Avaliação comparativa de comportamente entre CBUQ's produzidos com pó de borracha e resíduos de lodo

7/24/2019 Avaliao comparativa de comportamente entre CBUQ's produzidos com p de borracha e resduos de lodo

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VI Encontro Nacional e IV Encontro Latino-americano sobre Edificaes e Comunidades Sustentveis - VitriaES - BRASIL - 7 a

9 de setembro de 2011

Avaliao comparativa de comportamento entre CBUQs produzidos com pde borracha e resduos de lodo

Angelo Just da Costa e Silva (1); Fred Rodrigues Barbosa (2); Joo Manoel F. Mota (3),Carlos Baltar Buarque de Gusmo Filho (4), Joo Ribeiro de Carvalho (5);

(1) Escola Politcnica de Pernambuco. Departamento de Engenharia Civil, UPE, Brasil. E-mail:[email protected]

(2)Departamento de Engenharia Civil da FAVIP, Engenheiro da COMPESA e Mestrando doDepartamento de Engenharia Civil da UFPE, Brasil. E-mail:[email protected]

(3) Departamento de Engenharia Civil da FAVIP e Doutorando do Departamento de Engenharia Civil,UFPE, Brasil. E-mail:[email protected]

(4) Universidade Catlica de Pernambuco. Departamento de Engenharia Civil, UNICAP, E-

mail:[email protected](5) Escola Politcnica de Pernambuco. Departamento de Engenharia Civil, UPE, Brasil. E-mail:

[email protected]

Resumo: Este relatrio apresenta um estudo experimental sobre trs traos de concreto betuminosousinado a quente com diferentes compostos. Neles foram realizados ensaios de granulometria porpeneiramento dos agregados, composio granulomtrica da mistura seca, massa especfica aparentedos agregados, massa especfica real dos agregados e Marshall.Foram elaboradas trs misturas, aprimeira que a mistura base, ser composta de p de pedra; brita 12 mm e brita 19 mm. A segundautilizou-se borracha tritura (p de borracha) em substituio a uma parte em peso do p de pedra e porfim na terceira foi adicionado lodo da Compesa triturado no lugar do p de pedra em peso. Foramapresentados como concluso os resultados das misturas comparadas objetivando a sua futura utilizaoem revestimento asfltico.

Palavras-chave: CBUQ, Resduo de Lodo, Resduo de Pneu, Asfalto

Abstract: This report presents an experimental study on three traits machined hot bituminous concrete

with different compounds. In these tests were performed by sieving the aggregates size, granulometriccomposition of the dry mix, density of households, specific mass of the aggregates and Marshall.Foramprepared three mixtures, the first which is the basic mix will be composed of stone dust , 12 mm crushedgravel and 19 mm. The second was used rubber shreds (rubber powder) in place of one part by weight ofstone powder and finally in the third sludge was added in place of Compesa crushed stone powder byweight. Were presented as a conclusion the results of the mixtures compared with the objective of theirfuture use in asphalt surfaces.

Key-words: HMA, Sludge Waste, Waste Tires, Asphalt.

1. INTRODUO

O pavimento asfltico uma mistura de agregados e ligantes asflticos, que pode resultar em diferentesformas: o concreto betuminoso usinado quente; concreto betuminoso usinado frio (pouco utilizadopelo alto custo comparado a outras opes); pr-mistura frio; pr-misturado quente e tratamentosuperficial. Qualquer uma delas classificada como pavimento flexvel, entretanto cada uma possuidiferentes utilidades, sendo o Concreto Betuminoso Usinado Quente aquele mais empregado e

duradouro.
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


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Hoje, as rodovias federais e estaduais, ruas e avenidas municipais esto acima do limite de desgaste, pelafalta de manuteno. Segundo a Confederao Nacional de Transporte seria necessrio cerca de 10bilhes de reais para recuperar toda a malha viria brasileira, mas o investimento atual do Governo

Federal gira em torno de 1 a 2 bilhes de reais. (BERNUCCI, 2008) Com isso, a malha viria est no fimde sua vida til e, mesmo que se tenha utilizado qualquer trao elaborado dentro das normas doDepartamento Nacional de Infraestrutura e Transporte (DNIT), no haveria forma de suportar tanto temposem manuteno.

Este estudo experimental tem por finalidade criar e comparar novos traos de CBUQ, visando sustentabilidade ambiental e a reutilizao de matrias como borracha e lodo de esgoto, tambm buscandopropor alternativa mais barata para execuo de um pavimento flexvel com traos de misturasbetuminosas. Todos os traos sero elaborados segundo a norma DNIT-ES 031/2006 dentro da faixa Cde trabalho

2. MATERIAL

2.1. CBUQ

Concreto Betuminoso Usinado Quente (CBUQ) uma mistura executada a quente, em usina de asfalto,composto por agregado grado, agregado mido, material de enchimento (filler) e Cimento Asfalto dePetrleo (CAP). O CBUQ pode ser aplicado de diferentes formas, como capa (revestimento final), binder(mistura mais grossa para regularizao), camada de base e reforo do pavimento.

