 
Os valores obtidos nos ensaios realizados estão 
apresentados na Tabela 1. Os resultados para 
absorção e massa específica real estão dentro 
dos valores previstos para a escória de aciaria, o 
que implica em materiais com elevado potencial 
de uso. 
 As faixas aceitáveis para qualificar a escória 
de aciaria para uso em pavimentação 
(IBS/2005) são: absorção (%) para o processo 
Linz Donawitz 0,9–5,2% e para o processo 
Forno Eletrico Arco é 1,1–2,7%; para a massa 
específica real (kg/dm³) para LD 3,2–3,8 
kg/dm³ e para o FEA é 3,14-3,95 kg/dm³. Logo, 
os ensaios se enquadraram dentro do que dita a 
norma. 
 
Tabela 1 – Resultados dos ensaios de Densidade e 
Absorção das escórias analisadas 
Densidade e Absorção - agregado graúdo - DNER-ME 
081/98 
 
SC RJ SP 
Amostra - 19,1mm 
GSB = Densidade 
Aparente 
3,14 3,31 3,19 
GSA = Densidade 
Real 
3,26 3,52 3,41 
Absorção (%) 1,13 1,81 2,03 
Amostra - 12,7mm - peneira 1/2" 
GSB = Densidade 
Aparente 
3,15 3,33 3,22 
GSA = Densidade 
Real 
3,31 3,55 3,44 
Absorção (%) 1,53 1,92 2,01 
Amostra - 9,5mm - peneira 3/8" 
GSB = densidade 
aparente 
3,11 3,27 3,16 
GSA = Densidade 
Real 
3,24 3,48 3,4 
Absorção (%) 1,27 1,84 2,28 
Amostra - 4,8mm - peneira 4 
GSB = densidade 
aparente 
3,18 3,48 3,3 
GSA = Densidade 
Real 
3,35 3,73 3,53 
Absorção (%) 1,6 1,93 1,97 
 
4.3 DEMAIS ENSAIOS DE 
CARACTERIZAÇÃO FÍSICA E MECÂNICA 
 
Os resultados dos demais ensaios caracterização 
física e mecânica realizados foram apresentados 
na tabela a seguir: 
Tabela 2 – Resultados dos ensaios de Caracterização da 
Escória de Sapucaia – RS 
 
Tabela 3 – Resultados dos ensaios de Caracterização da 
Escória do Rio de Janeiro – RJ 
 
Tabela 4 – Resultados dos ensaios de Caracterização da 
Escória do Pindamonhangaba – SP 
 
 
As três escórias de aciaria analisadas, quando 
submetidas ao ensaio de durabilidade com o 
sulfato de sódio, obtiveram resultados de 
durabilidade menores que a máxima permitida 
de 5%. Logo a mesma está dentro do 
recomendado para o uso. 
 Os valores mínimos de CBR para utilização 
em base e sub-base é de 60% para tráfego 
menor ou igual a 5,0x10
6
 e, de 80% para tráfego 
maior que 5,0x10
6
, logo, todas as análises se 
encontram dentro do permitido, segundo DNIT 
(DNER – ES – 303/97). 
 Para utilização como base e sub-base os 
limites estabelecidos por norma para o ensaio 
de resistência ao choque – treton é de 40%, logo 
as escórias analisadas estão em conformidade 
com a norma. 
 As escórias de aciaria em questão 
apresentaram uma abrasão inferior ao valor 
máximo permitido para o desgaste "Los 
Angeles", que é de 55% para base granular, 
segundo as Normas Técnicas (DNER – ES – 
303/97), se enquadrando nos padrões 
permitidos. 
 Os teores de CaO (livre) apresentados pelas 
três escórias são relativamente baixos, não 
apresentando riscos de expansão quando 
aplicadas em pavimentos. 
 A expansibildade observada nas escórias está 
abaixo do valor limite recomendado pelas 
normas técnicas que é 3%, logo está dentro da 
faixa permitida demonstrando conformidade do 
material. 
 
