Departamento de Engenharia Civil
Utilização de Resíduos de Construção e Demolição
como Materiais de Construção de Pavimentos
Rodoviários – Estado da Arte
Dissertação apresentada para a obtenção do grau de Mestre em
Engenharia Civil – Especialização em Construção Urbana
Autor
Gil Filipe Leonor Fernandes
Orientador
Prof. Doutor Silvino Dias Capitão
Professor Coordenador do DEC-ISEC
Coimbra, dezembro de 2012
AGRADECIMENTOS
AGRADECIMENTOS
A realização deste trabalho, com todas as dificuldades associadas, só foi possível com a ajuda
e apoio impar de várias pessoas a quem pretendo expressar o meu agradecimento.
Estou, de uma forma distinta, agradecido ao Professor Doutor Silvino Dias Capitão, Professor
Coordenador do Departamento de Engenharia Civil (DEC) do Instituto Superior de
Engenharia de Coimbra (ISEC), pela orientação científica deste trabalho, pelos ensinamentos
conhecimentos transmitidos, pelo incentivo constante, pela disponibilidade e dedicação, pela
sua perseverança e, especialmente, pela sua amizade. Devo, ainda, ao Professor Silvino, a
minha formação na área de pavimentos rodoviários, ao longo da qual conseguiu, de uma
forma especial, incutir-me o desejo de realizar este trabalho.
Manifesto também o meu agradecimento ao Engenheiro Técnico Carlos Renato, Técnico do
Laboratório de Pavimentos do DEC-ISEC, pela ajuda indispensável prestada na realização de
grande parte dos trabalhos experimentais, dedicação e incentivo.
Expresso igualmente o meu agradecimento ao Senhor Celestino Marques, técnico de
laboratório do Departamento de Engenharia Civil (DEC) da Faculdade de Ciências e
Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), pela colaboração na realização de alguns
trabalhos experimentais revelados essenciais para a realização do presente trabalho.
Agradeço à empresa Ambilei que cedeu os resíduos de construção e demolição utilizados.
A todos os meus colegas e amigos devo um agradecimento, pois mesmo que indiretamente,
contribuíram com a boa disposição, incentivo ou, tão simplesmente, com a companhia.
Finalmente, mas não menos importante, expresso o meu agradecimento à minha família, em
especial aos meus pais e às minhas irmãs, pelo seu apoio, ajuda, e principalmente porque
sempre acreditaram em mim. À minha mãe presto ainda o agradecimento especial por tudo ou
simplesmente por ser mãe.
Gil Filipe Leonor Fernandes
i
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
RESUMO
A procura de um desenvolvimento sustentável e ambientalmente adequado tem sido, nos
últimos anos, o objetivo das entidades públicas que regulamentam a construção, por se tratar
de um esforço necessário para travar os efeitos negativos sobre o ambiente em todo o mundo.
A responsabilidade da indústria da construção nesse processo é bastante elevada, não só pela
produção de toneladas de resíduos provenientes da construção e demolição, mas também pela
forte necessidade de exploração de recursos naturais.
Nesta dissertação descreve-se o estado de desenvolvimento da investigação em Portugal
relativamente à utilização de resíduos da construção e demolição (RCD) como materiais de
construção de pavimentos rodoviários, quer em camadas não ligadas, quer em camadas
betuminosas.
Além disso, resume-se informação sobre as características dos RCD para um melhor
conhecimento do seu desempenho quando aplicados na construção de pavimentos rodoviários,
avaliando os aspetos económicos, ambientais e da qualidade de execução e utilização.
Faz-se ainda um estudo laboratorial, no qual se produziram duas misturas do tipo AC 20 base
50/70, utilizando apenas agregados naturais calcários numa delas, e substituindo por RCD de
betão britado, 60% da massa do material agregado na outra. Concluiu-se que, apesar dos
agregados de RCD não cumprirem alguns requisitos habitualmente exigidos aos agregados
para misturas betuminosas, as propriedades volumétricas são aceitáveis e os parâmetros de
resistência mecânica obtidos nos ensaios de compressão de Marshall são melhores que os
obtidos para a mistura produzida com agregados naturais. A resistência à deformação
permanente medida no ensaio de wheel-tracking e a sensibilidade à água avaliada pelo
parâmetro ITSR evidenciaram também um bom comportamento na mistura com RCD.
Palavras-Chave
Agregados de betão britado; formulação de misturas betuminosas; materiais de pavimentação;
resíduos de construção e demolição.
ii
ABSTRACT
ABSTRACT
Over the last years the search for a sustainable and environmentally appropriate development
has been the objective of public authorities that regulate construction, because this effort is
necessary to curb the negative effects on the environment in the world. The responsibility of
the construction industry in that process is pretty high, not only for the production of tonnes
of waste from construction and demolition activities, but also by the strong need for natural
resource exploitation.
In this dissertation a state of art on the research development in Portugal regarding the use of
the construction and demolition waste (CDW) as construction materials for road pavements is
described, for both unbound and bituminous layers.
In addition, some information regarding the characteristics of CDW is summarised aiming at
contributing to a better understanding of its performance when applied in construction of road
pavements. This is carried out taking into account economic and environmental aspects as
well as the quality of implementation and use.
A laboratory study was also carried out on two AC20 base 50/70 mixtures. One of them was
produced with natural limestone aggregates and the other one incorporated 60% of crushed
concrete (by weight of aggregates) instead of natural constituents. Although the CDW
aggregates did not meet some requirements concerning aggregates, commonly applied to
aggregates as constituents of bituminous mixtures, the volumetric properties are acceptable
and the mechanical compression parameters measured on Marshall tests are better than those
obtained for the mixture with natural aggregates only. The resistance to permanent
deformation obtained from wheel-tracking tests and water sensitivity evaluated by the ITSR
parameter also showed good behaviour in asphalt mixtures with CDW.
Key-Words
Crushed concrete aggregates; bituminous mixtures design; pavement materials; construction
and demolition waste.
Gil Filipe Leonor Fernandes
iii
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
ÍNDICE
1
INTRODUÇÃO
1.1
1.2
1.3
Enquadramento ................................................................................................................ 1
Objetivos e Metodologia de Trabalho ............................................................................. 2
Organização do trabalho .................................................................................................. 3
2
RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
Generalidades .................................................................................................................. 5
Origem dos Resíduos ....................................................................................................... 7
Deposição de RCD .......................................................................................................... 9
Objetivos da Utilização de RCD ................................................................................... 10
Principais RCD Disponíveis em Portugal ..................................................................... 11
Composição dos RCD ................................................................................................... 12
2.6.1
Betão e materiais cerâmicos ............................................................................15
2.6.2
Pedras ..............................................................................................................15
2.6.3
Madeira ............................................................................................................16
Metais ..............................................................................................................16
2.6.4
2.6.5
Misturas betuminosas e agregados de camadas não ligadas ...........................17
Processamento e Seleção de RCD ................................................................................. 19
Características Gerais dos Agregados ........................................................................... 22
2.8.1
Granulometria ..................................................................................................24
2.8.2
Resistência ao esmagamento ...........................................................................26
2.8.3
Resistência à fragmentação (Los Angeles) ......................................................26
2.8.4
Desgaste de micro-Deval.................................................................................27
2.8.5
Desgaste superficial .........................................................................................27
2.8.6
Forma e textura................................................................................................28
2.8.7
Absorção de água ............................................................................................30
2.8.8
Limpeza dos agregados ...................................................................................34
2.8.9
Massa volúmica ...............................................................................................36
Considerações Finais ..................................................................................................... 37
2.7
2.8
2.9
iv
ÍNDICE
3
UTILIZAÇÃO DE RCD EM PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS
3.1
3.2
3.6
Generalidades ................................................................................................................. 39
Síntese Sobre Pavimentos Rodoviários .......................................................................... 39
3.2.1
Tipos de pavimentos rodoviários .................................................................... 39
Camadas estruturais e materiais constituintes................................................. 43
3.2.2
3.2.3
Exigências de desempenho ............................................................................. 44
3.2.4
Patologias dos pavimentos rodoviários........................................................... 45
RCD Aplicáveis em Pavimentos Rodoviários ............................................................... 47
3.3.1
Materiais provenientes de pavimentos rodoviários – Reciclagem de
pavimentos ...................................................................................................... 47
3.3.2
Materiais de outras origens ............................................................................. 49
Aplicação de RCD em Pavimentos Rodoviários ........................................................... 51
Camadas não ligadas ....................................................................................... 51
3.4.1
3.4.2
Camadas ligadas ............................................................................................. 54
Sustentabilidade na Construção Rodoviária................................................................... 59
3.5.1
Vantagens ........................................................................................................ 59
3.5.2
Inconvenientes ................................................................................................ 60
Considerações Finais ...................................................................................................... 61
4
TRABALHOS EXPERIMENTAIS
4.1
4.2
Generalidades ................................................................................................................. 62
Ensaios e resultados dos materiais constituintes ............................................................ 62
4.2.1
Análise granulométrica ................................................................................... 62
4.2.2
Índice de forma ............................................................................................... 63
4.2.3
Índice de achatamento .................................................................................... 64
4.2.4
Massa volúmica .............................................................................................. 66
4.2.5
Azul-de-metileno ............................................................................................ 68
4.2.6
Betume ............................................................................................................ 68
Estudo da Mistura de Agregados ................................................................................... 69
Elaboração das Misturas ................................................................................................ 71
Ensaios e resultados das misturas betuminosas ............................................................. 73
4.5.1
Ensaio para determinação da baridade ............................................................ 73
4.5.2
Ensaio para determinação da baridade máxima teórica .................................. 74
4.5.3
Determinação da porosidade e VMA .............................................................. 77
Ensaio de compressão de Marshall ................................................................. 78
4.5.4
4.5.5
Percentagem ótima de betume ........................................................................ 79
4.5.6
Ensaio de wheel-tracking ................................................................................ 82
3.3
3.4
3.5
4.3
4.4
4.5
Gil Filipe Leonor Fernandes
v
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
4.6
4.5.7
Sensibilidade à água ........................................................................................85
Considerações Finais ..................................................................................................... 87
5
CONCLUSÕES GERAIS E TRABALHOS FUTUROS
5.1
5.2
5.3
Síntese do Trabalho e Conclusões Gerais...................................................................... 89
Prosseguimento de Trabalhos Futuros ........................................................................... 93
Considerações Finais ..................................................................................................... 94
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................ 95
APÊNDICES E ANEXOS
APÊNDICE I. Estudo dos Agregados
I.1
I.2
I.3
I.4
I.5
I.6
Análise granulométrica ................................................................................................ 102
Índice de forma ............................................................................................................ 104
Índice de achatamento ................................................................................................. 105
Massa volúmica ........................................................................................................... 107
Estudo da mistura de agregados naturais ..................................................................... 110
Estudo da mistura de agregados reciclados ................................................................. 112
APÊNDICE II. Estudo das Misturas Betuminosas
II.1
II.2
II.3
II.4
Estudo de mistura betuminosa – Formulação Marshall............................................... 114
Estudo de mistura betuminosa – Características Marshall .......................................... 117
Estudo de mistura betuminosa – Wheel-Tracking ....................................................... 123
Estudo de mistura betuminosa – Sensibilidade à água ................................................ 124
APÊNDICE III. Resultados Gráficos
III.1 Estabilidade Marshall em provetes formulados com agregados naturais .................... 131
III.2 Estabilidade Marshall em provetes formulados com agregados reciclados ................ 146
vi
ÍNDICE
III.3
III.4
III.5
III.6
Ensaios de tração indireta em provetes formulados com agregados naturais .............. 161
Ensaios de tração indireta em provetes formulados com agregados reciclados........... 167
Ensaios Wheel Tracking em lajes com agregados naturais ......................................... 173
Ensaios Wheel Tracking em lajes com agregados de betão britado ............................ 174
ANEXO I.
Ficha Técnica do Betume ......................................................... 175
Gil Filipe Leonor Fernandes
vii
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1 – Percentagem de cada material por tipo de obra ..................................................... 8
Figura 2.2 – Zona de deposição desordenada de RCD na berma de uma estrada ..................... 9
Figura 2.3 – Exemplo de depósito (com mais de cinco anos) de material proveniente de
fresagem .................................................................................................................. 9
Figura 2.4 – Composição dos RCD por tipo de atividade, em percentagem do peso .............. 14
Figura 2.5 – Evolução do consumo de betume em Portugal .................................................... 17
Figura 2.6 – Diagrama de produção de betumes asfálticos...................................................... 18
Figura 2.7 – Triagem manual de resíduos indesejáveis na mistura de agregados
reciclados............................................................................................................... 20
Figura 2.8 – Separação de materiais ferrosos dos restantes RCD ............................................ 20
Figura 2.9 – Fluxograma representativo do funcionamento interno de uma central de
reciclagem ............................................................................................................. 21
Figura 2.10 – Central de reciclagem móvel ............................................................................. 22
Figura 2.11 – Características gerais a exigir aos agregados .................................................... 22
Figura 2.12 – Determinação da granulometria dos agregados ................................................. 25
Figura 2.13 – Curva granulométrica de betão britado ............................................................. 26
Figura 2.14 – Pêndulo Britânico usado para medir a resistência ao polimento ....................... 28
Figura 2.15 – Porosidade dos agregados – permeabilidade à água e ao betume ..................... 30
Figura 2.16 – Correlação entre a massa volúmica e a absorção de água ................................. 32
Figura 3.1 – Estrutura de um pavimento flexível..................................................................... 41
Figura 3.2 – Configuração da distribuição de tensões verticais no solo de fundação de
um pavimento flexível e de um pavimento rígido ................................................ 41
Figura 3.3 – Estrutura de um pavimento rígido ....................................................................... 42
Figura 3.4 – Estrutura de um pavimento semirrígido de estrutura direta ................................ 43
Figura 3.5 – Resultados das análises volumétricas em misturas com agregados
reciclados de betão ................................................................................................ 55
Figura 3.6 – Módulo de deformabilidade................................................................................. 57
Figura 3.7 – Módulo Resiliente................................................................................................ 58
Figura 3.8 – Deformação permanente aos 2520 ciclos ............................................................ 59
Figura 4.1 – Peneiração dos agregados .................................................................................... 63
Figura 4.2 – Curvas granulométricas dos agregados em estudo .............................................. 63
viii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 4.3 – Determinação do índice de forma das partículas ................................................. 64
Figura 4.4 – Peneiração normal, pesagem e peneiração em peneiros de barras paralelas
para aferir o índice de achatamento ....................................................................... 65
Figura 4.5 – Ensaio de azul-de-metileno em agregados reciclados .......................................... 68
Figura 4.6 - Fuso granulométrico e curva da mistura de agregados naturais ........................... 70
Figura 4.7 - Fuso granulométrico e curva da mistura de agregados (reciclado + natural) ....... 71
Figura 4.8 – Fabrico dos provetes para a formulação da mistura betuminosa pelo
método de Marshall ............................................................................................... 72
Figura 4.9 – Determinação da baridade dos provetes ............................................................... 73
Figura 4.10 – Ensaio para determinação da baridade máxima teórica ..................................... 75
Figura 4.11 – Ensaio de compressão de Marshall .................................................................... 78
Figura 4.12 – Gráficos para a determinação da percentagem ótima de betume na mistura
só com agregados naturais ..................................................................................... 80
Figura 4.13 – Gráficos para a determinação da percentagem ótima de betume em
misturas com agregados de betão britado .............................................................. 81
Figura 4.14 – Fabrico de lajes para ensaio com wheel-tracking .............................................. 83
Figura 4.15 – Equipamento para realização do ensaio de wheel-tracking ............................... 84
Figura 4.16 – Aspeto final das lajes após ensaio de wheel-tracking ........................................ 85
Figura 4.17 – Tração indireta de provetes para avaliação da sensibilidade à água .................. 86
ÍNDICE DE FIGURAS EM APÊNDICE
Figura I. 1 - Curvas granulométricas dos agregados naturais................................................. 111
Figura I. 2 - Curvas granulométricas dos agregados (reciclado + natural) ............................ 113
Figura III.1 – Estabilidade Marshall Provete A1 – Percentagem de betume 3,5% ................ 131
Figura III.2 – Estabilidade Marshall Provete A2 – Percentagem de betume 3,5% ................ 132
Figura III.3 – Estabilidade Marshall Provete A3 – Percentagem de betume 3,5% ................ 133
Figura III.4 – Estabilidade Marshall Provete A4 – Percentagem de betume 4% ................... 134
Figura III.5 – Estabilidade Marshall Provete A5 – Percentagem de betume 4% ................... 135
Figura III.6 – Estabilidade Marshall Provete A6 – Percentagem de betume 4% ................... 136
Figura III.7 – Estabilidade Marshall Provete A7 – Percentagem de betume 4,5% ................ 137
Figura III.8 – Estabilidade Marshall Provete A8 – Percentagem de betume 4,5% ................ 138
Figura III.9 – Estabilidade Marshall Provete A9 – Percentagem de betume 4,5% ................ 139
Figura III.10 – Estabilidade Marshall Provete A10 – Percentagem de betume 5% ............... 140
Figura III.11 – Estabilidade Marshall Provete A11 – Percentagem de betume 5% ............... 141
Figura III.12 – Estabilidade Marshall Provete A12 – Percentagem de betume 5% ............... 142
Figura III.13 – Estabilidade Marshall Provete A13 – Percentagem de betume 5,5% ............ 143
Figura III.14 – Estabilidade Marshall Provete A14 – Percentagem de betume 5,5% ............ 144
Figura III.15 – Estabilidade Marshall Provete A15 – Percentagem de betume 5,5% ............ 145
Gil Filipe Leonor Fernandes
ix
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura III.16 – Estabilidade Marshall Provete R1 – Percentagem de betume 3,5% .............. 146
Figura III.17 – Estabilidade Marshall Provete R2 – Percentagem de betume 3,5% .............. 147
Figura III.18 – Estabilidade Marshall Provete R3 – Percentagem de betume 3,5% .............. 148
Figura III.19 – Estabilidade Marshall Provete R4 – Percentagem de betume 4% ................. 149
Figura III.20 – Estabilidade Marshall Provete R5 – Percentagem de betume 4% ................. 150
Figura III.21 – Estabilidade Marshall Provete R6 – Percentagem de betume 4% ................. 151
Figura III.22 – Estabilidade Marshall Provete R7 – Percentagem de betume 4,5% .............. 152
Figura III.23 – Estabilidade Marshall Provete R8 – Percentagem de betume 4,5% .............. 153
Figura III.24 – Estabilidade Marshall Provete R9 – Percentagem de betume 4,5% .............. 154
Figura III.25 – Estabilidade Marshall Provete R10 – Percentagem de betume 5% ............... 155
Figura III.26 – Estabilidade Marshall Provete R11 – Percentagem de betume 5% ............... 156
Figura III.27 – Estabilidade Marshall Provete R12 – Percentagem de betume 5% ............... 157
Figura III.28 – Estabilidade Marshall Provete R13 – Percentagem de betume 5,5% ............ 158
Figura III.29 – Estabilidade Marshall Provete R14 – Percentagem de betume 5,5% ............ 159
Figura III.30 – Estabilidade Marshall Provete R15 – Percentagem de betume 5,5% ............ 160
Figura III.31 – Tração indireta em provete seco Sa1 – Percentagem de betume 4,6% ......... 161
Figura III.32 – Tração indireta em provete seco Sa4 – Percentagem de betume 4,6% ......... 162
Figura III.33 – Tração indireta em provete seco Sa6 – Percentagem de betume 4,6 % ........ 163
Figura III.34 – Tração indireta em provete imerso Sa2 – Percentagem de betume 4,6%...... 164
Figura III.35 – Tração indireta em provete imerso Sa5 – Percentagem de betume 4,6%...... 165
Figura III.36 – Tração indireta em provete imerso Sa7 – Percentagem de betume 4,6%...... 166
Figura III.37 – Tração indireta em provete seco Sr1 – Percentagem de betume 4,7% .......... 167
Figura III.38 – Tração indireta em provete seco Sr2 – Percentagem de betume 4,7% .......... 168
Figura III.39 – Tração indireta em provete seco Sr4 – Percentagem de betume 4,7% .......... 169
Figura III.40 – Tração indireta em provete imerso Sr3 – Percentagem de betume 4,7% ...... 170
Figura III.41 – Tração indireta em provete imerso Sr5 – Percentagem de betume 4,7% ...... 171
Figura III.42 – Tração indireta em provete imerso Sr6 – Percentagem de betume 4,7% ...... 172
Figura III.43 – Wheel Tracking em laje de agregado natural – Percentagem de betume
4,6% (1) ............................................................................................................... 173
Figura III.44 – Wheel Tracking em laje de agregado natural – Percentagem de betume
4,6% (2) ............................................................................................................... 173
Figura III.46 – Wheel Tracking em laje de agregados reciclados – Percentagem de
betume 4,7% (1) .................................................................................................. 174
Figura III.47 – Wheel Tracking em laje de agregados reciclados – Percentagem de
betume 4,7% (2) .................................................................................................. 174
x
ÍNDICE DE QUADROS
ÍNDICE DE QUADROS
Quadro 2.1 – Quantidade de RCD gerados e percentagem de reaproveitamento ou
reciclagem ................................................................................................................ 6
Quadro 2.2 – Produção de agregados em milhões de toneladas na EU em 2005....................... 7
Quadro 2.3 – Estrutura típica de geração de RCD, por tipo de obra, na EU .............................. 8
Quadro 2.4 – Objetivos de reciclagem nalguns países europeus em 1997 ............................... 10
Quadro 2.5 – Fontes e causas da produção de resíduos na construção .................................... 12
Quadro 2.6 – Materiais constituintes dos RCD ........................................................................ 12
Quadro 2.7 – Composição dos RCD na União Europeia, em percentagem do peso. ............... 13
Quadro 2.8 – Composição dos RCD por tipo de atividade, em percentagem do peso ............. 13
Quadro 2.9 – Composição dos RCD na zona litoral Norte de Portugal ................................... 14
Quadro 2.10 – Propriedades dos agregados, ensaios e objetivos ............................................. 23
Quadro 2.11 – Principais propriedades dos agregados das misturas betuminosas
consideradas no CEEP e respetivas normas de ensaio .......................................... 24
Quadro 2.12 – Valores obtidos para o ensaio de Los Angeles .................................................. 27
Quadro 2.13 – Forma dos grãos e respetivas percentagens para o agregado reciclado de
Santo André estudado em laboratório ................................................................... 29
Quadro 2.14 – Forma dos grãos de acordo com a sua natureza para o agregado reciclado
de Santo André estudado em laboratório ............................................................... 29
Quadro 2.15 – Absorção de água dos agregados reciclados retidos no peneiro 4,8 mm de
acordo com a natureza dos seus constituintes........................................................ 31
Quadro 2.16 – Absorção de água para a fração de agregados reciclados ................................. 31
Quadro 2.17 – Absorção de água dos agregados reciclados segundo trabalhos de vários
investigadores ( ...................................................................................................... 33
Quadro 2.18 – Resultados do ensaio de equivalente de areia ................................................... 34
Quadro 2.19 – Valores obtidos para o Equivalente de Areia ................................................... 35
Quadro 2.20 – Significado de VAS para os solos .................................................................... 36
Quadro 2.21 – Baridade, massa volúmica seca dos agregados (ρs) e massa volúmica dos
agregados saturados com superfície seca (ρsss) .................................................... 37
Quadro 3.1 – Tipos de pavimentos em função dos materiais e da deformabilidade ................ 40
Quadro 3.2 – Famílias e tipos de degradações ......................................................................... 46
Quadro 3.3 – Classificação das relações entre as degradações e os fatores de degradação ..... 47
Gil Filipe Leonor Fernandes
xi
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Quadro 3.4 – Propriedades das misturas betuminosas influenciadas pelas características
dos agregados ........................................................................................................ 50
Quadro 3.5 - Classificação dos agregados reciclados de acordo com a natureza dos
constituintes da fração grosseira ........................................................................... 51
Quadro 3.6 – Campos de aplicação dos agregados reciclados ................................................. 52
Quadro 3.7 – Propriedades de misturas betuminosas com percentagem ótima de betume ..... 57
Quadro 4.1 – Determinação da forma das partículas – Índice de forma da fração .................. 64
Quadro 4.2 – Determinação da forma das partículas – Índice de achatamento ....................... 65
Quadro 4.3 – Determinação da massa volúmica da fração 0/4 pelo método do
picnómetro (partículas inferiores a 4mm) ............................................................. 66
Quadro 4.4 – Determinação da massa volúmica da fração 4/12 pelo método do cesto de
rede metálica (partículas superiores a 4mm) ......................................................... 66
Quadro 4.5 – Determinação da massa volúmica da fração 10/20 pelo método do cesto de
rede metálica (partículas superiores a 4mm) ......................................................... 66
Quadro 4.6 - Determinação da massa volúmica da fração de agregados reciclados pelo
método do picnómetro (partículas inferiores a 4mm) ........................................... 67
Quadro 4.7 - Determinação da massa volúmica da fração de agregados reciclados pelo
método do cesto de rede metálica (partículas superiores a 4mm) ......................... 67
Quadro 4.8 – Massa volúmica dos agregados reciclados com ponderação dos valores
obtidos para partículas inferiores e superiores a 4mm .......................................... 67
Quadro 4.9 – Especificação para betume 50/70 (EN 12591, 2009) ......................................... 69
Quadro 4.10 – Percentagem de agregados naturais na mistura................................................ 71
Quadro 4.11 – Percentagem de agregados de betão britado + agregados naturais na
mistura ................................................................................................................... 72
Quadro 4.12 – Baridade dos provetes (mistura só com agregados naturais) ........................... 74
Quadro 4.13 – Baridade dos provetes (mistura com agregados de betão britado)................... 74
Quadro 4.14 – Baridade máxima teórica da mistura com agregados naturais ......................... 75
Quadro 4.15 – Baridade máxima teórica da mistura com agregados de betão britado ............ 75
Quadro 4.16 – Baridade máxima (calculada) da mistura com agregados naturais .................. 76
Quadro 4.17 – Baridade máxima (calculada) da mistura com agregados de betão britado ..... 76
Quadro 4.18 – Porosidade e VMA em provetes com agregados naturais................................ 77
Quadro 4.19 – Porosidade e VMA em provetes com agregados de betão britado .................. 77
Quadro 4.20 – Resultados do ensaio de Compressão Marshall (valores médios) –
Misturas com agregados naturais .......................................................................... 79
Quadro 4.21 – Resultados do ensaio de Compressão Marshall (valores médios) –
Misturas com agregados de betão britado ............................................................. 79
Quadro 4.22 – Percentagem ótima de betume para a mistura só com agregados naturais ...... 82
Quadro 4.23 – Percentagem ótima de betume para misturas com agregados de betão
britado ................................................................................................................... 82
Quadro 4.24 – Características volumétricas das lajes .............................................................. 83
xii
ÍNDICE DE QUADROS
Quadro 4.25 – Valores médios de profundidade de rodeira (PRDAIR) e taxa de
deformação em ensaio de pista (WTSAIR) ............................................................. 85
ÍNDICE DE QUADROS EM APÊNDICE
Quadro I.1 – Valores obtidos na análise granulométrica de agregados naturais 0/4 .............. 102
Quadro I.2 – Valores obtidos na análise granulométrica de agregados naturais 4/12 ............ 102
Quadro I.3 – Valores obtidos da análise granulométrica de agregados naturais 10/20 .......... 103
Quadro I.4 – Valores Obtidos da análise granulométrica de agregados reciclados ............... 103
Quadro I.5 - Determinação da forma das partículas – Índice de forma da fração 4/12 .......... 104
Quadro I.6 - Determinação da forma das partículas – Índice de forma da fração 10/20 ........ 104
Quadro I.7 - Determinação da forma das partículas – Índice de forma do material
reciclado ............................................................................................................... 105
Quadro I.8 - Determinação da forma das partículas – Índice de achatamento da fração
4/12 ...................................................................................................................... 105
Quadro I.9 - Determinação da forma das partículas – Índice de achatamento da fração
10/20 .................................................................................................................... 106
Quadro I.10 - Determinação da forma das partículas – Índice de achatamento do
material reciclado................................................................................................. 106
Quadro I.11 - Determinação da massa volúmica da fração 0/4 pelo método do
picnómetro ........................................................................................................... 107
Quadro I.12 - Determinação da massa volúmica da fração 4/12 pelo método do cesto de
rede metálica (partículas superiores a 4mm) ....................................................... 107
Quadro I.13 - Determinação da massa volúmica da fração 10/20 pelo método do cesto
de rede metálica (partículas superiores a 4mm) .................................................. 108
Quadro I.14 - Determinação da massa volúmica da fração de agregados reciclados pelo
método do picnómetro (partículas inferiores a 4mm).......................................... 108
Quadro I.15 - Determinação da massa volúmica da fração de agregados reciclados pelo
método do cesto de rede metálica (partículas superiores a 4mm) ....................... 109
Quadro I.16 - Massa volúmica dos agregados reciclados com ponderação dos valores
obtidos para partículas inferiores e superiores a 4mm......................................... 109
Quadro I.17 - Mistura de agregados naturais ......................................................................... 110
Quadro I.18 - Mistura de agregados com betão reciclado ...................................................... 112
Quadro II.1 – Estudo da mistura betuminosa com agregados naturais .................................. 114
Quadro II.2 – Estudo da mistura betuminosa com agregados de betão britado ..................... 115
Quadro II.3 – Massas volúmicas dos materiais utilizados na mistura com agregados
naturais ................................................................................................................. 116
Quadro II.4 – Massas volúmicas dos materiais utilizados na mistura com agregados de
betão britado ........................................................................................................ 116
Gil Filipe Leonor Fernandes
xiii
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Quadro II.5 – Características dos provetes Marshall – Mistura com agregados naturais ...... 117
Quadro II.6 – Características dos provetes Marshall – Mistura com agregados naturais ...... 118
Quadro II.7 – Características dos provetes Marshall – Mistura com agregados naturais ...... 119
Quadro II.8 – Características dos provetes Marshall – Mistura com agregados com betão
britado ................................................................................................................. 120
Quadro II.9 – Características dos provetes Marshall – Mistura com agregados com betão
britado ................................................................................................................. 121
Quadro II.10 – Características dos provetes Marshall – Mistura com agregados de betão
britado ................................................................................................................. 122
Quadro II.11 - Composição das lajes para o ensaio de Wheel tracking da mistura
betuminosa com agregados naturais.................................................................... 123
Quadro II.12 - Estudo da mistura betuminosa com agregados de betão britado ................... 123
Quadro II.13 - Estudo da mistura betuminosa com agregados naturais ................................. 124
Quadro II.14 - Estudo da mistura betuminosa com agregados reciclados ............................. 124
Quadro II.15 – Características dos provetes com agregados naturais e condições de
ensaio................................................................................................................... 125
Quadro II.16 – Resultados do ensaio de tração indireta e determinação de ITSR em
provetes com agregados naturais ........................................................................ 126
Quadro II.17 – Características dos provetes com agregados de betão britado e condições
de ensaio .............................................................................................................. 128
Quadro II.18 – Resultados do ensaio de tração indireta e determinação de ITSR em
provetes com agregados com betão britado ........................................................ 129
ÍNDICE DE QUADROS EM ANEXO
Quadro AI.1 – Verificação do cumprimento na normalização em vigor para o betume
50/70 Repsol........................................................................................................ 175
xiv
SIMBOLOGIA E ABREVIATURAS
SIMBOLOGIA E ABREVIATURAS
AFNOR – Association Française de Normalisation
AFP –Agregados finos primários
AFR – Agregados finos reciclados
AGER – Agregado de granulometria extensa reciclado
AGP – Agregados grossos primários
AGR – Agregados grossos reciclados
ASTM – Amercian Society for Testing and Materials
BS – British Standard
CBR – Índice de Suporte da Califórnia
CEEP – Caderno de Encargos da Estradas de Portugal
D – Dimensão máxima do agregado
d – Dimensão mínima do agregado
EN – Norma Europeia
EP – Estradas de Portugal
FI – Índice de achatamento dos materiais granulares
FL –Material flutuante em volume
ITS – Valor médio da resistência conservada em tração indireta (Indirect Tensile Strength)
ITSR – Índice de resistência conservada em tração indireta (Indirect Tensile Strength Ratio)
LA –Categoria para o coeficiente de Los Angeles
LER – Lista Europeia de Resíduos
LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil
LNEC E – Especificação do Laboratório Nacional de Engenharia Civil
m – Massa do provete (Símbolo genérico)
ma –Massa de agregado
MB – Methylene blue value (valor de azul-de-metileno) [CEN]
NA – Não aplicável
NP – Norma Portuguesa
NR - Não Recomendado
pb – Percentagem de betume
PRDAIR – Profundidade de rodeira (Proportional rut depth)
RA – Materiais betuminosos
RB – Elementos de alvenaria de materiais argilosos (tijolo, ladrilhos, telhas, etc.); elementos
de alvenaria de silicatos de cálcio e betão celular não flutuante;
Gil Filipe Leonor Fernandes
xv
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
RC – Betão, produtos de betão e argamassas
RCD – Resíduos de Construção e Demolição
RCD-CB – Resíduos de construção e demolição – Cubos de betão
RCD-RDem - Resíduos de construção e demolição – Resíduos de demolição
RG –Vidro
RTFOT – Ensaio rotativo de endurecimento de película de betume em estufa (Rolling thin
film oven test)
RU –Agregados não ligados, pedra natural, agregados tratados com ligantes hidráulicos
S – Estabilidade de Marshall
SI – Índice de forma dos materiais granulares
TFOT – Ensaio de endurecimento de película de betume em estufa (Thin film oven test)
TMDp – Tráfego Médio Diário de Pesados por Via
VAS – Valor de azul-de-metileno adsorvido (AFNOR)
VMA – Vazios na mistura de agregados
WA – Categoria para a absorção de água dos materiais granulares
WTSAIR –Taxa de deformação em ensaio de pista (wheel tracking slope)
X – Outros materiais coesivos (ex. solos argilosos), plásticos, borrachas, metais (ferrosos e
não ferrosos)
ρb – Massa volúmica do betume
ρmv – Baridade máxima teórica da mistura
ρrd – Massa volúmica das partículas secas dos agregados grossos de uma mistura betuminosa
ρs – Massa volúmica dos agregados
ρsss – Massa volúmica dos agregados saturados com superfície seca
ρw – Massa volúmica da água à temperatura de ensaio
xvi
INTRODUÇÃO
1 INTRODUÇÃO
1.1
Enquadramento
A utilização de resíduos provenientes da construção e demolição é um tema que tem vindo a
adquirir grande importância nos últimos anos. São produzidos milhares de toneladas de
resíduos todos os anos, em Portugal, e surge a necessidade de lhes dar uma utilização, de
forma a tornar a indústria da construção em Portugal mais sustentável.
De facto, a grande maioria dos recursos naturais extraídos na Europa são utilizados na
construção, o que representa também uma grande quantidade de energia consumida. Da
mesma forma os resíduos resultantes da construção representam grande parte da totalidade
dos resíduos produzidos. Estes resíduos ocupam de forma não racional e indevida os solos,
encontrando-se de forma indiscriminada, ou seja, misturas de resíduos perigosos e não
perigosos.
Atualmente os RCD  Resíduos de Construção e Demolição  dispõem de um quadro
legislativo específico, publicado no Decreto-Lei n.º 46/2008, a 12 de março, que estabelece o
regime das operações de gestão de RCD, tais como a prevenção, a reutilização e as operações
de recolha, transporte, armazenagem, triagem, tratamento e valorização. Para além do
Decreto-Lei acima mencionado, de forma a anular qualquer omissão que nele possa existir, é
aplicável o Decreto-Lei n.º 178/2006, de 5 de setembro, que institui o regime Geral de Gestão
de Resíduos (Botelho, 2010).
O artigo 7.º do Decreto-Lei n.º46/2008 regula a utilização de RCD em obra, referindo que a
utilização de RCD em obra é feita em observância das normas técnicas nacionais e
comunitárias aplicáveis. Na ausência destas, são observadas as especificações técnicas
definidas pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC). Das utilizações
especificadas destacam-se as que recomendam a utilização de RCD em pavimentos
rodoviários e estabelecem os requisitos mínimos para a sua aplicação, designadamente nas
seguintes situações:

