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

  1. 1. 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 Picis/n, Bloco 703, Fortaleza/CE – crouk18@hormail.com , michedtc@hotmail.com , aline@det.ufc.br , mmlengenharia@gmail.com, jsoares@det.ufc.br.
  2. 2. 15ª RPU Reunião de Pavimentação Urbana Salvador, BA - 28 a 30 de maio de 2008RESUMOA intensa geração de resíduos sólidos da construção civil em cidades de grande e médio porte tem sido motivo depreocupação em diversos países, já que envolve questões de ordem ambiental, social e financeira. Muitos pesquisadoresvêm tentando encontrar alternativas para que os problemas decorrentes deste processo sejam minimizados, ou atémesmo sanados, com vistas à sustentabilidade do setor construtivo. A reciclagem destes resíduos para emprego emcamadas de pavimentos proporciona uma série de vantagens, como a preservação das jazidas naturais e a redução noscustos das obras. Segundo mostram pesquisas realizadas e a experiência prática, os resíduos de construção civiltransformados em agregados reciclados podem ser empregados, dentre outras coisas, na pavimentação, tanto comoreforço de solos de base como em misturas asfálticas do tipo Concreto Asfáltico. A presente pesquisa objetiva analisarlaboratorialmente aspectos físicos e de comportamento mecânico de agregados reciclados de resíduo sólido daconstrução civil para aplicação em misturas asfálticas, em substituição aos materiais convencionalmente utilizados. Osresultados obtidos dos ensaios de caracterização dos agregados alternativos e dos ensaios mecânicos das respectivasmisturas foram satisfatórios, sendo viável a incorporação deste tipo de agregado no revestimento asfáltico.PALAVRAS-CHAVE: mistura asfáltica; entulho reciclado fracionado; agregados reciclados; fíler.ABSTRACTThe great generation of construction solid residues in large and medium size cities has been a concern in severalcountries. It involves environmental, social and financial issues. Many researchers have been trying to find alternativesto minimize such problems. The use of recycled residues in pavement layers is attractive because it preserves naturaldeposits and reduces construction costs. According to recent studies and to the state of practice, civil constructionresidues can be transformed into recycled aggregates and then used in pavement sublayers as well as a substitute foraggregates in asphalt mixtures. The objective of the present research is to examine in the laboratory physical aspectsand mechanical behavior of recycled aggregates of solid residue from construction sites as well as to apply them inasphalt mixtures, replacing the materials conventionally used. The results of the basic characterization of the alternativeaggregates and mechanical lab tests of the respective mixtures were satisfactory, and show the potential of incorporatingthis type of aggregate in the asphalt layer.KEY WORDS: aggregates, recycled aggregate of construction and demolition waste, asphalt mixture. 15aa RPU - Trabalho N.º 19
  3. 3. 15ª RPU Reunião de Pavimentação Urbana Salvador, BA - 28 a 30 de maio de 2008INTRODUÇÃOO crescente processo de urbanização tem contribuído para o desenvolvimento da indústria daconstrução civil no Brasil e no mundo. O setor da construção civil é responsável pela intensaextração de recursos naturais e geração de resíduos sólidos. O volume de Resíduos da Construção eDemolição (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 problemasdecorrentes deste processo sejam minimizados, ou até mesmo sanados. A reciclagem destesresíduos para emprego em camadas de pavimentos proporciona uma série de vantagens, como apreservação das jazidas naturais e a redução nos custos das obras.Segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE, 2007), a quantidade de lixo urbanocoletado diariamente no Município de Fortaleza é superior a 7.200 toneladas. Estudos revelam que ageração de RCD em cidades brasileiras de pequeno e médio porte varia de 41 a 71% da massa dosresíduos sólidos urbanos. No município de Fortaleza, 30% de todo o resíduo sólido gerado éoriundo de canteiro de obras das maiores construtoras