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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM CONSTRUÇÃO CIVIL
CARACTERIZAÇÃO, ANÁLISE DA VARIABILIDADE E POSSÍVEIS FORMAS DE REAPROVEITAMENTO DE LAMAS RESIDUAIS DE DIFERENTES CENTRAIS DE
DOSADORAS DE CONCRETO
Autor: Juliana Vieira Martins
Orientador: Prof. White José dos Santos
Belo Horizonte,
2017.
ii
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
Juliana Vieira Martins
CARACTERIZAÇÃO, ANÁLISE DA VARIABILIDADE E POSSÍVEIS FORMAS DE REAPROVEITAMENTO DE
LAMAS RESIDUAIS DE DIFERENTES CENTRAIS DOSADORAS DE CONCRETO
Monografia apresentada ao Curso de Especialização em Produção e Gestão do Ambiente Construído - área: Tecnologia e Gestão do Ambiente Construído da Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais. Orientador: Prof. Dr. White José dos Santos
Belo Horizonte, 2017.
iii
AGRADECIMENTOS A Deus, em primeiro lugar.
Ao meu orientador White José dos Santos, que me apoiou, incentivou e
proporcionou grandes oportunidades.
Ao meu marido Warley, pelo amor, carinho, compreensão, companheirismo,
incentivo e dedicação de sempre e aos meus filhos Ian e Nicole, que renovam
minhas energias para continuar em busca dos meus objetivos.
Aos meus queridos pais, Mariza e Aloísio, pelo amor, apoio, incentivo e
principalmente pelas orações.
Às minhas irmãs, Ana Amélia e Larissa, que sempre me encorajaram, aconselharam
e apoiaram em todas as horas.
Aos professores e técnicos responsáveis pelo Laboratório de Concreto do
Departamento de Engenharia de Materiais e Construção (DEMC), em especial aos
funcionários Ricardo e Éder.
Aos professores e técnicos responsáveis pelo Laboratório de Caracterização dos
Materiais do Departamento de Engenharia de Materiais e Construção (DEMC).
Aos professores e técnicos responsáveis pelo Laboratório de Caracterização dos
Materiais do Departamento de Engenharia de Minas (DEMIN), em especial ao
Professor Paulo Brandão e à funcionária Isabel.
Aos professores do curso de especialização pelos bons conselhos, instruções e
esclarecimentos.
Aos funcionários do Departamento de Engenharia de Materiais e Construção
(DEMC) Gilmar, Ariela e Ivonete, que sempre estiveram prontos a ajudar com
eficiência e disposição.
Às Centrais de Dosagem de Concreto visitadas, que foram muito solicitas em me
receber e fornecer as informações solicitadas..
iv
RESUMO
A Lama Residual de Concreto Usinado (LRCU) é um resíduo gerado em Centrais
Dosadoras de Concreto (CDC’s) e, em muitos casos, por não possuir uma opção de
reaproveitamento eficiente, ainda é destinada para aterros. O objetivo do presente
trabalho é identificar quais são as características da LRCU, sua variabilidade e quais
as possíveis formas de reaproveitamento desse resíduo. Para atingir esse objetivo,
foram visitadas nove CDCs da região metropolitana de Belo Horizonte com
aplicação do que questionário e coleta amostra de LRCU. Posteriormente foram
feitos ensaios laboratoriais para análise granulométrica dos resíduos coletados. Nas
concreteiras visitadas a geração de resíduo variou de 0,2 a 7,5% em relação ao
volume de concreto produzido e foi observado que grande parte é enviada para
aterros sanitários. A água residual de concreto usinado (ARCU), após sofrer o
processo de decantação, é 100% reaproveitada nas atividades das centrais. Houve
uma grande variabilidade na distribuição granulométrica das partículas maiores que
100µm e menor variação para os grãos mais finos. Após analise dos resultados
conclui-se que são necessários mais estudos para viabilizar o aproveitamento da
LRCU na prática, sendo as substituições à areia e ao fíler calcário boas opções a
serem consideradas em trabalhos futuros.
Palavras chave: Lama residual de concreto usinado (LRCU), central dosadora de
concreto (CDC), concreteiras, resíduos de construção civil, reaproveitamento de
resíduos.
v
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - LRCU gerada pela lavagem dos balões dos caminhões betoneira. .......... 10
Figura 2 - LRCU após passagem por máquina recicladora (endurecida). ................. 10
Figura 3 – Exemplo de uma instalação de reciclagem de resíduos de concreto. ...... 19
Figura 4 - Fluxograma geral de produção de concreto em uma CDC. ...................... 23
Figura 5 - Geração do resíduo de concreto gerado em Centrais de Concreto
Usinado. .................................................................................................................... 25
Figura 6 - Destinações para as LRCU's das centrais visitadas. ................................ 27
Figura 7 - Blocos de concreto produzidos. ................................................................ 27
Figura 8 - Porcentagem em volume de LRCU produzidas nas centrais visitadas. .... 29
Figura 9 - Resíduo coletado de uma CDC. ............................................................... 30
Figura 10 - Gráfico comparativo das granulometrias das LRCU's coletadas. ........... 30
Figura 11 - Gráfico comparativo das amostras de LRCU e fíler calcário coletados. . 33
vi
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Tipos de cimento Portland em função das adições. .................................. 8
Tabela 2 - Principais características físicas e mineralógicas do resíduo. .................. 12
Tabela 3 - Características químicas dos resíduos. .................................................... 13
Tabela 4 - Influência da LRCU nas propriedades dos concretos produzidos. ........... 15
Tabela 5 - Influência da LRCU nas propriedades dos blocos produzidos. ................ 16
Tabela 6 - Influência da LRCU nas propriedades das argamassas CEM produzidas.
.................................................................................................................................. 17
Tabela 7 - Resumo dos resultados encontrados para aproveitamento de LRCU de
concreto com AEH. ................................................................................................... 18
Tabela 8 - Dados da análise granulométrica das partículas > 150 µm e dos limites
estabelecidos na NBR 7211 para agregados miúdos. .............................................. 31
Tabela 9 – Resultado das análises granulométricas das amostras abaixo de 150µm.
.................................................................................................................................. 32
vii
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Classificação dos agregados segundo a sua obtenção. ........................... 3
Quadro 2 - Características dos minerais constituintes das rochas mais comuns em
MG. ............................................................................................................................. 5
Quadro 3 - Classificação das britas quanto à dimensão dos grãos. ............................ 5
Quadro 4 - Classificação das areias quanto ao módulo de finura. .............................. 6
Quadro 5 - Questionário aplicado nas CDC's. ........................................................... 20
Quadro 6 - Materiais utilizados para produção dos traços nas CDC's visitadas. ...... 24
Quadro 7 - Tipo de geração do resíduo nas CDC's visitadas. ................................... 26
viii
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
a/c – Relação água/cimento
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
AGN – Agregado Graúdo Natural
AGR – Agregado Graúdo Reciclado
ALCB - Água de lavagem dos caminhões betoneira
AMN – Agregado Miúdo Natural
AMR – Agregado Miúdo Reciclado
ARCU – Água Residual de Concreto Usinado
CDC – Central Dosadora de Concreto
LRCU – Lama Residual de Concreto Usinado
SSS – Saturado com Superfície Seca
ix
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 1
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................... 3
2.1 Principais componentes de concretos e argamassas ........................................ 3
2.1.1 Agregados ................................................................................................... 3
2.1.2 Cimento ....................................................................................................... 6
2.1.3 Água ............................................................................................................ 8
2.1.4 Aditivos ........................................................................................................ 8
2.2 Formas de reaproveitamento e caracterizações realizadas ............................... 9
2.2.1 Características do resíduo .......................................................................... 9
2.2.2 Substituição aos agregados naturais em concretos .................................. 13
2.2.3 Substituição aos agregados naturais em blocos de concreto ................... 15
2.2.4 Substituição ao fíler e areia ....................................................................... 16
2.2.5 Utilização de aditivo estabilizador de hidratação (AEH) ............................ 18
2.2.6 Máquinas recicladoras .............................................................................. 19
3. METODOLOGIA ................................................................................................... 20
3.1 Visitas às centrais de concreto usinado ........................................................... 20
3.2 Caracterização dos resíduos coletados ........................................................... 21
4. RESULTADOS ...................................................................................................... 22
4.1 Visitas às centrais de concreto usinado ........................................................... 22
4.1.1 Processo de produção dos traços ............................................................. 22
4.1.2 Processo de geração do resíduo............................................................... 24
4.2 Caracterização dos resíduos coletados ........................................................... 29
4.2.1 Análise Granulométrica partículas > 150 µm ............................................ 29
4.2.2 Análise granulométrica partículas < 150 µm ............................................. 31
5. CONCLUSÃO ....................................................................................................... 34
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 36
1
1. INTRODUÇÃO
A construção civil representa uma parcela considerável do PIB mundial, mas
também é responsável por gerar grande quantidade de resíduo, causando diversos
impactos ambientais (ISAIA, 2007). Uma das fontes desse impacto é a lama residual
de concreto usinado (LRCU), que resulta das operações de limpeza interna de
balões de caminhões misturadores de concreto e do pátio de operações (CORREIA
et al., 2009). O resíduo pode ser gerado por sobras de concreto que permaneceram
aderidas à parede dos balões, pela perda de produção excedente ou por caminhões
que excederam o tempo limite de 90 minutos para transporte, previsto na NBR 7212
(ABNT, 2012), e retornaram das obras sem ser descarregados (ACI, 2015).
