art aplicabilidade de resíduos reciclados da construção... para misturas asfalticas

15a REUNIÃO DE PAVIMENTAÇÃO URBANA

15ª RPU

SALVADOR/BA - BRASIL - 28 a 30 de maio de 2008

APLICABILIDADE DE RESÍDUOS RECICLADOS DA CONSTRUÇÃO

CIVIL E DEMOLIÇÃO COMO AGREGADOS EM MISTURAS

ASFÁLTICAS

Marta Baragaño Ron1; Michéle Dal Toé Casagrande2; Aline Colares do Vale3; Manuela de

Mesquita Lopes4 & Jorge Barbosa Soares5.

1,2,3,4,5 Laboratório de Mecânica dos Pavimentos – Departamento de Engenharia de Transportes - Universidade Federal do Ceará – Campus do Pici s/n, Bloco 703, Fortaleza/CE – [email protected] , [email protected] , [email protected] , [email protected], [email protected].

15ª RPU Reunião de Pavimentação Urbana Salvador, BA - 28 a 30 de maio de 2008

15aa RPU - Trabalho N.º 19

RESUMO

A intensa geração de resíduos sólidos da construção civil em cidades de grande e médio porte tem sido motivo de preocupação em diversos países, já que envolve questões de ordem ambiental, social e financeira. Muitos pesquisadores vêm tentando encontrar alternativas para que os problemas decorrentes deste processo sejam minimizados, ou até mesmo sanados, com vistas à sustentabilidade do setor construtivo. A reciclagem destes resíduos para emprego em camadas de pavimentos proporciona uma série de vantagens, como a preservação das jazidas naturais e a redução nos custos das obras. Segundo mostram pesquisas realizadas e a experiência prática, os resíduos de construção civil transformados em agregados reciclados podem ser empregados, dentre outras coisas, na pavimentação, tanto como reforço de solos de base como em misturas asfálticas do tipo Concreto Asfáltico. A presente pesquisa objetiva analisar laboratorialmente aspectos físicos e de comportamento mecânico de agregados reciclados de resíduo sólido da construção civil para aplicação em misturas asfálticas, em substituição aos materiais convencionalmente utilizados. Os resultados obtidos dos ensaios de caracterização dos agregados alternativos e dos ensaios mecânicos das respectivas misturas foram satisfatórios, sendo viável a incorporação deste tipo de agregado no revestimento asfáltico. PALAVRAS-CHAVE: mistura asfáltica; entulho reciclado fracionado; agregados reciclados; fíler. ABSTRACT The great generation of construction solid residues in large and medium size cities has been a concern in several countries. It involves environmental, social and financial issues. Many researchers have been trying to find alternatives to minimize such problems. The use of recycled residues in pavement layers is attractive because it preserves natural deposits and reduces construction costs. According to recent studies and to the state of practice, civil construction residues can be transformed into recycled aggregates and then used in pavement sublayers as well as a substitute for aggregates in asphalt mixtures. The objective of the present research is to examine in the laboratory physical aspects and mechanical behavior of recycled aggregates of solid residue from construction sites as well as to apply them in asphalt mixtures, replacing the materials conventionally used. The results of the basic characterization of the alternative aggregates and mechanical lab tests of the respective mixtures were satisfactory, and show the potential of incorporating this type of aggregate in the asphalt layer. KEY WORDS: aggregates, recycled aggregate of construction and demolition waste, asphalt mixture.