Camada de leito de infraestruturas de transporte;

Agregado reciclado em camadas não ligadas de pavimentos;

Misturas betuminosas a quente em central.
Contudo, aquele documento não refere explicitamente a questão da reciclagem de pavimentos
rodoviários. Além disso, não existem regras que especifiquem de forma suficientemente
Gil Filipe Leonor Fernandes
1
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
desenvolvida a utilização de RCD na construção de camadas betuminosas de pavimentos
rodoviários. Assim, tem vindo a ser feito um esforço crescente no meio técnico e científico no
sentido de estudar as propriedades e os processos de fabrico de misturas betuminosas quando
se incorporam como materiais constituintes vários resíduos, como são o caso dos RCD.
1.2
Objetivos e Metodologia de Trabalho
A crescente produção de RCD nos últimos anos e a criação de aterros para os colocar, bem
como os problemas associados à gestão correta daqueles subprodutos, têm constituído uma
preocupação a nível mundial.
No que diz respeito à indústria da construção e aos resíduos produzidos com a atividade de
construção e demolição, têm sido realizados estudos para que esses mesmos resíduos possam
ser valorizados e reintegrados na construção.
Neste documento pretende-se apresentar o estado atual do conhecimento sobre a utilização de
resíduos de construção e demolição na construção de pavimentos rodoviários, nas várias
camadas que os constituem, assim como informação complementar sobre as técnicas e os
equipamentos necessários a reciclagem de RCD. Pretende-se ainda contribuir para o estudo da
utilização de materiais reciclados de betão britado em misturas betuminosas, avaliando o seu
desempenho comparativamente ao desempenho de uma mistura betuminosa com mistura de
agregados naturais.
O interesse pela aplicação de RCD em pavimentos rodoviários tem aumentado nos últimos
anos. Por isso, é necessário juntar às políticas ambientais estudos técnicos e económicos que
dêem informações sobre a viabilidade da utilização daquele tipo de materiais. Existem já
bastantes estudos realizados acerca da aplicação de RCD em camadas não ligadas de base e de
sub-base, em leitos de pavimentos, ou simplesmente em pavimentos granulares de caminhos
florestais.
No que diz respeito à metodologia de trabalho, numa primeira fase faz-se uma análise do tipo
de resíduos existentes, indicando quais os que são produzidos nas atividades de construção e
demolição, apresentando as suas principais características. Depois descrevem-se alguns
estudos nos quais se utilizaram diferentes tipos de RCD para a construção de camadas de
pavimentos rodoviários, de modo a ilustrar as aplicações concretas daqueles materiais
constituintes. Sempre que possível, as características dos materiais utilizados e das camadas
construídas, referidos na bibliografia, são comparadas com os requisitos estabelecidos em
documentação diversa, designadamente em cadernos de encargos ou em especificações
técnicas aplicáveis.
Para concretizar a utilidade da aplicação de RCD em materiais de pavimentação rodoviária,
apresenta-se também um conjunto de resultados de ensaios laboratoriais realizados sobre duas
2
INTRODUÇÃO
misturas betuminosas, uma convencional com agregados naturais calcários, e outra
semelhante, na qual se incorporaram também agregados de betão britado.
1.3
Organização do trabalho
A dissertação é constituída por cinco capítulos, três apêndices e um anexo cuja organização e
conteúdo se sintetizam neste subcapítulo.
Neste primeiro capítulo introdutório, encontra-se uma súmula do tema tratado e é feito o seu
enquadramento. São ainda definidos os objetivos a atingir com o presente trabalho, a
metodologia a colocar em prática para atingir os objetivos propostos e descreve-se a
organização do trabalho.
No capítulo 2 apresenta-se uma revisão bibliográfica sobre os RCD geralmente disponíveis.
Numa primeira fase faz-se uma apresentação sumária das quantidades de RCD produzidas,
dos locais de produção e de depósito, bem como dos objetivos que se pretendem atingir com a
sua valorização. Apresenta-se, em síntese, uma descrição dos resíduos mais comuns que
compõem os RCD e os processos de seleção. Por fim, apresentam-se algumas considerações
acerca das características gerais dos materiais produzidos a partir de RCD e dos requisitos a
ter em conta quando os mesmos são aplicados em pavimentos rodoviários.
O capítulo 3 centra-se na apresentação do estado do conhecimento relativamente à aplicação
de RCD em pavimentos rodoviários. Inicialmente apresenta-se uma súmula das características
dos vários tipos de pavimentos rodoviários, dos materiais aplicados, das exigências de
desempenho e das patologias que habitualmente ocorrem nos pavimentos. Posteriormente são
descritos os RCD que podem, pelas suas características, ser usados como materiais de
construção de pavimentos rodoviários, tanto em camadas não ligadas como em camadas
ligadas. É feita ainda uma breve avaliação da contribuição dos RCD para a sustentabilidade na
construção rodoviária, sendo pesadas as vantagens e os inconvenientes da sua aplicação em
pavimentos rodoviários.
No capítulo 4 apresentam-se os trabalhos experimentais realizados e os resultados obtidos,
referentes ao estudo comparativo de duas misturas betuminosas a quente, do tipo AC 20 base,
incorporando numa delas uma elevada percentagem de RCD como agregado, constituído
exclusivamente por betão britado. Os resultados que são apresentados incluem a
caracterização dos agregados constituintes. A avaliação das misturas betuminosas apoia-se em
estudos Marshall, sendo ainda apresentados os resultados de ensaios adicionais contemplados
no Anexo Nacional da NP EN 13108-1, relacionados com o desempenho, designadamente, o
ensaio de Wheel-Tracking e o ensaio de avaliação da sensibilidade à água.
No capítulo 5 faz-se uma síntese do trabalho desenvolvido e apresentam-se as suas conclusões
gerais. São ainda indicadas sugestões para a realização de trabalhos futuros que possam
complementar o estudo desenvolvido no âmbito da presente dissertação.
Gil Filipe Leonor Fernandes
3
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Nos três apêndices apresentam-se os resultados obtidos nos ensaios laboratoriais:

O apêndice I reúne os resultados de caracterização dos agregados constituintes das
misturas betuminosas do tipo AC 20 base analisadas, e os valores calculados das
proporções de cada uma das frações granulométricas disponíveis para o seu
fabrico.

No apêndice II apresentam-se os resultados da avaliação das misturas betuminosas
de estudo, designadamente os referentes ao método de Marshall, à resistência à
deformação permanente e à sensibilidade à água.

No apêndice III apresentam-se, de forma mais detalhada, resultados gráficos
obtidos dos ensaios realizados, nomeadamente no ensaio de compressão Marshall,
no ensaio de sensibilidade à água e no ensaio de Wheel-Tracking.
No anexo I apresenta-se a ficha técnica do betume utilizado no presente trabalho, dando conta
da sua conformidade face aos requisitos a cumprir.
4
RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
2 RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
2.1
Generalidades
Na indústria da construção são gerados vários resíduos com apetência para a reciclagem, quer
seja durante o processo de construção quer na demolição. Além das atividades ligadas à
engenharia civil, também os desastres naturais e as guerras são fontes geradoras de resíduos.
Este capítulo tem como objetivo apresentar os vários tipos de resíduos de construção e
demolição (RCD) que, pela sua caracterização, possam ser reutilizados na construção de
camadas de pavimentos. Dentre os RCD disponíveis mais correntes, destacam-se os materiais
suscetíveis de serem utilizados como agregados e os resíduos de misturas betuminosas que
incorporam agregados e alguma quantidade de ligante betuminoso.
Segundo Pereira et al (2004), são inutilizadas milhares de toneladas de resíduos produzidos no
decorrer de novas construções, bem como resultantes de restauros ou demolições
indiferenciadas de construções existentes, tais como edifícios e infraestruturas rodoviárias, ou
outras. A forte desvalorização da quantidade de resíduos que se produz, traduz-se num
volume crescente de materiais destinados a aterro. No Quadro 2.1 apresentam-se alguns
indicadores que ilustram o panorama Europeu dos RCD, designadamente as quantidades
geradas e as percentagens de reaproveitamento ou reciclagem dos mesmos.
Portugal encontra-se no grupo de países que geram menos resíduos. No entanto, é, juntamente
com Espanha, o país que menos reutiliza os resíduos que produz.
Além da grande geração de RCD, existe globalmente um grande consumo de materiais na
indústria da construção. Estima-se que 50% dos recursos naturais extraídos são consumidos
na indústria da construção (Pestana, 2008). No Quadro 2.2 são apresentados alguns dados
relativos à extração e produção de agregados naturais em vários países da União Europeia
(EU).
De facto, a utilização de RCD como agregado na construção, nomeadamente na construção de
pavimentos rodoviários, visa diminuir dois problemas: o escoamento de grandes quantidades
de resíduos para aterros inapropriados e ilegais, originando problemas de saúde pública,
degradação da paisagem e contaminação ambiental; o consumo de grandes quantidades de
recursos naturais, tais como agregados, que têm conduzido à abertura constante de novas
pedreiras de onde é extraída a matéria-prima.
Gil Filipe Leonor Fernandes
5
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Quadro 2.1 – Quantidade de RCD gerados e percentagem de reaproveitamento ou reciclagem
(Leite, 2007)
País
RCD gerados
[×106 ton/ano]
RCD reaproveitados ou
reciclados [%]
Alemanha
59
17
Reino Unido
30
45
França
24
15
Itália
20
9
Espanha
13
<5
Holanda
11
90
Bélgica
7
87
Áustria
5
41
Dinamarca
3
81
Portugal
3
<5
Suécia
2
21
Finlândia
1
45
A escolha deve, por isso, passar pelo aproveitamento dos resíduos, através da sua separação e
seleção criteriosa, em detrimento do envio de todos os materiais para aterro. Tal separação é
conseguida recorrendo a processos de demolição seletiva, de modo a possibilitar a
recuperação de materiais e componentes da construção, promovendo assim a sua reciclagem e
reutilização (Couto et al, 2006).
Pestana (2008) refere vários autores, os quais acreditam que um dos maiores problemas no
uso de material reciclado na construção reside no facto de existir um preconceito geral
baseado na convicção de que aquele tipo de material tem piores características que os
congéneres naturais. Também o facto de Portugal, em conjunto com os países do Sul da
Europa, possuírem reservas naturais que fornecem agregados em quantidade e qualidade a
custos moderados, torna difícil a introdução de agregados reciclados no mercado.
No processo de aproveitamento de resíduos com vista à sua reciclagem e reutilização, é
imperativo conhecer os padrões de qualidade, ambiente e segurança, de modo a que, cada vez
mais, a valorização dos RCD constitua uma opção a levar em linha de conta, para que os
materiais reciclados consigam competir com os novos, quer no custo, quer nas características
técnicas.
6
RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
Quadro 2.2 – Produção de agregados em milhões de toneladas na EU em 2005 (Pestana,
2008)
2.2
Pais
Areia
Agregados
grossos
naturais
Agregados
reciclados
Agregados
artificiais
Total
Bélgica
13,9
38,0
12,0
1,2
65,1
Alemanha
263,0
174,0
46,0
30,0
513,0
Espanha
159,0
300,0
1,3
0,0
460,3
França
170,0
223,0
10,0
7,0
410,0
Irlanda
54,0
79,0
1,0
0,0
134,0
Itália
225,0
145,0
4,5
3,0
377,5
Holanda
24,0
4,0
20,2
---
48,2
Áustria
66,0
32,0
3,5
3,0
104,5
Finlândia
53,0
45,0
0,5
---
98,5
Reino Unido
124,0
85,0
56,0
12,0
277,0
Noruega
15,0
38,0
0,2
---
53,2
Suíça
46,5
5,3
5,3
---
57,1
República Checa
25,5
38,0
3,4
0,3
67,2
Polónia
104,3
37,7
7,2
1,6
150,8
Eslováquia
8,9
16,9
0,2
0,3
26,3
Portugal
6,3
82,0
---
---
88,3
Suécia
23,0
49,0
7,9
0,2
80,1
Total
1.381,4
1.391,9
179,2
58,6
3011,1
46%
46%
6%
2%
Origem dos Resíduos
Nos últimos anos, a construção em Portugal contribuiu cerca de 12,1% para o Produto Interno
Bruto. Na Europa, a construção representou 40% dos recursos naturais extraídos e 40% da
energia consumida, o que se reflete na produção de 40% da totalidade dos resíduos que são
produzidos (Amaral et al, 2008). A indústria da construção é, assim, responsabilizada pela
proveniência de grande parte dos resíduos gerados e é, por isso, uma das candidatas a
apresentar soluções viáveis para o seu uso útil e sustentável.
Os resíduos são provenientes maioritariamente de obras de construção, reconstrução,
ampliação, alteração, conservação e demolição de edificações e estradas. São provenientes
também de trabalhos geotécnicos e hidráulicos, das explorações mineiras e pedreiras, de onde
são extraídos os agregados com recurso a explosivos.
Gil Filipe Leonor Fernandes
7
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
As indústrias de suporte à construção, tais como pedreiras, apesar de gerarem resíduos com
forte apetência para a reutilização, não são alvo de estudo no presente trabalho, pelo facto dos
resíduos produzidos não serem considerados RCD. Deste modo, e pelo facto de grande parte
dos resíduos produzidos na Europa serem provenientes da construção, apresenta-se no Quadro
2.3 a percentagem média de resíduos produzidos no espaço europeu em função da sua origem.
Quadro 2.3 – Estrutura típica de geração de RCD, por tipo de obra, na EU (Ferreira, 2009)
Origem dos Resíduos
Percentagem (%)
Construção
10-20
Remodelação, reabilitação e renovação
30-40
Demolição
40-50
A distribuição dos materiais constituintes dos RCD pelos diferentes tipos de obras constitui
também um indicador importante. A título de exemplo, apresenta-se a Figura 2.1, a qual
ilustra os resultados obtidos num estudo sobre RCD, em Oslo, na Noruega.
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
Demolição
Reabilitação
Construção
Figura 2.1 – Percentagem de cada material por tipo de obra (adaptado de Mália, 2010)
Depreende-se da Figura que os resíduos de betão e tijolos, assim como os resíduos de metal,
aparecem em maior quantidade nas obras de demolição, assim como a madeira nas obras de
reabilitação, enquanto o papel, o cartão, os plásticos, os isolamentos e os resíduos perigosos
predominam nas obras de construção.
8
RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
2.3
Deposição de RCD
Depois de gerados, os resíduos são levados para fora do perímetro da obra, pois deixam de
fazer parte dela. A Figura 2.2 ilustra um exemplo de deposição desordenada e ilegal, muitas
vezes feita próximo do local de geração de resíduos, nas bermas de caminhos e estradas
secundárias, em linhas de água e terrenos baldios (Ferreira, 2009).
Figura 2.2 – Zona de deposição desordenada de RCD na berma de uma estrada (Ferreira,
2009)
Nas obras rodoviárias, a reconstrução ou reabilitação pressupõe muitas vezes a remoção de
material do pavimento por fresagem, a qual produz um material de reduzida dimensão. O
resíduo gerado é diferenciado em função da camada que é demolida, e na sua constituição tem
uma percentagem elevada de agregados. Apresenta-se na Figura 2.3 o destino mais habitual
dado a este resíduo que passa pelo seu abandono, ou pela deposição em caminhos
secundários, em alternativa aos pavimentos de terra batida (Baptista, 2006).
Figura 2.3 – Exemplo de depósito (com mais de cinco anos) de material proveniente de
fresagem (Baptista, 2006)
Gil Filipe Leonor Fernandes
9
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Na atualidade, têm vindo a ser aplicadas à indústria da construção políticas de
sustentabilidade, onde se atribuem destinos diferentes aos RCD para futuras utilizações, tendo
em vista, por exemplo, a reciclagem de agregados. Assim, ao contrário das deposições
desordenadas em terrenos baldios, o depósito dos resíduos é feito em locais distintos por
curtos períodos de tempo. Os RCD são depois submetidos a uma triagem primária para
remover materiais inadequados. O produto final resulta da britagem dos RCD em várias
granulometrias.
2.4
Objetivos da Utilização de RCD
A incorporação de RCD em novas construções, do mesmo setor ou de outro, tem sido alvo de
estudo nos últimos anos. O objetivo dessa utilização é reduzir a extração de recursos naturais,
e assim, reduzir os impactes ambientais decorrentes da sua exploração.
Além disso, como já foi referido anteriormente, os resíduos gerados na construção têm
atingido quantidades muito altas, e por serem considerados “entulhos”, têm muitas vezes
como destino aterros, o que acarreta impactes ambientais negativos. Ora, nessas
circunstâncias ocorrem alterações na superfície terrestre, quer a nível ambiental quer
paisagístico, conduzindo a um processo de deterioração ambiental.
Perante esta realidade, importa reduzir a extração de materiais naturais e o volume de resíduos
a levar a aterro. Esse objetivo pode ser conseguido com a utilização de resíduos de construção
e demolição, uma vez que a sua correta seleção e transformação permite obter produtos de
características idênticas às dos materiais novos.
No Quadro 2.4 resumem-se os objetivos, associados à reciclagem, que vários países europeus
têm procurado atingir.
Quadro 2.4 – Objetivos de reciclagem nalguns países europeus em 1997 (Martinho, 2004)
10
País
Objetivos de reciclagem em 1997
Austrália
90% de reutilização dos materiais usados nas estradas, a longo prazo
Áustria
50% de redução na quantidade de resíduos em 2000
Bélgica
Desde 1996: reciclagem de 70% dos resíduos do setor da construção
Dinamarca
54% de reutilização dos resíduos totais em 2000
França
Eliminar os depósitos de detritos a partir de 2000
Japão
Aumentar de 42% para 80% a reutilização de detritos em 2000
Holanda
Reutilizar 90% dos detritos do setor da construção
Reino Unido
Duplicar o uso de materiais reciclados no prazo de 15 anos
RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
Como pode observar-se, os objetivos centrais eram diminuir as quantidades de materiais
novos a usar na obra, substituindo-os por materiais reciclados, diminuir ou reduzir por
completo a necessidade de vazadouro, usar resíduos de vários setores da construção,
reduzindo os impactes negativos desses mesmos setores e diminuir o consumo de energia
(Martinho, 2004).
2.5
Principais RCD Disponíveis em Portugal
Os resíduos de construção e demolição não são mais do que uma mistura de materiais, na qual
se pode encontrar betão, materiais cerâmicos, solo, papel, vidro, plástico, aço, alumínio,
cobre, tintas, colas, e materiais betuminosos. Desde que não contaminados, estes materiais
têm valor económico, técnico e ambiental, pelo que podem ser inseridos no mercado da
reciclagem.
Já em edifícios antigos, a presença de materiais contaminados é mais comum, sendo o
amianto, os clorofluorocarbonetos (CFC) e os policlorobifenilos (PCB) alguns dos produtos
indesejados (Barros et al, 2007). Desta forma, caracterizar e fracionar um RCD torna-se
difícil, uma vez que cada material tem características próprias e impactes ambientais
diferentes.
Segundo Ferreira (2009), e tal como se referiu acima para o caso europeu, os principais RCD
disponíveis no país têm três origens típicas: a construção; a remodelação, reabilitação e
renovação; e a demolição.
Os resíduos de construção podem ser gerados como resultado de deficiente medição ou
estimativa de quantidades de matérias-primas necessárias, mão-de-obra pouco qualificada
com recurso a técnicas construtivas desapropriadas aos materiais existentes atualmente,
danificação de matéria-prima no transporte e aprovisionamento, e fabrico ou manipulação em
obra. De facto, os resíduos de construção têm origem nas várias etapas do processo
construtivo. Apresenta-se no Quadro 2.5, de uma forma sintetizada, as fontes e causas de
produção de resíduos de construção. Os resíduos de construção são os que menos contribuem
para o avultado volume total de RCD.
Os resíduos de remodelação, reabilitação e renovação de edifícios geram uma quantidade
reduzida por obra, mas a totalidade supera a produção de resíduos de construção. No entanto,
a variedade de materiais que os incorporam é grande, e isso deve-se ao facto das intervenções
e as áreas reparadas serem variáveis.
Os resíduos de demolição são compostos por materiais que resultam da demolição de
construções de edifícios, estradas e outras estruturas, ou até mesmo do seu colapso,
apresentando na sua constituição grande quantidade de solos e agregados. Para que se possa
obter o máximo aproveitamento dos resíduos provenientes de demolições, deve optar-se por
demolir seletivamente, ação que tem sido designada por desconstrução.
Gil Filipe Leonor Fernandes
11
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Quadro 2.5 – Fontes e causas da produção de resíduos na construção (Ruivo et al, 2004)
2.6
Fonte
Causa
Projeto
Erros nos contratos; Contratos incompletos; Modificações de
projeto
Intervenção
Ordens erradas; Ausência ou excesso de ordens; Erros no
funcionamento
Manipulação de
materiais
Danos durante o transporte; Armazenamento inapropriado
Operação
Erros do operário; Mau funcionamento de equipamentos;
Ambiente impróprios; Uso de materiais incorretos em
substituições; Sobras de corte ou dosagens; Resíduos do processo
de aplicação
Outros
Vandalismo e roubo; Falta de controlo de materiais e de gestão
de resíduos
Composição dos RCD
Segundo a Lista Europeia de Resíduos (LER), os RCD podem ser classificados, segundo os
materiais que os constituem, como inertes, não perigosos e perigosos. São considerados RCD
perigosos todos os que tenham nos seus constituintes, materiais contaminados e poluentes,
tais como amianto, metais pesados, algumas tintas, entre outros (LNEC, 2006 a).
Como já foi referido anteriormente, os RCD são compostos por uma larga variedade de
constituintes, que dependem do tipo de projeto e de obra de onde provêm, bem como das
técnicas e dos materiais empregados. São referidos no Quadro 2.6 alguns dos materiais que
mais frequentemente constituem os RCD.
Quadro 2.6 – Materiais constituintes dos RCD (Ferreira, 2009)
Tipo
Material
Orgânicos
Papel, cartão, madeira, plásticos
Materiais compósitos
Tapetes, revestimentos de paredes de gesso, material
elétrico, madeira prensada, madeira envernizada
Agregados
Betão, betão armado, tijolos, telhas, azulejos,
porcelanas, vidro, metais ferrosos, metais não
ferrosos, pedra, betume asfáltico e terra
De facto, os RCD são a mistura de diversos materiais que se apresentam como um produto
heterogéneo. Os agregados são a fração mais importante dos RCD, representando mais de
50% do volume total de resíduos (Mália, 2010).
12
RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
No Quadro 2.7 estão expressas as percentagens em peso dos principais materiais que
compõem os RCD na União Europeia.
Quadro 2.7 – Composição dos RCD na União Europeia, em percentagem do peso (Brito,
2006).
Composição dos RCD
Percentagem (%)
Betão, alvenaria e argamassa
50
Madeira
5
Papel, cartão e outros combustíveis
1-2
Plásticos
1-2
Metais
5
Solos de escavação, brita de reparação/conservação de
pavimentos
20-25
Betume asfáltico
5-10
Lamas de dragagem e perfuração
5-10
De forma idêntica, apresentam-se no Quadro 2.8 os resultados obtidos num estudo realizado
em Oslo, na Noruega, o qual envolveu 311 projetos de construção.
Quadro 2.8 – Composição dos RCD por tipo de atividade, em percentagem do peso (Mália,
2010)
Composição
Construção
Reabilitação
Demolição
Total
Betão e tijolos
45,79
47,69
84,16
67,24
Madeira
13,67
30,31
6,42
14,58
Metal
1,32
3,59
4,33
3,63
Gesso
6,25
5,72
0,15
2,77
Papel, cartão e plásticos
4,50
0,89
0,27
1,14
Vidro
0,47
0,41
0,12
0,26
Isolamentos
1,87
0,51
0,07
0,49
Amianto
-
0,70
0,32
0,38
Outros resíduos perigosos
0,23
0,04
0,04
0,07
Outros
25,89
10,13
4,13
9,44
Para que seja possível uma apreciação mais clara dos dados do Quadro 2.8, a Figura 2.4
reproduz os mesmos graficamente. Como se pode observar, os resíduos predominantes,
independentemente da sua origem, são os betões, as argamassas e os tijolos. Pode verificar-se
Gil Filipe Leonor Fernandes
13
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
ainda que em obras de reabilitação a madeira é o segundo resíduo mais predominante, uma
vez que são feitas demolições parciais das edificações para posterior reabilitação.
100%
90%
Outros
80%
Outros resíduos perigosos
70%
Amianto
60%
Isolamentos
50%
Vidro
40%
Papel, cartão e plásticos
30%
Gesso
20%
Metal
10%
Madeira
Betão e tijolos
0%
Construção
Reabilitação
Demolição
Total
Figura 2.4 – Composição dos RCD por tipo de atividade, em percentagem do peso (adaptado
Mália, 2010)
De forma semelhante, no Quadro 2.9 mostram-se os resultados obtidos num estudo efetuado
na zona litoral Norte de Portugal.
Quadro 2.9 – Composição dos RCD na zona litoral Norte de Portugal (Pereira et al, 2004)
Composição
Percentagem (%)
Betão, alvenaria e argamassa
35
Madeira
5
Papel, cartão
1
Vidro
0,5
Plásticos
1
Metais (aço incluído)
5
Solos de escavação, brita de restauração de pavimentos
40
Betume asfáltico
6
Lamas de dragagem e perfuração
5
Outros resíduos
1,5
Foram apresentados dados da composição dos RCD em várias circunstâncias, variando a
localização geográfica onde foram recolhidos os dados, bem como o tipo de obra. Os
materiais agregados, betão, alvenaria e argamassas, são os que mais pesam na composição dos
14
RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
RCD, seguidos pelo betume asfáltico, madeira e metais. Por serem os mais abundantes,
aqueles constituintes dos RCD justificam a análise mais detalhada que se apresenta a seguir.
2.6.1
Betão e materiais cerâmicos
Atualmente o betão e os materiais cerâmicos (tijolos, telhas, azulejos e porcelanas), como
fonte principal de agregados nos RCD, podem ser divididos em quatro categorias, obedecendo
cada uma delas a uma série de processamentos para as aplicações previstas (Ruivo et al,
2004).

Betão britado limpo – betão britado e classificado contendo menos de 5% de tijolos e
outros materiais;

Tijolo britado limpo – tijolo britado e classificado contendo menos de 5% de betão e
outros materiais;

Resíduos de construção limpos – betão e tijolo britados e classificados;

Resíduos de demolição britados – betão e tijolo misturados que foram separados e
crivados para remover o excesso de contaminantes, mas contendo ainda alguma
madeira e outras impurezas.
O betão é maioritariamente constituído por agregados, sendo que a sua restante constituição é
ocupada pela pasta ligante, solventes e adições. Os agregados podem ser classificados, sem
alteração dos mesmos, de vários modos, em função das características analisadas, tais como a
natureza petrográfica, a massa volúmica, a baridade, o modo de obtenção e a dimensão das
partículas de várias dimensões (Branco et al, 2006).
Quando de origem natural, e no caso de utilização em betões, os agregados podem apresentarse sob duas formas distintas. Na forma granular, arredondada, devido aos agentes erosivos
naturais, que depois de lavados e classificados em crivos, passam a designar-se por areias se a
sua dimensão é igual ou inferior a 4,76mm, e por godos os que têm dimensão superior. Para
as rochas que se apresentam na forma ainda compacta, existe a necessidade de utilizar
explosivos, e por processos mecânicos de trituração obtêm-se os agregados britados que, de
forma análoga aos agregados rolados, se designam por areias se a sua dimensão é igual ou
inferior a 4,76 mm, e britas os que têm dimensão superior (Lourenço et al, 2007).
Quanto à massa volúmica das partículas, , os agregados podem classificar-se como leves se
 for menor que 2,3 g/cm3, normais se  for maior que 2,3 g/cm3 e menor que 3,0 g/cm3, ou
pesados se for maior que 3,0 g/cm3 (Ruivo e Veiga, 2004).
2.6.2
Pedras
Em tempos anteriores à era do betão, os edifícios eram construídos em alvenaria de pedra,
quer fossem habitacionais, públicos, religiosos ou com outro tipo de função. De facto, as
quantidades de resíduos de pedra provenientes da reabilitação ou demolição de um edifício
antigo são geralmente significativas. No entanto, como se pode ler em Martinho (2004), “…a
Gil Filipe Leonor Fernandes
15
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
pedra não deixa de ser pedra”, pode apenas apresentar características geológicas diferentes
consoante a zona do país onde foi extraída e, por norma, aplicada.
A indústria da exploração de pedreiras é também fonte da produção de resíduos de pedra. No
processo de produção de mármore na Turquia, por exemplo, cerca de 70% da pedra fica
perdida na exploração da mina, no tratamento e polimento, sendo estas parcelas classificadas
como resíduo. Durante o tratamento são gerados cerca de 30% de resíduos, que depois de
convertidos em pó, são despejados em leitos de rios, comprometendo a porosidade de zonas
de aquíferos. Quase 40% (86 000m3 por ano) dos resíduos gerados nas pedreiras turcas, por
exemplo, são despejados nas proximidades de estradas, em poços, leitos de rios e em campos
agrícolas (Akbulut, 2007). Os fragmentos de rocha gerados não são resíduos de construção e
demolição. No entanto são uma fonte de agregados que podem ser utilizados na pavimentação
rodoviária.
2.6.3
Madeira
É no processo de reabilitação ou demolição de edifícios antigos que se encontra a maior
quantidade de madeira. Tal facto acontece, uma vez que o processo construtivo consistia em
alvenarias de pedra e soalhos de madeira. Atualmente, a madeira é essencialmente utilizada
para a instalação de estruturas e suportes (Ruivo et al, 2004).
Apesar de ser um material com boa capacidade resistente a esforços de compressão e tração, a
madeira é um material fundamentalmente heterogéneo e anisotrópico. Uma vez transformada
para aplicação ou reutilização na construção, a madeira revela-se um material muito sensível
às condições ambientais, aumentando e diminuindo de dimensões com as variações de
humidade, pelo que a sua aplicação no exterior deve ser devidamente cuidada e precavida.
Acresce ainda o facto da madeira se mostrar um material bastante vulnerável a agentes
externos, tais como fungos e insetos, sendo a sua durabilidade comprometida.
Assim, para o caso em estudo, a utilização de RCD na construção de pavimentos rodoviários,
a madeira aparece como um resíduo tecnicamente inviável, pelo que não será alvo de análise
daqui em diante no presento documento.
2.6.4
Metais
Os metais, em particular o aço, são largamente usados na construção civil, desde as estruturas
metálicas, aos elementos de betão armado. A sua medição é normalmente rigorosa, gerando
por isso uma quantidade reduzida de resíduos. De qualquer forma, estes são facilmente
separáveis dos restantes resíduos devido às propriedades magnéticas do aço.
A possibilidade da total reciclagem dos metais torna-os mais sustentáveis e interessantes do
ponto de vista ambiental.
Durante a produção ou processo de reciclagem, os metais ou minério de ferro são fundidos no
alto-forno, dando origem ao ferro fundido. Este produto pode ser convertido em produtos de
ferro ou, como acontece frequentemente, usado como matéria-prima para a produção de aço.
16
RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
As escórias de alto-forno ou de fundição são um produto não metálico que resulta do processo
de fundição de ferro. São produzidos diferentes materiais em função do método usado para
arrefecer as escórias (Kassim et al, 2005).
Após o arrefecimento, o material é britado e selecionado para utilizar como agregado. Por
exemplo na Austrália, desde o ano de 2000, 800000 toneladas de escória têm sido
disponibilizadas anualmente, dos quais 510000 toneladas são usadas em estradas, tanto em
camadas de base não ligadas, como em camadas ligadas. De facto, na Austrália, as escórias de
aço são utilizadas em substituição dos agregados naturais em todo o pavimento, tendo como
vantagens o aumento do atrito e da durabilidade quando usadas nas camadas betuminosas
(CCAA, 2008).
2.6.5
Misturas betuminosas e agregados de camadas não ligadas
Consumo de betume(106 toneladas)
Desde a década de 1990, verificou-se, em Portugal e nos restantes países da União Europeia,
uma crescente degradação da rede rodoviária, devido ao aumento do tráfego pesado e das
cargas transportadas. Ainda na mesma década, como se ilustra na Figura 2.5, registou-se um
aumento anual no consumo de betume, que se refletiu no investimento da construção
rodoviária. Ainda mais acentuado, foi o crescimento das obras de reabilitação e conservação
dos pavimentos rodoviários já existentes e com fraca resposta estrutural e funcional (Baptista,
2006).
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
Figura 2.5 – Evolução do consumo de betume em Portugal (Baptista, 2006)
No entanto, lembremo-nos de que o betume asfáltico é já um resíduo industrial, obtido
normalmente por destilação direta ou fracionada do petróleo bruto, como resumidamente se
apresenta na Figura 2.6. Na realidade, o resíduo obtido por destilação do petróleo bruto
designa-se por “resíduo bruto” ou primeiro resíduo, sendo que a destilação do primeiro
resíduo origina o segundo resíduo, que posteriormente é utilizado no fabrico de diversos
betumes asfálticos (Branco et al, 2006).
Gil Filipe Leonor Fernandes
17
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Petróleo Bruto
Destilação
Atmosférica
Gases
Nafta
Fuel
Gasóleo
Gasolinas
1º Resíduo
Destilação
no Vácuo
Destilados
2º Resíduo
Betumes
Figura 2.6 – Diagrama de produção de betumes asfálticos (Branco et al, 2006)
O processo de gestão de RCD provenientes de pavimentos rodoviários flexíveis, caso
predominante em Portugal, com betume asfáltico como ligante, passa sobretudo pela
reutilização do material na obra a intervir, ou noutra realizada em simultâneo, com recurso à
reciclagem.
Com a reciclagem de pavimentos rodoviários existentes, pretende-se conceder-lhes
características estruturais e funcionais inicialmente preconizadas, ou seja, transformar as
estruturas heterogéneas envelhecidas e degradadas em pavimentos mais homogéneos,
regulares e resistentes (Martinho 2004).
Como refere Baptista (2006), os agregados não deixam de ser agregados, e o ligante, mesmo
envelhecido por oxidação, mais rígido e por isso quebradiço, pode desempenhar as suas
funções em novas misturas betuminosas recicladas.
Assim, os resíduos resultantes de uma intervenção de reabilitação ou conservação num
pavimento rodoviário, podem ser utilizados nessa mesma obra, com o objetivo de
desempenhar idênticas funções às anteriores, embora nalguns casos possam ser utilizados em
funções menos nobres. Porque nunca nenhum pavimento é 100% reciclável, os restantes
resíduos devem ser tratados e classificados de forma a integrar novas misturas betuminosas,
ou camadas não ligadas de um pavimento rodoviário.
18
RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
2.7
Processamento e Seleção de RCD
A comercialização e utilização de agregados provenientes de RCD só pode ser realmente
efetivada se forem cumpridos os requisitos mínimos, não se tratando só de uma questão de
granulometria.
A reciclagem da fração inerte de RCD passa por um processo de separação, britagem e
peneiração ou crivagem. Para que o custo de produção de agregados reciclados seja reduzido,
mantendo a qualidade requerida, é primordial que os RCD venham desprovidos de materiais
considerados contaminantes e separados, por exemplo, madeira separada de betão ou de
materiais cerâmicos. De facto, o nível de separação está relacionado com a qualidade final do
produto reciclado, pelo que a separação dos constituintes deve ser máxima, dando preferência
a materiais mais limpos. Constituem exemplos destes materiais os formados apenas por betão,
ou apenas por resíduos cerâmicos, não contendo grandes quantidades de outros materiais
minerais. Este tipo de separação é conseguido no local da origem dos resíduos, recorrendo a
contentores providos com separadores, onde em cada partição são colocados resíduos com
características idênticas.
Os RCD são transportados para uma central de tratamento onde, depois de analisados e
previamente caracterizados, são armazenados para posterior seleção de reciclagem. Os
elementos de betão armado são reduzidos em frações menores com recurso a um martelo
hidráulico, e o aço que nele se encontra é retirado com uma pinça hidráulica. O aço é
reencaminhado para uma siderurgia onde será reciclado. Os resíduos considerados limpos,
elementos só de um material, ou misturas de betão, pedras e alvenarias, são encaminhados
para a britagem.
Contudo, nem todos os resíduos se encontram separados de forma a serem de imediato
encaminhados para a britagem, pelo que estes devem ser submetidos a uma seleção. Os
resíduos indesejáveis no produto final, como madeiras, papéis, metais ou isolamentos, de
maior dimensão, devem ser retirados, manualmente ou com o auxílio de uma máquina de
pinças. Os de menor dimensão são separados numa unidade de triagem dotada de uma grelha
vibratória, de uma unidade de triagem manual (Figura 2.7) e de um separador magnético
(Figura 2.8). Desta etapa de triagem resultam as seguintes frações:

