REUTILIZAÇÃO DE GESSO RESIDUAL COMO FILLER DE MISTURA BETUMINOSA PARA PAVIMENTO

Transcrição

1 REUTILIZAÇÃO DE GESSO RESIDUAL COMO FILLER DE MISTURA BETUMINOSA PARA PAVIMENTO RESUMO Este projeto trata de um problema ambiental, o descarte incorreto do gesso. O mercado da construção civil cresce cada vez mais, porém não existem muitas ações de sustentabilidade para evitar a poluição causada pelo entulho gerado pelas construções e que não são descartados de forma correta. O gesso é um material que exige cuidados em seu descarte, porém essa preocupação não existe de fato durante as construções. O que realmente ocorre é a eliminação de todos os materiais misturados de forma inadequada ou irregular, o que causa inúmeros problemas ambientais. A ideia do projeto surgiu a partir da análise desses problemas, com o intuito de minimizar a poluição do ambiente provocada pelo gesso residual das construções. Uma boa forma de eliminar esse material das caçambas é triturar e misturá-lo ao Concreto Betuminoso Usinado à Quente (CBUQ), substituindo o calcário, que é o material de enchimento mais usado neste tipo de concreto. A partir desta ideia, foram feitos testes para confirmar se esta substituição seria eficaz, ou seja, se não seriam alteradas as propriedades do CBUQ. Os resultados obtidos foram surpreendentes, já que o desempenho do gesso como filler foi extremamente parecido com o comum, apresentando menos espaços vazios em sua constituição, o que significa uma estabilidade maior na pavimentação. Palavras Chaves: gesso residual, pavimentação, sustentabilidade. This project is about an environmental problem, the incorrect disposal of plaster. The construction market grows ever more, but there are not many sustainability actions to prevent pollution caused by debris generated by construction and which are not disposed of properly. Plaster is a material that requires care in its disposal, but this concern does not really exist during construction. What really happens is the elimination of all materials mixed improperly or irregularly, which causes many environmental problems. The idea for the project came from the analysis of these problems, in order to minimize environmental pollution by residual plaster at constructions. A good way to remove this material from the bucket is crush and mix it to the Hot Mix Asphalt Concrete (HMAC), replacing the limestone, which is the most commonly used filling material in this type of concrete. Based on this idea, tests were performed to confirm that this substitution would be effective, or would not be affected if the properties of HMAC. The results were surprising since the performance of gypsum as a filler was extremely similar to common, with less voids on its constitution, which means increased stability in the pavement. Key Words: residual plaster, pavement, sustainability.

2 Sumário 1. Introdução Concreto Betuminoso Usinado à Quente (CBUQ) Desenvolvimento Objetivo Justificativa Metodologia Conclusões Bibliografia... 13

3 1. Introdução A construção civil tem uma participação importante na economia nacional e com o anúncio do PAC (programa de aceleração do crescimento) em 2007, este setor, bem como a área de pavimentação, terá cada vez mais uma importância efetiva nas atividades de infraestrutura do país. O resultado do crescimento deste setor é uma maior utilização de insumos e matérias-primas devido aos grandes investimentos do governo, visando atender o déficit de habitação, logística, infraestrutura e energia. Um grave problema ambiental é o descarte incorreto do gesso residual (Figura 1), que é um dos materiais mais antigos utilizado pelo homem na construção civil. Apesar da facilidade em obtê-lo, esse material apresenta um alto potencial poluente quando descartado inadequadamente no ambiente, o que ocorre com frequência nas obras. Portanto, o desafio é crescer de forma sustentável. Figura 1: Resíduos de gesso misturados a outros materiais em condições inadequadas. Fonte: Acervo dos autores. Buscando uma forma adequada de eliminar o gesso, surge a opção de substituir o calcário da mistura asfáltica por este material. Sendo assim, esse projeto visa apresentar uma solução para o descarte correto deste resíduo, reutilizando-o no processo de pavimentação de trechos, a princípio para tráfego leve. Neste caso, o objetivo é reduzir a exposição deste material em aterros controlados ou lixões a céu aberto, evitando a possibilidade de reações químicas, que podem liberar gases tóxicos, que além de provocar danos à saúde humana, contribui também para a poluição atmosférica.