INTRODUÇÃO O crescente processo de urbanização tem contribuído para o desenvolvimento da indústria da construção civil no Brasil e no mundo. O setor da construção civil é responsável pela intensa extração de recursos naturais e geração de resíduos sólidos. O volume de Resíduos da Construção e Demolição (RCD) tem afetado a qualidade de vida dos grandes centros urbanos. Em função disto, muitos pesquisadores em todo o mundo vêm tentando encontrar alternativas para que os problemas decorrentes deste processo sejam minimizados, ou até mesmo sanados. A reciclagem destes resíduos para emprego em camadas de pavimentos proporciona uma série de vantagens, como a preservação das jazidas naturais e a redução nos custos das obras. Segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE, 2007), a quantidade de lixo urbano coletado diariamente no Município de Fortaleza é superior a 7.200 toneladas. Estudos revelam que a geração de RCD em cidades brasileiras de pequeno e médio porte varia de 41 a 71% da massa dos resíduos sólidos urbanos. No município de Fortaleza, 30% de todo o resíduo sólido gerado é oriundo de canteiro de obras das maiores construtoras que atuam na capital, segundo dados da Prefeitura Municipal (LOPES, 2007). Na região de Fortaleza, as misturas asfálticas tipo Concreto Asfáltico (CA) utilizam a brita ¾” como agregado graúdo e o pó de pedra (fíler natural) como agregado miúdo e como material de enchimento de vazios da mistura. A extração de tal agregado nas pedreiras provoca um grande impacto ambiental. Esta pesquisa é motivada pela busca de soluções técnicas para construção de pavimentos adequados à região de Fortaleza. O objetivo principal é utilizar o RCD reciclado como agregado alternativo em misturas asfálticas, comparando suas características mecânicas e físicas com misturas confeccionadas com agregado convencional, procurando-se diminuir, assim, o dano ambiental causado pela acumulação de resíduos na cidade. MATERIAIS E MÉTODOS Ligante asfáltico O Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP) utilizado nessa pesquisa foi fornecido pela Lubrificantes e Derivados de Petróleo do Nordeste – LUBNOR, refinaria da Petrobras situada na cidade de Fortaleza. É caracterizado por penetração como um CAP 50/70 de acordo com nova especificação brasileira (ANP, 2005), sendo proveniente do petróleo nacional Fazenda Alegre. O ligante apresentou suas características convencionais (ponto de fulgor, ponto de amolecimento, efeito do calor e do ar, ductilidade, viscosidade, densidade relativa, solubilidade no tricloroetileno) dentro das especificações da ABNT. Agregados O material utilizado na pesquisa é proveniente de demolição e foi fornecido pela Usina de Reciclagem de Fortaleza (USIFORT), empresa especializada na reciclagem de resíduos sólidos da construção civil, localizada na BR – 116. A USIFORT dispõe de equipamentos como britador de mandíbula, esteira de eletroímã e série de peneiras, que possibilitaram a produção de agregado na faixa granulométrica desejada. Para ser utilizado como agregado em misturas asfálticas, o entulho passou por um processo de seleção onde houve o descarte de materiais cerâmicos, gesso, vidro e ferragens. Em seguida, o RCD foi submetido à britagem em tamanhos e formas similares aos do



agregado convencional. A Figura 1 apresenta o RCD utilizado em seus diferentes tamanhos obtidos.

Figura 1. Agregado reciclado. Caracterização dos agregados O material foi caracterizado conforme especificações nacionais e obtiveram-se características quanto ao desgaste por abrasão Los Angeles (LA), densidade relativa real, densidade relativa aparente, absorção de água e índice de forma. Os resultados desses ensaios foram comparados aos do agregado convencional e estão apresentados na Tabela 1. Observa-se que o agregado utilizado apresenta valores de densidade parecidos com os da brita convencional.

Tabela 1. Caracterização do RCD e da Brita. CARACTERÍSTICA RCD BRITA

Densidade Relativa Real 2,60 2,60

Densidade Relativa Aparente 2,44 2,44

Densidade Miúdo 2,54 2,65

Abrasão LA (%) 40,78 45,86

Absorção (%) 2,6 0,81

Índice de Forma 0,73 0,66

Em revestimentos asfálticos, é desejável uma resistência ao desgaste relativamente alta, indicada por uma baixa abrasão no ensaio de Abrasão LA. Conforme a Tabela 1, o RCD reciclado é mais resistente ao desgaste do que o agregado convencional. De acordo com Norma Rodoviária DNER – ME 035/98, o valor da abrasão Los Angeles limita-se entre 40 e 55%. A forma das partículas é caracterizada pela determinação do índice de forma (f), que foi feita segundo a norma DNER – ME 086/94. O agregado é considerado de ótima cubicidade quando f = 1,0 e lamelar quando f = 0,0 (BERNUCCI et al. 2006). Assim, o RCD é mais cúbico do que o agregado convencional, apresentando melhor intertravamento entre os grãos compactados. A porosidade de um agregado é, normalmente, indicada pela quantidade de água que ele absorve quando imerso. Um agregado poroso irá também absorver ligante asfáltico, consumindo parte do ligante necessário para dar coesão a uma mistura asfáltica. Para compensar este fato, uma



quantidade adicional de ligante deve ser incorporada à mistura (BERNUCCI et al. 2006). O RCD apresentou uma porosidade elevada em relação ao agregado convencional. O ensaio de absorção foi realizado segundo o procedimento descrito em DNER – ME 081/98.

