SUSTENTABILIDADE E RECICLAGEM DE MATERIAIS EM PAVIMENTAÇÃO

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1 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES PTR 2388 TRANSPORTE E MEIO AMBIENTE SUSTENTABILIDADE E RECICLAGEM DE MATERIAIS EM PAVIMENTAÇÃO 14/ABR/2016

2 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES RECICLAGEM DE PAVIMENTOS E USO DE RESÍDUO DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO Profa. Kamilla Vasconcelos

3 RECICLAGEM DE PAVIMENTOS

4 INTRODUÇÃO Todos os dias, centenas de metros cúbicos de material fresado são gerados em todo o Brasil. Fonte: Bomfim (2013) 4

5 VANTAGENS DA RECICLAGEM DE PAVIMENTOS ASPECTOS AMBIENTAIS (consumo de energia, preservação de fontes naturais de materias, destino adequado aos materiais fresados, emissão de fumos durante a produção/construção) ASPECTOS TÉCNICOS (tempo de construção, ambiente de trabalho adequado) ASPECTOS RELACIONADOS AO DESEMPENHO (novos métodos de dosagem/dimensionamento, boas propriedades mecânicas) ASPECTOS ECONÔMICOS (custo dos insumos, produção, transporte e descarte de materiais fresados) 5

6 FRESAGEM FRESAGEM REUTILIZAÇÃO DO MATERIAL ASFÁLTICO ENVELHECIDO 6

7 FRESAGEM Possível Heterogeneidade do Material Fresado Fonte: Vasconcelos e Soares (2004) 7

8 FRESAGEM Não Desestruturação dos Grumos de RAP Fonte: Vasconcelos e Soares (2004) 8

9 TÉCNICAS DE RECICLAGEM TÉCNICAS DE RECICLAGEM REVESTIMENTO (RAP) REVESTIMENTO + BASE (RAP + RA) FRIO QUENTE/ MORNO ÚNICO PROCESSO PROCESSOS SEPARADOS EMULSÃO ESPUMA CIMENTO PORTLAND CAL HIDRATADA REVESTIMENTO (RAP) GRANULAR COESIVA BASE (RA) 9

10 RECICLAGEM DO REVESTIMENTO 10

11 RECICLAGEM DO REVESTIMENTO MISTURA ASFALTICA NOVA REVESTIMENTO DETERIORADO FRESAGEM DO PAVIMENTO Novos materiais RAP RECICLAGEM A QUENTE EM USINA PILHAS DE FRESADO (RAP) 11

12 RECICLAGEM MORNA - MOTIVAÇÃO ECONOMIA DE RECURSOS NATURAIS REDUÇÃO DO CONSUMO DE ENERGIA SUSTENTABILIDADE Fonte: Gennesseaux(2015) 12 PavimentosSustentáveis

13 RECICLAGEM DO REVESTIMENTO RAP Agregados Ligante asfáltico envelhecido + Ligante asfáltico novo Agregados novos RECICLAGEM QUENTE E MORNA Incorporação do RAP em teores acima de 25% apresenta limitações: Origemdo RAP, Idadedo RAP, Tipode ligantedo RAP Superaquecimento dos agregados novos para aquecer o RAP Grau de misturaentre o ligantedo RAP e ligantenovo Durabilidade das misuturas recicladas 13

14 MISTURAS ASFÁLTICAS MORNAS (aula anterior) preços energéticos; aquecimento global e normas ambientais mais restritivas redução de temperatura da ordem de 30 C ou maisem relação às misturas a quente. aditivos surfactantes ou ceras ou espuma COMBUSTÍVEL kg/ton 8 6 AQUECIMENTO CALOR LATENTE DE VAPORIZAÇÃO DA ÁGUA MISTURA S A QUENTE 4 VAPORIZAÇÃO MISTURAS A FRIO 0ºC MISTURAS SEMIMORNAS MISTURAS MORNAS 20ºC 40ºC 60ºC 80ºC 100º C 120º C 140º C 160º C 180º C Temperatura de usinagem 2 0 SECAGEM 14

