Characterization of the expansion factor of a steel mill slag under different processes of curing for road engineering applications

No presente trabalho, procedeu-se à caracterização do fator expansão da escória de aciaria da Açominas, situada no município de Ouro Branco - MG, e através da metodologia proposta pelo método de ensaio para avaliação do potencial de expansão volumétrica da escória de aciaria, denominado – PTM 130, revisado pelo Departamento de Estradas de Rodagem de Minas Gerais em 1978 (DER-MG, 1982). A necessidade de se fazer um estudo de caracterização da apassivação volumétrica nas escórias de aciaria abre uma perspectiva comercial de grande interesse para o setor siderúrgico brasileiro, haja vista que ele poderá agregar custo a este co-produto e revendê-lo às empresas de pavimentação e prefeituras como um excelente agregado para a construção e recuperação de estradas de rodagem. Outro aspecto que merece destaque é que o emprego dessas escórias em pavimentação poderá levar, também, a uma redução dos custos de estocagem e armazenamento destes produtos nas próprias siderúrgicas. Quanto ao ponto de vista dos empreiteiros rodoviários, o quilômetro pavimentado poderá tornar-se, também, mais barato, mantendo-se uma boa qualidade técnica. Adotou-se o tempo de apassivação do fator expansão de seis meses, em concordância com as recomendações da literatura técnica que o considera como o período mínimo de apassivação volumétrica de escórias de aciaria quando expostas nos pátios de estocagem sob as condições intempéricas do meio ambiente. Quatro processos de cura foram considerados no estudo, com o intuito de simular condições de intemperização extremas de campo, analisando-se, também, as variações granulométricas sofridas pelo material durante os ensaios de expansão. Foi analisado um lote de uma tonelada de escória, sendo esta homogeneizada e quarteada em quatro amostras de 250 kg, denominadas amostras A, B, C e D. A amostra A foi acondicionada em um tambor dentro do Laboratório de Engenharia Civil (LEC) da Universidade Federal de Viçosa (UFV), com o objetivo de simular uma situação de completa ausência de chuva; a amostra B foi empilhada e exposta no pátio do LEC, onde foi monitorada a variação intempérica do meio ambiente (regime de chuvas e temperatura) nos meses de março a setembro de 2000; a amostra C foi acondicionada em um tambor sob condição de saturação, com o objetivo de simular um regime ininterrupto de chuvas durante todo o período de ensaio; e, por último, a amostra D foi acondicionada numa caixa de argamassa armada e submetida à condição de cura a vapor na caldeira do Departamento de Laticínios, simulando condições de cura acelerada. Essas amostras foram ensaiadas nos seguintes períodos de cura: 3, 7, 28, 63, 91 e 180 dias. Os resultados do estudo experimental permitiram concluir que: o ensaio de expansão mostrou-se eficiente na determinação das relações expansão versus teor de umidade, expansão versus tipo de cura, expansão versus tempo de cura, bem como permitiram proceder à análise da granulometria antes e após a realização dos ensaios de expansão, para fins de verificação da ocorrência de mudança na granulometria do material.This research was directed to the characterization of the expansion factor of a steel mill slag from the company Açominas, located in the municipal district of Ouro Branco, Minas Gerais State, Brazil, through the standard PTM 130. This standard was revised in 1978 by the Minas Gerais State Highway Engineering Department (DER-MG) and recommended to the determination of the expansion factor of steel mill slags (DER, 1982). From an economic point of view, this study opens an interesting perspective to the Brazilian metallurgical companies and contractors, considering the following items: (i) It can open a field of application of slags in road engineering; (ii) Certainly, storage costs of this co-product in the companies will drop drastically; (ii) Concerning the road engineering contractors, the paved road kilometer may become, also, cheaper, although keeping the good technical quality. It was adopted the maximum expansion control time of 6 months in agreement with the recommendations of the technical literature that considers it as the minimum period of time to control the slag volumetric expansion when it is exposed to atmospheric conditions in the storage pile. Four curing processes were considered throughout the study, in order to simulate field-curing conditions. Sieve analysis was also performed in order to take into account the slag size variations during the expansion tests. A 1 ton slag sample was collected in the Açominas storage pile and subdivided in four samples of 250 kg each, called samples A, B, C and D. Sample A was placed in a container inside the Laboratory of Civil Engineering (LEC) of the Federal University of Viçosa (UFV) in order to simulate weather conditions of complete absence of rain. Sample B was heaped and exposed to atmospheric conditions in the LEC backyard; rain and temperature conditions during the curing process, from March to September 2000, were monitored. Sample C was placed inside a container and submitted to saturation condition in order to simulate an uninterrupted rain season. In order to simulate conditions of accelerated curing, finally, sample D was placed inside a steel concrete box and submitted to water vapor in the boiler of the Department of Laticínios, simulating conditions of accelerated cure. All samples were submitted to curing times of 3, 7, 28, 63, 91 and 180 days. The experimental data was used to determine the following relationships: expansion versus water content, expansion versus curing type, expansion versus curing time, as well as sample gradation variations during the expansion tests.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic