44ª reuniÃo anual de pavimentaÇÃo 18º encontro...
TRANSCRIPT
44ª REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO 18º ENCONTRO NACIONAL DE CONSERVAÇÃO RODOVIÁRIA
44ª RAPv / 18º ENACOR 4ª EXPOPAVIMENTAÇÃO
FOZ DO IGUAÇU/PR – BRASIL - 18 a 21 de Agosto de 2015
Local: Hotel Bourbon
A UTILIZAÇÃO DE AGREGADO RECICLADO DA CONSTRUÇÃO CIVIL NA PAVIMENTAÇÃO RODOVIÁRIA
Sousa, Adriano C. A. de Paiva1; Oliveira, Francisco Heber L. de2; Amorim, Júlio Sales C. Maia
de3&Amorim, Rudá Barros Carlos de4
1 Instituto Brasileiro de Educação Continuada. [email protected] 2 Instituto Brasileiro de Educação Continuada. Universidade de Fortaleza. [email protected] 3 Universidade Federal do Rio Grande do Norte. [email protected]
RESUMO
A indústria da construção civil gera quantidades expressivas de resíduos nas cidades de grande
e médio portes no Brasil, sendo estes comumente descartados de forma irregular. O agregado reciclado de resíduo sólido da construção civil pode ser uma alternativa aos materiais convencionais, para ser utilizado nas diversas vias urbanas ainda não pavimentadas do país. Neste sentido, o presente artigo apresenta um estudo da utilização de agregado reciclado nas camadas da pavimentação rodoviária. Para o desenvolvimento do trabalho, o resíduo da construção civil a ser estudado foi coletado em usina de reciclagem no município de São Gonçalo do Amarante no estado do Rio Grande do Norte. O material selecionado foi encaminhado a laboratório, onde, de acordo com as normas vigentes, foram realizados os diversos ensaios para caracterização dos materiais, estabelecida a composição granulométrica, avaliado o comportamento e sua utilização nas camadas de base, sub-base e reforço de subleito de uma infraestrutura rodoviária, para que este possa ser utilizado quando se mostrar economicamente viável. Os principais resultados são apresentados ao comparar as informações obtidas através dos ensaios com os parâmetros normativos que devem ser atendidos para determinar sua utilização. Foi possível constatar que sua utilização é tecnicamente viável, por atender aos requisitos estabelecidos, que são capacidade de suporte, expansibilidade e granulometria do material. Portanto, o material estudado é recomendado para ser utilizado no reforço de subleito, sub-base e base, para pavimentos solicitados por tráfego leve a moderado, entretanto, para uso na capa de rolamento ou em pavimentos solicitados por tráfego intenso, necessita de estudos complementares. Palavras-chave: Agregado reciclado. Pavimentação. Construção.
USE OF RECYCLED AGGREGATE IN ROAD PAVING
ABSTRACT
Presents a study of recycled aggregate use at the road pavement layers.Based on the high urban and industrial growth which requires a demand of infrastructure projects, such as highways, associated to the need of environment preservation, especially related to civil construction that is considered a great generator of waste. For this work development, the civil construction waste was collected at a recycling plant, in the municipality of São Gonçalo do Amarante/RN. The selected material was sent to the laboratory where, according to the rules, a couple of tests for material characterization was performed, as well as the dosage composition of the material, the evaluation of the behavior and their use in base layers, subfloor and subgrade.
Keywords: Recycled Aggregate. Paving.Construction.
4 Instituto Brasileiro de Educação Continuada. [email protected]
INTRODUÇÃO
A proteção do meio ambiente é um fator básico que está ligado à sobrevivência da raça humana. Temas como consciência ambiental, proteção dos recursos humanos e desenvolvimento sustentável desempenham um importante papel nos requerimentos modernos para os projetos de construção (OIKONOMOU, 2005).
O crescimento populacional e a intensa industrialização implicam em grande geração de resíduos da construção civil em cidades de grande e médio porte, envolvendo questões de ordem ambiental, social e financeira. Em face desta situação, existem diversas pesquisas que objetivam encontrar alternativas para que os problemas decorrentes deste processo sejam minimizados, com vistas à sustentabilidade do setor construtivo.
No Brasil, para tratar da questão dos resíduos da construção, foi publicada a Resoluçãon° 307 do Conselho Nacional do Meio Ambiente(CONAMA)no ano de 2002, que estabelece diretrizes para redução dos impactos ambientais causados por estes materiais. Estabeleceu-se, ainda, que os geradores são os responsáveis pelo resíduo produzido e que o objetivo prioritário deve ser a não geração e, caso isto não seja possível, deve-se considerar a redução, reutilização, reciclagem e disposição final (nesta ordem). No caso da disposição final, os materiais devem ser encaminhados para locais denominados aterros de resíduos da construção civil ou áreas de destinação de resíduos, e serem depositados de modo que seja possível sua utilização ou reciclagem futura.
Buscando o desenvolvimento sustentável são apresentadas alternativas para o reaproveitamento dos resíduos da construção civil. Por meio da reciclagem do resíduo da construção civil(RCC) é possível ter uma economia energética e reduzir os impactos negativos dos resíduos nas cidades. Uma nova matéria-prima é produzida e pode substituir a natural, não renovável (ÂNGULO et al; 2003).
O RCC é um material nobre do ponto de vista da engenharia, geralmente apresenta boa resistência e baixa expansão. Estas características potencializam suas oportunidades de reciclagem como agregado para pavimentação. Estudos analisando as propriedades físicas, químicas e mecânicas do RCC para utilização em pavimentação vêm sendo desenvolvidas no Brasil desde a década de 80 (TRICHÊS; KRYCKYJ, 1999).
A utilização do agregado reciclado proveniente de resíduo de construção pode ser uma alternativa interessante aos materiais convencionalmente utilizados, podendo fomentar o aumento na oferta de vias pavimentadas em grandes centros urbanos ou mesmo nas cidades de médio porte, caracterizadas principalmente por baixo volume de tráfego.
A partir da reciclagem do RCC, um novo produto é obtido: o agregado reciclado de resíduo sólido da construção civil. Como forma de estimular e regulamentar o emprego do agregado reciclado em pavimentação foielaborado em 2004, pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), a norma brasileira regulamentadora(ABNT, 2004a).
O sistema de reciclagem de resíduo de construção é feito nas chamadas usinas recicladoras. Basicamente, são primeiramente feitas a retirada de componentes como ferro, madeira, plástico e papel (que são reciclados para outros fins), e ainda são separados materiais que eventualmente demandem mais cautela na reciclagem, como o gesso. Após esta primeira separação, os resíduos são submetidos à britagem.
Além da preocupação com a geração de RCC, existe o fato de que a exploração indiscriminada dos recursos naturais provocou a escassez desses e uma rápida deterioração do entorno e das jazidas, obrigando a exploração de novas fontes de materiais.
A exploração de jazidas minerais para a produção de agregados naturais é responsável por grandes impactos ambientais, verificando-se entre eles poeira, poluição visual e sonora, além disso, poluição dos recursos hídricos e assoreamento dos mesmos (DETR, 2000).
No Brasil, os agregados minerais (areia e pedra britada) constituem o segmento do setor mineral mais explorado e comercializado no país, de acordo com Levy (2001). De acordo com Hill et al. (2001) para manter os níveis de desenvolvimento e construção, reduzindo a utilização de agregados reciclados naturais as opções são: otimizar o seu uso ou empregar materiais alternativos.
A utilização de entulho como agregado reciclado em camadas de pavimentos urbanos é uma das formas de reciclagem mais difundidas para esse resíduo. Com a evolução das técnicas de pavimentação, que vem permitindo o aprimoramento de várias alternativas para a execução de pavimentos, têm-se desenvolvido estudos sobre formas de aproveitamento do RCC, sobretudo em camadas de base e sub-base de vias urbanas.
O aproveitamento do agregado reciclado na pavimentação apresenta diversas vantagens, entre elas a utilização de quantidade significativa de material reciclado nas frações miúda e graúda, possibilidade de utilização dos diversos materiais componentes do RCC (concretos, argamassas, materiais cerâmicos, areia, pedras, etc).
O agregado reciclado apresenta propriedades interessantes para utilização na construção de pavimentos. Do ponto de vista geotécnico, é considerado um material não plástico, o que permite sua utilização em locais com presença de água, por gerar pouca ou nenhuma lama. Pode, ainda, ser utilizado como redutor de plasticidade, contribuindo, assim, na estabilização de solos. Apresenta, também, expansibilidade baixa ou nula, ou seja, mesmo sob saturação, não ocorre a expansão das camadas compactadas (TRICHES & KRYCKYJ, 1999).
As camadas do pavimento têm como função oferecer resistência aos esforços oriundos do tráfego, distribuindo-os convenientemente ao subleito, além de melhorar as condições de rolamento e garantir comodidade e segurança ao usuário. Essas camadas, componentes da estrutura de um pavimento, podem variar quanto à espessura ou aos materiais utilizados.
As sub-bases ou bases granulares são constituídas de solos, areias, seixos, pedregulhos, produtos de britagem de rochas ou de resíduos sólidos (entulho, escórias, entre outros). Essas camadas também podem ser constituídas, quando adequadamente compactadas, por combinações de materiais que apresentem estabilidade e durabilidade adequadas para resistir às cargas do tráfego e à ação dos agentes climáticos.
Os agregados são elementos importantes no estudo de bases e sub-bases, por corresponderem a mais de 90% do peso das diversas misturas utilizadas em pavimentos. Agregados naturais são utilizados na forma como são encontrados na natureza, já os artificiais se originam de alterações físico-químicas. Os solos e os agregados empregados na pavimentação devem apresentar determinadas propriedades, para que possam ser utilizados em bases, sub-bases ou reforços de subleito.
Para possibilitar o uso do agregado reciclado, deve-se verificar os requisitos e procedimentos estabelecidos pela ABNT. Esta descreve as características físicas e mecânicas necessárias para um determinado fim, tendo a ABNT (2004b) relacionada aos requisitos do agregado reciclado para uso em camadas do pavimento.
As propriedades dos agregados reciclados, serão mensuradas através de parâmetros que caracterizam o material, através de diversos ensaios realizados em campo e laboratório. Dentre os principais: ensaio de granulometria, limites de consistência ou de Atterberg, equivalente de areia, abrasão Los Angeles, massa específica seca máxima e umidade ótima e Índice de Suporte Califórnia (ISC).
Esta pesquisa tem por objetivo avaliar o emprego de agregado reciclado de resíduo sólido na construção civil, especificamente em camadas de pavimentos de vias de baixo volume de tráfego. Para isso, foi necessária a coleta de agregado em usina de reciclagem localizada no município de São Gonçalo do Amarante, no Rio Grande do Norte. A caracterização deste material e o enquadramento de suas características seguiram os parâmetros técnicos de normas nacionais vigentes e em especificações do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT), sendo apresentadaa viabilidade de empregar o resíduo sólido nas camadas da pavimentação. OS RESÍDUOS NA CONSTRUÇÃO CIVIL
Segundo a resolução CONAMA (2002), os RCD’s são materiais provenientes de construções,
reformas, reparos e demolições de obras de construção civil, e os resultantes da preparação e da escavação de terrenos, tais como: tijolos, blocos cerâmicos, concreto em geral, solos, rochas, metais, resinas, colas, tintas, madeiras e compensados, forros, argamassa, gesso, telhas, pavimento asfáltico,
vidros, plásticos, tubulações, fiação elétrica, etc.. E são comumente chamados de entulhos de obras, caliça ou metralha. Conforme a tabela 1, abaixo.
Tabela 1. Classes de resíduos. Fonte: Autores (2014) adaptado de CONAMA (2002).
CLASSE TIPOS DE MATERIAIS CARACTERÍSTICAS
A Tijolos, blocos, telhas, argamassas, concreto, etc.
Reutilizáveis ou recicláveis, provenientes de construção, demolição e reformas.
B Plástico, papel/papelão, metais, vidros, madeiras e outros.
Recicláveis para outras destinações.
C Produtos oriundos do gesso.
Resíduos para os quais não foram desenvolvidas tecnologias economicamente viáveis que permitam sua reciclagem/recuperação.
D Tintas, solventes, óleos e outros. Resíduos perigosos oriundos do processo de construção.
O desenvolvimento da sociedade vem aliado à necessidade de crescimento da infraestrutura
urbana, que necessita de obras e construções geralmente de grande porte e, por sua vez, geram grandes quantidades de resíduos, despertando a atenção da sociedade para esta situação em função, principalmente, da disposição irregular destes rejeitos, em vias, córregos, terrenos baldios e áreas demananciais, contribuindo para a degradação urbana.
Segundo Motta (2005), os resíduos da construção civil dispostos irregularmente podem trazer riscos à população, já que podem se tornar foco de proliferação de transmissores de doenças, provocar o assoreamento de recursos hídricos e obstruir os sistemas de drenagem com consequente aumento das enchentes nas estações chuvosas.
No Brasil, quando destinados para disposição final adequada, os resíduos de construção são encaminhados para unidades de aterro. Segundo Ângulo et al., (2003), estes materiais são os grandes responsáveis pelo esgotamento destes locais de destinação em cidades de grande e médio portes, uma vez que correspondem a mais de 50% dos resíduos sólidos urbanos. Pinto (1999) mostrou em sua pesquisa que esta porcentagem pode chegar a 70% da massa de resíduos sólidos.
Estima-se que na cidade de São Paulo, somente um terço do montante de RCC produzido chegue aos aterros públicos, ou seja, a grande maioria é descartada irregularmente (SCHNEIDER, 2003).
Reciclagem de resíduos sólidos da construção civil
O reaproveitamento de resíduos da construção já é praticado há muito tempo, tem-se registro de que os romanos já empregavam tijolos, telhas e louça cerâmica moída como pozolanas (SANTOS, 1975).
No Brasil, a reciclagem de resíduos de construção civil iniciou-se ainda nos anos 80, com a utilização de pequenos moinhos instalados durante a construção de edifícios, onde os resíduos de alvenaria eram reaproveitados para a produção de argamassas (LIMA, 1999).
As primeiras normas nacionais relacionadas aos agregados reciclados de resíduos de construção ocorreram em 1994, quando a ABNT lançou quatro especificações que tratam desde a instalação de recebimento do material até sua aplicação em pavimentação ou concreto sem função estrutural. Entre elas:ABNT (2004a) NBR 15115:2004 – Agregados reciclados de resíduos sólidos da construção civil – Execução de camadas de pavimentação – Procedimentos; e ABNT (2004b) NBR 15116:2004 – Agregados reciclados de resíduos sólidos da construção civil – Utilização em pavimentação e preparo de concreto sem função estrutural – Requisitos.
Os agregados reciclados têm a finalidade de substituir parcial ou totalmente o uso de material natural. As maiores diferenças entre os agregados reciclados e naturais são: (a) forma e textura
superficial do grão, que no material reciclado é mais irregular; (b) densidade, que geralmente é menor no reciclado, devido sua alta porosidade; e (c) absorção de água, que é considerável entre os dois materiais. Processo de reciclagem
A transformação do RCC em agregado reciclado é realizada, geralmente, através de usinas recicladoras. Estas podem apresentar uma planta bastante semelhante a uma usina de britagem convencional, de material natural (BODIet al., 1995), utilizando os mesmos equipamentos. No entanto, algumas etapas para limpeza e seleção dos materiais são necessárias. O processo de reciclagem consiste basicamente na britagem do RCC do tipo classe A, diminuindo o tamanho dos grãos e produzindo assim o agregado reciclado. Entretanto, o resíduo antes da britagem já deve estar pré-selecionado, passando por uma fase de separação de materiais indesejáveis, como vidro, metais, borracha e madeira, que devem ser retirados. Normalmente, são instalados nas esteiras os sistemas para separação magnética de elementos metálicos, como armaduras, pregos e arames (ÂNGULO, 2005).
O processo de reciclagem de RCD compreende um conjunto de operações unitárias que podem ser divididas em: concentração, cominuição, peneiramento e atividades auxiliares (LUZ et al., 2004; CHAVES, 2002).
O processo de concentração resume-se à separação dos diferentes componentes do resíduo de construção por processos como catação ou separação magnética. O segundo processo, de cominuição, comumente chamado de britagem, reduz as dimensões do material para adequar o tamanho dos grãos à sua finalidade (ÂNGULO eta.l; 2003; CHAVES, 2002; LUZ et al.; 2004). A terceira operação é o peneiramento, que consiste em selecionar a granulometria do material passando-os por peneiras. Esta separação pode ser suprimida caso haja interesse por material sem classificação granulométrica, o que não é o caso do presente trabalho. Utilização de agregado reciclado na pavimentação
Nas duas últimas décadas tem sido confirmada a viabilidade do uso dos RCD após sua reciclagem, nas camadas de base, sub-base e reforço de subleito para pavimentos (POON e CHAN, 2006). O estímulo para o desenvolvimento de técnicas para a reciclagem de RCC como material pavimentação vem dos altos custos e elevada demanda de materiais naturais.
Nos EUA, o agregado reciclado apresenta, em média, custo inferior em torno de 30% se comparado com a brita graduada simples(BGS). Esta economia tem incentivado órgãos e construtoras a substituir o material natural pelo reciclado (BLANKENAGEL e GUTHRIE, 2006).
Em função da variabilidade na composição, os agregados reciclados de resíduo sólido da construção civil possuem particularidades de comportamento em relação aos materiais convencionais naturais empregados na pavimentação (MOTTA e FERNANDES, 2003). As características físicas dos agregados reciclados são muito diferentes dos agregados naturais. Por exemplo, sua porosidade é alta, o que resulta em altas porcentagens de absorção de água (ZORDAN, 2003).
Portanto, ao utilizar na pavimentação materiais produzidos por usinas recicladoras, vários aspectos complementares de projeto e execução devem ser analisados. Como o material não é fornecido com uma característica constante pode ser necessárias modificações de projeto durante a execução,ressaltando a importância de um controle tecnológico bem feito, principalmente quando se trata de material reciclado (BENNERT et al., 2000).
A durabilidade do agregado reciclado ao longo da vida útil do pavimento é um assunto que gera muitos questionamentos conforme demonstrou as pesquisas de NATAATMADJA e TAN (2001). Por isso, muitos órgãos que regulamentam o uso deste material em pavimentação não permitem ou estabelecem restrições sobre o uso em camadas de base. Para projetar e empregar o agregado reciclado é muito importante conhecer as especificações e normas existentes, procurando respeitar sempre as recomendações e limites estabelecidos (BENNERT et al., 2000; BLANKENAGEL e GUTHIRIE, 2006).
MATERIAIS E MÉTODOS A seguir, será apresentada a pesquisa realizada com agregados reciclados em uma usina na região metropolitana de Natal, Rio Grande do Norte. Posteriormente será avaliada através de diversos ensaios, a utilização deste material em camadas de pavimentação. Materiais
O material utilizado no presente trabalho é oriundo da reciclagem de resíduos sólidos da construção civil (RCC). Este material foi coletado na Usina RCC/RN, da empresa RN Soluções Ambientais, localizada no município de São Gonçalo do Amarante, estado do Rio Grande do Norte.
A empresa coleta os resíduos principalmente através de caçambas estacionárias que são alocadas em diversas obras na região da Grande Natal. As caçambas são recolhidas nas obras e levadas ao pátio da empresaonde o material é depositado e passa por uma triagem para separação inicial de plásticos, papel/papelão e metais que são armazenados em baias para serem enviadas a indústrias que façam o processamento destes.
O material apropriado já triado, é transportado através de pá carregadeira e despejado em um alimentador vibratório onde, em seguida, vai para o vibrador de impacto que tem a função de reduzir a granulometria do material, conforme ilustrado nas figuras 1 e 2.
Após o processo
de brita
gem, o
material passa por peneiras, onde é segregado em cinco granulometrias, originando os produtos denominados pela empresa de: material misto (bica corrida), pedra reciclada (rachão), areia reciclada, pedrisco e brita, de acordo com o ilustrado pelas figuras 3 a 7.
Figura 1. Abastecimento Fonte: Autores (2014)
Figura 2. Britagem Fonte: Autores (2014)
Figura 3.Material misto (bica corrida) Fonte: Autores (2014)
Figura 4.Pedra reciclada (rachão) Fonte: Autores (2014)
Para desenvolvimento do presente estudo, foram coletados na usina agregados em três granulometrias diferentes, que correspondem a areia reciclada, pedrisco e brita. Os demais agregados não foram coletados por terem granulometria muito grande, como o rachão.. O material coletado foi levado ao laboratório para caracterização e realização dos ensaios que serão abordados a seguir. Métodos
Segundo a ABNT (2004a), o agregado reciclado aplicável à pavimentação é o material
granular, obtido por meio de britagem ou beneficiamento mecânico, de resíduos de construção civil, pertencentes à classe A de CONAMA(2002). O material deve atender alguns requisitos como: (a) boa graduação granulométrica, (b) valores mínimos de Índice de Suporte Califórnia (ISC) e de expansão (conforme o tipo da camada do pavimento) e (c) dimensão máxima característica de 63,5 mm.
Para avaliar a utilização dos agregados reciclados nas camadas da pavimentação, foirealizado uma série de ensaios de laboratórios, embasados pelas normas do DNIT, para identificar suas características e propriedades. Para isso foram realizados os ensaios: análise granulométrica, orientado pelas normas DNIT (1994) e DNER (1998).
Conforme apresentado pela literatura, o agregado reciclado é mais poroso que o natural, devido presença de material cerâmico, argamassas, entre outros. O que deve ser comprovado pelo desgaste deste material, avaliado no ensaio de abrasão. Para avaliar o desgaste sofrido por este material, foi realizado o ensaio de abrasão Los Angeles, conforme DNIT (1998).
Figura 5. Areia reciclada Fonte: Autores (2014)
Figura 6. Pedrisco Fonte: Autores (2014)
Figura7. Brita Fonte: Autores (2014)
Considerando que na composição do agregado reciclado podem estar presentes revestimentos
cerâmicos, telhas, entre outros materiais que podem apresentar formato com características lamelares, que são aquelas partículas que apresentam uma dimensão numa direção bem maior do que em outra, foi avaliada a forma das partículas do agregado graúdo através do ensaio DNER (1994) paradeterminação do índice de forma.
Para utilizar o material estudado na base da pavimentação foi consultada a especificação de
serviço DNIT (2010). Com a finalidade de conhecer as faixas de granulometria que o órgão recomenda para execução de base. Assim será feita a dosagem dos agregados reciclados para enquadrar numa das faixas do DNIT.
Para avaliar a capacidade de suporte da mistura de agregados reciclados, foi realizado o ensaiopara determinação do Índice de Suporte Califórnia utilizando amostras não trabalhadas, de acordo com DNER (1994).
Finalmente, após a realização dos ensaios citados, foi possível avaliar o comportamento do material reciclado e sua utilização nas camadas de base, sub-base e reforço da pavimentação.
ANÁLISE DOS RESULTADOS
Em laboratório, o primeiro passo foi realizar o ensaio de granulometria em cada uma das três
amostras de materiais, quatro peneiramentos em cada granulometria, todos realizados na mesma data. Para cada amostra foram realizados quatro ensaios de peneiramento. Sendo obtidos os resultados da porcentagem de material seco que fica retido e que passa em cada peneira. De acordo com a tabela 2.
Após a realização do ensaio de peneiramento com a brita reciclada, foi possível caracterizar o material como brita 25 mm, conforme os resultados apresentados na tabela 2.
Figura 8. Ensaio de abrasão Fonte: Autores (2014).
Figura 9. Desgaste do material Fonte: Autores (2014).
Figura 10. Peneiras com crivos Fonte: Autores (2014).
Figura 11. Ensaio índice de forma Fonte: Autores (2014).
Tabela 2. Peneiramento de brita 25mm.Fonte: Autores (2014).
