Escola de Exatas, Arquitetura e Meio Ambiente Curso de Engenharia Civil Trabalho de Conclusão de Curso

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1 i Pró-Reitoria Acadêmica Pró-Reitoria Acadêmica Escola de Exatas, Arquitetura e Meio Ambiente Curso de Engenharia Civil Trabalho de Conclusão de Curso ANÁLISE DA VIABILIDADE TÉCNICA DO USO DE MATERIAIS ALTERNATIVOS EM CAMADAS DE BASE DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS Autor: Claudio Rones Rocha Alves Matheus Silva de Oliveira Orientador: D.Sc Ivonne Alejandra Gutiérrez Góngora Brasília - DF 2016

2 ii CLAUDIO RONES ROCHA ALVES & MATHEUS SILVA DE OLIVEIRA ANÁLISE DA VIABILIDADE TÉCNICA DO USO DE MATERIAIS ALTERNATIVOS EM CAMADAS DE BASE DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS Monografia apresentada ao curso de graduação em Engenharia Civil da Universidade Católica de Brasília, como requisito parcial para a obtenção de Título de Bacharel em Engenharia Civil. Orientador: D.Sc Ivonne Alejandra Maria Gutiérrez Góngora Brasília 2016

3 iii Monografia de autoria de Claudio Rones Rocha Alves e Matheus Silva de Oliveira, intitulada ANÁLISE DA VIABILIDADE TÉCNICA DO USO DE MATERIAIS ALTERNATIVOS EM CAMADAS DE BASE DE PAVIMENTAÇÃO, apresentado como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Civil da Universidade Católica de Brasília, em 23/11/2016, defendido e aprovado pela banca examinadora abaixo assinada: Prof. D.Sc. Ivonne Alejandra Maria Gutiérrez Góngora Orientador Curso de Engenharia Civil UCB Prof. M.Sc. Haroldo da Silva Paranhos Examinador Curso de Engenharia Civil UCB Brasília 2016

4 iv RESUMO Referência: ALVES, Cláudio e OLIVEIRA, Matheus. Análise da viabilidade técnica do uso de materiais alternativos em camadas de base de pavimentação páginas. Monografia do Curso de Engenharia Civil Universidade Católica de Brasília, Brasília, Anualmente, são produzidos inúmeros produtos que são rapidamente incorporados à cadeia consumo. Entretanto, não é com a mesma rapidez que são absorvidos pelo meio ambiente ao final de sua vida útil. Portanto, tem-se que a melhor solução é a reutilização desses materiais. Os resíduos de pneus inservíveis e os resíduos de construção e demolição (RCD) são exemplos de materiais que podem e devem ser reutilizados. Essa pesquisa destina-se a avaliar a viabilidade técnica de empregar esses resíduos em camadas de base de pavimentos flexíveis. Essa avaliação consiste na análise laboratorial dos comportamentos de uma camada de base sem adição de materiais alternativos e outra com adição, onde o percentual de cada material foi determinado seguindo preceitos normativos do DNIT. Para chegar aos objetivos propostos foram realizados ensaios laboratoriais, tais como: Compactação, Índice de Suporte Califórnia CBR, Cisalhamento Direto, Limite de Liquidez, Limite de Plasticidade, Massa Específica dos Grãos e Análise Granulométrica. As amostras com adição dos materiais alternativos ao compará-las com as amostras sem adição apresentaram alterações no comportamento mecânico. A amostra com adição de borracha apresentou resultados inferiores aos obtidos para a amostra com adição de RCD, sendo que a amostra com adição de resíduos de construção e demolição apresentou resultados promissores. Palavras-chave: Pavimentação. Borracha. Resíduo de Construção e Demolição Reciclado. Camada de Base.

5 v ABSTRACT Reference: ALVES, Cláudio e OLIVEIRA, Matheus. Analysis of the technical feasibility of the us of alternative materials in base layers of paving pages. Monograph of the Civi Engineering Course Universidade Católica de Brasília, Brasília, Annually, countless products are produced and quickly incorporated to the consumption chain. However, it isn t the same speed that they are absorbed by the local environment in the end of its operating life. Therefore, it s clear that the best solution is the recycling of these materials. The waste tires are irreversible and the construction and demolition wastes (CDW) are examples of materials that can and must be recycled. This research aims to evaluate the technical viability to apply those residues into base layers of flexible pavement. This evaluation consists in a laboratorial analysis of one base layer behavior without the alternative material addition and another with them. The percentage of each material was determined following the DNIT normative precepts. To achieve the proposed objective laboratory tests were made, such as: Compaction, California Bearing Ratio (CBR), Direct Shear Test, Liquid and Plastic Limits, Spessific Gravity of Soil Solids, Grain Size Analysis. The samples with the alternative material addition showed alterations in the mechanic behavior. The sample with the addition of rubber showed lower results than those achieved with the one added with CDW, while the one with construction and demolition waste presented promising results. Keywords: Paving. Rubber. Recycled Construction and Demolition Waste. Base Layer.