15 RECICLAGEM MORNA COMO ASSOCIAR AS TÉCNICAS DE RECICLAGEM COM A DE PRODUÇÃO DE MISTURAS MORNAS? 15

16 RECICLAGEM MORNA Fonte: Gennesseaux(2015) 16

17 RECICLAGEM MORNA ESTUDO DE CASO (USP) Foram fabricadas 03 misturas asfálticas recicladas com RAP e 02 misturas asfálticas sem adição de RAP: QUENTE-0%RAP (referência): mistura asfáltica a quente sem RAP MORNA-0%RAP: mistura asfáltica morna sem RAP QUENTE-10%RAP: mistura asfáltica a quente com 10% de RAP MORNA-10%RAP: mistura asfáltica morna com 10% de RAP MORNA-25%RAP: mistura asfáltica morna com 25% de RAP Fonte: Gennesseaux(2015) 17

18 RECICLAGEM MORNA ESTUDO DE CASO (USP) Projeto de Dosagem Para a dosagem das misturas asfálticas contendo RAP, todo o CAP proveniente do RAP (no caso 5,0%) foi considerado, proporcionando uma redução na quantidade de CAP 30/45 novo adicionado para complementar o teor de ligante de projeto de 4,7%. MISTURAS SEM RAP MISTURAS COM 10% RAP MISTURAS COM 25% RAP 5,0% 4,5% 4,7% 4,7% 4,7% 4,7% 4,0% 4,2% 3,5% 3,0% 3,5% 2,5% 2,0% 1,5% 1,0% 1,2% 0,5% 0,0% 0,5% 0,0% CAP 30/45 adicionado CAP proveniente do RAP Teor de CAP total na Fonte: Gennesseaux(2015) mistura Percentual de CAP adicionado 18

19 RECICLAGEM MORNA ESTUDO DE CASO (USP) Volume de Vazios Volume de Vazios (%) 6,0% 5,0% 4,0% 3,0% 2,0% 1,0% 0,0% 5,5% QUENTE_0 (Tu=170 C e Tc=150 C) 4,5% QUENTE_10 (Tu=170 C e Tc=150 C) 5,2% MORNA_0 (Tu=140 C e Tc=140 C) 4,2% 4,4% MORNA_10 (Tu=140 C e Tc=140 C) MORNA_25 (Tu=140 C e Tc=140 C) Fonte: Gennesseaux(2015) Volume de Vazios (%) 9,0% 8,0% 7,0% 6,0% 5,0% 4,0% 3,0% 2,0% 1,0% 0,0% 7,1% QUENTE_0 (Tu=170 C e Tc=120 C) 5,4% QUENTE_10 (Tu=170 C e Tc=120 C) 5,9% MORNA_0 (Tu=140 C e Tc=120 C) 5,1% 5,1% MORNA_10 (Tu=140 C e Tc=120 C) MORNA_25 (Tu=140 C e Tc=120 C) 19

20 RECICLAGEM MORNA ESTUDO DE CASO (USP) Resistência à Tração por Compressão Diametral RT (MPa) 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 2,29 QUENTE_0 (Tu=170 C e Tc=150 C) 2,56 2,45 2,60 2,63 QUENTE_10 (Tu=170 C e Tc=150 C) MORNA_0 (Tu=140 C e Tc=140 C) MORNA_10 (Tu=140 C e Tc=140 C) MORNA_25 (Tu=140 C e Tc=140 C) ABNT NBR 15087/2004 2,50 RT (MPa) 2,00 1,50 1,00 2,08 2,34 2,17 2,15 2,29 0,50 0,00 QUENTE_0 (Tu=170 C e Tc=120 C) QUENTE_10 (Tu=170 C e Tc=120 C) MORNA_0 (Tu=140 C e Tc=120 C) MORNA_10 (Tu=140 C e Tc=120 C) MORNA_25 (Tu=140 C e Tc=120 C) Fonte: Gennesseaux(2015) 20

21 RECICLAGEM MORNA ESTUDO DE CASO (USP) Módulo de Resiliência 9000 ABNT NBR (2011) 7500 MR (MPa) QUENTE_0 (Tu=170 C e Tc=150 C) QUENTE_10 (Tu=170 C e Tc=120 C) MORNA_0 (Tu=140 C e Tc=120 C) MORNA_10 (Tu=140 C e Tc=120 C) MORNA_25 (Tu=140 C e Tc=120 C) MR (MPa) QUENTE_0 (Tu=170 C e Tc=150 C) Fonte: Gennesseaux(2015) QUENTE_10 (Tu=170 C e Tc=150 C) MORNA_10 (Tu=140 C e Tc=140 C) MORNA_25 (Tu=140 C e Tc=140 C) prensa hidráulica MTS

