CENTRO UNIVERSITÁRIO UNINOVAFAPI COORDENAÇÃO DO …

CENTRO UNIVERSITÁRIO UNINOVAFAPI

COORDENAÇÃO DO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

CONRADO DE SAMPAIO MACHADO NETO

ANÁLISE DA SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DO AGREGADO GRAÚDO POR RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO NA PRODUÇÃO DE CONCRETO

ASFÁLTICO

TERESINA 2019

CONRADO DE SAMPAIO MACHADO NETO

ANÁLISE DA SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DO AGREGADO GRAÚDO POR RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO NA PRODUÇÃO DE CONCRETO

ASFÁLTICO

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Centro Universitário UNINOVAFAPI como requisito parcial para a conclusão do Curso de Engenharia Civil. Orientadora: Prof.ª Ma. Natássia da Silva Sales

TERESINA 2019

FICHA CATALOGRÁFICA

Catalogação na publicação Antonio Luis Fonseca Silva– CRB/1035

Francisco Renato Sampaio da Silva – CRB/1028

M149a Machado Neto, Conrado de Sampaio.

Análise da substituição parcial do agregado graúdo por resíduos da construção e demolição na produção de concreto asfáltico / Conrado de Sampaio Machado Neto. – Teresina: Uninovafapi, 2019.

Orientador (a): Prof. Me. Natássia da Silva Sales; Centro Universitário UNINOVAFAPI, 2019.

76. p.; il. 23cm.

Monografia (Graduação em Engenharia Civil) – Centro Universitário UNINOVAFAPI, Teresina, 2019.

1. Pavimento. 2. Sustentabilidade. 3. Concreto Asfáltico. 4.Resíduo. 5. RCD. I.Título. II. Sales, Natássia da Silva.

CDD 620.137

AGRADECIMENTOS

Desejo os mais sinceros agradecimentos a todos que direta ou indiretamente

contribuíram para que eu alcançasse esse sonho. Todas as formas de ajuda foram

essenciais para subir mais esse degrau.

À minha orientadora Natássia Sales por acreditar na minha potencialidade e

me orientar com dedicação e apreço.

Ao Técnico Marcelo do Laboratório do Uninovafapi onde me auxiliou em todos

os ensaios que necessitei onde a sua experiência mostrou o valor que os materiais

têm alem da simplicidade dos procedimentos.

À Usina de Asfalto de Teresina por ter permitido que eu pudesse iniciar minha

pesquisa em especial ao Técnico em pavimentação Jairo e ao Ismael que por muitas

vezes deixaram seus afazeres para me auxiliar em ensaios de granulometria,

rompimento de corpos de prova e até mesmo me fazer compreender muitas coisas

que na teoria não era claro.

Ao 2º Batalhão de Engenharia e Construção, pela disponibilização total do seu

laboratório de solos e asfalto para que eu pudesse realizar a confecção de todos os

corpos de prova e separação do material necessário. Agradecer em especial ao

Técnico Moisés, Sd. Gêneses, Sgt. Sana, Cb. Bruno, Sgt. Sandro Augusto e Cb. Jacob

por todo o suporte, esforço em me fazer concluir esse estudo.

Aos colegas de sala de aula, Aleff, Felipe e Inarya pelo incentivo, apoio, força

e principalmente pelo convívio durante esses 5 anos de muitos trabalhos em grupo e

tardes procurando sala para fazê-los e estudar para provas em cima da hora.

À minha família, em especial aos meus pais, Vudia e meus irmãos por todo

apoio, carinho e compreensão.

À minha namorada Danielle por ter me apoiado e me dado forças, para que

esse projeto se concretizasse.

A perfeição é alcançada, quando não há mais nada para

acrescentar, mas quando não há mais nada para retirar.

Antoine de Saint-Exupéry

RESUMO

Pavimento é a estrutura construída sobre a terraplanagem e destinada econômica, técnica e simultaneamente a resistir e distribuir os esforços verticais oriundos do tráfego; melhorar as condições de rolamento quanto ao conforto e segurança; resistir ao desgaste. Basicamente, a pavimentação utiliza, em sua maior parte, agregados naturais provindos diretamente das jazidas funcionando como material de suporte de cargas e preenchimento, além de aglutinante a base de petróleo fazendo o papel de ligação entre os agregados. Quando se fala em recursos naturais, é fundamental associar a construção civil por ser conhecida como uma das mais importantes atividades para o desenvolvimento econômico-social, porém detém os títulos de uma das maiores consumidoras de recursos naturais e uma das maiores geradoras de resíduos. Pelo fato da grande demanda de recursos naturais e ao crescente estudo sobre sustentabilidade, torna-se cada vez mais necessário pesquisas sobre a utilização dos resíduos gerados e, assim, uma possível otimização destes meios, proporcionado a sustentabilidade dentro da construção civil. A maior parte dos resíduos produzidos são depositados em aterros sanitários, material que pode voltar para o processo construtivo. O objetivo deste estudo foi avaliar o comportamento da substituição do agregado graúdo natural utilizado na produção de concreto asfáltico por Resíduo da Construção e Demolição (RCD) na mesma faixa granulométrica. Foram realizados ensaios de granulometria, densidade real, aparente, absorção, equivalente de areia e abrasão para assim avaliar a potencialidade do agregado reciclado. Os resultados demonstram a possível utilização de resíduos na execução de pavimentos flexíveis mais precisamente a faixa com 40% de substituição de agregado mostrou-se apta para serviços de pavimentação, demonstrando a possibilidade e utilização de recursos provindos de demolições.

Palavras Chave: Pavimento; Sustentabilidade; Concreto Asfáltico; Resíduo, RCD.

.

ABSTRACT

Pavement is a structure built on the earthwork and planned economic, technical and simultaneously to resist and distribute vertical efforts from the traffic; improve rolling conditions for comfort and safety; to resist attrition. Basically, the paving uses, for the most part, natural aggregates originating directly from the mines been used by fill and fill material, in addition to petroleum-based binder making the bonding role between the aggregates. When talking about natural resources, it is fundamental to associate civil construction as known as one of the most important activities for economic and social development, but holds the titles of one of the largest consumers of natural resources and one of the largest generators of waste. Due to the great demand for natural resources and the growing study on sustainability, it is increasingly necessary to research on the use of generated waste and a possible optimization of these environments, providing sustainability within the civil construction. The Most part of the waste produced is deposited in landfills, material that can be returned to the construction process. The objective of this study was to evaluate the behavior of the replacement of the natural aggregate used in the production of asphalt concrete by construction and demolition residue material (CDR), in the same granulometric range. Granulometry, real density, apparent density, absorption, sand equivalent and abrasion tests were performed to evaluate the potentiality of the recycled aggregate. The results demonstrate the possible use of residues in the execution of flexible pavements, more precisely the 40% range of aggregate replacement proved suitable for paving services, demonstrating the possibility and use of resources from demolitions.

Keywords: Pavement; Sustainability; Asphalt Concrete; Residue, CDR.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Perfil do Pavimento rígido 19

Figura 2 – Perfil de um pavimento flexível 19

Figura 3 – Aplicação de Base com utilização de brita graduada 21

Figura 4 – Exemplo de revestimento asfáltico 22

Figura 5 – Classificação dos ligantes asfálticos 25

Figura 6 – Separação do RCD 35

Figura 7 – Separação do material para ensaio de granulometria 36

Figura 8 – Separação das amostras para ensaio 38

Figura 9 – Processo de repouso da mistura 39

Figura 10 – Inserção do material no tambor 40

Figura 11 – Material retirado do tambor 41

Figura 12 – Aquecimento do material para confecção dos corpos de prova 43

Figura 13 – Adição de CAP na mistura 44

Figura 14 – Confecção dos corpos de prova 45

Figura 15 – Desmoldagem e repouso dos corpos de prova 45

Figura 16 – Corpos de prova devidamente marcados 46

Figura 17 – Corpos de prova em banho maria para execução do ensaio Marshall 48

Figura 18 – Ensaio Marshall 49

LISTA DE QUADROS

Quadro 1 – Classificação dos revestimentos 23

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Geração de RCD nas Regiões Brasileiras 28

Tabela 2 – Massa mínima, por amostra de ensaio 32

Tabela 3 – Valores limites adotados para concreto asfáltico 33

Tabela 4 – Massa mínima de amostra de ensaio 37

Tabela 5 – Graduação para ensaio 40

Tabela 6 – Carga abrasiva 41

Tabela 7 – Faixas granulométricas para concreto asfáltico (DNIT-ES-31/2006) 42

Tabela 8 – Correção da estabilidade, em função da espessura do corpo de prova 49

Tabela 9 – Ensaios de densidade, equivalência de areia e abrasão 52

Tabela 10 – Definição do traço de CA 53

Tabela 11 – Parâmetros volumétricos das misturas 54

Tabela 12 – Valores obtidos das estabilidades (Kgf) 59

LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas AD – Asfalto Diluído AL – Areia Lavada AN – Asfalto Natural AP – Asfalto de Petróleo B12 – Brita 12 B19 – Brita 19 CA – Concreto Asfáltico CAN – Cimento Asfáltico Natural CAP – Cimento Asfáltico de Petróleo CL – Cura Lenta CM – Cura Média CR – Cura Rápida DNER – Departamento Nacional de Estradas e Rodagens DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes EAP –Emulsão Asfáltica de Petróleo FL – Fíler PB – Pó de Brita RCC – Resíduo da construção Civil RCD – Resíduo de Construção e Demolição RL – Ruptura Lenta RM – Ruptura Média RR – Ruptura Rápida

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 14

1.1 PROBLEMÁTICA ................................................................................................ 16

1.2 OBJETIVOS ........................................................................................................ 16

1.2.1 Geral ................................................................................................................. 16

1.2.2 Específicos ....................................................................................................... 16

1.3 JUSTIFICATIVA .................................................................................................. 17

2 REFERENCIAL TEÓRICO ..................................................................................... 18

2.1 PAVIMENTAÇÃO ................................................................................................ 18

2.2 CLASSIFICAÇÃO DOS PAVIMENTOS............................................................... 18

2.2.1 Pavimentos Rígidos ......................................................................................... 18

2.2.2 Pavimentos Flexíveis ........................................................................................ 19

2.2.2.1 Subleito ......................................................................................................... 20

2.2.2.2 Regularização ............................................................................................... 20

2.2.2.3 Reforço do subleito........................................................................................ 20

2.2.2.4 Sub-base ....................................................................................................... 20

2.2.2.5 Base .............................................................................................................. 21

2.2.2.6 Revestimento ................................................................................................ 22

2.3 MATERIAIS BETUMINOSOS .............................................................................. 23

2.3.1 Ligantes asfálticos ............................................................................................ 24

2.3.1.1 Cimento asfáltico ........................................................................................... 25

2.3.1.2 Asfalto diluído ................................................................................................ 26