Peneiras Brita 25mm Brita 25mm Brita 25mm Brita 25mm
Média
Peso Retido
(g)
% Passante
Peso Retido
(g)
% Passante
Peso Retido
(g)
% Passante
Peso Retido
(g)
% Passante Pol. mm
3/8 9,50 1820,10 6,31 1091,30 2,63 1403,00 7,62 1106,80 3,23 4,95 N° 4 4,80 75,80 2,40 20,20 0,83 88,00 1,82 25,00 1,05 1,53 N° 10 2,00 2,30 2,29 0,30 0,80 2,20 1,68 0,60 1,00 1,44 N° 40 0,42 6,10 1,97 1,20 0,70 3,40 1,46 2,30 0,80 1,23
N° 200 0,074 26,00 0,63 5,90 0,17 14,90 0,47 5,80 0,29 0,39 Fundo 12,30 (0,00) 1,90 0,00 7,20 0,00 3,30 (0,00) 0,00 Total 1942,60 xxxx 1120,80 xxxx 1518,70 xxxx 1143,80 xxxx xxxx
Para o denominado pedrisco, foi possível enquadrá-lo na granulometria 3/8”, conforme os resultados apresentados na tabela abaixo.
Tabela 3. Peneiramento de pedrisco 9,5mm.Fonte: Autores (2014).
Peneiras Cascalho 3/8” Cascalho 3/8” Cascalho 3/8” Cascalho 3/8”
Média
Peso Retido
(g)
% Passante
Peso Retido
(g)
% Passante
Peso Retido
(g)
% Passante
Peso Retido
(g)
% Passante Pol. mm
1” 25,40 - 100,00 - 100,00 - 100,00 - 100,00 100,00 3/8 9,50 - 100,00 13,80 99,18 - 100,00 - 100,00 99,79
N° 4 4,80 442,40 33,50 1122,00 32,42 1113,80 32,42 673,20 26,35 31,17 N° 10 2,00 199,90 3,46 508,00 2,17 498,30 2,19 220,20 2,25 2,52 N° 40 0,42 5,00 2,71 8,80 1,64 8,40 1,68 1,40 1,81 1,96
N° 200 0,074 11,90 0,92 19,10 0,51 17,80 0,55 10,40 0,67 0,66 Fundo 6,10 (0,00) 8,50 0,00 9,00 0,00 6,10 (0,00) 0,00 Total 665,30 xxxx 1680,60 xxxx 1648,20 xxxx 914,00 xxxx xxxx
No caso da areia reciclada, sua composição granulométrica enquadra o material na peneira
número 4, conforme os resultados apresentados na tabela 3.
Tabela 4. Peneiramento de pó de agregado 4,8mm.Fonte: Autores (2014).
Peneiras
Pó de Brita Reciclada
Pó de Brita Reciclada
Pó de Brita Reciclada
Pó de Brita Reciclada
Média Peso
Retido (g)
% Passante
Peso Retido
(g)
% Passante
Peso Retido
(g)
% Passante
Peso Retido
(g)
% Passante Pol. mm
1” 25,40 - 100,00 - 100,00 - 100,00 - 100,00 100,00 3/8 9,50 - 100,00 - 100,00 - 100,00 - 100,00 100,00
N° 4 4,80 - 100,00 - 100,00 - 100,00 - 100,00 100,00 N° 10 2,00 77,70 88,32 98,60 86,84 125,90 89,17 176,00 88,94 88,32 N° 40 0,42 240,60 52,17 272,60 50,47 420,90 52,97 605,50 50,88 51,62
N° 200 0,074 300,10 7,08 327,20 6,82 544,30 6,16 717,40 5,79 6,46 Fundo 47,10 0,00 51,10 0,00 71,60 - 92,10 (0,00) 0,00
Total 665,50 xxxx 749,50 xxxx 1162,70 xxxx 1591,0
0 xxxx xxxx
Portanto, a partir do ensaio de granulometria foi possível caracterizar as três amostras de material reciclado como sendo: brita 19 mm, brita 9,5 mm (pedrisco) e areia.
Pela análise granulométrica, é possível perceber que o material reciclado é bem mais heterogêneo que o agregado natural, por ser composto de uma mistura de diversos tipos de materiais,
entre eles materiais cerâmicos e argamassados, que podem apresentar porosidade e desgastes mais acentuados do que o agregado natural. Para avaliar esta situação, foi realizado o ensaio de abrasão Los Angeles DNIT (1998). Esse desgaste é mensurado através da porcentagem de peso de material que passa na peneira número 12 de malha quadrada de 1,7 mm.
O ensaio foi realizado com o agregado reciclado equivalente à brita 19 mm, sendo apresentados os resultados obtidos no ensaio realizado em laboratório conforme a tabela 5.
Tabela 5. Ensaio de abrasão Los Angeles.Fonte: Autores (2014).
AGREGADO: BRITA 25mm RECICLADA
REGISTRO: DATA: 04/04/14
PENEIRAS(Pol.) PESO (g) RESULTADOS
PASSANDO RETIDA A B C D PESO INICIAL
5.000 g 1 1/2" 1 " 1250
1 " 3/4" 1250 RETIDO NA PEN. Nº 12
2.193 g 3/4" 1/2" 1250 2500
1/2" 3/8" 1250 2500 PESO PASSADO NA
PEN. Nº 12
2.807 g 3/8" 1/4"
2500
1/4" Nº 4 2500 ABRASÃO "LOS
ANGELES" 56,14
Nº 4 Nº 8
5000
NUMERO DE ESFERAS
12 11 8 6 GRADUAÇÃO B PESO DAS
ESFERAS(g) 5.000 +
25 4.584 +
25 3.330 +
20 2.500 +
15 Nº DE REVOLUÇÕES 500 500 500 500
O agregado graúdo quando submetido ao ensaio de abrasão, deve apresentar desgaste Los Angeles para camadas granulares de base e sub-base igual ou inferior a 50% DNER (1998), admitindo-se excepcionalmente agregados com valores maiores, no caso de terem apresentado comprovadamente desempenho satisfatório em utilização anterior.
Sendo assim, para o material avaliado o desgaste apresentado no ensaio foi de 56,14. Vale salientar que este parâmetro é utilizado tanto para agregado natural quanto para reciclado. Apesar do resultado do ensaio não ser satisfatório a favor do material reciclado, serão realizados os demais ensaios e posteriormente os impactos que este índice de abrasão além da especificação de norma pode apresentar no comportamento deste material quando empregado nas camadas da pavimentação.
