Universidade Federal da Paraíba Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Civil e Ambiental Curso de Graduação em Engenharia Civil

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1 Universidade Federal da Paraíba Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Civil e Ambiental Curso de Graduação em Engenharia Civil ANÁLISE MECÂNICA PELO MÉTODO MARSHALL EM MISTURAS ASFÁLTICAS COM AGREGADOS RECICLADOS DIEGO MEIRA DE LACERDA João Pessoa, dezembro de

2 Universidade Federal da Paraíba Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Civil e Ambiental Curso de Graduação em Engenharia Civil ANÁLISE MECÂNICA PELO MÉTODO MARSHALL EM MISTURAS ASFÁLTICAS COM AGREGADOS RECICLADOS DIEGO MEIRA DE LACERDA Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal da Paraíba como requisito indispensável para a conclusão do curso Área de estudo: Pavimentação Orientador: Prof. Dr. Ricardo Almeida de Melo João Pessoa (PB)

3 DIEGO MEIRA DE LACERDA ANÁLISE MECÂNICA PELO MÉTODO MARSHALL EM MISTURAS ASFÁLTICAS COM AGREGADOS RECICLADOS Trabalho de Conclusão de Curso defendido no dia 16 de dezembro de BANCA EXAMINADORA Ricardo Almeida de Melo Departamento de Engenharia Civil e Ambiental Universidade Federal da Paraíba - UFPB Joácio de Araújo Morais Júnior Departamento de Engenharia Civil e Ambiental CT/UFPB Universidade Federal da Paraíba - UFPB Normando Perazzo Barbosa Departamento de Engenharia Civil e Ambiental CT/UFPB Universidade Federal da Paraíba - UFPB Prof. Leonardo Vieira Soares Coordenador do Curso de Graduação em Engenharia Civil 3

4 AGRADECIMENTOS Primeiramente agradeço a Deus por ter me ajudado a enfrentar as dificuldades e ter dado força para a realização do Trabalho de Conclusão de Curso (TCC). A minha família que sempre me apoiou e ajudou nas horas difíceis. Aos técnicos Antônio Marcos e Sérgio Ricardo do LAPAV da UFPB e o graduando em engenharia civil Bismak Oliveira de Queiroz, que me auxiliaram em alguns ensaios. Ao professor Dr. John Kennedy Guedes Rodrigues por ter concedido a utilização dos equipamentos do LEP (Laboratório de Engenharia de Pavimentos), sem o qual eu não poderia ter realizado este trabalho. A prefeitura minuicipal de João Pessoa, por ter fornecido o agregado reciclado. Ao técnico Jadilson por ter me auxiliado no ensaio de dosagem Marshall. Aos professores que me ensinaram não só disciplinas de engenharia como também disciplinas da vida. Agradeço ao professor PhD Roberto Leal Pimentel por ter me convidado para a iniciação científica o qual adquiri muito conhecimento. A meu orientador, professor Dr. Ricardo Almeida de Melo, que me ensinou tudo que sei relativo a trabalhos científicos, agradeço a sua paciência para comigo e o conhecimento que me transmitiu me auxiliando na elaboração deste TCC. E a todos que me ajudaram diretamente ou indiretamente para a realização deste trabalho. 4

5 RESUMO Os resíduos da construção e demolição (RCD) possuem um grande potencial de aplicação em obras de pavimentação, além de mitigar os impactos ambientais, a aplicação desse tipo de material alternativo pode trazer vantagens técnicas e econômicas. Este estudo teve o objetivo de analisar a viabilidade técnica de misturas de agregados reciclados com ligante asfáltico (CAP 50/70) para uso em revestimento de pavimentação e representa continuação de um trabalho de Iniciação Científica (IC), realizado no período de agosto de 2010 a julho de Abrasão Los Angeles, absorção do agregado miúdo, dosagem Marshall e cálculo do índice de suscetibilidade térmica foram os ensaios realizados. O resultado da abrasão Los Angeles do agregado reciclado foi 52,75% acima do valor limite da norma, a absorção do agregado miúdo foi de 6,36% e o índice de suscetibilidade térmica do ligante foi de -0,31 dentro dos limites da norma do DNIT. Os resultados da densidade da mistura e estabilidade Marshall se enquadraram nos valores especificados pela norma, no entanto a Relação Betume Vazios (RBV), fluência e o volume de vazios não atenderam às especificações. Contudo isto não inviabiliza o uso deste material em revestimento, visto que pode ser aplicado em camadas com tráfego menos pesado e ser utilizado em camadas de ligação binder. PALAVRAS CHAVE: resíduos sólidos, agregado reciclado, pavimento, mistura asfáltica, revestimento. 5