2.3.1.3 Emulsão asfáltica .......................................................................................... 26

2.4 RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO ............................................... 27

2.4.1 Geração de Resíduos na Construção Civil ....................................................... 27

2.4.2 Composição do RCD ........................................................................................ 29

2.4.3 Reciclagem do RCD ......................................................................................... 30

2.5. ENSAIOS ........................................................................................................... 31

2.5.1. Granulometria .................................................................................................. 31

2.5.2. Densidade real e densidade aparente ............................................................. 32

2.5.3. Abrasão Los Angeles ...................................................................................... 32

2.5.4. Dosagem Marshall .......................................................................................... 33

3 METODOLOGIA .................................................................................................... 34

3.1. DEFINIÇÃO DO TRAÇO .................................................................................... 34

3.2. BRITAGEM DE RCD .......................................................................................... 34

3.2.1. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA ...................................................................... 35

3.3. ENSAIO DE DENSIDADE REAL E APARENTE DOS AGREGADOS ............... 36

3.4. EQUIVALENTE DE AREIA ................................................................................. 37

3.5. DETERMINAÇÃO DE ABRASÃO LOS ANGELES ............................................ 39

3.6. DEFINIÇÃO DO TRAÇO E CONFECÇÃO DE CORPOS DE PROVA ............... 42

3.7. ENSAIO MECÂNICO – ESTABILIDADE MARSHALL ........................................ 47

4.1. AGREGADOS .................................................................................................... 51

4.1.2. Parâmetros dos agregados ............................................................................. 51

4.2. DOSAGEM MARSHALL ..................................................................................... 52

4.2.1. Parâmetros volumétricos das misturas ............................................................ 54

4.2.1.1. Camada de rolamento .................................................................................. 55

4.2.1.2. Camada de binder ........................................................................................ 57

4.2.2. Estabilidade Marshall ...................................................................................... 59

5. CONCLUSÕES ..................................................................................................... 60

REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 61

APÊNDICES ............................................................................................................. 65

14

1 INTRODUÇÃO

A construção civil é uma das atividades mais antigas que se tem conhecimento

e, desde os primórdios da humanidade, até hoje, ainda é executada de forma

artesanal, gerando como subproduto grande quantidade de resíduos de diversas

naturezas, sendo também, responsável pelo consumo excessivo de recursos naturais

provenientes de fontes não-renováveis (BOLDRIN et al., 2006).

Pode-se dizer também que a construção civil é conhecida como uma das mais

importantes atividades para o desenvolvimento econômico-social, porém ao passo

que segue como atividade fundamental, detém os títulos de uma das maiores

consumidoras de recursos naturais e uma das maiores geradoras de resíduos. A

cadeia produtiva da construção civil consome entre 20 e 50% dos recursos naturais

de todo o planeta (JOHN, 2001).

Complementando, a construção civil ainda se comporta como grande geradora

de impactos ambientais, quer seja pela utilização de recursos naturais, chegando a

consumir até 75% da matéria-prima disponível, ou pela geração de resíduos, cerca de

2/3 em massa dos resíduos sólidos urbanos. Os impactos também ocorrem de forma

indireta, pelo consumo de energia e emissão de poluentes na produção de insumos

da construção, pela modificação da paisagem e poluição durante a construção

(ÂNGULO et al, 2001).

Diante desta situação e levando em consideração o desenvolvimento das

cidades brasileiras, com aumento de novas moradias, construções industriais,

estradas e obras de infraestrutura, afirma-se que houve um aumento proporcional da

exploração do meio ambiente e da produção cada vez maior de resíduos sólidos

(FRAGA, 2006).

Para acompanhar todo esse desenvolvimento bem como contribuir para um

contínuo crescimento, era necessário um meio de escoamento de mercadorias e

transporte de pessoas. A maneira de realizar esse deslocamento é através das

rodovias, as quais a engenharia desenvolveu camadas de rolamento chamada

pavimento a qual fornece uma boa condição de rolamento contribuindo para um maior

conforto e agilidade nos deslocamentos.

Segundo Senço (2001) pavimento é a estrutura construída sobre a

terraplanagem e destinada econômica, técnica e simultaneamente a resistir e distribuir

os esforços verticais oriundos do tráfego; melhorar as condições de rolamento quanto

15

ao conforto e segurança; resistir ao desgaste. A estrutura do pavimento que se

constrói pode variar quanto a espessura, aos materiais utilizados e também com a

própria função que a via poderá exercer.

Basicamente, a pavimentação utiliza, em sua maior parte, agregados naturais

provindos diretamente das jazidas funcionando como material de suporte de cargas e

preenchimento, além de aglutinante a base de petróleo fazendo o papel de ligação

entre os agregados.

O agregado que é utilizado nas misturas asfálticas é obtido da exploração de

jazidas e provém da britagem de rochas como o basalto, granito, gnaisse, calcário,

entre outros tipos, os quais são transformados em pedra britada com vários tamanhos

e de graduação específica (ZHU, WU E WANG, 2012). A construção e a manutenção

dos pavimentos asfálticos requerem grandes quantidades de agregados, os quais

normalmente são responsáveis por mais de 90% em peso das misturas asfálticas

(HUANG, BIRD e HEIDRICH, 2007).

Pelo fato da grande demanda de recursos naturais para a Engenharia Civil e

ao crescente estudo sobre a sustentabilidade na construção civil, tornam-se cada vez

mais necessárias pesquisas sobre a utilização dos resíduos gerados e, assim, uma

possível otimização destes meios, proporcionado a sustentabilidade dentro da

construção civil. Em outras palavras, a recuperação de resíduos pela indústria da

construção civil está se firmando como uma prática importante para a

sustentabilidade, seja atenuando o impacto ambiental gerado pelo setor ou reduzindo

os custos (ÂNGULO et al, 2010).

Com a utilização de recursos na construção civil, é gerada uma grande

quantidade de rejeito. Esse rejeito é conhecido por RCC (Resíduo da construção Civil)

ou RCD (Resíduo de Construção e Demolição). A ocorrência dos Resíduos da

Construção Civil no meio urbano os define como resíduos sólidos urbanos, e sua

constituição pode ser variável em função de sua origem. Tais resíduos podem ser

originados basicamente de três formas: de novas construções, de reformas e

demolições.

A maior parte desse resíduo é depositado em aterros o tornando impróprio para

o uso como material reciclado. Inúmeros estudos sobre a utilização de resíduos em

pavimentação mostram que é possível reutilizá-los em processos construtivos e até

mesmo em estradas com durabilidade significativa, além de oferecer conforto,

segurança e economia, itens essenciais para um bom pavimento.

16

1.1 PROBLEMÁTICA

Atualmente no Brasil, em média, o índice per capta de geração de resíduo da

construção e demolição (RCD) é de 0,581 kg/hab/dia, material com capacidade de ser

reutilizado em processos construtivos por apresentarem características físicas

semelhantes ao agregado natural. Visando uma alternativa sustentável e pelo fato de

a construção civil consumir cerca de 20 a 50% do recurso natural do planeta, o uso

de RCD diminui a exploração de jazidas preservando a natureza e reduz os custos

das obras. Por ter agregados de diversas faixas granulométricas, esse tipo de material

pode ser adequado no processo de fabricação de Concreto Asfáltico (CA).

Como o uso de RCD pode ser viabilizado na pavimentação em consonância

com o CA em substituição da brita?

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Geral

O objetivo desse trabalho é avaliar o comportamento do CA, após a substituição

parcial dos agregados graúdos por RCD.

1.2.2 Específicos

• Definir o traço de dosagem do CA tradicional e após receber diferentes

porcentagens de RCD;

• Comparar a resistência dos corpos de prova de CA utilizando agregado natural

e após receber RCD;

• Avaliar as propriedades mecânicas do CA tradicional e modificado com RCD

observando as condições mínimas de aplicação na pavimentação.

• Definir a proporção ideal de substituição do agregado graúdo natural por RCD

na fabricação do CA.

17

1.3 JUSTIFICATIVA

Os RCD são materiais de alta qualidade do ponto de vista da engenharia, pois

normalmente se apresentam resistentes e com baixa expansão e em grande parte,

inerte à determinados agentes. Estas características indicam o seu grande potencial

de reciclagem como agregado para pavimentação.

Recursos naturais são elementos finitos, ou seja, sua constante exploração

acarretará na escassez desse material trazendo mudanças ecológicas, alteração de

condições climáticas, elevação de preços já que o recurso é escasso. A necessidade

de se obter uma opção paralela para a substituição de um agregado natural visando

a reutilização de rejeito é de relevante importância devido à alta produção de RCD

nos processos construtivos sem uma finalidade econômica, além da redução do uso

de reservas naturais, evitando a exploração de pedreiras diminuindo o impacto

ambiental causado.

18

2 REFERENCIAL TEÓRICO

2.1 PAVIMENTAÇÃO

De acordo com o Manual de Pavimentação do DNIT (2006), pavimento é uma

superestrutura constituída por um sistema de camadas de espessuras finitas,

assentes sobre um semi-espaço considerado teoricamente como infinito, à qual é

designada de subleito.

Entretanto, Momm (1998) amplia o conceito de pavimento, definindo-o como

uma estrutura constituída de diversas camadas, compostas por diversos materiais

distribuídos em um espaço semi-infinito, projetada e construída para resistir às

solicitações das cargas repetitivas e dinâmicas, além das ações intempéricas no

horizonte temporal de projeto.

2.2 CLASSIFICAÇÃO DOS PAVIMENTOS

Conforme o Manual de Pavimentação do DNIT (2006), o pavimento rodoviário

classifica-se tradicionalmente em dois tipos básicos: rígidos e flexíveis. Mais

recentemente há uma tendência de usar-se a nomenclatura pavimentos de concreto

de cimento Portland (ou simplesmente concreto-cimento) e pavimentos asfálticos,

respectivamente, para indicar o tipo de revestimento do pavimento.

2.2.1 Pavimentos Rígidos

Segundo Senço (2001), nos pavimentos rígidos o revestimento é de concreto

de cimento Portland, sua espessura é obtida em função da resistência das placas de

concreto e da resistência de suas camadas inferiores, recebendo estas, o nome de

sub-base e subleito. As placas de concreto nesse pavimento podem ser armadas ou

não com vergalhões de aço, possuindo o concreto a resistência suficiente para

suportar os esforços do revestimento e da base como ilustra a figura 1.

19

Figura 1 – Perfil do Pavimento rígido

Fonte: Balbo (2012)

2.2.2 Pavimentos Flexíveis

Os pavimentos flexíveis são aqueles em que o revestimento é composto de

uma mistura de agregados e ligantes asfálticos. Para caracterizar-se um pavimento,

a condição mínima é a existência do revestimento e fundação. De modo geral, as

camadas de um pavimento são divididas em revestimento, base, sub-base e reforço

do subleito, sendo o subleito a fundação da estrutura conforme apresenta a figura 2.