que atuam na capital, segundo dados daPrefeitura 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 deenchimento de vazios da mistura. A extração de tal agregado nas pedreiras provoca um grandeimpacto ambiental.Esta pesquisa é motivada pela busca de soluções técnicas para construção de pavimentos adequadosà região de Fortaleza. O objetivo principal é utilizar o RCD reciclado como agregado alternativo emmisturas asfálticas, comparando suas características mecânicas e físicas com misturasconfeccionadas com agregado convencional, procurando-se diminuir, assim, o dano ambientalcausado pela acumulação de resíduos na cidade.MATERIAIS E MÉTODOSLigante asfálticoO Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP) utilizado nessa pesquisa foi fornecido pela Lubrificantes eDerivados de Petróleo do Nordeste – LUBNOR, refinaria da Petrobras situada na cidade deFortaleza. É caracterizado por penetração como um CAP 50/70 de acordo com nova especificaçãobrasileira (ANP, 2005), sendo proveniente do petróleo nacional Fazenda Alegre. O liganteapresentou suas características convencionais (ponto de fulgor, ponto de amolecimento, efeito docalor e do ar, ductilidade, viscosidade, densidade relativa, solubilidade no tricloroetileno) dentro dasespecificações da ABNT.AgregadosO material utilizado na pesquisa é proveniente de demolição e foi fornecido pela Usina deReciclagem de Fortaleza (USIFORT), empresa especializada na reciclagem de resíduos sólidos daconstrução civil, localizada na BR – 116. A USIFORT dispõe de equipamentos como britador demandíbula, esteira de eletroímã e série de peneiras, que possibilitaram a produção de agregado nafaixa granulométrica desejada. Para ser utilizado como agregado em misturas asfálticas, o entulhopassou por um processo de seleção onde houve o descarte de materiais cerâmicos, gesso, vidro eferragens. Em seguida, o RCD foi submetido à britagem em tamanhos e formas similares aos do 15aa RPU - Trabalho N.º 19
  4. 4. 15ª RPU Reunião de Pavimentação Urbana Salvador, BA - 28 a 30 de maio de 2008agregado convencional. A Figura 1 apresenta o RCD utilizado em seus diferentes tamanhosobtidos. Figura 1. Agregado reciclado.Caracterização dos agregadosO material foi caracterizado conforme especificações nacionais e obtiveram-se característicasquanto ao desgaste por abrasão Los Angeles (LA), densidade relativa real, densidade relativaaparente, absorção de água e índice de forma. Os resultados desses ensaios foram comparados aosdo agregado convencional e estão apresentados na Tabela 1. Observa-se que o agregado utilizadoapresenta 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 0,66Em revestimentos asfálticos, é desejável uma resistência ao desgaste relativamente alta, indicadapor uma baixa abrasão no ensaio de Abrasão LA. Conforme a Tabela 1, o RCD reciclado é maisresistente 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 feitasegundo 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 oagregado convencional, apresentando melhor intertravamento entre os grãos compactados.A porosidade de um agregado é, normalmente, indicada pela quantidade de água que ele absorvequando imerso. Um agregado poroso irá também absorver ligante asfáltico, consumindo parte doligante necessário para dar coesão a uma mistura asfáltica. Para compensar este fato, uma 15aa RPU - Trabalho N.º 19
  5. 5. 15ª RPU Reunião de Pavimentação Urbana Salvador, BA - 28 a 30 de maio de 2008quantidade adicional de ligante deve ser incorporada à mistura (BERNUCCI et al. 2006). O RCDapresentou uma porosidade elevada em relação ao agregado convencional. O ensaio de absorção foirealizado segundo o procedimento descrito em DNER – ME 081/98.Carbonato de CálcioO Carbonato de Cálcio, cedido pela Empresa Carbomil S/A, foi utilizado como parte do fílerartificial nas misturas para preencher os vazios destas. Algumas características do materialencontram-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 -DosagemO 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, osagregados a 175ºC, sendo em seguida misturados. As amostras foram compactadas com cilindro de100 mm. Na compactação adotou-se 75 golpes e temperatura de 145 ºC. O teor ótimo de CAP 50/70encontrado durante a dosagem da mistura CA com agregado reciclado foi de 7,6%, enquanto amistura com agregado convencional foi de 5,7%.Nos primeiros corpos de prova, a percentagem de vazios obtida foi superior a 7%. Para a reduçãodesse número de vazios, algumas medidas foram tentadas: aumento do teor de ligante, modificação 15aa RPU - Trabalho N.º 19