Após a lavagem interna dos caminhões, a água de lavagem (AL), composta por
concreto e água, é depositada em tanques de sedimentação. A fase líquida, ou água
residual de concreto usinado (ARCU), é tratada de acordo com a destinação final
(DE PAULA, 2014), podendo ser reutilizada em atividades da própria concreteira. O
material sedimentado é chamado de lama residual de concreto usinado (LRCU) e
possui pH elevado, próximo de 11,5, além de conter materiais que podem ser
tóxicos ao meio ambiente se não forem destinado de forma adequada. Segundo
Correia (2009), a LRCU processada contém alguns agregados da mistura original e
pasta de cimento residual.
Uma pesquisa realizada pela Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP)
concluiu que entre 2005 e 2012 a produção de concreto preparado em centrais
aumentou em 180%. Estima-se que a produção das concreteiras brasileiras foi de 51
milhões de m³ em 2012 com previsão de atingir 72,3 milhões de m³ em 2017. Esse
aumento pode ser justificado pelo crescimento da construção civil e obras de
infraestrutura neste período, além do aumento da utilização do sistema construtivo
de paredes de concreto e mudança no comportamento das construtoras, que
deixaram de produzir concreto na obra (ABCP, 2013).
O percentual estimado de resíduo gerado em relação ao total de concreto produzido
varia de local para local, geralmente variando de 1 a 4%, sendo que no Brasil essa
perda pode chegar a 9% (CORREIA et al. 2009, p.1).
2
A preocupação em encontrar uma adequada destinação à lama produzida em
concreteiras é percebida em escala mundial por diversos motivos como reduzir: as
áreas destinadas a aterros (que em muitos países já são escassas) (CORREIA,
2009; KOU, 2012; SÉRIFOU, 2013), o custo do tratamento de resíduos antes da
eliminação (a legislação para destinação de resíduos está cada dia mais rigorosa)
(CORREIA, 2009), o custo da destinação para aterros (que no futuro estarão
saturados, elevando o valor cobrado) (SÉRIFOU, 2013; SCHOON, 2014) e os
impactos ambientais gerados pela extração de recursos naturais (esgotamento de
jazidas já é uma realidade próxima) (CORREIA, 2009; SCHOON, 2014; SÉRIFOU,
2013).
O presente trabalho tem como objetivo geral verificar quais são as características da
LRCU, a variabilidade dessas características entre as CDCs e quais as possíveis
formas de reaproveitamento desse resíduo. Para alcançar o objetivo geral, tem-se
os objetivos específicos:
Identificar na literatura as formas de reaproveitamento das LRCU e as
características já estudadas por outros autores;
Verificar a realidade atual das principais centrais de concreto usinado (CDC)
da região metropolitana de Belo Horizonte no que diz respeito ao tratamento e
destinação da ALCU;
Realizar a análise granulométrica das lamas coletadas em diferentes centrais
da região metropolitana de Belo Horizonte.
Este trabalho está estruturado da seguinte forma: Capítulo 2: Levantamento
bibliográfico dos principais componentes utilizados na fabricação de concretos e
argamassas, das características físicas, químicas e mineralógicas da LRCU
encontradas por outros autores e das formas de reaproveitamento já estudas com os
principais resultados encontrados; Capítulo 3: Explicação sobre a metodologia
utilizada para a realização das entrevistas e para os ensaios realizados; Capítulo 4:
Estudos de caso com os resultados encontrados nas visitas e nos ensaios; Capítulo
5: Conclusão do trabalho.
3
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Principais componentes de concretos e argamassas
2.1.1 Agregados
Segundo Neville (2013, p. 41), os agregados ocupam aproximadamente três quartos
(3/4) do volume total de concreto. Eles influenciam significativamente na resistência
mecânica e na durabilidade dos concretos produzidos. A geometria, a textura
superficial e a absorção dos agregados são alguns responsáveis por essa influência,
além das propriedades herdadas das rochas-mãe, como, por exemplo, massa
específica, resistência, porosidade, estabilidade química e física e composição
química e mineral. Quando são extraídos diretamente da natureza, possuem
classificação segundo a obtenção de acordo com o Quadro 1.
Quadro 1 - Classificação dos agregados segundo a sua obtenção.
Classificação Obtenção Exemplos
Naturais Rochas fragmentadas pela ação do vento, das chuvas, das variações de temperatura etc. e encontradas na natureza sob a forma de agregado.
Areias, pedregulhos
Artificiais
Materiais que foram fragmentados ou triturados com auxilio de britadores ou outro meio artificial
Areias artificias e britas de granito, gnaisse, calcário etc.
Fonte: RIBEIRO; PINTO; STARLING, 2011, p. 16.
Segundo Pinho (2007, p. 3-4), no Brasil, há cinco grandes polos de produção de
pedra britada: São Paulo, Minas Gerais, Rio de Janeiro, Paraná e Rio Grande do
Sul. Esses locais possuem diferentes tipos de rochas-mãe de brita devido à
diversidade geológica e abundância. As rochas mais encontradas nessas regiões
são:
São Paulo: Capital - Granitos/Gnaisses, Interior - Basalto/Diabásio;
Minas Gerais: Capital - Calcário e Granito/Gnaisse;
Rio de Janeiro: Sienitos e Gnaisses;
Paraná: Capital: Calcário, Interior: Basalto/Diabásio;
Rio Grande do Sul: Granitos e Basaltos.
A Região Metropolitana de Belo Horizonte representa em torno de 20% de toda a
reserva estadual e 4,5% da reserva nacional. Possui 26 pedreiras, sendo que a
4
rocha do tipo calcário representa 70% e a do tipo Gnaisse/Granito, 30% da
disponibilidade total (PINHO, 2007. p. 19-20).
Conforme citado anteriormente, as propriedades das rochas-mãe exercem
importante influência nas propriedades dos agregados, portanto devem ser
estudadas para a verificação da qualidade dos concretos produzidos. As
características das rochas mais abundantes na Região Metropolitana de Belo
Horizonte estão listadas abaixo:
Calcário: é uma rocha sedimentar. Conforme NBR NM 66 (ABNT, 1998, p. 2), “as
rochas sedimentares são formadas pela deposição e posterior litificação de
sedimentos originados de outras rochas ou provenientes de precipitações químicas,
ou pela acumulação de restos de seres vivos”. É constituído por carbonato de cálcio,
em especial a calcita, e fósseis (ISAIA, 2010, p. 449; ABNT, 1998, p. 5).
Granito: é uma rocha ígnea. Conforme NBR NM 66 (ABNT, 1998, p. 2), “as rochas
ígneas são formadas pelo resfriamento e consolidação do magma (rocha fundida ou
material ígneo fluido proveniente do interior da crosta terrestre)”. É composto por
Quartzo, Plagioclásio e Feldspato Potássico. É comum a presença de Mica clara
(Muscovita) ou Mica escura (Biotita) e podem conter outros minerais máficos, como
os ferromagnesianos (hornblenda). (ISAIA, 2010, p. 447; ABNT, 1998, p. 3).
Gnaisse: é uma rocha metamórfica. Conforme NBR NM 66 (ABNT, 1998, p. 2), “as
rochas metamórficas são formadas pela transformação de massas rochosas sólidas
preexistentes pela ação individual ou conjunta da temperatura, da pressão e de
fluidos que deram origem a novos tipos petrográficos”. É formada por quartzo e
feldspato, com bandas ricas em micas e anfibólios (ISAIA, 2010, p. 451; ABNT,
1998, p. 5). No quadro 2 estão especificadas algumas características dos minerais
constituintes das rochas descritas acima.
Os agregados podem conter limites de substâncias nocivas estabelecidos pela NBR
7211 ABNT (2011, p. 5) como torrões de argila e materiais friáveis, materiais
carbonosos, material fino, impurezas orgânicas, teor de cloretos e teor de sulfatos.
Os agregados graúdos são aqueles cujos grãos passam na peneira ABNT 75 mm e
ficam retidos na peneira ABNT 4,75 mm e os agregados miúdos são os que passam
na peneira ABNT 4,75 m, respeitando os limites estabelecidos. (ABNT, 2009, p. 5.).
5
Quadro 2 - Características dos minerais constituintes das rochas mais comuns em MG.
Mineral Composição
Química Peso
específico Classe
(Grupos)
Feldspato potássico Silicáticos KAlSi3O8 2,56 Tectossilicatos Quartzo Silicáticos SiO2 2,65 Tectossilicatos Plagioclásio Silicáticos (Na,Ca)(Al, Si)
AlSi2O8 2,62 – 2,76 Tectossilicatos
Hornblenda Silicáticos (NaCa)2(Mg,Fe)5 Si7AlO22(OH)2
3,0 – 3,5 Inossilicatos (Anfibólios)
Muscovita Silicáticos K2Al4Si6Al2O2(OH)4
K2(Mg,Fe,Al)6 2,76 – 3,0 Filossilicatos (mica)
Biotita Silicáticos (Si,Al)8O20(OH)4 2,8 – 3,4 Filossilicatos (mica) Calcita Não silicáticos CaCO3 2,71 Carbonatos
Fonte: Adaptado de ISAIA, 2010, p. 441-442.