4 1.1 Concreto Betuminoso Usinado à Quente (CBUQ) O Concreto Betuminoso Usinado à Quente (CBUQ) é um tipo de revestimento flexível bastante utilizado nas vias urbanas e rodovias do país. É composto basicamente por agregado miúdo e graúdo, calcário e um ligante, geralmente o CAP (Cimento Asfáltico de Petróleo). Durante o processo de dimensionamento do pavimento, são feitas rigorosas exigências no que diz respeito aos equipamentos, granulometria, teor de betume, estabilidade, índice de vazios, entre outros. Os pavimentos flexíveis compõem-se de camadas desde seu subleito até sua capa selante. Esse tipo de fundação é necessário para diluir os efeitos das tensões que são impostas pelas cargas de rolamento. A espessura e a necessidade de cada camada dependerão do tipo do tráfego que será aplicado. Tipicamente, tem-se a seção transversal do pavimento composta por revestimento, base, subbase, reforço do subleito, regularização do subleito e subleito (Figura 2). Figura 2: Seção Transversal Típica de Pavimento Flexível. Fonte: Mackenzie (2004).

5 2. Desenvolvimento 2.1 Objetivo O objetivo deste projeto é analisar o potencial de utilização do gesso residual no CBUQ, garantindo um destino ambiental seguro, econômico e viável para este resíduo. A ideia a princípio, é aplicar o produto final em vias de tráfego leve (ciclovias, estacionamentos, pistas de caminhada, entre outros), já que para cargas mais elevadas, exigem-se estudos mais aprofundados. 2.2 Justificativa A Resolução n.º 307 do CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente) estabelece as diretrizes, critérios e procedimentos para a gestão dos resíduos da construção civil. Esta por sua vez, aponta o gesso como pertencente à Classe B, a qual preconiza que este é um resíduo reciclável que pode ser empregado em outras destinações, no entanto, seu uso deve ser estudado quando aplicado em outros materiais. Atualmente a preocupação com o descarte dos resíduos gerados pela construção civil se estende as diversas esferas da gestão pública. Ainda de acordo com a Resolução CONAMA 307, Os resíduos da construção civil não poderão ser dispostos em aterros de resíduos sólidos urbanos, em áreas de "bota fora", em encostas, corpos d'água, lotes vagos e em áreas protegidas por Lei.. Algumas prefeituras tem adotado o recolhimento desses materiais no próprio canteiro de obras. Este sistema parte da orientação realizada junto aos geradores, pedindo aos mesmos que façam a triagem dos resíduos conforme as classes preconizadas pelo CONAMA. Dessa forma, existe a possibilidade de se recolher o gesso residual de forma direta e ter apenas o trabalho de triturar e peneira-lo. A realização dessa pesquisa tem sua importância no atendimento às exigências ambientais, relacionadas ao descarte adequado dos resíduos sólidos. É necessário dar um destino correto ao gesso residual, que minimize a agressão causada ao meio ambiente. Um dos fatores ligados à pavimentação é o incentivo ao uso de ciclovias (Figura 3) como meio de transporte alternativo e de pistas de caminhada. Para tanto, os projetos atuais requerem o uso de asfalto ou concreto como materiais recomendados para esse tipo de tráfego. Entretanto, há a possibilidade de se aplicar revestimentos alternativos, pois a solicitação das cargas não é tão alta como nas pistas para automotores. Figura 3: Ciclovia.

6 Fonte: Google, A utilização do resíduo de gesso como material de enchimento da capa selante, reduz o descarte desse elemento no meio ambiente e impede a contaminação do solo, além de reverter-se em benefício para a sociedade. Assim, pode-se empregar o CBUQ convencional em camadas de menor espessura, como solução alternativa que proporcione conforto e segurança aos usuários. 2.3 Metodologia Para executar o projeto e alcançar os objetivos, foi feita uma visita a um canteiro de obras e coletada uma amostra de gesso residual (Figura 4), a qual seria descartada de forma incorreta junto com outros entulhos. Todo o processo foi realizado com base no método Marshall, o qual determina a quantidade ótima de ligante a ser utilizado em misturas asfálticas usinadas a quente, obtendo assim a estabilidade (resistência máxima à compressão radial) e a fluência (deformação total apresentada pelo corpo de prova) do material (DNER-ME 043/95). Figura 4: Resíduos de gesso coletados na obra.