A nobreza dos materiais varia da camada mais externa para a mais interna, onde a

mais externa possui os materiais mais nobres. O revestimento pode ser composto

pela camada de rolamento (diretamente ligada aos pneus dos veículos) e camadas

intermediarias, denominadas de binder. Conforme o dimensionamento, o tráfego e os

materiais disponíveis na região, pode-se excluir algumas das camadas citadas.

Figura 2 – Perfil de um pavimento flexível

Fonte: Bernucci (2010)

20

2.2.2.1 Subleito

O subleito pode-se dizer ser a camada com menor resistência na estrutura de

um pavimento. O material desse solo de fundação é o próprio material natural

compactado, podendo variar em cada região. Quando seu material não apresenta

resistência suficiente, pode ser necessária o reforço do subleito que situa logo acima

do subleito com uma resistência maior, porém inferior às camadas superiores

(MAGALHÃES, 2016).

2.2.2.2 Regularização

Quando os trabalhos de pavimentação são executados logo após a

terraplanagem, a regularização resume-se a corrigir algumas falhas da superfície

terraplenada, pois, no final da terraplanagem, já devem ter sido tomados todos os

cuidados necessários ao bom acabamento da superfície e à compactação do subleito.

(SENÇO, 2001)

2.2.2.3 Reforço do subleito

O reforço do subleito é executado normalmente em estruturas espessas

resultantes de fundação de má qualidade ou tráfego de cargas muito pesadas, ou de

ambos os fatores combinados (SENÇO, 2001).

Essa camada é considerada opcional pois somente será utilizada caso o

material do subleito não possua resistência o suficiente. É composto por material

natural e compactado, sendo fundação e parte complementar da estrutura,

absorvendo os esforços verticais causados na superfície (BALBO,2007).

2.2.2.4 Sub-base

A camada de sub-base é usada quando o dimensionamento resulta em uma

camada de base muito espessa, que inviabilizaria técnico e economicamente sua

execução. Assim, a sub-base complementa a base tendo sua mesma função.

21

2.2.2.5 Base

Bernucci (2010) afirma que a base pode ser definida como uma camada de

pedra britada, constituída por fragmentos entrosados entre si e material de

enchimento, aglutinados pela água, estando preparado para a aplicação de

revestimento e apresentando boas condições de durabilidade e trafegabilidade após

uma compactação adequada conforme figura 3. Durante o processo de compactação,

a água é utilizada para facilitar a penetração do material de enchimento nos vazios da

pedra britada. Dessa forma, o entrosamento do agregado graúdo é seguido pelo

enchimento dos vazios.

O material de enchimento ocupando os vazios faz reduzir ao mínimo os

deslocamentos da brita, quer sob a ação do tráfego, quer em consequência de

recalques no subleito. Associada à água, ela atua como ligante entre as partículas

graúdas do material.

De acordo com Senço (2001), o poder ligante do enchimento tem pouca

importância; trata-se de um fator secundário. O fundamental para obter um bom

macadame é que os elementos resistentes (agregados graúdos) formem uma

estrutura bem travada e o mais indeformável possível.

Figura 3 – Aplicação de Base com utilização de brita graduada

Fonte: Senço (2001)

22

2.2.2.6 Revestimento

Os pavimentos são estruturas de múltiplas camadas, sendo o revestimento a

camada que se destina a receber a carga dos veículos e mais diretamente a ação

climática como pode ser observado na figura 4. Portanto, essa camada deve ser tanto

quanto possível impermeável e resistente aos esforços de contato pneu-pavimento

em movimento, que são variados conforme a carga e a velocidade dos veículos.

Na maioria dos pavimentos brasileiros usa-se como revestimento uma mistura

de agregados minerais, de vários tamanhos, podendo também variar quanto à fonte,

com ligantes asfálticos que, de forma adequadamente proporcionada e processada,

garanta ao serviço executado os requisitos de impermeabilidade, flexibilidade,

estabilidade, durabilidade, resistência à derrapagem, resistência à fadiga e ao

trincamento térmico, de acordo com o clima e o tráfego previstos para o local. O

quadro 1 classifica os diferentes tipos de revestimentos.

Os requisitos técnicos e de qualidade de um pavimento asfáltico serão

atendidos com um projeto adequado da estrutura do pavimento e com o projeto de

dosagem da mistura asfáltica compatível com as outras camadas escolhidas.

Figura 4 – Exemplo de revestimento asfáltico

Fonte: Bernucci (2010)

23

Quadro 1 – Classificação dos revestimentos

Revestimentos Flexíveis

Betuminosos

Concreto betuminoso Usinados Pré-misturado a quente

Pré-misturado a frio

Tratamento superficial

Penetração direta

Simples Duplo Triplo

Quádruplo Penetração

invertida

Calçamentos articulados

Alvenaria poliédrica Paralelepípedos

Blocos de concreto pré-moldados

Fonte: Adaptado Senço (2001)

2.3 MATERIAIS BETUMINOSOS

Segundo Pinto, (2015), os materiais betuminosos são, por definição, misturas

de hidrocarbonetos solúveis em bissulfeto de carbono (CS2) com propriedades de

aglutinação. Existem duas grandes categorias de materiais betuminosos: os asfaltos

e os alcatrões. A palavra asfalto se originou do termo acádio asphaltu ou sphallo, que significa esparramar. Posteriormente, devido à sua utilização como material aglutinante, passou a significar firme, estável e seguro. (FARAH, 1972, apud PINTO, PINTO, 2015)

Há cerca de 3.500 anos a.C., os habitantes do vale do Eufrates já utilizavam o

asfalto como material de construção e de embalsamento de múmias. Na construção

de estradas, era utilizado para proporcionar a ligação entre os blocos de pedra. Os

asfaltos podem ser encontrados em estado natural ou obtidos da refinação do

petróleo: asfalto natural (AN), asfalto de petróleo (AP):

• Asfalto natural (AN) - O petróleo surge à superfície da terra e sofre uma espécie

de destilação natural pelas ações do vento e do sol, que retiram os gases e

óleos leves, deixando um resíduo muito duro, o asfalto natural. As grandes

jazidas em forma de lagos estão localizadas em Trindade e na Venezuela. Há

ocorrências sob a forma de rochas, que nada mais são que rochas porosas que

se tornam naturalmente impregnadas de asfalto. Citam-se, por exemplo, os

arenitos, os xistos e os calcários asfálticos.

• Asfalto de petróleo (AP) – Este produto é obtido preferencialmente de tipos

específicos de petróleos, sendo obtidos através de processo de destilação em

24

torres de fracionamento com arraste de vapor. O resíduo obtido no fundo da

torre é o (CAP).

Os alcatrões não ocorrem na natureza, sendo obtidos de uma transformação

química, como da destilação destrutiva de matéria orgânica, por exemplo, carvão,

linhito, xisto e matéria vegetal. Possuem sempre uma porcentagem elevada de

carbono livre, o que naturalmente diminui sua solubilidade no bissulfeto de carbono.

Ainda segundo Pinto, (2015) Grande porcentagem de alcatrões usados em

pavimentação no passado era obtida de subproduto de siderúrgicas. Os alcatrões e

os asfaltos têm composições químicas muito complexas e que dependem dos

processos de fabricação, bem como da matéria-prima utilizada. De forma simplista,

os asfaltos podem ser considerados uma dispersão coloidal de partículas de

asfaltenos em um meio oleoso denominado maltenos, formando a dispersão coloidal.

Dessa forma, pode-se definir betume, asfalto e alcatrão:

• Betume - Mistura de hidrocarbonetos pesados, obtidos em estado natural ou

por diferentes processos físicos ou químicos, com seus derivados, de

consistência variável e com poder aglutinante e impermeabilizante, sendo

completamente solúvel no bissulfeto de carbono (CS2);

• Asfalto - Material aglutinante de consistência variável, de cor preta a castanho-

escuro, o qual se liquefaz gradualmente quando aquecido e cujo elemento

predominante é o betume, podendo ocorrer na natureza ou pela refinação do

petróleo;

• Alcatrão - Material obtido quando matérias orgânicas naturais, como madeira e

hulha, são carbonizadas ou destiladas destrutivamente na ausência de ar.

2.3.1 Ligantes asfálticos

O ligante tem fundamental importância no processo de pavimentação em geral.

Funciona como um aglutinador dos agregados formando uma massa densa

preenchendo os vazios tornando o pavimento denso, auxiliando na transmissão de

carregamento para todo a estrutura. Em serviços de pavimentação são utilizados os

seguintes tipos de materiais betuminosos: cimentos asfálticos, asfaltos diluídos e

emulsões asfálticas. A figura 5 apresenta os tipos de ligantes asfálticos:

25

Figura 5 – Classificação dos ligantes asfálticos

⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨

⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧Natural (AN) �Rochas asfálticas-xistos e arenitos

Lagos asfálticos

Petróleo (AP)

⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨

⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧

Sólidos-oxidados, soprados

Semissólido �Cimento Asfáltico �CAP 30/45CAP 50/70CAP 85/100CAP 150/200

Líquidos

⎩⎪⎪⎪⎨

⎪⎪⎪⎧Asfalto Diluído �

Cura rápida-CRCura média-CMCura lenta-CL

Emulsão Asfáltica

⎩⎪⎪⎨

⎪⎪⎧Catiônica �

Ruptura rápida-RRRuptura média-RMRuptura lenta-RL

Aniônica �Ruptura rápida-RRRuptura média-RMRuptura lenta-RL

Alcatrão (AP) �Líquidos-AP-1 a AP-6Semissólidos-AP-7 a AP-12

Fonte: PINTO (2015)

2.3.1.1 Cimento asfáltico

Conforme Pinto (2015), o cimento asfáltico é o asfalto obtido especialmente

para apresentar características adequadas para o uso na construção de pavimentos,

podendo ser resultado de destilação do petróleo em refinarias ou do asfalto natural

encontrado em jazidas. O cimento asfáltico de petróleo recebe o símbolo CAP, e o

cimento asfáltico natural, o símbolo CAN. São semissólidos à temperatura ambiente

e necessitam de aquecimento para terem consistência apropriada ao envolvimento de

agregados; possuem características de flexibilidade, durabilidade, aglutinação,

impermeabilização e elevada resistência à ação da maioria dos ácidos, sais e álcalis.

São classificados pelo grau de dureza retratado no ensaio de penetração ou pela

viscosidade.

A penetração de um CAP é definida como a distância em décimos de milímetro

que uma agulha padronizada penetra verticalmente em uma amostra de cimento

asfáltico, sob condições especificadas de carga, tempo e temperatura, ou seja, 100 g,

5 s e 25 ºC.

26

2.3.1.2 Asfalto diluído

Os asfaltos diluídos (AD) ou cut-backs são diluições de cimentos asfálticos em

solventes derivados do petróleo de volatilidade adequada, quando há a necessidade

de eliminar o aquecimento do CAP ou utilizar um aquecimento moderado.

