44ª RAPv – REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO
E
18º ENACOR – ENCONTRO NACIONAL DE CONSERVAÇÃO RODOVIÁRIA
ISSN 1807-5568 RAPv
Foz do Iguaçu, PR – de 18 a 21 de Agosto de 2015
ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DA CAPACIDADE DA ABSORÇÃO DO
RESÍDUO DA CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO NA DETERMINAÇÃO DOS
ÍNDICES VOLUMÉTRICOS DE MISTURAS ASFÁLTICAS
Victor Manuel de Queiroz Lourenço¹; Erinaldo Hilário Cavalcante².
RESUMO
Sabe-se que a construção civil é a principal fonte geradora de resíduos sólidos, superando a capacidade dos aterros
receptores e outros espaços permitidos para a sua deposição. Nesse contexto, este estudo se insere nesta temática, partindo
da caracterização do agregado de resíduo da construção e demolição (RCD) gerado em uma unidade recicladora localizada
no Estado de Sergipe, afim de se analisar a viabilidade técnica do RCD em substituição ao agregado convencionalmente
utilizado em misturas asfálticas usinadas a quente, com vistas à aplicação em camadas de rolamento de rodovias. Após a
caracterização do agregado, verificou-se uma absorção elevada, de 10%, quando comparada ao agregado convencional,
o que gerou a necessidade de uma análise mais específica. No processo de obtenção do teor de projeto da mistura asfáltica,
a partir da metodologia Marshall, verificou-se que o mesmo seria de 13%, e não se enquadraria dentro das especificações
estabelecidas para percentual de vazios (Vv) e relação betumem vazios (RBV) da mistura. Percebeu-se que, ao tentar
moldar um corpo de prova com tal teor, o mesmo apresentava grande quantidade de ligante asfáltico em excesso, o que
levou a conclusão de que o agregado, apesar de apresentar uma absorção de 10%, não estava absorvendo o ligante, e que
desta forma, os parâmetros volumétricos obtidos eram incoerentes. Substitui-se, então, a densidade máxima teórica
(DMT) pela densidade máxima medida (Gmm), determinada a partir do Método Rice, e chegou-se a um teor de projeto
de 9,1%, e atendendo as especificações quanto a Vv e RBV. Dessa forma, concluiu-se que o asfalto não penetra os vazios
do agregado por completo, e dessa forma, o uso da DMT não representa a realidade da mistura. O Método Rice aparece
como uma alternativa interessante, já que leva em conta a absorção dos agregados e tem interferência muito grande nas
determinações das relações volumétricas.
PALAVRAS-CHAVE: resíduo da construção e demolição, absorção, Método Rice.
ABSTRACT
It is known that the construction is the principal source of solid waste, exceeding the capacity of landfills and other
receptors space allowed for deposition. In this context, this study is part of this theme, based on the characterization of
construction and demolition waste aggregate, generated at a recycling plant located in the State of Sergipe, in order to
analyze the technical feasibility of the aggregate to replace conventionally used aggregate machined in asphalt mixtures
hot, in order to apply on highways bearing layers. After characterizing the aggregate, there was a high absorption of 10%,
compared to conventional aggregate, which generated the need for more specific analysis. In the process of obtaining the
project content of the asphalt mixture design from the Marshall methodology, it was found that the same would be 13%,
and would not fit within the limits for voids percentage (Vv) and empty bitumen relation (RBV) of the mixture. It was
noticed that in trying to shape a specimen with such content, it presented a great amount of asphalt binder in excess,
leading to the conclusion that the aggregate, despite having a 10% absorption was not absorbing binder, and thus the
volumetric parameters obtained were inconsistent. Replaces up, then, the theoretical maximum density (DMT) by the
maximum density measured (Gmm), determined from the Rice Method, and it reached a 9.1% project content, and
meeting the specifications as Vv and RBV. Thus, it was concluded that the asphalt does not penetrate the gaps of the
¹ Engº Civil, Me, UFS, Av. Marechal Rondon, s/n Jardim Rosa Elze - CEP 49100-000 - São Cristóvão/SE, email:
[email protected].
² Engº Civil, Dsc., UFS, Av. Marechal Rondon, s/n Jardim Rosa Elze - CEP 49100-000 - São Cristóvão/SE, email:
[email protected].
aggregate completely, and thus, the use of DMT does not represent the reality of the mixture. The Rice Method appears
as an interesting alternative, since it takes into account the absorption of aggregates and has very large interference in the
determination of the volumetric ratios.