Segundo NBR 9935 ABNT (2011, p. 3), os agregados graúdos podem ser: Pedra
britada ou brita (originado da fragmentação mecânica de rocha), pedregulho ou
cascalho (como encontrado na natureza) e pedregulho britado ou cascalho britado
(originado da fragmentação mecânica do pedregulho). Podem ser classificados
comercialmente de acordo com a dimensão dos grãos, conforme Quadro 3.
Quadro 3 - Classificação das britas quanto à dimensão dos grãos.
Classificação Peneiras normalizadas Utilização
Brita 0 4,8 – 9,5 mm Concreto convencional Brita 1 9,5 – 19,0 mm Brita 2 19,0 – 25,0 mm
Brita 3 25 – 38,0 mm Concreto massa Brita 4 38,0 – 64,0 mm
Pedra de mão > 76 mm Fundação
Fonte: RIBEIRO; PINTO; STARLING, 2011, p. 20.
Segundo NBR 9935 ABNT (2011, p. 3), a areia é um agregado miúdo proveniente de
processos naturais, industriais ou artificiais por desintegração de rochas. Pode ser
também originada por meio de processos de reciclagem. A areia natural,
normalmente encontrada em leitos de rios, é gerada por processos de fragmentação
das rochas. É constituída principalmente de quartzo, podendo conter minerais
secundários, enquanto a areia artificial possui as propriedades herdadas da rocha-
mãe que sofreu desintegração.
Os agregados miúdos podem ser classificados por seu módulo de finura (Quadro 4),
que é determinado pela soma das porcentagens retidas acumuladas nas peneiras
da série normal dividida por 100 (RIBEIRO; PINTO; STARLING, 2011, p. 20). Conforme
NBR 7211 ABNT (2009, p. 5), o módulo de finura aceitável para areia varia de 1,55 a
3,50, sendo que a faixa ótima está entre 2,20 a 2,90.
6
Quadro 4 - Classificação das areias quanto ao módulo de finura.
Tipos Módulo de Finura (MF) Utilização
Areia Grossa MF > 3,3 Concreto e chapisco Areia Média 2,4 < MF < 3,3 Emboço e concreto Areia Fina MF < 2,4 Reboco
Fonte: RIBEIRO; PINTO; STARLING, 2011, p. 20.
2.1.2 Cimento
O cimento Portland é um aglomerante produzido essencialmente pela mistura de
calcário, sílica e alumina. Para sua produção essas matérias-primas cruas são
moídas finamente, misturadas e queimadas à uma temperatura próxima a 1400ºC,
formando o clínquer, que após resfriado recebe uma quantidade de gipsita (sulfato
de cálcio), para prevenir a pega rápida, e é novamente moído a um pó fino. A esse
pó dá-se o nome de Cimento Portland (NEVILLE; BROOKS, 2013, p. 8). Os
principais compostos do Clínquer são:
Silicato tricálcico (C3S – 3CaO.SiO2): É responsável pelo endurecimento
(hidratação) rápido e libera alto calor de hidratação. (RIBEIRO; PINTO;
STARLING, 2011, p. 36). Comercialmente, contém pequenas impurezas de
óxidos que exercem forte influencia nas propriedades dos silicatos hidratados.
Quando impuro é chamado de Alita. O produto de sua hidratação é o C3S2H3 (C –
S – H) e Ca(OH)2 na forma cristalina (NEVILLE; BROOKS, 2013, p. 13).
Silicato dicálcico (C3S – 2CaO.SiO2): É responsável pelo endurecimento
(hidratação) lento e pela alta resistência inicial (RIBEIRO; PINTO; STARLING,
2011, p. 36). Assim como o C3S, também possui impurezas quando
comercializados, sendo chamado de Belita. Quando em contato com água,
formam os mesmos produtos de hidratação do C3S, porém a quantidade de
Ca(OH)2 formado é menos da metade (NEVILLE; BROOKS, 2013, p. 13).
Aluminato tricálcico (C3A – 3CaO.Al2O3): Contribui para a resistência do cimento
apenas nas primeiras idades, após isso sua contribuição é insignificativa. Apesar
de facilitar a combinação do óxido de cálcio com a sílica, sua presença é
indesejável, pois, na pasta endurecida, é atacada por sulfatos, formando etringita
(sulfoaluminato de cálcio) que pode expandir, causando a desagregação do
concreto (NEVILLE; BROOKS, 2013, p. 10), além de causar a pega muito rápida,
que pode ser controlada com a adição de gesso e ser responsável por apresentar
alto calor de hidratação e alta retração (RIBEIRO; PINTO; STARLING, 2011, p.
7
36). Sua reação com água é muito rápida e apresenta como produto o C3AH6 e
requer maior quantidade de água que a hidratação dos silicatos (NEVILLE;
BROOKS, 2013, p. 13).
Ferroaluminato tetracálcico (C4AF - 4CaO.Al2O3Fe2O3): Presente em pequenas
quantidades, reage com a gispsita, formando sulfoferrito de cálcio, que pode
acelerar a hidratação dos silicatos (NEVILLE; BROOKS, 2013, p. 10). É
responsável pelo endurecimento lento, resistente a sulfatos e não contribui para a
resistência. Possui cor escura (RIBEIRO; PINTO; STARLING, 2011, p. 36).
Cal Livre (C - CaO): Não pode estar presente em grandes quantidades, pois pode
ocasionar em aumento de volume e fissuração (RIBEIRO; PINTO; STARLING,
2011, p. 36).
Oxido de Magnésio (MgO), Dióxido de Titânio (TiO2), Óxido de Manganês
(Mn2O3), Oxido de Potássio (K2O) e Oxido de Sódio (Na2O): São denominados
compostos secundários devido aos baixos teores presentes no cimento. Os
óxidos de sódio e potássio são conhecidos com álcalis e podem reagir com
alguns agregados (reação álcali-agregado), causando a desintegração do
concreto (NEVILLE; BROOKS, 2013, p. 11).
Pelas normas ABNT, além do Sulfato de Cálcio, são permitidos níveis pré-
estabelecidos de algumas adições no Cimento Portland, que são a escória de alto
forno, os materiais pozolânicos e os materiais carbonáticos. A escória de alto-forno é
um produto residual produzido durante o processo de fundição do ferro. É
constituído principalmente pelos mesmos elementos presentes no clínquer Portland
(Cálcio, Magnésio, Silício, Alumínio e Oxigênio) (ISAIA, 2010, p. 779). Os materiais
pozolânicos são materiais silicosos ou silício-aluminosos que, quando moídos
finamente, em presença de água reagem com o Hidróxido de Cálcio, formando os
mesmos compostos produzidos pela hidratação do cimento (ISAIA, 2010, p. 780).
Já o fíler calcário é um material carbonático finamente dividido, composto de no
mínimo 85% de carbonato de cálcio. Apesar de serem, em geral, materiais
quimicamente inertes, podem apresentar alguma propriedade hidráulica ou se
participarem de alguma reação inofensiva na pasta de cimento. . Possui ação
predominantemente física. Melhora a trabalhabilidade do concreto, diminui a
8
permeabilidade e capilaridade de concretos e argamassas (ISAIA, 2010, p. 780;
NEVILLE; BROOKS, 2013, p. 157). Segundo a NBR 5733 (ABNT 1991), materiais
carbonático são “materiais finamente divididos constituídos em sua maior parte de
carbonato de cálcio”.
Os cimentos Portland são classificados em função de suas adições. São
normalizados pela ABNT e estão listados na tabela 1. Os cimentos resistentes a
sulfatos (RS), como o CP III 40 RS e o CP V - Ari RS são normatizados pela ABNT
NBR 5737.
Tabela 1 – Tipos de cimento Portland em função das adições.
Sigla Norma Composição (% de massa)
Clínquer Escória Pozolana Materiais
Carbonáticos
CP I NBR 5732 100 - - - CP I - S 32/40 95 – 99 - 1 - 5 - CP II - E 32/40 NBR 11578 56 – 94 6 - 34 - 0 – 10 CP II - Z 32 76 - 94 - 6 - 14 0 – 10 CP II - F 32/40 90 - 94 - - 6 – 10 CP III 32/40 NBR 5735 25 - 65 35 - 70 - 0 – 5 CP IV 32 NBR 5736 50 - 85 - 15 - 50 0 – 5 CP V – ARI NBR 5733 95 - 100 - - 0 – 5
Fonte: Adaptado de RIBEIRO; PINTO; STARLING, 2011, p. 37.
2.1.3 Água
A NBR 15900-1 (ABNT, 2009) estabelece os requisitos necessários à água de
amassamento do concreto, inclusive ao uso da água recuperada de processos de
preparação do concreto.
De acordo com Neville; Brooks (2013, p. 74), a qualidade da água de amassamento
pode interferir na pega do cimento, na resistência do concreto, podendo também
causar manchas e levar a corrosão das armaduras.