Resíduos diversos (papel e cartão, plásticos, madeira, metais e outros);

Agregados: fração fina (entre 0 e 5 mm);

Agregados fração média e grossa: prosseguem para tratamento.
Podem ainda ser utilizados outros processos de separação diferentes dos já referidos:

Separação mecânica dos resíduos;

Separação por via húmida (por densidade);

Separação por correntes de ar.
Gil Filipe Leonor Fernandes
19
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura 2.7 – Triagem manual de resíduos indesejáveis na mistura de agregados reciclados
(Mimoso, 2008)
Figura 2.8 – Separação de materiais ferrosos dos restantes RCD (Ferreira, 2009)
Os resíduos, depois de separados e selecionados, são submetidos a um processo de britagem
com o objetivo de reduzir a dimensão do material. Esta redução de dimensão é conseguida
com recurso a uma britadora. Este tipo de equipamento permite regulação consoante o tipo de
material a ser britado, e o tipo de material que o operador pretende à saída. Deve existir ainda
à saída da britadeira, um separador magnético para retirar eventuais restos de metal que
acompanharam todo o processo. O material é passado por um sistema de crivos previamente
20
RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
selecionados para fracionar os agregados nas dimensões pretendidas (Pereira et al, 2006). Na
Figura 2.9 apresenta-se o funcionamento geral de uma central de produção de agregados
reciclados.
Figura 2.9 – Fluxograma representativo do funcionamento interno de uma central de
reciclagem (Pereira, et al, 2006)
As centrais de reciclagem de agregados podem ser fixas ou móveis. Segundo Ferreira
(Ferreira, 2009) as centrais fixas possibilitam maior diversificação do material a reciclar e
apresentam melhores níveis de qualidade para maiores quantidade de material processado. No
entanto, o investimento inicial é alto e existe necessidade de transporte dos resíduos para a
central de reciclagem. As centrais móveis, com componentes semelhantes aos da Figura 2.10,
apresentam geralmente menores níveis de qualidade na separação e britagem de material em
relação às centrais fixas. Em contrapartida o investimento é menor, a instalação é mais rápida
e existe uma redução nos custos de transporte, uma vez que a central pode ser deslocada com
maior facilidade.
Gil Filipe Leonor Fernandes
21
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
a) Britadora móvel
b) Crivo móvel
Figura 2.10 – Central de reciclagem móvel (CCDR, 2007)
2.8
Características Gerais dos Agregados
Os produtos finais do processamento dos RCD que não provêm de camadas betuminosas de
pavimentos são geralmente utilizados como agregados reciclados. As aplicações dadas aos
agregados reciclados podem ser várias, dependendo do tipo de obra, mas para todas elas
existem requisitos mínimos que devem ser cumpridos para obter o bom desempenho deste
tipo de material. O objetivo deste trabalho incide na utilização de RCD em pavimentos
rodoviários, pelo que a apresentação das características gerais dos agregados será feito nessa
ótica.
Quando se utiliza um material granular na construção de pavimentos rodoviários,
nomeadamente no fabrico de misturas betuminosas, é indispensável a determinação de certas
características fundamentais, esquematicamente representadas na Figura 2.11, tais como a
resistência, a forma das partículas, a limpeza, a adesividade ao ligante, entre outras (Branco et
al, 2006).
GRANULOMETRIA
Análise Granulométrica
RESISTÊNCIA
Desgaste de Los
Angeles
FORMA
Índices de Forma e de
Achatamento
LIMPEZA
Equivalente de areia
e azul de metileno
Figura 2.11 – Características gerais a exigir aos agregados (Branco et al, 2006)
22
RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
No processo da determinação das características físicas, geométricas e mecânicas dos
agregados é necessário recorrer a ensaios que, de forma mais ou menos expedita, forneçam
dados relevantes para que possam atingir-se os objetivos sintetizados no Quadro 2.10.
Quadro 2.10 – Propriedades dos agregados, ensaios e objetivos (adaptado de Ferreira, 2009)
Propriedade
Ensaio
Objetivo
Granulometria
Ensaio de Peneiração
Ensaio de Sedimentação
Obter compacidade
elevada
Forma das partículas
Índice de Forma
Índice de Achatamento
Obter atrito interno
elevado,
trabalhabilidade e boa
resistência mecânica
Plasticidade dos finos
Ensaio de Limites de Consistência
Ensaio de Adsorção de Azul-demetileno
Obter atrito interno
elevado e boa
resistência mecânica
Resistência Mecânica
ao Choque
Ensaio de desgaste de Los Angeles
Partículas resistentes
Durabilidade
Ensaio de Sulfato de Sódio
Ensaio de Sulfato de Magnésio
Partículas não alteráveis
Dureza
Ensaio de desgaste de Los Angeles
Ensaio de Esmagamento
Ensaio de Micro-Deval
Partículas resistentes
Limpeza do Material
Ensaio de Equivalente de Areia
Ensaio do Azul-de-metileno
Material não
contaminado por finos
nocivos
Os ensaios fornecem resultados que permitem avaliar as propriedades dos agregados de modo
a caracterizar o seu comportamento durante o processo de fabrico e compactação de misturas
betuminosas. Para determinar cada propriedade dos agregados podem utilizar-se vários
métodos de ensaio, os quais fornecem resultados em geral semelhantes.
Os ensaios tradicionalmente usados para a caracterização dos agregados são os seguintes:

Análise granulométrica (EN 933-1);

Determinação da resistência ao esmagamento (NP EN 933-5);

Determinação da resistência ao choque e abrasão na máquina de Los Angeles (NP EN
1097-2);
Gil Filipe Leonor Fernandes
23
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte

Determinação do índice de forma e achatamento (NP EN 933-4; NP EN 933-3);

Determinação do coeficiente de polimento acelerado usando o pêndulo britânico (NP
EN 1097-8);

Determinação da absorção de água (NP EN 1097-6);

Determinação do equivalente de areia (NP EN 933-8);

Determinação do valor de azul-de-metileno (NP EN 933-9);

Determinação da massa volúmica das partículas (NP EN 1097-6);

Determinação da baridade (NP EN 1097-3).
No Quadro 2.11 são apresentadas as principais propriedades dos agregados e respetivos
ensaios considerados no CEEP  Caderno de Encargos Tipo de Obra da Estradas de Portugal
(EP, 2011).
Quadro 2.11 – Principais propriedades dos agregados das misturas betuminosas consideradas
no CEEP e respetivas normas de ensaio (adaptado de Baptista, 2006)
2.8.1
Propriedade
Norma/Especificação de
ensaio
Granulometria
NP EN 933-1
Perda por desgaste na máquina de Los Angeles
NP EN 1097-2
Índices de forma e achatamento
NP EN 933-4; NP EN 933-3
Equivalente de areia da mistura de agregados (sem
filer)
NP EN 933-8
Valor do azul-de-metileno (material inferior a 63
m)
NP EN 933-9
Absorção de água
NP EN 1097-6
Coeficiente de polimento acelerado
NP EN 1097-8
Granulometria
A granulometria dos agregados, estudada no processo de formulação de misturas
betuminosas, é uma das principais características responsáveis pelo comportamento dos
pavimentos rodoviários. O estudo da granulometria dos agregados permite a obtenção de um
esqueleto que distribui convenientemente as cargas em profundidade, conseguindo-se essa
característica através de um bom imbricamento dos grãos (Branco et al, 2006).
A determinação da granulometria dos agregados é realizada através da peneiração dos
mesmos como mostra a Figura 2.12, e da pesagem da fração retida em cada peneiro. A
granulometria pode ser imposta entre determinados limites (fuso granulométrico), para cada
mistura betuminosa (Silva, 2005).
24
RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
A massa de agregados retida em cada
peneiro é expressa em percentagem da
massa total da amostra. A percentagem de
material que passa em cada peneiro
quando relacionada com o logaritmo da
abertura do peneiro, origina a curva
granulométrica que dá uma ideia clara da
distribuição das partículas por tamanho. A
curva granulométrica é um elemento
importante por permitir uma apreciação
da falta de partículas de determinada
dimensão de material, permitindo assim
corrigir este aspeto se for considerado
determinante (Branco et al, 2006).
A granulometria dos agregados reciclados
depende do processo de trituração.
Gonçalves et al. (2003) citados por
Gonçalves (2007) afirmam que as
melhores granulometrias e forma são
obtidas quando o processo de britagem
consiste na utilização inicial de uma
britadora de maxilas, seguida de uma
britadora rotativa. O controlo da
granulometria em agregados reciclados de
alvenaria é por vezes difícil, uma vez que
estes contêm grandes quantidades de
finos.
Pestana (2008) utilizou para estudo uma
amostra de betão britado previamente
esquartelada. Lavou o material para
remover os finos, com auxílio do peneiro
de 63 µm e do peneiro de proteção, tal
como é habitual. O material da amostra foi
de seguida peneirado, resultando na curva
granulométrica que se apresenta na Figura
2.13.
Gil Filipe Leonor Fernandes
Figura 2.12 – Determinação da granulometria
dos agregados (Silva, 2005)
25
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
98 100 100 100
90
73
80
70
57
60
46
50
50
36
40
25
30
30
18
10 3,8 4
5
6
0,5
20
0,25
Percentagem cumulativa do material
passado [%]
100
9
12
80
63
40
31,5
20
16
14
12,5
10
8
6,3
4
2
1
0,125
0,063
0
Dimensão da abertura dos peneiros [mm]
Figura 2.13 – Curva granulométrica de betão britado (Pestana, 2008)
A curva obtida revela que o agregado reciclado obtido é bem graduado, com dimensão
máxima das partículas de 31,5 mm, medida do peneiro no qual passa 98% do material, e
dimensão mínima de 0,25 mm, medida do peneiro no qual passa apenas 5 % do material.
2.8.2
Resistência ao esmagamento
No que diz respeito à resistência ao esmagamento, o comportamento dos agregados pode ser
observado medindo a quantidade de matéria friável, ou seja, que se desagrega e fragmenta. O
ensaio para determinar a resistência ao esmagamento é muitas vezes dispensado como refere
Pestana (2008), principalmente no que respeita aos RCD britados, pois registam-se,
inevitavelmente, percentagens muito elevadas de partículas totalmente esmagadas ou partidas.
Ainda assim, Figueiredo (2005) citado por Pestana (2008), concluiu, da sua análise de
agregados naturais e agregados reciclados, que o valor de esmagamento obtido para os
agregados reciclados foi de 21,64%, o qual era ligeiramente inferior a 23,81%, obtido para os
agregados naturais que estudou.
2.8.3
Resistência à fragmentação (Los Angeles)
A resistência à fragmentação é medida com o ensaio de Los Angeles. Como referem
Gonçalves (2007) e Vázquez et al. (2006), os agregados reciclados de betão podem originar
valores de coeficiente de Los Angeles entre 25 e 42%, dependendo de fatores como o tamanho
das partículas. De facto, este parâmetro aumenta com o tamanho dos agregados, varia com a
qualidade do betão original, aumentando com a redução da relação Água/Cimento, e é muito
influenciado pelo próprio coeficiente de Los Angeles dos agregados naturais utilizados no
26
RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
fabrico do betão. Pestana (2008) obteve 44% como valor do coeficiente de Los Angeles no
estudo de betão britado.
No Quadro 2.12 apresentam-se os valores obtidos no estudo de Ferreira (2009) sobre RCD de
cubos de betão britado e RCD de betão de obras de demolição.
Quadro 2.12 – Valores obtidos para o ensaio de Los Angeles (adaptado de Ferreira, 2009)
Fragmentação de
Los Angeles [%]
RCD
Cubos de Betão
RCD
Betão de Demolição
NP EN 1097-2
49
50
LNEC E 237 (Gran. B)
45,9
47,6
Os valores obtidos são elevados. Contudo, observa-se que são da mesma ordem de grandeza
nos dois materiais estudados. Ferreira (2009) refere que a amostra de RCD-CB foi obtida por
britagem laboratorial de cubos de betão, tendo por isso obtido partículas com forma mais
alongada, o que poderá afetar a fragmentação das partículas quando sujeitas a ação abrasiva
das esferas de aço durante o ensaio.
2.8.4
Desgaste de micro-Deval
O ensaio micro-Deval consiste na medição do desgaste produzido pela fricção entre os
agregados e uma carga abrasiva num tambor rotativo em meio húmido. O coeficiente microDeval corresponde à percentagem da amostra inicial reduzida a uma dimensão inferior a 1,6
mm depois da conclusão do ensaio. Pestana (2008) obteve no seu estudo 48% para o valor
médio do coeficiente de micro-Deval. Já Ferreira (2009) conseguiu valores inferiores, de 40 e
37% para o material britado de cubos de betão e para o betão de demolição, respetivamente.
2.8.5
Desgaste superficial
Frequentemente os cadernos de encargos exigem a realização de outro ensaio (Branco et al.
2006) para avaliar o desgaste ou polimento superficial do agregado (perda de rugosidade
superficial), produzidos pela ação dos pneus dos veículos. Aqueles indicadores são obtidos
geralmente através do ensaio de polimento acelerado, particularmente quando os agregados se
destinam à realização de camadas de desgaste. Com o pêndulo britânico (Figura 2.14) medese a alteração do valor de atrito que pode ser mobilizado no contacto entre o patim de
borracha do pêndulo e a superfície de provetes de agregados grossos, antes, durante e depois
do ensaio de polimento acelerado, o que permite determinar a perda de rugosidade superficial
dos agregados, avaliada através do coeficiente de polimento acelerado (CPA) (Silva, 2005).
Gil Filipe Leonor Fernandes
27
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura 2.14 – Pêndulo Britânico usado para medir a resistência ao polimento (Morgado, 2008)
2.8.6
Forma e textura
Também a forma e a textura dos agregados devem ser analisadas, dado que estas propriedades
influenciam o comportamento do pavimento rodoviário, em particular, a utilização de
agregados rolados, provenientes por exemplo de rios. Este tipo de materiais deve ser evitado
em misturas betuminosas, por terem uma textura muito lisa e uma forma muito arredondada, o
que reduz a adesividade do ligante, o atrito superficial e a resistência às deformações
permanentes. Assim, a forma das partículas de agregados deverá ser aproximadamente cúbica,
não sendo aconselhável a utilização de partículas lamelares ou alongadas (Branco et al. 2006).
Os agregados devem ser de preferência britados e com superfície rugosa. A forma dos
agregados é caracterizada pelos índices de forma: os índices de forma e achatamento. Deste
modo, para uma determinada fração granulométrica (d/D) deve determinar-se a percentagem
de partículas cúbicas e não cúbicas bem como a percentagem de partículas achatadas
existentes nos agregados, uma vez que o excesso destas partículas diminui a estabilidade da
mistura betuminosa ou contribui para a utilização de um excesso de ligante (Silva, 2005).
Nos agregados de betão reciclado, a presença de pasta de cimento endurecida aderente aos
agregados naturais do betão origina uma textura mais rugosa e porosa dos agregados
reciclados. A qualidade do betão a reciclar tem influência na forma dos agregados reciclados.
À medida que aquela parcela aumenta, os agregados reciclados tendem a ficar mais
angulosos, fruto da maior resistência da pasta aderida aos agregados naturais. Através de
trabalhos de vários autores, concluiu-se que o índice de forma, segundo a NP EN 933-4,
diminui com a redução da dimensão dos agregados, tanto naturais como reciclados, e que o
mesmo índice tende a aumentar quando se utilizam agregados reciclados em vez de naturais
com uma granulometria semelhante, devido à maior angulosidade dos reciclados (Gonçalves,
2007).
28
RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
Pestana (2008) faz referência a um estudo do LNEC em que os RCD de betão, depois de
britados, apresentaram um índice de achatamento de 5% e um índice de forma de 12%.
Ferreira (2007) refere que o índice de achatamento dos agregados reciclados de betão depende
do processo de britagem, da qualidade do betão a reciclar e da forma dos agregados naturais
do betão, como aliás já havia sido mencionado anteriormente. Indica também valores para o
índice de achatamento entre 7 e 25% para os agregados naturais, e entre 4,6 e 22,1% para
agregados reciclados de betão. Quando o betão a reciclar é de muito fraca qualidade, durante
o processo de britagem ocorre uma perda elevada da pasta ligante que envolve os agregados
naturais, sendo a forma dos agregados reciclados mais dependente da dos agregados naturais
de origem.
Leite (2007) apresenta um estudo efetuado a agregados reciclados provenientes de RCD da
cidade de Santo André (São Paulo – Brasil), constituídos por materiais cimentícios (55,3%),
britas (11,8%), telhas e tijolos (15,9%), e azulejos e mosaicos (13,5%). No Quadro 2.13
apresentam-se as formas e as respetivas percentagens observadas na amostra analisada.
Quadro 2.13 – Forma dos grãos e respetivas percentagens para o agregado reciclado de Santo
André estudado em laboratório (Leite, 2007)
Classificação da forma
Presença [%]
Cúbica
55,7
Alongada
5,5
Alongada-lamelar
0
Lamelar
38,8
É notória a predominância de agregados reciclados com forma cúbica, que é o que se
pretende. No entanto, a percentagem de material lamelar é de igual forma elevada, baixando
assim a aptidão do uso em camadas de pavimentos do conjunto dos agregados reciclados
estudados. Quanto à análise da forma de acordo com a natureza dos materiais, o Quadro 2.14
apresenta os resultados obtidos.
Quadro 2.14 – Forma dos grãos de acordo com a sua natureza para o agregado reciclado de
Santo André estudado em laboratório (Leite, 2007)
Natureza do
material
Cúbica [%]
Alongada [%]
Lamelar [%]
Cimentícia
63,4
18,2
15,4
Rochosa
20,5
9,1
5,1
Telhas/Tijolos
15,2
54,5
29,5
Pisos/Azulejos
0,9
18,2
50,0
Gil Filipe Leonor Fernandes
29
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
De facto, pode concluir-se que os agregados reciclados de natureza cimentícia ou rochosa são
responsáveis pela grande parte de material com forma aproximadamente cúbica. Já a forma
lamelar é predominante nas partículas de material cerâmico, como telhas, tijolos e azulejos. A
fração alongada predomina também nos materiais de natureza cerâmica. Tendo em
consideração os aspetos analisados, pode afirmar-se que os agregados reciclados provenientes
de resíduos de natureza cimentícia e rochosa são os que mais se adequam para utilização na
construção rodoviária, uma vez que a sua forma cúbica é predominante.
2.8.7
Absorção de água
O ensaio de absorção de água mede a quantidade de água absorvida pelos agregados, o que
pode ser tomado como indicador da porosidade dos agregados e constitui uma medida da
quantidade de betume que estes podem absorver como se pode perceber na Figura 2.15. Tal
facto torna-se importante quando a porosidade do agregado é elevada, tendo por isso de se
adicionar uma quantidade extra de betume, para que a mistura betuminosa não fique pouco
trabalhável ou com problemas de coesão (Silva, 2005).
A absorção de água é uma das características dos agregados que mais diferencia os reciclados
dos naturais. Esta diferença é justificada pela presença de elementos porosos como
argamassas, alvenarias, entre outros. A absorção de água é tanto maior quanto mais porosos
forem os componentes do RCD. Por isso, os agregados de alvenaria apresentam normalmente
valores mais elevados de absorção de água do que os obtidos a partir da britagem de betão.
Gonçalves (2007) refere que Solyman (2005), na sua campanha experimental, obteve valores
de absorção de água para agregados finos reciclados de betão entre 3,8 e 11,5%, enquanto
para a areia natural este valor se situou nos 0,4%. Estes resultados mostram a desmedida
diferença que pode existir na absorção de água entre agregados naturais e agregados
reciclados. Torna-se, por isso, muito importante o estudo da absorção de água de qualquer
agregado reciclado proveniente de RCD britado.
Figura 2.15 – Porosidade dos agregados – permeabilidade à água e ao betume (Silva, 2005)
30
RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
No Quadro 2.15 apresentam-se valores de absorção de água determinados por Leite (2007)
em agregados reciclados de RCD de Santo André, tendo analisado separadamente a absorção
de água em cada material constituinte.
Quadro 2.15 – Absorção de água dos agregados reciclados retidos no peneiro 4,8 mm de
acordo com a natureza dos seus constituintes (Leite, 2007)
Natureza do material
Concentração [%]
Absorção de água [%]
Cimentícios
55,3
11,5
Britas
11,8
3,8
Telhas/Tijolos
15,9
20,7
Pisos/Azulejos
13,5
11,1
Resíduos indesejáveis
3,5
18,4
Os materiais cerâmicos, como telhas e tijolos, apresentam uma absorção de água muito
elevada quando comparados com britas e até agregados reciclados de natureza cimentícia. Tal
facto, evidencia claramente que quanto mais material cerâmico estiver presente na mistura de
agregados reciclados, mais poroso será o conjunto. Leite (2007) verificou através de uma
média ponderada utilizando as concentrações de cada material constituinte no conjunto de
agregados reciclados, que a absorção de água na fração grossa dos agregados reciclados de
Santo André é de 12,2%. Comparou este resultado com outros valores de absorção de água
encontrados na bibliografia para agregados reciclados de diferentes composições,
apresentando-se o resumo no Quadro 2.16.
Quadro 2.16 – Absorção de água para a fração de agregados reciclados (Leite, 2007)
Composição do
agregado reciclado
Proveniência
Absorção de água
[%]
Autor
Misto
Santo André/SP
12,2
Leite (2007)
Misto
Salvador/BA
8,2
Carneiro et al. (2001)
Misto
Maceió/AL
6,0
Vieira et al. (2004)
Misto
São Paulo/SP
7,8
Motta (2005)
Cerâmico
Hong Kong
China
19,0
Poon et al. (2006)
Cimentícia
Florida
USA
4,4
Chini et al. (2001)
Gil Filipe Leonor Fernandes
31
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
De referir que no estudo feito pelos autores Chini et al. (2001), o agregado utilizado de
natureza cimentícia não contava com a presença de argamassas, sendo portanto, apenas betão
britado.
O facto de se observar uma maior absorção de água nos agregados reciclados de alvenaria
quando comparados com os agregados reciclados de betão deveu-se à maior porosidade dos
RCD de natureza predominantemente cerâmica. Gonçalves (2007) apresenta uma correlação
estabelecida por Angulo et al. (2004) entre a absorção de água e a massa volúmica de vários
agregados reciclados, como se mostra na Figura 2.16.
Figura 2.16 – Correlação entre a massa volúmica e a absorção de água (Gonçalves, 2007)
Brito (2005), citado por Gonçalves (2007), concluiu que a absorção de água aumenta com a
diminuição do tamanho das partículas, devido ao aumento da superfície específica, sendo esta
tendência comum aos agregados reciclados e naturais. Concluiu ainda que a relação A/C de
betões para britar tem uma influência desprezável no valor de absorção de água nos agregados
reciclados. Apresenta-se um conjunto de resultados de absorção de água no Quadro 2.17, os
quais foram obtidos em vários tipos de agregados, confirmando a tendência referida.
Assim, as diferenças na absorção de água entre os agregados reciclados e naturais são
potenciadas por três fatores (Gonçalves, 2007):
32

Tamanho do agregado: a capacidade de absorção do agregado aumenta à medida que a
dimensão das partículas diminui;

Quantidade de pasta aderida: a capacidade de absorção dos agregados reciclados
depende da quantidade e qualidade da pasta ligante aderida;