6 vi SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO Objetivos Geral Objetivos Específicos MATERIAIS E MÉTODOS Caracterização dos Materiais Solo Brita Resíduos de Pneus Resíduos de Construção e Demolição Reciclável (RCD-R) Dosagem dos Materiais Índice de Suporte Califórnia (ISC) Cisalhamento Direto RESULTADOS E DISCUSSÃO Índice de Suporte Califórnia (ISC) após 4 dias de imersão em água Índice de Suporte Califórnia (ISC) após diferentes tempos de imersão em água Cisalhamento Direto Solo Laterítico Resíduos de Pneus Inservíveis Resíduos de Construção e Demolição Reciclável (RCD-R) Coesão e Ângulo de Atrito das Diferentes Dosagens CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 26

7 6 1 INTRODUÇÃO O êxodo da população rural para as cidades em busca de oportunidades de trabalhos e melhores condições de vida, aliado ao aumento do poder aquisitivo dos cidadãos, provocou um crescimento significativo na demanda por bens e serviços. Em consequência disso, construções de moradias, escolas e hospitais, assim como também obras viárias e de infraestrutura tornaram-se necessárias para atender à crescente demanda nos grandes centros urbanos. A aquisição da casa ou do veículo próprio passou a ser o anseio principal dos habitantes dessas cidades. Sendo possível constatar esse fenômeno ao observar os números recordes de comercialização de veículos e imóveis nos últimos anos. Porém, na maioria das vezes, há excessiva preocupação com a produção e a venda desses bens de consumo, deixando-se de lado o descarte correto e o manuseio dos resíduos gerados durante o ciclo de vida desses bens. Isso ocorre, por exemplo, com os resíduos de construção e os pneus inservíveis. Os pneus constituem um sério problema ambiental. O aumento da frota de veículos elevou significativamente a fabricação e comercialização de pneus. No Brasil, apenas no ano de 2015, as empresas associadas à Associação Nacional da Indústria de Pneumáticos (ANIP) comercializaram 71,9 milhões de pneumáticos no mercado de reposição, que engloba os pneus novos, reformados e meia vida (ANIP, 2016). Mas no final das contas, qual é a destinação desses pneus após cumprido o ciclo de consumo? De acordo com um estudo elaborado pelo Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) a pedido da ANIP, no ano de 2005, 44,7% dos pneus do mercado de reposição foram considerados inservíveis. Sendo que desse montante, aproximadamente 11% são descartados em lixões e aterros sanitários (IPT, 2006). Além dos pneus, os resíduos de construção e demolição também constituem uma grande parcela da massa de resíduos sólidos, sendo que o maior gerador desses resíduos é a indústria da construção civil (PINTO, 1999). Esses resíduos sólidos constituem-se principalmente de materiais cerâmicos, concreto, argamassas a base de cimento e cal, gesso, entre outros (JONH E AGOPYAN, 2000). Assim como ocorre com os pneumáticos, o descarte desses resíduos é feito quase sempre de maneira irregular. Buscando propor uma solução para essa situação, o poder público vem adotando medidas para incentivar ou, em alguns casos, obrigar os responsáveis a providenciar o descarte correto dos produtos comercializados ou gerados por eles. Nesse sentido, cita-se a

8 7 Lei que instituiu a Política Nacional dos Resíduos Sólidos (BRASIL, 2010). Entre várias outras, também se destaca a Resolução 416 que dispõe sobre a prevenção à degradação ambiental causada por pneus inservíveis e sua destinação ambientalmente correta (CONAMA, 2009). Soluções que visam propor uma reutilização desses produtos, que em muitos casos seriam descartados, são bem-vindas. Por exemplo, às vezes, pode ocorrer situações em que o solo de uma determinada região não atenda as características de projeto para uma obra específica. Sendo assim, esse solo requer um reforço e/ou um tratamento granulométrico para atender aos parâmetros necessários para a boa execução da obra (LOVATO, 2004). Uma solução sustentável seria testar a utilização dos resíduos de construção e de pneus inservíveis como materiais que visem melhorar as características mecânicas do solo. Chrusciak (2013) analisou se há melhorias nas propriedades do solo ao se adicionar fragmentos de borracha de grandes dimensões. Por sua vez, em sua pesquisa, Franco (2012) avaliou a adição de desbastes de pneus em um solo laterítico. Ambos os trabalhos apresentaram resultados satisfatórios acerca da utilização desse material juntamente com o solo, necessitando de mais estudos sobre o tema para corroborar os resultados e estabelecer as características principais dessa mistura. Seguindo a mesma linha de pesquisa, Leite (2007) estudou a adição de resíduos de construção e demolição em camadas de base e sub-base de pavimentação na região de São Paulo, onde, segundo a autora, os resultados obtidos ficaram próximos dos exigidos pelas normas que regem o assunto. De forma semelhante, na região nordeste, no estado do Maranhão, os autores Hortegal, Ferreira e Sant Ana (2009) analisaram como essa mistura se comporta se utilizada em pavimentos da região, onde os resultados auferidos foram promissores, com destaque para a utilização dessa mistura em camadas de sub-base. Propõe-se nesse trabalho a elaboração de uma mistura contendo solo, brita e um material alternativo reciclável para ser utilizada em camadas de base de pavimentação. Como materiais alternativos, serão utilizados fragmentos de pequenas dimensões de resíduos de pneus inservíveis, assim como resíduos de construção e demolição, visando proporcionar um uso mais adequando e racional desses materiais, que atualmente não são totalmente aproveitados.

