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CONINFRA 2010 – 4º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES (CONINFRA 2010 - 4º TRANSPORTATION

INFRASTRUCTURE CONFERENCE) August 4th to 6th 2010

São Paulo – Brasil

04-023 ISSN 1983-3903

CONINFRA 2010 – 4º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES (CONINFRA 2010 - 4º TRANSPORTATION INFRASTRUCTURE CONFERENCE)

August 4th to 6th 2010 São Paulo – Brasil

CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS RECICLADOS DE RESIDUOS SÓLIDOS DE CONSTRUÇÃO CIVIL DA REGIÃO DE LIMEIRA COM

VISTAS A SUA UTILIZAÇÃO EM CAMADAS DE PAVIMENTOS URBANOS (CHARACTERIZATION OF RECYCLED AGGREGATES OF

SOLID WASTE FROM LIMEIRA REGION CONSIDERING ITS USE FOR URBAN PAVEMENT CONSTRUCTION)

1 Tecnólogo Construção Civil Obra de solos e Pavimentação, Falcão Bauer Centro Tecnológico de Controle da Qualidade, Campinas, Brasil, [email protected] 2 Dr., Faculdade de Tecnologia – UNICAMP, Limeira, Brasil, [email protected] RESUMO

O resíduo gerado nas diversas atividades de construção e demolição pode causar impactos ambientais e econômicos se não for tratado e disposto corretamente. Diversas pesquisas vêm sendo desenvolvidas visando à reciclagem destes materiais empregando-os na própria construção civil, sendo inclusive normatizado o seu uso em áreas distintas de aplicação, tal como a produção de concreto não-estrutural e em camadas de pavimentos. O objetivo deste trabalho foi avaliar, em laboratório, propriedades físicas e mecânicas de uma brita corrida reciclada de RCD, produzida na cidade de Limeira, tendo em vista sua aplicação em camadas de pavimentos urbanos em substituição aos materiais convencionais. O material foi coletado na Usina de Reciclagem RL, instalada na cidade de Limeira-SP, e posteriormente realizados ensaios para determinação da composição do entulho, bem como ensaios de compactação, granulometria, antes e após a compactação, e CBR, Os resultados indicaram que o agregado apresenta boas características para uso em camadas de pavimentos, se considerados os parâmetros estabelecidos pela NBR 15115 e a pela PMSP/SP ETS-001. PALAVRAS-CHAVE: agregados, reciclagem, pavimentação

FRANCIELE B. M. IYOMASA 1

MARCELO DE CASTRO

TAKEDA 2




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ABSTRACT The waste produced in construction and demolition activities could cause environmental impacts if not properly treated and correctly disposed. Several studies have been carried out aiming its use in civil construction in different areas, such as non-structural concrete and pavement layers. The main objective of this study was to evaluate, in laboratory, physical and mechanical properties of unscreened recycled aggregates considering its use in urban pavement layers replacing natural aggregates. The material was gathered at RL Recycling Plant, in Limeira-SP. Tests were carried out to determine the waste composition, as well as compaction test, grain size distribution, before and after compaction, and California bearing ratio tests. The results indicated that the unscreened recycled aggregates have good characteristics as urban pavement layers construction material, regarding NBR 15115 and PMSP SP ETS-001 parameters. KEY WORDS: aggregate , recycled, pavement




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INTRODUÇÃO

O resíduo oriundo das diversas atividades do setor da construção civil representa problema no gerenciamento das cidades, tanto pelo enorme volume produzido, quanto pela disposição inadequada, que podem resultar em impactos ambientais, sociais e econômicos. Estes resíduos são compostos por materiais cimentícios, formados por concretos e argamassa, britas, materiais cerâmicos, tais como telhas, tijolos, pisos e azulejos, e ainda resíduos indesejáveis como a madeira. Estudos realizados anteriormente estimaram em 230 a 760 kg/habitante/ano a produção de entulho da construção, também conhecido como resíduo da construção civil (RCC), o que pode representar entre 40% e 70% do resíduo sólido municipal (PINTO, 1999). Além disso, o setor da construção civil é o maior consumidor individual de recursos naturais. Desta forma, a construção civil passa por um período de desenvolvimento e implementação de tecnologias adequadas que visam a redução, reutilização e reciclagem dos RCC’s. A reciclagem destes resíduos é viável do ponto de vista ambiental e técnico.

