Análise das características físicas do agregado reciclado de Resíduos da Construção Civil (RCC) para uso em pavimentação
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- Júlio César Aragão Aveiro
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1 Análise das características físicas do agregado reciclado de Resíduos da Construção Civil (RCC) para uso em pavimentação Felipe Torres Tavares Cerveira Proença Mestrando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil Escola Politécnica de Pernambuco Universidade de Pernambuco, Recife, Brasil, Rebecca Carla França da Silva Graduada em Engenharia Civil, Escola Politécnica de Pernambuco Universidade de Pernambuco, Recife, Brasil Stela Paulino Fucale Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil Escola Politécnica de Pernambuco Universidade de Pernambuco, Recife, Brasil, Emilia Kohlman Rabbani Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil Escola Politécnica de Pernambuco Universidade de Pernambuco, Recife, Brasil, RESUMO: A elevada geração de Resíduos da Construção Civil (RCC) e a inconsciência da população nas cidades causam vários problemas ambientais, econômicos e sociais. Assim sendo, a busca por alternativas técnicas para reaproveitamento destes resíduos torna-se um dos focos para sua melhor destinação. Uma das soluções viáveis é a reciclagem, ou seja, produzir agregados reciclados, já que este mercado está numa fase crescente. Uma das aplicações possível que apresenta eficácia é a pavimentação em camadas de base e sub-base, utilizando bica corrida reciclada de RCC. O objetivo desta pesquisa é analisar em laboratório as características físicas e mecânicas de amostras de agregados reciclados de resíduos da construção civil da cidade de Recife- PE, para uso como agregados em vias de baixo volume de tráfego. A coleta de amostra dos resíduos foi realizada em uma unidade de beneficiamento localizada em Camaragibe, Pernambuco. A investigação laboratorial conteve ensaios de composição gravimétrica, granulometria inicial e após a compactação intermediária e modificada, massa específica dos grãos, absorção, forma dos grãos, compactação e Índice de Suporte Califórnia (ISC), sendo empregado nestes dois últimos ensaios energia intermediária e modificada, nas amostras de resíduos reciclados (bica corrida). Os resultados referentes à composição gravimétrica da amostra de resíduos reciclados indicaram que cerca de 97% dos materiais podem ser utilizados como agregados, sendo constituído principalmente de materiais cimentícios (concreto e argamassa), 46%, e de material cerâmico (tijolo), 34%. A granulometria dos resíduos reciclados, após o processo de compactação, apresentou uma melhora nas características físicas do material, quando comparada à granulometria original, pois se tornou bem graduado. O ISC indicou valores acima de 60% e expansão nula. Foi possível ainda verificar que os resíduos investigados atendem à norma NBR 15115/2004, para agregados reciclados de RCC no uso de pavimentação, de maneira que seu uso em obras de pavimentação de baixo volume de tráfego é viável. PALAVRAS-CHAVE: Resíduo da Construção Civil, Agregado Reciclado, Pavimentação. 1 INTRODUÇÃO O consumo excessivo dos recursos naturais pode esgotar as reservas na natureza. A construção civil, é a grande consumidora destes recursos, com taxas entre 15 a 50% (JOHN, 2000), sendo a aplicação em execução de obras de bens e serviços. Além deste elevado