De acordo com Mota (2005), predominantemente o agregado reciclado é muito suscetível à abrasão. Normalmente é evitada a aplicação de materiais com este tipo de característica em camadas de rolamento, uma vez que o tráfego poderá desgastá-lo. De acordo com Hill et al. (2001), dada a intensidade de carregamento vivenciada pela superfície de uma estrutura de um pavimento, a aplicação de agregados reciclados deve ser feita nas camadas inferiores.
Outro ensaio importante para caracterizar o material reciclado é o índice se forma, para verificar a lamelaridade do material. Os resultados estão expostos na tabela 6.
Tabela 6. Índice de forma.Fonte: Autores (2014).
Amostragem Total Seca (g)
Graduação A 12.000,00
Amostragem Total Seca (g) Graduação B
6.000,00
Amostragem Total Seca (g) Graduação C
6.000,00
Amostragem Total Seca (g) Graduação D
2.000,00
Graduação A
Tamanho Diretriz
Graduação B
Tamanho Diretriz
Graduação C
Tamanho Diretriz
Graduação D Tamanho Diretriz
Graduação A Graduação B Graduação C Graduação
D
76,00 32,00 19,00 12,70 0,00 0,71 0,00 0,00
Graduação Peneiras Material Retido Crivos Redutores Correspondentes Índice de
Forma Passando Retido Peso %Amostr Crivo Crivo I % Crivo Crivo II %
(mm) (mm) (g) a Total I (mm)
Retida
Crivo I
II (mm)
Retida Crivo
II
(>0,60)
A
76,00 63,50 3.000,00 25,00 38,0 - - 25,0 - - 0,00
63,50 50,00 3.000,00 25,00 32,0 - - 21,0 - - 50,00 38,00 3.000,00 25,00 25,0 - - 17,0 - - 38,00 32,00 3.000,00 25,00 19,0 - - 12,7 - -
B 32,00 25,00 2.000,00 33,33 16,0 986,38 49,32 10,5 526,00 26,30
0,71 25,00 19,00 2.000,00 33,33 12,7 1.013,7 50,69 8,50 607,19 30,36 19,00 16,00 2.000,00 33,33 9,50 1.400,7 70,04 6,30 527,65 26,38
C 19,00 16,00 2.000,00 33,33 9,50 - - 6,30 - -
0,00 16,00 12,70 2.000,00 33,33 8,00 - - 5,30 - - 12,70 9,50 2.000,00 33,33 6,30 - - 4,20 - -
D 12,70 9,50 1.000,00 50,00 6,30 - - 4,20 - -
0,00 9,50 6,30 1.000,0 50,00 4,80 - - 3,20 - -
De acordo com a norma ABNT (2004), que trata de agregado reciclado, a porcentagem máxima
admissível, em massa, para grãos de forma lamelar, obtida conforme a ABNT (2006), é de 30%. Para agregados naturais, a norma DNER (1994) estabelece que o parâmetro de índice de forma superior a 0,60.
No ensaio realizado, o índice de forma apresentou valor bastante além do que é recomendado pelas normas, tanto para agregado reciclado quanto para agregado natural.
De acordo com a norma para especificação de serviço DNIT (2010) para utilização de material em base para pavimentação, estes devem ser constituídos de solos, mistura de solos e materiais britados. Devem possuir composição granulométrica satisfazendo uma das faixas da tabela 7.
Tabela 7. Faixas de granulometria. Fonte: DNIT (2010).
Tipos Peneiras
Para N >5000000 Para N <5000000 Tolerância da Faixa
de Projeto A B C D E F
% em Peso Passando 2” 100 100 - - - - + - 7 1” - 75-90 100 100 100 100 + - 7 3/8 30 – 65 40 – 75 50 – 85 60 – 100 - - + - 7
N° 4 25 – 55 30 – 60 35 – 65 50 – 85 55 – 100 10 – 100 + - 5 N° 10 15 – 40 20 – 45 25 – 50 40 – 70 40 – 100 55 – 100 + - 5 N° 40 8 – 20 15 – 30 15 – 30 25 – 45 20 – 50 30 – 70 + - 2 N° 200 2 - 8 5 - 15 5 - 15 10 - 25 6 - 20 8 - 25 + - 2
Com base no Quadro6 e sabendo que foram coletados na usina três amostras de agregados reciclados, que correspondem a brita 25mm, pedrisco 9,5mm e outro material mais fino que corresponde a granulometria de 4,8mm. A próxima etapa foi dimensionar dosagens desses materiais que se enquadrem nas faixas granulométricas estabelecidas pelo DNIT (2010).
Para estabelecer uma dosagem dos materiais que se enquadre numa das faixas de granulometria do DNIT, foi utilizada uma planilha de Excel para simular diversos percentuais de cada tipo de agregado, com a finalidade de enquadrar numa faixa granulométrica e a partir de então realizar os ensaios para avaliar o comportamento da mistura, caso fosse utilizada nas camadas de base, sub-base ou reforço de subleito.
Pelo Quadro 6 pode-se perceber que as faixas “A” e “B” são aquelas que apresentam uma maior porcentagem de partículas maiores em sua composição. Considerando que o material reciclado deve se desgastar mais que o agregado natural, por ser mais heterogêneo e incluir materiais cerâmicos e argamassados em sua composição, na escolha do traço de agregado reciclado, será dado preferência
àqueles que se enquadrem na faixa “A”, pois desta forma, se o material se desgastar, aumentando sua quantidade de finos ele ainda poderá permanecer em outras faixas e estar apto para sua utilização.
Após avaliar diversas combinações de dosagens dos agregados, optou-se por adotar o seguinte traço: 40% de brita reciclada 19 mm, 30% de pedrisco reciclado 9,5 mm e 30% de pó de pedra reciclado 4,8 mm. Com esta dosagem, a mistura está enquadrada na “faixa A” nas faixas de granulometria do DNIT (2010) para execução de base para pavimentação. De acordo com a ABNT (2004a), a porcentagem que passa na peneira 0,42 mm (nº 40) deve ficar entre 10% e 40%, portanto, a dosagem está de acordo com o exigido por norma. O Quadro7 ilustra a composição da dosagem dos materiais.