Massa volúmica: existe uma clara dependência entre a massa volúmica e a capacidade
de absorção de água, provocada em grande parte pela existência de pasta aderida.
Desta forma, agregados reciclados com grande quantidade de pasta aderida terão uma
baixa massa volúmica e uma elevada absorção de água.
RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
Quadro 2.17 – Absorção de água dos agregados reciclados segundo trabalhos de vários
investigadores (Gonçalves, 2007)
Investigador
Tipo de
agregado
AGP
De Pauw et al.
(1998)
AGP
AGR
AGR
AGR
AGP
Hansen et al.
(1983)
AGR a/c =
0,4
AGR a/c =
0,7
Hansen et al.
(1983)
Santos et al.
(2002)
Pereira (2002)
Evangelista
(2007)
Betão
Cerâmicos
Naturais
Betão
Betão
Absorção de
água [%]
2-7
0,74
7-20
1,19
-
7,07
-
10,29
-
9,87
4-8
3,7
8-16
1,8
16-32
0,8
4-8
8,5
8-16
5
16-32
3,8
4-8
8,7
8-16
5,4
16-32
4
4-8
8,7
8-16
5,7
16-32
3,7
Betão
AFR
Betão
<5
9,8
AGP
Naturais
-
1,14
-
4,9
-
5,5
Brita 1
1
Brita 2
0,5
Brita 1
7
Brita 2
5,5
AGR
AGR
AGP
AGR
AGR
Matias et al.
(2005)
Naturais
Tamanho dos
agregados [mm]
AGR a/c =
1,2
AGP
Santos et al.
(2004)
Origem
Betão
Naturais
Betão
AGR
Naturais
-
0,79
AGR
Betão
-
4,12
AGR
cerâmicos
Cerâmicos
2,28-9,52
12a
AFR
Naturais
-
0,8
AFR
Betão
-
13,1
Notas:
AGP – agregados grossos primários; AGR – agregados grossos reciclados; AFP – agregados finos primários; AFR –
agregados finos reciclados; a processo de britagem além de uma britadora de maxilas, que implicou o recurso a uma
máquina do ensaio de Los Angeles.
Gil Filipe Leonor Fernandes
33
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
2.8.8
Limpeza dos agregados
Os agregados devem apresentar-se limpos, não possuindo impurezas como argila e matéria
orgânica. Estas substâncias podem reduzir o atrito entre os grãos, havendo a possibilidade de
ocorrerem variações volumétricas com a água, ou de haver uma maior dificuldade no
envolvimento dos agregados pelos ligantes em camadas ligadas. Para medir o grau de limpeza
dos agregados, podem ser realizados os ensaios do equivalente de areia, para determinar a
quantidade de material muito fino, ou o ensaio de determinação do valor de azul-de-metileno
(MB) para determinar uma medida da quantidade de material argiloso presente nos agregados
(Branco et al., 2006). Quando a percentagem de material fino e argila presente nos agregados
ultrapassar os valores especificados, estes devem ser rejeitados.
Um dos maiores problemas que os agregados reciclados apresentam é a possibilidade de
existência de impurezas e contaminantes que influenciam negativamente as propriedades do
conjunto de agregados. Gonçalves (2007) refere que o teor de impurezas aumenta com a
diminuição da granulometria das partículas, sendo portanto esta uma das razões pela qual é
geralmente vista com desconfiança a utilização da fração fina, sendo geralmente imposto um
limite máximo da percentagem de finos com dimensões inferiores a 75µm nos agregados
reciclados.
Pestana (2008) obteve, para agregados reciclados de RCD (betão triturado em laboratório), os
resultados do ensaio de equivalente de areia que se apresentam no Quadro 2.18. O valor final
considerado é a média dos valores de equivalente de areia de dois provetes.
Quadro 2.18 – Resultados do ensaio de equivalente de areia (Pestana, 2008)
Provete 1
Provete 2
h1 [mm]
141,0
143,0
h2 [mm]
117,5
117,1
Equivalente de areia EA [%]
83,3
81,9
Diferença entre os dois provetes elementares
1
Média do EA [%]
83
No trabalho de Ferreira (2009) é comparado o valor de equivalente de areia em dois tipos de
materiais de RCD. O primeiro tipo de agregado é proveniente da britagem de cubos de betão
(RCD-CB), e o segundo é resultante da britagem em obra dos materiais de demolição de um
edifício (RCD-BDem). No Quadro 2.19 estão apresentados os valores obtidos para o
equivalente de areia para os dois materiais.
Pelos valores apresentados no Quadro 2.19, referentes ao ensaio de determinação de
equivalente de areia, observa-se que os agregados RCD-BDem apresentam valores inferiores
aos especificados no CEEP para camadas de base e sub-base de pavimentos rodoviários. Por
34
RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
outro lado, os agregados RCD-CB, apresentam valores largamente superiores aos
especificados, evidenciando a ausência de partículas de natureza argilosa.
Quadro 2.19 – Valores obtidos para o Equivalente de Areia (adaptado de Ferreira, 2009)
Equivalente de areia [%]
RCD-CB
RCD-BDem
CEEP (2011)
NP EN 933-8
86
39
≥ 40
LNEC E 199-1967
86
34
≥ 45
No trabalho de investigação em curso no LNEC (LNEC, 2012), os resultados obtidos ficam
aquém dos requisitos expostos no CEEP, sendo que os valores de EA obtidos para os resíduos
de betão britado e resíduos de betão britado com alvenaria não ultrapassaram os 30%. Já para
os resíduos provenientes de misturas betuminosas obtiveram como valor de EA, 41 e 73%,
respetivamente para resíduos de misturas britadas e resíduos de misturas fresadas.
Em geral, os materiais não plásticos apresentam EA > 30 e os materiais plásticos EA < 20,
devendo neste caso ser realizados ensaios específicos, como a determinação dos limites de
Atterberg ou a determinação do valor de azul-de-metileno. Este ensaio, por dar origem a
resultados por vezes pouco fiáveis, nos cadernos de encargos das administrações rodoviárias,
tem sido progressivamente substituído pelo que permite obter o MB (Branco et al., 2006).
Tal como o equivalente de areia, o valor de azul-de-metileno é uma medida da limpeza dos
agregados. O MB é o valor de azul-de-metileno adsorvido por uma determinada quantidade
de material, avaliando de forma eficaz a maior ou menor sensibilidade à água, ou seja, no caso
de agregados, o maior ou menor grau de limpeza, ou de existência de materiais sensíveis à
água no seio do agregado. Apresenta-se no Quadro 2.20 a classificação de solos, proposta
pelo Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, com base no VAS  valor de azul-demetileno adsorvido (AFNOR, 1990).
Pestana (2008) no ensaio de determinação do valor de azul-de-metileno pela norma NP EN
933-9, obteve o resultado de 0,7 g/kg. Este valor não é diretamente comparável com os que
constam do Quadro 2.20, porquanto a granulometria testada não é a mesma. Contudo, pode
afirmar-se que agregados reciclados provenientes de RCD de betão britado têm um valor de
adsorção de azul-de-metileno muito baixo, sendo praticamente insensíveis à água.
Também no trabalho de investigação do LNEC (LNEC, 2012), em complemento aos ensaios
de equivalente de areia realizados, foram realizados ensaios para determinação de MB.
Para resíduos de betão britado e para resíduos de betão britado com alvenaria, foram obtidos,
respetivamente, os valores de 3,7g/kg e 5,8g/kg. No caso de resíduos provenientes de misturas
betuminosas foram obtidos os valores de 4,3g/kg e de 1,2g/kg, respetivamente, para misturas
betuminosas britadas e misturas betuminosas fresadas.
Gil Filipe Leonor Fernandes
35
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Quadro 2.20 – Significado de VAS para os solos (Branco et al., 2006)
VAS [g/100g de solo]
Descrição
VAS ≤ 0,1
Solos insensíveis à água
0,1 < VAS ≤ 0,2
Solos muito pouco sensíveis à água
0,2 < VAS ≤ 1,5
Solos com sensibilidade à água
VAS = 1,5
Valor que distingue os solos areno-siltosos dos
areno-argilosos
VAS = 2,5
Valor que distingue os solos siltosos pouco plásticos
dos mediamente plásticos
VAS = 6,0
Valor que distingue os solos siltosos dos argilosos
VAS = 8,0
Valor que distingue os solos argilosos dos solos
muito argilosos
Os valores obtidos e constantes no trabalho do LNEC mostram que os materiais são passíveis
de aplicação em camadas de pavimento. Por exemplo, o CEEP estabelece, para agregados a
utilizar em misturas betuminosas, com 3 a 10% de partículas de dimensão inferior a 63 m, a
categoria mínima de MBF10, a qual é cumprida pelos RCD avaliados. Aliás, para o betão
britado e para as misturas betuminosas fresadas seria até dispensável, à luz do CEEP, avaliar o
MB, uma vez que a percentagem de material inferior a 63 m era inferior a 3%.
É, portanto, de grande importância uma seletividade dos materiais a reciclar de forma para
que a qualidade final não seja comprometida.
2.8.9
Massa volúmica
A massa volúmica dos agregados é das propriedades dos agregados reciclados uma das que
melhor representa a qualidade dos mesmos. Pode medir-se a baridade, a massa volúmica seca
e a massa volúmica saturada com superfície seca, sendo equivalente a tendência seguida por
todas elas (Gonçalves, 2007). A baridade dos agregados não deve ser muito baixa, uma vez
que resulta numa resistência reduzida das misturas betuminosas e na menor capacidade
estrutural das camadas granulares (Silva, 2005).
Os agregados reciclados de betão apresentam massa volúmica maior que os de alvenaria.
Também a fração grossa de agregados reciclados apresenta uma menor diferença em relação
aos seus homólogos naturais do que a fração fina, devido ao menor teor de pasta ligante
aderida. Os agregados reciclados com grande quantidade de pasta ligante aderida tendem a ter
uma massa volúmica inferior, e os agregados reciclados de betão de baixa resistência
apresentam uma massa volúmica superior, uma vez que têm menos pasta ligante aderida
comparativamente aos betões de elevada resistência. Gonçalves (2007) expõe no seu trabalho
36
RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
resultados obtidos por vários investigadores, para diferentes tipos de agregados, os quais se
apresentam sintetizados no Quadro 2.21.
Quadro 2.21 – Baridade, massa volúmica seca dos agregados (ρs) e massa volúmica dos
agregados saturados com superfície seca (ρsss) (Gonçalves, 2007)
2.9
Investigador
Tipo de agregado
Baridade
[kg/m3]
ρs [kg/m3]
ρsss [kg/m3]
Santos et al.
(2002)
Grossos de betão
1372
2364
2480
Grossos de betão
1393
2329
2458
Santos et al.
(2004)
Grossos de betão
1294
2250
2407
Grossos de betão
1342
2316
2445
Matias et al.
(2005)
Grossos de betão
1260
2355
2542
Gonçalves
(2001)
Grossos de betão
-
2286
2430
Pereira (2002)
Grossos de cerâmicos
1159
2029
2273
Evangelista
(2007)
Grossos de betão
1234
1913
2165
Considerações Finais
O crescimento do setor da construção civil fez-se notar nos últimos anos não só em Portugal
como em toda a Europa, pelo grande volume de obras erguidas e pelos resíduos que delas
advêm, mas também pelo descontrolado consumo de recursos naturais, extraídos recorrendo a
energias poluentes. O uso destes recursos é muitas vezes inadequado e exagerado, dando
origem a mais resíduos que, de forma habitual, são depositados em qualquer lugar que se
encontre nas proximidades.
Portugal e Espanha aparecem como os países da Europa com menor sensibilidade para o
assunto, o que se repercute na fraca taxa de reutilização e reciclagem de RCD.
O cuidado a ter nas obras de construção e no uso de recursos naturais pode vir a criar uma
redução significativa na geração de RCD, embora grande parte destes surja nas obras de
reabilitação e demolição.
As obras que implicam reabilitações e demolições vão ser cada vez mais frequentes no nosso
país, uma vez que grande parte do edificado se encontra em mau estado, principalmente
edifícios e pavimentos rodoviários. Além disso, grande parte dos pavimentos construídos
necessitam de ações de conservação continuadas que permitam cumprir com os padrões de
qualidade, conforto e segurança.
Gil Filipe Leonor Fernandes
37
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Desta forma, o estudo de aplicações práticas de RCD aumenta de importância, bem como a
criação de documentos que orientem as empresas de construção na adoção de novas práticas
ambientalmente mais adequadas. A par da aplicação de políticas que promovam a construção
sustentável é também necessário que seja disseminado o conhecimento das vantagens e
desvantagens das técnicas que promovem a sustentabilidade, tanto ao nível das construtoras
como das administrações rodoviárias.
As obras rodoviárias contribuem em grande parte para a forte exploração de pedreiras e
criação de resíduos, por serem grandes consumidoras de agregados. Este avultado consumo de
recursos naturais contribui para maiores preocupações com a sustentabilidade. Ao invés, a
integração de subprodutos no processo produtivo dos materiais de pavimentação, como são os
RCD, é uma prática ambientalmente correta, podendo ser incrementada se forem conhecidas
as fontes de RCD, as quantidades produzidas, as propriedades e as situações típicas de
utilização. Este cenário contribuirá para que possam ser valorizados materiais constituintes
aparentemente menos adequados, mas que, mesmo assim, lhes permitam ser utilizados na
construção e reabilitação de pavimentos rodoviários, garantindo um adequado desempenho.
38
UTILIZAÇÃO DE RCD EM PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS
3 UTILIZAÇÃO DE RCD EM PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS
3.1
Generalidades
Cerca de 90% das estradas europeias têm pavimentos que incorporam misturas betuminosas
(Mália, 2010). A construção e manutenção dessas estradas consomem grandes quantidades de
agregados que geralmente representam mais de 90% do peso das misturas betuminosas
(Huang et al., 2007). O uso de agregados reciclados, ao invés do uso de agregados novos,
reduz as problemáticas do excesso de extração de recursos naturais e as grandes quantidades
de resíduos a levar para aterro.
No entanto, as preocupações existentes com o desempenho de agregados reciclados aplicados
em pavimentos rodoviários e os custos inerentes ao fabrico daqueles, quando comparados
com o custo de produção de agregados novos, têm dificultado o seu uso generalizado.
De facto, o material proveniente dos RCD, embora com partículas das várias frações (fina,
média e grossa) e com diferentes propriedades, restringe-se a agregados reciclados. Contudo,
são vários os materiais que se podem reciclar em pavimentação rodoviária. Das camadas
betuminosas degradadas não são só os agregados que são passíveis de reutilização, mas
também o betume que os envolve.
Os pavimentos rodoviários são considerados como um sistema multiestratificado, formado
por várias camadas de espessura finita, apoiadas na fundação (Branco et al, 2006). Cada
camada desempenha uma ou várias funções no conjunto do pavimento rodoviário e é também
constituída com materiais de características diferentes.
Assim, interessa saber quais as camadas que podem incorporar materiais reciclados, para que
possam otimizar-se as escolhas dos constituintes consoante as necessidades da camada a
construir. É por isso objeto de estudo deste capítulo o desempenho de materiais reciclados
passíveis de ser aplicados em várias camadas de pavimentos rodoviários.
3.2
3.2.1
Síntese Sobre Pavimentos Rodoviários
Tipos de pavimentos rodoviários
Designa-se por pavimento rodoviário a estrutura constituída sobre o terrapleno previamente
trabalhado, o qual suporta e redistribui as cargas provenientes do tráfego. Pretende-se com a
construção de um pavimento rodoviário, a criação de uma superfície desempenada e com
Gil Filipe Leonor Fernandes
39
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
inclinações reduzidas que proporcione condições satisfatórias de conforto, economia e
segurança.
Como requisitos principais, os pavimentos rodoviários devem assegurar condições de
condução segura e confortável aos condutores (funções funcionais), resistir aos esforços
induzidos pelo tráfego e às ações climáticas (funções estruturais), ao longo do período de vida
útil.
Consoante a deformabilidade das camadas constituintes, e tendo em conta as propriedades dos
diferentes materiais utilizados (Quadro 3.1), os pavimentos podem classificar-se em três
tipologias diferentes: flexíveis, rígidos e semirrígidos (Branco et al., 2006)
Quadro 3.1 – Tipos de pavimentos em função dos materiais e da deformabilidade (adaptado
de Branco et al., 2006)
Tipo de Pavimento
Materiais
Deformabilidade
Flexível
Ligantes hidrocarbonados (e eventualmente
hidráulicos) e materiais granulares
Elevada
Rígido
Ligantes hidráulicos e materiais granulares
Muito reduzida
Semirrígido
Ligantes hidrocarbonados, hidráulicos e
materiais granulares
Reduzida
Nos pavimentos flexíveis (Figura 3.1) as camadas superiores são formadas por misturas
betuminosas, ou seja, por materiais estabilizados geralmente com betume asfáltico, enquanto
as camadas inferiores são formadas por materiais granulares ou, eventualmente, camadas de
solo estabilizadas com cimento. Assim, quando o tráfego é pouco agressivo e se dispõe de
materiais granulares de boa qualidade a custo favorável pode ser opção a construção de
pavimentos flexíveis com forte componente granular. Por outro lado, com tráfego intenso,
numa região com reduzidos recursos de materiais granulares de qualidade será necessário
considerar um pavimento com várias camadas betuminosas de espessura considerável. As
várias camadas betuminosas devem ser coladas com ligantes betuminosos para que funcionem
como uma camada única (Branco et al., 2006).
Os pavimentos flexíveis caracterizam-se por terem deflexões elevadas em áreas restritas como
se mostra na Figura 3.2, fazendo intervir intensamente as camadas superficiais da fundação, o
que obriga a cuidados especiais ao nível do leito do pavimento. A utilização de materiais
muito deformáveis obriga a espessuras bastante grandes quando as cargas aplicadas são
elevadas, ou quando a fundação é de má qualidade, para que esta não seja solicitada acima da
sua resistência e entre em rotura (Pinto, 2003). A camada de base é mais importante ao nível
estrutural, pois recebe os esforços induzidos pelo tráfego que circula sobre a camada de
desgaste, distribuindo as tensões para a camada de sub-base (Reis, 2009).
40
UTILIZAÇÃO DE RCD EM PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS
Figura 3.1 – Estrutura de um pavimento flexível
Figura 3.2 – Configuração da distribuição de tensões verticais no solo de fundação de um
pavimento flexível e de um pavimento rígido (adaptado de Pinto, 2003)
Em pavimentos rígidos (Figura 3.3) as camadas de desgaste e de base são substituídas por
uma laje de betão hidráulico com grande resistência à flexão, compactado por vibração, a qual
é apoiada numa camada de sub-base constituída por material granular que poderá ser
estabilizado com ligante hidráulico, dando origem a betão pobre ou solo-cimento. A camada
de sub-base tem como função distribuir a carga sobre o solo e regularizar a superfície da
plataforma (Pinto, 2003).
Gil Filipe Leonor Fernandes
41
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura 3.3 – Estrutura de um pavimento rígido
Os pavimentos rígidos não necessitam de muitas intervenções de conservação. O reforço deste
tipo de pavimentos é muitas vezes realizado com camadas de misturas betuminosas
tradicionais, resultando assim outro tipo de pavimento designado por pavimento misto
(Branco et al., 2006).
Os pavimentos rígidos podem agrupar-se em cinco categorias diferentes que se distinguem
pelo modo como é controlado o fendilhamento por retração (Branco et al., 2006):

Pavimento de betão não armado, com juntas transversais e longitudinais, dotadas ou
não de barras de transferência de carga (passadores);

Pavimentos de betão armado, com juntas, com ou sem passadores;

Pavimentos de betão armado contínuo (BAC);

Pavimentos de betão pré esforçado;

Pavimentos formados por elementos prefabricados.
Nas lajes de betão, dada a sua rigidez, as cargas são distribuídas de modo a que as pressões no
solo sejam pequenas, embora atuando numa extensão considerável (Figura 3.2). Assim, os
pavimentos rígidos são caracterizados por deflexões reduzidas em grandes áreas. Este tipo de
pavimentos resiste essencialmente à flexão, pelo que as tensões geradas ao nível do solo de
fundação são residuais e derivam do facto da laje se apoiar nele (Pinto, 2003).
Os pavimentos semirrígidos distinguem-se dos pavimentos flexíveis e dos pavimentos rígidos
pela sua constituição particular. As camadas superiores têm uma constituição idêntica às dos
pavimentos flexíveis, mas na sua estrutura integram uma ou mais camadas estabilizadas com
ligantes hidráulicos. Na Figura 3.4 apresenta-se a estrutura de um pavimento semirrígido.
42
UTILIZAÇÃO DE RCD EM PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS
Figura 3.4 – Estrutura de um pavimento semirrígido de estrutura direta
As camadas tratadas com cimento desenvolvem fendas verticais devido a retração do betão,
que posteriormente se propagam às camadas betuminosas. Tal fenómeno é reduzido com
estruturas inversas de pavimentos semirrígidos, nos quais as camadas betuminosas se apoiam
sobre uma camada granular com cerca de 12 cm de espessura (Branco et al., 2006), ao
contrário das estruturas diretas, nas quais as camadas betuminosas se apoiam diretamente
sobre a base estabilizada com ligante hidráulico.
Nos pavimentos semirrígidos é a base, tendo em conta a sua rigidez, que absorve a maior
parte dos esforços verticais, pelo que os esforços a atuar sobre o solo de fundação são
relativamente reduzidos (Pinto, 2003)
3.2.2
Camadas estruturais e materiais constituintes
Um pavimento rodoviário é um sistema formado por várias camadas sobrepostas, de
espessura finita, apoiadas na fundação. A fundação é constituída por terreno natural, o qual
pode ter um coroamento, designado por leito de pavimento, com materiais de melhores
características. As camadas estruturantes que constituem o pavimento apoiam-se sobre o leito
do pavimento e podem distinguir-se pelas funções que desempenham.
A camada mais superficial designada por camada de desgaste, suporta diretamente as
solicitações do tráfego. Deve apresentar uma superfície com textura adequada, regular, não
derrapante e resistente à ação contínua do tráfego, conferindo condições de segurança e
conforto aos utilizadores (Reis, 2009). É por isso que aquela camada assegura a qualidade
funcional do pavimento. A camada de desgaste pode também contribuir para as características
estruturais do pavimento, como no caso dos pavimentos rígidos, apresentando ainda a
importante função de impermeabilização (Ferreira, 2009). Quando é necessário
impermeabilizar e reabilitar a textura de pavimentos existentes, a camada de desgaste pode ser
Gil Filipe Leonor Fernandes
43
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
executada com revestimentos superficiais betuminosos, microaglomerados betuminosos ou
lamas asfálticas (Pinto, 2003).
As restantes camadas têm uma função essencialmente estrutural, ou seja, devem assegurar a
capacidade do pavimento para suportar as ações impostas pelo tráfego. A camada de ligação
subjacente à camada de desgaste, constituída também por misturas betuminosas, além de
receber as cargas e distribuir as tensões para a camada de base, tem habitualmente
características de regularização, tendo em vista obter os parâmetros de regularidade
necessários para a aplicação da camada de desgaste. Nos pavimentos rígidos não existe
camada de ligação, estando as suas funções asseguradas pela laje de betão.
A camada de base pode ser uma camada ligada ou uma camada não ligada, dependendo das
ações a que o pavimento irá estar sujeito. Tem como função receber as cargas transmitidas
pela camada de ligação, distribuir as tensões e posteriormente transmiti-las à camada inferior.
Mais uma vez, o que se referiu não se aplica a pavimentos rígidos, uma vez que as funções da
camada de base são também asseguradas pela laje superficial de betão.
Quando a camada de base é não ligada, geralmente é constituída por agregados obtidos por
fragmentação de rocha em centrais de britagem, ou provenientes de outras origens.
3.2.3
Exigências de desempenho
Os pavimentos rodoviários têm uma utilização permanente e devem assegurar aos utilizadores
uma superfície que permita a circulação em conforto e segurança. Assim, é exigido ao
pavimento rodoviário um determinado desempenho, durante o período de vida útil do mesmo,
sendo continuamente solicitado, não só pelo tráfego, mas também pelas condições
climatéricas.
Para que um pavimento rodoviário permita a circulação dos utilizadores com comodidade e
segurança deve cumprir determinados requisitos, quer ao nível funcional, quer ao nível
estrutural.
Em relação ao desempenho funcional deve ser garantida a aderência, uma baixa geração de
ruído, a drenagem de água superficial e a resistência do pavimento à sua ação, sendo que deve
ser garantida a impermeabilidade do pavimento com vista à proteção das camadas inferiores.
O desempenho funcional exigido aos pavimentos rodoviários está relacionado sobretudo com
a constituição da camada superior do pavimento.
Ao nível estrutural deve ser verificada a capacidade do pavimento para suportar as
solicitações impostas pela passagem de veículos e dos agentes atmosféricos. Assim, o
pavimento rodoviário deve apresentar resistência às deformações permanentes e ao
fendilhamento, uma vez que patologias desta natureza tendem a desencadear o aparecimento
de outras, originando a rápida degradação do pavimento. Importa ainda referir que os
pavimentos com mau desempenho ao nível estrutural colocam em causa as qualidades
funcionais do mesmo.
44
UTILIZAÇÃO DE RCD EM PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS
3.2.4
Patologias dos pavimentos rodoviários
As degradações dos pavimentos rodoviários e a consequente alteração do seu desempenho são
um processo algo complexo. No entanto, é imperativo conhecer os fatores que levam à
degradação dos pavimentos, de forma a intervir acertadamente na sua reabilitação, e proceder
em conformidade em estudos futuros.
O comportamento e o processo de degradação dos pavimentos dependem de dois grupos de
fatores: os fatores ativos, tais como as ações do tráfego e as ações climáticas, que são
diretamente responsáveis pela degradação do pavimento; e os fatores passivos, tais como a
espessura das camadas, características dos materiais utilizados e a qualidade de produção das
misturas betuminosas que devem contribuir para retardar o processo de degradação dos
pavimentos (Silva, 2005).
Para cada um dos três principais tipos de pavimentos rodoviários, pavimentos flexíveis,
pavimentos semirrígidos e pavimentos rígidos, as degradações podem ser agrupadas em
diferentes famílias.
Os pavimentos flexíveis apresentam diversas degradações que normalmente se desenvolvem
em conjunto, iniciando assim uma sequência e interação mútua entre elas que, a partir de
determinada altura, aceleram o processo de degradação do pavimento. No Quadro 3.2
apresentam-se as famílias de degradações e as várias formas como estas se podem manifestar
nos pavimentos.
Como já foi referido, é importante conhecer os fatores que levam à degradação dos
pavimentos, quer ao nível de fatores ativos de degradação quer ao nível de fatores passivos de
degradação. Não é comum que a causa de degradação de um pavimento seja única, tornando
assim importante o conhecimento da influência de cada fator na degradação verificada. No
Quadro 3.3 apresentam-se as relações entre a causa e o efeito obtidas da observação de
pavimentos em serviço, mostrando a maior ou menor influência de cada fator na degradação
verificada.
Da observação do Quadro 3.3 podemos verificar que a qualidade dos materiais tem influência
em todos os tipos de degradações que ocorrem nos pavimentos, sendo também considerada
um aspeto muito importante para o bom desempenho dos pavimentos.
Sendo os agregados o material mais utilizado na construção de pavimentos rodoviários,
reveste-se de especial importância garantir a qualidade dos mesmos. A utilização de RCD
como materiais de construção requer assim um conhecimento detalhado das suas
características e comportamento, de forma a garantir todas as propriedades adequadas quando
aplicados a pavimentos rodoviários.
Gil Filipe Leonor Fernandes
45
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Quadro 3.2 – Famílias e tipos de degradações (Branco et al., 2006)
Famílias de Degradações
Tipos de Degradações
- Longitudinal
Abatimento
Deformações
- Berma
- Eixo
- Transversal
Deformações localizadas
Ondulação
Rodeiras
- Grande raio (camadas inferiores)
- Pequeno raio (camadas superiores)
- Fadiga
- Longitudinais
Fendas
Fendilhamento
Pele de crocodilo
- Eixo
- Berma
- Transversais
- Parabólicas
- Malha fina (≤ 40 cm)
- Malha larga (> 40 cm)
Desagregação da camada
de desgaste
Desagregação superficial
Cabeça de gato
Pelada
Ninhos (covas)
Movimento de materiais
Exsudação
Subida de finos
As degradações ocorridas nos diferentes tipos de pavimentos são idênticas, sendo de referir
que a verdadeira diferença reside na origem da degradação. Nos pavimentos rígidos as
principais degradações verificadas resultam da existência de juntas longitudinais e
transversais e são as seguintes (Branco, et al., 2006):

Fendilhamento das lajes;

Desagregação superficial;

Escalonamento das lajes (bombagem).
Nos pavimentos semirrígidos, as degradações ocorrem principalmente por fendilhamento e
por perda de coesão do material. Assim, os principais mecanismos de degradação dos
pavimentos semirrígidos são os seguintes (Branco, et al., 2006):

46
Fendilhamento por fadiga e retração;
UTILIZAÇÃO DE RCD EM PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS

Degradação com perda de coesão;

Degradação de interface.
Quadro 3.3 – Classificação das relações entre as degradações e os fatores de degradação
(Branco et al., 2006)
Subdimensões da
camada de desgaste
Subdimensões das
camadas inferiores
Capacidade de suporte
da fundação
Qualidade dos materiais
Deficiência de fabrico e
execução
Agressividade do trafego
Ações climáticas
Camadas estruturais de
reduzida compacidade
Deformações
***
*
**
***
*
**
*
*
***
Rodeiras
***
*
**
***
**
*
**
**
***
Fendas
**
**
**
**
***
**
**
***
***
***
Fendas
parabólicas
*
**
**
**
***
***
***
**
**
**
**
***
**
**
***
***
***
Pelada
***
*
**
**
***
***
**
**
Ninhos
**
*
***
***
**
**
**
***
Cabeça de gato
***
**
***
*
**
Desagregação
superficial
***
***
**
***
**
***
**
***
***
Degradações
Pele de crocodilo
Exsudação
**
Ligação entre a acamada
de base e de desgaste
Condições de drenagem
Fatores de Degradação
*** - Muito importante; ** - Importante; * - Pouco Importante
3.3
3.3.1
RCD Aplicáveis em Pavimentos Rodoviários
Materiais provenientes de pavimentos rodoviários – Reciclagem de pavimentos
A reciclagem de materiais de pavimentação rodoviária surge como consequência dos esforços
para reduzir alguns problemas ambientais associados à construção, conservação e reabilitação
de infraestruturas rodoviárias de transporte, ao mesmo tempo que contribui para a sua
sustentabilidade. A reciclagem de pavimentos consiste em reutilizar materiais já aplicados, os
quais constituem camadas que se encontram no final da sua vida útil. Após a demolição
Gil Filipe Leonor Fernandes
47
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
daquelas camadas, por exemplo por fresagem, os materiais são reintegrados de novo num
pavimento rodoviário, quer seja em camadas não ligadas, quer em camadas ligadas.
Assim, a reciclagem de pavimentos é também uma técnica que utiliza RCD como materiais de
construção de pavimentos, em que os materiais considerados são os que se encontram nas
diferentes camadas do pavimento a reciclar. Note-se que os materiais são reutilizados com
mais vantagem em camadas cujos requisitos técnicos sejam semelhantes aos da camada de
origem. Não será geralmente adequado, por exemplo, aplicar em camadas de desgaste
materiais provenientes de uma camada de base ou de sub-base. Já o oposto pode verificar-se,
embora com o inconveniente de não se tirar partido de todas as possibilidades que
determinado material pode oferecer, ou seja, verificar-se uma subvalorização do material
reciclado.
Informação mais detalhada e circunstanciada sobre reciclagem de pavimentos e das técnicas
de reciclagem pode ser consultada, por exemplo, no trabalho de investigação realizado por
Martinho (2004).
No processo de reciclagem de pavimentos rodoviários os materiais podem ser classificados,
em função da sua origem, nos seguintes grupos (Branco et al., 2006):

Materiais de camadas granulares;

Materiais apenas de camadas betuminosas;

Materiais de camadas betuminosas e de camadas granulares;

Materiais de camadas granulares e de camadas estabilizadas com ligantes hidráulicos.
A juntar aos materiais provenientes da reciclagem do pavimento rodoviário existem os
materiais corretivos, tais como materiais granulares, misturas betuminosas a quente e resíduos
industriais. A adição destes materiais tem por objetivo corrigir a granulometria da mistura, a
percentagem de ligante utilizada e/ou algumas das propriedades deste.
Segundo Martinho (2004), considerando o local de execução, a temperatura de produção e os
ligantes ou aditivos aplicados à mistura no processo de reciclagem, podem distinguir-se os
seguintes processos de reciclagem:
48

Reciclagem in situ, a frio, com cimento;

Reciclagem in situ, a frio, com emulsão betuminosa;

Reciclagem in situ, com betume espuma;

Reciclagem in situ, a quente, com betume/rejuvenescedor;

Reciclagem em central, a frio, com emulsão betuminosa;

Reciclagem em central, a frio, com betume espuma;

Reciclagem em central, semiquente, com emulsão betuminosa;

Reciclagem em central, a quente, com betume.
UTILIZAÇÃO DE RCD EM PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS
A reciclagem de um pavimento não é necessariamente feita em pavimentos no final da vida
útil. Pode também ser utilizada como uma técnica de conservação e/ou reabilitação de
pavimentos em processo de degradação, cujo objetivo principal é regenerar as características
funcionais e estruturais do pavimento.
As técnicas de reabilitação das características superficiais mais utilizadas são as seguintes:

Revestimentos betuminosos superficiais;

Microaglomerado betuminoso a frio;

Lama asfáltica (Slurry Seal);

Microbetão betuminoso rugoso;

Argamassa betuminosa;

