A ação do efluente de silagens no revestimento dos silos

Por Lucas José Mari¹ e Luiz Gustavo Nussio²

1. INTRODUÇÃO

É comum o questionamento sobre a necessidade do revestimento dos silos, especialmente quando se trata de silos do tipo trincheira. Embora haja possibilidade de revestimento provisório com lonas plásticas nas propriedades onde o manejo é mais intensivo são recomendados os silos com revestimento definitivo em alvenaria, sendo que a durabilidade deste material é de fundamental importância para a amortização do investimento inicial.

Além disso, sobretudo na Europa, existe grande preocupação com a contaminação do lençol freático pelo efluente produzido na ensilagem. De acordo com alguns pesquisadores esse material tem alta demanda por oxigênio (cerca de 50.000 mg L-1), e silos que tenham impermeabilidade ao efluente são requeridos pela comunidade freqüentemente.

O concreto é o material mais utilizado em construções desse tipo e é muito durável se exposto a condições normais. Entretanto, o concreto deteriora-se rapidamente se exposto a ácidos orgânicos (como: ácido lático, ácido acético e outros ácidos graxos voláteis) produzidos no processo fermentativo de silagens, e isso foi descrito previamente por alguns autores (Sangarapillai et al., 1993; O´Donnell et al., 1995). A susceptibilidade ao ataque de ácidos ocorre por perda de íon cálcio e se deve a algumas características do concreto: a permeabilidade, a alcalinidade e a reatividade.

A permeabilidade do concreto não é necessariamente relacionada à sua porosidade, mas depende do grau de conectividade e tamanho dos poros. Em muitos casos a permeabilidade aumenta à medida que o ataque ácido ocorre, as vezes, essa permeabilidade aumenta conforme há perda de material por corrosão, mas em outros casos há redução da permeabilidade do concreto por obstrução dos poros.

A resistência do concreto ao ataque químico depende também da sua alcalinidade, composição química e reatividade do cimento. O principal componente do concreto, o cimento Portland, não é resistente ao ambiente ácido em pH menor que 6,0. Cimentos compostos de cerâmica, sílica ou cinzas especiais, contém baixo percentual de calcário, todavia, também não resistem a pH menor que 4,0, freqüentemente encontrado no efluente de silagens.

Em vista ao exposto, vários trabalhos têm estudado qual material seria mais recomendado para o revestimento do silo e avaliadas as resistências do concreto, do asfalto concreto (quando o cimento é substituído pelo betume) e também as do mastic asfáltico (um material que contém uma grande proporção de betume, relativamente mais resistente, porém com custo mais elevado). Outro tipo de trabalho conduzido verificou a influência do conteúdo de cimento utilizado e a proporção da mistura água/cimento na durabilidade da estrutura construída para ensilagem.

2. ESTUDOS

2.1. Influência do conteúdo de cimento e da proporção da mistura água/cimento na durabilidade do concreto de cimento Portland no revestimento de silos (Richardson et al., 1999)

Nesse ensaio experimental placas de concreto de dimensões de 0,28 m x 0,28 m e com 0,075 m de espessura foram expostas a um fluxo de efluente constante de 143 L m^-2 dia^-1, por 10 ciclos de 28 dias cada um. O fluxo foi baseado num típico fluxo de efluentes em um silo de 200 t. O efluente apresentava pH = 4,0 e 6,5% de matéria seca, valores próximos aos encontrados em silagens de gramíneas onde foi conduzido o estudo, na Irlanda do Norte.

Os tratamentos utilizados nesse experimento são apresentados na Tabela 1, abaixo.

Tabela 1. Especificação dos tratamentos utilizados para o teste de durabilidade do concreto submetido à ação do efluente de silagens.

Em cada tratamento foram utilizadas cinco repetições (placas) que foram expostas ao fluxo de efluente por 10 ciclos de 28 dias cada. Após cada ciclo as placas foram mergulhadas em água por dois dias, com o objetivo de definir o final de exposição ao efluente. Depois disso, as placas foram removidas da água e lavadas para remover o material desprendido das mesmas por ação do efluente. As placas foram colocadas para secar ao ar por um dia, depois foram pesadas e medidas em sua espessura em 16 pontos em cada uma das placas.

Os resultados das perdas de massa e em espessura das placas de concreto dos tratamentos estão apresentados, respectivamente, nas Figuras 1 e 2.

Figura 1 – Efeito do conteúdo de cimento e da proporção água/cimento na redução média da massa das placas de concreto. Fonte: Richardson et al., 1999.

Nos tratamentos de 425 kg m^-3 de cimento, mais densos, não houve diferenças significativas, quanto às perdas de massa das placas de concreto, entre os tratamentos em nenhum dos dez ciclos, provavelmente em virtude de haver baixa proporção de água na massa (0,45 a 0,50). Nos demais tratamentos (275, 325 e 375 kg m^-3 de cimento) houve menores perdas de massa das placas quando a proporção de água na massa diminuiu. Tendência similar foi encontrada quando avaliada as perdas em espessura das placas, entretanto os resultados foram inconsistentes, mostrando-se na maioria das vezes não significantes estatisticamente. Quando o tratamento foi mais denso, numa mesma proporção de água na massa houve maior perda de massa do concreto nos três tratamentos possíveis de comparação (0,50, 0,55 e 0,60 – relação água/cimento). As menores perdas de massa das placas de concreto foram encontrados nos tratamentos F (325 kg m^-3 e 0,55 relação água/cimento) e C (375 kg m^-3 e 0,50 relação água/cimento). Por sua vez, as maiores perdas de massa foram encontradas no tratamento de menor densidade em cimento e alta relação água/cimento (Tratamento J – 275 kg m^-3 e 0,75 relação água/cimento). Não houve padrão consistente de variação dos tratamentos com relação às perdas em espessuras das placas de concreto. Esses resultados parecem levar à conclusão de que a relação água/cimento é o fator significante na resistência do ataque ácido do efluente sobre o revestimento de concreto do silo.