Tabela 8. Dosagem de agregados reciclados.Fonte: Autores (2014).
Peneiras Brita 25mm
Reciclada
Cascalho 9,25mm
Reciclada
Pó de Pedra
Reciclada Total Tolerância Faixa de Projeto
Faixa A DNIT
Pol mm
Gran
% Traço
Gran %
Traço
Gran %
Traço
Gran %
Traço
% Pas
. -
% Pas.
40 %
Pas. 30
% Pas.
30 100,00
MINMAX
MIN MAX
MÉDIA
3” 76,00
100,00
0,00
100,00
40,00
100,00
30,00
100,00
30,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
2” 50,00
100,00
0,00
100,00
40,00
100,00
30,00
100,00
30,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
1” 25,00
100,00
0,00
100,00
40,00
100,00
30,00
100,00
30,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
3/8 9,50
100,00
0,00
4,95 1,98
99,19
29,94
100,00
30,00
61,92
54,92
65,00
30,00
65,00
47,5
N° 4
4,80
100,00
0,00
1,53 0,61
31,17
9,35
100,00
30,00
39,96
34,96
44,96
25,00
55,00
40,00
N° 10
2,00
100,00
0,00
1,44 0,58
2,52 0,76
88,32
26,50
27,83
22,83
32,83
15,00
40,00
27,5
N° 40
0,42
100 0,0 1,23 0,4 1,96 0,5 51,6 15 16,5 14,5 18,5 8,00 20,0 14,0
N° 200
0,08
100,00
0,00
0,39 0,16
0,66 0,20
6,46 1,94
2,29 2,00 4,29 2,00 8,00 5
Estabelecida à dosagem dos agregados, foramrealizados ensaios para avaliar Índice de Suporte
Califórnia (ISC) e de expansão do material. Conforme previsto na ABNT (2004b), o agregado reciclado deve ser classificado quanto ao tipo de emprego na execução de camadas de pavimentos, segundo parâmetros de capacidade de suporte e expansibilidade, conforme tabela 9, medidos pela metodologia de ensaios prevista na ABNT (1987).
Tabela 9. Requisitos específicos para agregado reciclado destinado à pavimentação.Fonte: ABNT (2004b).
Aplicação ISC (CBR)
% Expansibilidade
% Energia de
compactação
Material para execução de reforço de subleito
≥ 12 ≤ 1,0 Normal
Material para execução de revestimento primário e sub-base
≥ 20 ≤ 1,0 Intermediária
Material para execução de base de pavimento¹
≥ 60 ≤ 0,5 Intermediária ou modificada
¹ Permitido o uso como material de base somente para vias de tráfego com N ≤ 10000000 repetições do eixo padrão de 8,2 tf (80 kN) no período de projeto.
Os ensaios de capacidade de suporte do material foram realizados de acordo com DNER
(1994). Foram realizados em dois níveis de energia de compactação: com energia intermediária e energia modificada. Neste ensaio, também se obtém a expansão do material. Segue na tabela 10.
Tabela 10. Resumo de ensaio CBR nas energias intermediária e modificada.Autores (2014).
Resumo dos ensaios
Parâmetros Energia
intermediária Energia
modificada Umidade do solo (%) 11,23 11,11 Massa esp. Ap. Do solo seco (g/dm³)
1,863 1,893
Expansão em dias (%) - - I.S.C. (%) 128,9 137,6
Grau de compactação (%) 101,19 100,17
Os resultados do ensaio de ISC apresentam algumas informações relevantes, por exemplo, o elevado Índice de Suporte Califórnia, em ambas as energias utilizadas para realização dos ensaios, o índice atingiu mais de 100% e o material não apresentou expansibilidade.
Desta forma, se for feito o comparativo entre os resultados obtidos nos ensaios e os requisitos específicos para agregado reciclado destinado à pavimentação (Quadro 8), será possível constatar que o material atende aos critérios tanto para utilização em base e em sub-base para a pavimentação. Visto que no caso da sub-base é necessário um ISC com valor maior que 20% e no caso da base maior que 60%, portanto, pelos critérios de suporte e expansão, o material reciclado apresenta características satisfatórias. CONSIDERAÇÕES FINAIS
O material estudado, oriundo da Usina RCC/RN, possui boa graduação granulométrica, pode
ser obtido através da dosagem de agregados estabelecida na Faixa A. O ISC e expansibilidadeobtiveram excelentes resultados nos ensaios, sendo aprovado. Por fim, na dimensão máxima da partícula é possível enquadrar, pois esta granulometria é da pedra de mão, ou “rachão”, que não será utilizada na composição da mistura.
Sendo assim, através dos parâmetros estabelecidos por norma, o material reciclado atende aos critérios exigidos pela norma para utilização nas camadas de reforço de subleito, sub-base e base. Sendo mais recomendado para pavimentos em vias com baixo ou médio volume de tráfego.
Há ainda restrições ao emprego de agregado reciclado na mistura do concreto asfáltico utilizado para a capa de rolamento, onde é possível que a elevada taxa de desgaste do material reduza a vida útil do pavimento.
Pode ser avaliado o emprego do material reciclado na capa de rolamento, e análise do comportamento na prática do emprego desses materiais nas camadas de pavimentação, através de execução de trecho experimental.
Considerando que o trabalho apresentou uma análise de resíduos de construção civil para uso na pavimentação rodoviária no município de São Gonçalo do Amarante, Estado do Rio Grande do Norte, sugerem-se, complementarmente, estudos que possam confirmar a viabilidade econômica
desses materiais e/ou misturas sob o ponto de vista da redução dos custos envolvidos na execução das camadas granulares quando comparados com outros materiais.
REFERÊNCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7809: Agregado graúdo - Determinação do índice de forma pelo método do paquímetro - Método de ensaio. Rio de Janeiro, 2006.
___. NBR 9895: Solo – índice de suporte Califórnia – Método de ensaio. Rio de Janeiro, 1987.
___. NBR 15113: Resíduos sólidos da construção civil e resíduos inertes – Aterros – Diretrizes para projeto, implantação e operação. Rio de Janeiro, 2004.