Reparações localizadas.
3.3.2
Materiais de outras origens
Para além dos materiais que resultam da reciclagem de pavimentos e que são novamente
utilizados na construção e reabilitação de pavimentos rodoviários, existem materiais de outras
origens que podem também ser utilizados na construção de pavimentos. Os RCD provenientes
da demolição e reabilitação de edifícios são constituídos na sua maioria por betão, argamassa,
rocha e material cerâmico. A demolição de obras de arte dá origem a RCD constituídos
basicamente por betão britado.
À semelhança do que ocorre em materiais provenientes de misturas betuminosas, aqueles
materiais quando utilizados em camadas ligadas com betume substituem apenas uma parte do
volume de agregados. Contudo, neste caso os RCD não têm qualquer contribuição para a
redução da percentagem de betume da mistura.
Outro fator importante que diferencia os RCD provenientes de misturas betuminosas dos
materiais provenientes de outras origens é a sua qualidade. De facto, os materiais provenientes
de misturas betuminosas já foram eventualmente sujeitos a um processo prévio de seleção que
possibilitou a sua aplicação em misturas betuminosas. Além disso, quando utilizados de forma
criteriosa, os RCD provenientes de um pavimento rodoviário não têm, na sua maioria,
constituintes que prejudiquem de forma significativa as características do pavimento
rodoviário. Aliás, sempre que existir suspeita da existência de materiais perigosos,
nomeadamente alcatrão, deverá proceder-se à realização de ensaios que permitam averiguar a
sua presença, evitando a sua reaplicação.
Já em resíduos provenientes de outras origens, por haver maior possibilidade de conterem
materiais indesejáveis, existe uma real necessidade de conhecer e caracterizar todos os seus
constituintes, de modo a evitar a utilização de materiais com características, mecânicas e
químicas, totalmente diferentes e, portanto, com maior potencial de insucesso. A
especificação LNEC E473 estabelece recomendações e define os requisitos mínimos dos
agregados reciclados em camadas não ligadas de pavimentos. No entanto, estabelece esses
Gil Filipe Leonor Fernandes
49
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
requisitos para todos os resíduos de construção e demolição, incluindo os provenientes de
pavimentos rodoviários.
No Quadro 3.4 apresenta-se um resumo da influência das propriedades dos agregados no
comportamento observado de misturas betuminosas.
Quadro 3.4 – Propriedades das misturas betuminosas influenciadas pelas características dos
agregados (Freire, 2002)
Fase
Construção
Propriedades das misturas
Propriedades dos agregados
Trabalhabilidade
Granulometria
Manutenção das características durante
o fabrico e aplicação
Resistência à fragmentação
Resistência ao choque
térmico
Granulometria
Características Estruturais:
 Rigidez
 Resistência às deformações
permanentes
 Resistência ao fendilhamento
Dimensão máxima do
agregado
Dureza das partículas
Resistência à fragmentação
Textura
Forma
Forma
Textura
Coeficiente de atrito
Dimensão do agregado
Resistência a fragmentação
Resistência ao polimento
Em serviço
Características
superficiais:
Drenagem superficial
Encandeamento e
Refletividade
Desgaste dos pneus,
ruído e resistência ao
rolamento
Dimensão máxima
Granulometria
Propriedades óticas
Forma das partículas
Textura
Dimensão máxima do
agregado
Composição química
Suscetibilidade à água
Resistência ao gelo/degelo
Durabilidade
Adesividade
betume/agregado
Alterabilidade
Massa volúmica
50
UTILIZAÇÃO DE RCD EM PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS
Como se referiu, os agregados são o esqueleto de um pavimento rodoviário, tanto em camadas
ligadas com ligantes hidrocarbonados, como em camadas granulares. Por isso, a qualidade dos
agregados está diretamente relacionada como o melhor ou pior comportamento que as
camadas dos pavimentos possam apresentar, pelo que interessa conhecer bem os materiais
provenientes de resíduos de outras origens e o seu contributo para o desempenho do
pavimento rodoviário. Não descurando a necessidade de conhecer os pavimentos rodoviários
em serviço e os materiais que os integram, é importante caracterizar bem e avaliar o
contributo dos resíduos, quando aplicados em pavimentos rodoviários, independentemente da
sua origem.
3.4
3.4.1
Aplicação de RCD em Pavimentos Rodoviários
Camadas não ligadas
Com o objetivo de contribuir para a construção sustentável e pelo facto de existir cada vez
mais uma política assente em valores direcionados para o ambiente, existem já documentos
que pretendem fornecer recomendações e estabelecer requisitos para a utilização de RCD em
pavimentos rodoviários. É o caso das especificações do Laboratório Nacional de Engenharia
Civil, nomeadamente as especificações LNEC E472 (LNEC, 2009), LNEC E473 (LNEC,
2006 a), e LNEC E474 (LNEC, 2006 b). As especificações LNEC E473 e LNEC E474 visam
a utilização de RCD em camadas granulares não ligadas de pavimentos rodoviários, e em
aterros e camadas de leito, respetivamente.
O CEEP permite aplicações de agregados reciclados desde que seja verificado o estabelecido
na norma NP EN 933-11  Ensaios das Propriedades Geométricas dos Agregado: Parte 11 
Ensaios para as propriedades dos agregados grossos reciclados, na qual é proposta a
verificação da proporção de cada um dos constituintes da fração grossa. No Quadro 3.5
apresenta-se a classificação dos agregados reciclados, cuja descrição dos constituintes está de
acordo com a norma NP EN 933-11.
Quadro 3.5 - Classificação dos agregados reciclados de acordo com a natureza dos
constituintes da fração grosseira (LNEC, 2009 a)
Classe
Categoria dos constituintes (EN 13242 + A1)
RC+RU+RG
RG
RB
RA
FL
X
B
≥ 90%
≤ 5%
≤ 10%
≤ 5%
≤ 5%
≤ 1%
C
≥ 50%
≤ 5%
≤ 10%
≤ 5%
≤ 5%
≤ 1%
RC – betão, produtos de betão e argamassas;
RU – agregados não ligados, pedra natural, agregados tratados com ligantes hidráulicos;
RA – materiais betuminosos;
RB – elementos de alvenaria de materiais argilosos (tijolo, ladrilhos, telhas, etc.), elementos de alvenaria de silicatos de cálcio e
betão celular não flutuante;
RG – vidro;
FL – material flutuante em volume;
X – Outros materiais coesivos (ex. solos argilosos), plásticos, borrachas, metais (ferrosos e não ferrosos).
Gil Filipe Leonor Fernandes
51
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
O produtor de agregados reciclados deverá verificar regularmente os parâmetros geométricos,
os parâmetros de comportamento mecânico e as propriedades químicas e, assim, verificar as
categorias previstas para os agregados reciclados a utilizar em camadas não ligadas: AGER 1,
AGER 2 e AGER 3. No Quadro 3.6 apresenta-se o âmbito de aplicação dos agregados
reciclados em camadas não ligadas de base e de sub-base.
Quadro 3.6 – Campos de aplicação dos agregados reciclados (LNEC, 2009 a)
Categoria
AGER 1
AGER 2
AGER 3
Natureza dos
constituintes
C
B
C
B
B
Aplicação em camada de
sub-base - TMDp
≤ 50
≤ 150
≤ 150
≤ 300
≤ 300
Aplicação em camada de
base - TMDp
NR
≤ 150
≤ 150
≤ 150
≤ 300
TMDp – tráfego médio diário de pesados por via.
Alguns estudos têm vindo a ser feitos para verificar a viabilidade da aplicação de agregados
reciclados em camadas não ligadas de pavimentos rodoviários, tendo em conta o cumprimento
dos requisitos acima apresentadas constantes nas especificações do LNEC e no CEEP.
Ferreira (2009) efetuou um estudo para aplicação de RCD em camadas de sub-base em
estradas de baixo tráfego, utilizando dois tipos de resíduos, um resultante da britagem de
cubos de betão em laboratório, e outro resultante da britagem de betão de um edifício
demolido, caracterizando laboratorialmente os materiais e seguindo a metodologia presente na
especificação do LNEC E473. Atendendo aos resultados obtidos, Ferreira (2009) concluiu que
existe viabilidade na aplicação dos resíduos estudados em camadas não ligadas de estradas de
baixo tráfego. Importa referir que não foram cumpridas algumas exigências apresentadas na
especificação LNEC E473, nomeadamente a resistência à fragmentação no ensaio de Los
Angeles (NP EN 1097-1). No entanto, a aplicação do material estudado poderá ser melhorada
com a adição de outras frações de agregados de origem natural, utilizados para corrigir
algumas propriedades em caso de necessidade (Ferreira, 2009).
Relativamente a utilização de RCD de betão britado, Gonçalves et al. (2003) referem estudos
efetuados na Suécia utilizando RCD que revelaram um aumento do módulo de
deformabilidade de camadas não ligadas com o tempo, revelando, assim, que algumas
partículas de cimento se hidrataram, estabelecendo-se alguma ligação entre os grãos
(Gonçalves, 2007).
Também Leite (2007) verificou uma melhoria do módulo de deformabilidade e do CBR
quando analisado o comportamento de camadas com agregados reciclados, referindo que a
presença de finos e materiais com cimento aumentam a coesão entre partículas, o que se
traduz numa maior resistência da camada. A melhoria daquelas propriedades e da resistência
ao corte do agregado ocorre porque o atrito interno do material é elevado e a ação de
52
UTILIZAÇÃO DE RCD EM PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS
compactação, particularmente quando é intensa, leva à fratura das partículas de agregado de
betão britado, aumentando a quantidade de material fino e a percentagem de partículas
cúbicas no seu seio (Leite et al, 2011).
Verifica-se que os agregados reciclados de betão britado apresentam uma resistência à
deformação permanente que depende muito do nível de tensão que solicita o material. Assim,
a deformação permanente excessiva poderá ser um tipo de degradação com significado
quando se constroem camadas não ligadas em pavimentos com baixo tráfego, cujas camadas
betuminosas são geralmente delgadas (Leite et al, 2011).
Uma vez que pelo menos 50% dos RCD têm origem em materiais com cimento, podem
utilizar-se agregados daquele tipo para melhorar o comportamento de camadas não ligadas.
Aliás, a predominância de materiais com cimento nos RCD tem vindo a ser verificada por
vários autores (Leite, 2007).
Martinho et al. (2008) estudaram a utilização de RCD, provenientes da demolição de
edificações existentes a norte da península de Tróia, em camadas de base de arruamentos
urbanos, designadamente na aplicação de agregados reciclados em camadas de leito, sub-base
e base, tendo verificado que aquela aplicação poderá decorrer de um forma idêntica à utilizada
com agregados naturais, não requerendo por isso cuidados adicionais. No entanto, é referida a
necessidade de reforçar os meios de rega com água, devido ao facto do teor ótimo de
humidade ser relativamente elevado. Importa referir que não foi realizado qualquer
incremento de agregados naturais à mistura de agregados reciclados, sendo estes compostos
por betão e alvenarias. Nos ensaios realizados sobre a plataforma do troço experimental
verificaram que os teores de humidade variavam entre 11,9 e 12,4%, tendo os agregados
revelado um comportamento uniforme ao longo do processo de compactação. À semelhança
do que já foi referido, também Martinho et al. (2008) referem que o processo de compactação
deverá ocorrer de forma célere de forma a evitar o desenvolvimento de elevada coesão do
material, as quais originam o aparecimento de zonas altamente resistentes e quebradiças.
Após 6 passagens de cilindro foi ultrapassado o patamar de 95% de compactação.
No estudo realizado por Grubba et al. (2009), no qual foi utilizada uma mistura de agregados
reciclados com agregados naturais para aplicação em camadas de base, observou-se também
um acréscimo do teor ótimo de humidade na mistura com agregados reciclados relativamente
à mistura de agregados naturais. A mistura de agregados reciclados apresentou uma baridade
seca máxima de 1,928 g/cm3 e 11% de teor ótimo de humidade, enquanto a mistura de
agregados naturais apresentou uma baridade seca máxima de 2,330 g/cm3 e 7,1% de teor
ótimo de humidade. Para todos os teores de humidade testados, o valor de CBR observados
encontram-se acima de 80%. Os valores mínimos de CBR para a mistura de agregados
reciclados e mistura de agregados naturais foi de 117% e 88%, respetivamente, enquanto os
valores máximos foram de 176% e 185%, respetivamente. Grubba et al. (2009) observaram
ainda que o valor de CBR para os teores ótimos de humidade foi de 172% no caso da mistura
de agregados reciclados e de 142% no caso da mistura de agregados naturais.
Gil Filipe Leonor Fernandes
53
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Os resultados obtidos por Ferreira (2009) não diferem dos restantes estudos apresentados.
Ferreira (2009) no estudo das características de compactação obteve, depois de ensaiados
cinco provetes de resíduos de betão de demolição com diferentes teores de água, uma
baridade seca máxima de 1,810 g/cm3 e 12,4% para o teor ótimo em água.
Os valores obtidos nos estudos apresentados, quando comparados com os valores usualmente
verificados para agregados naturais, apresentam teores ótimos de humidade superiores e
baridades secas máximas inferiores, factos que se devem às altas porosidades e capacidade de
absorção dos agregados reciclados. Os valores de CBR observados para a mistura de
agregados reciclados representam boas características de resistência do material,
consequência da coesão criada pela existência de partículas angulosas e de uma quantidade
apreciável de finos. A ocorrência de hidratação de uma parcela de cimento, embora referida
na bibliografia, afigura-se pouco verosímil, porquanto num betão britado com vários anos de
idade não existirá cimento suscetível de hidratação.
3.4.2
Camadas ligadas
Os RCD são usados em muitas aplicações de infraestruturas de transporte em camadas não
ligadas, nomeadamente camadas de base e de sub-base de pavimentos rodoviários. No
entanto, o uso de RCD em misturas betuminosas tem sido limitado devido à inexistência de
dados sobre a sua adequação, resultado de uma investigação pouco direcionada para a
aplicação de RCD em camadas ligadas. Também têm sido utilizados RCD na construção de
camadas granulares estabilizadas com cimento (Martinho, 2004).
A especificação LNEC E472 (LNEC, 2009 c) estabelece um conjunto de recomendações e de
requisitos mínimos, e propõe os campos de aplicação para as misturas betuminosas
recuperadas. Em termos gerais, aqueles requisitos traduzem as seguintes linhas para o
processo de aplicação das misturas recuperadas: estabelecer limites de presença de matérias
estranhas; evitar a aplicação, sem alterações, do ligante se demasiado envelhecido; controlar a
granulometria e a dimensão máxima das partículas; avaliar a percentagem média de betume;
limitar o teor em água do material fresado. Além disso, aquela especificação estabelece as
camadas dos pavimentos e as taxas máxima de incorporação de misturas recuperadas (entre
10 e 50%) a admitir em cada caso.
O estudo da aplicação de RCD em camadas ligadas é essencial para entender aspetos
determinantes como a interação dos agregados reciclados com o betume, ou outro tipo de
ligante em função do tipo de pavimento, da absorção de ligante e do comportamento sob
condições de carregamento dinâmico. Lee et al. (1990) concluíram que a absorção de betume
aumenta quando são utlizados agregados reciclados, devido à porosidade dos mesmos, o que
levou a propor a aplicação de revestimentos e selantes, como, por exemplo, pasta de cimento
de escórias (Lee et al, 2012), para minimizar a absorção de betume. Na prática, é mais
habitual fazer-se uso de uma mistura de agregados de RCD e de rocha natural britada para
obter misturas com uma absorção de betume aceitável.
54
UTILIZAÇÃO DE RCD EM PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS
A maioria dos estudos existentes na utilização de agregados reciclados em misturas
betuminosas restringe-se ao agregado de betão reciclado. Os agregados de betão reciclado são
produzidos por britagem de betão, e diferem dos agregados naturais, devido à massa de
cimento junto à superfície do agregado natural. Esta pasta ligante endurecida contribui para o
aumento da porosidade do agregado reciclado, para uma menor densidade e uma maior
absorção de água (Paranavithana et al, 2006).
Mills-Beale et al. (2010) realizaram um estudo para caracterizar as propriedades mecânicas de
misturas betuminosas com agregados reciclados provenientes de elementos de betão. Foram
utilizadas diferentes percentagens de agregados reciclados, nomeadamente 25, 35, 50 e 75%.
Dos resultados obtidos, e como se verifica nos quadros presentes na Figura 3.5, a percentagem
de vazios na mistura de agregados (VMA) diminuiu com o aumento da percentagem de
agregados reciclados na mistura betuminosa, mantendo-se a percentagem de betume.
Efetivamente, com o incremento da proporção de RCD surgem valores de VMA mais baixos
que os verificados aquando da utilização de agregados naturais.
Figura 3.5 – Resultados das análises volumétricas em misturas com agregados reciclados de
betão (Mills-Beale et al, 2010)
Também os vazios preenchidos pelo betume assumem a mesma tendência, observando-se um
decréscimo com o aumento da percentagem de agregados reciclados na mistura betuminosa.
A porosidade dos agregados reciclados é responsável pela absorção de grande quantidade de
betume, impedindo que uma parte importante deste cumpra as suas funções de ligante na
Gil Filipe Leonor Fernandes
55
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
mistura. A porosidade da mistura mantém-se praticamente inalterada independentemente da
percentagem de agregados reciclados que estão incluídos na mistura.
Shen et al. (2004) através da avaliação das propriedades de agregados naturais e de agregados
provenientes de RCD, obtiveram no ensaio de Los Angeles resultados de 20,2 e 40,8%,
respetivamente. Isto conduz a que, durante o fabrico e a compactação, possa ocorrer uma
significativa fragmentação dos agregados numa mistura betuminosa que incorpore agregados
reciclados, originando alterações no arranjo do esqueleto agregado, com menor percentagem
de vazios comparativamente a uma mistura de agregados naturais.
Shen et al. (2004) realizaram também uma análise da resistência à deformação permanente de
misturas betuminosas com agregados reciclados. Interessa referir que os agregados reciclados
utilizados eram constituídos por 81,03% de resíduos de betão, 14,05% de resíduos de tijolo,
4,71% de resíduos de telha e os restantes 0,21% eram compostos por diversos resíduos. No
Quadro 3.9 apresentam-se as propriedades das misturas betuminosas realizadas, que para além
de se encontrarem divididas por tipo de ligante utilizado, AC20 e AC10 (betumes com
penetrações a 25ºC da ordem de 54 e 90 décimas de milímetro, respetivamente), encontramse divididas também consoante a estrutura de agregados utilizada: (a) 100% agregados
naturais; (b) 100% agregados reciclados; (c) 50% agregados naturais + 50% agregados
reciclados; (d) grossos de agregados reciclados + finos de agregados naturais.
Da análise do Quadro 3.7 verifica-se que o valor de VMA desce quando são incorporados
agregados reciclados na mistura de agregados, salientando-se o facto de o VMA ser o menor
de todos quando são utilizados apenas agregados reciclados na mistura de agregados.
Observa-se uma subida da percentagem ótima de betume quando são incorporados agregados
reciclados. Esta subida era previsível uma vez que a porosidade dos agregados reciclados é
superior à porosidade dos agregados naturais, facto verificado na massa volúmica apresentada
no Quadro 3.7, a qual diminui com a incorporação de agregados reciclados.
Conclui-se então que uma grande parte de betume é absorvida pelos agregados reciclados
devido à sua porosidade. Esta absorção reduz, assim, a percentagem de betume efetivo
disponível na mistura.
De salientar ainda o aumento da estabilidade das misturas betuminosas quando incorporam
agregados reciclados. Independentemente da percentagem de betume utilizada, vários autores
referem que a incorporação de agregados reciclados melhora as características mecânicas
devido a coesão que surge da hidratação do cimento presente nos agregados provenientes de
resíduos de betão. Os resultados obtidos podem também ser explicados pelo efeito da maior
rugosidade e angulosidade dos RCD grossos, o que tende a aumentar a coesão da mistura à
temperatura elevada (60ºC) a que são efetuados os ensaios. Além disso, verifica-se que a
utilização de agregados finos de RCD (por exemplo, pó de tijolo), em geral com menor massa
volúmica que os agregados naturais, faz enrijecer a mistura, uma vez que existe um maior
número de grãos da fração fina no mástique e, portanto, a área de contacto com o betume é
superior (Chen et al., 2011).
56
UTILIZAÇÃO DE RCD EM PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS
Quadro 3.7 – Propriedades de misturas betuminosas com percentagem ótima de betume (Shen
et al, 2004)
Agregados
Betume
%
Ótima
de
betume
(%)
Agregados
naturais
AC-20
5.90
2,368
4,00
15,40
79,0
18,20
AC-10
5,49
2,350
4,00
15,40
74,0
17,50
AC-20
11,48
2,103
4,90
11,03
55,3
19,82
AC-10
11,48
2,085
4,10
11,80
65,0
19,25
50% RCD
+ 50% ag.
naturais
AC-20
9,00
2,227
4,20
12,30
65,0
17,39
AC-10
8,93
2,210
4,50
13,00
65,0
18,00
RCD
(grossos) +
ag. naturais
(Finos)
AC-20
8,96
2,185
4,80
14,20
65,0
18,20
AC-10
8,99
2,197
4,75
13,86
65,0
17,09
100% RCD
Massa
Volúmica
(g/cm3)
Porosidade
(%)
VMA
(%)
Vazios
com
betume
(%)
Estabilidade
(kN)
Foi ainda avaliado o módulo de deformabilidade e o módulo resiliente no estudo efetuado por
Mills-Beale et al. (2010). A caracterização para o módulo de deformabilidade foi feita a 13,
21,3 e 39,2ºC, utilizando as frequências de carregamento de 25, 10, 5, 1 e 0,1 Hz. Os
resultados são apresentados na Figura 3.6 na forma de curva mestra. Verifica-se que o módulo
de deformabilidade diminui com o aumento da incorporação de agregados reciclados (RCA)
na mistura betuminosa e a consequente diminuição de incorporação de agregados naturais
(VA).
Figura 3.6 – Módulo de deformabilidade (Mills-Beale et al, 2010)
Gil Filipe Leonor Fernandes
57
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Os resultados obtidos para o módulo resiliente são apresentados na Figura 3.7, na qual se
verifica que o mesmo aumentou com a diminuição da incorporação de agregados reciclados
na mistura betuminosa. Para avaliar o efeito dos agregados reciclados na mistura betuminosa
foi realizado o teste estatístico de análise de variância  ANOVA, com um nível de
significância de 5%, que demonstrou que o diferencial de temperatura foi o fator principal
para a variação do valor do módulo resiliente quando analisado com a percentagem de
agregados reciclados incorporados na mistura betuminosa (Mills-Beale et al, 2010).
Figura 3.7 – Módulo Resiliente (Mills-Beale et al, 2010)
A avaliação da deformação permanente em misturas betuminosas com RCD tem também sido
alvo de estudo nos últimos anos. Na Figura 3.8 apresentam-se os resultados do estudo feito
por Shen et al (2004), no qual submeteram várias misturas betuminosas a ensaios de avaliação
da deformação permanente. Concluíram que a forma dos agregados reciclados propicia um
bom desempenho das misturas betuminosas à deformação permanente. Na Figura 3.8 verificase que a mistura betuminosa sem incorporação de agregados reciclados é a que maior
deformação apresenta à temperatura de 25ºC. Já a mistura betuminosa com 50% de agregados
naturais e 50% de agregados reciclados é a que apresenta melhor desempenho. Aquando da
avaliação dos resultados obtidos à temperatura de ensaio de 60ºC, verifica-se que a mistura
com melhor desempenho à temperatura de 25ºC, com 50% de agregados naturais e 50% de
agregados reciclados, é a que apresenta maior deformação permanente a 60ºC.
Shen et al. (2004) concluíram que, a uma temperatura de 60ºC, a total incorporação de
agregados reciclados e incorporação da fração grossa de agregados reciclados com finos de
agregados naturais, são as misturas que levaram a um melhor desempenho das misturas
betuminosas no que diz respeito a deformação permanente.
58
UTILIZAÇÃO DE RCD EM PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS
Temperatura de ensaio: 25ºC
Temperatura de ensaio: 60ºC
CS – godo britado; RBM – RCD de edifícios; C-RBM – agregados grossos de RCD de edifícios; F-CS – agregados finos de godo britado
Figura 3.8 – Deformação permanente aos 2520 ciclos (Shen et al, 2004)
Mills-Beale et al. (2010) verificaram ainda a sensibilidade à água das misturas betuminosas
que analisaram, de acordo com a norma ASTM D 4867/D 4867-M04, considerando o valor
mínimo ITSR de 79%. Para o caso que estudaram, concluíram que é admissível a utilização
de agregados reciclados até 50% do total dos agregados da mistura, uma vez que o ITSR
(resistência conservada após acondicionamento em água) tomou o valor de 93% para a
mistura sem agregados reciclados, 92% para a mistura com 25% de agregados reciclados,
90% para as misturas com 35% e 50% de agregados reciclados. No caso da mistura com
incorporação de 75% de agregados reciclados, o ITSR obtido foi de 75%, encontra-se abaixo
do mínimo considerado nas especificações de referência.
3.5
3.5.1
Sustentabilidade na Construção Rodoviária
Vantagens
As vantagens da utilização de RCD como materiais de construção de pavimentos rodoviários
têm vindo a ser descritas ao longo do documento. No entanto, expõem-se aqui algumas
vantagens gerais associadas à sustentabilidade e diretamente relacionadas com a reutilização
de materiais.
Os RCD tenderam a ser desprezados ao longo do tempo por se tratarem maioritariamente de
materiais inertes, para os quais não existem preocupações com a contaminação por lixiviação,
propagação de matérias tóxicas ou inconvenientes de putrefação, como acontece com os
resíduos sólidos urbanos (Botelho, 2010).
Uma das grandes vantagens da aplicação de RCD em pavimentos rodoviários é, pois, a
atribuição de uma utilidade ao material, e consequentemente a sua valorização. Os estudos
Gil Filipe Leonor Fernandes
59
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
que têm vindo a ser realizados na área demonstram a aptidão destes materiais para uma nova
incorporação em pavimentos rodoviários.
Assim, ocorrerá uma redução dos RCD a depositar em aterros, legais e ilegais, diminuindo o
impacte ambiental e visual que os aterros têm vindo a causar ao longo dos anos. Além disso,
existe a mais-valia de reduzir a necessidade de exploração de pedreiras, as quais apresentam
um grande passivo ambiental, quer em termos da alteração das paisagens, quer no que diz
respeito à emissão de poluentes e resíduos.
A situação mais comum de reutilização de RCD corresponde à reciclagem in situ de materiais
de pavimentos degradados. Nessas circunstâncias, as emissões associadas ao transporte de
materiais pode ser reduzida de forma assinalável, com claras vantagens ambientais e de
redução de custos energéticos. O custo de novos materiais também pode diminuir, porquanto
são reutilizados numa percentagem significativa materiais pré-existentes.
3.5.2
Inconvenientes
A utilização de RCD como materiais de construção de pavimentos rodoviários traz também
alguns inconvenientes.
Se, por um lado, é desejável que não existam grandes impactes ambientais com a exploração
de pedreiras e criação de aterros, por outro lado, é desejável que os agregados provenientes de
RCD tenham as características geométricas, físicas, químicas e de comportamento mecânico
apreciado nos agregados naturais, o que grande parte das vezes pode ser difícil de conseguir.
A existência de resíduos considerados perigosos na mistura de RCD é também um facto que
torna a problemática dos RCD mais complexa. É necessário, então, validar todas as
características dos materiais reciclados, confirmando a não existência de constituintes
considerados perigosos. No entanto, isso não acontece sempre e os RCD com boas
características para serem utilizados em pavimentos rodoviários têm de ser previamente
selecionados.
A contínua realização de estudos que avaliem as características e os comportamentos de RCD
enquanto constituintes de materiais a utilizar em camadas de pavimentos, permitirá um
crescente conhecimento dos RCD utilizáveis e aumentará a confiança em relação ao seu
desempenho. Todavia, a substituição de materiais novos por RCD, no todo ou em parte, não
pode ser de aplicação imediata, estando sempre sujeita à verificação de uma série de
requisitos, recorrendo a um controlo mais apertado das características do produto, antes e
durante a sua utilização.
Uma questão também importante é a do custo do material. Os RCD são vistos com uma
alternativa a considerar apenas se os custos associados à sua utilização conseguirem competir
com os custos dos materiais novos. Note-se que os requisitos a cumprir pelos produtos
aplicados e pelas camadas dos pavimentos mantêm, geralmente, os mesmos patamares de
exigência, independentemente dos materiais selecionados para a construção.
60
UTILIZAÇÃO DE RCD EM PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS
Por exemplo, no caso dos agregados provenientes de RCD é habitual não ser possível cumprir
todos os requisitos das especificações técnicas, as quais foram formuladas para agregados
naturais novos. Torna-se, por isso, necessário implementar processos de validação das suas
características, eventualmente, mais complexos e dispendiosos, alterando o paradigma de
verificação no sentido da avaliação de desempenho, em detrimento da observação de
determinados requisitos empíricos estabelecidos.
3.6
Considerações Finais
Os agregados são considerados o esqueleto de um pavimento rodoviário, e como tal são
fundamentais na execução de estradas. Aos agregados corresponde a maior percentagem de
material incorporado num pavimento, pelo que o desempenho dos agregados irá refletir-se no
do pavimento. Assim, importa conhecer as suas características relevantes e o seu
comportamento mecânico em função da camada do pavimento rodoviário que vão ocupar.
Neste capítulo foram descritos os vários tipos de pavimentos rodoviários e o seu
comportamento típico, bem como a influência da qualidade dos materiais utilizados, quer
quando são novos, quer quando provêm de reciclagem de pavimentos. Foi dado particular
destaque à utilização de RCD como materiais de construção de pavimentos.
As exigências para os pavimentos rodoviários variam com as condições de solicitação e,
consequentemente, variam as exigências para os materiais que os compõem. Mudam também
dependendo da camada a que se destinam os materiais, sendo a exigência superior para as
camadas superficiais, as quais são geralmente betuminosas.
Os estudos que tem vindo a ser realizados no âmbito da incorporação de RCD em pavimentos
rodoviários são normalmente direcionados para camadas não ligadas, de base e sub-base, e/ou
para estradas de baixo tráfego. No entanto, alguns estudos já preveem a aplicação de RCD em
misturas betuminosas, onde os agregados reciclados são considerados um material adequado
para esse fim.
Na verdade, os estudos realizados são de grande importância e têm vindo a revelar que os
RCD poderão ser incorporados num pavimento rodoviário, em camadas não ligadas, sem
qualquer menor valia técnica, sendo o seu desempenho idêntico ao dos agregados naturais.
Os resultados obtidos a partir dos estudos efetuados a misturas betuminosas com agregados
reciclados fazem prova da possibilidade da incorporação de RCD em pavimentos rodoviários
uma vez que estes materiais podem satisfazer as exigências e especificações aplicáveis
(Aljassar et al., 2005).
Gil Filipe Leonor Fernandes
61
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
4 TRABALHOS EXPERIMENTAIS
4.1
Generalidades
Neste capítulo apresenta-se o estudo experimental realizado sobre duas misturas betuminosas
a quente, típicas de camada de base, utilizando agregados naturais calcários numa delas e uma
percentagem de 60% de agregados provenientes de RCD na outra. Os agregados reciclados
utilizados são integralmente constituídos por betão britado.
Foram tomados como referência os critérios de aceitação constantes no CEEP para misturas
do tipo AC 20 base. No entanto, importa referir que aquele documento não contempla
critérios específicos para a utilização de material proveniente de RCD em misturas
betuminosas.
Os ensaios foram realizados paralelamente na mistura betuminosa com agregados naturais e
na mistura com agregados provenientes de RCD, visando a comparação das características de
cada uma delas, de modo a aferir sobre a possibilidade da aplicação dos agregados reciclados
em camadas betuminosas de pavimentos rodoviários. Além da caracterização dos materiais
constituintes utilizados, foram realizados ensaios de caracterização das propriedades
volumétricas das misturas e de avaliação de algumas características mecânicas, tais como os
ensaios de Marshall, de sensibilidade à água e de wheeltracking.
4.2
4.2.1
Ensaios e resultados dos materiais constituintes
Análise granulométrica
A análise granulométrica dos agregados foi feita seguindo a Norma Portuguesa NP EN 9331:2012 – Ensaios das propriedades geométricas dos agregados, Parte 1: Análise
granulométrica (Figura 4.1).
Na Figura 4.2 encontram-se representadas as curvas granulométricas das diferentes frações de
agregados naturais em estudo, bem como a fração reciclada. No Quadro I.1, apresentado no
apêndice I, constam os valores obtidos do ensaio de análise granulométrica à amostra de
agregados naturais 0/4. O procedimento de peneiração repetiu-se para as frações 4/12 e 10/20
de agregados naturais, cujos resultados se apresentam, no mesmo apêndice, nos quadros I.2 e
quadro I.3, respetivamente.
62
TRABALHOS EXPERIMENTAIS
No quadro I.4 apresentam-se os resultados da análise granulométrica à fração de agregados de
betão britado.
Peneiração dos agregados
Separação por fração granulométrica
Figura 4.1 – Peneiração dos agregados
Curvas Granulométricas dos Agregados em Estudo
100,0
Material que Passa (%)
90,0
80,0
70,0
60,0
Agregados 0/4
50,0
40,0
Agregados 4/12
30,0
Agregados 10/20
20,0
Agregados Reciclados
10,0
0,0
0,01
0,1
1
10
Diâmetros (mm)
Figura 4.2 – Curvas granulométricas dos agregados em estudo
Verifica-se que o material passado no peneiro 0,063 mm do betão britado é mais do dobro do
material passado no mesmo peneiro para as frações grossas de agregado natural. Como se
referiu, os agregados de betão britado são envolvidos por pastas de cimento que se
desagregam facilmente com o impacte e esmagamento, contribuindo assim para uma maior
quantidade de finos relativamente aos agregados naturais.
4.2.2
Índice de forma
O índice de forma visa classificar o material com base numa relação entre as dimensões dos
agregados, nomeadamente entre o comprimento e a espessura das partículas. A avaliação foi
Gil Filipe Leonor Fernandes
63
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
feita de acordo com a Norma Portuguesa NP EN 933-4 (2002) – Ensaios das propriedades
geométricas dos agregados, Parte 4: Determinação da forma das partículas - Índice de forma,
na qual se definem como partículas não cúbicas aquelas que apresentarem uma razão de
comprimento sobre espessura superior a 3, sendo o comprimento e a espessura obtidos nas
condições definidas na norma (Figura 4.3).
Medição do agregado com paquímetro
Medição na abertura de 1/3
Figura 4.3 – Determinação do índice de forma das partículas
No Quadro 4.1 apresentam-se os índices de forma obtidos no ensaio para os agregados
naturais e de betão britado, sendo SI a percentagem em massa de partículas não cúbicas na
fração granulométrica. Nos Quadro I.5 a 1.7 do apêndice I apresentam-se os valores
registados para o cálculo dos índices.
Quadro 4.1 – Determinação da forma das partículas – Índice de forma da fração
Fração
Índice de Forma (SI)
Agregado natural 10/20
12
Agregado natural 4/12
7
Betão britado
9
Concluímos que os agregados reciclados apresentam um bom índice de forma, sendo a
percentagem de partículas não cúbicas do betão britado igual ao valor médio dos valores
determinados para o índice de forma dos agregados naturais ensaiados.
4.2.3
Índice de achatamento
Em complemento ao índice de forma, o índice de achatamento permite caracterizar a forma
das partículas do material. Foi considerada a Norma Portuguesa NP EN 933-3:2002 – Ensaios
das propriedades geométricas dos agregados, Parte 3: Determinação da forma das partículas –
Índice de achatamento, como identificado na Figura 4.4.
64
TRABALHOS EXPERIMENTAIS
Peneiração dos agregados
Separação por frações granulométricas
Pesagem dos agregados
Passagem dos agregados pelo peneiro de barras
Figura 4.4 – Peneiração normal, pesagem e peneiração em peneiros de barras paralelas para
aferir o índice de achatamento
Os valores determinados para o índice de achatamento apresentam-se no Quadro 4.2 para as
frações submetidas a ensaio. Os registos de todas as determinações feitas nos ensaios
efetuados para determinar o índice de achatamento encontram-se no apêndice I, nos quadros
I.8 a I.10.
Quadro 4.2 – Determinação da forma das partículas – Índice de achatamento
Fração
Índice de Achatamento
(FI)
Agregado natural 10/20
15
Agregado natural 4/12
15
Betão britado
14
Dos valores obtidos pode afirmar-se que o material reciclado apresenta bons resultados, com
uma percentagem ligeiramente menor de partículas achatadas quando comparado com os
agregados naturais ensaiados. Quando observados, verifica-se que a pasta de cimento que
envolve as partículas pétreas influencia a sua forma. Em agregados achatados, a pasta de
cimento encontra-se coesa nas maiores superfícies do agregado, contribuindo assim para a
