MECÂNICA DAS ROCHAS (31)

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AVALIAÇÃO FÍSICA E MECÂNICA DE ROCHA ARTIFICIAL 
PRODUZIDA COM RESÍDUO DE MÁRMORE CALCITA 
Fernanda S. Silva¹
,
²* (M), Carlos Eduardo G. Ribeiro¹
,
² (D) e Rubén Jesus S. Rodriguez 
1 - Instituto Federal do Espírito Santo – IFES, Campus Cachoeiro de Itapemirim- ES, fernandas@ifes.edu.br 
2 - Universidade Estadual Norte Fluminense– UENF, Campos dos Goytacazes – RJ 
 
Resumo: A crescente demanda mundial pela utilização de rochas ornamentais em construções e revestimentos assim 
como a necessidade ambiental de diminuir o impacto ambiental gerado pelos resíduos está impulsionando a produção 
de rochas artificiais. Este trabalho tem como objetivo investigar a formulação de rochas artificiais compostas por 
resíduo de mármore calcita e resina epóxi, utilizando o processo de vibro compressão a vácuo, gerando um compósito 
com boas propriedades físicas e mecânicas. As rochas artificiais produzidas foram submetidas a testes de absorção de 
água, compressão e flexão em três pontos para caracterização mecânica. As rochas produzidas artificialmente 
apresentaram propriedades mecânicas dentro da faixa esperada para estes materiais comparáveis com seus similares 
comerciais. 
 
Palavras-chave: rocha artificial, epóxi, resíduos. 
 
Evaluation physical and mechanical of a synthetic marble produced as a marble waste 
 
Abstract: The growing global demand for the use of ornamental rocks in construction and coatings as well as the 
environmental need to reduce the environmental impact caused by waste is driving the production of artificial rocks. 
This work aims to investigate the design of artificial rocks composed of calcite marble waste in epoxy resin, using the 
process of vibro vacuum compression, creating a composite with good physical and mechanical properties. The 
artificial rocks produced were subjected to water absorption, compression and bending tests on three points to 
mechanical characterization. The rocks produced artificially presented the expected mechanical properties comparable 
to those with their trading range similar materials. 
 
Keywords: artificial rock, epoxy residues. 
 
 
Introdução 
Nos últimos anos, a extração de rochas ornamentais como o mármore e o granito registrou 
um aumento significativo em função da utilização desses materiais em construção civil e também 
para a exportação. Durante o processo de extração e desdobramento de blocos de rochas para a 
produção de chapas, um volume expressivo de rejeito é gerado. Tal rejeito pode ser classificado 
como grosso e fino, sendo o grosso formado por elementos de dimensões superiores à areia fina. Já 
o fino é constituído pela lama gerada pelo corte dos blocos (aproximadamente 25% do bloco), 
polimento das placas e acabamento das peças [1]. 
Movimentos relacionados com a preocupação ambiental surgiram somente no final do 
século XX, no qual a reciclagem passa a ser utilizada como um fator prolongador da vida dos 
recursos não renováveis [2]. Visando atender as exigências impostas pelas legislações do meio-
ambiente, surgiram os desenvolvimentos de novos materiais, em especial na linha de compósitos, 
gerando os produtos conhecidos por granitos ou mármore sintéticos [2,3]. 
O mármore sintético, segundo as empresas renomadas, possui uma boa aceitação no 
mercado em função das qualidades desenvolvidas, que dentre elas destaca-se o fato de ser um 
material maciço, impermeável, não permite a formação de manchas já que impede a penetração de 
líquidos, mantendo-os apenas sobre a superfície. Isso porque a resina utilizada em processos de 
fabricação realiza tanto a aderência entre as partículas da rocha quanto realiza a penetração entre os 
seus interstícios, eliminando a macro porosidade natural da rocha [2]. 
Neste trabalho foi produzida uma composição de mármore sintético para investigar suas 
propriedades físicas e mecânicas (absorção de água, compressão e flexão em três pontos) e em 
seguida comparar tais dados com seus similares comerciais. 
 
Materiais e métodos 
- Resíduos do Mármore 
Utilizou-se neste trabalho o resíduo de mármore natural, comumente denominado de 
“calcita”, originário da empresa Polita, localizada em Cachoeiro de Itapemirim, ES, Brasil. O 
material foi coletado em pilhas de descartes. Após a coleta do material, o resíduo foi moído de 
forma que as partículas passassem na peneira de 2 mm. Posteriormente, a carga de resíduo foi 
classificada entre as peneiras de 10 e 200 mesh, dividindo-se em três diferentes granulometrias. O 
material de maiores dimensões (grosseira) classificou-se dentro da faixa de 2 mm até 0,42 mm, a 
segunda faixa(média) englobou granulometrias entre 0,42 mm até 0,075 mm, e já a terceira(fina) foi 
representada por grãos de granulometrias inferiores a 0,075mm. 
 
- Resina epóxi 
Utilizou-se no trabalho a resina epóxi do tipo éter diglicidílico de bisfenol A (DGEBA), 
Fornecido pela Dow Química S/A; nome comercial: DER 331; densidade: 1,16 g/ml e massa molar: 
340,41g/mol. Como endurecedor, utilizou-se a Tetraetilenopentamina (TEPA), fornecida pela 
Sigma Aldrich; densidade: 0,99 g/ml e massa molar: 189,31. 
 