Esses resíduos, conhecidos como Resíduos de Construção Civil RCC’s, possuem características bastante peculiares. Segundo CARNEIRO et al. (2001), as proporções de cada um destes materiais interferem nas características físicas e químicas dos resíduos, bem como no seu comportamento mecânico, e são dependentes do nível de desenvolvimento da construção local, da diversidade de técnicas e metodologias de produção locais, assim como das matérias-primas disponíveis na região. Assim, apesar das experiências anteriores indicarem resultados satisfatórios, é importante estudar o processo da reciclagem, a variabilidade e o desempenho dos resíduos sólidos de construção e demolição (RCD) particulares de uma localidade, e que podem apresentar características do entulho diferentes de outras regiões.

Um aspecto que complica a utilização de agregados reciclados é a sua variabilidade. Além das tecnologias de separação manual e magnética em uso no Brasil, existem tecnologias de classificação que se valem da diferença de densidade das diferentes fases, no entanto, para o emprego destes agregados reciclados em pavimentação não são necessárias estas tecnologias. Várias cidades brasileiras já operam centrais de reciclagem de RCC, produzindo agregados utilizados basicamente em obras de pavimentação. Segundo CARNEIRO et al. (2001), a utilização de agregados reciclados de resíduos de construção em diferentes camadas dos pavimentos tem se mostrado tecnicamente viável, observando que os resultados em várias cidades do Brasil (Ribeirão Preto, São Paulo, Belo Horizonte, dentre outras) foram satisfatórios, demonstrando uma boa adequação desse material à finalidade pretendida. ASSIS et al. (2005) e RESPLANDES E REZENDE (2007) também mostraram que os agregados reciclados podem ser utilizados satisfatoriamente em camadas de base e sub-base de pavimentos urbanos.

Várias são as vantagens desta aplicação apresentadas por diferentes pesquisadores (FERNANDES, 2004, CARNEIRO et al., 2001, PINTO, 1999, JOHN, 2001, e BODI, 1995):

Simplicidade dos processos de construção dos pavimentos e da produção dos agregados reciclados;

Obras de pavimentação consomem grandes quantidades de materiais; Utilização de material reciclado tanto da fração miúda quanto da graúda;




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Possibilita a utilização da grande maioria dos componentes do entulho (argamassa, concreto, areias, pedras, materiais cerâmicos);

Redução do consumo de energia necessária para a reciclagem com o uso da fração graúda; Diminuição do custo de pavimentação, uma vez que o custo de agregados de RCD é menor; O agregado apresenta expansibilidade baixa ou nula; Economia de jazidas minerais; Redução dos custos da administração pública municipal com a remoção do material

depositado clandestinamente ao longo das vias, terrenos baldios, cursos d’água e encostas. Melhoria das condições de saneamento das cidades.

O gerenciamento dos RCC no Brasil está regulamentado na resolução nº 307 do Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA), aprovada em julho de 2002, que estabelece diretrizes, critérios e procedimentos para a gestão dos resíduos da construção. Tendo em vista a regulamentação do uso de agregados reciclados provenientes de resíduos sólidos de construção civil, a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) publicou em 2004 a norma NBR 15115 (ABNT, 2004) que define a utilização de agregados de RCD na execução de camadas de pavimento e estabelece os critérios de avaliação do agregado para este fim.

O objetivo deste trabalho é avaliar as propriedades mecânicas e características físicas da bica corrida reciclada com vistas ao seu emprego em camadas de pavimentos urbanos em substituição à bica corrida convencional que é normalmente utilizada nos serviços de pavimentação urbana na cidade de Limeira. Espera-se dessa forma colaborar com a minimização dos impactos sócio-ambientais que o entulho causa. MATERIAIS E MÉTODOS Materiais A bica corrida é material tipicamente utilizado nas estruturas dos pavimentos urbanos da cidade de Limeira. Segundo definição encontrada na especificação técnica ET-DE-P00-010 (DERSP, 2005), a bica corrida é utilizada na camada de sub-base ou base composta por produtos resultantes de britagem primária de rocha sã, que em uma condição granulométrica mínima assegura estabilidade à camada, quando executada através das operações de espalhamento, homogeneização, umedecimento e compactação.

A bica corrida reciclada utilizada neste trabalho é um subproduto obtido a partir da reciclagem de resíduos mistos de construções e demolições da região de Limeira, resultante da britagem primária destes materiais e que não passou pelo processo de classificação por peneiras, possuindo dimensão máxima característica de 63,5 mm. As amostras usadas no desenvolvimento deste trabalho foram fornecidas pela usina de reciclagem RL, empresa do setor privado, implantada na cidade de Limeira no ano de 2007.

A Figura 1 mostra imagens da usina de reciclagem e as diversas etapas de produção da bica corrida reciclada, bem como a coleta da bica corrida reciclada na usina e o material em laboratório para homogeneização e quarteamento das amostras para realização dos ensaios.