  6. 6. 15ª RPU Reunião de Pavimentação Urbana Salvador, BA - 28 a 30 de maio de 2008da granulometria, e aumento do número de golpes. Nenhuma destas medidas reduziu o elevado teorde vazios. A solução foi encontrada na substituição do fíler proveniente do RCD por carbonato decálcio, o que provocou uma diminuição dos vazios para até menos de 2%. Para obter-se aporcentagem desejada de 4%, foram necessários 80% de carbonato de cálcio e 20% de fíler doRCD. Figura 2. Faixa granulométrica escolhida.APRESENTAÇÃO E ANÁLISES DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS MECÂNICOSPara a determinação das propriedades mecânicas das misturas asfálticas estudadas, foram realizadosos seguintes ensaios: resistência à tração por compressão diametral, módulo de resiliência e vida defadiga. 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 ocorpo-de-prova é posicionado horizontalmente e a carga é aplicada diametralmente a umavelocidade de 0,8 ± 0,1mm/s. Os ensaios foram conduzidos a 25ºC e realizados segundo a normaDNER-ME 138/94.Na análise tensão-deformação das estruturas dos pavimentos, o parâmetro de deformabilidadenormalmente empregado para caracterizar as misturas asfálticas é o módulo de resiliência. Osensaios da presente pesquisa foram realizados segundo a norma DNER-ME 133/94. O MR foideterminado em corpos-de-prova moldados em laboratório (diâmetro de 10 ± 0,02cm e altura de6,35 ± 0,20cm) à temperatura de 25°C. O resultado foi alcançado por meio da leitura da deformaçãoinstantânea. 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 15aa RPU - Trabalho N.º 19
  7. 7. 15ª RPU Reunião de Pavimentação Urbana Salvador, BA - 28 a 30 de maio de 2008Observa-se que os valores são da mesma ordem de grandeza, porém, a mistura com agregadoreciclado apresentou menor relação MR/RT, parâmetro por vezes usado como indicador da vida defadiga, sendo desejável um valor inferior por indicar maior flexibilidade (menor MR) e maiorresistência (maior RT).Vida de fadigaA fadiga é um processo de deterioração que um material sofre quando submetido a um estado detensões 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 vidade fadiga mais comumente usado no país, os corpos-de-prova são submetidos à compressãodiametral, a temperatura de 25ºC. Nesta pesquisa, de acordo com o valor encontrado no ensaio deresistência 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 CBUQcom agregado reciclado e com agregado convencional. Observa-se que, para um dado estado detensão, o número de ciclos que o corpo-de-prova agüenta é maior na mistura com agregados deRCD. Figura 4. Número de ciclos × Δσ.CONCLUSÕESApós a publicação da Resolução CONAMA nº307 (2002), que obriga os geradores a serem osresponsáveis pelo resíduo produzido e que prescreve a necessidade de reutilização ou reciclagem domaterial, o emprego de agregados reciclados na construção de pavimentos pode ser uma soluçãoviável, principalmente porque obras de pavimentação consomem grandes quantidades de material enelas podem ser utilizados todos os resíduos de construção civil. A USIFORT em Fortaleza temcapacidade de processar até 60 t/h de resíduo (SILVA, 2007). O preço do RCD reciclado fornecidopela usina é de R$ 25,00 por metro cúbico, que é o mesmo valor do agregado britado fornecido pelapedreira de Itaitinga, localizada a 30 km de Fortaleza. A partir dos ensaios realizados, pode-seconcluir que os agregados reciclados estudados apresentam boas características, atendendo àsespecificações das normas na maioria dos aspectos. O agregado apresentou melhor abrasão do que abrita convencional, indicando que o agregado reciclado pode concorrer com a brita convencional naconstrução de pavimentos. Além disso, o índice de forma também é maior, sendo o entulhoestudado mais cúbico do que a brita. A mistura com agregado reciclado possui menor relaçãoMR/RT e maior vida de fadiga no ensaio realizado. O agregado reciclado apresentou uma absorção 15aa RPU - Trabalho N.º 19