Os solventes funcionam somente como veículos para utilizar o CAP em

serviços de pavimentação. A evaporação total do solvente após a aplicação do asfalto

diluído deixa como resíduo o CAP, que desenvolve, então, as propriedades

necessárias do cimento. A essa evaporação, dá-se o nome de cura do asfalto diluído

PINTO (2015).

2.3.1.3 Emulsão asfáltica

A (EAP) é uma dispersão coloidal de uma fase asfáltica em uma fase aquosa

(direta) ou, então, de uma fase aquosa dispersa em uma fase asfáltica (inversa), com

a ajuda de um agente emulsificante. A mistura é obtida pela combinação de água com

asfalto aquecido, em um meio intensamente agitado e na presença dos

emulsificantes, cujo objetivo é oferecer certa estabilidade ao conjunto, favorecer a

dispersão e revestir os glóbulos de betume de uma película protetora, mantendo-os

em suspensão (PINTO, 2015).

Os emulsificantes ou produtos tensoativos utilizados na fabricação das

emulsões são divididos em aniônicos e catiônicos.

• Os emulsificantes aniônicos são sabões nos quais um ânion orgânico está

associado a um álcali, como o estearato de sódio. É solúvel no betume,

conferindo aos glóbulos de betume na emulsão uma carga elétrica negativa,

mantendo-os separados. As emulsões obtidas com esses emulsificantes são

denominadas emulsões aniônicas.

• Os emulsificantes catiônicos, geralmente os sais de amina, conferem aos

glóbulos de betume uma carga elétrica positiva, dando origem às emulsões

catiônicas. Os emulsificantes são adicionados em pequena quantidade, da

ordem de 1,5 % em peso, sobre a emulsão, enquanto o material betuminoso

constitui cerca de 60 % do produto (PINTO, 2015).

27

2.4 RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO

No Brasil, os Resíduos Sólidos são definidos de acordo com a Política Nacional

de Resíduos Sólidos, com a Lei nº 12.305, no qual esclarece: Os resíduos sólidos são materiais, substâncias, objetos ou bem descartados resultantes de atividades humanas em sociedade, cuja destinação final se procede, se propõe a proceder ou é obrigado a proceder, nos estados sólidos ou semissólidos, bem como gases contidos em recipientes e líquidos, cuja particularidade se torne inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou em corpos d’agua, ou exijam para isso soluções técnicas ou economicamente inviáveis em face da melhor tecnologia disponível (BRASIL, 2010, capítulo II, Art3º, inciso XVI).

A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) classifica os diversos

tipos de resíduos sólidos segundo seus riscos potencias de contaminação ao meio

ambiente e à saúde da população.

Dentre os resíduos sólidos urbanos, os resíduos de construção e demolição

são enquadrados pela NBR 10004, na Classe II-B - Inertes - e esta norma os define

como: "Quaisquer resíduos que, quando amostrados de forma representativa, e submetidos a um contato estático ou dinâmico com água destilada ou deionizada, à temperatura ambiente, conforme teste de solubilização, não tiverem nenhum de seus constituintes solubilizados em concentrações superiores aos padrões de potabilidade de água, excetuando-se os padrões de aspecto, cor, turbidez e sabor. Como por exemplo destes materiais, podem-se citar rochas, tijolos, vidros e certos plásticos e borrachas que não são decompostos prontamente".

2.4.1 Geração de Resíduos na Construção Civil

Observando o desenvolvimento do setor da construção civil no Brasil no

decorrer dos últimos anos é perceptível notar que o desenvolvimento tecnológico e o

surgimento de novos materiais ocasionaram aumento nos consumos de energia e de

matéria-prima, fatores desencadeantes da produção de resíduos, com aumento em

quantidade, heterogeneidade e volume (BIDONI, 2001).

Em média, o índice per capta de geração de RCD é de 0,581 kg/hab/dia

conforme tabela 1:

28

Tabela 1 – Geração de RCD nas Regiões Brasileiras

Regiões Quantidade de municípios

Índice de RCD (kg/hab/dia)

%

Centro-Oeste 275 0,899 30,94 Nordeste 896 0,428 14,73

Norte 240 0,263 9,06 Sudeste 1277 0,746 25,68

Sul 948 0,569 19,59 Total 3636 2,905 100

Fonte: Adaptado SNIS, 2016; ABRELPE, 2014

Conforme Abrelpe (2014), para assim podermos entender o processo de

geração dos RCD devemos relacionar aos principais fatores geradores que fazem

parte do dia-a-dia das construções:

• Ausência de gestão de RCD nos canteiros de obra;

• Mão-de-obra despreparada no que diz respeito à gestão de resíduos;

• Perdas e desperdícios de materiais devido a projetos pouco otimizados e

métodos ineficazes.

Consumo excessivo de recursos naturais por superdimensionamento de

serviços da construção.

A utilização de um plano para gerenciamento desse resíduo em canteiros de

obra é de fundamental importância para assim poder diminuir os volumes de RCD

gerados, além do fato de havendo uma política eficaz, alguns materiais considerados

resíduos podem ser reutilizados na construção civil.

Pode-se perceber que em grande parte das construções realizadas no brasil

não tem um compromisso com práticas de redução, reutilização e reciclagem. Pode-

se dizer então que os canteiros de obra brasileiros ainda trabalham sob a lógica do

desperdício.

Segundo Franchi (1993), o desperdício não pode ser visto apenas como

materiais não utilizados no canteiro, mas também como toda a perda efetiva durante

o processo construtivo.

Algumas pesquisas indicaram índices médios de desperdício entre 7% e 8%.

Estes números refletem as perdas de recursos que se tornaram entulho ou que

ficaram incorporados à obra, sem levar em conta as despesas com mão-de-obra

referente a esta perda, além das despesas para remoção do entulho (AGOPYAN,

2001).

29

Se por um lado o entulho acarreta perda de recursos para o gerador, por outro

lado acarreta também gastos para o setor público que, por sua vez, acaba por arcar

com os custos de disposição final e, em alguns casos, transporte do resíduo (CASSA,

2001).

2.4.2 Composição do RCD

Para Castro (1998) o conhecimento da composição física dos RCD é

imprescindível para definição de estratégias de redução, reutilização e reciclagem, o

que leva a minimização da extração de matérias-primas (atividades de mineração),

diminuição da ocupação de áreas de descarte e menores riscos à saúde pública.

Todas estas ações têm como objetivo o gerenciamento eficaz destes resíduos.

Segundo Carneiro (2001), os RCD são extremamente heterogêneos e

basicamente compostos por:

• Concretos, argamassas e rochas que a princípio, possuem alto potencial para

reciclagem;

• Materiais cerâmicos, como blocos, tijolos e lajotas, que apresentam também

alto potencial reciclável sem necessitar técnicas sofisticas de beneficiamento;

• Solos, areias e argila, materiais que facilmente podem ser separados dos

outros por meio de peneiramento;

• Asfalto, material com alto potencial de reciclagem em obras viárias;

• Metais ferrosos utilizados pela indústria metalúrgica;

• Madeiras como material parcialmente reciclável com a agravante que se

impermeabilizadas ou pintadas devem ser consideradas como material

poluente e tratadas como resíduos industriais perigosos, devido ao risco de

contaminação;

• Outros materiais (papel, papelão, plásticos, borracha e etc.) passíveis de

reciclagem, porém com desvantagens frente aos avanços tecnológicos.

Carneiro (2001) também explica que as características do RCD dependem da

região geradora, local da coleta (canteiro ou aterro), tipos de obra e etc.

30

2.4.3 Reciclagem do RCD

Segundo Brasileiro (2013), uma solução, que a cada dia ganha força entre os

pesquisadores, é a reciclagem de RCD e sua reutilização na própria construção civil

como matéria-prima alternativa. Além de redução da superexploração de jazidas

minerais, para extração de recursos naturais não renováveis, há também, a carência

de locais para a deposição desses resíduos, fazendo com que as distâncias entre os

locais de demolição e as áreas de disposição sejam cada vez maiores, onerando os

custos de transporte.

A reciclagem de RCD contribui também para a ampliação da vida útil dos

aterros, especialmente em grandes cidades em que a construção civil é intensa e há

escassez de área para deposição. Em cinco países europeus é proibida a deposição

de algumas categorias de RCD em aterros. Estas proibições variam de país para país,

mas o objetivo principal é prevenir a deposição no solo de materiais recicláveis

(MURAKAMI et al., 2002).

Resíduos da Construção e Demolição são basicamente compostos por restos

de argamassa, tijolo, alvenaria, concreto, cerâmica, madeira, metais, etc., e, em maior

parte, são considerados inertes. O uso de RCD de forma reciclada traz uma série de

benefícios econômicos e ambientais onde é implantado, sem contar com a redução

de custos no processo de gerenciamento de resíduos, transporte, onde o custo de um

produto reciclado é bem menor do que o agregado trazido diretamente da jazia.

Para Duran, Lenihan e O’Regan (2006), a viabilidade econômica do RCD é

viável quando o custo de deposição em aterro exceder o custo de transporte para o

centro de reciclagem e o custo de utilização do agregado primário exceder o custo do

agregado reciclado. Dentre as várias possibilidades, a reciclagem de RCD pode ser aplicada para diversos fins, tais como: camadas de base e sub-base para pavimentação, coberturas primárias de vias, fabricação de argamassas de assentamento e revestimento, fabricação de concretos, fabricação de pré-moldados (blocos, meio-fio, dentre outros), camadas drenantes e etc. (BRASILEIRO, 2013).

Na pavimentação do tipo concreto asfáltico mais de 90% em peso do total da

mistura corresponde a agregados de várias granulometrias. Como freio à crescente

exploração de jazidas para extração de agregados naturais juntamente com a redução

de áreas destinadas a aterros e à ampliação de técnicas de reciclagem de resíduos

31

sólidos, diversos pesquisadores têm aplicado agregados reciclados na pavimentação

asfáltica, com a finalidade de impulsionar o seu retorno à cadeia da construção civil.

Segundo Pérez uma pesquisa realizada em 2012 na Espanha utilizou agregado

reciclado de RCD em substituição ao agregado graúdo no concreto asfáltico. Os

pesquisadores substituíram 20, 40 e 60% do agregado graúdo natural pelo reciclado.

Segundo eles, existe uma larga aplicação do agregado reciclado de RCD em camadas

de base e sub-base e apenas um pequeno número de investigações tem lidado com

este agregado em misturas asfálticas a quente.

2.5. ENSAIOS

Para a definição de um traço de CA, é necessário antes conhecer todo o

material, realizando ensaios de granulometria, desgaste, densidade, absorção,

ensaios fundamentais para conclusão de um traço equilibrado e que suporte as cargas

do tráfego.