ABSTRATCT: construction and demolition waste, absorption, Rice Method.
Introdução
A quantidade crescente de resíduos sólidos gerados na atualidade e as consequências do seu acúmulo
inadequado apontam para a necessidade de desenvolvimento e aplicação de alternativas de
gerenciamento desse passivo ambiental. Muitas pesquisas vêm sendo realizadas em todo o mundo a
fim de resolver os problemas decorrentes deste processo em busca da sustentabilidade do setor
construtivo.
Uma das principais responsáveis pela problemática dos resíduos em cidades de grande e médio porte
é a construção civil, causando um problema crônico que envolve questões de ordem ambiental, social
e financeira, principalmente porque grande parte do material normalmente é disposta de forma
irregular em locais como vias, rios, córregos, terrenos baldios e áreas de mananciais. Ainda que o
descarte seja feito de forma adequada, dispostos em aterros sanitários ou áreas permitidas, o problema
permanece, pois por corresponder a mais de 50% do total gerado, o Resíduo da Construção e
Demolição (RCD) se torna o grande responsável pelo esgotamento dos mesmos (BERNUCCI,
MOTTA e MOURA, 2004).
Assim, é possível constatar que o volume de RCD afeta a qualidade de vida nas cidades. Pois, entre
outras questões, como consequência do esgotamento dos aterros, criam-se novos locais para
destinação dos mesmos pelos órgãos responsáveis pela limpeza urbana, o que aumenta as despesas
públicas devido à necessidade de desapropriação de novas áreas e o transporte dos resíduos para
locais cada vez mais distantes. Além disso, existem dificuldades de encontrar locais adequados para
a construção dos aterros sanitários pelo fato destas áreas serem ambientalmente protegidas.
Diante desse contexto, em 5 de julho de 2002 a resolução CONAMA nº 307 declarou os geradores
como responsáveis pelo próprio resíduo, tendo como objetivo prioritário a não geração de resíduos e,
secundariamente, a redução, a reutilização e a reciclagem (3 R’s). Segundo Motta (2005) apud Bodi
et al. (1995), aproximadamente 80% de todo o resíduo de construção gerado é passivo de reciclagem.
Comungando com a mesma opinião, ALT-MAT (1999) afirma que de todo o resíduo produzido, até
90% é constituído de materiais “duros”, que podem se tornar agregados.
Quando reciclado, o RCD se torna aplicável em diversos setores da engenharia civil, entre elas as
obras de pavimentação se destacam pela grande quantidade de material que consomem e porque nelas
podem ser utilizados vários materiais componentes do entulho (concreto, argamassas, materiais
cerâmicos, areia, pedras, etc.). Neste sentido, o uso de agregado reciclado da construção civil em
pavimentação vem sendo abordados em muitos estudos e aplicado em alguns países como E.U.A,
Brasil e diversos países europeus com sucesso, em virtude das diversas vantagens que essa
aplicabilidade representa.
Além disso, o uso de agregado reciclado na pavimentação gera uma redução de custos por ser mais
barato do que o agregado convencional, o que o torna uma solução interessante para viabilizar
investimentos que revertam a atual situação brasileira, pois, segundo dados da Confederação Nacional
de Transporte (CNT, 2014), mais de 87% da malha rodoviária nacional ainda não é pavimentada.
Portanto, diante destes numerosos trabalhos acerca do tema e da relevância desta alternativa no
contexto brasileiro e, mais especificamente, na indústria da construção civil na cidade de Aracaju e
área metropolitana, verifica-se a necessidade de avaliar o agregado de RCD que vêm sendo produzido
no Estado para demostrar a viabilidade do uso do material e promover a sua utilização.
Objetivo geral
Este trabalho visa uma análise da influência da capacidade da absorção do resíduo da construção e
demolição na determinação dos índices volumétricos de misturas asfálticas, em substituição ao
agregado convencionalmente utilizado em misturas asfálticas usinadas a quente (CAUQ), com vistas
à aplicação em camadas de rolamento de rodovias.
Revisão bibliográfica
Segundo dados do Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada, IPEA (2011), com a exceção do
transporte do minério de ferro que ocorre por ferrovias, as rodovias respondem por mais de 70% das
cargas nacionais, dado que se comparado ao de outros países, de mesma dimensão continental,
indicam excessiva dependência do Brasil a esse modal de transporte. Dessa forma, especialmente no
setor agrícola, que utiliza as rodovias tanto para o recebimento dos insumos quanto para o escoamento
da produção para os mercados interno e externo, é possível observar a necessidade de extensão e
melhoria da qualidade da malha rodoviária pavimentada no país.