  8. 8. 15ª RPU Reunião de Pavimentação Urbana Salvador, BA - 28 a 30 de maio de 2008de 2,6, que é considerada relativamente elevada face aos limites máximos estabelecidos. Destemodo, o teor ótimo de ligante da mistura também foi bastante elevado (7,6%). Este teor é superiorao da maioria das misturas que utilizam brita convencional na região de Fortaleza, acarretando emelevados custos para construção deste tipo de pavimento. Porém, vale ressaltar que a utilização doresíduo sólido da construção civil em pavimentação é uma maneira de reduzir o impacto ambientalque este causa às grandes cidades, reduzindo assim os gastos das prefeituras com o gerenciamentodo mesmo.AGRADECIMENTOS À Petrobras/Lubnor e à USIFORT pelo fornecimento do CAP 50/70 e do agregadoreciclado, respectivamente. À equipe do Laboratório de Mecânica dos Pavimentos da UFC. Aquarta autora estende os agradecimentos ao Programa de Recursos Humanos da ANP para o SetorPetróleo e Gás – PRH-ANP/MCT.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASANP. Resolução ANP Nº 19, de 11.7.2005 DOU 12.7.2005. Regulamento técnico Nº 3/2005. Agência Nacional do Petróleo, 2005.BERNUCCI, L. B.; MOTTA, L. M.; CERATTI, J. A. P.; SOARES, J. B. Pavimentação Asfáltica: Formação Básica para Engenheiros. 1. ed. Rio de Janeiro, RJ, 2006Resolução CONAMA Nº 307/2002 - "Estabelece diretrizes, critérios e procedimentos para a gestão dos resíduos da construção civil" - Data da legislação: 05/07/2002 - Publicação DOU nº 136, de 17/07/2002, págs. 95-96.DNER-ME 043/95: Misturas betuminosas a quente – Ensaio Marshall. Departamento Nacional de Estradas de Rodagens, 1995.DNER-ME 035/98: Determinação da Abrasão “Los Angeles”. Departamento Nacional de Estradas de Rodagens, Rio de Janeiro, 1998.DNER-ME 086/94: Determinação do Índice de Forma. Departamento Nacional de Estradas de Rodagens, Rio de Janeiro, 1994.DNER-ME 081/98: Determinação da Absorção e da Densidade de Agregado Graúdo, Rio de Janeiro, 1998.DNER – ME 133/94: Determinação do Módulo de Resiliência de Misturas Betuminosas. Departamento Nacional de Estradas de Rodagem, Rio de Janeiro, 1994.DNER – ME 138/94: Misturas Betuminosas – Determinação da Resistência à Tração por Compressão Diametral. Departamento Nacional de Estradas de Rodagem, Rio de Janeiro, 1994.FROTA, C.A; ALENCAR, C. L. S.; SILVA, C. P. L. – “Influência do Tipo de Agregado na Qualidade Técnica de Misturas Asfálticas”. 35ª Reunião Anual de Pavimentação – 35.ª RAPV, Rio de Janeiro - RJ – Brasil, 2004.FROTA, C.A.; MELO, D.M.; NUNES, F. R. G. – “Análise do Comportamento Mecânico de Misturas Asfálticas com Resíduo Processado na Construção Civil”. V Jornada Luso Brasileiras de Pavimentos: Políticas e Tecnologias, Recife – PE – Brasil, 2006.FROTA, C.A.; MELO, D.M.; SILVA, C. L.; D’ANTONA D. M.; NUNES, F. R. G.; SANTOS, M. G. R. – “Estudo da Resistência à Tração de Misturas Confeccionadas com Agregados Reciclados”. CONINFRA — Congresso de Infra-Estrutura de Transportes, São Paulo – SP – Brasil, 2007.Instituto Brasileiro de Geografia Estatística (IBGE). “Limpeza Urbana e Coleta de Lixo – 2000”. Disponível em: http://www.ibge.gov.br/home/estatistica/populacao/condicaodevida/pnsb/ lixo_coletado/defaultlixo.shtm Acesso em: 20/11/2007.LOPES, M.M. – “Diagnóstico da Geração de Resíduos da Construção e Demolição Pelos Grandes Geradores do Município de Fortaleza”. Universidade Federal do Ceará. Monografia 15aa RPU - Trabalho N.º 19
  9. 9. 15ª RPU Reunião de Pavimentação Urbana Salvador, BA - 28 a 30 de maio de 2008 (graduação) – Universidade Federal do Ceará. Curso de Engenharia Civil, Fortaleza - CE, 2007.SILVA, M.G.B. – “Um primeiro estudo dos resíduos de construção e demolição da construção civil para aplicação em camadas de pavimentos”. Monografia (graduação) – Universidade Federal do Ceará. Curso de Engenharia Civil, Fortaleza CE, 2007. 15aa RPU - Trabalho N.º 19

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