2.1.4 Aditivos
Os aditivos são incorporados nos traços de concreto e argamassa com o objetivo de
melhorar algumas de suas propriedades no estado fresco e endurecido. Em alguns
casos essa incorporação é a única maneira de alcançar algum efeito desejado
(NEVILLE; BROOKS, 2013, p. 145). Atualmente uma ampla diversidade de aditivos
9
comercializados com diferentes finalidades. Serão descritos abaixo os produtos que
são mais utilizados nas centrais dosadoras. A Norma Brasileira ABNT NBR 11768
(ABNT, 2011) estabelece requisitos para os aditivos químicos utilizados em
concretos. São alguns tipos de aditivos:
Plastificantes: São utilizados com os propósitos principais de melhorar a
trabalhabilidade dos traços e aumentar a resistência, devido à redução no fator
água/cimento. Podem ter efeito secundário de retardo de pega (NEVILLE;
BROOKS, 2013, p. 153). São produzidos, em geral, a base se lignosulfonatos de
cálcio ou sódio, gluconato de sódio, melasssa, licor negro (resíduo da fabricação
de papel). No Brasil as bases químicas mais utilizadas são os lignosulfonatos de
cálcio e sódio (CORRÊA, 2010, p. 27).
Superplastificantes: São também utilizados como redutores de água, porém
mais eficientes que os plastificantes. São adicionados em maiores teores que os
convencionais e possuem efeitos colaterais reduzidos, como por exemplo, o teor
de ar incorporado. Normalmente utilizados na produção de concreto auto
adensável ou em casos em que são necessárias maior fluidez como por exemplo
no lançamento em locais inacessíveis. São a base de à base de condensados de
formaldeído-sulfonado de melamina ou de naftaleno (NEVILLE; BROOKS, 2013,
p. 153). Nas centrais de dosagem em geral, os superplastificantes são associados
a um plastificante e são normalmente adicionados ao traço após a chegada do
caminhão à obra (CORRÊA, 2010, p. 30).
Polifuncionais: Sua concepção de deu a partir da mistura de bases químicas de
aditivos plastificantes e superplastificantes. Melhoram tanto a trabalhabilidade do
traço, quanto o tempo de início de pega sem riscos de retardamento excessivo
(CORRÊA, 2010, p. 30).
2.2 Formas de reaproveitamento e caracterizações realizadas
2.2.1 Características do resíduo
Vários estudos realizaram ensaios para caracterização física, química e mineralógica
da LRCU (CORREIA et al, 2009, KOU; ZHAN; POON, 2012, SÉRIFOU et al, 2013,
AUDO; MAHIEU; TURCRY, 2016, XUAN et al, 2016, RUGHOOPUTH; RANA;
10
JOORAWON, 2017 ), porém houve variação na forma de geração da lama. A lama
proveniente do concreto que retorna das obras é um material que se hidrata e
endurece, devendo ser triturado para utilização. O resíduo proveniente da lavagem
dos balões dos caminhões não necessita ser triturado, pois não endurece como as
primeiras (Figura 1). Outra forma de geração encontrada foi a pasta de cimento com
um pequena quantidade de agregados miúdos, que é gerado após a passagem da
LRCU por máquina recicladora (Figura 2).
Figura 1 - LRCU gerada pela lavagem dos balões dos caminhões betoneira.
Fonte: AUDO; MAHIEU; TURCRY, 2016, p. 2
Figura 2 - LRCU após passagem por máquina recicladora (endurecida).
Fonte: KOU; ZHAN; POON, 2012, p. 1
De acordo com as caracterizações já realizadas por outros autores (Tabela 2), pode-
se notar que as lamas provenientes dos tanques de decantação possuem
11
quantidade de partículas finas, menores que 150 µm, variando de 20 a 40% (AUDO;
MAHIEU; TURCRY, 2016, CORREIA et al, 2009). Quando o resíduo é tratado em
uma central de reciclagem, foram obtidas 100% das partículas abaixo dessa
granulometria (XUAN et al, 2016). O módulo de finura variou de 1,58 a 5,3 nos
estudos realizados, porém, o tratamento do resíduo influencia muito nessa
característica. Os três trabalhos que avaliaram essa propriedade peneiraram o
material em granulometrias bastante distintas. Portanto esse parâmetro deve ser
avaliado de acordo com cada substituição. No estudo de Correia et al (2009) foi
realizada a substituição à areia natural, que possui módulo de finura igual 2,2
(SÉRIFOU et al, 2013), maior que o do resíduo, 1,58, portanto a LRCU possui
partículas mais finas que a areia. O contrario do que foi encontrado por Sérifou et al.
(2013), em que o módulo de finura do resíduo foi de 3,2. No estudo de Rughooputh;
Rana; Joorawon (2017) o valor encontrado foi de 5,3, pois foi realizada também a
substituição aos agregados graúdos.
A densidade da LRCU variou de 1,83 a 2,66, sendo a maior e a menor delas no
resíduo que sofreu reciclagem dos agregados. Porém, na menor densidade a lama
foi armazenada por um período de tempo maior e sofreu endurecimento, sendo
triturada para utilização, já na que apresentou maior densidade não houve
armazenamento prévio e endurecimento, sendo utilizada da forma que foi gerada.
Esses valores de densidade foram menores que da areia natural (2,7 g/cm²)
(SÉRIFOU et al, 2013), que a do cimento (3,12 g/cm²) (AUDO; MAHIEU; TURCRY,
2016) e que a do fíler calcário (2,7 g/cm²) (AUDO; MAHIEU; TURCRY, 2016).
A área superficial variou de 1110 a 2750 m²/kg, valores significativamente maiores
que a do cimento, em que o maior valor encontrado pelos autores estudados foi 396
m²/kg (XUAN et al, 2016) e que a do fíler calcário, 350 m²/kg (AUDO; MAHIEU;
TURCRY, 2016). Semelhante a absorção de água que variou de 4,3 a 37,2%, sendo
que as lamas geradas após o endurecimento do resíduo que passa pela reciclagem
apresentaram valores significativamente maiores que as demais. Todos os valores
encontrados foram muito superiores às porcentagens de absorção de água da areia
natural, de 1,6% (SÉRIFOU et al, 2013).
12
Tabela 2 - Principais características físicas e mineralógicas do resíduo.
Autor Correia (2009)
Kou (2012)
Serifou (2013)
Silva (2013)
Silva (2013)
Audo (2016)
Xuan (2016)
Rughooputh (2017)
Geração da LRCU Lavagem dos
balões
Após reciclagem
dos agregados
Concreto devolvido
Lavagem dos caminhões 1 mês no t. de decantação
Lavagem dos balões
Lavagem dos balões
Após reciclagem
dos agregados
Lavagem dos balões
Tratamento Seco
Destorroado Peneirado
Endurecido Esmagado Peneirado 10 e 20mm
Triturado Peneirado 5 e 10mm
Secagem Secagem Secagem - Secagem
Peneiramento <20mm
Modulo de finura 1,58
(<2mm) -
3,2 (0-5mm)
- - - 5,3
Particulas <150 µm (%)
30,65 - - - - 20 a 40 100 -
Massa específica (g/cm³)
- 1,83 - 2,49 2,64 2,10 a 2,30 2,66 2,24
Absorção de água (%)
-
37,2 (10mm) 29,35
(20mm)
13 (0-5mm)
4,3 (5-10mm)
- - - 10,6 15,8
(0-20mm)
Área superficial (m²/kg)
- - - 2750 2710 1110 a 1800
(<100µm) -
Composição mineralógica
Quartzo, silicatos de
cálcio, Portlandita
- - - -
Quartzo, Portlandita,
Calcita, Silicatos de calcio, Gesso
-
Fonte: Adaptado de CORREIA et al, 2009, KOU; ZHAN; POON, 2012, SÉRIFOU et al, 2013, SILVA, 2013, XUAN et al, 2016, AUDO; MAHIEU; TURCRY,
2016, RUGHOOPUTH; RANA; JOORAWON, 2017
13
Conforme era previsto, as caracterizações mineralógicas mostram a presença de
compostos presentes na areia (quartzo), nas adições do cimento (calcita) e na pasta
de cimento (silicatos de cálcio, portlandita e gesso), conforme ilustrado na tabela 2.
Os principais componentes químicos encontrados estão resumidos da Tabela 3.
Tabela 3 - Características químicas dos resíduos.
Xuan (2016)
Audo (2016)
MgO 1,07 a 1,88 - Al2O3 7,95 a 9,18 1,5 a 2,39 SiO2 31,24 a 35,2 45,76 a 60,5 SO3 2,43 a 3,67 0,58 a 0,98 K2O 1,53 a 1,93 - CaO 32,38 a 37,53 28,94 a 40,85 TiO2 0,5 a 0,56 - Fe2O3 5,96 a 6,89 1,27 a 1,89 LOI 7,96 a 12,15 -
Fonte: Adaptado de XUAN et al, 2016, AUDO; MAHIEU; TURCRY, 2016.
2.2.2 Substituição aos agregados naturais em concretos
Vários autores realizaram estudos em concretos substituindo os agregados pela
LRCU (CORREIA et al, 2009, KOU; ZHAN; POON, 2012, SÉRIFOU et al, 2013,
SILVA, 2016, RUGHOOPUTH; RANA; JOORAWON, 2017). Quando utilizados como
agregados graúdos, o resíduo utilizado é proveniente pelo concreto que retorna das
obras, que após seco é triturado e peneirado (KOU; ZHAN; POON, 2012 e SERIFOU
et al, 2013). Para a utilização como agregados miúdos (CORREIA et al, 2009,
SILVA, 2016 e RUGHOOPUTH; RANA; JOORAWON, 2017) os resíduos são
gerados também pelo material sólido das águas de lavagem que são depositadas
nos tanques de decantação, que é um material com pouca presença de partículas
acima de 4,8mm.