6 ABSTRACT The construction and demolition waste (CDW) have a great potential for use in paving, to mitigate environmental impacts and to provide technical and economic advantages for paving. This study aimed to analyze the technical feasibility of asphaltic mixtures with recycled aggregates and asphalt binder (penetration of 50/70) for use in paving. This work was a complement of the undergraduate scientific research elaborated between August of 2010 and July of In this case, Los Angeles abrasion test, absorption of fine aggregate, Marshall mix design and calculation of thermal susceptibility index were carried out. The results for recycled aggregate were: Los Angeles abrasion was 52.75% and fine aggregate absorption was 6.36%. To asphalt binder, the Pfeiffer-Van Doormal Indexs was within the limits of the DNIT specifications, as well as asphalt mixture density and Marshall stability, but the Percent Voids Filled with Asphalt (VFA), pavement and percent air voids did not meet the specified standard. However this does not preclude the use of this material for paving surface course as it can be applied in layers with lighter traffic and be used on link layers binder. KEYWORDS: solid wastes, recycled aggregate, pavement, asphalt mixture, surface course. 6

7 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS AASHTO do inglês American Association of States Highway Officials ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas CAP Cimento Asfáltico de Petróleo CBUQ Concreto Betuminoso Usinado à Quente COPPEAD Instituto de Pós-Graduação e Pesquisa em Administração, Universidade Federal do Rio de Janeiro DMT Densidade Máxima Teórica DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem DNIT Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes IPT Instituto de Pesquisa e Tecnologia LCC Líquido de Castanha de Caju LEP Laboratório de Engenharia de Pavimentos MR - Módulo de Resiliência PIBIC Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica RBV Relação Betume Vazios RCC - Resíduos da Construção Civil RCD Resíduos da Construção e Demolição RT Resistência à Tração UFCG Universidade Federal de Campina Grande USIBEN - Usina de Beneficiamento de Resíduos da Construção e Demolição da cidade de João Pessoa VA Volume de Agregado Vv Volume de vazios 7

8 LISTA DE FIGURAS Quadro 1 Faixa do DNIT para revestimento asfáltico...4 Quadro 2 - Limites dos parâmetros da dosagem Marshall...6 Figura 1 Agregado graúdo 1 [Ag1] (a); agregado graúdo 2 [Ag2] (b); Agregado miúdo [Am] (c)...8 Figura 2 Granulometria dos agregados reciclados... 9 Figura 3 Correção granulométrica Figura 4 Prensa Marshall (LEP UFCG) Figura 5 Corpo de prova da mistura Marshall Figura 6 Resultado da Dosagem Marshall de Lacerda (2011) e deste trabalho e 14 8

9 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Caracterização do agregado reciclado... 9 Tabela 2 Caracterização do Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP)...10 Tabela 3 Massa dos componentes da mistura em gramas Lacerda (2011) Tabela 4 Valores dos parâmetros da Dosagem Marshall

10 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO OBJETIVO METODOLOGIA Revisão de literatura Conceitos sobre pavimento Uso de agregados reciclados em obras de pavimentação Estimativa do teor teórico de asfalto Dosagem do teor de asfalto pelo método Marshall Seleção de materiais Ensaio realizados RESULTADOS E DISCUSSÕES Agregado Reciclado Ligante Asfáltico Mistura Asfáltica CONSIDERAÇÕES FINAIS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

11 Se as pessoas são boas só por temerem o castigo e almejarem recompensa, então realmente somos um grupo muito desprezível. (Albert Einstein) 11

12 1. INTRODUÇÃO As pesquisas voltadas para a preservação ambiental estão cada vez mais presentes, visto que a degradação do planeta chegou a um ponto no qual é necessário tomar medidas mitigadoras, já que no futuro seria impossível realizá-las e assim evitar a escassez de recursos naturais no planeta. O uso de materiais alternativos em pavimentação é um tema bastante discutido em todo o mundo, além de mitigar o impacto ambiental gerado por diversos tipos de resíduos há também melhorias técnicas e econômicas. São pesquisados materiais como, líquido da castanha de caju em camadas granulares e na imprimação betuminosa (LCC) (Vasconcelos et al., 2009), RCD (Resíduos da Construção e Demolição) em camadas de base e sub-base (Grubba et al., 2009), RCD em misturas asfálticas (Ron et al., 2008; Frota et al., (2005); Oliveira et al., 2009; Dias et al., 2009) e em camada de revestimento encontrou-se o uso de solo contaminado por petróleo (SCP) (Aldigueri et al, 2004; Onofre et al., 2009), asfalto borracha (Pinheiro et al.,2004), borra asfáltica (Vale et al., 2007b), escória de aciaria (Castelo Branco et al., 2004; Castelo Branco, 2004) e fibra de coco (Vale et al., 2007a) (Oliveira et al., 2009). Devido à grande quantidade gerada de RCD, sua deposição regular já é inviável, por isso, precisa-se de novos destinos para este tipo de material e o pavimento possui um grande potencial de aplicação, pois as solicitações proporcionadas pelos veículos podem ser resistidas pelos agregados reciclados como mostram alguns autores (Frota et al., (2005); Dias et al., 2009; Ron et al., 2008; Oliveira et al., 2009). Este estudo é uma continuação do trabalho de Iniciação Científica (IC ) com o título: Análise de Misturas de Agregados Reciclados com Aditivos para Uso em Pavimentação, que analisou a aplicação de RCD junto com ligante asfáltico (CAP) para uso em pavimentação, porém o ensaio de dosagem Marshall não foi executado de maneira correta resultando em parâmetros com comportamento diferente dos encontrados na literatura, então foi realizada uma nova dosagem Marshall com resultados apresentados no presente trabalho. 2. OBJETIVO Diante disso, o presente estudo teve o objetivo de analisar a viabilidade técnica de mistura de agregado reciclado de resíduo da construção civil (RCC) com ligante asfáltico, para uso em revestimentos de pavimentos. 3. METODOLOGIA Para o presente trabalho fez-se a revisão de literatura relativa a agregados reciclados, pavimentação, uso de agregado reciclado em revestimento com ligante asfáltico, após a revisão de literatura realizou-se os ensaios de caracterização dos componentes da mistura, agregado reciclado e ligante asfáltico. Depois foi feita a mistura asfáltica e analisada suas características como a Relação Betume Vazios (RBV), estabilidade Marshall, volume de vazios de acordo com as normas do Departamento Nacional de Estradas e Rodagem (DNER), 12