9 8 1.1 OBJETIVOS GERAL Esta pesquisa tem como objetivo analisar a viabilidade da utilização de resíduos de construção e demolição reciclável (RCD-R) e pneus inservíveis adicionados ao solo laterítico de Brasília para aplicação em camadas de base de pavimentos flexíveis. 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Como objetivos específicos têm-se: A) Realizar o ajuste granulométrico dos materiais alternativos juntamente com o solo e a brita; B) Comparar qual mistura apresenta melhor desempenho para os fins propostos; C) Executar ensaios de cisalhamento direto para auferir a resistência ao cisalhamento das amostras com e sem adição de resíduos; D) Verificar a expansão e a resistência à penetração das misturas elaboradas, obtidas por meio do ensaio de Índice de Suporte Califórnia (ISC).

10 9 2 MATERIAIS E MÉTODOS Essa pesquisa divide-se em duas etapas. A primeira etapa compreende a caracterização dos materiais utilizados, a qual visa a determinação de características físicas dos mesmos, avaliadas através de ensaios, tais como: granulometria; massa específica; índice de plasticidade; e compactação. Ressalta-se que apenas o ensaio de granulometria foi aplicado a todos os materiais (solo, brita, borracha e resíduos de construção civil). Os demais ensaios aplicaram-se apenas ao solo. A segunda parte engloba a dosagem das amostras, além dos ensaios de Índice de Suporte Califórnia (ISC) e cisalhamento direto dessas amostras. 2.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS Solo O solo utilizado nesse trabalho foi coletado no Campus I da Universidade Católica de Brasília, localizado no Distrito Federal. Essa região possui um solo tropical conhecido como solo laterítico. Esses solos são encontrados em locais bem drenados, acima do lençol freático. Normalmente possuem uma coloração avermelhada, devido a sua composição mineral (NOGAMI E VILLIBOR, 1983). A Figura 1 apresenta a curva granulométrica obtida para esse solo, segundo a norma NBR 7181 (ABNT, 1984a). Figura 1 Curva granulométrica do solo

11 10 A Tabela 1 apresenta, de forma sucinta, os respectivos resultados dos seguintes ensaios padronizados obtidos para esse solo: NBR 6508 Massa específica dos grãos (ABNT, 1984b); NBR 6459 Limite de liquidez (ABNT, 1984c); NBR 7180 Limite de plasticidade (ABNT, 1984d); e NBR 7182 Compactação (ABNT, 1986). Tabela 1 Características do solo Parâmetro Massa Específica dos Grãos (g/cm³) LL (%) IP (%) Umidade Ótima (%) Valor 2, Brita Na zona territorial em que Brasília está localizada há muitas rochas calcárias, consequentemente, a brita empregada é de origem calcária, oriunda das pedreiras da região do Distrito Federal e Entorno. A Figura 2 exibe a curva granulométrica obtida em laboratório para esse agregado graúdo. A brita, com essa granulometria, é conhecida comercialmente como brita 0. Figura 2 Curva granulométrica da brita

12 Resíduos de Pneus Nesse estudo, utilizou-se resíduos de pneus inservíveis triturados. Ao final do processo de trituração, obteve-se um material de granulometria uniforme, conforme pode ser observado na Figura 3. Figura 3 Curva granulométrica dos resíduos de pneus inservíveis Resíduos de Construção e Demolição Reciclável (RCD-R) A Figura 4 apresenta a curva granulométrica do RCD-R utilizado. Conforme fica evidente nessa figura, utilizou-se nessa investigação apenas resíduos de pequenas dimensões. Figura 4 Curva granulométrica do RCD-R