2 consumo, há uma grande geração de resíduos pelo setor, seja pela construção, demolição ou reformas. Assim sendo, para evitar ou contornar a situação, deve-se procurar alternativas sustentáveis, tais como, minimizar a geração de resíduos ou realizar seu reaproveitamento a partir da reciclagem. A elaboração da Resolução CONAMA nº 307, em 2002 no Brasil, buscou uma maneira de gerenciar os Resíduos da Construção Civil (RCC), possibilitando minimizar os impactos ambientais, através do uso de diretrizes, critérios e metodologias. Portanto, a meta desta resolução é criar soluções para minimizar a geração de resíduos ou, pelo menos, reutilizálos. Angulo et al. (2003) buscaram identificar alternativas que reduzissem os impactos prejudiciais ao meio ambiente. Uma solução encontrada e viável, foi o reaproveitamento do agregado reciclado de RCC em substituição de agregados naturais. O impacto positivo gerado no uso de agregados reciclados foi verificado por Motta (2005), no Município de São Paulo, que obteve uma economia de 18% do valor da execução de 1,0 m 3 de camada de base em obra de pavimentação, em comparação ao uso do agregado convencional. Recentemente no Brasil estão sendo desenvolvidas várias pesquisas relativas à aplicação de RCC como, por exemplo, o uso de agregado reciclado de RCC em obras de pavimentação, como é verificado nas pesquisas de Siqueira et al. (2006), Hood (2006), Leite (2007), Grubba (2009), dentre outros. Contudo, para Hood (2006), ainda são poucas as pesquisas brasileiras para o uso em pavimentação, justificando desta maneira a continuidade destes estudos. 2 OBJETIVO Este artigo tem como objetivo analisar características física e mecânica de bica corrida reciclada de Resíduos da Construção Civil (RCC) para aplicação como agregado reciclado em obras de pavimentação de baixo volume de tráfego, em camadas de base e sub-base. 3 METODOLOGIA A coleta de agregados reciclados de RCC foi realizada em uma usina de beneficiamento de RCC situada no município de Camaragibe-PE, na Região Metropolitana do Recife, denominada Ciclo Ambiental. Foi utilizada para esta pesquisa uma amostra de RCC, a qual foi homogeneizada e distribuída em 11 partes iguais, cada uma com 11 kg, para a realização dos ensaios. 3.1 Caracterização Física Composição Gravimétrica Para a determinação da composição gravimétrica do agregado reciclado de RCC, tomou-se a amostra total coletada. A amostra foi peneirada inicialmente na malha de 4,8 mm e o material passante foi considerado como material miúdo. O material retido foi classificado, por meio de análise visual, separado e classificado por natureza: tijolo, argamassa, concreto, misto (alvenaria, ou seja, tijolo + argamassa) e materiais indesejáveis. Cada constituinte foi pesado, determinando-se posteriormente a correspondente porcentagem em massa Massa Específica das Partículas O ensaio para determinação de massa específica das partículas de agregado reciclado de RCC foi dividido em duas etapas, ou seja, uma para o material passante na peneira 4,8 mm e outra para o material retido na referida peneira. Partículas passantes na peneira 4,8 mm A realização deste ensaio foi de acordo com a NBR 6508 (ABNT, 1984). Da amostra passante na peneira 4,8 mm, tomou-se três partes iguais, cada uma com 60 g. O valor final da massa específica correspondeu à média dos valores das três amostragens. Partículas retidas na peneira 4,8 mm Foi realizado utilizando-se a NBR 6458 (ABNT, 1984).