Em todos os estudos (CORREIA et al, 2009, KOU; ZHAN; POON, 2012, SÉRIFOU
et al, 2013, SILVA, 2016, RUGHOOPUTH; RANA; JOORAWON, 2017) o aumento
dos teores de lama ocasionou na redução de 10 a 200% do Slump dos concretos
produzidos (KOU; ZHAN; POON, 2012, CORREIA et al 2009, SILVA, 2016) ou no
aumento da adição de água de 6 a 56% para se atingir um Slump pré-determinado
(SERIFOU et al, 2013 e SILVA, 2016). Isso pode ser justificado pela maior
porosidade, finura e irregularidade do resíduo em relação aos agregados utilizados,
possuindo, consequentemente, maior área superficial, sendo necessária maior
14
quantidade de água para molhagem da superfície, o que compete com a água
necessária para lubrificação das partículas.
As propriedades que influenciam na durabilidade foram afetadas negativamente com
a incorporação do resíduo no concreto. A absorção de água dos concretos no
estado endurecido também foi afetada pela adição da LRCU, apresentou valores de
0,6 a 37% maiores que os concretos de referência, dependendo dos teores de
substituição e das composições das misturas realizadas (KOU; ZHAN; POON, 2012,
CORREIA et al, 2009, RUGHOOPUTH; RANA; JOORAWON, 2017). Houve redução
na velocidade do pulso ultrassônico (KOU; ZHAN; POON, 2012) e aumento na
retração, de 38 a 250% (KOU; ZHAN; POON, 2012, RUGHOOPUTH; RANA;
JOORAWON, 2017) e na vulnerabilidade do concreto ao ataque por íons cloreto
(KOU; ZHAN; POON, 2012).
Na avaliação da influencia nas propriedades mecânicas, Rughooputh; Rana;
Joorawon (2017) encontraram redução de 2,5 a 7% na porosidade do concreto no
estado fresco e da resistência à compressão de 22,4 a 50% menores que a mistura
de referencia. Os resultados da resistência à compressão estão em acordo com a
maior parte dos estudos que avaliaram as alterações dessa propriedade com adição
de LRCU (KOU; ZHAN; POON, 2012, SERIFOU et al, 2013, SILVA, 2016). Correia
(2009) não encontrou variações significativas de resistência à compressão nos
concretos produzidos com a lama. Houve também redução no módulo de
elasticidade, de 3,6 a 67% (KOU; ZHAN; POON, 2012, SERIFOU et al, 2013,
RUGHOOPUTH; RANA; JOORAWON, 2017), na resistência à tração, de 25 a 54%
(KOU; ZHAN; POON, 2012, RUGHOOPUTH; RANA; JOORAWON, 2017).
Em todos os trabalhos estudados, mesmo os que utilizaram aditivos plastificantes ou
superplastificantes houve variação na relação água/cimento, o que influenciou nas
propriedades mecânicas e de durabilidade dos concretos produzidos. As
propriedades dos concretos modificadas pela adição de LRCU em cada estudo
citado estão resumidas na Tabela 4.
Como as características e formas de geração do resíduo são variáveis, além das
diferenças nos programas experimentais de cada autor, ao analisar a Tabela 4 é
15
possível notar que a maior substituição, de 100%, não foi a que mais influenciou na
resistência à compressão do concreto. As maiores perdas nas propriedades
mecânicas (módulo de elasticidade, resistência à compressão e à tração) foram
verificadas no estudo que substituiu apenas os agregados graúdos.
Tabela 4 - Influência da LRCU nas propriedades dos concretos produzidos.
Correia (2009)
Kou (2012)
Sérifou (2013)
Silva (2016)
Rughooputh (2017)
METODOLOGIA ADOTADA
Substituição Ag. Miúdo Ag. Graúdo Agregados Ag. Miúdo Agregados % LRCU 10; 20 e 30% 0; 15; 30% 0; 50 e 100% 0; 1 e 2,5% 0;10;15;20;30% Relação a/c 0,4; 0,5 e 0,6 0,35; 0,5 Slump fixo 0,45; 0,71 Slump fixo Plastificante - - - 0,85% - Superplastificante 1,00% 4,5 L/m³ - 0,30% -
ALTERAÇÃO NAS PROPRIEDADES DOS CONCRETOS
Slump ↓ 10 a 35% ↓ 22 a 37% - ↓ até 200% - Água adicionada - - ↑ até 56% ↑ 6 e 13% - Abs. De Água ↑ 20 a 37% ↑ 0,6 a 5% - - ↑ 14 a 37% Densidade c. fresco - - - - ↓ de 2,5 a 7%
R. Compressão Não variou ↓ até 57% ↓ até 32% ↓ até 15% ↓ de 22,4 a
50%
Mod. Elasticidade - ↓ até 67% ↓ até 18% - ↓de 3,6 a
51,8% R. Tração - ↓ - ↓ 25 a 54% Retração - ↑ até 250% - - ↑ 38 a 200% VPU - ↓ - - - Ataque Cloretos - ↑ - - -
Fonte: Adaptado de CORREIA et al, 2009, KOU; ZHAN; POON, 2012, SÉRIFOU et al, 2013, SILVA, 2016, RUGHOOPUTH; RANA; JOORAWON, 2017
2.2.3 Substituição aos agregados naturais em blocos de concreto
Kou; Zhan; Poon (2012) estudaram a utilização da LRCU em substituição aos
agregados na produção de blocos de concreto. Assim como os resultados
encontrados na incorporação do resíduo no concreto, foi necessário adicionar mais
água nas misturas à medida que os teores de lama aumentaram (SERIFOU et al.,
2013; SILVA, 2016).
A densidade dos blocos no estudo de Kou; Zhan; Poon (2012) foi reduzida com a
incorporação da lama, concordando com o resultado encontrado por Rughooputh;
Rana; Joorawon (2017) para produção de concreto. O aumento nos teores de
substituição aumentou também a absorção de água nos blocos produzidos, assim
como encontrado por Correia et al, (2009), Kou; Zhan e Poon (2012) e Rughooputh;
Rana; Joorawon (2017) em concretos produzidos com o mesmo resíduo.
16
Outra propriedade que foi influenciada negativamente pela incorporação da LRCU
em blocos de concreto no estudo de Kou; Zhan e Poon (2012), foi a retração, que
aumentou de 83 a 200% sendo maior no maior teor de substituição. Este resultado
também foi encontrado por Rughooputh; Rana; Joorawon (2017) para incorporação
do resíduo em concretos.
Confrontando com os autores que pesquisaram a substituição da LRCU em
concretos, Kou; Zhan e Poon (2012) obtiveram resultados satisfatórios ao testes as
propriedades mecânicas dos blocos, que, mesmo com o aumento do volume de
água nas misturas, apresentaram valores de resistência à compressão e flexão
maiores que o bloco de referência. Segundo os autores, o resíduo possui superfície
mais áspera que dos agregados, o que aumenta a ligação entre as partículas da
mistura. Os resultados encontrados pelos autores estudados para a incorporação de
lamas em concretos estão resumidos na tabela 5.
Tabela 5 - Influência da LRCU nas propriedades dos blocos produzidos.
Fonte: Adaptado de KOU; ZHAN; POON, 2012.
2.2.4 Substituição ao fíler e areia
Audo; Mahieux; Turcry (2016) estudaram a possibilidade de incorporação do resíduo
seco em substituição ao fíler no cimento e à areia em argamassas equivalentes em
concreto (CEM). Para isso foram produzidos seis tipos de argamassas. O resíduo
utilizado era proveniente da lavagem do concreto aderido nas paredes dos
caminhões betoneira. Uma sem utilização de fíler e lama (CEM’), a segunda apenas
substituição de 11% do cimento por fíler calcário (CEM) e as demais substituindo
100% do fíler calcário e de 4,5 a 11% da areia pelo resíduo de quatro CDC’s
Kou
(2012)
METODOLOGIA ADOTADA
Substituição Agregado miúdo % LRCU 0;25;50;75;100%, Relação a/c Variável
ALTERAÇÕES NAS PROPRIEDADES DOS BLOCOS DE CONCRETO
Água adicionada ↑ 6 a 46% Abs. De Água ↑ 45 a 195% Densidade ↓3,5 a 11% R. Compressão ↑ 8 a 36% R. Tração ↑ 33 a 106% Retração ↑ 83 a 200%
17
diferentes (C1-CEM, C2-CEM, C3-CEM, C4-CEM). Observou-se que não houve
reatividade do resíduo com o cimento utilizado (CEM II/A), resultado satisfatório para
sua utilização como fíler.
Concluíram ainda, que a incorporação de LRCU aumentou a consistência das
argamassas produzidas, sendo necessário, uma vez que o volume de água
permaneceu constante, aumentar os teores de superplastificante, que na argamassa
de referencia com fíler calcário (CEM) era de 0,25 em relação à massa de cimento,
para teores de 0,5 a 1% nas argamassas com resíduo, o que pode ser justificado
pela maior área superficial até cinco vezes maior que a do fíler calcário, encontrada
na caracterização das lamas, o que aumenta a demanda de água. Quando
incorporadas as lamas úmidas, a demanda por aditivo aumentou ainda mais. O calor
de hidratação aumentou com a incorporação das lamas (Audo; Mahieux; Turcry
(2016).