___. NBR 15115: Agregados reciclados de resíduos sólidos da construção civil – Execução de camadas de pavimentação – Procedimentos. Rio de Janeiro, 2004.
___. NBR 15116: Agregados reciclados de resíduos sólidos da construção civil – Utilização em pavimentação e preparo de concreto sem função estrutural – Requisitos. Rio de Janeiro, 2004.
ÂNGULO, S. C.; KAHN, H.; JOHN, V. M.; ULSEN, C. Metodologia de caracterização de resíduos de construção e demolição. In: SEMINÁRIO DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL E A RECICLAGEM NA CONSTRUÇÃO CIVIL, 6., São Paulo, 2003. Anais. São Paulo: IBRACON, 2003. ÂNGULO, S. C. Caracterização de agregados de resíduos de construção e demolição reciclados e a influência de suas características no comportamento de concretos. Tese (Doutorado). Escola Politécnica, Universidade de São Paulo. São Paulo, 2005.
BENNERT, T.; PAPP JR., W.J.;MAHER, A.; GUCUNSKI, N. Utilization of construction and demolition debris under traffic-type loading in base and subbaseapplications. Transportation Research Record, Washington, n.1714, p.33-39, 2000.
BLANKENAGEL, B. J.; GUTHRIE, W. S. Laboratory characterization of recycled concrete for use as pavement base material.TransportationResearchRecord, Washington, n. 1952, p.21-27, 2006.
BODI, J.; BRITO FILHO, J. A; ALMEIDA, S. Utilização de Entulho de Construção Civil Reciclado na Pavimentação Urbana. In: REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO, 29., Cuiabá, 1995. Anais... Rio de Janeiro: ABPv, 1995. p. 409-436.
CHAVES, A. P. Teoria e prática do tratamento de minérios. 2.ed. São Paulo: Signus, 2002. v.1.
CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE. Brasilia. 2002. Resolução CONAMA n° 307, de 5 de julho de 2002. Disponível em <http://www.mma.gov.br>. Acesso em: 22 de setembro 2014.
DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM. DNER-ME 086/94: Agregado – determinação do índice de forma. Rio de Janeiro, 1994.
___. DNER-ME 049/94: Determinação do índice de suporte Califórnia utilizando amostras não trabalhadas. Rio de Janeiro, 1994.
___. DNER-ME 083/98: Agregados – análise granulométrica. Rio de Janeiro, 1998.
DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRA-ESTRUTURA DE TRANSPORTES. DNIT-ME 080/94: Solos – análise granulométrica por peneiramento. Rio de Janeiro, 1994.
DEPARTMENT OF THE ENVIRONMENT, TRANSPORT AND REGIONS. United Kingdom. 2000. Mineral Planning guidance note 11 –Controlling and mitigating the enviromental effects of mineral extraction in England. Disponível em: <http://www.odpm.gov.uk>. Acesso em 25 de junho de 2014.
FERNANDES, C. G. Caracterização mecanística de agregados reciclados de resíduos de construção e demolição dos municípios do Rio de Janeiro e de Belo Horizonte para uso em pavimentação. 2004. 109p. Dissertação (Mestrado) –Universidade Federal do Rio de Janeiro (COPPE-UFRJ). Rio de Janeiro, 2004.
HILL, A. R; DAWSON, A. R.; MUNDY, M. Utilization of aggregate materials in road construction and bulk fill.JournalofResources, Conservation&Recycling, v.32, p.305-320, 2001.
LEVY, S. M. Contribuição ao estudo da durabilidade de concretos, produzidos com resíduos de concreto e alvenaria. 2001. 194p. Tese (Doutorado) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo. São Paulo, 2001.
LIMA, J. A. R. Proposição de diretrizes para produção e normalização de resíduo de construção reciclado e de suas aplicações em argamassas e concretos. 1999. 240p. Dissertação (Mestrado) –Universidade de São Paulo. São Carlos, 1999.
LUZ, A. B.; SAMPAIO, J. A.; ALMEIDA, S. L. M. Tratamento de minérios. 4.ed. Rio de Janeiro: CETEM-MCT, 2004. 867p.
MOTTA, L. M. G.; FERNANDES, C. Utilização de resíduo sólido da construção civil em pavimentação urbana. In: REUNIÃO DE PAVIMENTAÇÃO URBANA, 12., Aracaju, 2003. Anais. Rio de Janeiro: ABPv, 2003.
MOTTA, R. S. Estudo laboratorial de agregado reciclado de resíduo sólido da construção civil para aplicação em pavimento de baixo volume de tráfego. Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo. São Paulo, 2005.
NATAATMADJA, A.; TAN, Y. L. Resilient response ofrecycled concreteroadaggregates. Journal of transportation engineering, Reston, Virginia, v.127, n.5, p.450-453, 2001.
OIKONOMOU, N. D. Recycled concrete aggregates. Concrete &cementcomposites, 2005.
PINTO, T. P. Metodologia para a gestão diferenciada de resíduos sólidos da construção urbana. 1999. 189p. Tese (Doutorado) –Universidade de São Paulo. São Paulo, 1999. 189p.
POON, C. S.; CHAN, D. Feasible use recycled concrete aggregates and crushed clay brick as unbound road sub-base. Construction and Building Materials, v.20, p.578-585, 2006.Disponívelem: <http://www.elservier.com>. Acesso em: 6 de jun. 2013.
SANTOS, P. S. Tecnologia de argilas: Aplicações. São Paulo: Edgard Blücher, 1975. v.2.
SCHNEIDER, D. M. Deposições irregulares de resíduos da construção civil na cidade de São Paulo. Dissertação (Mestrado) –Universidade de São Paulo. São Paulo, 2003.
TRICHÊS, G; KRYCKYJ, P. R. Aproveitamento de entulho da construção civil na pavimentação urbana. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE GEOTECNIA AMBIENTAL, 4., São José dos Campos, 1999. Anais. São Paulo: ABMS, 1999. P.259-265.
ZORDAN, S. E. Metodologia de avaliação do potencial de reciclagem de resíduos. Tese (Doutorado) - Universidade de São Paulo. São Paulo, 2003.