22 RECICLAGEM MORNA ESTUDO DE CASO (USP) Afundamento em Trilha de Roda Porcentagem de Afundamento 10% 7% 4% QUENTE_0 MORNA_0 MORNA_25 QUENTE_10 MORNA_10 7,8% MORNA_0 7,0% MORNA_25 6,7% QUENTE_0 6,5% MORNA_10 6,1% QUENTE_10 1% Fonte: Gennesseaux(2015) Número de Ciclos 22

23 RECICLAGEM MORNA ESTUDO DE CASO (USP) Análise de Custos Para a dosagem das misturas asfálticas contendo RAP, todo o CAP proveniente do RAP (no caso 5,0%) foi considerado, proporcionando uma redução na quantidade de CAP 30/45 novo adicionado para complementar oteordeligantedeprojetode4,7%. Percentual de CAP adicionado 5,0% 4,5% 4,0% 3,5% 3,0% 2,5% 2,0% 1,5% 1,0% 0,5% 0,0% MISTURAS SEM RAP MISTURAS COM 10% RAP MISTURAS COM 25% RAP 4,7% 4,7% 4,7% 4,7% 4,2% 3,5% 1,2% 0,0% 0,5% CAP 30/45 adicionado CAP proveniente do RAP Teor de CAP total na mistura Misturascom10%deRAP economiade: 10,2%docustototaldoCAP 8,4% do custo dos agregados novos 9,6% no valor final da mistura asfáltica. Misturascom25%deRAP economiade: 25,7%docustototaldoCAP 21,2% do custo dos agregados novos 24,2% no valor final da mistura asfáltica. 23 Fonte: Gennesseaux(2015)

24 RECICLAGEM PROFUNDA PAVIMENTOS MUITO DETERIORADOS QUANTO DEVE SER FRESADO???? SOMENTE O REVESTIMENTO É SUFICIENTE???? 24

25 RECICLAGEM PROFUNDA 2cm 2cm PROBLEMAS ESTRUTURAIS NECESSIDADE DE RETIRADA DE UMA MAIOR ESPESSURA DE PAVIMENTO RECICLAGEM PROFUNDA 25

26 RECICLAGEM PROFUNDA 26

27 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) TrechoentreSãoPauloe Belo Horizonte (sentido São Paulo) Entrekm641,5ekm642,3 27

28 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) RECICLAGEM DE REVESTIMENTO ASFÁLTICO COM EMULSÃO + RECICLAGEM DE BASE GRANULAR COM CIMENTO 28

29 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) PAVIMENTO EXISTENTE PROJETO DE RESTAURAÇÃO 29

30 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) 30

31 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) Reciclagem de Revestimento Asfáltico com Emulsão QUE FATORES INFLUENCIAM A RECICLAGEM DO REVESTIMENTO COM ADIÇÃO DE EMULSÃO? Relação entre teor de água e teor de emulsão Características do agregado fresado (RAP) Aplicação sobre camadas com diferentes capacidades de suporte 31

32 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) Reciclagem de Revestimento Asfáltico com Emulsão Revestimento Deteriorado Fresado e Selecionado Adição de 1 % de Cimento 3% de Água 3% de Emulsão Modificada por Polímero 32

33 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) Reciclagem de Revestimento Asfáltico com Emulsão Reações de HIDRATAÇÃO do cimento necessita da presença da água USO DE EMULSÃO Dispersão Coesão Trabalhabilidade Tempo de ruptura RAP + EMULSÃO + CIMENTO + ÁGUA CURAde misturas emulsionadas saída da água leva a melhoria nas propriedades mecânicas 33

34 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) Reciclagem de Base com Cimento Retirada do Revestimento Adição do Cimento Revestimento Camada Granular Subleito Flexível Compactação Cura Revestimento Revestimento Camada Cimentada Subleito Semirrígido 34