13 DOSAGEM DOS MATERIAIS O Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT), na Norma 098 (DNIT, 2007) especifica as condições de serviço que devem ser atendidas por uma camada de base estabilizada granulometricamente com solo laterítico. Observando os preceitos contidos na referida norma, bem como as curvas granulométricas obtidas para os materiais objetos desse estudo, determinou-se duas dosagens diferentes. A primeira, que servirá como parâmetro de referência é composta apenas por solo e brita. Essa amostra possui, em massa, 70% brita e 30% solo laterítico em sua composição. A essa dosagem será dado o nome Dosagem A. A outra dosagem é composta, em massa, por 70% de brita 0, 25% solo laterítico e, por fim, 5% de um material alternativo. Sendo assim, esses 5% destinados ao material alternativo serão compostos, na Dosagem B, por resíduos de pneus. De forma análoga, na Dosagem C esses 5% serão preenchidos por resíduos de construção civil. A Tabela 2 apresenta resumidamente as diferentes dosagens com as respectivas proporções entre os seus materiais constituintes. A Figura 5 ilustra as três dosagens analisadas nesta pesquisa. Tabela 2 Diferentes amostras com suas respectivas dosagens Dosagem A B C Composição da Amostra 70% Brita e 30% Solo 70% Brita, 25% Solo e 5% Borracha 70% Brita, 25% Solo e 5% RCD-R Figura 5 Dosagens dos materiais: (A) Dosagem A; (B) Dosagem B; e (C) Dosagem C

14 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA (ISC) Executou-se o ensaio de ISC com a finalidade de determinar a resistência à penetração das diferentes dosagens, bem como as suas respectivas expansões. Portanto, para as três dosagens distintas (A, B e C) foram moldados corpos de provas que ficaram submersos em água por 4 dias, prazo recomendado pela Norma NBR 9895 (ABNT, 1987). Após esse período, determinou-se a expansão das amostras, bem como a resistência à penetração de cada uma. Porém, determinar o comportamento dessas misturas ao longo do tempo também é uma das finalidades desse estudo. Sendo assim, foram moldados diversos cilindros, para as dosagens com adições de materiais alternativos, que ficaram submersos em água por diferentes períodos de imersão. Os períodos analisados foram, respectivamente, 4, 14, 28 e 56 dias. Todos os corpos de prova foram moldados na umidade ótima utilizando cilindro e soquete grandes, além disso, a energia de compactação adotada foi a modificada. Energia de compactação refere-se à quantidade de golpes desferidos com um soquete padrão, com altura e massa padronizados, em uma determinada quantidade de camadas. A energia modificada, aqui utilizada, consiste em 55 golpes por camada, em um total de cinco camadas. 2.4 CISALHAMENTO DIRETO No ensaio de cisalhamento, foram analisadas apenas a parte fina da mistura, ou seja, a brita não foi levada em consideração, pois o molde utilizado no ensaio de cisalhamento possui pequenas dimensões (lados de 5,11 cm e altura de 1,97 cm), porém, procurou-se manter a proporção correta entre os materiais. Novamente, foram elaboradas três dosagens distintas, todas compactadas na energia modificada e na umidade ótima. A primeira contém apenas solo, sem adições. Na segunda adicionou-se resíduos de pneus inservíveis ao solo. Por fim, resíduos de construção e demolição foram adicionados ao solo na terceira dosagem. A Tabela 3 sintetiza as três dosagens utilizadas no ensaio de cisalhamento direto. Para cada dosagem acima exposta, executou-se o cisalhamento nas tensões normais de 200kPa, 400kPa, 600kPa e 800kPa nas condições saturada e seca. As condições seca e saturada foram simuladas sem e com imersão das amostras em água, respectivamente. As tensões normais adotadas (200, 400, 600 e 800kPa) justificam-se devido ao uso previsto para

15 14 as amostras, já que uma camada de base de pavimentação está sujeita a grandes solicitações em decorrência do tráfego de veículos e cargas pesadas. Tabela 3 Dosagens utilizadas no ensaio de cisalhamento direto Dosagem A B C Composição da Amostra Solo sem adição 83,33% Solo e 16,67% Borracha 83,33% Solo e 16,67% RCD-R Nesse tipo de ensaio, há a imposição de um plano de ruptura, ou seja, a amostra irá cisalhar em um local específico, previamente determinado, que nem sempre condiz com a realidade. Outra desvantagem desse ensaio é que não é possível controlar a perda de água da amostra, ou seja, esse ensaio não permite manter, durante a sua execução, a umidade inicial do corpo de prova (umidade ótima). A imposição do plano de ruptura não é possível remediar. Porém, para contornarmos o problema da perda de umidade durante a execução, optamos por executar o ensaio, para cada tensão normal, em duas condições distintas: condição seca e condição saturada. Na condição seca, o corpo de prova está sujeito a perder umidade durante a realização do ensaio. No entanto, na condição saturada, o recipiente em que a amostra é colocada fica completamente preenchido por água, evitando a saída de água do corpo de prova durante a realização do ensaio.