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Figura 1. Usina RL de Limeira – (a) entulho sendo britado; (b) bica corrida reciclada; (c) vista da usina; (d) produção da bica corrida; (e) material sendo coletado na usina; (f) material no laboratório

para acondicionamento e preparação das amostras para realização dos ensaios.

Métodos O programa experimental deste trabalho analisou algumas características físicas e propriedades mecânicas da bica corrida reciclada de resíduos de construção e demolição proveniente da Usina de Reciclagem RL, na região de Limeira SP, por meio de ensaios de laboratório comumente empregados nas pesquisas relacionadas aos materiais convencionais de pavimentação. Inicialmente, realizou-se a caracterização visual do RCC apenas em material retido na peneira 4,8 mm para determinação da composição do entulho de construção civil. Esta análise permitiu

a b

c d

f e




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determinar a natureza dos materiais constituintes do resíduo da região de Limeira e coletados pela usina de reciclagem RL. O material passante na referida peneira foi denominado genericamente de solo e é constituído de pedregulhos e areia, bem como de materiais mais finos. Posteriormente, foram realizados ensaios para caracterização dos agregados com a finalidade de se avaliar suas propriedades para uso em camadas de pavimento, dentre elas: o ensaio de Abrasão “Los Angeles”; ensaio de índice de forma, de forma análoga ao especificado na norma DNER-ME 086 (DNIT, 1994a); análise granulométrica por peneiramento segundo a NBR 7181 (ABNT, 1984), antes e após a compactação e apenas no material retido na peneira 200; ensaio simultâneo de compactação e CBR segundo a norma DNER-ME 049 (DNIT, 1994b), sem reuso do material e com substituição da parcela retida na peneira 19 mm. APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Composições do entulho O resultado da caracterização revelou uma predominância das argamassas e concretos (52,0%), coerente, portanto com os resultados de outros estudos (LEITE et al. 2007a), seguida pelo solo (27,0%). Os materiais cerâmicos (telhas e tijolos) respondem por outros 21% da composição. Não foram identificados na amostra estudada outros materiais cerâmicos tais como pisos e azulejos, bem como britas. A Figura 2 apresenta as porcentagens em massa de cada um dos tipos de materiais contidos na amostra do entulho estudado.

Figura 2. Porcentagem em massa dos materiais presentes no resíduo estudado

Ensaio de Índice de Forma A determinação do índice de forma foi realizada conforme descrito no método DNER-ME 086/94 (DNIT, 1994b). A amostra de resíduo analisada apresentou um índice de forma de 0,8, o que o caracteriza como cúbico. Apresentou-se adequado também conforme a norma DNER ME 031 (DNIT, 2004) para materiais convencionais, que especifica índice de forma superior a 0,5. Segundo BERNUCCI et al. (2006), a forma externa dos agregados é fator importante para definir suas propriedades e comportamento sob a ação do tráfego. Considera-se que a forma ideal dos agregados é a cúbica, o que conduz a um melhor entrosamento entre os grãos, produzindo maior travamento.




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Não foi realizado o ensaio do índice de forma após a compactação para avaliar possíveis alterações no índice por quebra dos grãos, conforme observado por LEITE et al (2007b).

A Figura 3 ilustra o procedimento e equipamentos utilizados na determinação do índice de forma do agregado reciclado.

Figura 3. Ensaio de índice de forma procedimento e equipamentos utilizados

Ensaio de Abrasão Los Angeles Realizou-se o ensaio de Abrasão Los Angeles na bica corrida reciclada para determinação do desgaste devido ao impacto. O ensaio foi realizado com o uso de 12 esferas de aço em função da granulometria do material. O desgaste é convencionalmente expresso pela porcentagem, em peso, do material que passou, após o ensaio, pela peneira de malha quadrada de 1,7 mm. A fração graúda da bica corrida reciclada apresentou um valor de 58,6% de desgaste de material, durante o ensaio na máquina Los Angeles. A norma de especificação dos agregados reciclados em pavimentos NBR 15115 (ABNT, 2004), não faz alusão a valor ou faixa de valores limites para a abrasão “Los Angeles”. Apenas como parâmetro de comparação, para sub-bases e bases estabilizadas granulometricamente com material convencional, o valor máximo estabelecido pela norma NBR 11804 (ABNT, 1991) é 55% de perda de material. Entretanto, a mesma norma permite a utilização de agregados que possuam índice superior nos casos em que a experiência tem demonstrado comportamento adequado por parte do material. Comparando-se o valor obtido para a bica corrida reciclada com o de materiais convencionais, verificou-se que o primeiro apresenta desgaste 3,6% maior do que o limite máximo estabelecido para o segundo. Mas este não deve ser visto como um impedimento ao uso dos materiais reciclados, uma vez que tem sido mostrado na prática o seu bom comportamento como camada de pavimento (CARNEIRO, 2001; ASSIS et al., 2005; RESPLANDES E RESENDE, 2007).