Neste mesmo contexto, o IPEA (2011) realizou um mapeamento das obras rodoviárias brasileiras,
composto por um amplo levantamento das obras identificadas como necessárias por órgãos
competentes e tais necessidades foram confrontadas com as projeções de investimentos apresentadas
no Programa de Aceleração do Crescimento (PAC). Os dados desta comparação sugerem que é grande
a carência do Brasil neste âmbito e que as propostas do principal programa de investimentos públicos
da atualidade ainda são insuficientes para suprir toda a demanda. A Figura 1 abaixo ilustra tal
discussão.
Figura 1 – Demandas identificadas versus investimentos previstos no PAC em R$ bilhões.
Além disso, em algumas regiões, cujas constituições geológicas são desprovidas de formações
rochosas, estas condições se agravam, pois devido à ausência de material convencional suficiente
para construção e manutenção dos pavimentos, os incentivos para investimento se tornam ainda
menores. No Brasil, os casos mais críticos de escassez de jazidas de rochas estão localizados em
municípios dos estados do Acre, Amazonas e Pará (Cabral, 2011).
Desta forma, o uso de materiais não convencionais em obras de engenharia representa, no atual
contexto de desenvolvimento mundial, um importante objeto de estudo. São inúmeras as pesquisas
que descrevem experiências com materiais como fibra de bambu, borracha de pneu, resíduos da
construção e demolição (RCD), dentre outros. Esses trabalhos têm relevância não só pela
possibilidade de gerenciamento sustentável de resíduos, mas por tal aplicação muitas vezes ser capaz
de melhorar a qualidade das obras e aumentar investimentos na área.
No âmbito nacional, diversos estudos discutem a restrição das obras apenas aos materiais
convencionalmente empregados e desenvolvem análises empíricas que sustentam a possibilidade do
uso de outros materiais. Na área de pavimentação, têm-se resultados muito interessantes nesse
sentido, pois aceita diversos tipos de materiais e em grandes volumes.
Como alternativa a substituição dos agregados convencionalmente utilizado em misturas asfálticas
do tipo concreto asfáltico usinado a quente (CAUQ), aparecem os agregados provenientes da
reciclagem do resíduo da construção e demolição (RCD). Porém, baseado em trabalhos realizados
com a mesma temática, observa-se uma característica marcante, e preocupante, que é a absorção desse
agregado. O Quadro 1 apresenta os resultados referente a tal característica, obtido em outros estudos.
ENSAIO DE CARACTERIZAÇÃO
(agregados)
Absorção (%)
ESPECIFICAÇÃO
Brita convencional
→ 0,5 - 2%
Frota et al
(2005)
Motta
(2005)
Silva
(2009)
Oliveira et al Oliveira et al
(2009)
(2010)
11%
7,80%
8 a 10%
3,5 a 12,5%
7,12 a 7,12%
Sinisterra
(2014)
7,43%
Quadro 1 – Resultado dos ensaios de absorção do agregado de RCD obtidos na literatura.
Silva (2009) e Sinisterra (2014) realizaram dosagem de misturas asfálticas utilizando o agregado de
RCD, e observaram que tal absorção influencia na análise das propriedades volumétricas das mesmas,
culminando em teores de projeto de ligante asfáltico incoerentes. Tal fato ocorre devido aos valores
de densidade máxima teórica (DMT) não levarem em consideração tal absorção, e fornecer
densidades com valores que não representam a realidade, superiores aos valores reais.
Como sugestão, tais autores avaliaram a substituição da DMT pela densidade máxima medida (DMM
ou Gmm), obtida pelo Método Rice, desenvolvido por James Rice. Segundo Bernucci et al (2006), a
massa específica máxima medida é dada pela razão entre a massa do agregado mais ligante asfáltico
e a soma dos volumes dos agregados, vazios impermeáveis, vazios permeáveis não preenchidos com
asfalto e total de asfalto. A Figura 2 ilustra o volume utilizado no cálculo da DMM e da GMM.
Figura 2 – Ilustração dos volumes considerados na determinação da DMT e Gmm (Bernucci et al, 2006).
A Figura 3 ilustra algumas etapas do ensaio.
Figura 3 – Exemplo de procedimento para determinação da Gmm em (Bernucci et al, 2006).