Para realização do estudo, primeiro foi necessário a análise de composição

granulométrica dos agregados naturais conforme DNER-ME 083-98, Agregados –

Análise granulométrica e britagem de RCD recolhido em obras de demolição. A

análise granulométrica tanto dos agregados naturais quanto do RCD britado foi

necessária para definir o traço do CA utilizado durante os ensaios. Além da

granulometria, foram realizados ensaios de densidade real e densidade aparente em

todos os agregados. O ensaio de absorção foi realizado apenas nos agregados com

granulometria a partir da peneira 12,5. Também foi necessário realizar equivalente de

areia e determinação de abrasão “Los Angeles” de acordo com DNER-ME 035/98.

Após a definição da faixa granulométrica a ser utilizada, o teor de ligante foi variado

entre 4% e 5,5% para a definição de teor de CAP ótimo conforme a norma DNER-ME

043/95. Com o traço e teor ótimo de CAP definidos, foram confeccionados os corpos

de prova com agregados naturais de acordo com a norma DNIT 031/2004 – ES.

2.5.1. Granulometria

O ensaio da composição granulométrica tem como base a norma DNER-ME

083/98, Agregados - análise granulométrica, onde fixa as características exigíveis

escolha dos agregados graúdos e miúdos compostos no traço do CA. Dessa forma,

32

define areia ou agregado miúdo como areia de origem natural ou resultante da

britagem de rochas estáveis, ou a mistura de ambas, cuja a soma dar porcentagens

retidas acumuladas passam pela peneira de 4,8 mm. Define ainda o agregado graúdo,

pedregulho ou brita que fica retido entre as faixas 9,50mm e 50,00mm conforme tabela

2. Tabela 2 – Massa mínima, por amostra de ensaio

Dimensão máxima característica do agregado (mm)

Massa mínima da amostra de ensaio (kg)

Agregados miúdos: 1 4,8 Agregados graúdos

9,5 5 19,00 7 25,00 10 38,00 15 50,00 20

Fonte: DNER-ME 083/98

2.5.2. Densidade real e densidade aparente

Pode-se afirmar que a massa específica na condição seca, ou densidade real,

é a relação entre a massa seca do agregado e seu volume; já a massa específica na

condição saturada, ou densidade aparente, é a massa do agregado em condição

saturada sobre seu volume.

2.5.3. Abrasão Los Angeles

Para avaliar a resistência ao desgaste em laboratório objetiva-se verificar a

resistência do agregado frente às ações do tráfego, bem como dos efeitos do processo

de compactação. Essa determinação pode ser efetuada quando se submete uma

quantidade de agregados na máquina “Los Angeles” juntamente com uma carga

abrasiva e a um nº determinado de revoluções, proposto no método de ensaio DNER-

ME 035/98: “Agregados - determinação da abrasão Los Angeles”

33

2.5.4. Dosagem Marshall

A definição de uma dosagem para CA depende diretamente da seleção e

caracterização dos materiais a serem utilizados, o projeto de uma mistura de CA

consistem em determinar o traço da mistura, ou seja, porcentagem dos diversos

agregados minerais utilizados e porcentagem de ligante asfáltico; de maneira a

satisfazer os requisitos mínimos de estabilidade e durabilidade da mistura asfáltica

determinados pelas especificações.

O projeto de CA pelo método Marshall deve definir como elementos básicos,

tipo e destino da mistura, granulometria, massa específica real e aparente dos

agregados, escolha da faixa granulométrica de projeto em função do tráfego previsto

onde os parâmetros volumétricos devem atender os valores limitados pela norma

DNIR-ES 031/2006 conforme demonstrado na tabela 3 abaixo:

Tabela 3 – Valores limites adotados para concreto asfáltico

Características Método de ensaio Camada de Rolamento

Camada de ligação (Binder)

Porcentagem de vazios % DNER-ME 043/95 3 a 5 4 a 6 Relação betume/vazios DNER-ME 043/95 75 – 82 65 – 72 Estabilidade, mínima, (Kgf) (75 golpes) DNER-ME 043/95 500 500

Resistência à Tração por Compressão Diametral estática a 25°C, mínima (MP)

DNIT-ME 1,6/2010 0,65 0,65

Fonte: DNIT-ES 031/2006

34

3 METODOLOGIA

A pesquisa desenvolvida neste projeto teve caráter qualitativo uma vez que o

caso do estudo é fonte direta para coleta e análises de dados. Em função aos

objetivos, a pesquisa classifica-se como exploratória pois visa sobre a execução de

um novo procedimento, no qual proporcionará uma maior proximidade ao objeto de

estudo para maior conhecimento.

Os ensaios foram realizados no laboratório do Centro Universitário Uninovafapi,

laboratório da Usina de Asfalto da cidade de Teresina e laboratório do 2º Batalhão de

Engenharia e Construção.

3.1. DEFINIÇÃO DO TRAÇO

O traço foi obtido através da curva granulométrica de cada agregado

constituinte da mistura baseado na norma DNIT 031/2004 – ES, Pavimentos flexíveis

– Concreto asfáltico – ES onde e partir do traço utilizado, foram realizadas

substituições apenas do agregado graúdo, brita 19 e brita 12 por RCD de concreto

nas proporções 40%, 60%, 80% e 100% para avaliar as características mecânicas

dos corpos de prova com substituição de agregado em relação aos confeccionados

com apenas agregados naturais.

3.2. BRITAGEM DE RCD

A britagem do RCD foi realizada de forma manual onde todo o material foi

britado com uso de uma marreta de 5kg. Foi tomado o cuidado para manter uma

granulometria aproximada na quebra. Após a britagem, o material foi levado ao

laboratório do Uninovafapi para então ser peneirado e assim separado conforme

graduação de acordo com a Figura 6.

35

Figura 6 – Separação do RCD

Fonte: Autor

3.2.1. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA

Para a análise granulométrica, foi utilizado as massas determinadas na norma

DNIT 031/2006 – ES, Pavimentos flexíveis – Concreto asfáltico. No ensaio, foram

utilizadas amostras de pó de brita, brita 12, 16 e 19 coletadas na Usina de Asfalto da

Prefeitura municipal de Teresina, amostra de areia de dragagem coletada no

Uninovafapi e RCD britado adquirido em demolição. Uma parte do material

encontrava-se úmido onde foi necessário realizar a secagem do material em estufa a

(110 ±5) °C conforme norma DNER-ME 083/98 durante 24h.

A granulometria foi necessária tanto nos agregados naturais quanto no RCD

coletado. O material foi peneirado fazendo uso das peneiras de faixa definida na

norma DNIT-ES-31/2006. A figura 7 abaixo mostra os agregados utilizados

representados por A, brita 19, B, brita 12, C, pó de brita, D, RCD, E, areia lavada e F,

cimento como fíler.

36

Figura 7 – Separação do material para ensaio de granulometria

Fonte: Autor

3.3. ENSAIO DE DENSIDADE REAL E APARENTE DOS AGREGADOS

Para o agregado miúdo, o cálculo da densidade foi feito conforme DNE-ME

084/95, Agregado miúdo, determinação da densidade real onde para determinar a

densidade real, pesou-se o recipiente vazio e preenchido de agregado; dessa forma

foi possível determinar a densidade real tanto da areia quanto do pó de brita. Já a

densidade aparente, foi pesado 1000g de agregado miúdo e então adicionado em um

frasco de Chapman com 200ml de água; com o repouso do material e preenchimento

de vazios, é calculada a densidade pelo valor obtido pelo deslocamento no frasco.

Com o agregado graúdo e RCD, fazendo uso da DNER-ME 195/97, Agregados

– determinação da absorção e da massa específica de agregado graúdo, foi separado

uma massa de 2000g da brita 12 e 3000 da brita 19 conforme massa mínima de

amostra de ensaio da tabela 4.

37

Tabela 4 – Massa mínima de amostra de ensaio

Dimensão característica do agregado (mm) Massa mínima da amostra de ensaio (kg)

12,5 ou menor 2,0 19 3,0 25 4,0 38 5,0 50 8,0 64 12,0 76 18,0 100 40,0 125 75,0 152 125,0


O material foi devidamente lavado na peneira 4,8mm e posto para secar em

estufa em temperatura entre 105 °C e 110 °C durante 24h; com o material em

temperatura ambiente, o mesmo foi imerso em água por aproximadamente 24h. as

amostras foram retiradas da situação de saturação e secas em pano removendo toda

as lâminas d’água visíveis no agregado e devidamente pesadas. Com o valor de suas

massas, cada agregado foi pesado separadamente em balança hidrostática para

aferição de seu peso imerso. Novamente posto em estufa em temperatura entre 105

°C e 110 °C durante 24h para a coleta de sua massa seca.

3.4. EQUIVALENTE DE AREIA

O ensaio de equivalente de areia foi realizado conforme a norma DNER-ME

054/97 – Equivalente de areia onde para a realização do ensaio de equivalente de

areia, foi separada uma porção do agregado fino e passado na peneira 4,8 mm; o

material retido na peneira foi descartado. Como a areia não estava úmida, foi

necessário umidificar a amostra para realização do ensaio de forma correta. Após a

umidificação, foram separadas duas amostras em recipiente apropriado e ao mesmo

tempo, duas provetas foram preenchidas até a marca já estabelecida na mesma,

aproximadamente 10 cm da base como ilustra a figura 8:

38

Figura 8 – Separação das amostras para ensaio

Fonte: Autor

Fazendo uso de um funil, as amostras foram inseridas nas provetas as quais

foram devidamente tampadas com uma rolha de borracha e agitadas vigorosamente

em movimento alternado horizontalmente durante 90 ciclos. Após a agitação, foi

retirada a rolha e inserido uma solução de formaldeído, aproveitando para molhar as

paredes da proveta para que não fique nada de material fora do ensaio até a segunda

marca contida na proveta, aproximadamente 38 cm da base e deixada em repouso

por 20 minutos sem perturbação de acordo com a figura 9 abaixo:

39

Figura 9 – Processo de repouso da mistura

Fonte: Autor

Após o repouso, foi medida o topo da areia e o topo da argila respectivamente

e utilizada a equação 1 do equivalente de areia:

𝐸𝐸𝐸𝐸 =𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝐿𝐿𝑑𝑑𝑡𝑡𝑑𝑑 𝑑𝑑𝐿𝐿 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝐿𝐿𝑑𝑑𝑡𝑡𝑑𝑑 𝑑𝑑𝐿𝐿 𝐿𝐿𝐿𝐿𝑎𝑎𝐿𝐿𝑎𝑎𝐿𝐿

× 100 (1)

3.5. DETERMINAÇÃO DE ABRASÃO LOS ANGELES

O ensaio de abrasão Los Angeles foi realizado no laboratório de solos do 2º

BEC. O ensaio foi realizado apenas com os agregados graúdos, ou seja, a brita 19 e

brita 12 bem como RCD de mesma granulometria pois foram os agregados

substituídos no estudo. Primeiramente, o material foi devidamente pesado conforme

faixa de graduação B da tabela 5 para ensaio da norma DNER-ME 035/98 –

Agregados, determinação da abrasão Los Angeles.