Em relação à porosidade das argamassas no estado endurecido, Audo; Mahieux;
Turcry (2016), não encontraram diferenças muito significativas, sendo ligeiramente
maiores nas argamassas C1-CEM e C3-CEM e ligeiramente menores em C2-CEM e
C4-CEM, quando comparados à argamassa CEM, com fíler calcário. Os resultados
de resistência à compressão nas argamassas com LRCU variaram de -28 a +32%
em relação à argamassa CEM de referência. Os autores mantiveram o volume de
água constante e ajustaram a consistência com aditivos superplastificantes, o que
pode ter contribuído para resultados mais satisfatórios em relação a outros estudos.
A tabela 6 resume os resultados encontrados por Audo; Mahieux; Turcry (2016).
Tabela 6 - Influência da LRCU nas propriedades das argamassas CEM produzidas.
Audo
(2016)
METODOLOGIA ADOTADA
Substituição Fíler calcário e areia % LRCU 100% fíler calcário e 4,5 a 11% da areia Relação a/c Constante Superplastificante 0,2%-fíler calcário e 0,5 a 1%-LRCU
ALTERAÇÕES NAS PROPRIEDADES DAS ARGAMASSAS
Consistência sem aditivo ↑ Calor de Hidratação ↑ 230 a 300% Porosidade Variável (-3,8 a +2,5%) R. Compressão Variável (-28% a +32%)
Fonte: Adaptado de AUDO; MAHIEUX; TURCRY, 2016.
18
2.2.5 Utilização de aditivo estabilizador de hidratação (AEH)
Segundo Souza (2007, p. 4), o aproveitamento da água de lavagem dos caminhões
é realizado adicionando o aditivo que estabiliza a hidratação do cimento na mistura
de um dia para o outro ou durante o final de semana. Essa mistura permanece nos
balões dos caminhões e é utilizada no próximo dia de funcionamento da central para
a produção dos primeiros traços do dia. Os novos concretos são misturados no
caminhão betoneira após o término da hidratação e com as correções necessárias
nos teores de água. Quanto maior o tempo de hidratação desejado, maior a
quantidade de AEH adicionado.
A utilização do aditivo pode ser feita diretamente em concretos que retornam das
obras sem ser utilizados ou nas águas de lavagem interna dos balões dos
caminhões betoneira. (SOUZA, 2007, p. 5).
Os principais resultados do estudo de Souza (2007) estão resumidos na tabela 7.
Em resumo, o concreto produzido com maior teor de AEH apresentou aumento de
7% em relação ao concreto sem aditivo, enquanto os produzidos com menores
teores obtiveram redução de até 47%. A grande variação encontrada no teor de ar
incorporado não pode ser justificada pela incorporação do aditivo no traço. O tempo
de início de pega apresentou redução de 51 minutos a um aumento de 43 minutos
na mistura produzida com maior teor de AEH. As temperaturas de início e fim de
pega foram aumentadas em aproximadamente 2 a 11%.
Tabela 7 - Resumo dos resultados encontrados para aproveitamento de LRCU de concreto com AEH.
Souza (2007)
METODOLOGIA ADOTADA
% de AEH 0,8; 1,1; 2,2; 5,6; 11,2% m.c. Tempo de armazenamento Uma noite e um final de semana
ALTERAÇÕES NAS PROPRIEDADES DOS CONCRETOS
Slump ↓ 47% a ↑ 7%
Teor de ar incorporado ↓ 77% a ↑ 15% Início de Pega ↓ 51 min a ↑ 43 min Temperatura início e fim de pega ↑ 2% a 11% R. Compressão ↓ 4% a ↑ 6%
Fonte: SOUZA, 2007.
19
2.2.6 Máquinas recicladoras
As máquinas recicladoras (Figura 3) são utilizadas nas CDC’s para a separação dos
agregados da pasta de cimento. Com sua utilização é possível reduzir o descarte de
LRCU em aterros, pois os agregados são reutilizados na própria central. O resíduo
gerado após a passagem por uma instalação de reciclagem (pasta de cimento) foi
utilizado por Kou; Zhan e Poon (2012) substituindo o agregado miúdo para produção
de blocos de concretos e obteve ganhos em relação às propriedades mecânicas.
Figura 3 – Exemplo de uma instalação de reciclagem de resíduos de concreto.
Fonte: LIEBHERR, 2017.
20
3. METODOLOGIA
Os procedimentos metodológicos que foram utilizados para esta pesquisa foram
vistas a nove CDC’s e análises laboratoriais descritos nas seguintes etapas:
Visita a nove CDC’s da região metropolitana de Belo Horizonte com aplicação
do que questionário;
Coleta de amostra de LRCU de cada uma das nove CDC’s visitadas e do fíler
calcário utilizados por uma delas para produção de concreto auto adensável;
Realização de ensaios laboratoriais para análise granulométrica das dez
amostras coletadas.
3.1 Visitas às centrais de concreto usinado
Foram realizadas visita a nove concreteiras na região metropolitana de Belo
Horizonte onde foi aplicado um questionário e coletado material (LRCU e fíler
calcário) para caracterização. O questionário aplicado, cujos tópicos analisados
estão listados no Quadro 5, foi aplicado para obter informações a respeito da
produção do concreto e do resíduo e sobre o armazenamento e destinação da água
e da lama dos tanques de decantação.
Quadro 5 - Questionário aplicado nas CDC's.
Análise Item analisado
Produção dos traços
Produção mensal de concreto e argamassa em m³;
Principais traços produzidos;
Materiais utilizados para a produção dos traços.
Geração do Resíduo
Volume de água utilizado na lavagem dos caminhões;
Quantidade de caminhões;
Frequência de lavagem dos caminhões;
Geração do resíduo nos tanques de decantação;
Utilização de aditivo estabilizador de hidratação (AEH);
Tratamento e destinação do resíduo (água e lama);
Quantidade de lama gerada mensalmente.
Fonte: AUTORA.
21
3.2 Caracterização dos resíduos coletados
Foram coletadas amostras dos resíduos que estavam armazenados nas baias das
CDC’s visitadas. Para comparação, foi coletada também uma amostra do fíler
calcário utilizado por uma das centrais para produção de concreto auto adensável.
A análise granulométrica foi realizada após o destorroamento manual de 500 g das
nove amostras coletadas, inicialmente por peneiramento, conforme NBR NM 248
(ABNT, 2003) até a peneira #100 (0,15mm). A mesma norma foi utilizada para
calcular o módulo de finura e a dimensão máxima característica.
O material passante na peneira #100 (0,15mm) foi analisado até as partículas
maiores que 0,45 µm em um analisador de tamanho de partículas (granulômetro) por
difração laser, marca Sympatec, modelo Helos 12LA, computadorizado na lente de
50 mm. O dispersante utilizado foi o Hexameta fosfato de sódio 0,05%. A analise
granulométrica do fíler calcário foi realizada apenas pela granulometria laser.
22
4. RESULTADOS
4.1 Visitas às centrais de concreto usinado
4.1.1 Processo de produção dos traços
A produção do concreto e argamassa nas centrais dosadoras ocorre basicamente da
seguinte forma: os agregados que chegam à obra são estocados em baias, onde há
um constante controle de umidade para correção da relação água/cimento. De
acordo com a programação de produção da central, os agregados são enviados às
linhas de estoque, que posteriormente serão pesados para dosagem. O cimento é
armazenado em silos e os aditivos em tanques, prontos para serem pesados para
dosagem.
Os materiais são pesados e liberados nos pontos de carga juntamente com a água,
que é dosada em menor quantidade do que a estipulada no traço e posteriormente é
redosada manualmente no caminhão betoneira. De uma central para outra pode
haver variação no nível de automação, nos tipos de materiais utilizados, nos traços
produzidos etc. O processo básico de produção está de acordo com o que foi
demonstrado por Silva (2016) e está ilustrado forma esquemática na Figura 4.
No quadro 6 estão especificados os materiais que são utilizados para a produção
dos traços nas centrais visitadas. Percebe-se que os agregados graúdos utilizados
foram britas 0 e 1 de gnaisse e calcário e os agregados miúdos, areia natural de rio
e artificiais de gnaisse e calcário, variando em relação à região em que a central
está localizada e aos tipos de traços produzidos. Em algumas centrais é utilizado o
fíler e pó calcários para produção de concretos auto adensáveis formulados
principalmente para concretagem de paredes de concreto. Os aditivos plastificantes
e polifuncionais são os mais utilizados para produção de concreto estrutural e os
superplastificantes em concreto auto adensável. Outros aditivos são adicionados
para produção de argamassa. As adições também são utilizadas em casos
específicos por algumas centrais.
23
Figura 4 - Fluxograma geral de produção de concreto em uma CDC.
Fonte: adaptado de SILVA, 2016, p.24
24
Quadro 6 - Materiais utilizados para produção dos traços nas CDC's visitadas.
CDC Produção Graudo Miudo Cimento Adições Aditivos
1 • Concretos
20 Mpa • Brita 0 e 1
Gnaisse • Natural • CP II E 40 Variadas • Polifuncional
2
• Concretos 20 a 30 MPa
• Argamassas
variadas
• Brita 1 Gnaisse
• Artif. Gnaisse
• CPV Ari RS Não • Plastificante
3 • Concretos 20 e 25 Mpa
• Brita 0 e 1 Calcária
• Natural • CPV Ari
• CPIII 40 RS Não • Plastificante
4 • Concretos
20 Mpa • Brita 0 e 1
Calcária
• Natural • Artif.