a b




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Ensaio Simultâneo de Compactação e CBR Realizou-se o ensaio de compactação simultâneo com o ensaio de ISC (Índice de Suporte Califórnia), também conhecido como CBR (California Bearing Ratio), segundo as normas DNER–ME 049 (DNIT, 1994) e DNER–ME 162 (DNIT, 1994), com uso da energia equivalente ao do Proctor Intermediário, que, segundo a NBR 15115 (ABNT, 2004), deve ser a menor energia a ser empregada na compactação de agregados reciclados. A NBR 15115 (ABNT, 2004) e a PMSP/SP ETS-001 (PMSP, 2003) utilizam o valor do CBR como parâmetro para emprego do agregado reciclado em pavimentação. São especificados nas normas valores mínimos de acordo com a função estrutural do material no pavimento: base, sub-base ou reforço de subleito. Além disso, especifica valores mínimos de expansão do agregado reciclado. Portanto, esse ensaio foi executado como forma de avaliar a adequação da bica corrida ao emprego proposto. O ensaio apresentou como resultado um valor de umidade ótima de 12,6% e uma massa específica aparente seca máxima de 1,842 g/cm3. Comparando-se estes resultados com os de outros estudos (LEITE et. al, 2007a; ASSIS et. al, 2005), verificou-se que os valores apresentaram a mesma ordem de grandeza para a mesma energia de compactação. Para a energia do Proctor Intermediário observou-se que, após os 4 dias de imersão, os valores de CBR e expansão obtidos foram, respectivamente, 77% e 0,08%, para corpos de prova na umidade ótima do ensaio de compactação. As normas NBR 15115 (ABNT, 2004) e ETS – 001 (PMSP, 2003) especificam um CBR maior ou igual a 12% para camada de reforço do subleito, 20% para camada de subleito e, 60% para base. Portanto, o valor obtido no ensaio de CBR de 77% com o agregado reciclado estudado atende às especificações para o emprego em camada de base, sub-base e reforço do subleito. Ressalta-se que estas normas permitem a utilização destes agregados em base somente em vias com N≤106 e N≤105 repetições do eixo padrão de 80 KN no período de projeto, respectivamente. Vale destacar que o valor de CBR encontrado para a bica corrida estudada apresentou a mesma ordem de grandeza dos resultados obtidos em outros estudos realizados por LEITE et al. (2007a), OLIVEIRA et. al. (2005), ASSIS et al. (2005), considerando a mesma energia de compactação. Ensaios de análise granulométrica por peneiramento antes e após a compactação Foi realizada a determinação das dimensões e suas porcentagens das frações da amostra de bica corrida reciclada seca, obtendo as suas distribuições percentuais da massa, que determina faixas de tamanho e grãos. Os ensaios foram realizados antes e após a compactação da bica corrida, para o ensaio simultâneo de compactação e CBR, de forma a avaliar a susceptibilidade do agregado reciclado à quebra. O ensaio foi realizado apenas com peneiramento, considerando o material retido na peneira 200. A Figura 4 ilustra o procedimento utilizado no ensaio de granulometria. É possível visualizar o material antes do peneiramento e as frações retidas nas peneiras.




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Figura 4. Ensaio de granulometria – (a) material não peneirado; (b) frações retidas nas peneiras

A Figura 5 apresenta as curvas granulométricas obtidas nos ensaios com a bica corrida reciclada antes e após a compactação na energia intermediaria.

Figura 5. Distribuição granulométrica da bica corrida reciclada estudada: antes e após a compactação

A NBR 15115 (ABNT, 2004) e a ETS–001 (PMSP, 2003) estabelecem critérios granulométricos para uso dos agregados reciclados na execução de camadas de pavimento. A primeira estabelece o diâmetro máximo dos agregados em 63,5 mm, a porcentagem que passa na peneira 40 entre 10% e 40% e coeficiente de uniformidade (Cu)≥10. A segunda estabelece, para os mesmos parâmetros, respectivamente 50 mm, entre 10% e 30% e Cu≥10.