16 15 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO A seguir, são apresentados os resultados dos ensaios laboratoriais para as diferentes amostras. Primeiro, serão expostos e discutidos os resultados do ensaio de ISC com a sua respectiva expansão. Em seguida, serão exibidos os valores de coesão e ângulo de atrito das amostras, auferidos em decorrência do ensaio de cisalhamento direto. 3.1 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA (ISC) APÓS 4 DIAS DE IMERSÃO EM ÁGUA A Figura 6 apresenta uma síntese dos resultados obtidos para o ensaio de ISC das amostras A, B e C (solo natural, amostra com adição de borracha e amostra com adição de RCD-R, respectivamente) após 4 dias de imersão em água. Segundo a figura, é possível constatar que houve uma redução da resistência à penetração nas amostras com adições. Figura 6 Valores de ISC obtidos após 4 dias 83,51% 64,95% 19,69% Dosagem A Dosagem B Dosagem C Nota-se que a Dosagem B foi a que apresentou a maior redução percentual do ISC, levando como parâmetro de referência a Dosagem A. Essa redução foi de aproximadamente 76% para a amostra com adição de borracha (Dosagem B) e 22% para a amostra com adição de RCR-R (Dosagem C). As expansões obtidas para as mesmas amostras são apresentadas na Figura 7. De forma análoga, assim como ocorreu com os valores de ISC, os resultados obtidos para a

17 16 amostra contendo adição de borracha foram inferiores aos auferidos paras as amostras contendo apenas o solo natural e com adição de resíduos de construção. Figura 7 Expansão das amostras obtidos após 4 dias 0,048% 0,007% 0,009% Dosagem A Dosagem B Dosagem C Analisando os resultados da expansão das amostras, observa-se que a dosagem com adição de RCD-R, no que se refere à expansão, apresenta comportamento muito similar à amostra sem adição, contendo apenas o solo natural e a brita, onde este apresentou uma expansão de 0,007% e aquele uma expansão de 0,009%. 3.2 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA (ISC) APÓS DIFERENTES TEMPOS DE IMERSÃO EM ÁGUA Conforme fica explícito na Figura 8, os valores de ISC obtidos para ambas as dosagens foram crescentes com o tempo. Porém, a amostra com adição de borracha não apresentou resultados considerados satisfatórios. Para os mesmos prazos, os valores alcançados pela Dosagem B (com adição de borracha) foram muito inferiores aos atingidos pela Dosagem C (com adição de RCD-R). A redução percentual da resistência da amostra com adição de resíduos de pneus em relação à com adição de RCD-R foi de aproximadamente 70% para todos os prazos estudados. A amostra com adição de resíduos de construção e demolição, apresentou resultados promissores quanto à resistência à penetração do solo. Após 56 dias de imersão em água o ISC obtido foi de 97,34%, resultado bastante satisfatório, principalmente se compararmos

18 17 com a amostra com adição de resíduos de pneus que, para o mesmo prazo, atingiu um resultado bem mais modesto (38,51%). Figura 8 Valores de ISC após diferentes tempos de imersão Dosagem B Dosagem C 94,23% 97,34% 78,70% 64,95% 19,69% 23,64% 27,89% 38,51% 4 Dias 14 Dias 28 Dias 56 Dias No caso da Dosagem B, houve pouca variação nos valores de ISC obtidos aos 28 e 56 dias de imersão em água. Sendo assim, entende-se que após os 28 dias de imersão a amostra apresenta valores próximos do ISC máximo que pode ser obtido para essa dosagem. Com isso, nota-se que após 28 dias de imersão há um tímido incremento no ISC, independentemente da quantidade de dias que a amostra passe submersa após esse prazo. Conforme citado anteriormente, no transcorrer dos dias, ao deixar as amostras imersas em água, independentemente do material utilizado na dosagem, houve um acréscimo nos valores de ISC, conforme pôde ser observado na Figura 8. Como houve um acréscimo na resistência à penetração para ambas as dosagens, tanto para a amostra com adição de resíduos de pneus como para a amostra com adição de resíduos de construção, é possível que esse incremento obtido ao longo do tempo nos valores de ISC seja por causa do solo laterítico utilizado e não tenha relação com os materiais alternativos empregados, já que a taxa de crescimento foi praticamente a mesma para as duas dosagens analisadas. Porém, para confirmar essa hipótese, seria necessário avaliar uma amostra contendo apenas solo e brita, sem adição de materiais alternativos. Analisando a expansão, observa-se que, novamente, a amostra contendo adição de resíduos de pneus apresentou comportamento bem mais expansivo do que a amostra com adição de RCD-R, conforme ilustra a Figura 9. Nota-se que durante todo o tempo analisado, a