3 3.1.3 Absorção Para este ensaio, passou-se o material na peneira 4,8 mm, para utilização apenas do material retido, seguindo a NBR 6458 (ABNT, 1984). O material retido foi então separado por natureza (concreto, argamassa, misto, tijolo, materiais indesejáveis). Em seguida, cada constituinte foi lavado na peneira 4,8 mm, para retirada de material fino aderido às partículas, sendo posteriormente imerso em água destilada por 24 horas, para posterior secagem e pesagem. Este ensaio foi realizado também considerando o material retido sem separação dos seus constituintes Análise Granulométrica A análise granulométrica foi realizada em duas etapas, antes do processo de compactação, para obter a granulometria original (inicial) e após a compactação, para verificação da influência deste efeito na distribuição das partículas. Para este ensaio foi tomada como base a NBR 7181 (ABNT, 1984) Forma dos Grãos Este ensaio foi conduzido com base na NBR 6954 (ABNT, 1989) e NBR (ABNT, 2004), sendo realizado antes da compactação (forma original) e após a compactação (para verificar sua influência na forma). O material foi passado nas peneiras 38, 25, 19, 9,5 mm, tendo sido cada fração retida separada por natureza. O processo de medição foi feito com paquímetro analógico, para analisar os percentuais de formas cúbica, alongada, lamelar e alongada-lamelar Ensaio de Compactação Para os ensaios de compactação utilizou-se a NBR 7182 (ABNT, 1984). Foram considerados dois tipos de energia de compactação: intermediária (26 golpes por camada) e modificada (55 golpes por camada). Foi usado o cilindro de 150 mm x 300 mm, com peso de g e volume de cm³. Neste ensaio utilizou-se 6 kg de cada amostra, para aplicação dos golpes em 05 camadas com 26 golpes cada. 3.2 Ensaio de Caracterização Mecânica Índice de Suporte Califórnia O ensaio para determinação do Índice de Suporte Califórnia (ISC) é bastante usual no meio rodoviário, pois serve para dimensionar empiricamente os pavimentos. Para estes ensaios, adotou-se a NBR 9895 (ABNT, 1987), sendo compactados 03 (três) corpos-de-prova, utilizado-se ambas energias de compactação, intermediária e modificada. 4 RESULTADOS 4.1 Composição Gravimétrica A composição gravimétrica dos materiais constituintes do resíduo da construção civil estudado está distribuída da seguinte maneira: 34% de tijolo, 16% concreto, 30% argamassa, 11% de misto (alvenaria), 5% de material miúdo ( 4,8mm) e 4% de materiais indesejáveis, conforme apresentado na Figura 1. Esta amostra apresenta tanto materiais cimentícios quanto materiais cerâmicos em sua composição, os quais podem ser utilizados em diferentes aplicações como agregado reciclado da construção civil. 11% Composição gravimétrica - Amostra 34% 4% 5% 30% 16% Argamassa Concreto Tijolo Misto Figura 1. Composição gravimétrica do RCC 4.2 Massa Específica das Partículas Materiais Indesejáveis Material miúdo A massa específica das partículas, passantes na peneira 4,8 mm, do agregado de RCC em estudo (agregado reciclado), apresentou valor médio de 2,59 kg/m 3. Este resultado indica que
4 há semelhança entre agregados reciclados de resíduos da construção civil e os naturais. Comparando-se a outras pesquisas, Leite (2001), Vieira (2003), Hood (2006) e Rodrigues (2011) encontraram para este parâmetro, respectivamente, os valores 2,53; 2,52 e 2,54 kg/m³. No que se refere à massa específica das partículas retidas na peneira 4,8 mm do RCC investigado, encontrou-se o valor de 2,51 kg/dm 3. Valores obtidos em outras pesquisas foram, por exemplo, Leite (2007) 2,69 kg/m³ e Silva (2009) 2,65 kg/m³. Observa-se que os materiais retidos na peneira 4,8mm, normalmente, possuem uma menor massa específica que o material passante, como é apresentado na Tabela 1. Tabela 1. Peso específico e umidade ótima em diferentes pesquisas. Granulometria Massa Fonte específica (kg/m³) Retida 2,7 Leite (2007) Passante 2,8 Retida 2,0 Carneiro (2005) Passante 2,3 Retida 1,1 Zordan (1997) Passante 1,4 4.3 Absorção