(a) (b)




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Analisando-se a Figura 5, observa-se que antes e após a compactação, o diâmetro máximo dos agregados é atendido para as duas normas citadas. Observou-se, contudo, que após a compactação o diâmetro máximo dos agregados é 19,1 mm. Antes da compactação, a porcentagem passante na peneira 40 foi aproximadamente 37%, valor este, dentro da especificação da NBR 15115 (ABNT, 2004). Entretanto, ultrapassa o limite superior estabelecido pela ETS–001 (PMSP, 2003). Após a compactação, a porcentagem que passa na peneira 40 foi aproximadamente 50%, não atendendo a nenhuma das especificações de norma citadas. Como nesta pesquisa não foi realizado o ensaio de sedimentação, na Figura 5 nota-se a falta do diâmetro que corresponde a 10 %. Portanto, não foi possível determinar o Coeficiente de Uniformidade para o material. Observou-se uma significativa mudança no diâmetro nominal dos grãos em relação à curva antes e após a compactação. Na Figura 5 nota-se um aumento da fração de finos, devido quebra das partículas no processo de compactação. A análise da degradação do material após a compactação é muito importante, pois durante a aplicação e compactação no campo, ocorrem alterações granulométricas na bica corrida reciclada. Assim, um material que não atende às especificações de projeto antes da compactação poderá, após a quebra, apresentar-se de acordo com as especificações, e vice-versa. CONCLUSÕES Após a publicação da Resolução CONAMA (2002), que obriga responsabilidade dos geradores de resíduos e, que prescreve a necessidade de reutilização ou reciclagem dos mesmos, o emprego de agregados reciclados nas camadas de pavimentos pode ser interessante, principalmente pelo consumo elevado de material na sua construção. Verificou-se que a Abrasão Los Angeles não atendeu à especificação de normas para agregados convencionais. Vale destacar que as normas para agregado reciclado não contemplam a realização deste ensaio, não sendo, portanto, impedimento à aplicação do material. A forma do agregado reciclado estudado é cúbica, e isto pode ser considerado como um bom resultado para sua aplicação em pavimentação. De forma geral, os valores de resistência encontrados podem ser considerados bons. O valor do CBR de 77% satisfaz tanto aos limites impostos pela NBR 15115 (ABNT, 2004) quanto da ETS–001 (PMSP, 2003). Segundo estas, o CBR de agregados reciclados em camada de reforço do subleito, sub-base e base deve ser maior que 12%, 20% e 60%, respectivamente, considerando-se baixo volume de trafego. A expansão do agregado reciclado foi 0,08%, valor este inferior ao especificado por norma que é de 1%. Houve alteração na granulometria da bica corrida reciclada se comparadas as curvas granulométricas antes e após a compactação. Concluiu-se, assim, que durante o processo de




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execução e compactação das camadas de pavimento em campo poderá ocorrer a quebra dos grãos. Para o material em questão, este é um comportamento que necessita ser estudado para melhor compreensão do comportamento da bica corrida reciclada, preferencialmente com a execução e acompanhamento de trechos experimentais executados com o material investigado. Finalmente, pode-se concluir que a bica corrida estudada possui características favoráveis para uso na construção das camadas de pavimentos urbanos, em substituição aos materiais convencionais. Além disso, o emprego desses minimiza os impactos sócio-ambientais que o entulho causa. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS ASSIS, L. M. R.; VILELA, M. T. L.; SOUZA, R. V.; REZENDE, L. R.; OLIVEIRA, J. C.; CARVALHO, J. C. Análise comportamental de um pavimento com base e sub-base compostas com resíduos sólidos da industria da construção civil (entulho). In: REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO, 36., Curitiba. Anais... Curitiba: RAPv, 2005. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 11804 – Materiais para sub-base ou base de pavimentos estabilizados granulometricamente. Rio de Janeiro, 1991. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 15115 - Agregados reciclados de resíduos sólidos da construção civil - Execução de camadas de pavimentação – Procedimentos. Rio de Janeiro, 2004. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 7181 – Análise granulométrica. Rio de Janeiro, 1986. BERNUCCI, L. B et al. Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros. Rio de Janeiro, PETROBRAS, 2006. BODI, J.; BRITO FILHO J. A.; ALMEIDA, S. Utilização de entulho de construção civil reciclado na pavimentação urbana. In: anais da 29ª Reunião Anual de pavimentação, Cuiabá, out. 1995. CARNEIRO, A. P; BURGOS, P. C.; ALBERTE, E. P. V. Reciclagem de Entulho para a Produção de Materiais de Construção. In: Projeto Entulho Bom. EDUFBA /Caixa Econômica Federal, Salvador, BA, 2001. p.190-227.

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