35 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) Reciclagem de Base com Cimento QUE FATORES INFLUENCIAM A RECICLAGEM DE UMA BASE (DE SOLO- BRITA) COM ADIÇÃO DE CIMENTO? Características do agregado Características do solo Teor de cimento Teor de umidade Espessura da camada Grau de compactação 35

36 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) Reciclagem de Base com Cimento Mistura de Solo e Brita Base do Pavimento Deteriorado Água para o Teor Ótimo de Compactação Adição de 5% de Cimento 36

37 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) Reciclagem de Base com Cimento VARIABILIDADE DE MATERIAIS ADEQUAÇÃO DA DOSAGEM 37

38 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) Reciclagem de Base com Cimento 1,2 Teor de Cimento Teor de Umidade Energia de Compactação Material 2 5% Ótima (7,5%) Intermediária Resistência à Tração (MPa) 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 y = 0,2446ln(x) + 0,2164 R² = 0, Tempo de Cura (dias) 38

39 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) A Obra RETIRADA DO REVESTIMENTO ASFÁLTICO DETERIORADO 39

40 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) A Obra APLICAÇÃO DO CIMENTO NA TAXA PRÉ-ESTABELECIDA 40

41 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) A Obra AJUSTE DA UMIDADE E MISTURA 41

42 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) A Obra COMPACTAÇÃO 42

43 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) A Obra EXECUÇÃO DA CAMADA RECICLADA COM EMULSÃO E DO CONCRETO ASFÁLTICO 43

44 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) ANTES DEPOIS 44

45 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) Desempenho em Campo - Levantamento Deflectométrico FALLING WEIGHT DEFLECTOMETER 45

46 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) Levantamento Deflectométrico BASE RECICLADA COM 20cm 46

47 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) Levantamento Deflectométrico BASE RECICLADA COM 25cm 47

48 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) Levantamento Deflectométrico BASE RECICLADA COM 30cm 48

49 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO (USP) RECICLAGEM DE REVESTIMENTO ASFÁLTICO E BASE CIMENTADA COM ESPUMA DE ASFALTO 49

50 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO Reciclagem com Espuma de Asfalto USINA IN-SITU 50

51 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO Processo de Formação da Espuma de Asfalto 51

52 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO Processo de Formação da Espuma de Asfalto Wirtgen(2012) Wirtgen(2012) 52

53 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO Aplicação Fonte: Bomfim (2013) Base cimentada deteriorada Alto volume de tráfego Rodovia sem controle de carga 53

54 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO Seção Transversal Existente Fonte: Bomfim (2013) 54

55 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO Restauração BGTC deteriorada Profundidade da fresagem: 30 cm Fonte: Bomfim (2013) 55

56 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO Restauração BGTC deteriorada 1ª camada de RAP espumado: 13,5 cm Profundidade de corte do projeto Fonte: Bomfim (2013) 56

57 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO Restauração 2ª camada de RAP espumado: 13,5 cm BGTC deteriorada 1ª camada de RAP espumado: 13,5 cm Profundidade de corte do projeto Fonte: Bomfim (2013) 57

58 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO Restauração Gap Graded: 3 cm 2ª camada de RAP espumado: 13,5 cm BGTC deteriorada 1ª camada de RAP espumado: 13,5 cm Profundidade de corte do projeto Fonte: Bomfim (2013) 58

59 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO Etapas de Execução da Obra Fonte: Bomfim (2013) Instalação da usina próximo ao local de aplicação do material 59

60 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO Etapas de Execução da Obra Fonte: Bomfim (2013) Fresagem do pavimento 60

61 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO Etapas de Execução da Obra Fonte: Bomfim (2013) Fresagem do pavimento 61

62 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO Etapas de Execução da Obra Fonte: Bomfim (2013) Verificação do pavimento remanescente 62

63 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO Etapas de Execução da Obra Fonte: Bomfim (2013) Aplicação da 1ª camada de RAP espumado e compactação 63

64 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO Etapas de Execução da Obra Fonte: Bomfim (2013) Aplicação da 2ª camada de RAP espumado e compactação 64

65 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO Etapas de Execução da Obra Fonte: Bomfim (2013) Aplicação da camada de rolamento (Gap Graded) e compactação 65