7 Fonte: Acervo dos autores. Para ser utilizado no experimento o gesso sofreu um processo de refinamento para redução do material coletado (Figura 5). Após a redução dos resíduos foi utilizada uma peneira de 0,075mm (#200) para verificação do filler, conforme especificado na norma DNER-EM 367/97. Figura 5: Gesso após refinamento e passado pela peneira 0,075mm (#200). Fonte: Acervo dos autores. Assim, foi feita a coleta dos agregados (Figura 6) utilizados para a fabricação do CBUQ e realizada a secagem ao ar destes para se eliminar qualquer tipo de umidade. Em seguida, foram moldados três corpos de prova (CP s), conforme item da norma DNER-ME 043/95. Utilizaram-se os seguintes agregados: brita 1 (10%), brita mista (72%), pó de pedra (7,5%), areia fina (7,5%), ocorrendo a substituição do filler de calcário industrial pelo filler de gesso residual na ordem de 3 % em peso de mistura-agregado. Logo após a pesagem de cada um dos agregados juntamente com o CAP (5 % em peso de misturaagregado), a mistura foi aquecida até alcançar 150 C garantindo assim, sua homogeneidade. Figura 6: Materiais utilizados para a fabricação dos corpos de prova.

8 Fonte: Acervo dos autores. A moldagem dos corpos de prova foi realizada com a mistura descrita e para compactálos foi adotada a recomendação da DNER-ME 043/95 que trata sobre o método Marshall. O método Marshall ainda é o procedimento mais usado para determinação do teor de ligante no Brasil. A norma DNER-ME [substituída pela DNER-ME 043/95] recomenda o esforço de compactação de 50 golpes para pressão de pneu até 7 kgf/cm 2 e de 75 golpes para a pressão de 7 kgf/cm² a 14 kgf/cm². Não há, na norma, nenhuma recomendação com relação à frequência de aplicação dos golpes. (ALDIGUERI, et. al., 2001). No método Marshall, cada corpo-de-prova compactado (Figura 7) é submetido às seguintes determinações: Figura 7: Características físicas dos CP s. Fonte: SOLOCAP, O corpo-de-prova padrão Marshall apresenta: Ø = 10,16 cm (4 ); Altura = 6,35 cm (2 ½); Volume = 514,81 cm³.

9 DETERMINAÇÕES E CÁLCULOS: D.A... Densidade Aparente... g/dm 3 D.T.... Densidade Teórica... g/dm 3 V.V.... Volume de Vazios... % V.C.B.... Volume de Vazios Cheios de Betume... % V.A.M.... Volume de Vazios do Agregado Mineral... % R.B.V.... Relação V.C.B. / V.A.M.... % ENSAIOS DESTRUTÍVEIS E... Estabilidade... Kgf F... Fluência... 1/100 T... Tração para compressão diametral... Kgf/cm 2 *MR... Módulo Resiliente... Kgf/cm 2 * Não deformável No projeto em questão foi aplicado 75 golpes de cada lado com o soquete de 4,54 kgf, caindo de uma altura de 45,72 cm. Antes de retirar os CP s da forma, foi preciso resfriálos em um recipiente com água. Após o resfriamento, foram dispostos em uma máquina para serem retirados do molde (Figura 7). Figura 7: Corpos de prova feitos com substituição do calcário por gesso.

10 Fonte: Acervo dos autores. Após a confecção dos corpos de prova, foram realizados os testes do método Marshall, os quais começaram com o cálculo da espessura dos CP s e a média entre eles. Na sequencia, foi realizada a pesagem seca e na balança hidrostática. Em seguida, foi calculado o volume, a densidade teórica e aparente, o índice de vazios, a relação de betume, o volume de vazios do agregado mineral, a estabilidade da carga e a fluência. Os CP s foram colocados em banho-maria durante trinta minutos e depois foram feitos os testes de rompimento (Figura 8). Para tanto, o corpo de prova é colocado em um suporte sob pressão até sua deformação, calculando assim, o valor da resistência à tração por compressão diametral de cada CP. Com esses valores, é possível calcular a estabilidade, concluindo o teste. Figura 8: Prensa Marshall utilizada para fazer o teste de rompimento dos corpos de prova. Fonte: Google, 2013.

