Uso adequado da escória de aciaria – parte 1

Ronaldo de Mendonça e Gisele Rodrigues

Existem tratamentos aplicados à escória de aciaria que minimizam os seus efeitos expansivos e viabilizam sua efetiva aplicação. Entretanto, o uso indiscriminado da escória, sem qualquer tipo de tratamento, causa problemas no desempenho do material, aumentando a discriminação e a desconfiança por parte da sociedade.
O objetivo deste trabalho é definir a geração e as características da escória de aciaria e mostrar uma utilização inadequada da escória em sub-base e base na obra de pavimentação do TIMS – Terminal Intermodal da Serra, além de expor o trabalho de recuperação deste mesmo pavimento.

Introdução
A geração de resíduos é um problema mundial. A indústria siderúrgica é um dos maiores contribuintes deste impacto ambiental. Os principais co-produtos gerados na fabricação do aço são as escórias de alto-forno e a de aciaria.
No Brasil existem usinas siderúrgicas integradas e semi-integradas. Nas usinas integradas, o aço é obtido a partir do ferro primário, isto é, a matéria-prima é o minério de ferro, que é transformado em ferro gusa na própria usina, nos altos-fornos. Depois de gerado o ferro gusa líquido no alto-forno, ocorre a sua transformação em aço, no convertedor LD, onde também é gerada a escória de aciaria LD. Já a usina semi-integrada é aquela cujo aço é obtido a partir do ferro secundário, ou seja, a matéria-prima é sucata do aço, não havendo necessidade da etapa de redução do minério de ferro. A matéria-prima é conduzida ao forno de arco elétrico e então gerado o aço e a escória de aciaria elétrica (GENTILE; MOURÃO, 2006).
Depois de geradas, as escórias de aciaria são conduzidas a baias de resfriamento para, em seguida, serem beneficiadas por meio de separação metálica e granulométrica, e britagem.
O quadro 1 mostra uma comparação de algumas propriedades e características físicas de materiais típicos da Alemanha e de escória de aciaria LD. Pode-se concluir que as escórias de aciaria podem ser processadas para gerar agregado de alta resistência (Alexandre et al., s.d.; GEISELER, 1996).
Devido a suas excelentes propriedades físicas, as escórias de aciaria são muito utilizadas na engenharia civil, em lastros ferroviários, na produção de revestimento asfáltico, na proteção de taludes, na construção de estacionamentos, aterros, pátios industriais, como base e sub-base de pavimentações, em pavimentos de estradas vicinais e como fertilizantes agrícolas. Entretanto, devido à falta de orientação adequada e de critérios técnicos na utilização deste co-produto, ocorrem problemas de durabilidade e desempenho em algumas de suas aplicações.
A principal questão que existe quanto à utilização da escória de aciaria LD como um agregado de base e sub-base de pavimentação e aterro é a possibilidade de ocorrer expansão. O efeito do somatório das contribuições das reações expansivas existentes resulta na expansão da escória de aciaria, impossibilitando, em princípio, a sua utilização (SBRIGHI; BATTAGIN, 2002).
Estas reações expansivas ocorrem envolvendo certos compostos presentes na escória de aciaria, gerando tensões internas que originam trincas e resultam até na pulverização do material. Entre estes compostos volumetricamente instáveis, o CaO e o MgO são os mais importantes e os maiores responsáveis pela desintegração e enfraquecimento, por diferença de volume molar nas suas reações (ALEXANDRE et al., s.d; GEISELER; SCHLOSSER, 1988; GEISELER; MOTZ, 1998; GUMIERI et al., 2000; MACHADO, 2000; SAHAY et al., 2000; ÂNGULO et al., 2001).
A crescente preocupação com o desenvolvimento sustentável, com o meio ambiente e com os planos de expansão de algumas empresas motivam as siderúrgicas a investir cada vez mais em tratamentos das escórias de aciaria, visando a minimizar o efeito das reações expansivas de seus componentes. Existem diferentes técnicas de tratamento da escória de aciaria, como a inserção de novos agentes escorificantes (para a redução de compostos expansivos na escória resultante), as adições na escória líquida (para estabilizar quimicamente os compostos expansivos), a granulação (para alterar a estrutura cristalina da escória de aciaria), a cura a vapor ou tratamento em autoclave (para a hidratação forçada dos compostos expansivos por esta reação) e, simplesmente, o tratamento ao tempo.
Os tratamentos de redução da expansão das escórias de aciaria LD utilizados no Brasil são ao tempo e ao tempo com molhagem e aeração diária. Já nas escórias de aciaria EAF brasileiras, somente é realizado o tratamento ao tempo.
Para avaliar o potencial de expansão da escória de aciaria, o método adotado no Brasil é uma adaptação feita pelo Departamento de Estradas de Rodagem de Minas Gerais do PTM-130/78. Este método é citado na norma rodoviária brasileira, DNIT-EM 262/94 e especifica a utilização de escória de aciaria para pavimentos rodoviários. Neste ensaio, o corpo-de-prova compactado permanece 14 dias numa estufa, sendo durante os primeiros 7 dias totalmente submerso e os outros 7 dias apenas saturado com água. O limite de aceitação deste método é de 3%.

Estudo de caso – TIMS
A pavimentação do TIMS (Terminal Intermodal da Serra), com uma área total de 35.000 m2, localizada no município da Serra-ES, foi realizada sob um sub-leito de argila arenosa, com sub-base e base de escória de aciaria, revestida com CBUQ de 5 cm. Entretanto, não havia registro da origem, da expansibilidade e da granulometria desta escória de aciaria. A figura 1 mostra a pavimentação do TIMS totalmente danificada depois de aproximadamente dois anos de utilização.
Este é um exemplo típico de utilização inadequada de escória de aciaria, sem qualquer controle de aplicação deste material. Provavelmente, esta escória de aciaria não foi tratada e, por isso, quando a escória entrou em contato com a água, ocorreram reações de hidratação no CaO e MgO livres que resultaram na sua expansibilidade. •

*Ronaldo Lacourt de Mendonça é engenheiro civil da Kaeme Empreendimentos e Consultoria Ltda.
*Gisele Lopes Carreiro Rodrigues é engenheira civil da Kaeme Empreendimentos e Consultoria Ltda. e Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Espírito Santo.

Leia na próxima edição da revista Siderurgia Brasil a segunda e última parte deste artigo.