Na elaborao do trao, geralmente o agregado representa 77% em volume ou 92% em peso. De acordocom a opo de utilizao podem-se modelar diferentes misturas com diferentes porcentagens de CAP emrelao a 100% da mistura seca (agregado grado + agregado mido + material de enchimento senecessrio), por exemplo: capa (4,5% a 6,0%), binder (4,0% a 6,0%).

Na tabela 1 abaixo pode ser verificado as faixas de trabalho para CBUQ determinado pela norma DNIT-ES 031/2006 onde a faixa utilizada foi a faixa C.

Tabela 1 - Tabela de tolerncias e limites para faixa de trabalho do DNIT.

Peneira de Malha Quadrada % passando, em peso por faixas

DiscriminaoAbertura

(mm) A B CTolerncias

Fixas de Proj.

2'' 50,8 100 - - -

1 1/2'' 38,1 95 - 100 100 - 7 %

1'' 25,4 75 - 100 95 - 100 - 7 %

3/4'' 19,1 60 - 90 80 - 100 100 7 %

1/2'' 12,7 - - 80 - 100 7 %

3/8'' 9,5 35 - 65 45 - 80 70 - 90 7 %N 4 4,8 25 - 50 28 - 60 44 - 72 5 %

N 10 2,0 20 - 40 20 - 45 22 - 50 5 %

N 40 0,42 10 - 30 10 -32 826 5 %

N 80 0,18 5 - 20 8 - 20 416 2 %

N 200 0,075 1 - 8 3 - 8 2 - 10 2 %

Betume Solvel no CS2 (+) %

4, 0-7, 0Camada de

Ligao(Binder)

4, 5-7, 5Camada deLigao eRolamento

4, 5-9, 0Camada deRolamento

0,3 %

A tabela 2 mostra as caractersticas do Cimento Asfltico de Petrleo(CAP 50/70) usado nessa pesquisa.


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Tabela 2 - Caractersticas do CAP 50/70

Caractersticas Unidades Limites CAP Empregado Mtodos

Penetrao (100g, 5s, 25C) 0,1 mm 50 - 70 56 NBR 6576

Ponto de Amolecimento (mm) C 46 48 NBR 6560

Viscosidade Saybolt-Furol (135C min) s 141 136

NBR

14950

Viscosidade Saybolt-Furol (150C min) s 50 50

NBR

14950

Viscosidade Saybolt-Furol (177C min) s

30 -

150 140

NBR

14950

Ponto de Fulgor min C 235 235

NBR

11341

Ductilidade a 25C cm 20 10 NBR 6293

2.1 Agregados

As talelas 3 , 4 e 5 descrevem a granulometria o p de pedra, da brita 19mm e da brita 12mm usadas noesperimento.

Tabela 3 - Granulometria por peneiramento do P dePedra

Tabela 4 - Granulometria por PeneiramentoBrita19mm

Tabela 5 - Granulometria por PeneiramentoBrita 12mm


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2.1. Borracha

Segundo Mendes e Nunes (2009), no Brasil, cerca de 30 milhes de pneus so descartados todos

os anos e nos Estados Unidos, os nmeros so ainda mais impressionantes, o passivo beira 03bilhes de carcaas, com uma produo mdia de 300 milhes por ano

O p de borracha fabricado a partir da reciclagem e triturao de pneus usados, havendo necessidade,tambm pode ser aquecido junto ao material betuminoso gerando um novo produto. O p de borrachapode ser utilizado, em misturas asflticas, de duas formas: via seca e via mida.

Por via mida, o p de borracha ser adicionado ao ligante asfltico na proporo de 5% a 25% em

relao ao cimento asfltico. Esta mistura d origem ao ligante asfalto-borracha.

Por via seca, o p de borracha ser adicionado mistura seca, ou seja, aos agregados grados e midos,antes da adio do ligante asfltico. Sendo feito desta forma, o p de borracha chamado de agregado -borracha. A adio dever ser na proporo de 3% a 5% em relao massa mistura seca (agregados

minerais). Este ser a forma utilizada no estudo comparativo deste relatrio.A tabela 6 apresenta a anlise granulomtrica do pborracha que foi triturado no Los Angeles por30 minutos.

Tabela 6 - Granulometria por PeneiramentoP de Borracha.