Carbonato de Cálcio O Carbonato de Cálcio, cedido pela Empresa Carbomil S/A, foi utilizado como parte do fíler artificial nas misturas para preencher os vazios destas. Algumas características do material encontram-se resumidas na Tabela 2.

Tabela 2. Características do Carbonato de Cálcio (Carbomil, S.A.). ANÁLISES FÍSICAS

Min Resultado Máx

Densidade real - 2,78 -

Densidade aparente - - -

Umidade (%) - 2 2

ANÁLISES QUÍMICAS

Min (%) Resultado (%) Máx (%)

Perda ao fogo 23 25 25

Resíduo insolúvel em HCl - 0,4 0,5

CA(OH)2 Disponível 90 90,1 -

CaO 70 70,6 -

MgO - 2,6 3,5

SiO2 - 0,2 0,3

Óxidos totais não voláteis 88 97,5 -

Pureza 92,5 93,3 - Dosagem O procedimento de dosagem seguiu a metodologia Marshall para determinação do teor de ligante, procedendo-se conforme os passos a seguir:

1. Determinação das massas específicas reais do CAP 50/70 e dos agregados, respectivamente; 2. Escolha da faixa granulométrica a ser utilizada de acordo com a mistura escolhida.

Escolheu-se a faixa C, comumente utilizada para revestimentos asfálticos no Ceará; 3. Escolha da composição dos agregados de forma a enquadrar a mistura nos limites da faixa

granulométrica escolhida (Figura 2); 4. Escolha das temperaturas de mistura e de compactação.

No preparo da mistura, primeiramente, foram aquecidos separadamente o CAP 50/70 a 165ºC, os agregados a 175ºC, sendo em seguida misturados. As amostras foram compactadas com cilindro de 100 mm. Na compactação adotou-se 75 golpes e temperatura de 145 ºC. O teor ótimo de CAP 50/70 encontrado durante a dosagem da mistura CA com agregado reciclado foi de 7,6%, enquanto a mistura com agregado convencional foi de 5,7%. Nos primeiros corpos de prova, a percentagem de vazios obtida foi superior a 7%. Para a redução desse número de vazios, algumas medidas foram tentadas: aumento do teor de ligante, modificação



da granulometria, e aumento do número de golpes. Nenhuma destas medidas reduziu o elevado teor de vazios. A solução foi encontrada na substituição do fíler proveniente do RCD por carbonato de cálcio, o que provocou uma diminuição dos vazios para até menos de 2%. Para obter-se a porcentagem desejada de 4%, foram necessários 80% de carbonato de cálcio e 20% de fíler do RCD.

Figura 2. Faixa granulométrica escolhida.

APRESENTAÇÃO E ANÁLISES DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS MECÂNICOS Para a determinação das propriedades mecânicas das misturas asfálticas estudadas, foram realizados os seguintes ensaios: resistência à tração por compressão diametral, módulo de resiliência e vida de fadiga. Os resultados desses ensaios estão descritos a seguir. Resistência à tração por compressão diametral e módulo de resiliência (MR) O ensaio de resistência à tração por compressão diametral (RT) é um ensaio de ruptura, onde o corpo-de-prova é posicionado horizontalmente e a carga é aplicada diametralmente a uma velocidade de 0,8 ± 0,1mm/s. Os ensaios foram conduzidos a 25ºC e realizados segundo a norma DNER-ME 138/94. Na análise tensão-deformação das estruturas dos pavimentos, o parâmetro de deformabilidade normalmente empregado para caracterizar as misturas asfálticas é o módulo de resiliência. Os ensaios da presente pesquisa foram realizados segundo a norma DNER-ME 133/94. O MR foi determinado em corpos-de-prova moldados em laboratório (diâmetro de 10 ± 0,02cm e altura de 6,35 ± 0,20cm) à temperatura de 25°C. O resultado foi alcançado por meio da leitura da deformação instantânea. Os resultados obtidos para os ensaios descritos são apresentados na Tabela 3.