- Fabricação de placas de mármore sintético a partir dos resíduos da indústria de mármores 
A proporção de quantitativo de uso de diferentes granulometrias (grossa, média e fina) foi 
baseada no estudo de Ribeiro et al. [4] que buscou o maior fator de empacotamento a fim de 
otimizar as propriedades do material produzido. Referenciando-se no estudo de Ribeiro et al. [4], 
adotou-se a porcentagem de 45% de material grosso, 30% de material médio e 25% de material fino 
em peso total do resíduo de mármore para a produção de cada placa. 
Para a produção das placas utilizou-se uma forma de aço baseada no processo de vibro 
compressão à vácuo. Os rejeitos de mármores foram depositados, a forma foi fechada, submetida à 
vácuo e então a resina catalisada foi inserida no processo. Para conclusão, após a entrada da resina 
no sistema, o molde foi comprimido em uma prensa e submetido a vibração. 
 
- Absorção de água e porosidade aparente 
A determinação da densidade, da absorção de água e da porosidade aparente foi realizada a 
partir da norma técnica NBR 15845/2010-anexo B. 
 
- Compressão 
O ensaio de resistência à compressão foi realizado em uma máquina universal de ensaios 
EMIC modelo DL10000, seguindo a normalização da NBR 15845/2010- Anexo E. 
 
- Flexão em três pontos 
O ensaio de resistência à flexão em três pontos foi realizado em máquina universal de 
ensaios EMIC modelo DL10000, seguindo a normalização NBR 15845/2010-Anexo F. 
 
Resultados e Discussão 
A média do resultado de densidade aparente obtido foi de 2,23 g/cm³. Fabricantes de 
mármore composto informam valores de densidade entre 2,4 e 2,5 g/cm³. Lee et al. [5] durante suas 
pesquisas deste tipo de material artificial, variou níveis de pressão de compressão, nível de vácuo e 
frequência de vibração, e assim encontrou valores variando de 2,03 a 2,45 g/cm³. O valor 
encontrado de densidade está abaixo do valor informado pelos fabricantes, mas está dentro da faixa 
encontrado por Lee et al. [5]. 
Com relação ao valor de absorção de água do mármore artificial produzido, foi encontrado o 
valor de 0,05 %. Este valor está 45% abaixo do mínimo esperado para o mármore artificial 
industrializado. O valor também está inferior ao recomendado para o mármore calcítico natural 
(matéria prima regulamentado pela ASTM C503) que deve ter o valor de absorção de água menor 
ou igual à 0,20 % [6]. Os valores informados pelos fabricantes de mármore artificial encontram-se 
na faixa de 0,09 a 0,40 % [9], comprovando a baixa absorção de água do material produzido devido 
aos valores encontrados. 
Para a porosidade aparente foi encontrado um valor médio
de 0,11 ± 0,03 %, mostrando 
excelentes propriedades físicas do mármore artificial formulado. O baixo nível de porosidade pode 
indicar uma boa aderência entre o resíduo e a resina epóxi. 
No teste de resistência a flexão em três pontos foi obtido o valor de 26,99 ± 2,73 MPa, valor 
superior ao mínimo esperado para o mármore calcítico que deve ser superior a 7 MPa, segundo a 
ASTM C503 [6]. Ribeiro et al. [4] utilizando resíduos de mármore calcítico e resina poliéster 
obteve o valor de 21,5 ± 1,9 MPa. Já os fabricantes da rocha industrializada a base de mármore 
informam valores contidos dentro da faixa entre 13,6 até 17,2 MPa [7], ou seja, o valor encontrado 
está 56% acima do máximo esperado para um compósito a base de mármore. Borsellino et al. [8] 
utilizou resíduos de mármore e epóxi e obteve como resultados valores de resistência a flexão entre 
10,6 e 22,2 MPa, ou seja, o resultado obtido está 21,7% acima do esperado por estes autores. A 
Fig. 1 retrata os valores de resistência a compressão encontrados para os corpos de prova. 
 
Figura1 
 
Valores de resistência a flexão encontrados para o mármore artificial produzido 
 
Já no teste de resistência a compressão, o valor encontrado foi de 85,20 ± 7,80 MPa. Tal 
valor é consideravelmente superior ao estabelecido pela norma ASTM C503 que regulamenta que 
para mármore calcítico natural (matéria prima), os valores de compressão devem ser superiores a 52 
MPa [6]. Fabricantes fornecem valores de 97 até 131 MPa [7], superior ao encontrado. Mas na 
pesquisa de Lee et al. [5], o autor variando as condições de produção encontrou valores de 78,70 até 
151,30 MPa. Vale destacar que tal autor utilizou resíduos de granito e de vidro, que apresentam 
maior resistência mecânica. Já Ribeiro et al. [4] encontrou a resistência de 77,9 ± 6,1 MPa, 
registrando 9,4% abaixo do valor registrado neste material alternativo a base de resina epóxi. 
Mesmo utilizando o mesmo resíduo de mármore que Ribeiro et al. [4], a resina variou, e a epóxi 
apresentou maior resistência e menor dispersão, melhorando as características mecânicas. A Fig. 2 
retrata a resistência a compressão encontrada para os corpos de prova. 
 
Figura2 
 
Valores de resistência a compressão encontrados para o mármore artificial produzido 
 
 
Conclusões 
 Os resultados mecânicos e físicos obtidos estão dentro da faixa esperada para materiais 
artificiais a base de mármore. A baixa absorção de água e do nível de porosidade indicam uma boa 
compactação e distribuição do resíduo calcítico na matriz de resina epóxi, fato que favorece a 
resistência da rocha artificial. A relativa baixa densidade do material produzido pode estar 
relacionado a baixa densidade da resina. Pelos resultados mecânicos, inferiu-se que o material 
apresentou propriedades satisfatórias para sua utilização como material alternativo. 
 
Agradecimentos 
Agradeço a CNPq e ao IFES pelo apoio no trabalho. 
 
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