4.4 DIFRAÇÃO DE RAIO-X 
 
Os ensaios de difração de raio-X realizado em 
todas as escórias de aciaria estudadas, 
demonstraram a ocorrência das fases 
mineralógicas dos padrões difratométricos. 
Obteve-se como principais constituintes 
mineralógicos de Sapucaia do Sul: Wustite – 
FeO; Perovskite – Ca(TiO2); Srebrodolskite – 
Ca2Fe2O5; Magnetite – Fe2O4. Já a escória do 
Rio de Janeiro é formada por: Magnetite – 
Fe2O4; Wustite – FeO. E, finalmete, a escória de 
Pindamonhangaba é composta por: Magnetite – 
Fe2O4; Quartz – SiO2; Wustite – FeO; Calcite – 
CaCO3. Esses resultados podem ser percebidos 
nas Figuras 4, 5 e 6. 
 
Figura 4- Difração de Raio X da Escória de Sapucaia do 
Sul – RS 
 
Figura 5- Difração de Raio X da Escória da unidade do 
Rio de Janeiro – RJ 
 
 
Figura 6- Difração de Raio X da Escória de 
Pindeamonhangaba – SP 
 
4.5 MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE 
VARREDURA 
 
A análise virtual das escórias de aciaria de 
siderúrgicas do RJ, RS e SP estudadas mostrou 
que todas as amostras de escórias mostraram 
aspecto irregular e de textura áspera. Observou-
se que as partículas das amostras possuem 
forma angulosa e dimensões diversas. 
 
 
Figura 7 - MorfologiaTípica encontrada na Escória de 
Aciaria de Sapucaia - RS. 
 
Figura 8 - Morfologia Típica encontrada na Escória de 
Aciaria do Rio de Janeiro - RJ. 
 
Figura 9 - Morfologia Típica encontrada na Escória de 
Aciaria de Pindamonhangaba - SP. 
 
 Pode-se perceber que os principais elementos 
presentes nas diferentes escórias estudadas são 
oxigênio, magnésio, alumínio, silício e cálcio. 
Nas Tabelas 5, 6 e 7 apresentadas a seguir é 
possível observar os resultados que foram 
encontrados. 
 
Tabela 5- Composição da escória do Rio de Janeiro- RJ. 
 
Tabela 6- Composição da escória de Sapucaia- RS. 
 
Tabela 7- Composição da escória de Pindamonhangaba- 
SP. 
 
 
5 CONCLUSÃO 
 
A partir de uma análise criteriosa dos resultados 
obtidos no trabalho, foi possível concluir que as 
escórias de aciaria fornecidas por siderúrgicas 
de Pindamonhangaba (SP), Sapucaia do Sul 
(RS) e Rio de Janeiro (RJ) são materiais que 
estão em conformidade com os padrões 
normativos estabelecidos para utilização como 
base e sub-base de pavimento rodoviário. Com 
base nessa avaliação é possível perceber uma 
compatibilidade das propriedades da escória 
com a necessidade de utilização de novos 
materiais no meio rodoviário. Adiciona-se o 
fato de que o emprego do co-produto possui um 
apelo sustentável, que atualmente é bastante 
considerável, o que leva empresas a buscarem 
cada vez mais seu emprego, por isso estudos 
sobre o assunto são cada vez mais relevantes. 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Os autores agradecem à Universidade Federal 
de Ouro Preto, ao Laboratório de Ferrovias e 
Asfalto e à Fundação Gorceix pelo apoio aos 
ensaios e a Gerdau Açominas pelo apoio e 
fornecimento de material para realização dos 
ensaios. 
 
REFERÊNCIAS 
 
Barbosa, M. R. (2013) Estudo em laboratório para 
caracterização ambiental, mecânica, física e química 
da escória de aciaria de cinco estados do Brasil, com o 
levantamento de possibilidades de aplicação na 
pavimentação. Ouro Preto/MG - Dissertação de 
mestrado UFOP. 
 