2.1. Lodo

O lodo de esgoto a parte mais rgida proveniente do tratamento de esgoto sanitrio realizado nasestaes de tratamento de esgoto. Numa primeira fase ocorre a separao da frao lquida e da fraoslida do esgoto e posteriormente a frao slida ser biodigerida por bactrias anaerbicas e aerbicas.

Na fase seguinte, a frao liquida colocada em um tanque para aerao onde ocorrer uma maioratuao de microrganismos, resultando na formao biolgica de flocos que tem por funo aglomerar asimpurezas. Na seqncia, o esgoto (parte lquida e parte slida) entra em um decantador onde se formamsedimentos chamados de lodo ativo. Este resultado passa por um novo processo de biodigesto,exprimindo em media uma umidade de 70%.

Como penltima etapa tem-se a secagem que deve ocorrer em leitos cobertos, protegido da ao diretadas chuvas, fenmeno que pode prejudicar bastante o processo final. Finalmente o lodo que est contidonos leitos de secagem de cor escura e sem odor, possui uma consistncia parecida com a de terra, com

caractersticas bastante peculiares (FERNANDES, 1993).


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A tabela 7 apresenta a granulometria da amostra de lodo de esgoto tambm foi triturada por cerca de30 minutos.

Tabela 7 - Granulometria por PeneiramentoLodo de Esgoto

3. MTODO

Foram utilizados 3 traos.O trao 1 de referncia era composto pelo po de pedra, o trao 2 com a adiode po de borracha e o trao 3 com adio de lodo de esgoto.

Utilizou-se do mtodo Marshall DNER-ME 043/1995 para determinao dos parmetros necessrios paracomparao dos diferentes traos;

O teor de ligante (CAP) ficou pr-estabelecido em 6%, por que o trao de referncia est dosado nestaporcentagem.

A granulometria dos traos de CBUQ foram realizadas com os parmetros da faixa C, da norma DNIT-ES 031/2006 para capa de rolamento;

A tabela 8 mostra a dosagem Dosagem Marshall do trao 1(referncia) com: Brita 19mm = 11,00%;Brita12mm = 24,00%;P de Pedra = 65,00%.

Tabela 8 - Dosagem Marshall do trao 1(referncia)

CO

RPOS-DE-

P

ROVA

N

% DELIGANTE

NAMISTURA

PESO

VOL.

DENSIDADE % LEITURANO

DEFLEC.

ESTABILIDADE

FLUN.

NO ARNA

GUAAPA. TEO. VAZIOS VAM VCB RBV LIDA FATOR CORRI.

1 6,0 1199,96 690,61 509,35 2,356 2,433 3,2 13,7 16,9 81,2 242 678 1,00 678 14,2

2 6,0 1199,98 690,36 509,62 2,355 2,433 3,2 13,7 16,9 81,0 245 686 1,00 686 13,9

3 6,0 1199,97 690,48 509,49 2,355 2,433 3,2 13,7 16,9 81,1 244 683 1,00 683 14,0

MDIA 6,0 1199,97 690,48 509,49 2,355 2,433 3,2 13,7 16,9 81,1 244 682 1,0 682 14,0


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A tabela 9 mostra a dosagem Dosagem Marshall do trao 2 : Brita 19mm = 12,00%;Brita 12mm =

30,00%;P de Pedra = 50,00%;P de borracha = 8,00%.

Tabela 9 - Dosagem MarshallTrao 2

CORPOS-DE-

PROVA

N

% DELIGANTE

NAMISTURA

PESO

VOL.

DENSIDADE %LEITURA

NODEFLEC.

ESTABILIDADE

FLUN.

NO ARNA


1 6,0 1200,70 657,60 543,10 2,211 2,431 9,1 12,9 21,9 58,7 125 350 0,93 326 12,5

2 6,0 1200,10 653,10 547,00 2,194 2,431 9,8 12,8 22,5 56,7 133 372 0,89 331 15,6

3 6,0 1200,40 655,35 545,05 2,202 2,431 9,4 12,8 22,2 57,7 129 361 0,89 321 14,0

MDIA 6,0 1200,40 655,35 545,05 2,202 2,431 9,4 12,8 22,2 57,7 129 361 0,9 326 14,0

A tabela 10 mostra a dosagem Dosagem Marshall do trao 3: Brita 19mm = 12,00%; Brita 12mm =30,00%; P de Pedra = 50,00%; Lodo de Esgoto = 8,00%.

Tabela 10 - Dosagem MarshallTrao 3

CORPOS-DE-

PROVA

N

% DELIGANTE

NAMISTURA

PESO

VOL.

DENSIDADE % LEITURANO

DEFLEC.

ESTABILIDADE

FLUN.