Neste ensaio, os valores variaram entre 6,4 e 13,3% (concreto e tijolo), respectivamente, o que mostra que há uma capacidade de absorção de água variável dependendo do constituinte presente no RCC, como observado na Tabela 2. Tabela 2. Taxa de absorção dos Constituintes. Material Constituinte Absorção (%) Argamassa 10,4 Concreto 6,4 Tijolo 13,3 Misto (Tijolo + argamassa) 11,3 Já a amostra sem segregação, apresentou taxa de absorção de 13,0%. Comparada a outras pesquisa, Vieira et al. (2004) 6,0%, Motta (2005) 7,8%, Leite (2007) 12,2% e Leite e Lima (2009) 11,3%, apresentou um valor mais alto devido à presença de maior teor de material cerâmico. 4.4 Compactação Nos ensaios de compactação com energia intermediária, o teor de umidade ótima e o peso específico seco máximo foram, respectivamente, 21,50% e 16,98 kn/m³, enquanto para a energia modificada, os valores foram 19,75% e 18,10 kn/m³. Em algumas pesquisas realizadas no Brasil, os valores de umidade ótima e peso específico aparente seco máximo são apresentados na Tabela 3. Verifica-se que os valores obtidos neste trabalho apresentam-se dentro da faixa de valores de peso específico seco máximo dos dados da literatura. Tabela 3. Peso específico e umidade ótima em pesquisas realizadas. Energia Peso Umidade Fonte aplicada específico (kn/m³) ótima (%) Normal 15,8 17,5 Araújo Júnior (2010) Intermediária 17,6 14,6 Leite (2007) Modificada 18,2 13,5 Intermediária Modificada 19,8 20,5 9,3 9,1 Moreira et al. (2006) Intermediári 18,3 11,0 Motta (2005) Intermediária Modificada 18,3 18,5 13,8 12,5 Fernandes (2004) Modificada 19,6 9,5 Nataatmadja et al. (2001) Normal 18,7 5,0 Bennert et al (2000) 4.5 Análise Granulométrica Inicial e Após Compactação A granulometria inicial (original) da amostra de RCC reciclada, antes da compactação, revela homogeneidade no tamanho dos grãos (80% das partículas correspondem à fração de pedregulho). Tal característica implicaria em dificuldade de acomodação das partículas na condição de base de pavimentos. Entretanto, a situação melhora após o processo de compactação, pois torna a distribuição dos grãos (partículas) mais heterogênea.
5 A granulometria após o processo de compactação, na umidade ótima, tornou a amostra bem graduada, como é apresentado na Figura 2, que mostra a granulometria original e pós-compactação nas energias intermediária e modificada. 4.7 Índice de Suporte Califórnia Nos ensaios de ISC com energia intermediária e modificada, os valores obtidos foram, respectivamente, 95,18% e 205,89%, com expansão nula. Outras pesquisas realizadas no Brasil apresentaram os seguintes valores de ISC:energia intermediária 73% e modificada 117% (LEITE, 2007); energia intermediária 75% (MOTTA, 2005); energia intermediária 88% (MENDES et al., 2004). Logo, assim como nas pesquisas realizadas, estes valores atendem à NBR (ABNT, 2004). 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS Figura 2. Influência da compactação na granulometria. Observa-se ainda, que após o ensaio de compactação nas energias intermediária e modificada, o comportamento da curva granulométrica do material foi relativamente semelhante, uma vez que não houve quebra significativa dos grãos nas diferentes energias. 4.6 Forma dos grãos A Tabela 4 apresenta um resumo das formas dos grãos (partículas) e as respectivas porcentagens observadas na amostra analisada. Tabela 4. Índice de forma dos grãos. Forma (%) Original Pós-compactação Intermed. Modif. Cúbica 48,2 66,4 68,5 Lamelar 30,0 29,4 29,8 Alongada 18,3 4,2 1,7 Alongada-lamelar 3,3 0 0 Verifica-se que a amostra apresenta-se de acordo com a norma NBR (ABNT, 2004), pois o agregado reciclado deve apresentar até 30% de grãos com forma lamelar. O processo de compactação, em ambas as energias, provocou um aumento do percentual da forma cúbica. Além disso, observa-se a pouca presença de partículas alongadas e a ausência de partículas alongada-lamelares. A composição gravimétrica dos materiais constituintes da fração graúda ( 