13 Departamento Nacional de Infraestrutura de Transporte (DNIT) e Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). 3.1 Revisão de literatura Conceitos sobre pavimento A pavimentação é um dos ramos da engenharia civil que mais tem potencial para uso de agregados reciclados, pelo fato de suas camadas serem constituídas de agregados e possuírem características semelhantes a dos agregados reciclados. O uso de materiais reciclados tem bastante importância para a preservação ambiental assim como para economia do país, já que a quantidade de material utilizado é relativamente alta e o orçamento que pode custar bilhões de reais dependendo da extensão da via. Pra se ter uma idéia da quantidade de material utilizada, um revestimento asfáltico de 10,0 cm de espessura, 7,0 m de largura e 1,0 km de extensão, consomem cerca de 981,0 t de agregado natural. Esta quantidade de agregado pode ser total ou parcialmente substituída por agregado reciclado, contribuindo para o meio ambiente e podendo reduzir o custo total da obra de pavimentação (COPPEAD, 2007 apud Melo, 2009). Isto sem contar com as camadas de base e sub-base que também podem ser substituídas por agregados reciclados. O pavimento rodoviário pode ser classificado como flexível ou rígido esta classificação se diferencia pelo comportamento das cargas e nas camadas que os constituem. O rígido é constituído por revestimento de placas de concreto de cimento Portland, suas cargas são mais distribuídas que os flexível e a espessura do pavimento é determinada em função da resistência a tração na flexão das placas de concreto, usualmente a subcamada é classificada com sub-base. O flexível é composto por um revestimento de mistura constituída de agregados e ligantes asfálticos e suas subcamadas mais utilizadas são sub-base e base, sendo utilizado em alguns casos o reforço do subleito e camada de ligação denominada binder (Bernucci et al., 2008). A camada de revestimento é a mais superior e o possui o objetivo de resistir diretamente às cargas do tráfego e das intempéries (chuva, sol, gelo e outros) transmitindo-as de forma atenuada às camadas inferiores, além de impermeabilizar o pavimente e melhorar as condições de rolamento (conforto, rapidez e segurança) (Bernucci et al., 2008). Os materiais convencionais de um revestimento asfáltico é ligante asfáltico, agregado graúdo (brita), agregado miúdo (areia) e material de enchimento (cal, areia e outros), esses materiais devem possuir certa resistência mecânica e resistência química para ter uma grande vida útil e suprir as necessidades dos projetos. Muitos parâmetros são analisados para se usar determinado material no revestimento, alguns exemplos para o revestimento asfáltico são: módulo de resiliência, resistência à tração, abrasão Los Angeles, adesividade e granulometria dos agregados Uso de agregados reciclados em obras de pavimentação Os agregados reciclados são constituídos por diversos tipos de materiais, como: solos, rochas naturais, argamassa, materiais cerâmicos em geral, gesso, aço, latão, madeira, plástico e muitos outros (JOHN, 2000). Alguns desses materiais possuem um grande potencial de 13