NO ARNA


1 6,0 1189,80 665,40 524,40 2,269 2,431 6,7 13,2 19,9 66,5 135 378 0,96 363 15,6

2 6,0 1190,60 664,60 526,00 2,263 2,431 6,9 13,2 20,1 65,7 154 431 0,96 414 15,6

3 6,0 1190,20 665,00 525,20 2,266 2,431 6,8 13,2 20,0 66,1 144 403 0,96 387 15,6

MDIA 6,0 1190,20 665,00 525,20 2,266 2,431 6,8 13,2 20,0 66,1 144,3 404,1 1,0 388 15,6


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4. RESULTADOS E DISCUSSES

CaractersticasMtodo de

Ensaio

Camada de

Rolamento

Porcentagem de Vazio %

DNER-ME

043 3 a 5

Relao Betume/Vazios (R.B.V.)

DNER-ME

043 75 a 82

Estabilidade, mnima, (kgf) (75

golpes)

DNER-ME

043 500

Fluncia

DNER-ME

043 0 a 20Tabela 11Tabela com os limites mn. e mx. de cada caracterstica

Tomando como referncia a tabela 11 pode-se fazer os seguintes comentrios a respeito dos traosestudados. A comparao ser realizada utilizando-se os limites mnimos e mximos e o trao 1 comoreferncia.

Em relao Estabilidade como se pode conferir no grfico 1, quando houve adio de material, oresultado no foi satisfatrio, quando se adicionou p de borracha ou lodo de esgoto, a estabilidade foiinferior ao limite mnimo.

Grfico 1Comparativo das Estabilidades

Na caracterstica de porcentagens de vazios, v-se no grfico 2 que os resultados tambm esto fora dolimite normativo, salvo a porcentagem de vazios do trao 1 que no possui adies. J os outros doistraos que possuem adio de finos (p de borracha ou lodo de esgoto) a porcentagem de vazios estmuito alta. Quando ocorrer a compactao da mistura, a ocupao dos espaos vazios ser maior, portantoquando compactado a mistura ir abater muito, gerando possivelmente um recalque grande do trecho emfuturo prximo.


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Grfico 2Comparativo das Porcentagens de VaziosPrxima avaliao diz respeito Relao betume/vazios, tambm como ocorrido nas outra caractersticasj estudadas, para os traos 2 e 3, os resultados esto fora da faixa de domnio, abaixo do limite mnimo.Estes resultados podem ser confirmados no grfico 2. O trao 1 ficou entre os limites mnimos emximos, como tambm j tinha sido demonstrado nas anlise das outras caractersticas estudadas.Apesar deste resultado, o trao 1 deve ser reavaliado pois est muito perto dos limites, tanto mximocomo no R.B.V., quanto dos limite mnimos como na porcentagem de vazios(grfico 3).

Grfico 3Comparativo da Relao Betume/Vazios

O ltimo parmetro a ser avaliado foi a Fluncia que ficou dentro dos parmetros para todos os traosestudados(grfico 4) .


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Grfico 4Comparativo da Fluncia

Tambm se pode dizer que esta avaliao foi apenas experimental e laboratorial, no foi avaliando a suadurabilidade e se realmente estes materiais poderiam ser empregados em camada de rolamento de CBUQ,para isso seriam necessrios outros ensaios no realizados neste estudo.

5. CONSIDERAES FINAIS

Neste estudo foi realizada uma avaliao comparativa entre trs traos de CBUQ diferentes, umtradicional, outro com adio de p de borracha e um terceiro com adio de lodo de esgoto. Comodemostra o relatrio quando os materiais so adicionados a mistura de referncia, as novas misturas nose enquadram dentro dos limites mnimos e mximos estabelecidos por norma para as caractersticasestudadas.

Com a comparao dos diferentes traos sendo realizada apenas nestas caractersticas, o ensaio Marshall o ideal para avaliao, lembrando que o estudo foi realizado em cima de parmetros da faixa C doDNIT, o que gera uma possibilidade para o reenquadramento destas adies. Provavelmente estesmateriais se encaixariam melhor em outra faixa de trabalho do DNIT.

Este estudo poderia ser repetido com lodo ativo, o lodo de esgoto aquecido at, pelo menos, 300C.Este material quando aquecido perderia grande parte do material orgnico, portanto os resultados poderoser diferentes, e talvez mais favorveis a sua utilizao em rodovias.

Vale lembrar que a mistura com adio de borracha, sem alterao das propores utilizadas neste estudo,poderia vir a ser utilizada em pistas de cooper ou at em ciclovias, vias de menor trfego e menordesgaste.

Existe ainda a possibilidade de serem alteradas as propores de materiais para a mistura aproximar-se dotrao de referncia, o que poderia vir a permitir a sua utilizao em rodovias.

Novos trabalhos neste assunto devem ser incentivados, visando a busca por materiais renovveis,reciclveis e de mais baixo custo como proposto nesta discusso.

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