redução de agregados achatados na mistura.
Gil Filipe Leonor Fernandes
65
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
4.2.4
Massa volúmica
A massa volúmica das partículas é calculada a partir da razão entre a massa e o volume das
partículas. Foi seguida a norma portuguesa NP EN 1097-6:2003+A1:2010 – Determinação da
massa volúmica e da absorção de água, em que a massa é determinada através da pesagem da
amostra com partículas saturadas e com a superfície seca, e a partir da pesagem da mesma
amostra após secagem em estufa.
No Quadro 4.3 apresentam-se os resultados obtidos na determinação da massa volúmica da
fração de agregados com dimensões inferiores a 4mm, sendo a determinação feita pelo
método do picnómetro. Os resultados obtidos da realização do ensaio encontram-se no
Quadro I.11 do apêndice I. Nos quadros 4.4 e 4.5 apresentam-se os resultados obtidos na
determinação da massa volúmica da fração de agregados com dimensões superiores a 4 mm,
tendo a determinação sido efetuada pelo método do cesto com rede metálica. À semelhança
do anterior, os resultados obtidos da realização do ensaio encontram-se nos quadros I.12 e
I.13 do apêndice I.
Quadro 4.3 – Determinação da massa volúmica da fração 0/4 pelo método do picnómetro
(partículas inferiores a 4mm)
Massa volúmica do material impermeável das partículas (g/cm3)
2,813
Massa volúmica das partículas secas em estufa (g/cm3)
2,780
3
Massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca (g/cm )
2,791
Água absorvida (%)
0,426
Quadro 4.4 – Determinação da massa volúmica da fração 4/12 pelo método do cesto de rede
metálica (partículas superiores a 4mm)
Massa volúmica do material impermeável das partículas (g/cm3)
2,704
Massa volúmica das partículas secas em estufa (g/cm3)
2,638
3
Massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca (g/cm )
2,662
Água absorvida (%)
0,936
Quadro 4.5 – Determinação da massa volúmica da fração 10/20 pelo método do cesto de rede
metálica (partículas superiores a 4mm)
Massa volúmica do material impermeável das partículas (g/cm3)
2,640
3
Massa volúmica das partículas secas em estufa (g/cm )
2,578
3
Massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca (g/cm )
2,601
Água absorvida (%)
0,906
66
TRABALHOS EXPERIMENTAIS
A semelhança dos ensaios feitos para os agregados naturais, determinou-se a massa volúmica
dos agregados reciclados com partículas inferiores a 4 mm e partículas superiores a 4 mm
pelo método do picnómetro e pelo método do cesto com rede metálica, respetivamente. Os
resultados obtidos para a amostra com partículas inferiores a 4 mm apresentam-se no Quadro
4.6. No Quadro 4.7 apresentam-se os resultados obtidos para a amostra com partículas
superiores a 4mm. Os resultados obtidos na realização do ensaio encontram-se no apêndice I,
nos quadros I.14 e I.15, respetivamente
Quadro 4.6 - Determinação da massa volúmica da fração de agregados reciclados pelo método
do picnómetro (partículas inferiores a 4mm)
Massa volúmica do material impermeável das partículas (g/cm3)
2,580
3
Massa volúmica das partículas secas em estufa (g/cm )
2,379
3
Massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca (g/cm )
2,4563
Água absorvida (%)
3,269
Quadro 4.7 - Determinação da massa volúmica da fração de agregados reciclados pelo método
do cesto de rede metálica (partículas superiores a 4mm)
Massa volúmica do material impermeável das partículas (g/cm3)
2,405
3
Massa volúmica das partículas secas em estufa (g/cm )
2,085
Massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca (g/cm3)
2,218
Água absorvida (%)
6,385
No Quadro 4.8 apresentam-se os valores médios com ponderação das massas volúmicas dos
agregados reciclados, quer com dimensões inferiores a 4mm, quer com dimensões superiores
a 4 mm.
Quadro 4.8 – Massa volúmica dos agregados reciclados com ponderação dos valores obtidos
para partículas inferiores e superiores a 4mm
Massa volúmica do material impermeável das partículas (g/cm3)
2,430
3
Massa volúmica das partículas secas em estufa (g/cm )
2,127
3
Massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca (g/cm )
2,252
Água absorvida (%)
5,943
Sendo a massa volúmica uma das propriedades dos agregados que melhor representa a sua
qualidade, podemos afirmar que os agregados reciclados apresentam qualidade inferior aos
agregados naturais, uma vez que é de esperar um aumento do desempenho com o aumento da
Gil Filipe Leonor Fernandes
67
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
massa volúmica. No entanto, só com a avaliação das propriedades da mistura betuminosa
pode averiguar-se melhor se a utilização de agregados de betão britado é aceitável.
É ainda de referir que os agregados de betão britado apresentam um valor elevado de água
absorvida em comparação com os agregados naturais. Este diferencial é esperado, mais uma
vez, pela porosidade da pasta ligante que se encontra a envolver os agregados do betão. Será
assim previsível que a percentagem ótima de betume seja mais elevada que a percentagem
ótima de betume a que se chega para uma mistura de agregados naturais.
4.2.5
Azul-de-metileno
A qualidade dos finos na mistura de agregados pode ser avaliada, como se referiu, pelo ensaio
de azul-de-metileno. Foi seguida a Norma Portuguesa NP EN 933-9:2002 – Ensaios das
propriedades geométricas dos agregados, Parte 9: Determinação do teor de finos – Ensaio do
azul-de-metileno, que consiste na incrementação de solução de azul-de-metileno num provete
inserido em água. A cada incremento de azul-de-metileno a mistura é agitada e verifica-se a
adsorção da solução de azul-de-metileno pelo material, através de uma mancha deixada no
papel de filtro. Quando detetado corante livre na mancha observada, o ensaio está terminado
pois existe excesso de azul-de-metileno na mistura.
Na Figura 4.5 ilustra-se o ensaio de azul-de-metileno, nomeadamente a fase de agitação e a
verificação da mancha em papel de filtro.
Agitação de solução de azul de metileno com finos
Verificação da mancha
Figura 4.5 – Ensaio de azul-de-metileno em agregados reciclados
O valor obtido para o parâmetro MB, azul-de-metileno adsorvido, foi de 0,8 g/kg (g de
corante por kg de material). Assim, segundo os requisitos constantes no CEEP, onde MB ≤ 10
g/kg, conclui-se que os agregados reciclados cumprem os requisitos.
4.2.6
Betume
O ligante betuminoso é um componente essencial da mistura betuminosa uma vez que liga os
agregados e permite a coesão e estabilidade da mistura.
68
TRABALHOS EXPERIMENTAIS
O ligante betuminoso é diferenciado dos restantes ligantes, nomeadamente hidráulicos, por ter
um comportamento viscoelástico e, por isso, apresentar uma resposta peculiar às deformações
e assentamentos dos pavimentos rodoviários e às solicitações térmicas.
Existem vários tipos de betumes cujas propriedades se adaptam às especificidades de cada
tipo de mistura e de pavimento em que são aplicados, e às condições climáticas. Os mais
utilizados em Portugal são os betumes de classe de penetração 35/50 e 50/70 para misturas
tradicionais.
No presente trabalho foi utilizado um betume 50/70 da Repsol, cuja ficha técnica pode ser
consultada no Quadro A.I.1 do anexo I. A ficha técnica do material resume as propriedades
determinadas pelo produtor e atesta a conformidade do mesmo segundo a norma EN 12591.
No Quadro 4.9 apresentam-se as propriedades do betume utilizado.
Quadro 4.9 – Especificação para betume 50/70 (EN 12591, 2009)
Propriedades
[Condições de ensaio]
Métodos de Ensaio
Penetração (0,1 mm)
[25ºC; 100g; 5s]
EN 1426
Temperatura de amolecimento (ºC)
EN 1427
2
Betume
50/70
Min
50
Máx
70
Min
46
Máx
54
Viscosidade cinemática (mm /s)
[135ºC]
EN 12595
Min
295
Solubilidade do tolueno ou xileno (%)
EN 12592
Min
99
Temperatura de inflamação (ºC)
EN 2592
Min
230
-
Máx
0,5
EN 1426
Min
50
EN 1427
Min
48
(b)
Máx
11
Resistência ao
endurecimento
[RTFOT ou
TFOT]
Variação de massa (%, ±)
Penetração (% p.o.)
[25ºC; 100g; 5s]
(a)
Temperatura de
amolecimento (%)
Aumento da temperatura de
amolecimento (ºC)
RTFOT
EN 12607-1
ou
TFOT
EN 12607-2
(a) p.o. – Penetração do betume original
(b) Obtido por diferença entre a temperatura de amolecimento antes e depois do envelhecimento
4.3
Estudo da Mistura de Agregados
Para avaliar o efeito da incorporação de RCD de betão britado em camadas betuminosas de
pavimentos rodoviários, estudaram-se as misturas de agregados disponíveis, para posterior
formulação das misturas betuminosas a estudar, as quais são do tipo AC 20 base 50/70, como
se referiu.
Gil Filipe Leonor Fernandes
69
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Com base no CEEP, e tendo em conta o fuso granulométrico que se propõem para a mistura
betuminosa AC 20 base 50/70, foi determinada a percentagem de cada agregado a colocar na
mistura para que a sua granulometria cumprisse o fuso granulométrico proposto.
O procedimento foi repetido para a mistura com agregados naturais e para a mistura com 60%
de agregados de betão britado.
No Quadro I.17 do apêndice I apresenta-se o estudo da mistura de agregados naturais para a
formulação da mistura betuminosa. A mistura incluiu 1,5% de filer comercial, tentando-se
obter uma mistura de agregados cuja curva granulométrica se aproximasse mais da curva
proposta pelo CEEP.
A Figura I.1 do Apêndice I reflete o andamento das curvas granulométricas de cada agregado
que incorpora a mistura, e a Figura 4.6 apresentada abaixo mostra a curva da mistura de
agregados dentro do fuso granulométrico proposto pelo CEEP para uma mistura betuminosa
AC 20 base.
Curva granulométrica da mistura de agregados naturais
100
Material que passa (%)
90
80
70
Espec. (MÁX.)
60
Espec. (min.)
50
Curva de estudo
40
30
20
10
0
0,01
0,1
1
10
100
Diâmetros (mm)
Figura 4.6 - Fuso granulométrico e curva da mistura de agregados naturais
O procedimento acima identificado repetiu-se para a mistura com incorporação de agregados
de betão britado, estando o estudo da mistura de agregados reciclados apresentado no Quadro
I.18 do apêndice I. Importa referir que mais de metade da mistura de agregados é composta
por agregados reciclados.
A Figura I.2 do apêndice I reflete o andamento das curvas granulométricas de cada agregado
que incorpora a mistura, e a Figura 4.7 abaixo apresentada mostra a curva da mistura de
agregados dentro do fuso granulométrico proposto pelo CEEP para uma mistura betuminosa
AC 20 Base.
70
TRABALHOS EXPERIMENTAIS
Curva granulométrica da mistura com agregados reciclados
100
Material que passa (%)
90
80
70
60
Espec. (MÁX.)
50
Espec. (min.)
40
Curva de estudo
30
20
10
0
0,01
0,1
1
10
100
Diâmetros (mm)
Figura 4.7 - Fuso granulométrico e curva da mistura de agregados (reciclado + natural)
Pode, assim, afirmar-se que os agregados de betão britado permitiram obter uma curva com
um andamento granulométrico aceitável, mesmo quando a percentagem de incorporação é
60% da massa total de agregados da mistura. Também para esta mistura foi utilizada uma
percentagem de filer de 1,5%.
4.4
Elaboração das Misturas
Concluída a caracterização do material e determinada a mistura de agregados a colocar na
mistura betuminosa, neste subcapítulo descreve-se o processo de produção das misturas
betuminosas.
As percentagens dos constituintes agregados obtidas para a mistura de agregados naturais
apresentam-se no Quadro 4.10 (as composições das misturas apresentam-se no Quadro II.1).
No estudo de formulação do AC 20 base foram avaliadas as propriedades para percentagens
de betume a variar entre 3,5 e 5,5%, em intervalos de 0,5%.
Quadro 4.10 – Percentagem de agregados naturais na mistura
Percentagem dos agregados
Frações 10/20
%
32
4/12
0/4
Filer
20
46,5
1,5
O procedimento acima descrito repetiu-se para a mistura betuminosa produzida com
incorporação de betão britado. A percentagem de material reciclado, bem como a
percentagem dos restantes agregados de correção incorporados, apresentam-se no Quadro
4.11.
Gil Filipe Leonor Fernandes
71
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Quadro 4.11 – Percentagem de agregados de betão britado + agregados naturais na mistura
Percentagem dos agregados
Frações
betão britado
10/20
%
60
10
4/12 0/4
9,5
19
Filer
1,5
No Quadro II.2 do apêndice II são apresentadas as dosagens de material granular e de betume
a incorporadas na mistura betuminosa para a realização dos provetes Marshall com agregados
reciclados.
O procedimento para a elaboração de provetes é ilustrado na Figura 4.8.
Agregados em estufa
Mistura de agregados conforme estudo da mistura
Adição de betume
Processo de mistura
Colocação no molde para compactação
Compactação da mistura betuminosa
Figura 4.8 – Fabrico dos provetes para a formulação da mistura betuminosa pelo método de
Marshall
72
TRABALHOS EXPERIMENTAIS
O betume e os agregados foram aquecidos, segundo os requisitos na norma EN 1269735:2004+A1, a 160ºC, recorrendo-se de seguida à compactação com o compactador de
impacto. O procedimento deste tipo de compactação encontra-se descrito na NP EN 1269730:2004 + A1:2009. O método consiste em compactar de forma dinâmica, provetes
cilíndricos, com um diâmetro de 101,6 ± 0,1 mm e 63,5 ± 2,5 mm de altura pela queda de
uma massa de 4,5 kg de uma altura de 0,45 m, com a aplicação de 75 pancadas por face.
4.5
4.5.1
Ensaios e resultados das misturas betuminosas
Ensaio para determinação da baridade
A baridade dos provetes foi determinada segundo a norma EN 12697-6:2012, tendo sido
seguido o procedimento B (bulk density SSD).
O procedimento consiste em determinar a massa dos provetes secos, pesados ao ar. De
seguida imergi-los durante 30 minutos para que os mesmos fiquem saturados, devendo após
este tempo ser efetuada a leitura da balança. A temperatura da água é medida para que se
possa determinar a sua densidade na altura do ensaio. Os provetes são de seguida retirados da
água, secando-se a superfície com um pano para proceder a nova pesagem do provete
saturado.
Na Figura 4.9 ilustra-se o procedimento para a determinação da baridade dos provetes.
Retirada dos provetes imersos
Secagem da superficie com pano
Figura 4.9 – Determinação da baridade dos provetes
No Quadro 4.12 e 4.13 apresentam-se os valores médios das baridades obtidas para os
provetes só com agregados naturais e para os provetes com agregados de betão britado,
respetivamente.
Os resultados obtidos na realização destes ensaios apresentam-se integralmente no apêndice II
(Quadros II.5 e II.8).
Gil Filipe Leonor Fernandes
73
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Quadro 4.12 – Baridade dos provetes (mistura só com agregados naturais)
Betume
(%)
Baridade
média
(g/cm3)
3,50%
2,369
4,00%
2,406
4,50%
2,390
5,00%
2,399
5,50%
2,417
Quadro 4.13 – Baridade dos provetes (mistura com agregados de betão britado)
Betume
(%)
Baridade
média
(g/cm3)
3,50%
2,133
4,00%
2,162
4,50%
2,208
5,00%
2,237
5,50%
2,246
Da análise dos resultados obtidos podemos afirmar que a existência de pasta ligante nos
agregados de betão britado contribui para a diminuição da baridade da mistura betuminosa.
Assim, também será de esperar que a porosidade dos provetes realizados com agregados
reciclados seja superior à porosidade dos provetes realizados com agregados naturais.
4.5.2
Ensaio para determinação da baridade máxima teórica
A baridade máxima teórica foi determinada segundo a norma EN 12697-5:2009 pelo
procedimento A que descreve o método volumétrico. O procedimento para determinação da
baridade máxima teórica é ilustrado na Figura 4.10.
As baridades máximas dos provetes Marshall ensaiados são as apresentadas no Quadro 4.14
para as misturas com agregados naturais e no Quadro 4.15 para as misturas com agregados de
betão britado. A informação integral relativa aos ensaios realizados é apresentada nos quadros
II.7 e II.10 do apêndice II.
74
TRABALHOS EXPERIMENTAIS
Preparação de provetes
Desagregação do provete
Colocação do material desagregado no picnómetro
Colocação de água dentro do picnómetro
Figura 4.10 – Ensaio para determinação da baridade máxima teórica
Quadro 4.14 – Baridade máxima teórica da mistura com agregados naturais
Amostra – Agregado Natural
Percentagem de betume
3,5%
4,0%
4,5%
5,0%
5,5%
Baridade máxima teórica (kg/m3)
2529,4
2496,3
2468,7
2438,8
2439,1
Quadro 4.15 – Baridade máxima teórica da mistura com agregados de betão britado
Amostra – Agregado Reciclado
Percentagem de betume
3
Baridade máxima teórica (kg/m )
3,5%
4,0%
4,5%
5,0%
5,5%
2478,0
2435,1
2405,8
2384,6
2378,5
Note-se, pela análise dos valores apresentados nos quadros 4.14 e 4.15, que a mistura com
agregados naturais tem uma densidade máxima superior à mistura com agregados de betão
britado, o que seria de esperar uma vez que estes têm uma densidade inferior devido à pasta
ligante.
Além disso, podemos considerar a massa volúmica de cada material na mistura. As massas
volúmicas determinadas apresentam-se nos quadros II.3 e II.4 (apêndice II) para a mistura
com agregados naturais e para a mistura com agregados de betão britado, respetivamente. A
massa volúmica considerada para o betume utilizado (50/70) foi de 1,030 g/cm3.
Gil Filipe Leonor Fernandes
75
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Assim, para cada percentagem de betume, temos uma baridade máxima teórica da mistura. Os
resultados obtidos por cálculo apresentam-se no Quadro 4.16 para a mistura com agregados
naturais e no Quadro 4.17 para a mistura com agregados de betão britado.
Quadro 4.16 – Baridade máxima (calculada) da mistura com agregados naturais
% Betume
Baridade máxima teórica
(g/cm3)
3,5
2,543
4,0
2,524
4,5
2,505
5,0
2,486
5,5
2,468
Quadro 4.17 – Baridade máxima (calculada) da mistura com agregados de betão britado
% Betume
Baridade máxima teórica
(g/cm3)
3,5
2,272
4,0
2,258
4,5
2,244
5,0
2,230
5,5
2,216
A análise dos valores obtidos por cálculo permite concluir que os provetes realizados com
agregados naturais mantêm baridades superiores, tal como se observou nos resultados
experimentais, consequência da existência de material muito poroso nas misturas betuminosas
com agregados reciclados. No entanto, pode verificar-se uma particularidade entre os dois
métodos apresentados no cálculo da baridade máxima teórica. No caso das misturas com
agregados naturais, a baridade máxima obtida por cálculo é superior à baridade determinada
experimentalmente, enquanto nas misturas com agregados de betão britado os valores mais
elevados são os obtidos experimentalmente. Tal facto pode explicar-se pela grande quantidade
de poros existentes nos agregados com betão britado, os quais podem ser preenchidos com
betume no processo de mistura, alterando assim a massa volúmica aparente do agregado de
betão britado, aumentando consequentemente a baridade máxima teórica obtida
experimentalmente. Neste caso, a aplicação da expressão analítica conduz a resultados
aparentemente menos realistas.
76
TRABALHOS EXPERIMENTAIS
4.5.3
Determinação da porosidade e VMA
Com base nos valores obtidos para a baridade dos provetes e para a baridade máxima teórica
da mistura, foram determinadas as características volumétricas dos provetes. Assim,
determinaram-se as porosidades dos provetes cujos valores médios se apresentam no Quadro
4.18 para os provetes com mistura de agregados naturais e no Quadro 4.19 para os provetes
com agregados de betão britado. A totalidade dos valores determinados é apresentada nos
quadros II.7 e II.10 do apêndice II.
Verifica-se que para quantidades mais elevadas de betume a porosidade diminui. O volume de
vazios na mistura de agregados (VMA) apresenta uma variação típica, com os valores a
baixarem até uma determinada percentagem betume, aumentando a partir desse ponto.
Quadro 4.18 – Porosidade e VMA em provetes com agregados naturais
Betume
(%)
Baridade Porosidade VMA
(g/cm3)
(%)
(%)
3,50%
2,529
6,33%
14,38%
4,00%
2,496
3,62%
12,96%
4,50%
2,469
3,19%
13,64%
5,00%
2,439
1,62%
13,27%
5,50%
2,439
0,89%
13,80%
Quadro 4.19 – Porosidade e VMA em provetes com agregados de betão britado
Betume
(%)
Baridade Porosidade
(g/cm3)
(%)
VMA
(%)
3,50%
2,478
13,94%
21,19%
4,00%
2,435
11,22%
19,62%
4,50%
2,406
8,21%
17,86%
5,00%
2,385
6,18%
17,04%
5,50%
2,379
5,59%
17,58%
Refere-se ainda que, segundo o CEEP, o VMA mínimo para uma mistura AC 20 base é de
14%, o que apenas se verifica para percentagens de betume muito baixas, embora a
generalidade dos valores obtidos sejam da ordem de 14% para as restantes percentagens de
betume.
Gil Filipe Leonor Fernandes
77
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Relativamente aos provetes ensaiados com mistura de agregados de betão britado, o VMA
está acima de 14% para qualquer percentagem de betume utilizada, facto este que se deve à
alta porosidade observada nas misturas com agregados reciclados.
4.5.4
Ensaio de compressão de Marshall
O ensaio de compressão foi realizado de acordo com a norma EN 12697-34:2004 + A1:2007,
e consiste em medir a resistência mecânica dos provetes quando submetidos a condições
específicas de ensaio. A realização deste ensaio é fundamental pois a composição ótima da
mistura é realizada em função das características volumétricas obtidas e do comportamento
mecânico.
Apresentam-se na Figura 4.11 as várias etapas da realização do ensaio de compressão de
Marshall, nomeadamente a colocação de provetes à temperatura de 60ºC, a sua colocação na
prensa, a medição da resistência à compressão e a deformação máxima obtida.
Provetes em banho-Maria
Equipamento (prensa) utilizado no ensaio
Aplicação de uma força de compressão ao provete
Resultado após ensaio – rotura do provete
Figura 4.11 – Ensaio de compressão de Marshall
Os valores médios obtidos dos ensaios de compressão realizados são apresentados nos
Quadros 4.20 e 4.21.
Também nos quadros apresentados se regista a deformação máxima em cada provete
ensaiado. Os resultados obtidos para todos os provetes ensaiados são apresentados no
apêndice II (provetes com agregados naturais: Quadro II.6; provetes com agregados
reciclados: Quadro II.9). Nas secções III.1 e III.2 do apêndice III apresentam-se os resultados
78
TRABALHOS EXPERIMENTAIS
gráficos obtidos dos ensaios de compressão de Marshall para os provetes com agregados
naturais e provetes com agregados de betão britado, respetivamente.
Quadro 4.20 – Resultados do ensaio de Compressão Marshall (valores médios) – Misturas
com agregados naturais
Betume (%)
Estabilidade
(kN)
Deformação
(mm)
3,50%
10,2
3,3
4,00%
12,3
3,2
4,50%
10,2
2,7
5,00%
10,5
3,1
5,50%
10,0
4,1
Quadro 4.21 – Resultados do ensaio de Compressão Marshall (valores médios) – Misturas
com agregados de betão britado
Betume (%)
Estabilidade
(kN)
Deformação
(mm)
3,50%
15,8
2,9
4,00%
15,7
3,0
4,50%
15,4
2,6
5,00%
16,0
2,8
5,50%
13,0
2,9
Da análise dos valores obtidos podemos concluir que o desempenho observado nos provetes
com agregados de betão britado é superior ao desempenho observado nos provetes só com
agregados naturais. Não só se obtêm estabilidades superiores como também se verificam
deformações inferiores. Este acréscimo de resistência à compressão em provetes com mistura
de agregados reciclados relativamente à obtida para os provetes com mistura de agregados
naturais deve-se, provavelmente, à forma muito rugosa e irregular da superfície das partículas
de agregado de betão britado que melhoram a ligação entre o agregado e o betume. Embora
seja, por vezes, referida na bibliografia a hidratação de partículas de cimento para explicar o
aumento de resistência verificado, afigura-se inverosímil que isso ocorra em betões com uma
idade considerável, nos quais os processos de hidratação serão quase inexistentes.
4.5.5
Percentagem ótima de betume
Dos valores atrás determinados, nomeadamente a baridade, a porosidade, o VMA, a
estabilidade e a deformação, é possível traçar os gráficos que se apresentam na Figura 4.12
para misturas com agregados naturais e na Figura 4.13 para misturas com agregados de betão
britado.
Gil Filipe Leonor Fernandes
79
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
7,0%
2,420
6,0%
Porosidade (%)
Baridade (g/cm3)
2,430
R² = 0,6165
2,410
2,400
2,390
2,380
5,0%
4,0%
3,0%
2,0%
2,370
1,0%
2,360
0,0%
3,5%
4,0%
4,5%
5,0%
5,5%
R² = 0,9647
3,5%
4,0%
13,0
4,5
12,0
4,0
11,0
10,0
R² = 0,2841
9,0
8,0
3,5%
5,0%
5,5%
Percentagem de Betume
Deformação (mm)
Força de Rotura (kN)
Percentagem de Betume
4,5%
R² = 0,8987
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
4,0%
4,5%
5,0%
5,5%
3,5%
4,0%
Percentagem de Betume
4,5%
5,0%
5,5%
Percentagem de Betume
15,0%
VMA (%)
14,5%
14,0%
R² = 0,565
13,5%
13,0%
12,5%
12,0%
3,5%
4,0%
4,5%
5,0%
5,5%
Percentagem de Betume
Figura 4.12 – Gráficos para a determinação da percentagem ótima de betume na mistura só
com agregados naturais
Segundo as indicações do CEEP para um AC 20 base, a porosidade deve estar entre 3 e 6%, a
deformação entre 2 e 4 mm e o VMA mínimo deverá ser de 14%.
80
TRABALHOS EXPERIMENTAIS
R² = 0,9833
2,240
Porosidade (%)
Baridade (g/cm3)
2,260
2,220
2,200
2,180
2,160
2,140
2,120
3,5%
4,0%
4,5%
5,0%
16,0%
14,0%
12,0%
10,0%
8,0%
6,0%
4,0%
2,0%
0,0%
5,5%
R² = 0,9937
3,50% 4,00% 4,50% 5,00% 5,50%
Percentagem de Betume
Percentagem de Betume
3,50
18,0
Deformação (mm)
Força de Rotura (kN)
20,0
16,0
14,0
R² = 0,7246
12,0
10,0
8,0
3,5%
3,30
3,10
2,90
R² = 0,4577
2,70
2,50
4,0%
4,5%
5,0%
5,5%
3,5%
4,0%
Percentagem de Betume
4,5%
5,0%
5,5%
Percentagem de Betume
22,00%
VMA (%)
21,00%
20,00%
19,00%
18,00%
R² = 0,9788
17,00%
16,00%
15,00%
3,5%
4,0%
4,5%
5,0%
5,5%
Percentagem de Betume
Figura 4.13 – Gráficos para a determinação da percentagem ótima de betume em misturas
com agregados de betão britado
Tendo em conta os requisitos apresentados obtemos a percentagem ótima de betume que, em
resumo, se apresenta no Quadro 4.22 para a mistura betuminosa só com agregados naturais e
no Quadro 4.23 para a mistura com agregados de betão britado.
Gil Filipe Leonor Fernandes
81
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Quadro 4.22 – Percentagem ótima de betume para a mistura só com agregados naturais
Ensaios
Realizados
% Betume
%
Ótima
Baridade
5,50%
Estabilidade
4,25%
Porosidade (3-6)
3,90%
Deformação (2-4)
4,6%
2,7 mm
VMA (min 14)
4,6%
13,25%
4,6%
Com base nos valores obtidos para a baridade, porosidade e estabilidade, obteve-se a
percentagem de betume. Com base no valor médio das percentagens de betume obtidas,
designada por percentagem ótima de betume, verificou-se o cumprimento do CEEP no que
diz respeito à deformação e VMA. Assim, obteve-se, para a mistura betuminosa com
agregados naturais, uma percentagem ótima de betume de 4,6%.
Quadro 4.23 – Percentagem ótima de betume para misturas com agregados de betão britado
Ensaios
Realizados
Baridade
% Betume
%
Ótima
5,00%
Estabilidade
4,00%
4,7%
Porosidade (3-6)
5,20%
Deformação (2-4)
4,7%
2,78 mm
VMA (min 14)
4,7%
17,20%
Da análise aos elementos apresentados verifica-se que as percentagens ótimas de betume para
as misturas betuminosas apenas com agregados naturais e com agregados reciclados são de
4,6 e de 4,7%, respetivamente. Poderá ainda ser referido que o acréscimo de betume entre as
misturas, apesar de residual, pode dever-se, em parte, à porosidade mais elevada dos
agregados de betão britado.
4.5.6
Ensaio de wheel-tracking
Como complemento ao estudo das misturas betuminosas foram realizados ensaios de
simulação em pista com recurso ao equipamento wheel-tracking. Com base no teor ótimo em
betume foram consideradas duas lajes para casa série (agregados naturais e agregados de
betão britado). No entanto, não se efetuou o estudo da resistência à deformação permanente
de misturas com 0,5% de percentagem em betume, abaixo e acima do teor ótimo em betume,
uma vez que apenas se pretendia comparar o comportamento de ambos os grupos de misturas
betuminosas.
82
TRABALHOS EXPERIMENTAIS
O ensaio de wheel-tracking foi utilizado para a determinação da resistência à deformação
permanente, de acordo com a norma EN 12697-22:2003 + A1:2007.
As fórmulas de trabalho obtidas pela formulação Marshall realizada foram utilizadas para o
fabrico de lajes para posterior ensaio à deformação permanente.
Foram ensaiadas quatro lajes, duas com mistura de agregados naturais (designadas por Ai) e
percentagem de betume de 4,6%, e duas com mistura de agregados de betão britado
(designadas por Ri) e percentagem ótima de betume de 4,7%.
O procedimento para a realização das lajes encontra-se representado na Figura 4.14. O
mesmo consiste em produzir a mistura betuminosa, colocar num molde com as dimensões
pretendidas (30x30x6 [cm3]), e proceder à compactação do material.
Mistura betuminosa pronta a compactar
Laje para ensaio com wheel-tracking
Figura 4.14 – Fabrico de lajes para ensaio com wheel-tracking
As características volumétricas das lajes realizadas encontram-se no Quadro 4.24.
Quadro 4.24 – Características volumétricas das lajes
Massa do Provete (g)
Temp.
água
(ºC)
Densidade
da água
Baridade
(g/cm3)
12731,3
18,5
0,9986
2,395
7509,8
12858,8
18,5
0,9986
2,399
11765,9
6507,3
11905,1
18,5
0,9986
2,177
11615,7
6453,5
11726,1
18,0
0,9987
2,200
Com a
Imerso
Sup. Seca
em água
c/ pano
(M2)
(M3)
Provete
(Laje)
Betume
(%)
Pesado
ao ar
(M1)
A1
4,6
12719,7
7427,4
A2
4,6
12848,8
R1
4,7
R2
4,7
Tratando-se de uma camada de base, aplicada no mínimo a 10 cm de profundidade
relativamente à superfície do pavimento, a temperatura, em Portugal, raramente ultrapassa os
45ºC (Capitão, 2003). Assim, como condições de ensaio foi adotada uma temperatura de
Gil Filipe Leonor Fernandes
83
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
50ºC, contrariamente ao referido no anexo nacional da norma NP EN 13108-1:2011, e uma
aplicação de 10000 ciclos. O ensaio realizado encontra-se ilustrado na Figura 4.15.
Roda de aplicação de carga do equipamento
Carga sobre a roda para aplicação de uma pressão
constante
Equipamento de wheel-tracking
Controladores de temperatura (50ºC)
Figura 4.15 – Equipamento para realização do ensaio de wheel-tracking
O ensaio terminou aos 10000 ciclos para as lajes A1, R1 e R2, assim identificadas no quadro
4.24, tendo para a laje A2 terminado aos 9750 ciclos, uma vez que foi atingida a profundidade
de rodeira de 20 mm. Os gráficos representativos dos ensaios realizados às lajes com
agregados naturais encontram-se na secção III.5 do apêndice III (figuras III.43 e III.44). Para
as lajes com agregados reciclados, os gráficos obtidos são apresentados na secção III.6 do
apêndice III (figuras III.45 e III.46).
Novamente se observa um melhor desempenho nas lajes com mistura de agregados
reciclados. Após o ensaio, a profundidade máxima da rodeira não chegou a atingir 6 mm,
enquanto as rodeiras observadas nas lajes com mistura de agregados naturais aproximaram-se
ou ultrapassaram mesmo a profundidade máxima de 20 mm.
Com base nos resultados obtidos calcularam-se a percentagem média de profundidade de
rodeira e a taxa média de deformação em ensaio de pista que se apresentam no Quadro 4.25.
O CEEP não aponta qualquer requisito relativamente àqueles parâmetros, sendo que os
valores mais elevados indicam menor resistência à deformação permanente. A laje com
mistura de agregados de betão britado apresenta claramente melhor desempenho à
deformação permanente.
84
TRABALHOS EXPERIMENTAIS
Quadro 4.25 – Valores médios de profundidade de rodeira (PRDAIR) e taxa de deformação em
ensaio de pista (WTSAIR)
Lajes A (agregados
naturais)
Lajes R (agregados
naturais + agregados
reciclados)
PRDAIR (%)
30,9
10,2
WTSAIR (mm/103
ciclos de carga)
1,82
0,44
Na Figura 4.16 podem observar-se as lajes após a realização do ensaio.
Laje com agregados reciclados após ensaio
Laje de agregados naturais após ensaio
Figura 4.16 – Aspeto final das lajes após ensaio de wheel-tracking
Assim, pode concluir-se que o agregado de betão britado utilizado na mistura em substituição
de parte do agregado natural, no presente caso numa proporção de 60% da mistura de
agregados, contribui para a melhoria da coesão da mistura, aumentando a sua capacidade
resistente à deformação permanente. Julga-se que, tal como se verificou no ensaio de
compressão de Marshall, a forma mais angulosa das partículas de betão britado poderá ter
contribuído para a melhoria de comportamento verificado.
4.5.7
Sensibilidade à água
A avaliação da sensibilidade à água das misturas betuminosas foi realizada de acordo com o
método A da norma EN 12697-12:2008. Os seus valores, segundo a norma EN 1269723:2003, obtêm-se com recurso a ensaios de compressão diametral, realizados sobre dois
grupos de provetes expostos a condições distintas.
O primeiro grupo de provetes foi acondicionado ao ar a 20 ºC. O segundo grupo foi colocado
em vácuo de forma a saturar os provetes, e garantir a chegada de água aos interstícios, sendo
posteriormente acondicionados em banho de água a 40ºC por um período de 68 a 72 horas.
Concluído o período de acondicionamento, os provetes foram sujeitos a ensaios para
Gil Filipe Leonor Fernandes
85
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
determinar a resistência à tração indireta. Na Figura 4.17 ilustra-se o procedimento de ensaio
descrito.
Provetes imersos a 40ºC
Prensa para a realização do ensaio
Aplicação de tração indireta
Provetes após o ensiao
Figura 4.17 – Tração indireta de provetes para avaliação da sensibilidade à água
Na realização dos provetes para o ensaio de sensibilidade à água foi apenas considerada a
composição com a percentagem ótima de betume, à semelhança do realizado para os ensaios
de wheel-tracking, uma vez que apenas se pretendia comparar as duas misturas em
apreciação.
As características volumétricas dos provetes realizados com agregados naturais são
apresentadas no Quadro II.15. e no Quadro II.17 dos provetes realizados com agregados de
betão britado.
Dos resultados obtidos na determinação da resistência à tração indireta em provetes com
agregados naturais, não foi considerado o resultado do provete Sa4, considerado como outlier.
Pode concluir-se que a resistência à ação da água da mistura com agregados naturais é boa
(111%), embora mais elevada do que seria de esperar. A dispersão dos resultados, a que as
amostras pequenas tendem a conduzir, pode estar na origem do inesperado valor médio
superior a 100%. No Quadro II.16 apresentam-se os resultados obtidos no ensaio para a
determinação do parâmetro ITSR em provetes com agregados naturais. Os resultados
completos dos ensaios de compressão diametral realizados para determinação da resistência à
tração indireta encontram-se na secção III.3 do apêndice III.
86
TRABALHOS EXPERIMENTAIS
Relativamente aos provetes com agregados de betão britado, cujos resultados se apresentam
no Quadro II.18 e na secção III.4 do apêndice III, para os provetes “secos” obtiveram-se
valores de ITS superiores aos observados em provetes com agregados naturais, embora haja
uma diminuição da resistência à tração indireta quando submetidos a condições desfavoráveis
da ação da água. O parâmetro ITSR obtido é de 81%, o que traduz um aceitável
comportamento em termos de sensibilidade à água.
4.6
Considerações Finais
Os trabalhos experimentais realizados e expostos ao longo deste capítulo podem dividir-se em
duas etapas distintas: caracterização do material a utilizar, e avaliação das misturas
betuminosas produzidas.
Pode afirmar-se que as características geométricas observadas nos agregados reciclados são
em tudo idênticas às características observadas nos agregados naturais. Os agregados de betão
britado têm uma granulometria adequada aos fusos granulométricos propostos no CEEP,
havendo uma necessidade de correção reduzida. Verifica-se também alguma semelhança nos
resultados obtidos para os índices de forma e achatamento. Existe um aumento de partículas
não cúbicas com o aumento da dimensão máxima do agregado, o que se traduz diretamente na
redução da qualidade do material. Este facto é observável tendo em conta os resultados
obtidos para índice de forma da fração 4/12 e 10/20 dos agregados naturais. O resultado
obtido para o índice de forma dos agregados de betão britado é igual ao valor médio do índice
de forma dos agregados naturais utilizados no presente estudo, pelo que podemos concluir que
não existem variações geométricas determinantes para a não-aceitação do material reciclado.
Além disso, quando ensaiados os agregados para determinação da sua massa volúmica,
verifica-se que, no caso do betão britado, este tem sempre uma massa volúmica inferior aos
agregados naturais. O betão britado tem na sua constituição vários materiais de construção,
predominando os agregados naturais, sendo o restante volume ocupado por pasta de cimento
endurecida. Esta pasta é responsável por reduzir drasticamente a massa volúmica do betão
britado devido à sua porosidade.
Pelo ensaio do azul-de-metileno foi possível avaliar a eventual contaminação do agregado de
betão britado por finos argilosos . Concluiu-se que o material tem quantidades mínimas de
contaminação por partículas argilosas, sendo a sua avaliação semelhante à de um agregado
natural. De referir que os agregados reciclados utilizados eram na totalidade constituídos por
betão britado, sem materiais cerâmicos, o que favorece os resultados obtidos.
Foram elaboradas duas misturas betuminosas para estudo, uma apenas com agregados
naturais e outra também com agregados reciclados. Pelo bom andamento da curva
granulométrica que se verificou para os agregados reciclados foi possível estudar uma mistura
de agregados com 60% de material reciclado, tendo sido utilizados apenas 40% de agregados
naturais.
Gil Filipe Leonor Fernandes
87
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
As misturas betuminosas foram estudadas em três partes distintas:

