Aproveitamento de pó de pedreira de quartzo como substituição parcial sustentável da areia em argamassa de cimento

Transformando pó de pedra em recurso de construção

As cidades modernas dependem da areia. É um ingrediente-chave no concreto e na argamassa que mantêm nossos edifícios, pontes e estradas unidos. Mas o mundo enfrenta escassez de areia, e a retirada de sedimentos de rios prejudica ecossistemas. Este estudo investiga uma ideia atraente: podemos transformar o pó de pedreira de quartzo — um pó fino geralmente tratado como resíduo industrial — em um ingrediente útil que substitua parte da areia na argamassa de cimento comum?

Do monte de rejeito ao material útil

O pó de pedreira de quartzo se forma quando blocos de rocha rica em quartzo são esmagados e cortados. Em vez de ser descartado, o pó poderia tornar-se uma matéria-prima. Os pesquisadores coletaram areia fluvial natural e pó de quartzo de pedreiras na Tanzânia e mediram cuidadosamente seu tamanho, forma e composição química. Testes confirmaram que o pó é quase puro quartzo (cerca de 99,6% de sílica), com pouquíssimas impurezas e sem minerais reativos que possam causar fissuras ou dilatação na argamassa no futuro. Ao microscópio eletrônico, as partículas do pó pareciam afiadas, angulares e rugosas — bem diferentes dos grãos mais lisos da areia de rio. Essas arestas rugosas, embora exijam mais água de mistura, podem ajudar as partículas a travarem firmemente na pasta de cimento.

Projetando uma argamassa mais forte e mais verde

Para avaliar quanto pó de pedreira poderia ser usado sem prejudicar o desempenho, a equipe preparou uma série de traços de argamassa. Todos continham a mesma quantidade de cimento e água, mas a areia foi gradualmente substituída por 0%, 5%, 10%, 15% ou 20% de pó de quartzo em massa. As misturas foram lançadas em pequenos cubos e curadas em água por até 28 dias, e então testadas quanto à trabalhabilidade no estado fresco, densidade no endurecido, absorção de água e resistência à compressão antes de fraturar. Imagens microscópicas da argamassa endurecida ajudaram a correlacionar o que ocorria em escala microscópica com o comportamento visível do material.

Encontrando o ponto ideal

À medida que mais pó foi adicionado, a argamassa fresca tornou-se visivelmente mais rígida: o abatimento, uma medida padrão de fluidez, caiu de cerca de 74 milímetros sem pó para cerca de 56 milímetros com 20% de pó. Até 15% de substituição, no entanto, o traço ainda seria considerado utilizável por trabalhadores. A surpresa real apareceu na resistência e durabilidade. Quando 10% da areia foi substituída por pó de pedreira, a resistência à compressão aos 28 dias saltou de 10,8 megapascais no traço controle para 18,5 megapascais — um aumento de aproximadamente 70%, dentro da faixa típica para argamassas estruturais. A absorção de água, um indicador de quão poroso e, portanto, vulnerável o material é, caiu de 6,4% para 5,7% nesse mesmo nível de 10%. Além de 10%, os benefícios diminuíram: teores maiores de pó começaram a criar vazios adicionais e a interromper o contato homogêneo cimento–areia, provocando leve queda de resistência e aumento da absorção de água.

O que acontece dentro da mistura

Imagens ao microscópio da argamassa endurecida revelaram por que 10% de pó de pedreira funcionou tão bem. No traço convencional com apenas areia de rio, a estrutura mostrava mais espaços vazios e uma rede mais frouxa de cimento endurecido. Quando uma quantidade moderada de pó de quartzo foi adicionada, seus grãos finos e angulares se alojaram entre as partículas de areia, preenchendo lacunas e ajudando a criar uma rede mais contínua e “rochosamente” integrada dos produtos de hidratação do cimento. Com cerca de 10% de substituição, essa estrutura interna parecia mais compacta e uniforme, com menos poros visíveis e melhor contato entre partículas. Quando se usou ainda mais pó, os grãos afiados começaram a agrupar-se e não foram totalmente recobertos pela pasta, produzindo pontos fracos e vazios dispersos que minavam os ganhos.

O que isso significa para a construção do dia a dia

Para quem não é especialista, a conclusão é simples: uma pequena dose de pó de pedreira — cerca de um décimo da areia em um traço padrão de argamassa — pode tornar o material mais resistente e levemente menos absorvente, ao mesmo tempo que reaproveita um resíduo e reduz a pressão sobre os estoques de areia fluvial. Ultrapassar muito esse nível torna o traço mais difícil de trabalhar e oferece retornos decrescentes. Embora sejam necessários ensaios de campo de maior duração e estudos de durabilidade, esta pesquisa mostra um caminho prático para transformar um subproduto em pó em um ingrediente confiável para uma construção mais verde e eficiente no uso de recursos.

Citação: Ngayakamo, B.H., Ikotun, B.D. Utilization of quartz quarry dust as a sustainable partial sand replacement in cement mortar. Sci Rep 16, 7031 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37993-y

Palavras-chave: construção sustentável, argamassa de cimento, pó de pedreira, substituição de areia, quartzo