19 18 dosagem contendo resíduos de construção praticamente não sofreu alteração em relação à expansão. Diferentemente, a dosagem contendo borracha apresentou comportamento mais expansivo, manifestando uma relação diretamente proporcional entre o tempo submerso e a expansão, sendo que, quanto maior o prazo maior também será a expansão obtida. Figura 9 Valores de expansão após diferentes tempos de imersão Dosagem B Dosagem C 0,62% 0,67% 0,41% 0,05% 0,01% 0,04% 0,02% 0,02% 4 Dias 14 Dias 28 Dias 56 Dias O DNIT (2006) em seu Manual de Pavimentação especifica os requisitos de serviço que devem ser atendidos em cada camada que compõe um pavimento. Entre esses requisitos estão listados a capacidade de suporte e a expansão de cada camada. Ambos, tanto a capacidade de suporte como a expansão são determinados por meio do ensaio de Índice de Suporte Califórnia. Segundo esse manual, para um material ser empregado em uma camada de base ele deve apresentar um ISC maior ou igual a 80%, além de uma expansão menor ou igual a 0,5%. Em casos específicos podem ser usados materiais com ISC maior ou igual a 60%. Para um material ser empregado em uma camada de sub-base ele deve apresentar ISC maior ou igual a 20% e expansão menor ou igual a 1%. Segundo esses critérios, constata-se que apenas a dosagem contendo solo e brita, sem adições, pode ser utilizada sem restrições em uma camada de base de pavimentos. A utilização da dosagem contendo solo, brita e RCD-R seria recomendada apenas em camadas de sub-base, já que essa dosagem atende aos requisitos de serviço do DNIT para essa camada. Diferentemente, a dosagem contendo solo, brita e resíduos de pneus, segundo os resultados obtidos, não pode ser utilizada em hipótese alguma em uma camada de base, pois essa dosagem não atendeu a nenhum dos critérios impostos pelo manual. A capacidade de

20 19 suporte dessa dosagem ficou aquém da requerida e a expansão extrapolou o limite estabelecido. Segundo os resultados do ensaio de ISC, a dosagem com adição de resíduos de pneus poderia apenas ser utilizada em uma camada de sub-base de pavimentação. 3.3 CISALHAMENTO DIRETO A seguir, serão apresentados os resultados obtidos para o ensaio de cisalhamento direto para cada amostra, isoladamente, nas condições seca e saturada. Ao final, será realizada uma comparação entre os resultados obtidos para os diferentes materiais analisados Solo Laterítico De acordo com os resultados obtidos, houve uma variação acentuada dos valores de coesão do solo ao comparar a coesão do solo na condição seca e na condição saturada, segundo a Figura 10. É possível constatar uma redução da coesão da ordem de 58 kpa ao saturar o solo em estudo. Figura 10 Valores de coesão do solo laterítico 104 Coesão (kpa) 46 Solo Seco Solo Saturado Observando os resultados acima expostos, destaca-se a importância que a água exerce sobre o maciço. Nota-se que o excesso de água provoca uma instabilidade no mesmo, reduzindo significativamente a coesão entre as partículas de solo. Semelhante ao que ocorreu com coesão do solo, ao saturar a amostra houve uma redução no ângulo de atrito da mesma, conforme fica evidente na Figura 11. Mais

21 20 precisamente, essa redução foi de 10. Novamente, o resultado inferior ocorreu na amostra saturada enquanto o maior valor foi obtido pela amostra seca. Figura 11 Valores de ângulo de atrito do solo 37 Ângulo de Atrito ( ) 27 Solo Seco Solo Saturado Resíduos de Pneus Inservíveis A Figura 12 apresenta os resultados da coesão obtidos para a amostra com adição de resíduos de pneus nas condições seca e saturada. Novamente, assim como ocorreu na amostra contendo apenas solo laterítico, houve uma redução na coesão da amostra ao saturá-la. Porém, diferentemente do que ocorreu anteriormente com a amostra contendo apenas solo, dessa vez a redução da coesão não foi tão acentuada. A redução do valor de coesão ao saturar a amostra foi de 8 kpa. Figura 12 Valores de coesão da amostra com adição de borracha 66 Coesão (kpa) 58 Borracha Seca Borracha Saturada

22 21 Com relação ao ângulo de atrito, diferentemente do que ocorreu na amostra contendo apenas solo laterítico, sem adições, onde houve uma redução no ângulo de atrito da amostra ao saturá-la, na amostra com adição de borracha ocorreu o oposto. A amostra com adição de borracha saturada apresentou ângulo de atrito maior do que a amostra seca, conforme pode ser observado na Figura 13. Figura 13 Valores de ângulo de atrito da amostra com adição de borracha Ângulo de Atrito ( ) Borracha Seca Borracha Saturada Resíduos de Construção e Demolição Reciclável (RCD-R) Assim como ocorreu anteriormente para as demais dosagens, também houve uma redução no valor da coesão da amostra com adição de RCD-R na condição saturada (ver Figura 14). Figura 14 Valores de coesão para a amostra com adição de RCD-R 20 Coesão (kpa) 8 RCD Seco RCD Saturado