Materiais, métodos, apresentação e análise dos resultados
O agregado de RCD utilizado nessa pesquisa foi coletado em uma obra de infraestrutura localizada
no bairro Novo Horizonte no município de Nossa Senhora do Socorro – SE, executada pela empresa
Torre Empreendimentos Rural e Construção Ltda., a mesma responsável pela reciclagem do RCD.
O Quadro 2 apresenta as características do agregado.
Ensaios de caracterização
Metodologia
RCD
(miúdo)
RCD
(intermediário)
RCD
(graúdo)
Massa especifica real (g/cm³)
DNER – ME 194/98
- NBR 6458 (1984)
2,48
2,56
2,5
-
2,04
2,06
53,37
10,07
-
8,69
41,29
2,4
Satisfatória
-
Massa especifica aparente
NBR 6458 (1984)
(g/cm³)
Absorção (%)
NBR NM 53 (2003)
Abrasão Los Angeles (%)
NBR 6465 (1984)
Índice de forma
NBR 7809 (2005)
Adesividade ao ligante asfáltico NBR 12583 (1992)
Equivalente de areia
DNER - ME 054/97
Quadro 2 – Características do agregado de RCD.
O ligante utilizado no presente estudo trata-se do CAP 50/70, fornecido pela Brasquímica
Candeias/BA, utilizado na obra de adequação e restauração da pista existente da BR 101/SE,
gentilmente cedido pelo 4º Batalhão de Engenharia de Construção para esta pesquisa. Foram
analisadas cinco propriedades do ligante, penetração, ponto de amolecimento, ponto de fulgor, ponto
de combustão, conforme descrito no Quadro 3.
Ensaios de caracterização Métodos de ensaios
Resultados
Penetração
DNER - ME 155/2010 65,67*0,1mm
Ponto de amolecimento
DNER - ME 247/94
40°C
Ponto de fulgor
NBR 11341 (2008)
330°C
Ponto de combustão
NBR 11341 (2008)
340°C
Quadro 3 – Caracterização do ligante asfáltico.
As misturas asfálticas preparadas são do tipo concreto asfáltico usinado a quente (CAUQ), sendo
empregado o método de dosagem Marshall, norteado pela norma DNER-ME 043/95, e utilizando-se
a faixa C do DNIT.
O principal objetivo da dosagem é encontrar um teor, chamado de teor de projeto, que fornece
algumas propriedades, como estabilidade Marshall, fluência Marshall, massa específica, percentual
de vazios (Vv), relação betume vazios (RBV). Para início do processo é necessário adotar um teor de
ligante inicial, e a partir desse teor acrescentar e diminuir 0,5% e 1,0%, chegando a um total de 5
teores de ligante asfáltico. Baseado em teores de ligante encontrados na literatura, para misturas
utilizando o agregado de RCD, adotou-se o teor de 8% como valor médio inicial, chegando aos teores
de 7%, 7,5%, 8%, 8,5% e 9%.
As propriedades dos corpos de prova obtidas para os 5 teores de ligante asfáltico são apresentadas no
Quadro 4.
Teor de CAP = 7,0%
DMT (g/cm³)
Gmb médio (g/cm³)
Vv (%)
VCB (%)
VAM (%)
RBV (%)
2,285
2,016
11,764
13,403
25,167
53,256
Teor de CAP = 7,5%
DMT (g/cm³)
Gmb médio (g/cm³)
Vv (%)
VCB (%)
VAM (%)
RBV (%)
2,271
2,052
9,642
14,616
24,258
60,251
Teor de CAP = 8,0%
DMT (g/cm³)
Gmb médio (g/cm³)
Vv (%)
VCB (%)
VAM (%)
RBV (%)
2,257
2,033
9,927
15,445
25,372
60,873
Teor de CAP = 8,5%
DMT (g/cm³)
Gmb médio (g/cm³)
Vv (%)
VCB (%)
VAM (%)
RBV (%)
2,243
2,021
9,917
16,310
26,227
62,189
Teor de CAP = 9,0%
DMT (g/cm³)
Gmb médio (g/cm³)
Vv (%)
VCB (%)
VAM (%)
RBV (%)
2,229
2,020
9,396
17,261
26,657
64,753
Quadro 4 – Massa específica, aparente e relações volumétricas de cada teor de ligante.
Observa-se que as misturas ultrapassaram o Vv máximo (5%) e não atingiram o RBV mínimo (72%).