14 reciclagem, principalmente a parte constituída por argamassa e rochas naturais. E podem ser utilizados em pavimentação como constituintes do reforço de subleito, sub-base, base e até revestimento asfáltico. Um dos fatores que pode impedir a aplicação de agregado reciclado em revestimento é a grande quantidade de vazios e a desagregação da argamassa aderida ao agregado, aumentando a superfície específica e mudando a granulometria do material, que resultam numa alta absorção. Esta característica pode onerar o custo total da obra, pois sua aplicação no revestimento asfáltico consome mais ligante que um agregado natural. No entanto a exploração de agregado natural envolve processos como a britagem, moagem, explosões, transporte, que além de agredir o meio ambiente geram ruídos para a população e custos para a pavimentação. Por essas razões são realizados diversos estudos para a viabilidade da implantação de agregados reciclados em pavimentação (LACERDA, 2011). Estudos relacionados à aplicação de RCD em pavimentação tiveram início em meados da década de 1980, contudo só foram divulgados após 1990 (Melo, 2009). Bennert et al. (2000) estudou em Nova Jersey a mistura de RCD com brita graduada para uso em bases e sub-bases e obteve Módulo de Resiliência superior a brita graduada simples, porém deformações permanentes maiores. Chini et al.(2001) analisaram uma pista experimental construída na UCF (University of Central Florida) tendo seções de pavimentos rígidos e flexíveis, contendo agregado reciclado de concreto no revestimento do pavimento rígido e na base e compararam com seção constituído por material natural. Foram realizados ciclos e não se observou nenhuma fissura de fadiga ou trinca no pavimento flexível e no pavimento de concreto a resistência à ruptura do concreto (28 dias) de agregado reciclado foi inferior ao do convencional (Melo, 2009). No Brasil os estudos se iniciaram década de 90, com a utilização de RCD na camada de reforço do subleito da Rua Gervásio Maia da Costa na capital paulista, a camada obteve um desempenho bastante satisfatório, segundo avaliações executivas e de controle do Instituo de Pesquisas Tecnológicas (IPT), segundo Bodi et al.(1995). O reforço era composto por solo, pedaços de tijolos, telhas de barro cozido, blocos de concreto, argamassa, ladrilho cerâmicos, concreto madeira e plástico. Um dos recentes trabalhos realizados na cidade de Manaus trata do uso de RCD como agregado graúdo, misturado com ligante asfáltico (CAP 50/70), areia residual e cimento Portland. Os resultados foram comparados com outra mistura substituindo o RCD por seixo rolado (agregado bastante utilizado na região) e chegou-se a conclusão que o uso de RCD nessas condições é satisfatório e em grande parte dos resultados superou a mistura com seixo rolado, por exemplo, resistência mecânica e estabilidade, porém a mistura com RCD se mostrou mais susceptível à ação da umidade. (Melo, 2009). Oliveira et al., (2009) estudou a utilização de mistura asfáltica com CAP 50/70 na proporção de 50% de RCD e 50% de agregado natural comparando com 100% de agregado natural, realizou-se ensaio de Módulo de Resiliência (MR), Resistência à Tração (RT), Vida de Fadiga e ensaios ambientais, se concluiu que o RCD é considerado inerte e seus valores de MR e RT foram superiores, no entanto a Vida de Fadiga foi inferior. Dias et al. (2009) estudou o emprego de RCD com Concreto Betuminoso Usinado a Quente (CBUQ) com asfalto convencional e RCD com asfalto borracha com a finalidade de minimizar os efeitos da alta porosidade do agregado reciclado com a alta viscosidade do asfalto borracha. Conclui-se que a mistura com o asfalto borracha diminuiu o teor de asfalto 14

15 de 10% para 9%, mas possui menores valores de estabilidade Marshall e resistência à tração por compressão diametral, devido a dificuldade de compactação dos corpos de prova Estimativa do teor teórico de asfalto Uma mistura asfáltica para revestimento deve possuir uma granulometria que se enquadre na faixa do DNIT, estas faixas variam de A a C segundo o DNIT 031/2006. O QUADRO 1 mostra as faixas granulométricas mencionadas. Quadro 1 Faixas do DNIT para revestimento asfáltico. Fonte: DNIT: ES 031/2006 Foi utilizada a faixa C por ser a faixa de camada de rolamento, ou seja, com granulometria mais nobre. Para a obtenção da composição da mistura asfáltica o primeiro passo é encontrar a granulometria dos agregados e para isso existem diversos métodos, dentre eles estão Método Algébrico, Métodos das Tentativas, Método Gráfico (Rothfuchs) e Método do Mínimos Quadrados. O método utilizado foi o das tentativas pela facilidade de construção da tabela de cálculo no Excel (Senço, 2001). Após a composição dos agregados deve-se encontrar o teor ótimo de asfalto para se chegar a mistura asfáltica e realizar a caracterização da mesma. Há diversas formas de se encontrar o teor ótimo, como por exemplo experimentos de tentativa e erro ou método da superfície específica, este último foi utilizado neste trabalho. A primeira etapa do método é a 15