11 3. Conclusões Avaliando o resultado dos três corpos de prova, observou-se que todos tiveram desempenho considerável, próximo aos resultados do CBUQ de dosagem convencional (Figura 9), com boa resistência e menos espaços vazios (Figura 10). Isso significa uma estabilidade maior na pavimentação, garantindo um resultado mais eficiente. Figura 9: Valores limites para as características do CBUQ especificadas na norma DNIT 031/ ES. Fonte: DNIT 031/2006 ES Figura 10: Prensa Marshall utilizada para fazer o teste de rompimento dos corpos de prova. D O S A G E M "M A R S H A L L" FAIXA " C " 031/ DNIT Corpo de Prova Nº % de Ligante Peso Volum Peso Específico Volume Total Vazios - % Leitura no Estabilidade Altura Fluência na mistura no ar na água e Aparente Teórico Ligante Agregado Vazios Agregado Bet / Vaz Total deflecto metro Lida Correção Corrigida a b c d e f g h i j k l m n o p q r s P o r P ês o P o r P ês o 100 b x g (100-b).g i Usar de de % Lig % Agr cm g g cm³ d/f i j 1 - (g/h) Kg Agregado Mis tura D.Lig D.Agr D. Lig D. Agr l Tabela Kg mm 1 95,00 5,00 6, ,00 737,00 495,00 2,489 2,615 12,41 82,76 4,83 17,24 71,98 4, , ,8 2 95,00 5,00 6,2 3 95,00 5,00 6, ,70 734,00 494,70 2,484 2,615 12,38 82,60 5,02 17,40 71,15 5, , , ,00 740,00 499,00 2,483 2,615 12,38 82,56 5,06 17,44 70,99 5, , ,8 Fonte: Acervo dos autores. Considerando os bons resultados, é possível aplicar o produto final, a princípio, em vias de tráfego leve. Essa recomendação se faz necessária, pois se deve analisar com mais profundidade os resultados, principalmente no que tange a porcentagem de vazios que é uma característica intimamente ligada ao tipo de filler empregado. Observa-se que os corpos de prova 2 e 3 tiveram um percentual de vazios no limite daquele valor recomendado pela norma e, esse fato deve ser mais bem investigado.

12 Embora a estabilidade tenha ficado bem acima do mínimo exigido, os estudiosos tem alertado que a rigor, este ensaio determina valores de maneira não compatível com o real regime de trabalho da mistura na pista. Conforme observado no trabalho da SOLOCAP (1994, p. 8), a resistência à compressão ou à estabilidade, em condições de ensaio, é resultante da ação combinada de duas forças: Estabilidade = força de coesão do mastique + força do atrito na fricção. A força de coesão decorre da mistura íntima entre a fração fillerizada da mistura e o CAP. A coesão do mastique é alterada em função de: Temperatura do ensaio; porcentagem do filler; mineralogia; superfície específica; densidade; consistência inicial do CAP; temperatura de mistura e tempo de homogeneização. Portanto, novas dosagens são importantes para a definição quantitativa e qualitativa do comportamento da fração arenosa e, principalmente, da fração fillerizada contida na mistura. Diante dos testes realizados, notou-se que o desempenho do pavimento com gesso residual em substituição ao filler de calcário industrial é satisfatório, contando com o atendimento a composição química, faixas granulométricas do DNIT e massa específica, exigidos por norma. O material obtido não se mostrou solúvel quando imerso em querosene o que sugere que o mesmo permanece inerte quando envolvido pelo CAP na mistura asfáltica. Entende-se que mais pesquisas são necessárias para reforçar as conclusões, no entanto, pode-se indicar que de acordo com os resultados obtidos, a utilização de resíduos de gesso como filler em misturas asfálticas se mostra como uma alternativa tecnicamente viável.

13 4. Bibliografia ALDIGUERI, D. R.; SILVEIRA, M. A.; SOARES, J. B. Estudo comparativo entre compactação manual e automática de misturas asfálticas. Fortaleza: UFC, p. 33a Reunião anual de pavimentação (Florianópolis SC). BRASIL, MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE CONAMA. Resolução nº 307, de 05 de julho de Estabelece diretrizes, critérios e procedimentos para a gestão dos resíduos da construção civil. Disponível em: < Acesso em 01/10/2013. DNER. Departamento nacional de estradas de rodagem. DNER-ME 043/95. Misturas betuminosas a quente ensaio Marshall. Rio de Janeiro p.. DNER-EM 367/97. Material de enchimento para misturas betuminosas. Rio de Janeiro p. DNIT. Departamento nacional de infraestrutura de transportes. DNIT 031/ ES. Pavimentos flexíveis concreto asfáltico especificação de serviço. Rio de Janeiro p. MERIGHI, J. V. Estruturas de pavimento. São Paulo: Mackenzie, Slides para apresentação da aula da disciplina de Estradas II. 24p. Disponível em: < Acesso em 01/10/2013. SOLOCAP GEOTECNOLOGIA RODOVIÁRIA. Análise e descrição de procedimentos da proposição de método de dosagem Marshall para misturas betuminosas tipo C.B.U.Q. Belo Horizonte p. Disponível em: < Acesso em 25/09/2013. TIA, M. Bituminous Material. Florida: Univesity of Florida. Disponível em: < Acesso em 15/02/2014. The Asphalt Institute. Mix Design Methods for Asphalt Concrete and Other Hot-Mix Types (MS-2), Ed. 6,1997, 141 p.