Tabela 3. Resultados dos ensaios de RT e MR. ENSAIO BRITA RCD

Resistência à Tração (MPa) 0,91 0,96 Módulo de Resiliência (MPa) 3121 2931

MR/RT 3429 3151



Observa-se que os valores são da mesma ordem de grandeza, porém, a mistura com agregado reciclado apresentou menor relação MR/RT, parâmetro por vezes usado como indicador da vida de fadiga, sendo desejável um valor inferior por indicar maior flexibilidade (menor MR) e maior resistência (maior RT). Vida de fadiga A fadiga é um processo de deterioração que um material sofre quando submetido a um estado de tensões e deformações repetidas, que podem ser menores que a resistência última do material, resultando em trincas após um número suficiente de repetições do carregamento. No ensaio de vida de fadiga mais comumente usado no país, os corpos-de-prova são submetidos à compressão diametral, a temperatura de 25ºC. Nesta pesquisa, de acordo com o valor encontrado no ensaio de resistência à tração, ensaiaram-se os corpos-de-prova em diferentes níveis de tensão, correspondentes a 30, 40, 50% da RT. A Figura 4 apresenta as curvas de fadiga das misturas CBUQ com agregado reciclado e com agregado convencional. Observa-se que, para um dado estado de tensão, o número de ciclos que o corpo-de-prova agüenta é maior na mistura com agregados de RCD.

Figura 4. Número de ciclos × Δσ.

CONCLUSÕES Após a publicação da Resolução CONAMA nº307 (2002), que obriga os geradores a serem os responsáveis pelo resíduo produzido e que prescreve a necessidade de reutilização ou reciclagem do material, o emprego de agregados reciclados na construção de pavimentos pode ser uma solução viável, principalmente porque obras de pavimentação consomem grandes quantidades de material e nelas podem ser utilizados todos os resíduos de construção civil. A USIFORT em Fortaleza tem capacidade de processar até 60 t/h de resíduo (SILVA, 2007). O preço do RCD reciclado fornecido pela usina é de R$ 25,00 por metro cúbico, que é o mesmo valor do agregado britado fornecido pela pedreira de Itaitinga, localizada a 30 km de Fortaleza. A partir dos ensaios realizados, pode-se concluir que os agregados reciclados estudados apresentam boas características, atendendo às especificações das normas na maioria dos aspectos. O agregado apresentou melhor abrasão do que a brita convencional, indicando que o agregado reciclado pode concorrer com a brita convencional na construção de pavimentos. Além disso, o índice de forma também é maior, sendo o entulho estudado mais cúbico do que a brita. A mistura com agregado reciclado possui menor relação MR/RT e maior vida de fadiga no ensaio realizado. O agregado reciclado apresentou uma absorção



de 2,6, que é considerada relativamente elevada face aos limites máximos estabelecidos. Deste modo, o teor ótimo de ligante da mistura também foi bastante elevado (7,6%). Este teor é superior ao da maioria das misturas que utilizam brita convencional na região de Fortaleza, acarretando em elevados custos para construção deste tipo de pavimento. Porém, vale ressaltar que a utilização do resíduo sólido da construção civil em pavimentação é uma maneira de reduzir o impacto ambiental que este causa às grandes cidades, reduzindo assim os gastos das prefeituras com o gerenciamento do mesmo. AGRADECIMENTOS À Petrobras/Lubnor e à USIFORT pelo fornecimento do CAP 50/70 e do agregado reciclado, respectivamente. À equipe do Laboratório de Mecânica dos Pavimentos da UFC. A quarta autora estende os agradecimentos ao Programa de Recursos Humanos da ANP para o Setor Petróleo e Gás – PRH-ANP/MCT. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANP. Resolução ANP Nº 19, de 11.7.2005 DOU 12.7.2005. Regulamento técnico Nº 3/2005.

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