Calcária • CPV Ari RS
Fibra de polipropileno
• Plastificante • Mid Range
• Impermeabilizante
5 • Concretos 20 a 30 Mpa
• Brita 0 e 1 Calcária
• Natural • Artif.
Calcária • CPV Ari Não
• Polifuncional • Superplastificante
6
• Concretos 20 a 30 MPa • Argamassa contrapiso
• Brita 0 e 1 Calcária
• Natural • Artif.
Calcária
• CPV Ari RS • CPIII 32
• Pó calcário • Outras de
acordo com o cliente
• Polifuncional
7
• Concretos acima de 25MPa
• Argamassas
variadas*
• Brita 0 e 1 Gnaisse e Calcária
• Natural • Artif.
Gnaisse
• CPV Ari RS • Outros
• Pó calcário • Outras de
acordo com o cliente
Variados
8
• Concreto 15 a 30MPa
• Argamassa contrapiso
• Britas 0 e 1 Gnaisse
• Natural • Artif.
Gnaisse • CPV Ari RS • Pó calcário
• Polifuncional • Superplastificante
9
• Concreto 20 a 30MPa
• Argamassa contrapiso
• Britas 0 e 1 e pedrisco Gnaisse
• Artif. Gnaisse
• CPV Ari RS • Fíler calcário • Plastificante
• Superplastificante
* o resíduo de argamassas gerado na central 7 possui destinação separada e não entra na composição da LRCU
Fonte: AUTORA.
4.1.2 Processo de geração do resíduo
Durante a fase de produção dos traços, são gerados diferentes tipos de resíduos,
provenientes dos processos listados abaixo e estão resumidos na figura 5:
lavagem interna dos balões dos caminhões betoneira;
Devolução do traço excedente ou que ultrapassou o prazo limite para
utilização;
escoamento de parte da água dosagem no ponto de carga;
escoamento da água de redosagem;
lavagem do pátio;
25
Corpos de prova rompidos;
Lavagem externa dos caminhões betoneira.
Figura 5 - Geração do resíduo de concreto gerado em Centrais de Concreto Usinado.
Fonte: AUTORA.
Os resíduos contaminados por óleo devem ser separados dos resíduos de concreto,
tratados e destinados da forma correta. O resíduo de concreto, que é depositado nos
tanques de decantação é variável, geralmente provenientes dos cinco primeiros
itens ou de parte deles. O objeto de estudo deste trabalho é o resíduo sedimentado
nos tanques de decantação sendo chamado de lama residual de concreto usinado
(LRCU).
A produção mensal das CDC’s visitadas variou de 2.500 a mais de 10.000 m³ e para
atender a essas demandas possuem de 7 a 45 caminhões betoneira, cuja lavagem
interna dos balões é realizada ao final do dia ou, em dias de menor produção, a
lavagem é feita sempre que o caminhão ficará parado por mais tempo. Observou-se
que os resíduos coletados nas baias possuíam diferentes formas de geração,
podendo ser provenientes da lavagem dos caminhões, do pátio de operações, do
concreto que retorna das obras e da dosagem do concreto. Houve variação também
Fase Líquida Fase Sólida
Água Residual de Concreto
Usinado (ARCU)
Lama residual de concreto
usinado (LRCU)
Caixa d'água reutilizável Baias de resíduos
Reaproveitamento em
atividades da concreteira
(dosagem do concreto,
limpeza interna dos balões,
limpeza do pátio, etc.)
Aterro
ou
Reaproveitamento
Água de lavagem (AL)
lavagem interna do balão dos caminhões e pátio, concreto
devolvido, etc.
Tanques de decantação
26
na frequência de coleta do resíduo para envio às baias de armazenamento,
conforme demonstrado no quadro 7.
Quadro 7 - Tipo de geração do resíduo nas CDC's visitadas.
CDC Forma de geração Retirada bate lastro
1 • Lavagem interna dos balões • Lavagem do pátio
Diariamente
2 • Lavagem interna dos balões • Dosagem do concreto • Lavagem do pátio
Diariamente
3
• Lavagem interna dos balões • Dosagem do concreto • Lavagem do pátio • Concreto devolvido (pouco)
2 vezes por semana
4 • Lavagem interna dos balões • Dosagem do concreto
Diariamente
5 • Lavagem interna dos balões • Dosagem do concreto • Lavagem do pátio
Diariamente
6
• Lavagem interna dos balões • Dosagem do concreto • Lavagem do pátio • Concreto devolvido (> parte)
3 vezes por semana
7
• Lavagem interna dos balões • Dosagem do concreto • Lavagem do pátio • Concreto devolvido (> parte)
Diariamente
8 • Lavagem interna dos balões • Dosagem do concreto • Lavagem do pátio
Diariamente
9
• Lavagem interna dos balões • Dosagem do concreto • Lavagem do pátio • Concreto devolvido
Diariamente
Fonte: AUTORA.
As centrais 7 e 6 depositam o concreto que retorna das obras (devolvido)
diretamente nas baias de armazenagem. As centrais 3 e 9 depositam esse resíduo
nos tanques de decantação. Pode-se perceber (Figura 6) que algumas centrais
estão reciclando a LRCU gerada para reaterro de valas, como bica corrida, por meio
do aditivo estabilizador de hidratação (AEH) ou através de máquina recicladora.
Porém a maior destinação das LRCU’s ainda são os aterros sanitários. Esse
resultado concorda com o que foi observado por Serifou et al (2013, p.1), que afirma
que a pratica atual de gerenciamento desse resíduo é sua utilização em estradas ou
seu descarte em aterros sanitários.
27
A reutilização como bica corrida e sub-base para pavimentação é realizada por
empresas terceirizadas que recolhem o resíduo das centrais sem custo. É uma
alternativa benéfica para as CDC’s, uma vez que eliminam o gasto com o transporte
e descarte da LRCU.
Figura 6 - Destinações para as LRCU's das centrais visitadas.
Fonte: AUTORA.
O concreto que retorna das obras sem ser utilizado é aproveitado nas centrais 1, 2,
4, 5 e 8 na produção de blocos (Figura 7) que são utilizados na própria central,
como, por exemplo, na construção de baias para armazenamento de materiais ou
que são vendidos para diversas finalidades não estruturais.
Figura 7 - Blocos de concreto produzidos.
Fonte: AUTORA.
Foi questionado às CDC’s qual o motivo da não utilização do AEH, uma vez que
pesquisas demonstraram bons resultados, portanto uma opção para a não geração
7,7% 7,7%
15,4% 15,4% 15,4%
38,5%
máquinarecicladora
reaterro bica corrida sub-basepavimentação
Aditivo AEH descartado
28
do resíduo. Algumas centrais utilizaram e interromperam o uso, pois para a sua
utilização seria necessário um controle muito rigoroso dos teores incorporados para
não retardar a pega dos concretos no dia posterior. As CDC’s que fazem uso do
aditivo ainda geram resíduo, pois não utilizam dependendo dos primeiros traços do
dia que serão produzidos, como, por exemplo, em concretos para paredes de
concreto e em grandes concretagens. Esta realidade não condiz com o estudo de
Souza (2007), que afirma que a utilização do AEH é uma pratica crescente entre as
concreteiras e que a sua utilização proporciona benefícios financeiros às centrais
produtoras de concreto.
A máquina recicladora era utilizada apenas em uma das centrais visitadas, porém,
no dia da visita estava estragada. Observou-se que ainda não foi adotada por
grande parte das concreteiras devido à alta frequência de manutenções, que são
onerosas, ao gasto excessivo de energia, ao alto custo do investimento e ao espaço
necessário no pátio, muitas vezes indisponível. Foram realizadas inúmeras
tentativas de visita em outra CDC da região que utiliza a máquina recicladora, porém
estava em manutenção e quando voltou a funcionar iniciou o período chuvoso.
Segundo o responsável pela central, não é possível utilizar o equipamento com o
resíduo com alto teor de umidade.
Pelo gráfico ilustrado na figura 8 percebe-se que o volume de LRCU gerada variou
de 0,2 a 7,5% em volume. Essa variação se deve ao fato de algumas centrais
reutilizarem parte do resíduo antes de enviar para as baias utilizando AEH,
maquinas recicladoras ou aproveitando o concreto devolvido. Esses percentuais
ultrapassam os limites de perda, de 1 a 4%, estimados para a Europa e estão de
acordo com a estimativa para o Brasil, de até 9% (CORREIA et al., 2009, p. 1).
Quando se faz o uso de instalações de reciclagem, esse valor é estimado em 0,8%
(XUAN et al., 2016, p. 1).
29
Figura 8 - Porcentagem em volume de LRCU produzidas nas centrais visitadas.
Fonte: AUTORA.
Em todas as centrais a ARCU era aproveitada principalmente para produção de
novos traços, mas também foi observada sua utilização em atividades variadas das
CDC’s como lavagem interna dos balões dos caminhões, molhagem de agregados,
lavagem do pátio de operações, etc. A água do último tanque de decantação é
bombeada para caixas d’água de água reciclada. Em alguns casos é misturada à
água potável e em outros é aproveitada sem essa mistura. A quantidade de tanques
de decantação varia de uma central para outra. No caso das centrais visitadas essa
quantidade variou de 3 a 11.
4.2 Caracterização dos resíduos coletados
4.2.1 Análise Granulométrica partículas > 150 µm
Antes de ser destorroado, o material coletado possui partículas de granulometrias
bastante distintas, alguns torrões formados pelo endurecimento da pasta são
formados durante o armazenamento na CDC. Para a análise granulométrica foi
realizado o destorroamento desse material (Figura 9).