4,8mm) da amostra indicou a presença de materiais cimentícios 46% (concretos e argamassas), tijolos 34% e misto 11%. Além destes materiais, foi identificada a presença de 4% em massa de materiais indesejáveis, não estando de acordo com a NBR (ABNT, 2004). A análise da massa específica das partículas retidas e passantes na peneira 4,8 mm foram, respectivamente, 2,51 kg/dm³ e 2,59 kg/dm³, resultados que variam dependendo da natureza dos materiais. Assim a massa específica aumenta, em consequência da redução da dimensão das partículas pela britagem. As partículas apresentavam como forma, antes da compactação, 30,0% lamelar e 48,2% cúbica. Após a compactação com energia intermediária indicou 29,4% lamelar e 63,4% cúbica, e energia modificada, apresentou 29,8% lamelar e 68,5% cúbica. A compactação intermediária e modificada causou uma variação de cerca de 10% e 15% na curva granulométrica, isto é, apenas apresentou uma quebra das partículas de baixa intensidade. O valor do Índice de Suporte Califórnia obtido para energia intermediária (95,18%) e modificada (205,89%) foi acima de 60%, valor mínimo para o ISC da base para vias de baixo volume de tráfego. Com isso, pode-se afirmar que esse material poderia ser utilizado como base e sub-base de
6 pavimentação em vias de baixo volume de tráfego. AGRADECIMENTOS Os autores gostariam de agradecer a Fundação de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco (FACEPE), Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), incluindo a todos do Programa de Pós-Graduação da Escola Politécnica da Universidade de Pernambuco (PEC-POLI-UPE), ao Laboratório de Mecânica dos Solos e Materiais de Construção Civil da POLI/UPE e a empresa Ciclo Ambiental. REFERÊNCIAS ANGULO, S. C.; KAHN, H.; JOHN, V. M.; ULSEN, C. Metodologia de caracterização de resíduos de construção e demolição. In: SEMINÁRIO DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL E A RECICLAGEM NA CONSTRUÇÃO CIVIL, 6., São Paulo, Anais. São Paulo: IBRACON, ARAÚJO JÚNIOR, E de L. Uso de Resíduos da Construção e Demolição (RCD) em estacas de compactação para melhoramento de solos. Recife: UPE, f. Dissertação (Mestrado). Escola Politécnica da Universidade de Pernambuco. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6457: Amostras de solo preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização. Rio de Janeiro, NBR 6458: Grãos de pedregulho retidos na peneira de 4,8 mm determinação da massa específica, da massa específica aparente e da absorção de água. Rio de Janeiro, NBR 6508: Grãos de solo que passam na peneira de 4,8 mm determinação da massa específica. Rio de Janeiro, NBR 6954: Lastro Padrão: determinação da forma do material. Rio de Janeiro, NBR 7181: Solo análise granulométrica Método de ensaio. Rio de Janeiro, NBR 7182: Solo ensaio de compactação. Rio de Janeiro, NBR 9895: Solo - Índice de suporte Califórnia - Método de ensaio, Rio de Janeiro, NBR 15115: Agregados reciclados de resíduos sólidos da construção civil Execução de camadas de pavimentação Procedimentos. Rio de Janeiro, BENNERT, T.; PAPP JR., W. J.; MAHER, A.; GUCUNSKI, N. Utilization of construction and demolition debris under traffic-type loading in base and subbase applications. Transportation Research Record, Washington, n.1714, p.33-39, CARNEIRO, F. P. Diagnóstico e ação da atual situação dos resíduos da construção e demolição na cidade do Recife. João Pessoa:UFPB, f. Dissertação (Mestrado), Universidade Federal da Paraíba. CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE - CONAMA. Brasília Resolução CONAMA nº 307, de 5 de julho de Disponível em: < 702.html>. Acesso em: 14 abr FERNANDES, C. G. Caracterização mecanística de agregados reciclados de resíduos de construção e demolição dos municípios do Rio de Janeiro e de Belo Horizonte para uso em pavimentação p. Dissertação (Mestrado) Coordenação dos Programas de Pós-graduação de Engenharia, Universidade Federal do Rio de Janeiro (COPPE-UFRJ). Rio de Janeiro, GRUBBA, D. C. R. P. Estudo