16 estimativa da superfície específica do agregado (S) a ser usada na mistura, que é feito pela Eq. (1) Greco [2011?]. Em que: S: superfície especifica do agregado [m²/kg]; G: % retida na peneira #9,52 mm; g: % passada na peneira #9,52 mm e retida na peneira #4,76 mm; A: % passada na peneira #4,76 mm e retida na peneira #0,297 mm; a: % passada na peneira #0,297 mm e retida na peneira #0,075 mm; f: % passada na peneira #0,075 mm. (1) Depois de encontrado o valor da superfície específica, calcula-se o teor de betume em relação à massa de agregado (T ca )através da Eq. (2). Em que: m: módulo de riqueza [3,75 4,00]; T ca : teor de betume em relação à massa de agregado. (2) Para a segurança o módulo de riqueza utilizado foi de 4,00 que resulta em mais asfalto se comparado ao valor de 3,75. É preciso calcular o teor de asfalto corrigido em relação à densidade do agregado ( ), pois a proporção dos agregados muda devido às densidades diferentes dos RCD. Em que: T ca : teor de asfalto corrigido em relação à densidade de agregado. d am : densidade real média ponderada ( se os agregados forem diferentes, ponderam-se suas densidades). Por fim, o teor provável de asfalto é calculado através da Eq. (4). (3) Em que: P ca : teor provável de asfalto Dosagem do teor de asfalto pelo método Marshall Este método analisa o comportamento da mistura asfáltica devido carga do tráfego (através da compactação), seus parâmetros são a estabilidade Marshall, densidade da mistura, Relação Betume Vazios (RBV), volume de vazios e a fluência. Os limites dos parâmetros são estabelecidos pela norma do DNIT-031 (2006) mostrado no quadro 2. (4) 16

17 Quadro 2 Limites dos parâmetros da dosagem Marshall. Fonte: DNIT: ES 031/2006 Após a obtenção do teor provável de asfalto, citado anteriormente, iniciou-se o ensaio de dosagem Marshall (DNER-ME 043/95), para se obter o teor ótimo de asfalto. Deve-se moldar corpos de prova com porcentagens maiores e menores 0,5% e 1,0% resultando em 5 teores e para cada teor, 3 corpos de prova. Faz-se a correção granulométrica da mistura e realiza-se o ensaio Marshall. Serão obtidos alguns parâmetros dos corpos de prova como altura, diâmetro, massa ao ar, massa imersa, fluência e estabilidade Marshall. Depois da obtenção dos parâmetros supracitados determina-se o valor da Densidade Aparente da Mistura (d) mostrado na Eq. (5). (5) Em que: M cp ao ar : massa do corpo de prova ao ar; M cp imerso : massa do corpo de prova imerso. Também se calcula a Densidade Máxima Teórica (D) Eq.(6), para poder se encontrar os outros parâmetros citados a seguir. (6) Em que: ag: agregado graúdo; af: agregado fino; f: fíler ou material de enchimento; b: betume ou asfalto. Com os valores da Densidade Aparente da Mistura (d) e da Densidade Máxima Teórica (D) chega-se ao Volume de Vazios, Eq. (7). 17

18 (7) A Porcentagem de Vazios do Agregado descrita na Eq. (8) é determinada para garantir que não ocorra oxidação da massa asfáltica pela ação da água e/ou ar e que também não ocorra exsudação (Dias, 2009). Em que: VA: Porcentagem de vazios do agregado; d b : densidade real do asfalto ou betume (foi utilizado o valor de 0,996 g/cm³ encontrado na literatura); %b: porcentagem de betume ou asfalto. Calcula-se o valor da Relação Betume Vazios (RBV) descrito na Eq.(9), para garantir que exista asfalto suficiente e que não ocorra exsudação (Dias, 2009). No ensaio é determinado o valor da fluência, através da deformação causada peal ruptura do corpo de prova, este parâmetro serve indicar se a mistura é resistente a fadiga e a deformações permanentes (Dias, 2009). Após a obtenção desses valores constroem-se os gráficos do RBV, densidade, volume de vazios, estabilidade Marshall e fluência todos em relação ao teor de asfalto. A fluência é obtida diretamente no ensaio e para a estabilidade Marshall o valor obtido na prensa deve ser multiplicado pela constante do anel e pelo fator de correção descrito na norma, neste estudo foi utilizado a Eq. (10). Com os gráficos encontra-se o teor de asfalto relativos ao valor máximo da densidade, valor máximo da estabilidade Marshall, volume de vazios entre 3 e 5 (verificar o teor de asfalto quando o volume de vazios for 4, valor médio) e RBV entre 75 e 82 (verificar o teor de asfalto quando o RBV for 78,5, valor médio). Após a obtenção dos teores de asfalto faz-se uma média e encontra-se o teor ótimo de asfalto. (8) (9) Em que: f: fator de correção; h: espessura do corpo de prova (mm). (10) 3.2. Seleção de materiais Os materiais utilizados foram agregados reciclados de construção e demolição obtidos na Usina de Beneficiamento de Resíduos da Construção e Demolição da cidade de João Pessoa (USIBEN), divididos em três frações que denominou-se como agregado graúdo 1 (Ag1), agregado graúdo 2 (Ag2) e agregado miúdo (Am), mostrados na Fig.1 (a,b,c) (Lacerda, 2011). O ligante escolhido foi o cimento asfáltico de petróleo CAP 50/70, fornecido pelo Laboratório 18