23 22 Nota-se que, assim como ocorreu com a amostra contendo apenas solo natural, houve uma disparidade entre os valores de coesão obtidos na condição seca e saturada. Ao saturar a amostra, o valor de coesão alcançado (8 kpa) não chegou nem na metade do valor obtido pela amostra seca (20 kpa), repetindo o mesmo comportamento da amostra sem adição, porém, com valores de coesão bem inferiores aos alcançados pela amostra contendo apenas solo natural. De forma análoga, os valores de coesão da amostra com adição de resíduos de construção e demolição reciclável, na condição saturada, também foi bem inferior obtido pela mesma amostra na condição seca. Os valores dos ângulos de atrito nas condições seca e saturada para essa dosagem estão expostos na Figura 15. Figura 15 Valores de ângulo de atrito da amostra com adição de RCD-R 39 Ângulo de Atrito ( ) 35 RCD Seco RCD Saturado Coesão e Ângulo de Atrito das Diferentes Dosagens A Tabela 4 apresenta uma síntese dos resultados obtidos por meio do ensaio de cisalhamento direto para cada uma das dosagens inicialmente propostas. Por meio dessa tabela é possível observar com maiores detalhes os diferentes comportamentos entre cada amostra, tanto com relação à adição de água como com relação à adição dos materiais alternativos ao solo laterítico. Ao observar a tabela, é possível constatar que, de uma forma geral, independentemente do material alternativo utilizado, as duas dosagens que contém adição ao solo apresentaram resultados de coesão inferiores aos obtidos para a amostra com solo natural. A única exceção ocorreu na amostra com adição de resíduos de pneus na condição

24 23 saturada, em que a coesão foi maior do que a coesão obtida para a amostra contendo apenas o solo, também na condição saturada. Tabela 4 Resultados do ensaio de cisalhamento direto Dosagem Solo Natural Solo + Borracha Solo + RCD Condição Seco Saturado Seco Saturado Seco Saturado Coesão (kpa) Ângulo de Atrito ( ) Em todas as dosagens analisadas, ao realizar o ensaio na condição saturada, houve uma redução nos valores da coesão obtidos. Esse comportamento ocorreu na amostra sem adição e se repetiu nas amostras com adição, independentemente do material utilizado. Porém, no caso da amostra com adição de borracha essa redução da coesão foi menos acentuada, onde a coesão obtida para amostra na condição seca ficou próxima da coesão obtida na condição saturada. Ainda analisando os valores de coesão alcançados, nota-se que das três dosagens, a coesão da amostra com adição de RCD-R foi a que apresentou os menores valores, independentemente da condição, se seca ou saturada. Esse comportamento não era esperado. Esperava-se que a amostra com adição de resíduos de construção e demolição apresentasse resultados que ficassem entre os valores obtidos para amostra contendo apenas solo natural e a amostra com adição de borracha. Esperava-se isso por conta dos próprios materiais alternativos utilizados e suas características (densidade, granulometria etc.) totalmente distintas. Com relação ao ângulo de atrito, novamente, ao realizar o ensaio na condição saturada foram obtidos valores inferiores aos alcançados na condição seca, para as dosagens contendo apenas solo natural e com adição de RCD-R. Diferentemente, para dosagem com adição de borracha, o ângulo de atrito na condição saturada foi maior do que o alcançado na condição seca. Outra vez, esse comportamento não era previsto. Esperava-se que, ao saturar a amostra, por conta do aumento do teor de água presente entre os sólidos, haveria uma redução do atrito entre as partículas e, consequentemente, uma redução do ângulo de atrito.

25 24 4 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES Nesse estudo, analisou-se a viabilidade técnica de adicionar em uma camada de base de pavimentação materiais alternativos, provenientes de resíduos facilmente encontrados no cotidiano. Com isso, haviam dois objetivos principais: propor uma destinação adequada e ambientalmente correta para os resíduos de pneus inservíveis, assim como para os resíduos de construção; e analisar o comportamento mecânico de uma camada de base ao adicionar esses resíduos na mesma, refutando ou atestando a viabilidade de utilizá-los com essa finalidade. Notou-se que ao adicionar resíduos de borracha a amostra passou a apresentar comportamento mais expansivo, principalmente nos primeiros dias. Além disso, a capacidade de suporte da camada de base com adição de borracha, medida através do ISC, foi inferior às obtidas pela dosagem contendo solo natural, sem adição de materiais alternativos, e com adição de RCD-R. Nesse sentido, não é possível, segundo os parâmetros analisados, utilizar resíduos de borracha em uma camada de base de pavimentação, ao menos com a proporção estudada nessa pesquisa. No entanto, segundo os resultados obtidos, haveria a possibilidade de utilizar os resíduos de pneus inservíveis em uma possível camada de sub-base. Com relação à dosagem contendo solo natural e brita, sem adições de materiais alternativos, os resultados obtidos foram considerados satisfatórios, sendo possível a sua utilização em uma camada de base de pavimentação, segundo os critérios do DNIT. A dosagem com adição de RCD-R, assim como ocorreu com a dosagem com adição de borracha, seria recomendada apenas em uma camada de sub-base. Com relação à coesão e ângulo de atrito, de uma forma geral, a dosagem contendo apenas solo natural, sem adições, apresentou os melhores resultados. A dosagem com adição de resíduos de borracha, apesar de apresentar resultados inferiores aos obtidos pela dosagem contendo apenas solo natural, foi a que apresentou os resultados mais estáveis, onde não houve significativa variação entre os valores obtidos na condição seca e na condição saturada. Por fim, a dosagem contendo adição de resíduos de construção apresentou resultados inferiores aos obtidos para as outras duas dosagens. Recomenda-se em estudos futuros realizar a compressão triaxial das amostras com as diferentes dosagens, ao invés de realizar o ensaio de cisalhamento direto. O ensaio de compressão triaxial é mais completo e consegue analisar critérios que não podem ser obtidos com precisão pelo ensaio de cisalhamento direto como, por exemplo, o controle da umidade do solo e o plano de ruptura da amostra.