2.2. Resistência do concreto, concreto asfáltico e mastic asfáltico ao efluente de silagens (Weydert et al., 2001)

Foram realizados dois testes, sendo cada um deles conduzidos por quatro períodos de uma semana quando os materiais estudados foram expostos ao efluente da silagem de milho, com pH 3,86. Após cada semana os blocos de cada material foram secos em estufa por 48 horas e então pesados.

Para conseguir o efeito de contato dos blocos dos diferentes materiais foi desenvolvido um sistema que consistia de um tanque onde foram mergulhados os blocos (a 3 cm) através de uma esteira, seguida de secagem por radiação luminosa. A velocidade de rotação do sistema foi de um ciclo por hora, sendo, aproximadamente, 20 minutos de imersão no efluente.

Os blocos de materiais testados apresentavam as seguintes dimensões: concreto, 20 cm x 20 cm x 8 cm; concreto asfáltico, 10 cm de diâmetro e 7 cm de altura e mastic asfáltico, 20 cm x 20 cm x 3-5 cm de altura.

Os tipos de concreto, concreto asfáltico e mastic asfáltico utilizados nesse ensaio estão apresentados nas Tabelas 2, 3 e 4, respectivamente, com suas principais características.

Tabela 2. Diferentes tipos de concreto testados

Tabela 3. Diferentes tipos de concreto asfáltico testados

Tabela 4. Diferentes tipos de mastic asfáltico testados

As Figura 3 e 4 mostram os resultados dos Testes 1 e 2, respectivamente. O concreto VI (com calcário) perdeu aproximadamente oito vezes mais massa (411 g) que os outros tipos de concreto (50,5 – 69,1 g). O concreto II (relação água/cimento 0,61) perdeu aproximadamente 15% mais massa que o concreto I (relação água/cimento 0,52). Os materiais que continham cimentos compostos de cerâmica, sílica ou cinzas especiais, em substituição ao cimento Portland, não apresentaram resultados melhores que o concreto I, à base de cimento Portland puro.

Figura 3 – Perda em massa de diferentes tipos de concreto (C), concreto asfáltico (CA) e mastic asfáltico (MA), no Teste 1. Fonte: Weydert et al., 2001

Figura 4 – Perda em massa de diferentes tipos de concreto (C), concreto asfáltico (CA) e mastic asfáltico (MA), no Teste 2. Fonte: Weydert et al., 2001

Os resultados mostram que o concreto asfáltico II é mais resistente que os concretos asfálticos I e III que possuíram resistências similares aos ácidos orgânicos. As perdas de massa nos mastic asfáltico II foram maiores que os mastic asfálticos I e III, que também tiveram resistências similares. As melhores resistências aos ácidos orgânicos do concreto asfáltico II e mastic asfálticos I e III são, provavelmente, resultantes do alto conteúdo de betume desses materiais.

3. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Menores perdas em massa das placas foram encontradas quando se utilizaram 325 kg m^-3 de conteúdo de cimento e 0,55 na relação água/cimento e no tratamento 375 kg m^-3 de conteúdo de cimento e 0,50 na relação água/cimento.

Na produção de concreto durável para revestimento dos silos uma significante relação água/cimento, mais que um mínimo conteúdo de cimento, indica que as recomendações atuais na construção dessa estrutura devem ser revistas.

Os materiais como concreto asfáltico e mastic asfáltico apresentaram resistências maiores aos ácidos orgânicos do efluente que os materiais de concreto. O mastic asfáltico apresentou melhor resistência aos ácidos orgânicos que o concreto asfáltico, com exceção do concreto asfáltico II que tinha em seu conteúdo aproximadamente a mesma quantidade de betume.

O aumento na relação água/cimento reduz a qualidade do concreto. A substituição parcial do cimento Portland por materiais que contenham cimentos compostos de cerâmica, sílica ou cinzas especiais não aumentou a resistência ao ataque ácido do efluente. A granulação do cimento é importante e este deve ser cristalino, além de não conter calcário.

A qualidade do concreto asfáltico e mastic asfáltico depende do conteúdo de betume. O mastic asfáltico foi mais resistente ao efluente ácido que o concreto asfáltico. Vale ressaltar que a forragem da camada inferior em contato com o asfalto de revestimento dos silos não apresentou aumento nos resíduos tóxicos.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
O´DONNELL, C.; DODD, V.A.; O´KIELY, P.; RICHARDSON, M. A study of the effects of silage effluent on concrete. Part 1 – Significance of concrete characteristics. Journal of Agricultural Engineering Research, v.60, p.83-92, 1995.
RICHARDSON, M.; DODD, V.A.; LENEHAN, J.L.; CONATY, S.; O´KIELY, P. The influence of cement content and water/cement ratio on the durability of Portland cement concretes exposed to silage effluent. Journal of Agricultural Engineering Research, v.72, p.137-143, 1999.
SANGARAPILLAI, V.G.; DUMELOW, J.; BRIDGE, A.; WORTHY, M. Rapid assessment of the durability of concrete exposed to silage effluent. Farm Building Progress, n.114, p.15-17, 1993.
WEYDERT, M.; VAN CAENEGEM, L.; DEHON, P. Resistance of concrete, asphaltic concrete and mastic asphalt to silage juice. Journal of Agricultural Engineering Research, v.79, n.2, p.151-157, 2001.

____________________________________________

¹Médico Veterinário, Mestre em “Ciência Animal e Pastagens” – USP/ESALQ.
²Professor Doutor do Departamento de Zootecnia – USP/ESALQ – Piracicaba, SP.