19 de Engenharia de Pavimentos da UFCG (LEP), foi utilizado este tipo de ligante porque é o mais utilizado na região e no país também (Lacerda, 2011). a b c Figura 1 Agregado graúdo 1 [Ag1] (a); agregado graúdo 2 [Ag2] (b); Agregado miúdo [Am] (c) Ensaios realizados Para a obtenção das propriedades dos agregados reciclados foram utilizadas as normas vigentes propostas pela ABNT e DNER. Os ensaios realizados por Lacerda (2011) foram: quarteamento (DNER PRO 199/96), composição (ABNT NBR :2004), granulometria (DNER-ME 083/97), absorção e massa específica (DNER-ME 195/97). Neste trabalho realizou-se abrasão Los Angeles (DNER-ME 035/98) da fração brita e cascalho, massa específica da fração fíler (DNER-ME 194/98) e absorção da fração fíler (ABNT NBR NM 30:2001). A caracterização do ligante foi realizada por Lacerda (2011) e seguiu as normas do DNER e do DNIT. Foi feito ensaio de penetração (DNIT 155/2010-ME), ponto de amolecimento (DNIT 131/2010-ME), ponto de fulgor (DNER-ME 148/94), índice suscetibilidade térmica (DNIT 095/2006 EM) e tentou-se duas vezes o teste de viscosidade (DNER-ME 004/94) sem êxito, devido ao equipamento utilizado não estar em boas condições. O índice suscetibilidade térmica foi obtido neste trabalho e seguiu a norma do DNIT 031/2006 ES. A obtenção das proporções dos agregados foi realizada pelo método das tentativas (citado na revisão de literatura) para que a mistura se enquadrasse entre os valores máximos e mínimos da faixa C do DNIT-031/2006 e para analisar a sua adesividade utilizou-se o DNER ME 078/94. A mistura asfáltica foi constituída de agregado reciclado da construção civil (cumprindo o papel de agregado graúdo, miúdo e material de enchimento da mistura) e CAP 50/70 sem polímero (ligante asfáltico). Após o cálculo do teor provável de asfalto pelo método da superfície específica realizou-se a dosagem Marshall com massa de 1200 g por Lacerda (2011). Contudo verificou-se na literatura que a quantidade de 1200 g da amostra convencional não serve para agregados reciclados, devido à grande absorção deste material devido à alta porosidade e ao aumento da superfície específica do RCD por desprendimento da argamassa presente nos agregados, o que dificulta a compactação dos corpos de prova. No trabalho de Dias et al.,2009 o corpo de prova não se conformava dentro do molde metálico da dosagem Marshall, então foram realizados ensaios com diversos teores de asfalto para a massa de 1200 g sem obter êxito, depois de muitos testes chegou-se ao valor de 950 g o mesmo utilizado neste estudo. 19

20 % Que passa da amostra total 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 4.1 Agregado Reciclado A resistência mecânica da mistura asfáltica está diretamente ligada ao agregado, pois o mesmo constitui acima de 90% da massa da mistura asfáltica, por isso é tão importante conhecer suas características. Os resultados dos ensaios realizados realizado por Lacerda (2011) estão mostrados na Tab.1 Tabela 1 Caracterização do agregado reciclado Ensaio Resultado Comentário Composição do Ag1 96,56% de concreto ou argamassa Agregado reciclado de concreto Composição do Ag2 97,59% de concreto ou argamassa Agregado reciclado de concreto Massa específica do 2,29 g/cm³ agregado graúdo Massa específica do 2,44 g/cm³ agregado miúdo Absorção Ag. graúdo 4,2% Absorção Ag. miúdo 6,36% Abrasão Los Angeles Ag1 49,9% A abrasão da mistura foi de Abrasão Los Angeles Ag2 53,9% 52,75%. Os agregados reciclados fornecidos possuíam 3 frações, por isso foi preciso conhecer suas granulometrias, para poder fazer a correção granulométrica e posteriormente o teor provável de asfalto pelo método da superfície específica. A granulometria do Ag1, Ag2 e Am foi realizada no estudo de Lacerda, 2011, para determinar o tamanho dos grãos, a Fig.2 mostra a curva de cada material ,01 0, Diâmetro das Partículas (mm) - Esc. Log Ag1 Ag2 Am Figura 2 Granulometria dos agregados reciclados. Pode-se perceber que o Ag2 é o mais uniforme, enquanto que o Am é o menos. 20