26 25 Durante a dosagem das amostras, foi possível constatar que os 5%, em massa, destinados ao material alternativo atendeu aos critérios da norma do DNIT. Porém, de todos os materiais em estudos, a borracha é o que apresenta a menor massa específica. Logo, como como a proporção entre os materiais foi definida em massa, notou-se um volume expressivo de borracha na composição da amostra. Acredita-se que isso pode ter influenciado em alguns resultados obtidos. Recomenda-se, em análises futuras, trabalhar com outras proporções entre os materiais, dessa vez considerando a massa específica dos mesmos. Verificou-se que há potencial de se utilizar resíduos de construção e resíduos de borracha em uma camada de sub-base de pavimentação. Pesquisas adicionais são necessárias para corroborar os resultados obtidos, bem como analisar outras dosagens com proporções diferentes de materiais.

27 26 5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7182: solo ensaio de compactação. Rio de Janeiro, NBR 7181: solo análise granulométrica. Rio de Janeiro, NBR 6508: grãos de solo que passam na peneira de 4,8 mm determinação da massa específica. Rio de Janeiro, NBR 6459: solo determinação do limite de liquidez. Rio de Janeiro, NBR 7180: solo determinação do limite de plasticidade. Rio de Janeiro, NBR 9895: solo índice de suporte Califórnia. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO NACIONAL DA INDÚSTRIA DE PNEUMÁTICOS. Produção e vendas São Paulo, Disponível em: < Acesso em: 22 ago BRASIL. Lei n , de 02 de agosto de Institui a política nacional de resíduos sólidos. Brasília, 03 de agosto de Disponível em: < Aceso em: 23 ago CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE. Dispõe sobre a prevenção à degradação ambiental causada por pneus inservíveis e sua destinação ambientalmente adequada, e dá outras providências. Resolução n. 416, de 30 de setembro de Brasília, 01 de outubro de Disponível em: < Acesso em: 23 ago CHRUSCIAK, Mariana Ramos. Análise da melhoria de solos utilizando fragmentos de borracha Dissertação (Mestrado em Geotecnia) Universidade de Brasília. DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. Manual de pavimentação. Rio de Janeiro, Disponível em: < _Versao_Final.pdf>. Acesso em: 06 ago

28 27. Norma n 098: pavimentação base estabilizada granulometricamente com utilização de solo laterítico especificação de serviço. Rio de Janeiro, Disponível em: < Acesso em: 04 set FRANCO, Karísia Larice Bezerra. Caracterização do comportamento geotécnico de misturas de resíduo de pneus e solo laterítico Dissertação (Mestrado em Engenharia Sanitária) Universidade Federal do Rio Grande do Norte. HORTEGAL, Mylane Viana; FERREIRA, Thiago Coelho; SANT ANA, Walter Canales. Utilização de agregados resíduos sólidos da construção civil para pavimentação em São Luiz MA. Pesquisa em Foco. São Luiz, v.17, n.2, p.60-74, jul./dez INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS. Relatório técnico n : Quantitativo de fluxos de pneus no Brasil. São Paulo, Disponível em: < Acesso em: 23 ago JOHN, Vanderley Moacyr; AGOPYAN, Vahan. Reciclagem de resíduos da construção. In: SEMINÁRIO RECICLAGEM DE RESÍDUOS SÓLIDOS DOMÉSTICOS, 2000, São Paulo. Anais... São Paulo. LEITE, Fabiana da Conceição. Comportamento mecânico de agregado reciclado de resíduo sólido da construção civil em camadas de base e sub-base de pavimentos Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes) Universidade de São Paulo. LOVATO, Rodrigo Silveira. Estudo do comportamento mecânico de um solo laterítico estabilizado com cal, aplicado à pavimentação Dissertação (Mestrado em Engenharia) Universidade Federal do Rio Grande do Sul. NOGAMI, Job Shuji; VILLIBOR, Douglas Fadul. Os solos tropicais laterítico e saprolítico e a pavimentação. In.: 18º REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO, 1983, Porto Alegre. Anais... Porto Alegre. PINTO, Tarcísio de Paula. Metodologia para a gestão diferenciada de resíduos sólidos na construção urbana Tese (Doutorado em Engenharia) Universidade de São Paulo.

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