40

Tabela 5 – Graduação para ensaio

Peneiras Abertura em mm Amostra – massa parcial em gramas

Passando em

Retido em Grad. A Grad. B Grad. C Grad. D Grad. E Grad. F Grad. G

76 63 – – – – 2500 ± 50 – – 63 50 – – – – 2500 ± 50 – – 50 38 – – – – d 5000 ± 50 – 38 25 1250 ± 25 – – – – 5000 ± 25 5000 ± 25 25 19 1250 ± 25 – – – – – 5000 ± 25 19 12,5 1250 ± 10 2500 ± 10 – – – – –

12,5 9,5 1250 ± 10 2500 ± 10 – – – – – 9,5 6,3 – – 2500 ± 10 – – – – 6,3 4,8 – – 2500 ± 10 – – – – 4,8 2,4 – – – 5000 ± 10 – – –

Massas totais em gramas 5000 ± 10 5000 ± 10 5000 ± 10 5000 ± 10 10000 ± 10 10000 ± 10 10000 ± 50

N° de rotações do tambor 500 500 500 500 1000 1000 1000

Autor: DNER-ME 035/98

O material foi submetido a lavagem e secagem em estufa a temperatura entre

105 °C e 110 °C. após a secagem, os materiais foram inseridos no tambor como

mostra a figura 10 sendo adicionadas 11 esferas metálicas conforme tabela 6. O

equipamento foi acionado fazendo com que o tambor girasse com velocidade de 30 a

33 rpm até completar 500 rotações. Importante ressaltar que primeiramente foi

realizado ensaio apenas com os agregados naturais, sendo sucessivamente realizado

o ensaio com agregado reciclado.

Figura 10 – Inserção do material no tambor

Fonte: Autor

41

Tabela 6 – Carga abrasiva

Graduação Número de esferas Massa de carga (g) A 12 5.000 ± 25 B 11 4.584 ± 25 C 8 3.330 ± 25 D 6 2.500 ± 25 E 12 5.000 ± 25 F 12 5.000 ± 25 G 12 5.000 ± 25


Após o processo, o material foi retirado do tambor como mostra a figura 11, as

esferas foram separadas e limpas com escova e a amostra foi passada na peneira 12

(1,7mm) rejeitando assim o material passante. Após processo de peneiramento, o

material foi pesado e os resultados do ensaio foram devidamente coletados.

Figura 11 – Material retirado do tambor

Fonte: Autor

42

3.6. DEFINIÇÃO DO TRAÇO E CONFECÇÃO DE CORPOS DE PROVA

A análise granulométrica foi necessária para a definição de um traço do CA

conforme DNIT 031/2006 – ES, Pavimentos flexíveis – Concreto asfáltico. Para a

definição da dosagem, foi utilizado o programa GPA (Gerador de Projetos Asfálticos)

onde foi inserido os valores obtidos na granulometria de cada material a ser utilizado

no estudo sendo que a granulometria obrigatoriamente deveria respeitar os valores

limites para a faixa adequada como mostra a tabela 7. Com isso, os valores de

porcentagem de agregado eram definidos conforme a faixa a ser utilizada. Para o

cálculo foi tomado como base parâmetros da metodologia dosagem Marshall; para

então a determinação de um teor ótimo de ligante, com base na composição

granulométrica de faixa C especificada na norma do DNIT 031/2006 – ES conforme

tabela 7.

Tabela 7 – Faixas granulométricas para concreto asfáltico

Peneira de malha quadrada % em massa passando

Série ASTM Abertura (mm) A B C Tolerâncias 2” 50,8 100 - - -

1 ½” 38,1 95-100 100 - ± 7 1” 25,4 75-100 95-100 - ± 7 ¾” 19,1 60-90 80-100 100 ± 7 ½” 12,7 - - 80-100 ± 7

3/8” 9,5 35-65 45-80 70-90 ± 7 Nº 4 4,8 25-50 28-60 44-72 ± 5 Nº 10 2 20-40 20-45 22-50 ± 5 Nº 40 0,42 10-30 10-32 8-26 ± 5 Nº 80 0,18 5-20 8-20 4-16 ± 3

Nº 200 0,075 1-8 3-8 2-10 ± 2 Fonte: DNIT-ES 031/2006

Com o traço definido, foram confeccionados corpos de prova para cada

porcentagem de substituição de agregado natural com CAP variando de 4% a

5,5%com teor de CAP para assim poder definir o teor ótimo de CAP conforme DNER-

ME 043/95, sendo 03 corpos de prova para cada teor.

Para a confecção dos corpos de prova, foram pesados os agregados conforme

porcentagem definida no traço levando em consideração que a substituição de

agregado por RCD foi realizada apenas no agregado graúdo, ou seja, na brita 12 e

43

brita 19; as dimensões e peso do corpo de prova estão de acordo com DNIT 178/2018

– PRO, Pavimentação asfáltica – Preparação de corpos de prova para ensaios

mecânicos usando o compactador Superpave ou o Marshall – Procedimento. Os

agregados e CAP foram aquecidos em recipientes diferentes como ilustra a figura 12

onde o aquecimento do agregado não pode exceder em mais de 10 °C a temperatura

atingida do CAP de acordo com a viscosidade necessária; os utensílios utilizados no

trabalho também precisaram ser aquecidos para não comprometer a mistura. Foi

formada uma depressão no centro do recipiente contendo os agregados aquecidos

para então despejar o CAP no centro do recipiente facilitando a homogeneização

mistura de acordo com a figura 13.

Figura 12 – Aquecimento do material para confecção dos corpos de prova

Fonte: Autor

44

Figura 13 – Adição de CAP na mistura

Fonte: Autor

Cada corpo deve ter 1200g, 100mm de diâmetro e aproximadamente 60mm de

altura. De acordo com a dosagem Marshall, cada corpo de prova foi submetido a 75

golpes por face utilizando soquete mecânico de 4540g.

A mistura foi devidamente acomodada no molde onde foi feito realizada a

compressão fazendo uso do soquete mecânico conforme figura 14. De acordo com a

norma DNIT 178/2018 – PRO, Pavimentação asfáltica – Preparação de corpos de

prova para ensaios mecânicos usando o compactador Superpave ou o Marshall –

Procedimento, foram necessários 75 golpes em cada face do corpo de prova. O

procedimento foi realizado em 03 corpos de prova de cada teor de CAP seguindo a

metodologia Marshall DNER-ME 043/95.

45

Figura 14 – Confecção dos corpos de prova

Fonte: Autor

Após a compactação e o repouso de no mínimo 12 horas, os corpos de prova

da figura 15A e 15B foram desenformados, medidos, pesados ao ar e pesados

imersos para a determinação de parâmetros volumétricos e mecânicos necessários

para atender à especificação de serviço 031/2006 do DNIT.

Figura 15 – Desmoldagem e repouso dos corpos de prova

Fonte: Autor

46

Com os corpos de prova já desmoldados e resfriados, foi realizada a marcação

de cada um conforme porcentagem de substituição de RCD e teor de CAP como

mostra a figura 16A, 16B, 16C, 16D e 16E, 0%, 40%, 60%, 80% e 100%

respectivamente. abaixo. Foram medidos altura e diâmetro de cada corpo de prova;

altura e diâmetro. Para a altura, 4 pontos equidistantes foram marcados no corpo de

prova e com o uso de um paquímetro foi a medição de cada altura em relação ao

ponto marcado e o diâmetro de forma perpendicular para então realizar a média das

alturas e diâmetros encontrados.

Figura 16 – Corpos de prova devidamente marcados

Fonte: Autor

Após a medição, os corpos de prova foram realizados os cálculos de

parâmetros para assim determinar o percentual de vazios, relação betume/vazios das

misturas. Com a dimensão dos corpos de prova, massa seca, Ms, massa submersa,

Msub, foi possível obter a massa específica aparente dos corpos de prova (Gmb)

através das equações 2.a e 2.b:

𝐿𝐿) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 =𝑀𝑀𝑀𝑀𝑉𝑉

𝐺𝐺) 𝑉𝑉 = 𝑀𝑀𝑀𝑀 −𝑀𝑀𝑀𝑀𝐿𝐿𝐺𝐺 (2)

Onde:

Gmb: Massa específica aparente da mistura (g/cm-³);

Ms: Massa do corpo de prova seco (g);

Msub: Massa do corpo de prova submerso (g);

47

V: Volume do corpo de prova (cm³);

Foi calculado também a massa específica máxima teórica (DMT), que é a

ponderação entre todas as massas dos constituintes da mistura asfáltica e é dada

pela equação 3:

𝐷𝐷𝑀𝑀𝐷𝐷 =100

%𝐿𝐿𝐺𝐺𝑎𝑎

+ %𝐸𝐸𝑎𝑎𝐺𝐺𝐴𝐴𝐴𝐴

+ %𝐸𝐸𝐺𝐺𝐺𝐺𝐴𝐴𝑚𝑚

+ %𝑓𝑓𝐺𝐺𝑓𝑓

(3)

Onde:

DMT: densidade máxima teórica (g/cm-3);

%a: porcentagem de asfalto (CAP) em relação à massa total da mistura;

%Ag: porcentagens de agregado graúdo, agregado miúdo e filer

respectivamente, em relação à massa total da mistura;

Ga: massas específicas reais do asfalto (CAP), agregado graúdo, agregado

miúdo e filer, respectivamente (g/cm-3).

Após os cálculos da massa específica aparente da mistura e densidade máxima

teórica, foi calculado o volume de vazios, a porcentagem em massa dos agregados

(∑%n), vazios do agregado mineral (VAM) e a relação betume/vazios (RBV) conforme

equações 4, 5, 6 e 7, respectivamente:

𝑉𝑉𝑉𝑉 =𝐷𝐷𝑀𝑀𝐷𝐷 − 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺

𝐷𝐷𝑀𝑀𝐷𝐷 (4)

�%𝑛𝑛 = 100 − %𝐿𝐿 (5)

𝑉𝑉𝐸𝐸𝑀𝑀 = 100 − �

𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 × ∑%𝑛𝑛𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺

� (6)

𝑅𝑅𝑅𝑅𝑉𝑉 = 100 × �𝑉𝑉𝐸𝐸𝑀𝑀 − 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝐸𝐸𝑀𝑀

� (7)

3.7. ENSAIO MECÂNICO – ESTABILIDADE MARSHALL

A metodologia utilizada foi a do DNER–ME 043/95: “Misturas betuminosas à

quente – ensaio Marshall” e pela DNIT 178/2018 – PRO, Pavimentação asfáltica –

Preparação de corpos de prova para ensaios mecânicos usando o compactador

Superpave ou o Marshall – Procedimento, onde os corpos-de-prova foram imersos em

banho-maria por período de 30 a 40 minutos a uma temperatura de 60ºC±1ºC

48

conforme figura 17. Após esse tempo, os corpos-de-prova foram transferidos para o

molde de compressão, centrados na placa base da prensa Marshall e submetidos à

ruptura pela ascensão do êmbolo, a uma velocidade de 5 cm por minuto, até o seu

rompimento. Essa carga de ruptura é medida e chamada de estabilidade lida. A

estabilidade Marshall é calculada pela multiplicação da estabilidade lida por um fator

tabelado, calculado em função da altura do corpo de prova.