Elaboração de provetes Marshall/ensaio de compressão de Marshall;

Realização do ensaio de wheel-tracking (simulador de pista);

Ensaio de sensibilidade à água.
Verificou-se que para a mistura com agregados reciclados se obteve uma percentagem ótima
de betume superior. A diferença registada é mínima, igual a 0,1%, e pode deve-se à
porosidade do material reciclado. Tal facto pode também ser confirmado com os resultados
obtidos para a baridade, porosidade e VMA dos provetes Marshall.
Os ensaios de compressão de Marshall revelaram um melhor desempenho das misturas
realizadas com material reciclado, tendo sido atingidos valores superiores de força de rotura,
apresentando ainda uma deformação inferior aos provetes com mistura de agregados naturais.
O comportamento observado pode estar relacionado com a melhor coesão da mistura
promovida pela maior angulosidade das partículas de betão britado, relacionado com uma
melhor ligação agregadobetume.
A coesão referida pode também ser observada quando avaliado o desempenho à deformação
permanente através do ensaio de wheel-tracking. Nos provetes elaborados com agregados
reciclados foi possível atingir os 10000 ciclos, sendo a deformação obtida sempre inferior a 6
mm. No caso de provetes elaborados com agregados naturais a deformação obtida foi
superior, sendo que num dos casos não foram atingidos os 10000 ciclos, uma vez que a
deformação atingiu 20 mm.
Também no ensaio de tração indireta foi observada, para os provetes “secos”, uma resistência
média superior da mistura com agregados de betão britado, embora o parâmetro ITSR,
utilizado para avaliar a sensibilidade à água, seja mais baixo neste caso que na mistura
produzida apenas com agregados naturais. Mesmo assim, pode considerar-se aceitável o valor
de ITSR de 81%, obtido para a mistura com betão britado.
Por fim, feita uma análise aos resultados obtidos, conclui-se que os agregados reciclados de
betão britado podem claramente desempenhar funções nobres num pavimento rodoviário.
Além de não apresentarem genericamente prestações inferiores aos agregados naturais,
permitem produzir misturas betuminosas cujas características mecânicas, avaliadas por
ensaios simples, superam algumas das observadas para a mistura convencional com agregados
totalmente naturais.
Os ensaios realizados ao longo do presente trabalho não são suficientes para evidenciar a
aptidão destes materiais na construção de pavimentos rodoviários. No entanto, mostra-se
pelos resultados positivos a que se chegou, a importância de estudar e valorizar os RCD como
materiais de construção de pavimentos rodoviários.
88
CONCLUSÕES GERAIS E TRABALHOS FUTUROS
5 CONCLUSÕES GERAIS E TRABALHOS FUTUROS
5.1
Síntese do Trabalho e Conclusões Gerais
Com a realização do presente trabalho pretendia-se contribuir para o conhecimento dos RCD
habitualmente produzidos, contribuindo para o incremento da sua utilização na construção
rodoviária. Ao longo da dissertação foram abordados os principais aspetos relacionados com a
geração, seleção e destino final de RCD, incluindo estudos realizados por vários autores
relativos à aplicação de RCD em pavimentos rodoviários. Verificou-se que os estudos se têm
centrado de forma maioritária na aplicação de RCD em camadas não ligadas de pavimentos
rodoviários, embora também haja referências à aplicação de RCD em camadas ligadas.
Os trabalhos experimentais efetuados na presente dissertação foram direcionados para a
utilização de RCD como agregados em misturas betuminosas, nomeadamente em camadas de
base, tendo-se efetuado um estudo comparativo entre duas misturas betuminosas do tipo AC
20 base 50/70, uma produzida com agregados naturais britados, de natureza calcária, e outra
na qual se substituiu 60% da massa de agregados naturais por betão britado.
Inicialmente, ao longo do capítulo 2 fez-se uma síntese da produção de resíduos com base
numa revisão bibliográfica, onde são indicadas as origens dos RCD e os locais mais utilizados
como destino final. Verificou-se que a indústria da construção civil tem atuado, nos últimos
anos, de forma mais acentuada na demolição e reabilitação de edifícios e de outros tipos de
construções, o que tem levado a uma produção crescente de resíduos. Além disso, a
exploração descontrolada de recursos naturais e a má gestão na sua utilização tem contribuído
para a geração de maior quantidade de RCD.
Foram enumerados os materiais que maioritariamente são encontrados na composição dos
RCD e discutiu-se a sua empregabilidade em pavimentos rodoviários. Uma vez que muitos
pavimentos são constituídos por estruturas em grande parte formadas por material granular, a
incorporação de RCD em pavimentos na forma de agregados afigura-se uma alternativa
plausível, quer porque os materiais obtidos têm boas características, quer porque as camadas
granulares são capazes de albergar uma grande quantidade de RCD, contribuindo assim para a
diminuição de resíduos depositados em vazadouros.
A valorização de RCD que possibilita a sua aplicação em pavimentos rodoviários, exige que
aqueles materiais passem num processo de seleção. No capítulo 2 apresentaram-se os
equipamentos habitualmente utilizados no processo, desde a recolha até à britagem,
explicando-se o funcionamento geral de uma central de produção de agregados reciclados.
Gil Filipe Leonor Fernandes
89
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Nota-se que a prática de demolições seletivas é muito importante para aumentar a qualidade
do material reciclável, obtendo-se características adequadas à sua aplicação na construção e
reabilitação de pavimentos rodoviários.
Quando se reutilizam RCD em pavimentos é necessário verificar o cumprimento de um
conjunto de requisitos, tal como acontece para os materiais novos. Por isso, apresentaram-se
as propriedades habitualmente exibidas pelos agregados de RCD e os respetivos requisitos
indicados, por exemplo, no caderno de encargos da EP.
Apesar dos requisitos utilizados terem sido os normalmente considerados para agregados
naturais, julga-se que os agregados reciclados poderão ser aplicados sem cumprir todos os
requisitos estabelecidos, desde que as características finais das camadas sejam adequadas. Em
Portugal, existem já algumas especificações para a aplicação de RCD em camadas não ligadas
e na reciclagem de pavimentos. No entanto, ainda não estão estabelecidos requisitos
específicos para a aplicação de RCD provenientes da construção de edifícios em misturas
betuminosas.
De uma forma geral, foi observado o cumprimento das exigências propostas, por exemplo, no
caderno de encargos da EP. Verificou-se que o betão britado é geralmente um material bem
graduado, embora, tenda a apresentar uma resistência à fragmentação e ao desgaste inferiores
aos agregados naturais. Os agregados reciclados são normalmente mais porosos, com uma
massa volúmica inferior aos agregados naturais. São, por isso, mais suscetíveis à absorção de
água e, consequentemente, uma mistura de agregados de betão britado com porosidade
elevada tenderá a necessitar de uma maior quantidade de betume, de modo a que a parcela de
betume efetivo (a que realmente liga as partículas) seja semelhante à utilizada para os
agregados naturais. Pode concluir-se que, havendo uma correta seleção e processamento dos
RCD, pode obter-se uma mistura de agregados reciclados cujas características são admissíveis
para a sua incorporação como constituintes de um pavimento rodoviário, nomeadamente em
camadas betuminosas.
Abordou-se a problemática da construção sustentável e fez-se uma resenha sobre os esforços
de avaliação da viabilidade da aplicação de RCD em pavimentos rodoviários. Descreveram-se
os materiais aplicáveis a pavimentos rodoviários para as diferentes situações de utilização,
quer em camadas não ligadas, quer em camadas ligadas com betume.
Uma vez que a qualidade dos materiais interfere diretamente nas características dos
pavimentos rodoviários, identificaram-se os tipos de pavimentos rodoviários e os
desempenhos esperados.
Tendo as camadas superficiais funções marcadamente funcionais, para as quais geralmente
existem requisitos específicos nos cadernos de encargos, a revisão bibliográfica não permitiu
identificar situações de utilização habitual de agregados reciclados para aquele tipo de
camadas, excetuando-se o caso de pó de tijolo como filer. Contudo, julga-se plausível a
utilização de alguns tipos de agregados reciclados em camadas de desgaste, designadamente
no caso em que são reciclados materiais anteriormente aplicados em camadas do mesmo tipo.
90
CONCLUSÕES GERAIS E TRABALHOS FUTUROS
No que diz respeito à utilização de alguns tipos de RCD em camadas betuminosas não
superficiais e camadas granulares de base e de sub-base, verificou-se que há um grande
potencial de aplicação, sendo uma das soluções para contribuir para a sustentabilidade na
construção.
Concluiu-se ainda, com base na classificação realizada por Branco et al. (2006), que as
patologias verificadas nos pavimentos rodoviários dependem da qualidade dos materiais,
sendo de maior importância para algumas delas, tais como o aparecimento de fendas e a
ocorrência de assentamentos nos pavimentos.
De forma a identificar os materiais considerados como RCD e possíveis de utilizar na
construção de pavimentos rodoviários, foram distinguidos dois tipos de materiais diferentes:
os que provêm de pavimentos rodoviários (reciclagem de pavimentos), e materiais
provenientes da construção e demolição de edificações ou de obras de construção. No
primeiro caso, os materiais tendem a ter as características necessárias para uma camada de
pavimento homóloga à original, enquanto no outro caso a utilização em camadas de
pavimentos pode estar mais limitada.
A reciclagem de pavimentos é um tema que tem sido amplamente estudado, tendo sido
referidos os vários processos de reciclagem mais conhecidos, e indicadas algumas referências
de trabalhos anteriores que se debruçaram com detalhe sobre a sua investigação. Ao contrário
do que geralmente ocorre com os materiais provenientes de misturas betuminosas, os
materiais provenientes de outras origens são habitualmente utilizados na substituição de
agregados naturais na mistura mas não contribuem para a redução da percentagem de betume
na mistura betuminosa.
Relativamente à aplicação de RCD em camadas não ligadas de pavimentos rodoviários, vários
estudos apontam para a melhoria do desempenho observado. A melhoria ocorre devido à
presença de uma quantidade apreciável de finos, os quais aumentam a densidade do material e
podem promover o desenvolvimento de fenómenos de sucção no seu interior, e da existência
de materiais com cimento que conferem às partículas uma forma predominantemente cúbica e
angulosa após a britagem e a compactação. Alguns autores referem também a possibilidade de
ocorrer hidratação do cimento que possa ter permanecido no betão sem ter reagido, o que, a
verificar-se, pode aumentar a coesão entre as partículas, melhorando a resistência da camada.
Contudo, quando o betão proveniente de demolições apresenta uma idade considerável,
afigura-se pouco provável que o fenómeno referido tenha um significado apreciável para as
características finais da camada.
Também em misturas betuminosas com RCD se verificam algumas melhorias nas
propriedades mecânicas, nomeadamente na estabilidade que aumenta com o aumento da
percentagem de RCD incorporados na mistura. Devido à elevada porosidade dos agregados
reciclados, tende a obter-se um aumento da percentagem ótima de betume. Nos estudos
referidos na bibliografia, verificou-se que o VMA diminui com o aumento da percentagem de
RCD na mistura de agregados. Vários autores justificam esta diminuição devido ao
Gil Filipe Leonor Fernandes
91
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
esmagamento da pasta ligante endurecida que se encontram ligada aos agregados de betão
britado ou de argamassa, produzindo material fino que acaba por colmatar parte dos vazios
existentes. Tal facto não é sempre verificado, julgando-se que a variação do VMA está
também diretamente relacionada com a energia aplicada na compactação das camadas. Por
vezes, verifica-se o contrário, ou seja o aumento do VMA com o aumento da parcela de
agregados reciclados na mistura. Nestes casos, dada a qualidade do betão reciclado, os
agregados reciclados não sofrem uma desagregação assinalável, contribuindo pouco para a
colmatação de vazios na mistura. Assim, o VMA aumenta por causa das porosidades elevadas
destes agregados reciclados.
A caracterização laboratorial dos agregados de betão britado utilizados no estudo
experimental, bem como a avaliação de vários parâmetros das misturas betuminosas nos quais
foram integrados, permitiram concluir que são agregados aceitáveis para incorporar em
camadas betuminosas não superficiais. São materiais bem graduados, com uma granulometria
adequada. Foi possível cumprir o fuso granulométrico especificado para um AC 20 base com
uma incorporação reduzida de agregados naturais, tendo sido utilizados apenas 40% de
agregados naturais na mistura de agregados. Relativamente aos índices de forma e de
achatamento, os agregados de betão britado apresentaram boa características, embora, como é
referido por alguns autores (Ferreira, 2009), o aumento da dimensão do agregado tende a
traduzir-se num aumento de partículas não cúbicas da mistura.
Foi avaliada a contaminação dos finos da mistura com recurso ao ensaio de azul-de-metileno,
tendo-se obtido um resultado que configura uma boa qualidade dos finos da mistura de com
agregados de betão britado, tendo como referência, por exemplo, o caderno de encargos da EP
que estabelece como requisito para materiais a incorporar em misturas do tipo AC 20 base a
categoria MBF10.
As duas misturas betuminosas estudadas, uma com agregados naturais e outra incorporando
também agregados de betão britado, não foram produzidas exatamente com a mesma
percentagem de betume. Julga-se que a maior absorção de betume no caso dos agregados
reciclados, causada pela maior porosidade destes, pode ter levado à obtenção de uma maior
percentagem ótima de betume no caso do AC20 com agregados de betão britado. Apesar de
outros estudos não o revelarem, também o VMA da mistura reciclada supera o VMA da
mistura com agregados de betão britado, em consequência da sua porosidade superior.
No ensaio de compressão de Marshall verificaram-se maiores valores de estabilidade para as
misturas com agregados de betão britado. Em média, para todas as percentagens de betume
utilizadas, foram obtidas estabilidades acima de 10 kN para as misturas com agregados
naturais, observando-se um máximo de 12,3. Para as misturas com agregados de betão britado
aqueles valores foram superados, tendo-se obtido estabilidades médias de 15 kN.
O melhor desempenho das misturas com agregados reciclados foi também observado nos
ensaios de simulação de pista (wheel-tracking). Os vários indicadores de resistência à
deformação permanente obtida para as lajes com agregados naturais foram geralmente piores
92
CONCLUSÕES GERAIS E TRABALHOS FUTUROS
que os obtidos para as lajes com agregados de betão britado. A magnitude da deformação
permanente induzida nas lajes pela sucessiva passagem da roda foi manifestamente menor
para os materiais com agregados reciclados.
Julga-se que a forma angulosa dos agregados de betão britado, associada à eventual
desagregação de partículas finas durante o processo de compactação, podem dar origem a um
material com maior coesão e com um mástique mais rígido, o que pode explicar o
comportamento observado nos ensaios de compressão de Marshall e nos ensaios de wheeltracking.
Os ensaios de sensibilidade à água conduziram a valores de força de rotura dos provetes à
tração indireta superiores para a mistura betuminosa com agregados de betão britado que os
observados para a mistura com agregados naturais. Contudo, a primeira revelou uma maior
perda de resistência quando sujeita a condições mais severas de ação da água que a segunda,
embora apresentando ainda valores muito satisfatórios.
Com base nos resultados obtidos pode conclui-se que os agregados de betão britado poderão
ser utilizados como materiais de construção de pavimento rodoviários, nomeadamente em
misturas betuminosas para aplicação em camadas de base.
As conclusões obtidas dizem respeito aos ensaios realizados e aos agregados de betão britado
utilizados, os quais foram selecionados de forma a não conterem outro tipo de RCD
misturados. Estas conclusões não podem ser alargadas a outro tipo de agregados reciclados
provenientes de RCD, nos quais a percentagem de constituintes com pastas cimentícias seja
muito reduzida.
Devido à heterogeneidade dos RCD, ao desconhecimento das suas características típicas e ao
seu desempenho em misturas betuminosas, a utilização daquele tipo de materiais em misturas
betuminosas implica sempre a realização de estudos de formulação, mais ou menos extensos,
de modo a reduzir o risco de insucesso no desempenho das betuminosas em serviço. A
progressiva utilização de determinados componentes dos RCD, tais como os agregados de
betão britado, permitirão aumentar a experiência com a aplicação deste tipo de materiais
constituintes, mantendo as expectativas de desempenho dos pavimentos, aos mesmo tempo
que se adotam tecnologias mais sustentáveis.
5.2
Prosseguimento de Trabalhos Futuros
Poderá afirmar-se que o estudo de RCD como materiais de construção de pavimentos
rodoviários ainda carece de maior desenvolvimento, existindo ainda um longo caminho a
percorrer. Dada a desconfiança no meio técnico relativamente à utilização de RCD em
pavimentação rodoviária, não é ainda um caminho fácil, embora se constate a necessidade de
o percorrer, de modo a contribuir para a sustentabilidade, para a redução de impactes sobre o
ambiente e sobre as condições paisagísticas.
Gil Filipe Leonor Fernandes
93
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Como trabalhos futuros, aponta-se a importância em obter uma melhor caracterização dos
vários tipos de RCD, designadamente os aplicáveis em camadas não ligadas, com recurso a
ensaios triaxiais cíclicos, efetuados para diferentes condições hídricas, e para uma gama de
tensões suficientemente alargada, de modo a obter a gama de variação das propriedades
mecânicas esperadas para as condições de serviço habituais. Os resultados a obter deverão ser
cotejados com avaliações in situ do material, por exemplo, através da realização de ensaios
com defletómetro de impacte que permitam obter o módulo de deformabilidade dos materiais
por retroanálise.
Também as misturas betuminosas, no âmbito do desempenho estrutural, devem ser alvo de
uma melhor avaliação, nomeadamente com recurso a ensaios de cargas repetidas, à flexão,
para avaliação do módulo de deformabilidade e da resistência à fadiga.
Salienta-se também a importância de realizar ensaios em amostras recolhidas diretamente de
uma atividade de demolição e/ou construção que se encontre em curso, tendo em conta a
seletividade que pode ocorrer normalmente. É importante conhecer o desempenho de um
pavimento, nomeadamente de uma mistura betuminosa, cujos materiais reciclados a incluir
representem de forma mais fidedigna a constituição de RCD, contendo no mínimo 3 resíduos
maioritários, sejam betão britado, tijolo e reboco.
Será ainda interessante a realização de trechos experimentais onde possa ser monitorizado o
comportamento em serviço de camadas que incorporem RCD, de forma a verificar as
conclusões dos trabalhos experimentais e observar o desempenho do pavimento para
condições de solicitação reais.
5.3
Considerações Finais
Finalmente, considera-se que os objetivos inicialmente propostos foram atingidos. Foi
realizada uma revisão bibliográfica em dois campos distintos. Por um lado, foi realizada uma
síntese que retrata a realidade da indústria da construção, dando-se a conhecer indicadores da
produção de RCD, do seu tratamento, encaminhamento e valorização. Por outro lado, fez-se
uma resenha do estado da arte no que diz respeito a utilização de RCD como materiais de
construção de pavimentos rodoviários.
Além da revisão bibliográfica e da síntese de conhecimentos, contribui-se para o estudo da
utilização de RCD em misturas betuminosas, recorrendo a trabalhos experimentais que
permitiram obter alguns resultados relevantes. Julga-se, assim, ter contribuído para que as
administrações rodoviárias disponham de mais informação que as leve à aceitação de RCD
como materiais de construção de pavimentos rodoviários. A presente dissertação pode
também contribuir para aumentar o interesse para a investigação na área, principalmente na
integração de RCD em misturas betuminosas.
94
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Gil Filipe Leonor Fernandes
99
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
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100
APÊNDICES E ANEXOS
APÊNDICES E ANEXOS
Gil Filipe Leonor Fernandes
101
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
APÊNDICE I.
I.1
Estudo dos Agregados
Análise granulométrica
Quadro I. 1 – Valores obtidos na análise granulométrica de agregados naturais 0/4
Peneiro
Malha
(mm)
Massa (g)
Retidos
Valores em %
Retidos
Retidos
Acumulados Acumulados
Passados
31,5
0,0
0,0
0,0
100,0
20
0,0
0,0
0,0
100,0
12,5
0,0
0,0
0,0
100,0
4
25,6
25,6
4,1
95,9
2
192,9
218,5
35,4
64,6
0,5
250,5
469,0
76,0
24,0
0,125
99,6
568,6
92,1
7,9
0,063
12,2
580,8
94,1
5,9
Base
36,5
Quadro I. 2 – Valores obtidos na análise granulométrica de agregados naturais 4/12
102
Massa (g)
Valores em (%)
Peneiro
Malha
(mm)
Retidos
31,5
0,0
0,0
0,0
100,0
20
0,0
0,0
0,0
100,0
12,5
344,5
344,5
16,5
83,5
4
1719,9
2064,4
99,1
0,9
2
7,6
2072,0
99,4
0,6
0,5
1,1
2073,1
99,5
0,5
0,125
5,0
2078,1
99,7
0,3
0,063
1,2
2079,3
99,8
0,2
Base
4,2
Retidos
Retidos
Acumulados Acumulados
Passados
ESTUDO DOS AGREGADOS
Quadro I. 3 – Valores obtidos da análise granulométrica de agregados naturais 10/20
Peneiro
Malha
(mm)
Massa (g)
Retidos
Valores em %
Retidos
Retidos
Acumulados Acumulados
Passados
31,5
0,0
0,0
0,0
100,0
20
98,3
98,3
2,0
98,0
12,5
3635,6
3733,9
76,6
23,4
4
859,8
4593,7
94,2
5,8
2
103,8
4697,5
96,3
3,7
0,5
108,2
4805,7
98,5
1,5
0,125
38,4
4844,1
99,3
0,7
0,063
12,1
4856,2
99,6
0,4
Base
21,5
Quadro I. 4 – Valores Obtidos da análise granulométrica de agregados reciclados
Peneiro
Malha
(mm)
Massa (g)
Retidos
Valores em %
Retidos
Retidos
Acumulados Acumulados
Passados
31,5
0,0
0,0
0,0
100,0
20
1224,4
1224,4
12,2
87,8
12,5
1454,2
2678,6
26,7
73,3
4
3000,6
5679,2
56,7
43,3
2
1115,5
6794,7
67,8
32,2
0,5
1990,5
8785,2
87,7
12,3
0,125
1019,2
9804,4
97,8
2,2
0,063
89,5
9893,9
98,7
1,3
Base
127,1
Gil Filipe Leonor Fernandes
103
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
I.2 Índice de forma
Nos quadros I.5 e I.6 que abaixo se apresentam, mostram-se os resultados obtidos nos ensaios
ao índice de forma dos agregados naturais para frações 4/12 e 10/20.
Quadro I. 5 - Determinação da forma das partículas – Índice de forma da fração 4/12
Peneiros de
ensaio
Massa M1 (g)
Massa das
partículas não
cúbicas M2 (g)
Índice de Forma
SI=(M2/M1)×100
31,5/40
0,0
0,0
0
25/31,5
0,0
0,0
0
20/25
0,0
0,0
0
16/20
41,8
0,0
0
12,5/16
355,3
14,8
4
10/12,5
465,6
21,7
5
8/10
524,5
30,9
6
6,3/8
449,4
31,8
7
4/6,3
250,6
12,1
5
∑Massas
2087,2
153,3
7
Quadro I. 6 - Determinação da forma das partículas – Índice de forma da fração 10/20
104
Peneiros de
ensaio
Massa M1 (g)
Massa das
partículas não
cúbicas M2 (g)
Índice de Forma
SI=(M2/M1)×100
31,5/40
0,0
0,0
0
25/31,5
0,0
0,0
0
20/25
196,4
42,0
21
16/20
1602,0
305,5
19
12,5/16
2182,4
119,9
5
10/12,5
503,4
57,3
11
8/10
29,6
3,2
11
6,3/8
4,2
1,5
36
4/6,3
23,9
2,6
11
∑Massas
4541,9
532,0
12
ESTUDO DOS AGREGADOS
Da mesma forma, foi realizado o ensaio para o agregado reciclado, no qual se obtiveram os
resultados apresentados no Quadro I.7.
Quadro I. 7 - Determinação da forma das partículas – Índice de forma do material reciclado
Peneiros de
ensaio
Massa M1 (g)
Massa das
partículas não
cúbicas M2 (g)
Índice de Forma
SI=(M2/M1)×100
40/50
0,0
0,0
0
31,5/40
0,0
0,0
0
25/31,5
0,0
0,0
0
20/25
552,3
74,5
13
16/20
336,4
48,5
14
12,5/16
312,7
30,4
10
10/12,5
430,3
26,5
6
8/10
228,7
7,7
3
6,3/8
276,4
13,6
5
4/6,3
199,3
7,7
4
∑Massas
2336,1
208,9
9
I.3 Índice de achatamento
Nos quadros I.8 e I.9 que abaixo se apresentam, mostram-se os resultados obtidos nos ensaios
ao índice de achatamento dos agregados naturais para as diferentes frações, nomeadamente
para a fração 4/12 e para a fração 10/20.
Quadro I. 8 - Determinação da forma das partículas – Índice de achatamento da fração 4/12
Massa que
passa pelo
peneiro de
barras mi
(g)
FIi =
(mi/Ri)×100
Peneiros de
ensaio (mm)
Massa (Ri) da
fração di/Di (g)
Largura
nominal da
ranhura no
peneiro de
barras (mm)
25/31,5
0,0
16
0,0
0
20/25
0,0
12,5
0,0
0
16/20
41,8
10
3,4
8
12,5/16
355,3
8
48,1
14
10/12,5
465,6
6,3
65,7
14
8/10
524,5
5
99,4
19
6,3/8
449,4
4
79,5
18
4/6,3
250,6
2,5
11,7
5
M1:
2087,2
M2:
307,8
15
Gil Filipe Leonor Fernandes
105
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Quadro I. 9 - Determinação da forma das partículas – Índice de achatamento da fração 10/20
Massa que
passa pelo
peneiro de
barras mi
(g)
FIi =
(mi/Ri)×100
Peneiros de
ensaio (mm)
Massa (Ri) da
fração di/Di (g)
Largura
nominal da
ranhura no
peneiro de
barras (mm)
25/31,5
0,0
16
0,0
0
20/25
196,4
12,5
60,2
31
16/20
1602,0
10
153,5
10
12,5/16
2182,4
8
359,0
16
10/12,5
503,4
6,3
78,5
16
8/10
29,6
5
3,8
13
6,3/8
4,2
4
0,4
10
4/6,3
23,9
2,5
6,3
26
M1:
4541,9
M2:
661,7
15
Da mesma forma, foi realizado o ensaio para o betão britado, para o qual se obtiveram os
resultados apresentados no Quadro I.10.
Quadro I. 10 - Determinação da forma das partículas – Índice de achatamento do material
reciclado
106
Massa que
passa pelo
peneiro de
barras mi
(g)
FIi =
(mi/Ri)×100
Peneiros de
ensaio (mm)
Massa (Ri) da
fração di/Di (g)
Largura
nominal da
ranhura no
peneiro de
barras (mm)
25/31,5
0,0
16
0,0
0
20/25
1225,9
12,5
93,4
8
16/20
817,9
10
132,8
16
12,5/16
608,2
8
86,5
14
10/12,5
841,8
6,3
166,8
20
8/10
625,3
5
103,4
17
6,3/8
626,7
4
115,6
18
4/6,3
919,5
2,5
92,0
10
M1:
5665,3
M2:
790,5
14
ESTUDO DOS AGREGADOS
I.4 Massa volúmica
Quadro I. 11 - Determinação da massa volúmica da fração 0/4 pelo método do picnómetro
M2- massa da amostra mais picnómetro cheio de água (g):
1881,5
Temperatura da água (°C):
19,9
M3-massa do picnómetro cheio de água (g):
1518,1
M1-massa da amostra com superfície seca (g):
565,7
M4-massa da amostra seca em estufa (g):
563,3
Densidade da água para a temperatura de ensaio:
0,99822
Massa volúmica do material impermeável das partículas:
2,813
Massa volúmica das partículas secas em estufa:
2,780
Massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca:
2,7914
Água absorvida (WA24):
0,426
Quadro I. 12 - Determinação da massa volúmica da fração 4/12 pelo método do cesto de rede
metálica (partículas superiores a 4mm)
M2- massa da amostra mais cesto imerso em água (g):
1318,0
Temperatura da água (ºC):
11,7
M3-massa do cesto vazio imerso em água após ensaio (g):
-2,6
M1-massa da amostra seca com pano (g):
2114,4
M4-massa da amostra seca em estufa (g):
2094,8
Densidade da água para a temperatura de ensaio:
0,99953
Massa volúmica do material impermeável das partículas:
2,704
Massa volúmica das partículas secas em estufa:
2,638
Massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca:
2,662
Água absorvida (WA24):
0,936
Gil Filipe Leonor Fernandes
107
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Quadro I. 13 - Determinação da massa volúmica da fração 10/20 pelo método do cesto de rede
metálica (partículas superiores a 4mm)
M2- massa da amostra mais cesto imerso em água (g):
2846,5
Temperatura da água (ºC):
13,5
M3-massa do cesto vazio imerso em água após ensaio (g):
19,3
M1-massa da amostra seca com pano (g):
4590,7
M4-massa da amostra seca em estufa (g):
4549,5
Densidade da água para a temperatura de ensaio:
0,99930
Massa volúmica do material impermeável das partículas:
2,640
Massa volúmica das partículas secas em estufa:
2,578
Massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca:
2,601
Água absorvida (WA24):
0,906
Quadro I. 14 - Determinação da massa volúmica da fração de agregados reciclados pelo
método do picnómetro (partículas inferiores a 4mm)
108
M2- massa da amostra mais picnómetro cheio de água (g):
2090,0
Temperatura da água (ºC):
20,9
M3-massa do picnómetro cheio de água (g):
1519,0
M1-massa da amostra com superfície seca (g):
961,8
M4-massa da amostra seca em estufa (g):
931,4
Densidade da água para a temperatura de ensaio:
0,99802
Massa volúmica do material impermeável das partículas(ρa):
2,580
Massa volúmica das partículas secas em estufa (ρrd):
2,379
Massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca
(ρssd):
2,4563
Água absorvida (WA24):
3,269
ESTUDO DOS AGREGADOS
Quadro I. 15 - Determinação da massa volúmica da fração de agregados reciclados pelo
método do cesto de rede metálica (partículas superiores a 4mm)
M2- massa da amostra mais cesto imerso em água (g):
3293,4
Temperatura da água (ºC):
12,0
M3-massa do cesto vazio imerso em água após ensaio (g):
6,5
M1-massa da amostra seca com pano (g):
5983,0
M4-massa da amostra seca em estufa (g):
5623,9
Densidade da água para a temperatura de ensaio:
0,99950
Massa volúmica do material impermeável das partículas (ρa):
2,405
Massa volúmica das partículas secas em estufa (ρrd):
2,085
Massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca
(ρssd):
2,218
Água absorvida (WA24):
6,385
Quadro I. 16 - Massa volúmica dos agregados reciclados com ponderação dos valores obtidos
para partículas inferiores e superiores a 4mm
Massa volúmica do material impermeável das partículas (ρa):
2,430
Massa volúmica das partículas secas em estufa (ρrd):
2,127
Massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca
(ρssd):
2,252
Água absorvida (WA24):
5,943
Gil Filipe Leonor Fernandes
109
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
I.5 Estudo da mistura de agregados naturais
Quadro I. 17 - Mistura de agregados naturais
Peneiro
31,5
20,0
12,50
4,00
2,00
0,500
0,125
0,063
Proporção
na
mistura
Brita 10/20
100
98
23,4
5,8
3,7
1,5
0,7
0,4
32,0%
Brita 4/12
100
100
83,5
0,9
0,6
0,5
0,3
0,2
20,0%
Pó 0/4
100
100
100
95,9
64,6
24
7,9
5,9
46,5%
Filer
100
100
100
100
100
100
99
77
1,5%
Espec. (MÁX.)
100
100
86
49
41
26
14
7
Espec. (min.)
100
90
57
34
26
12
4
2
Curva de estudo
100,0
99,4
72,2
48,1
32,8
13,2
5,4
4,1
Abertura das malhas (mm)
110
100,0%
ESTUDO DOS AGREGADOS
Curva granulométrica dos agregados
100
90
Material que passa (%)
80
70
60
Brita 10/20
50
4/12
40
0/4
Filler
30
20
10
0
0,01
0,1
1
10
100
Diâmetros (mm)
Figura I. 1 - Curvas granulométricas dos agregados naturais
Gil Filipe Leonor Fernandes
111
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
I.6 Estudo da mistura de agregados reciclados
Quadro I. 18 - Mistura de agregados com betão reciclado
Peneiro
112
Abertura das malhas (mm)
31,5
20,0
12,50
4,00
2,00
0,500
0,125
0,063
Proporção na
mistura
Betão Britado
100
87,8
73,3
43,3
32,2
12,3
2,2
1,3
60,0%
Brita 10/20
100
98
23,4
5,8
3,7
1,5
0,7
0,4
10,0%
Brita 4/12
100
100
83,5
0,9
0,6
0,5
0,3
0,2
9,5%
0/4
100
100
100
95,9
64,6
24
7,9
5,9
19,0%
Filer
100
100
100
100
100
100
99
77
1,5%
Espec. (MÁX.)
100
100
86
49
41
26
14
7
Espec. (min.)
100
90
57
34
26
12
4
2
Curva de estudo
100,0
92,5
74,8
46,4
33,5
13,6
4,4
3,1
100,0%
ESTUDO DOS AGREGADOS
Curva granulométrica dos agregados
100
90
Material que passa (%)
80
70
60
Betão Britado
Brita 10/20
4/12
0/4
Filler
50
40
30
20
10
0
0,01
0,1
1
10
100
Diâmetros (mm)
Figura I. 2 - Curvas granulométricas dos agregados (reciclado + natural)
Gil Filipe Leonor Fernandes
113
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
APÊNDICE II.
II.1
Estudo das Misturas Betuminosas
Estudo de mistura betuminosa – Formulação Marshall
Quadro II. 1 – Estudo da mistura betuminosa com agregados naturais
114
%
Massa
%
Massa
Grupo de
Amostras
betume
Betume (g)
10/20
1
3,5
42
32
371
2
4,0
48
32
3
4,5
54
4
5,0
5
5,5
%
Massa
%
Massa
%
Massa
4/12 (g)
0/4
0/4 (g)
Filer
Filer (g)
20
232
46,5
538
1,5
17
1200
369
20
230
46,5
536
1,5
17
1200
32
367
20
229
46,5
533
1,5
17
1200
60
32
365
20
228
46,5
530
1,5
17
1200
66
32
363
20
227
46,5
527
1,5
17
1200
10/20 (g) 4/12
Total
Betume
10/20
4/12