21 4.2 Ligante Asfáltico O ligante asfáltico proporcionalmente é o item de maior custo, além de ser utilizado em grandes temperaturas no caso de revestimento de Concreto Usinado à Quente (CBUQ), por esses motivos sua caracterização é muito importante para a obras de pavimentação, pois são materiais que percorrem distâncias relativamente grande e estão sob grandes temperaturas. A Tab.2 mostra algumas características do CAP 50/70, utilizado neste trabalho (Lacerda, 2011). Tabela 2 Caracterização do Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP) Ensaio Norma Limites Valor da amostra Penetração (0,1 mm) DNIT 155/2010-ME 50 a Ponto de Amolecimento ( C) DNIT 131/2010-ME mín Ponto de Fulgor ( C) DNER-ME 148/94 mín de C Índice de Suscetibilidade DNIT 095/2006-EM -1,5 a 0,7-0,31 Térmica Adesividade DNER ME 078/94 Insatisfatório Quase todos os parâmetros analisados estão dentro dos limites desejados, apenas a adesividade que não foi satisfatória, pois foi observado a presença de uma película, resultando o desprendimento do ligante no agregado reciclado. Isto pode ser resolvido com aditivos como cal, cimento ou Dope. 4.3 Mistura Asfáltica Enquadrou-se a granulometria da mistura na faixa C do DNIT e foi obtida a proporção de 20%, 30% e 50% para o Ag 1, Ag 2 e Am respectivamente, mostrado na Fig.3. A correção granulométrica foi realizada pelo método das tentativas com o auxílio do Excel, mostrado com a curva da faixa C do DNIT na Fig.3. Figura 3 Correção granulométrica Após a composição dos agregados da mistura iniciou-se o estudo do teor provável de asfalto através do método da superfície específica, que se inicia com o cálculo da superfície 21

22 específica da mistura de agregado (S), em seguida o valor do teor de betume em relação à massa de agregado (T ca ), logo após o teor corrigido (T ca ) e por último o teor provável de asfalto (P ca ). O teor provável obtido foi de 5,8% e utilizou-se o valor arredondado de 6,0%, mesmo valor utilizado por Oliveira et al. (2009) e próximo ao valor de Melo (2009) que foi de 5,9%. Foram confeccionados corpos-de-prova para os seguintes teores: P ca, P ca 0,5% e P ca 1,0%. A mistura asfáltica teve a proporção mostrada na Tab.3. Tabela 3 Massa dos componentes da mistura em gramas Teor CAP Ag.1 Ag.2 Am 5,0% 47,50 180,50 270,75 451,25 5,5% 52,25 179,55 269,33 448,88 6,0% 57,00 178,60 267,90 446,50 6,5% 61,75 177,65 266,48 444,13 7,0% 66,50 176,70 265,05 441,75 Foram separados as 15 misturas, 3 com cada teor de asfalto, o ensaio Marshall foi realizado no LEP da UFCG e dois corpos de prova não foram moldados totalizando 13 corpos de prova. Algumas peculiaridades foram encontradas no ensaio, pois as alturas dos corpos de prova deram em torno de 7,68 cm, superiores ao recomendado pelo DNER-ME 043/95 e a compactação não foi feita perfeitamente, pois a mistura se deslocava com os golpes do compactador (Lacerda, 2011). Para este estudo foram moldados 15 corpos de prova com 3 para cada teor. Foram obtidos os valores para estabilidade Marshall, RBV, volume de vazios, densidade e fluência, verificou-se que os valores obtidos não se enquadraram na faixa estabelecida pelo DNIT 031/2006. A altura média dos corpos de prova foi de 5,98 cm, dessa forma a compactação foi feita de forma correta (centralizada) diferente do estudo de Lacerda, 2011 supracitado. As Fig.4 e 5 mostram a prensa Marshall e um corpo de prova de mistura asfáltica respectivamente. Figura 4 Prensa Marshall (LEP-UFCG) 22

23 Dnesidade Estabilidade Marshall (kgf) Figura 5 Corpo de prova de mistura Marshall No ensaio foram obtidos os valores de densidade aparente da mistura (d), densidade máxima teórica (D), volume de vazios (V v ), vazios do agregado (VA) e por último a relação betume vazios (RBV). A Fig. 6 mostra o comportamento dos corpos de prova deste estudo ,0% 4,5% 5,0% 5,5% 6,0% 6,5% 7,0% 7,5% 8,0% Teor de asfalto (%) 2,020 2,015 2,010 2,005 2,000 1,995 1,990 1,985 4,0% 4,5% 5,0% 5,5% 6,0% 6,5% 7,0% 7,5% 8,0% Teor de asfalto (%) 23

24 Relação Betume Vazios (%) 85,0% 80,0% 75,0% 70,0% 65,0% 60,0% 55,0% 50,0% 4,0% 4,5% 5,0% 5,5% 6,0% 6,5% 7,0% 7,5% 8,0% Teor de asfalto (%) 24

25 Fluência Marshall (cm) Volume de vazios (%) 10,0% 9,0% 8,0% 7,0% 6,0% 5,0% 4,0% 3,0% 4,0% 4,5% 5,0% 5,5% 6,0% 6,5% 7,0% 7,5% 8,0% 0,63 0,61 0,59 0,57 0,55 0,53 0,51 0,49 0,47 Teor de asfalto (%) 0,45 4,0% 4,5% 5,0% 5,5% 6,0% 6,5% 7,0% 7,5% Teor de asfalto (%) Figura 6 Resultado da Dosagem Marshall de Lacerda (2011) e deste trabalho. Os valores da estabilidade foram satisfatórios enquanto que o volume de vazios (V v ) e o RBV não se enquadraram, pois como mostra o Quadro 2, para revestimento em rodovias o intervalo deve ser entre 3 e 5 para V v e entre 75 e 82 para RBV. A Tab. 4 mostra os resultados do presente estudo. Tabela 4 Valores dos parâmetros da Dosagem Marshall Parâmetro Valor Teor de Asfalto Referência Estabilidade Marshall 1000 kgf 6,3% Maior que 500 kgf Densidade 2,018 6,4% RBV (Este Estudo) Valor não alcançado Entre 75% e 82% Volume de Vazios (Este Estudo) Valor não alcançado Entre 3% e 5% 25