Figura 17 – Corpos de prova em banho maria para execução do ensaio Marshall

Fonte: Autor

Após o banho maria, o corpo de prova aquecido é levado para a prensa

Marshall para realização do ensaio de estabilidade e fluência. O ensaio é realizado

individualmente; cada CP é acomodado no anel e o medidor de fluência é

devidamente ajustado como é apresentado na figura 18 abaixo.

49

Figura 18 – Ensaio Marshall

Fonte: Autor

Após o rompimento dos corpos de prova, a partir dos resultados coletados e

fazendo uso da tabela 8 abaixo, os dados obtidos na prensa foram devidamente

corrigidos de acordo com a norma.

Tabela 8 – Correção da estabilidade, em função da espessura do corpo de prova

ESPESSURA (mm) FATOR ESPESSURA

(mm) FATOR ESPESSURA (mm) FATOR

51,6 1,42 57,12 1,19 65,6 0,95 51,8 1,41 57,4 1,18 66,1 0,94 52,0 1,40 57,7 1,17 66,7 0,93 52,2 1,39 58,1 1,16 67,1 0,92 52,6 1,38 58,4 1,15 67,5 0,91 52,9 1,37 58,7 1,14 67,9 0,90 53,1 1,36 59,0 1,13 68,3 0,89 53,3 1,35 59,3 1,12 68,8 0,88 53,5 1,34 59,7 1,11 69,3 0,87 53,8 1,33 60,0 1,00 69,9 0,86

Fonte: Adaptado: DNER-ME 043/95

Com base em de todos os valores obtidos, foi possível comparar os resultados

de cada faixa de substituição de agregado graúdo em função do teor de CAP,

50

permitindo então determinar quais corpos de prova estão de acordo com os

parâmetros mínimos necessários para a camada de rolamento ou camada de binder.

51

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

4.1. AGREGADOS

No gráfico 1, foi exposto a curva granulométrica de todos os agregados

utilizados na mistura. Já na tabela 9, foram dispostos os valores da caracterização

dos mesmos.

Gráfico 1 – Granulometria dos agregados

Fonte: Autor

A granulometria seguiu os parâmetros da norma DNIT-ES-31/2006 que define

quais peneiras utilizar para traços de CA. A brita 19, brita 12 e o RCD tiveram material

retido nas mesmas peneiras, o que justificou o estudo voltado para o agregado graúdo.

O resultado da curva dá-se pela execução do processo de britagem do material por

ter sido feito de forma manual, porém não compromete o uso do agregado nas

misturas.

4.1.2. Parâmetros dos agregados

A tabela 9 a seguir foi construída de acordo com os valores dos ensaios de

densidade real, densidade aparente, absorção, equivalência de areia e abrasão Los

Angeles:

52

Tabela 9 – Ensaios de densidade, equivalência de areia e abrasão

Material B19 B12 RCD19 RCD12 Pó de brita Areia lavada

Densidade Real (g/cm³) 2,857 2,778 2,232 2,593 2,825 3,070 Densidade Aparente (g/cm³) 1,472 1,480 1,419 1,625 1,581 1,019

Absorção (%) 6,13 9,07 5,75 8,11 - - Equivalência de Areia (%) - - - - 98 Abrasão Los Angeles (%) 21 21 43 43 - -

Fonte: Autor

A partir dos dados, podemos observar que tanto a densidade real quanto a

aparente do RCD apresentam valores inferiores quando comparados aos agregados

naturais. Isso devido a porosidade do material. O RCD aparentemente é um agregado

mais poroso e apresentou-se mais leve do que o agregado natural, por isso, quanto

menor o valor da densidade, maior a capacidade de absorção do agregado e como

consequência da maior absorção, o RCD consome mais CAP do que o agregado

natural fazendo com que as misturas sejam mais coesas.

Em relação à abrasão “Los Angeles”, o agregado reciclado apresentou um valor

bem superior em relação ao agregado natural, fazendo assim o agregado natural mais

resistente ao ensaio e como consequência, mais resistente ao tráfego em comparado

com o RCD, porém ambos os materiais estão dentro do limite permitido da norma

DNER 035/98

O equivalente de areia foi realizado apenas no agregado miúdo, estando de

acordo com a norma DNER 054/97.

4.2. DOSAGEM MARSHALL

A tabela 10 abaixo foi definida a partir dos resultados de granulometria da

mistura, onde buscou-se adequar as porcentagens do traço conforme a faixa C na

norma DNIT-ES-31/2006.

53

Tabela 10 – Definição do traço de CA

PENEIRAS B19 B12 PÓ DE BRITA

AREIA LAVADA FILLER MISTURA

TEÓRICA FAIXA 20% 28% 37% 12% 3%

1 ½” 100,0 20% 100,0 28% 100,0 37% 100,0 12% 100,0 3% 100,0 100 – 100 1” 100,0 20% 100,0 28% 100,0 37% 100,0 12% 100,0 3% 100,0 100 – 100 ¾” 100,0 20% 100,0 28% 100,0 37% 100,0 12% 100,0 3% 100,0 100 – 100 ½” 71,2 14% 96,8 27% 100,0 37% 100,0 12% 100,0 3% 92,0 80 – 100

3/8” 11,5 2% 71,2 20% 100,0 37% 100,0 12% 100,0 3% 78,0 70 – 90 Nº 4 0,6 0% 9,1 3% 98,4 36% 100,0 12% 100,0 3% 60,0 44 – 72

Nº 10 0,6 0% 1,2 0% 60,8 22% 100,0 12% 100,0 3% 38,0 22 – 50 Nº 40 0,5 0% 0,7 0% 16,3 6% 89,2 11% 99,2 3% 20,0 8 – 26 Nº 80 0,4 0% 0,4 0% 3,2 1% 9,2 1% 12,8 0% 11,0 4 – 16 Nº 200 0,2 0% 0,1 0% 0,8 0% 0,9 0% 0,9 0% 5,0 2 – 10

Fonte: Autor

As porcentagens escolhidas para o traço de CA foram definidas para manter a

proporcionalidade dos agregados na mistura além de depender da faixa escolhida

para se trabalhar. Como o estudo foi feito em de acordo com a faixa C, a curva do

traço definido deve se enquadrar na faixa e estar próximo à curva média calculada a

partir dos limites estabelecidos pela norma DNIT-ES-31/2006 como mostra o gráfico

2. Gráfico 2 – Curva do traço de CA

Fonte: Autor

Observa-se que a faixa da mistura representada pela linha vermelha no gráfico

está entre os valores máximos e mínimos conforme a norma DNIT-ES-31/2006

representados pelas linhas tracejadas azuis. Também é possível notar que a faixa da

mistura manteve-se próxima à faixa média e faixa de trabalho, representadas pelas

linhas verde e tracejada alaranjada respectivamente.

54

4.2.1. Parâmetros volumétricos das misturas

Após a confecção dos corpos de prova com uso do traço definido, rompimento

e parâmetros volumétricos da mistura, foi possível definir a tabela 11 abaixo

Tabela 11 – Parâmetros volumétricos das misturas

0% R

CD

Teor de ligante (%) 4,0 4,5 5,0 5,5 Densidade máxima teórica (DMT) (g/cm-3) 2,614 2,593 2,572 2,546 Massa específica aparente (GMB) (g/cm-3) 2,441 2,480 2,458 2,479 Volume de vazios (VV) (%) 6,6 4,4 4,5 2,8 Grau de compactação (GC) (%) 93,37 95,63 95,55 97,15 Vazios do agregado mineral (VAM) (%) 16,2 15,3 16,5 16,2 Relação betume vazios (RBV) (g/cm-3) 59,07 71,44 73,01 82,44

40%

RC

D


60%

RC

D


80%

RC

D


100%

RC

D Teor de ligante (%) 4,0 4,5 5,0 5,5

Densidade máxima teórica (DMT) (g/cm-3) 2,449 2,432 2,414 2,397 Massa específica aparente (GMB) (g/cm-3) 2,190 2,236 2,218 2,261 Volume de vazios (VV) (%) 10,6 8,1 8,1 5,7 Grau de compactação (GC) (%) 89,42 91,95 91,86 94,32 Vazios do agregado mineral (VAM) (%) 19,2 17,9 19,0 17,9 Relação betume vazios (RBV) (g/cm-3) 44,81 55,05 57,17 68,23

Fonte: Autor

Os dados inseridos na tabela 11 foram fundamentais para observar que tanto

o DMT quanto GMB foram decrescendo conforme a porcentagem de RCD aumentava.

Isso deve-se ao fato de o RCD ter maior desgaste no processo de compactação

quando se compara aos corpos de prova confeccionados apenas com agregado

natural. O Grau de compactação, VV tiveram valores aproximados em todas as faixas,

porém apenas aqueles que tiveram valores dentro dos limites da DNER 031/2006

55

foram considerados. Os parâmetros volumétricos das misturas com 80% e 100% de

RCD não atingiram valores de RBV e VV dentro dos valores limites da norma para

camada de rolamento.

4.2.1.1. Camada de rolamento

De acordo com os dados da tabela 11, somente as faixas com 0%, 40% e 60%

de RCD atingiram os parâmetros mínimos para camada de rolamento demonstrado

nos gráficos 3, 4 e 5 abaixo: Gráfico 3 – Volume de Vazios

Fonte: Autor

O gráfico 3, mostra os valores VV das misturas 0%, 40% e 60% de RCD

respectivamente. Nota-se que somente essas misturas atingiram os valores limites de

VV estabelecidos entre 3 e 5%.

56

Gráfico 4 – Relação Betumes Vazios

Fonte: Autor

Já o gráfico 4 trata do RBV onde das três faixas citadas anteriormente também

se encontram dentro dos valores estabelecidos pela norma. Nota-se que a mistura

com 40% de RCD teve um melhor desempenho.

Gráfico 5 – Estabilidade X Grau de Compactação

Fonte: Autor

0% RCD; 755,82

40% RCD; 1360,91

60% RCD; 682,88

0% RCD; 96,1840% RCD; 96,71

60% RCD; 95,93

94

94,5

95

95,5

96

96,5

97

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500G

RAU

DE

CO

MPA

CTA

ÇÃO

(%)

ESTA

BILI

DAD

E (K

gf)

ESTABILIDADE GRAU DE COMPACTAÇÃO

ESTABILIDADE MÍNIMA

GRAU DE COMPACTAÇÃO

57

O Gráfico 5 representa um comparativo das misturas que se adequaram na

estabilidade mínima associando ao grau mínimo de compactação de 95%. A mistura

com 40% de RCD obteve um melhor grau de compactação e consequentemente, uma

melhor estabilidade.