do comportamento mecânico de um agregado reciclado de concreto para utilização na construção rodoviária f. Dissertação (Mestrado) - Escola de Engenharia Civil de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos. HOOD, R. S. S. Análise da viabilidade técnica da utilização de resíduos da construção e demolição com agregado miúdo reciclado na confecção de blocos de concreto para pavimentação f. Dissertação (mestrado) Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre. JOHN, V. M. Reciclagem de resíduos na construção civil: contribuição à metodologia de pesquisa e desenvolvimento. São Paulo, f. Tese (Livre-Docência em Engenharia Civil) Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, LEITE, F. da C. Comportamento mecânico de agregado reciclado de resíduos sólido da construção civil em camadas de base e sub-base de pavimentos f.. Dissertação (Mestrado) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, LEITE, M. B. Avaliação de propriedades mecânicas de concretos produzidos com agregados reciclados de resíduos da construção e demolição. Porto Alegre: UFRGS f. Tese (Doutorado). Universidade Federal do Rio Grande do Sul. LEITE; M. B.; LIMA, P. R. L. Efeito da interação entre agregado graúdo, agregado miúdo e fator águacimento sobre a resistência à compressão do concreto reciclado. In: Congresso Brasileiro de Concreto, 51, Anais... Curitiba: IBRACON, 2009, 13p. CD- ROM. MENDES, T. A.; REZENDE, L. R.; OLIVEIRA, J. C.; GUIMARÃES, R. C., CARVALHO, J. C.; VEIGA, R. Parâmetros de uma pista experimental executada com entulho reciclado. In: REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO, 35., Rio de Janeiro, Anais... Rio de Janeiro: ABPv, CD-ROM. MOREIRA, J. F.; DIAS, J. F.; REZENDE, M. E. B. Utilização de resíduos de construção e demolição em base de pavimentos na cidade de Uberlândia-MG. In: REUNIÃO DE PAVIMENTAÇÃO URBANA, 13., Maceió, Anais... Rio de Janeiro: ABPv,
7 CD-ROM. MOTTA, R. dos S. Estudo laboratorial de agregado reciclado de resíduos sólido da construção civil para aplicação em pavimentação de baixo volume de tráfego. São Paulo, f. Dissertação (Mestrado) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo. NATAATMADJA, A.; TAN, Y. L. Resilient response of recycled concrete Road aggregates. Journal of Transportation Engineering. Reston, Virginia, v.127, n.5, p , Disponível em: < let?filetype=pdf&id=jtpedi &idtype=cvips>. Acesso em: 05 de nov RODRIGUES, C. R. de S. Avaliação de propriedades mecânicas de concretos produzidos com agregado miúdo reciclado de resíduo da construção civil. Recife: UPE, f. Dissertação (Mestrado). Escola Politécnica da Universidade de Pernambuco. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. SILVA, C. A. R. da. Estudo do agregado reciclado de construção civil em misturas betuminosas para vias urbanas f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Ouro Preto Escola de Minas. SIQUEIRA, M. S.; GUSMÃO, A. D.; SOUZA, P. C. M. Estudo Geotécnico sobre a Utilização de Resíduos de Construção e Demolição como Agregado Reciclado em Pavimentação. In: II Geojovem e a Mesa Redonda: Estabilização de Encostas na Região Serrana do Rio de Janeiro, 2006, Nova Friburgo. Estabilização de Encostas na Região Serrana do Rio de Janeiro, VIEIRA, G. L.; DAL MOLIN, D. C. C.; LIMA, F. B. Resistência e durabilidade de concretos produzidos com agregados reciclados provenientes de resíduos de construção e demolição. Revista Engenharia Civil. Universidade do Minho. Número 19, 2004, p VIEIRA, G. L. Estudo do processo de corrosão sob a ação de íons cloreto em concretos obtidos a partir de agregados reciclados de resíduos de construção e demolição. Porto Alegre: UFRGS, p. Dissertação (Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. ZORDAN, S. E. A utilização do entulho como agregado, na confecção do concreto f. Dissertação (Mestrado) - Faculdade de Engenharia Civil, Universidade Estadual de Campinas, Campinas.
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