O gráfico ilustrado na Figura 10 mostra a grande variação nas distribuições
granulométricas das LRCU’s coletadas. As amostras 3 e 8 apresentaram grãos mais
grosseiros com 42 e 28% respectivamente de material retido na peneira de 4,8mm.
A porcentagem de material passante na peneira de 150 µm variou de 15,4%, na
0,2%
2,2%
3,7%
5,8% 6,3%
7,2% 7,5%
CDC 4 CDC 9 CDC 3 CDC 6 CDC 7 CDC 1 CDC 2
30
amostra 3 a 51% na amostra 2, apresentando maior quantidade de material fino que
nos estudos realizados por Audo; Mahieu; Turcry (2016) e Correia et al. (2009), onde
foi encontrada uma variação de 20 a 40%. De acordo com a NBR 7211 (ABNT,
2009, p.5), a quantidade máxima de material fino com diâmetro abaixo de 75 µm não
pode ultrapassar 5%.
Figura 9 - Resíduo coletado de uma CDC.
(a) Úmido coletado na central. (b) Após secagem em estufa. (c) Após destorroamento
Fonte: AUTORA.
Figura 10 - Gráfico comparativo das granulometrias das LRCU's coletadas.
Fonte: AUTORA.
Analisando a tabela 8 é possível perceber que nenhuma das lamas atende à NBR
7211 em relação à porcentagem de partículas menores que 150 µm e apenas as
0
20
40
60
80
100
0,1 1,0 10,0 100,0
% P
as
sa
nte
ac
um
ula
da
Diâmetro (mm)
Amostra 1
Amostra 2
Amostra 3
Amostra 4
Amostra 5
Amostra 7
Amostra 6
Amostra 8
Amostra 9
31
lamas 1 e 9 atende aos limites estabelecidos para dimensão máxima característica
de agregados miúdos, porém a amostra 9 não atende os limites do módulo de finura,
sendo mais fina do que o permitido.
Tabela 8 - Dados da análise granulométrica das partículas > 150 µm e dos limites estabelecidos na NBR 7211 para agregados miúdos.
Fonte: AUTORA.
Quando comparadas aos limites das zonas ótima e utilizável para agregado miúdo
na produção de concreto de acordo com a NBR 7211 (ABNT, 2009), analisando a
distribuição das partículas acima de 150 µm, nenhuma das lamas poderia ser usada
completamente em seu estado natural como agregado miúdo.
As amostras 1 e 6 se aproximaram muito dos limites normalizados, sendo possível
sua utilização com a retirada de parte das partículas menores que 750 µm. Para os
demais resíduos não seria aconselhada a utilização como agregado miúdo sem
peneirar o material antes de sua utilização. A desvantagem do aproveitamento da
LRCU como agregado miúdo é que o resíduo não é completamente aproveitado,
gerando ainda descarte, mesmo que em menor quantidade.
4.2.2 Análise granulométrica partículas < 150 µm
Foi possível perceber que a diferença na distribuição granulométrica entre as
partículas menores que 150 µm foi menor que nos grãos maiores. Além disso, as
partículas mais finas apresentaram granulometrias próximas ao fíler calcário utilizado
como comparação. Esse resultado corrobora com o que foi encontrado por Audo;
Amostra Dimensão Máxima Característica (mm)
Módulo de Finura (MF)
Partículas <150 µm
1 2,4 * 1,8 ** 30,8% 2 6,3 1,6 ** 51,0% 3 16,0 3,8 15,4% 4 6,3 2,3 * 35,8% 5 6,3 2,5 * 30,0% 6 6,3 2,6 * 25,9% 7 6,3 2,3 * 28,8% 8 16,0 3,3 *** 17,5% 9 2,4 * 1,5 46,5%
z. ótima * 2,4 a 4,8 2,2 a 2,9 3 a 5%
(<75 µm) z. utilizável inferior ** 1,2 1,55 a 2,2
z. utilizável superior *** 4,75 2,9 a 3,5
32
Mahieu; Turcry (2016, p. 794), que realizou a mesma comparação com as 4
amostras coletadas.
Dependendo da forma de geração do resíduo, pode haver variação no teor de
agregados graúdos e miúdos em diferentes proporções, o que exerce maior
influência na granulometria do material mais grosso, que é composto basicamente
por agregados (AUDO; MAHIEU; TURCRY, 2016, p. 793).
O tempo que o resíduo permanece na água também influencia em suas
características. Na análise granulométrica realizada por Silva (2016), foram
encontradas curvas diferentes para a amostra coletada após um mês de
armazenamento no tanque de decantação e para o resíduo descarregado e coletado
após dois dias de hidratação. No primeiro caso as partículas foram mais grossas,
porém apresentou maior área superficial e menor densidade, devido à maior
quantidade de compostos hidratados (permanência na água por um tempo maior), o
que aumenta a área superficial e reduz a massa específica dos materiais
cimentícios.
Através da análise do gráfico ilustrado na figura 11 é possível verificar que a amostra
3 foi a que apresentou as partículas mais finas e que as amostras 1, 2, 8 e 9
apresentaram partículas mais grosseiras que o fíler calcário, o que pode ser
comprovado pela tabela 9 que mostra os diâmetros encontrados nos percentis 10,
50 e 90%. A maior finura do material pode apresentar efeito benéfico no
empacotamento das partículas, contribui também para aumentar a área superficial e
absorção de água, podendo afetar negativamente as propriedades mecânicas e de
durabilidade dos traços produzidos.
Tabela 9 – Resultado das análises granulométricas das amostras abaixo de 150µm.
Percentis (µm)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 Fíler
d10 3,15 2,64 1,82 2,27 2,42 2,16 1,7 2,3 2,78 1,25 d50 14,13 11,79 7,81 10,02 10,52 9,46 8,57 12,23 12,01 10,16 d90 34,59 26,93 19,38 25,12 25,59 25,13 25,23 34,11 30,54 34,14
Fonte: AUTORA.
33
Figura 11 - Gráfico comparativo das amostras de LRCU e fíler calcário coletados.
Fonte: AUTORA.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,1 1,0 10,0 100,0
% P
as
sa
nte
ac
um
ula
da
Diâmetro (µm)
Amostra 1
Amostra 2
Amostra 3
Amostra 4
Amostra 5
Amostra 6
Amostra 7
Amostra 8
Amostra 9
Filer Calcário
34
5. CONCLUSÃO
Nas visitas realizadas às CDC’s observou-se variabilidade considerável na
composição (materiais utilizados na produção dos traços) e nos processos de
geração e armazenamento do resíduo. O volume de geração de LRCU em relação
ao volume de concreto produzido variou de 0,2 a 7,5%. Percebeu-se também que
apesar dos vários estudos em relação ao seu aproveitamento, grande quantidade
dos resíduos gerado são descartados em aterros sanitários. Diferentemente da
ARCU que é 100% reaproveitada nas centrais.
Percebeu-se ainda, que as amostras coletadas possuíam torrões de argamassa de
dimensões variadas, sendo necessário destorroá-los para a análise granulométrica.
As partículas maiores que de 150 µm possuíam granulometria bastante variável e
algumas delas estavam próximas aos limites de agregados miúdos estipulados pela
NBR 7211 (ABNT, 2009). O modulo de finura variou de 1,5 a 3,8, estando a maior
parte das lamas dentro dos limites utilizáveis estipulados pela NBR 7211 (ABNT,
2009), porém a quantidade de partículas finas ultrapassou os limites estabelecidos
pela mesma norma. O mesmo aconteceu com a dimensão máxima característica,
em que apenas duas amostras foram aceitas. Portanto, para se alcançar melhores
resultados na substituição da LRCU ao agregado miúdo é necessário um
peneiramento desse material, conseguindo assim uma granulometria mais
adequada.
Para as partículas menores que 100 µm, a variação na distribuição granulométrica
foi menor e próxima ao fíler calcário, devido à menor influência que a forma de
geração do resíduo exerce sobre essa fração. Portanto, avaliando apenas essa
característica, a substituição ao fíler no cimento ou concreto auto adensável pode
ser uma boa opção a ser estudada para esse tipo de resíduo.
Conclui-se, portanto, que ainda são necessários estudos para se encontrar uma
forma de aproveitamento adequada para a LRCU e que seja viável na prática afim
de minimizar ou acabar com a sua destinação para aterros. Analisando a distribuição
granulométrica dos resíduos coletados, percebeu-se a possibilidade de sua
utilização como substituição aos agregados miúdos e ao fíler calcário, porém para
35
essa hipótese ser confirmada são necessários mais ensaios de caracterização física
e química, além do desenvolvimento das misturas ideais para que a incorporação da
LRCU não afete negativamente as propriedades mecânicas e de durabilidade dos
materiais produzidos e que sejam viáveis economicamente.
36
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![20110117 - Mono UFMGpos.demc.ufmg.br/novocecc/trabalhos/pg2/66.pdf · FIGURA 4.1: A “casa” do Modelo Toyota [LIKER, 2005] ... FIGURA 7.14: Mensagem gerada automaticamente pelo](https://img.dokumen.tips/doc/110x75/5c105a2309d3f241318c8683/20110117-mono-figura-41-a-casa-do-modelo-toyota-liker-2005-.jpg)