26 Os resultados deste trabalho não alcançaram os valores estabelecidos pelo DNIT 031/2006, mas tiveram um comportamento parecido aos da literatura diferente da maioria dos resultados de Lacerda (2011), devido à má compactação do corpo de prova. 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS Os resultados obtidos por Lacerda (2011) que se referem à composição, granulometria e absorção dos agregados reciclados apresentaram resultados satisfatórios, assim como para os resultados do ligante asfáltico, no que diz respeito aos ensaios de penetração, ponto de amolecimento e ponto de fulgor. A exceção foi a adesividade do asfalto, que apresentou resultou insatisfatório, porém não se trata de condição suficiente para inviabilizar o uso desse material e a abrasão Los Angeles que foi superior, contudo a norma do DNIT permite ultrapassar o valor mínimo desde que comprove um comportamento satisfatório. Com relação o ensaio de dosagem Marshall, os resultados não foram satisfatórios para a Relação Betume Vazios (RBV) e volume de vazios. O mau desempenho, nesse aspecto, pode estar relacionado a uma série de fatores, como a alta absorção e mudança da granulometria pela desagregação da argamassa presente nos agregados que podem alterar os resultados, além da inexistência de norma para misturas asfálticas com agregados reciclados. Contudo, esses resultados insatisfatórios não inviabilizam o uso de misturas de agregados reciclados com ligante asfáltico para uso em revestimentos de pavimentos, pois essas misturas apresentam propriedades físicas e mecânicas similares a dos agregados convencionais, como a brita, conforme mostra a literatura. Pode-se estudar a possibilidade do uso desta mistura, com outra granulometria (Faixa B do DNIT), na camada de revestimento ou faixa A ou B para camada de binder. A possibilidade de outra britagem pode ser útil para eliminar a argamassa aderida ao agregado e assim diminuir a absorção do RCD. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS). NBR Agregados reciclados de resíduos sólidos da construção civil: Utilização em pavimentação e preparo de concreto sem função estrutural. Junho ABNT (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS). NBR NM 30. Agregado miúdo Determinação da absorção de água. Maio Aldigueri, D.R.; Parente, E.B.; Soares, J.B. Estudo da aplicabilidade de solo contaminado com petróleo como material para revestimento de vias de baixo volume de trafego. In: XVIII Congresso de Pesquisa e Ensino em Transportes, Florianópolis SC, Bernucci, Liedi Bariani; Motta, Laura Maria Goretti da; Ceratti, Jorge Augusto Pereira; Soares, Jorge Barbosa. Pavimentação Asfáltica, Formação Básica para Engenheiros. p Rio de Janeiro

27 CABRAL, A. E. B. Modelagem de propriedades mecânicas e de durabilidades de concretos produzidos com agregados reciclados, considerando-se a variabilidade da composição do RCD p. Tese (Doutorado em Ciências da Engenharia Ambiental) Escola de Engenharia de São Carlos, São Carlos. Castelo Branco, V.T.F.; Motta, L.M.G. da; Soares. J.B. O efeito da heterogeneidade do agregado de escória de aciaria as propriedades de misturas asfálticas. In: XVIII Congresso de Pesquisa e Ensino em Transportes, Florianópolis SC, Castelo Branco, V.T.F. Caracterização de misturas asfálticas com o uso de escória de aciaria como agregado. Rio de Janeiro, Dissertação (M. Sc.), COOPE / UFRJ Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro RJ, COPPEAD. Índices de Transporte Rodoviário. Instituto de Pós-Graduação e Pesquisa em Administração, Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM, Agregados análise granulométrica, ME 083. Rio de Janeiro, DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM, Agregados determinação da abrasão Los Angeles, ME 035. Rio de Janeiro, DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM, Agregados determinação da massa específica de agregados miúdos por meio de Chapman, ME 194. Rio de Janeiro, DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM, Agregados determinação da absorção e massa específica de agregado graúdo, ME 195. Rio de Janeiro, DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM, Material betuminoso determinação dos pontos de fulgor e de combustão, ME 148. Rio de Janeiro, DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM, Misturas betuminosas a quente ensaio Marshall, ME 043. Rio de Janeiro, DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM, Redução de amostra de campo de agregados para ensaio de laboratório, PRO 199. Rio de Janeiro, DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA EM TRANSPORTES, Material asfáltico Determinação da penetração - Método de ensaio 155. Rio de Janeiro DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA EM TRANSPORTES, Materiais asfálticos Determinação do ponto de amolecimento Método do Anel e Bola - Método de ensaio 131. Rio de Janeiro

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