Baseado nos resultados do Quadro 4, realizou-se uma estimativa do possível teor de projeto para a
mistura contendo o agregado de RCD, chegando-se a um valor em torno de 13%. Realizou-se, então,
a dosagem de 3 corpos de prova nesse teor, e verificou-se que parte do ligante não era absorvido pelos
agregados, apresentando-se em excesso. O Quadro 5 apresenta as propriedades volumétricas para
13%.
Teor de CAP = 13,0%
DMT (g/cm³)
Gmb médio (g/cm³)
Vv (%)
VCB (%)
VAM (%)
RBV (%)
2,125
1,997
6,022
24,655
30,676
80,371
Quadro 5 - Massa específica, aparente e relações volumétricas de um corpo de prova com teor de ligante igual a 13%.
Nota-se que embora o RBV esteja dentro da especificação, o Vv ainda continua acima do máximo
permitido. Dessa forma, chegou-se à conclusão que esse não é o teor de projeto, e que os parâmetros
volumétricos obtidos para os teores de 7% a 9% não representam a realidade. A Figura 4 ilustra o
corpo de prova com 13% de ligante asfáltico.
Figura 4 – Teor de asfalto versus Vv e RBV da Mistura I.
Baseado nos resultados acima, verificou-se novamente a dosagem para os mesmos teores, porém,
utilizando os valores da Gmm obtidos pelo ensaio do Método Rice, em substituição aos valores
calculados de DMT. O Quadro 6 apresenta os novos resultados.
Teor de CAP = 7,0%
Gmm (g/cm³)
Gmb médio (g/cm³)
Vv (%)
VCB (%)
VAM (%)
RBV (%)
2,248
2,016
10,311
13,403
23,715
56,518
Teor de CAP = 7,5%
Gmm (g/cm³)
Gmb médio (g/cm³)
Vv (%)
VCB (%)
VAM (%)
RBV (%)
2,237
2,052
8,269
14,616
22,884
63,867
Teor de CAP = 8,0%
Gmm (g/cm³)
Gmb médio (g/cm³)
Vv (%)
VCB (%)
VAM (%)
RBV (%)
2,218
2,033
8,343
15,445
23,788
64,926
Teor de CAP = 8,5%
Gmm (g/cm³)
Gmb médio (g/cm³)
Vv (%)
VCB (%)
VAM (%)
RBV (%)
2,135
2,021
5,360
16,310
21,670
75,266
Teor de CAP = 9,0%
Gmm (g/cm³)
Gmb médio (g/cm³)
Vv (%)
VCB (%)
VAM (%)
RBV (%)
2,128
2,020
5,095
17,261
22,357
77,208
Tabela X – Massa específica, aparente e relações volumétricas de cada teor de ligante das misturas (Método Rice).
A partir dos dados acima, criou-se o seguinte gráfico presente na Figura 5.
Figura 5 – Teor de asfalto versus Vv e RBV (Método Rice).
De acordo com a Figura X:
X1 = 8,59%
X2 = 8,93%
X3 = 9,20%
X4 = 9,68%
Teor de projeto =
8,93  9,20
= 9,07
2
Com esse teor de projeto, a mistura teria o Vv igual a 4,62% e o RBV igual a 78,86%, atendendo as
especificações do DNIT.
Considerações finais
Concluiu-se, então, que devido à alta absorção desse agregado, não seria adequado o uso da DMT
nos cálculos da dosagem, pois a mesma considera que os vazios são preenchidos totalmente pelo
ligante, o que não ocorre. Optou-se por obter a massa específica das misturas asfálticas a partir do
método Rice, que leva em conta a absorção dos agregados, e concluiu-se que esse método é mais
adequado para o agregado de RCD, pois a partir desse método chegou-se a um teor de projeto de
9,1%, com os parâmetros volumétricos (Vv e RBV) se enquadrando dentro das especificações.
Embora a especificação do DNIT 031/2006 estabeleça que para camadas de rolamento utilizando a
faixa C seja aceito teores de ligante asfáltico variando de 4,5% a 9,0%, é evidente que quando
comparado com os agregados convencionalmente utilizados, 9,1% é um teor elevado de ligante. Esse
teor é consequência da composição do agregado de RCD que, consequentemente, confere ao agregado
elevada absorção.
Em suma, é possível concluir com este trabalho que o agregado reciclado de RCD é de uso promissor
na pavimentação, e que quando analisados materiais não convencionais, deve-se atentar para escolha
dos métodos adequados, pois as metodologias convencionais podem fornecer resultados incoerentes,
tornando o material impróprio para tal aplicação.
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