É possível afirmar que os valores apresentados nos gráficos acimam

demonstram que as misturas encontram-se de acordo com os parâmetros da camada

de rolamento contida na DNER-ES 031/2006; os valores obtidos com 40% e 60% de

substituição do agregado natural por RCD apresentaram um teor de ligante

aproximado à mistura sem adição de RCD bem como a mistura com 40% de RCD

destacou-se diante das demais inclusive em comparação com a 0% de substituição,

mostrando resultados mais atrativos além de uma estabilidade 80% maior do que a

faixa utilizando apenas agregados naturais. O material reciclado mostrou-se bastante

versátil, aglutinando-se de maneira eficaz com o CAP devido a sua porosidade,

tornando a mistura mais homogênea. A faixa com utilização de 60% de RCD teve

resultados satisfatórios, dentro dos resultados esperados e de acordo com a norma.

Já as faixas 80% e 100% de RCD mostraram-se abaixo dos valores limite tanto em

relação aos VV quanto ao RBV, parâmetros necessários para definir um teor ótimo de

CAP e de poderem ser utilizados como agregado para misturas asfálticas.

4.2.1.2. Camada de binder

Para camada de binder, em relação aos parâmetros volumétricos, somente

80% e 100% atingiram os valores requisitados já que as demais não atendem à RBV;

porém o foco do estudo foi buscar uma alternativa para substituição da camada de

rolamento e não binder. Nota-se na tabela 12 que a estabilidade aumenta com o

acréscimo na porcentagem de RCD. Isso ocorre pelo fato de o agregado reciclado

ser mais abrasivo ao ligante do que o agregado natural devido ser mais poroso,

fazendo com que os corpos de prova com 100% de RCD apresentassem uma

estabilidade 50% a mais do que os corpos confeccionados apenas com agregado

natural, mostrando assim a eficácia do RCD para esse tipo de camada de

pavimentação como mostra os gráficos 6 e 7 abaixo.

58

Gráfico 6 – Volume de Vazios para camada de binder

Fonte: Autor

As misturas com 60%, 80% e 100% expostas no gráfico 6 apresentam-se aptas

a serem utilizadas como camada de binder já que os limites estabelecidos pela norma

são valores de Vv entre 4 e 6 já que a mesma possui parâmetros inferiores quando

comparada à camada de rolamento. Gráfico 7 – RBV para camada de binder

Fonte: Autor

59

Somente as misturas com 80% e 100% de RCD apresentaram características

suficientes para atender os requisitos para RBV. Para cálculo de RBV, é levado em

consideração os valores de massa seca e submersa dos corpos de prova, além das

densidades dos agregados utilizados na mistura. Pelo fato dos corpos de prova com

80% de RCD apresentarem um maior valor para VV, naturalmente que o RBV da

mesma faixa se apresente abaixo dos corpos de prova utilizando 100% de RCD. A

comparação é válida em relação à todas as faixas de trabalho.

4.2.2. Estabilidade Marshall

Fazendo uso da prensa Marshall, foi possível preencher a tabela 12 com os

valores de estabilidade. Mesmo sem o teor de ótimo de CAP definido, podemos

perceber que a substituição do agregado natural por RCD resultou em corpos de prova

com boa capacidade de estabilidade acima dos 500 Kgf estabelecidos na norma

DNER 031/2006.

Tabela 12 – Valores obtidos das estabilidades (Kgf)

Teor de CAP 4,0 4,5 5,0 5,5 0% de RCD 557,76 688,48 629,33 755,82 40% de RCD 938,84 854,90 788,61 1360,91 60% de RCD 898,70 691,84 648,76 738,00 80% de RCD 653,30 949,53 825,24 918,65 100% de RCD 1177,44 1137,39 805,38 1477,25

Fonte: Autor

Os valores de estabilidade encontrados na prensa foram devidamente

corrigidos com uso dos fatores de correção que levam em consideração a média de

altura dos corpos de prova. Misturas com maior teor de CAP e com adição de

agregado reciclado apresentaram uma estabilidade maior do que os corpos de prova

produzidos utilizando apenas agregados naturais. O grau de compactação influi

diretamente nos valores de estabilidade bem como teor de CAP.

60

5. CONCLUSÕES

• Em relação aos agregados, foi constatado que os parâmetros físicos do RCD

se mostraram inferior ao agregado natural, porém dentro dos limites definidos

pelas normas como composição de CA viabilizando assim o agregado

reciclado como material utilizado na pavimentação;

• O RCD apresenta uma qualidade semelhante e em algumas situações,

superior ao CA projetado apenas com agregados naturais;

• Todos os parâmetros volumétricos foram fundamentais para comprovar a

viabilidade técnica da substituição tanto para camada de rolamento quanto

binder pois em determinadas faixas de substituição, os parâmetros analisados

permaneceram dentro dos limites definidos por norma;

• Nenhuma faixa utilizada apresentou um alto consumo de CAP após o cálculo

de teor ótimo de ligante, ou seja, todas as faixas estudadas apresentaram em

média um teor ótimo de ligante aproximado, o que faz com que o custo de

fabricação do CA não se torne elevado já que o CAP é o agregado de maior

valor dentre todos;

• As faixas de 80% e 100% de substituição de agregado natural não tiveram

valores suficientes para camada de rolagem, porém há viabilidade técnica do

uso dessas faixas para camada de binder já que se mostraram dentro dos

valores estabelecidos por norma;

• O estudo comprova a viabilidade técnica do uso, mas indicando a faixa de

40% de substituição de agregado natural por RCD como a faixa que detém os

valores semelhantes ou até melhores em relação ao CA convencional.

61

REFERÊNCIAS

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APÊNDICES APÊNDICE A – Traços para cada porcentagem de substituição de agregado

Faixa de teor de CAP com 0% de RCD

B19 100%

RCD19 0%

B12 100%

RCD12 0% PB AL FL CAP

% SEM CAP 20 0 28 0 37 12 3 TEOR 4% ‘

% COM CAP 19,20 0 26,88 0 35,52 11,52 2,88 4,0 PESO (g) 691,20 0 967,68 0 1278,72 414,72 103,68 144,00

TEOR 4,5% % COM CAP 19,10 0 26,74 0 35,34 11,46 2,87 4,5

PESO (g) 687,60 0 962,64 0 1272,06 412,56 103,14 162,00

TEOR 5% % COM CAP 19,00 0 26,60 0 35,15 11,40 2,85 5,0

PESO (g) 684,00 0 957,60 0 1265,40 410,40 102,60 180,00

TEOR 5,5% % COM CAP 18,90 0 26,46 0 34,97 11,34 2,84 5,5

PESO (g) 680,40 0 952,56 0 1258,74 408,24 102,06 198,00 Fonte: Autor


B19 60%

RCD19 40%

B12 60%


% SEM CAP 12 8 16,8 11,2 37 12 3 TEOR 4% ‘

% COM CAP 11,52 7,68 16,13 10,75 35,52 11,52 2,88 4,0 PESO (g) 414,72 276,48 580,61 387,07 1278,72 414,72 103,68 144,00

TEOR 4,5% % COM CAP 11,46 7,64 16,04 10,7 35,34 11,46 2,87 4,5

PESO (g) 412,56 275,04 577,58 385,06 1272,06 412,56 103,14 162,00

TEOR 5% % COM CAP 11,40 7,60 15,96 10,64 35,15 11,40 2,85 5,0

PESO (g) 410,40 273,6 574,56 383,04 1265,40 410,40 102,60 180,00

TEOR 5,5% % COM CAP 11,34 7,56 15,88 10,58 34,97 11,34 2,84 5,5

PESO (g) 408,24 272,16 571,54 381,02 1258,74 408,24 102,06 198,00 Fonte: Autor

66


B19 40%

RCD19 60%

B12 40%


% SEM CAP 8 12 11,2 16,8 37 12 3 TEOR 4% ‘

% COM CAP 7,68 11,52 10,75 16,13 35,52 11,52 2,88 4,0 PESO (g) 276,48 414,72 387,07 580,61 1278,72 414,72 103,68 144,00

TEOR 4,5% % COM CAP 7,64 11,46 10,7 16,04 35,34 11,46 2,87 4,5

PESO (g) 275,04 412,56 385,06 577,58 1272,06 412,56 103,14 162,00

TEOR 5% % COM CAP 7,60 11,40 10,64 15,96 35,15 11,40 2,85 5,0

PESO (g) 273,6 410,40 383,04 574,56 1265,40 410,40 102,60 180,00

TEOR 5,5% % COM CAP 7,56 11,34 10,58 15,88 34,97 11,34 2,84 5,5



B19 20%

RCD19 80%

B12 20%


% SEM CAP 4 16 5,6 22,4 37 12 3 TEOR 4% ‘

% COM CAP 3,84 15,36 5,38 21,50 35,52 11,52 2,88 4,0 PESO (g) 138,24 552,96 193,54 774,14 1278,72 414,72 103,68 144,00

TEOR 4,5% % COM CAP 3,82 15,28 5,35 21,39 35,34 11,46 2,87 4,5

PESO (g) 137,52 550,08 192,53 770,11 1272,06 412,56 103,14 162,00

TEOR 5% % COM CAP 3,80 15,20 5,32 21,28 35,15 11,40 2,85 5,0

PESO (g) 136,80 547,20 191,52 766,08 1265,40 410,40 102,60 180,00

TEOR 5,5% % COM CAP 3,78 15,12 5,29 21,17 34,97 11,34 2,84 5,5


67


B19 0%

RCD19 100%

B12 0%


% SEM CAP 0 20 0 28 37 12 3 TEOR 4% ‘

% COM CAP 0 19,20 0 26,88 35,52 11,52 2,88 4,0 PESO (g) 0 691,20 0 967,68 1278,72 414,72 103,68 144,00

TEOR 4,5% % COM CAP 0 19,10 0 26,74 35,34 11,46 2,87 4,5

PESO (g) 0 687,60 0 962,64 1272,06 412,56 103,14 162,00

TEOR 5% % COM CAP 0 19,00 0 26,60 35,15 11,40 2,85 5,0

PESO (g) 0 684,00 0 957,60 1265,40 410,40 102,60 180,00

TEOR 5,5% % COM CAP 0 18,90 0 26,46 34,97 11,34 2,84 5,5

PESO (g) 0 680,40 0 952,56 1258,74 408,24 102,06 198,00 Fonte: Autor

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APÊNDICE B – Resultados obtidos

Resultados obtidos para traço com 0% de RCD

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71


72


73

APÊNDICE C: Definição de teor ótimo de CAP para cada porcentagem de RCD

Gráfico para 0% de RCD

Fonte: Autor


Fonte: Autor

x2 x1 x3 x4

x1 x2 x3 x4

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Fonte: Autor


Fonte: Autor

x1 x2 x3 x4

x4 x3 x2 x1

75


Fonte: Autor

x3 x4 x2 x1

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