Castelo Branco, V. T. F. (2004) Caracterização de 
misturas asfálticas com o uso de escória de aciaria 
como agregado. Tese de mestrado, COPPE/UFRJ, Rio 
de Janeiro/RJ 
 
DNER – DEPARTAMENTO NACIONAL DE 
ESTRADAS DE RODAGEM. ME 035/98: 
Agregados – determinação da abrasão “Los Angeles”. 
Rio de Janeiro, 1998. 
 
DNER – DEPARTAMENTO NACIONAL DE 
ESTRADAS DE RODAGEM. ME 049/1994: solos: 
determinação do Índice de Suporte Califórnia 
utilizando amostras não trabalhadas: método de 
ensaio. Rio de Janeiro, 1994. 
 
DNER – DEPARTAMENTO NACIONAL DE 
ESTRADAS DE RODAGEM. ME 081/98: 
Agregados – determinação da absorção e da 
densidade de agregado graúdo. Rio de Janeiro, 1998. 
 
DNER – DEPARTAMENTO NACIONAL DE 
ESTRADAS DE RODAGEM. ME 083/98: 
Agregados – análise granulométrica. Rio de Janeiro, 
1998. 
 
DNER – DEPARTAMENTO NACIONAL DE 
ESTRADAS DE RODAGEM. ME 084/95: Agregado 
miúdo – determinação da densidade real. Rio de 
Janeiro, 1995. 
 
DNER – DEPARTAMENTO NACIONAL DE 
ESTRADAS DE RODAGEM. ME 085/94: Material 
finamente pulverizado – determinação da massa 
específica real. Rio de Janeiro, 1994. 
 
DNER – DEPARTAMENTO NACIONAL DE 
ESTRADAS DE RODAGEM. ME 089/94: 
Agregados – Avaliação da durabilidade pelo emprego 
de soluções de sulfato de sódio ou de magnésio. Rio 
de Janeiro, 1994. 
 
DNER – DEPARTAMENTO NACIONAL DE 
ESTRADAS DE RODAGEM. ME 262/94: Emprego 
de escórias de aciaria em pavimentos rodoviários. Rio 
de Janeiro, 1994. 
 
DNER – DEPARTAMENTO NACIONAL DE 
ESTRADAS DE RODAGEM. ME 399/99: 
Agregados – determinação da perda ao choque no 
aparelho Treton. Rio de Janeiro, 1999. 
 
DEPARATAMENTO NACIONAL DE INFRA-
ESTRUTURA DE TRANSPORTE - ME 113/2009: 
Pavimentação rodoviária – Agregado artificial – 
Avaliação do potencial de expansão de escória de 
aciaria – Método de ensaio. Rio de Janeiro, 2009. 
 
DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRA-
ESTRUTURA DE TRANSPORTE – DNIT. PRO 
263/94 – Emprego de escórias de aciaria em 
pavimentos rodoviários – Rio de Janeiro, 3 p., 1994. 
 
FERNANDES, D. P. (2010) Estudo de estabilização 
química, geomecânica e ambiental das escórias de 
aciaria LD para fins de aplicação como material de 
lastro ferroviário em vias sinalizadas. NUGEO, Área 
de concentração: Geotecnia de pavimentos – 
Universidade Federal de Ouro Preto. Ouro Preto. 
 
Fernandes, G. (2005) Comportamento da Estrutura de 
Pavimentos Ferroviários com Utilização de Solos 
Finos e/ou Resíduos de Mineração de Ferro 
Associados a Geossintéticos. Brasília – Tese de 
doutorado UnB. 
 
Saraiva, S. L. C. (2006) Metodologia e análise 
experimental do comportamento geotécnico da 
estrutura de pavimentos rodoviários. Ouro Preto/MG - 
Dissertação de mestrado UFOP. 
 
Silva, R. G. O. (2010) Estudo laboratorial do desempenho 
mecânico de misturas asfálticas com resíduos 
industriais de minério de ferro. Dissertação 
(Mestrado) - Universidade Federal de Ouro Preto. 
Ouro Preto/MG 
 
Souza, M. L. (1980). Pavimentação Rodoviária. IPR / 
DNER. Rio de Janeiro / RJ.