66 RECICLAGEM PROFUNDA ESTUDO DE CASO Levantamento Deflectométrico Fonte: Bomfim (2013) 66

67 RESÍDUO DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO

68 RESÍDUO SÓLIDO DA CONSTRUÇÃO CIVIL Resolução CONAMA nº 307 (2002) Materiais provenientes de construções, reformas, reparos e demolições de obras de construção civil, e os resultantes da preparação e da escavação de terrenos, tais como: tijolos, blocos cerâmicos, concreto em geral, solos, rochas, metais, resinas, colas, tintas, madeiras e compensados, forros, argamassa, gesso, telhas, pavimento asfáltico, vidros, plásticos, tubulações, fiação elétrica, etc., que são comumente chamados de entulhos de obras, caliça ou metralha. Resíduo de Construção e Demolição (RCD) Construction and Demolition Waste (CDW) 68

69 GERAÇÃO E DEPOSIÇÃO DE RCD Grande volume gerado em SP: ~ t/dia Problema de deposição irregular Falta de espaço para deposição regular Fonte: Fonte: Marco Antônio Fialho 69

70 RESOLUÇÃO CONAMA n 307 (2002) Classificação dos RCDs Classe A: reutilizáveis ou recicláveis como agregados, tais como: cerâmicos, tijolos, blocos, telhas, argamassa, concreto, etc; Classe B: recicláveis para outras destinações, tais como: plásticos, papel, papelão, metais, vidros, madeiras e gesso; Classe C: resíduos sem tecnologias ou aplicações economicamente viáveis para reciclagem ou recuperação; Classe D: resíduos perigosos, tais como: tintas, solventes, óleos, amianto, etc ou contaminados/prejudiciais à saúde. Resolução CONAMA nº 307 (2002), com alterações (2004/2011/2012) 70

71 RECICLAGEM DE RCD Coleta e Separação Fonte: Ângulo et al. (2002) 71

72 RECICLAGEM DE RCD Britagem e Peneiramento / Retirada da Ferragem 72

73 RECICLAGEM DE RCD Produto Final 73

74 PAVIMENTAÇÃO COM RCD NO BRASIL 1984: Primeira experiência no Brasil com acompanhamento tecnológico emsp(parceriaentrepmspeipt) Via de baixo volume de tráfego Desempenho foi considerado bom PMF Brita corrida RCD RCD 3 cm 15 cm 10 cm 10 cm Subleito CBR 12% Bodi, J.; Brito Filho, J. A.; Almeida, S. Utilização de entulho de construção civil reciclado na pavimentação urbana. 29ª Reunião Anual de Pavimentação, Cuiabá, p

75 PAVIMENTAÇÃO COM RCD NO BRASIL 1991: Primeira usina recicladora brasileira, em SP(PMSP) 75

76 NORMAS EM PAVIMENTAÇÃO PMSP(2003) ETS - 001/2003 Camadas de reforço do subleito, sub-base e base mista de pavimento com agregado reciclado de resíduos sólidos da construção civil ABNT(2004) NBR Agregados reciclados de resíduos sólidos da construção civil Execução de camadas de pavimentação Procedimentos 76

77 MATERIAIS INDESEJÁVEIS Gesso Madeira Plástico 77

78 CONTROLE TECNOLÓGICO DOS MATERIAIS Grande variabilidade granulométrica Após a compactação tornam-se mais similares 78

79 RCD ESTUDO DE CASO (USP) -Localizado na Av. Sapopempa São Paulo, SP; -Trecho total: 5000 m de extensão; -Trecho experimental: 300 m de extensão -100 m cada trecho; - Pista simples Trecho 1 Trecho 2 Trecho 3 Fonte: Beja (2014) 79

80 RCD ESTUDO DE CASO (USP) Levantamento Deflectométrico 80

81 RECICLAGEM DE RCD Custo TABELA DE PREÇOS DE PAVIMENTAÇÃO DA PMSP (Jul/2011) Obra Preço (R$) Base de macadame hidráulico 153,49 Base de BGTC 131,83 Base de bica corrida 104,61 Base de BGS 96,04 Base de agregado reciclado de RCD 70,68 81

82 Profa. Kamilla Vasconcelos 82

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