0/4
Filer
Subtotal (g)
270
1834
1146
2664
86
6000
Total (g)
810
5501
3438
7993
258
18000
ESTUDO DAS MISTURAS BETUMINOSAS
Quadro II. 2 – Estudo da mistura betuminosa com agregados de betão britado
%
Grupo de
betume
Amostras
Massa
Betume (g)
%
B.
Rec
Massa
%
betão
10/20
britado (g)
Massa
%
Massa
%
Massa
%
Massa
10/20 (g)
4/12
4/12 (g)
0/4
0/4 (g)
filer
Filer (g)
Total
1
3,5
42
60
695
10
116
9,5
110
19
220
1,5
17
1200
2
4,0
48
60
691
10
115
9,5
109
19
219
1,5
17
1200
3
4,5
54
60
688
10
115
9,5
109
19
218
1,5
17
1200
4
5,0
60
60
684
10
114
9,5
108
19
217
1,5
17
1200
5
5,5
66
60
680
10
113
9,5
108
19
215
1,5
17
1200
Betume
B. Rec
10/20
4/12
0/4
Filler
Sub-Total (g)
270
60
3438
10
573
9,5
544
19
1089
1,5
86
6000
Total (g)
810
60
10314
10
1719
9,5
1633
19
3266
1,5
258
18000
Gil Filipe Leonor Fernandes
115
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Nos quadros II.3 e II.4 apresentam-se as massas volúmicas de cada material constituinte das
misturas betuminosas com agregados naturais e com agregados reciclados, respetivamente.
Com base nas massas volúmicas apresentadas foram calculadas as baridades máximas
teóricas, tendo em conta a massa de cada material na mistura. Paralelamente, foi realizado o
ensaio com recurso ao picnómetro de vácuo e segundo a norma EN 12697-5 (2009).
Quadro II. 3 – Massas volúmicas dos materiais utilizados na mistura com agregados naturais
Massas Volúmicas
Fração di/Di
0/4
ρrd (g/cm3)
2,780
4/12
2,638
10/20 (>4mm - 94,2%)
2,578
10/20 (<4mm - 5,8%)
2,763
Filer
2,700
Betume
1,030
Quadro II. 4 – Massas volúmicas dos materiais utilizados na mistura com agregados de betão
britado
Massas Volúmicas
116
Fração di/Di
ρrd (g/cm3)
0/4
2,780
4/12
2,638
10/20 (>4mm - 94,2%)
2,578
10/20 (<4mm - 5,8%)
2,763
Betão britado (valor
ponderado)
2,127
Reciclada (>4mm - 56,7%)
2,085
Reciclada (<4mm - 43,3%)
2,379
Filer
2,700
Betume
1,030
ESTUDO DAS MISTURAS BETUMINOSAS
II.2
Estudo de mistura betuminosa – Características Marshall
Quadro II. 5 – Características dos provetes Marshall – Mistura com agregados naturais
Massa do Provete (g)
Altura
média
(mm
Pesado
ao ar
Imerso
em água
Com a
Sup.
Seca c/
pano
Provete
Betume
(%)
A1
3,50%
64,0
64,9
64,3
64,6
64,5
1189,9
694,9
1196,7
13,6
0,9993
2,370
A2
3,50%
64,1
64,1
64,1
63,6
64,0
1180,2
689,7
1189,0
13,6
0,9993
2,362
A3
3,50%
63,3
63,6
63,3
63,7
63,5
1186,7
692,5
1191,6
13,6
0,9993
2,376
A4
4,00%
63,3
62,9
62,8
63,1
63,0
1187,4
695,5
1190,8
13,6
0,9993
2,396
A5
4,00%
61,3
61,8
61,5
61,8
61,6
1182,6
693,9
1184,5
13,6
0,9993
2,409
A6
4,00%
61,6
62,0
61,6
61,6
61,7
1186,3
696,1
1187,3
13,6
0,9993
2,413
A7
4,50%
61,9
62,5
62,1
62,2
62,2
1177,0
686,5
1179,0
13,5
0,9993
2,388
A8
4,50%
62,2
62,3
61,9
61,8
62,1
1178,5
686,5
1179,7
13,5
0,9993
2,388
A9
4,50%
61,9
61,8
62,2
62,2
62,0
1182,8
690,2
1184,0
13,5
0,9993
2,394
A10
5,00%
62,0
61,7
61,6
61,9
61,8
1173,6
686,1
1176,8
13,6
0,9993
2,390
A11
5,00%
62,4
61,9
62,2
62,1
62,2
1183,7
692,5
1185,3
13,6
0,9993
2,400
A12
5,00%
60,5
61,2
60,5
60,3
60,6
1163,5
681,0
1163,9
13,6
0,9993
2,408
A13
5,50%
63,1
63,3
62,9
63,1
63,1
1189,2
698,0
1190,2
13,8
0,9993
2,414
A14
5,50%
63,7
63,9
62,0
63,5
63,3
1195,4
701,5
1196,1
13,8
0,9993
2,415
A15
5,50%
60,0
59,3
59,5
59,5
59,6
1150,1
676,2
1150,6
13,8
0,9993
2,423
Gil Filipe Leonor Fernandes
Altura do Provete (mm)
117
Temp. Densidade Baridade
água (ºC) da água
(g/cm3)
Baridade
média
(g/cm3)
2,369
2,406
2,390
2,399
2,417
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Quadro II. 6 – Características dos provetes Marshall – Mistura com agregados naturais
118
Provete
Betume (%)
Estabilidade
corrigida
(kN)
Estabilidade
corrigida
média (kN)
A1
3,50%
10,1
A2
3,50%
9,5
A3
3,50%
11,1
3,0
A4
4,00%
11,9
3,6
A5
4,00%
12,1
A6
4,00%
12,8
3,2
A7
4,50%
11,1
2,9
A8
4,50%
9,0
A9
4,50%
10,5
2,7
A10
5,00%
10,7
4,2
A11
5,00%
10,9
A12
5,00%
9,8
2,4
A13
5,50%
9,5
3,8
A14
5,50%
10,0
A15
5,50%
10,6
Deformação
(mm)
Deformação
média (mm)
3,4
10,2
12,3
10,2
10,5
10,0
3,6
2,7
2,5
2,8
4,5
3,9
3,3
3,2
2,7
3,1
4,1
ESTUDO DAS MISTURAS BETUMINOSAS
Quadro II. 7 – Características dos provetes Marshall – Mistura com agregados naturais
Provete
Betume (%)
A1
3,50%
A2
3,50%
A3
ρmáx
(cálculo)
(g/cm3)
ρmáx
Porosidade Porosidade Porosidade
(picnómetro)
Vb (%)
teórica
(%)
(%)
(%)
(g/cm3)
6,82%
6,32%
7,12%
6,62%
3,50%
6,57%
A4
4,00%
A5
4,00%
A6
VMA (%)
8,05%
14,37%
8,03%
14,64%
6,07%
8,07%
14,14%
5,08%
4,03%
9,30%
13,34%
4,56%
3,51%
9,35%
12,86%
4,00%
4,37%
3,32%
9,37%
12,69%
A7
4,50%
4,66%
3,26%
10,43%
13,70%
A8
4,50%
4,67%
3,28%
10,43%
13,71%
A9
4,50%
4,44%
3,04%
10,46%
13,50%
A10
5,00%
3,87%
2,00%
11,60%
13,60%
A11
5,00%
3,46%
1,58%
11,65%
13,23%
A12
5,00%
3,16%
1,28%
11,69%
12,96%
A13
5,50%
2,17%
1,01%
12,89%
13,91%
A14
5,50%
2,13%
0,98%
12,90%
13,88%
A15
5,50%
1,83%
0,68%
12,94%
13,61%
Gil Filipe Leonor Fernandes
2,543
2,524
2,505
2,486
2,468
2,529
2,496
2,469
2,439
2,439
6,33%
3,62%
3,19%
1,62%
0,89%
119
VMA (%)
14,38%
12,96%
13,64%
13,27%
13,80%
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Quadro II. 8 – Características dos provetes Marshall – Mistura com agregados com betão britado
Massa do Provete (g)
Altura
média
(mm
Pesado
ao ar
(M1)
Imerso
em água
(M2)
Com a
Sup.
Seca c/
pano
(M3)
Temp.
água
(ºC)
Densidade
da água
Baridade
(g/cm3)
Provete
Betume
(%)
R1
3,50%
68,6
69,0
69,1
68,5
68,8
1178,8
633,8
1185,3
14,4
0,9993
2,136
R2
3,50%
70,4
70,7
70,0
70,4
70,4
1184,5
635,1
1193,0
14,4
0,9993
2,122
R3
3,50%
69,4
69,4
69,4
69,5
69,4
1187,3
641,6
1196,0
14,4
0,9993
2,140
R4
4,00%
67,5
68,1
67,6
67,9
67,8
1174,4
638,2
1181,1
15,2
0,9992
2,161
R5
4,00%
69,7
69,7
69,7
69,5
69,7
1173,4
640,3
1191,6
15,2
0,9992
2,127
R6
4,00%
67,4
67,3
67,2
67,5
67,4
1178,4
651,0
1186,9
15,2
0,9992
2,197
R7
4,50%
64,0
63,5
63,5
63,6
63,7
1109,2
614,5
1119,0
15,5
0,9992
2,197
R8
4,50%
62,7
62,2
62,5
62,5
62,5
1112,2
615,6
1118,5
15,5
0,9992
2,210
R9
4,50%
63,0
63,4
62,9
62,7
63,0
1114,3
617,0
1119,0
15,5
0,9992
2,218
R10
5,00%
61,3
60,7
60,3
60,5
60,7
1097,2
615,0
1110,0
13,8
0,9993
2,215
R11
5,00%
61,9
61,0
60,8
61,9
61,4
1097,2
614,0
1101,4
13,8
0,9993
2,250
R12
5,00%
60,6
60,9
60,6
60,7
60,7
1094,5
610,8
1097,5
13,8
0,9993
2,247
R13
5,50%
62,5
62,5
62,3
63,0
62,6
1115,1
622,0
1118,8
13,8
0,9993
2,243
R14
5,50%
61,7
61,7
61,4
61,8
61,7
1104,8
616,1
1108,5
13,8
0,9993
2,242
R15
5,50%
61,8
61,2
62,4
61,7
61,8
1110,3
621,4
1114,2
13,8
0,9993
2,251
120
Altura do Provete (mm)
Baridade
média
(g/cm3)
2,133
2,162
2,208
2,237
2,246
ESTUDO DAS MISTURAS BETUMINOSAS
Quadro II. 9 – Características dos provetes Marshall – Mistura com agregados com betão britado
Gil Filipe Leonor Fernandes
Provete
Betume (%)
Estabilidade
corrigida
(kN)
Estabilidade
corrigida
(kN)
R1
3,50%
16,7
R2
3,50%
13,4
R3
3,50%
17,4
3,2
R4
4,00%
15,4
2,5
R5
4,00%
12,7
R6
4,00%
19,0
2,8
R7
4,50%
14,0
2,7
R8
4,50%
16,3
R9
4,50%
15,8
2,2
R10
5,00%
16,6
2,7
R11
5,00%
14,9
R12
5,00%
16,6
2,3
R13
5,50%
11,7
2,9
R14
5,50%
13,1
R15
5,50%
14,1
Deformação
(mm)
Deformação
média (mm)
2,4
15,8
15,7
15,4
16,0
13,0
3,2
3,6
3,0
3,4
2,9
2,8
121
2,9
3,0
2,6
2,8
2,9
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Quadro II. 10 – Características dos provetes Marshall – Mistura com agregados de betão britado
122
Provete
Betume (%)
R1
3,50%
R2
3,50%
R3
ρmáx
(cálculo)
(g/cm3)
Ρmáx
Porosidade Porosidade Porosidade
(picnómetro)
teórica
(%)
(%)
média (%)
(g/cm3)
Vb (%)
VMA (%)
7,26%
21,06%
7,21%
21,59%
5,98%
13,80%
6,61%
14,38%
3,50%
5,80%
13,64%
7,27%
20,91%
R4
4,00%
4,26%
11,24%
8,39%
19,63%
R5
4,00%
5,80%
12,66%
8,26%
20,92%
R6
4,00%
2,68%
9,77%
8,53%
18,30%
R7
4,50%
2,09%
8,68%
9,60%
18,28%
R8
4,50%
1,52%
8,15%
9,65%
17,80%
R9
4,50%
1,15%
7,81%
9,69%
17,50%
R10
5,00%
0,67%
7,11%
10,75%
17,86%
R11
5,00%
-0,87%
5,66%
10,92%
16,58%
R12
5,00%
-0,77%
5,76%
10,91%
16,67%
R13
5,50%
-1,20%
5,70%
11,98%
17,68%
R14
5,50%
-1,16%
5,73%
11,97%
17,71%
R15
5,50%
-1,58%
5,34%
12,02%
17,36%
2,272
2,258
2,244
2,230
2,216
2,478
2,435
2,406
2,385
2,379
13,94%
11,22%
8,21%
6,18%
5,59%
VMA
médio (%)
21,19%
19,62%
17,86%
17,04%
17,58%
ESTUDO DAS MISTURAS BETUMINOSAS
II.3
Estudo de mistura betuminosa – Wheel-Tracking
Quadro II. 11 - Composição das lajes para o ensaio de Wheel tracking da mistura betuminosa com agregados naturais
%
Amostra
betume
Massa
betume
(g)
%
Massa
%
10/20
10/20 (g)
Massa
1
4,1
529
32
3961
20
2475
46,5
5755
1,5
186
12906
2
4,6
596
32
3956
20
2473
46,5
5749
1,5
185
12960
3
5,1
663
32
3949
20
2468
46,5
5738
1,5
185
13003
4/12 4/12 (g)
%
Massa
%
Massa
0/4
0/4 (g)
filer
filer (g)
Total (g)
Quadro II. 12 - Estudo da mistura betuminosa com agregados de betão britado
%
Amostra
betume
Massa
betume
(g)
1
4,2
496
60
6785
10
1131
9,5
1074
19
2149
1,5
170
11804
2
4,7
563
60
6845
10
1141
9,5
1084
19
2168
1,5
171
11972
3
5,2
629
60
6880
10
1147
9,5
1089
19
2179
1,5
172
12096
Gil Filipe Leonor Fernandes
%
%
Massa
%
Massa
%
Massa
%
Massa
B. Rec
Massa
B. Rec
(g)
10/20
10/20 (g)
4/12
4/12 (g)
0/4
0/4 (g)
filer
filer (g)
123
Total (g)
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
II.4
Estudo de mistura betuminosa – Sensibilidade à água
Finalmente, foram estudadas misturas betuminosas para verificação da sensibilidade à água avaliada pelo parâmetro ITSR. Nos quadros abaixo
apresenta-se o estudo das misturas betuminosas. À semelhança do ensaio de Wheel Tracking os provetes foram fabricados com o teor ótimo em
betume.
Quadro II. 13 - Estudo da mistura betuminosa com agregados naturais
Amostra
%
betume
Massa
betume (g)
%
10/20
Massa
10/20 (g)
%
4/12
Massa
4/12 (g)
%
0/4
Massa
0/4 (g)
%
filer
Massa
filer (g)
Total (g)
1
4,1
49
32
368
20
230
46,5
535
1,5
17
1200
2
4,6
55
32
366
20
229
46,5
532
1,5
17
1200
3
5,1
61
32
364
20
228
46,5
530
1,5
17
1200
Quadro II. 14 - Estudo da mistura betuminosa com agregados reciclados
%
Amostra
betume
betume (g)
B. Rec
Massa
B. Rec
(g)
1
4,2
50
60
690
10
115
9,5
109
19
218
1,5
17
1200
2
4,7
56
60
686
10
114
9,5
109
19
217
1,5
17
1200
3
5,2
62
60
683
10
114
9,5
108
19
216
1,5
17
1200
124
Massa
%
%
Massa
%
Massa
%
Massa
%
Massa
Total
10/20
10/20 (g)
4/12
4/12 (g)
0/4
0/4 (g)
filer
filer (g)
ESTUDO DAS MISTURAS BETUMINOSAS
Os quadros II.15 e II.16 apresentam as características dos provetes a ensaiar e os resultados obtidos dos ensaios de tração indireta respetivamente,
os quais permitiram a posterior determinação do parâmetro ITSR. Da mesma forma, os quadros II.17 e II.18 apresentam o estudo aos provetes
fabricados com agregados reciclados.
Quadro II. 15 – Características dos provetes com agregados naturais e condições de ensaio
Geometria
Massa do provete (g)
Provete
h (mm)
Diâm (mm)
Ar
Imerso
Sup seca
T (ºC)
Água
sa1
64,2
101,6
1231,8
723,1
1233,5
19,9
1,00122
2409,3
sa2
63,5
101,6
1218,6
715,1
1219,6
19,9
1,00122
2411,4
sa4
62,6
101,6
1142,5
655,4
1146,3
20,6
1,00106
2323,1
sa5
60,4
101,6
1179,6
699,4
1180,8
20,6
1,00106
2445,8
sa6
64,8
101,6
1182,6
677,9
1188,4
20,6
1,00106
2312,3
sa7
64,0
101,6
1177,4
677,3
1182,8
20,7
1,00104
2324,8
Gil Filipe Leonor Fernandes
125
Densidade
Água
Baridade
(kg/m3)
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Quadro II. 16 – Resultados do ensaio de tração indireta e determinação de ITSR em provetes com agregados naturais
Grupos
Provetes "a seco"
Provetes "imersos"
Características dos provetes
sa1
sa4
sa6
sa2
sa5
sa7
Massa do provete (arredondado a 0,1g)
1231,8
1142,5
1182,6
1218,6
1179,6
1177,4
Diâmetro do provete (arredondado a 0,1mm)
101,6
101,6
101,6
101,6
101,6
101,6
Altura do provete (arredondado a 0,1 mm)
64,2
62,6
64,8
63,5
60,4
64,0
Altura média (mm)
63,9
62,6
Diferença entre a altura média dos dois grupos
(arredondada a 0,1 mm) não deve exceder os 5mm
Volume geométrico do provete (cm3)
520,5
507,5
525,3
514,8
489,7
518,9
2,367
2,251
2,251
2,367
2,409
2,269
723,1
655,4
677,9
715,1
677,9
677,3
Massa provete com sup. Seca (g)
1233,5
1146,3
1188,4
1219,6
1188,4
1182,8
Valor de K para correção
1,00122
1,00122
1,00106
1,00122
1,00106
1,00104
2,409
2,323
2,312
2,411
2,306
2,325
3
Baridade geométrica média (g/cm )
Massa do provete imerso em água
(arredondado a 0,1g)
Baridade imersa (g/cm3)
3
Baridade imersa média (g/cm )
A diferença da baridade imersa média dos dois grupos
de provetes (g/cm3) não deve exceder os 0,015g/cm3
(15 kg/m3)
126
1,2
2,348
2,348
0,001
ESTUDO DAS MISTURAS BETUMINOSAS
Quadro II. 16 (Continuação) – Resultados do ensaio de tração indireta e determinação de ITSR em provetes com agregados
naturais
Grupos
Provetes "a seco"
Características dos provetes
sa1
sa4
Provetes "imersos"
sa6
sa2
sa5
sa7
Características dos provetes depois do vácuo
Diâmetro do provete (arredondado a 0,1mm)
---
---
---
101,6
101,6
101,6
Altura do provete (arredondado a 0,1 mm)
---
---
---
63,7
60,6
64
---
---
---
516,4
491,3
3
Volume do provete (cm )
518,9
3
O aumento do volume dos provetes após o vácuo não
deve exceder 2%
508,9 (g/cm )
NA
1,0%
Ensaio de tração indireta EN 12697-23
Tempo de condicionamento (h)
NA
NA
NA
72
72
72
Temperatura de ensaio (ºC)
20
20
20
40
40
40
3
4,3
4,9
2,7
Resistência máxima (kN)
4,4
Resistência média (kN)
Tração indireta ITS (GPa)
1
1,9
3,1
0,00043
0,00019
4,0
0,00029
0,00051
Tração indireta média ITS (GPa)
0,000359776
0,000399006
Tração indireta média ITS (kPa)
359,776
399,006
ITSR (%)
1
0,00042
111
Valor não considerado no cálculo da tração indireta (ITS) por se tratar de um outlier.
Gil Filipe Leonor Fernandes
127
0,00026
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Quadro II. 17 – Características dos provetes com agregados de betão britado e condições de ensaio
Geometria
128
Massa do provete (g)
T (ºC)
Densidade
Baridade
provete
h (mm)
Diâm (mm)
Ar
Imerso
Sup seca
Água
Água
(kg/m3)
sr1
64,7
101,6
1163,6
653,3
1168,3
19,2
1,00136
2255,9
sr2
67,6
101,6
1171,6
651,7
1184,3
19,2
1,00136
2196,4
sr3
65,6
101,6
1163,9
649,6
1169,4
19,0
1,00140
2235,8
sr4
66,1
101,6
1163,2
646,4
1173,9
18,5
1,00150
2202,0
sr5
66,6
101,6
1168,0
645,5
1176,1
17,5
1,00180
2198,8
sr6
67,2
101,6
1168,3
641,4
1177,0
17,5
1,00180
2178,9
ESTUDO DAS MISTURAS BETUMINOSAS
Quadro II. 18 – Resultados do ensaio de tração indireta e determinação de ITSR em provetes com agregados com betão britado
Grupos
Provetes " a seco"
Provetes "imersos"
Características dos provetes
sr1
sr2
sr4
sr3
sr5
sr6
Massa do provete (arredondado a 0,1g)
1163,6
1171,6
1163,2
1163,9
1168,0
1168,3
Diâmetro do provete ( arredondado a 0,1mm)
101,6
101,6
101,6
101,7
101,7
101,7
Altura do provete ( arredondado a 0,1 mm)
64,7
67,6
66,4
65,6
66,8
67,0
Altura média (mm)
66,2
66,5
Diferença entre a altura média dos dois grupos
(arredondada a 0,1 mm) não deve exceder os 5mm
0,2
Volume geométrico do provete (cm3)
524,5
548,0
538,3
532,9
542,6
544,2
Baridade geométrica média (g/cm3)
2,218
2,138
2,161
2,184
2,153
2,147
Massa do provete imerso em água
(arredondado a 0,1g)
653,3
651,7
646,4
649,6
645,5
641,4
Massa provete com sup. seca (g)
1168,3
1184,3
1173,9
1169,4
1176,1
1177
valor de K para correção
1,00136
1,00136
1,0015
1,0014
1,0018
1,0018
2,256
2,196
2,202
2,236
2,199
2,179
Baridade imersa (g/cm3)
3
Baridade imersa média (g/cm )
2,218
2,204
A diferença da baridade imersa média dos dois grupos de
provetes (g/cm3) não deve exceder os 0,015g/cm3
(15kg/m3)
Gil Filipe Leonor Fernandes
0,014
129
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Quadro II. 18 (Continuação) – Resultados do ensaio de tração indireta e determinação da resistência conservada em provetes
com agregados naturais
Grupos
Provetes " a seco"
Características dos provetes
sr1
Provetes "imersos"
sr2
sr4
sr3
sr5
sr6
Características dos provetes depois do vácuo
Diâmetro do provete (arredondado a 0,1mm)
---
---
---
101,7
101,7
101,7
Altura do provete ( arredondado a 0,1 mm)
---
---
---
65,5
66,7
67,3
Volume do provete (cm3)
---
---
---
532,1
541,8
546,7
O aumento do volume dos provetes
540,2 (g/cm3)
NA
após o vácuo não deve exceder 2%
1,0%
Ensaio de tração indireta EN 12697-23
Tempo de condicionamento (h)
72
72
Temperatura de ensaio (ºC)
20
20
20
40
40
40
Resistência máxima (kN)
6,3
4
4,1
5
3,5
3,3
Resistência média(kN)
Tração indireta ITS (GPa)
4,8
0,0006
0,0004
3,9
0,0004
0,0005
0,0003
Tração indireta média ITS (GPa)
0,000455947
0,00037115
Tração indireta média ITS (Kpa)
455,947
371,150
ITSR (%)
130
72
81
0,0003
RESULTADOS GRÁFICOS
APÊNDICE III. Resultados Gráficos
III.1
Estabilidade Marshall em provetes formulados com agregados naturais
Figura III. 1 – Estabilidade Marshall Provete A1 – Percentagem de betume 3,5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 10,2 kN
Fator de correção (c): 0,992 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 10,1 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 3,4 mm
Gil Filipe Leonor Fernandes
131
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura III. 2 – Estabilidade Marshall Provete A2 – Percentagem de betume 3,5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 9,5 kN
Fator de correção (c): 1,005 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 9,5 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 3,6 mm
132
RESULTADOS GRÁFICOS
Figura III. 3 – Estabilidade Marshall Provete A3 – Percentagem de betume 3,5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 10,9 kN
Fator de correção (c): 1,018 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 11,1 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 3,0 mm
Gil Filipe Leonor Fernandes
133
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura III. 4 – Estabilidade Marshall Provete A4 – Percentagem de betume 4%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 11,6 kN
Fator de correção (c): 1,031 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 11,9 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 3,6 mm
134
RESULTADOS GRÁFICOS
Figura III. 5 – Estabilidade Marshall Provete A5 – Percentagem de betume 4%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 11,3 kN
Fator de correção (c): 1,069 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 12,1 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 2,7 mm
Gil Filipe Leonor Fernandes
135
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura III. 6 – Estabilidade Marshall Provete A6 – Percentagem de betume 4%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 12 kN
Fator de correção (c): 1,067 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 12,8 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 3,2 mm
136
RESULTADOS GRÁFICOS
Figura III. 7 – Estabilidade Marshall Provete A7 – Percentagem de betume 4,5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 10,6 kN
Fator de correção (c): 1,053 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 11,1 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 2,9 mm
Gil Filipe Leonor Fernandes
137
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura III. 8 – Estabilidade Marshall Provete A8 – Percentagem de betume 4,5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 8,5 kN
Fator de correção (c): 1,056 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 9,0 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 2,5 mm
138
RESULTADOS GRÁFICOS
Figura III. 9 – Estabilidade Marshall Provete A9 – Percentagem de betume 4,5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 9,9 kN
Fator de correção (c): 1,058 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 10,5 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 2,7 mm
Gil Filipe Leonor Fernandes
139
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura III. 10 – Estabilidade Marshall Provete A10 – Percentagem de betume 5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 10,1 kN
Fator de correção (c): 1,064 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 10,7 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 4,2 mm
140
RESULTADOS GRÁFICOS
Figura III. 11 – Estabilidade Marshall Provete A11 – Percentagem de betume 5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 10,3 kN
Fator de correção (c): 1,053 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 10,9 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 2,8 mm
Gil Filipe Leonor Fernandes
141
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura III. 12 – Estabilidade Marshall Provete A12 – Percentagem de betume 5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 9,0 kN
Fator de correção (c): 1,097 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 9,8 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 2,4 mm
142
RESULTADOS GRÁFICOS
Figura III. 13 – Estabilidade Marshall Provete A13 – Percentagem de betume 5,5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 9,3 kN
Fator de correção (c): 1,029 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 9,5 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 3,8 mm
Gil Filipe Leonor Fernandes
143
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura III. 14 – Estabilidade Marshall Provete A14 – Percentagem de betume 5,5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 9,8 kN
Fator de correção (c): 1,023 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 10,0 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 4,5 mm
144
RESULTADOS GRÁFICOS
Figura III. 15 – Estabilidade Marshall Provete A15 – Percentagem de betume 5,5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 9,4 kN
Fator de correção (c): 1,126 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 10,6 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 3,9 mm
Gil Filipe Leonor Fernandes
145
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
III.2 Estabilidade Marshall em provetes formulados com agregados
reciclados
Figura III. 16 – Estabilidade Marshall Provete R1 – Percentagem de betume 3,5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 18,7 kN
Fator de correção (c): 0,893 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 16,7 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 2,4 mm
146
RESULTADOS GRÁFICOS
Figura III. 17 – Estabilidade Marshall Provete R2 – Percentagem de betume 3,5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 15,7 kN
Fator de correção (c): 0,852 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 13,4 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 3,2 mm
Gil Filipe Leonor Fernandes
147
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura III. 18 – Estabilidade Marshall Provete R3 – Percentagem de betume 3,5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 19,9 kN
Fator de correção (c): 0,874 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 17,4 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 3,2 mm
148
RESULTADOS GRÁFICOS
Figura III. 19 – Estabilidade Marshall Provete R4 – Percentagem de betume 4%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 16,9 kN
Fator de correção (c): 0,911 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 15,4 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 2,5 mm
Gil Filipe Leonor Fernandes
149
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura III. 20 – Estabilidade Marshall Provete R5 – Percentagem de betume 4%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 14,7 kN
Fator de correção (c): 0868 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 12,7 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 3,6 mm
150
RESULTADOS GRÁFICOS
Figura III. 21 – Estabilidade Marshall Provete R6 – Percentagem de betume 4%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 20,6 kN
Fator de correção (c): 0,921 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 19,0 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 2,8 mm
Gil Filipe Leonor Fernandes
151
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura III. 22 – Estabilidade Marshall Provete R7 – Percentagem de betume 4,5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 13,8 kN
Fator de correção (c): 1,013 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 14,0 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 2,7 mm
152
RESULTADOS GRÁFICOS
Figura III. 23 – Estabilidade Marshall Provete R8 – Percentagem de betume 4,5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 15,5 kN
Fator de correção (c): 1,050 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 16,3 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 3,0 mm
Gil Filipe Leonor Fernandes
153
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura III. 24 – Estabilidade Marshall Provete R9 – Percentagem de betume 4,5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 15,3 kN
Fator de correção (c): 1,031 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 15,8 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 2,2 mm
154
RESULTADOS GRÁFICOS
Figura III. 25 – Estabilidade Marshall Provete R10 – Percentagem de betume 5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 15,2 kN
Fator de correção (c): 1,094 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 16,6 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 2,7 mm
Gil Filipe Leonor Fernandes
155
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura III. 26 – Estabilidade Marshall Provete R11 – Percentagem de betume 5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 13,8 kN
Fator de correção (c): 1,080 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 14,9 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 3,4 mm
156
RESULTADOS GRÁFICOS
Figura III. 27 – Estabilidade Marshall Provete R12 – Percentagem de betume 5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 15,2 kN
Fator de correção (c): 1,094 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 16,6 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 2,3 mm
Gil Filipe Leonor Fernandes
157
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura III. 28 – Estabilidade Marshall Provete R13 – Percentagem de betume 5,5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 11,1 kN
Fator de correção (c): 1,050 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 11,7 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 2,9 mm
158
RESULTADOS GRÁFICOS
Figura III. 29 – Estabilidade Marshall Provete R14 – Percentagem de betume 5,5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 13,3 kN
Fator de correção (c): 1,067 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 13,1 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 2,9 mm
Gil Filipe Leonor Fernandes
159
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura III. 30 – Estabilidade Marshall Provete R15 – Percentagem de betume 5,5%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 13,3 kN
Fator de correção (c): 1,064 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 14,1 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 2,8 mm
160
RESULTADOS GRÁFICOS
III.3 Ensaios de tração indireta em provetes formulados com agregados
naturais
Figura III. 31 – Tração indireta em provete seco Sa1 – Percentagem de betume 4,6%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 4,3 kN
Fator de correção (c): 1,018 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 4,4 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 1,6 mm
Gil Filipe Leonor Fernandes
161
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura III. 32 – Tração indireta em provete seco Sa4 – Percentagem de betume 4,6%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 1,9 kN
Fator de correção (c): 1,026 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 1,9 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 0,6 mm
162
RESULTADOS GRÁFICOS
Figura III. 33 – Tração indireta em provete seco Sa6 – Percentagem de betume 4,6 %
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 3,0 kN
Fator de correção (c): 0,980 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 3,0 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 1,1 mm
Gil Filipe Leonor Fernandes
163
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura III. 34 – Tração indireta em provete imerso Sa2 – Percentagem de betume 4,6%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 4,3 kN
Fator de correção (c): 1,005 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 4,3 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 1,3 mm
164
RESULTADOS GRÁFICOS
Figura III. 35 – Tração indireta em provete imerso Sa5 – Percentagem de betume 4,6%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 4,4 kN
Fator de correção (c): 1,100 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 4,9 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 2,2 mm
Gil Filipe Leonor Fernandes
165
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura III. 36 – Tração indireta em provete imerso Sa7 – Percentagem de betume 4,6%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 2,7 kN
Fator de correção (c): 1,018 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 2,7 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 1,3 mm
166
RESULTADOS GRÁFICOS
III.4 Ensaios de tração indireta em provetes formulados com agregados
reciclados
Figura III. 37 – Tração indireta em provete seco Sr1 – Percentagem de betume 4,7%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 6,4 kN
Fator de correção (c): 0,987 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 6,3 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 1,6 mm
Gil Filipe Leonor Fernandes
167
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura III. 38 – Tração indireta em provete seco Sr2 – Percentagem de betume 4,7%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 4,4 kN
Fator de correção (c): 0,916 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 4,0 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 1,6 mm
168
RESULTADOS GRÁFICOS
Figura III. 39 – Tração indireta em provete seco Sr4 – Percentagem de betume 4,7%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 4,4 kN
Fator de correção (c): 0,945 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 4,1 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 1,5 mm
Gil Filipe Leonor Fernandes
169
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura III. 40 – Tração indireta em provete imerso Sr3 – Percentagem de betume 4,7%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 5,2 kN
Fator de correção (c): 0,964 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 5,0 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 2,0 mm
170
RESULTADOS GRÁFICOS
Figura III. 41 – Tração indireta em provete imerso Sr5 – Percentagem de betume 4,7%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 3,7 kN
Fator de correção (c): 0,945 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 3,5 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 1,8 mm
Gil Filipe Leonor Fernandes
171
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
Figura III. 42 – Tração indireta em provete imerso Sr6 – Percentagem de betume 4,7%
Resultados:
Estabilidade de Marshall: 3,6 kN
Fator de correção (c): 0,930 (altura) [mm]
Estabilidade de Marshall corrigida (S): 3,3 kN
Deformação Marshall Nominal (Fn): 1,6 mm
172
RESULTADOS GRÁFICOS
III.5
Ensaios Wheel Tracking em lajes com agregados naturais
Laje A1
20,00
18,00
Deformação (mm)
16,00
14,00
12,00
10,00
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
0
2000
4000
6000
8000
10000
Ciclos
Figura III. 43 – Wheel Tracking em laje de agregado natural – Percentagem de betume 4,6%
(1)
Laje A2
20,00
18,00
Deformação (mm)
16,00
14,00
12,00
10,00
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
0
2000
4000
6000
8000
10000
Ciclos
Figura III. 44 – Wheel Tracking em laje de agregado natural – Percentagem de betume 4,6%
(2)
Gil Filipe Leonor Fernandes
173
Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte
III.6
Ensaios Wheel Tracking em lajes com agregados de betão britado
Laje R1
20,00
18,00
Deformação (mm)
16,00
14,00
12,00
10,00
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
0
2000
4000
6000
8000
10000
Ciclos
Figura III. 45 – Wheel Tracking em laje de agregados reciclados – Percentagem de betume
4,7% (1)
Laje R2
20,00
18,00
Deformação (mm)
16,00
14,00
12,00
10,00
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
0
2000
4000
6000
8000
10000
Ciclos
Figura III. 46 – Wheel Tracking em laje de agregados reciclados – Percentagem de betume
4,7% (2)
174
RESULTADOS GRÁFICOS
ANEXO I. Ficha Técnica do Betume
Descrição:
Betume convencional para misturas betuminosas.
Quadro AI. 1 – Verificação do cumprimento na normalização em vigor para o betume 50/70
Repsol
Gil Filipe Leonor Fernandes
175