Investigação e estudo dos resíduos da construção e demolição (RCD) para fins geotécnicos

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1 Investigação e estudo dos resíduos da construção e demolição (RCD) para fins geotécnicos Thaísa Ferreira Macedo (1), Kalinny Patrícia Vaz Lafayette (2) e Yêda Vieira Póvoas Tavares (3) (1) Departamento de Engenharia Civil, UPE, Brasil. thaisa_197@hotmail.com (2) Departamento de Engenharia Civil, UPE, Brasil. klafayette@gmail.com (3) Departamento de Engenharia Civil, UPE, Brasil. yeda.povoas@poli.br Resumo: Houve uma crescente mudança, em relação a indústria da construção civil, nos últimos anos, devido aos avanços e investimentos financeiros relevantes. Com esse rápido desenvolvimento, acarretaram em conseqüências indesejadas, como por exemplo, a grande geração de resíduos da construção e demolição (RCD) e sua destinação em locais incorretos. Com isto, torna-se interessante uma investigação das características e propriedades do RCD associado a um estudo deste, buscando seu reaproveitamento. Através deste estudo, realizou-se uma coleta de RCD numa obra de padrão médio na fase de alvenaria, em seguida foi feita uma composição gravimétrica do material e após o beneficiamento, foram realizados os ensaios de caracterização, compactação por Próctor Normal e resistência ao cisalhamento direto com adição de fibras de diferentes comprimentos. Por meio desses ensaios, foi possível observar que a adição das fibras de 20, 40 e 60 mm nos resíduos, fez melhorar a resistência do RCD, e desta forma, estimulando o reaproveitamento do RCD para fins geotécnicos. Palavras-chave: investigação, RCD, fibra, reaproveitamento. Abstract: There was an increase changing in relation to the construction industry in recent years due to advances and investments relevant. Within this fast development, resulted in unintended consequences, such as the great generation of construction and demolition waste (CDW) and its destination in incorrect locations. With this, it becomes interesting an investigation of the characteristics and properties of the CDW associated with such a study, searching for its reuse. Through this study, there was a collection of CDW into a work of standard medium in the phase of masonry, then was made a gravimetric composition of the material and after processing tests of characterization were done, and standard Proctor compaction by shear Direct addition of fibers with different lengths. Through these tests, we observed that the fiber addition of 20, 40 and 60 mm in the waste, did improve the resistance of the CDW, and thereby encouraging the reuse of the CDW for geotechnical purposes. Key-words: research, CDW, fiber, reusing. 1. INTRODUÇÃO A indústria da Construção Civil vem crescendo de forma desenfreada, principalmente, nos anos mais recentes. Isso tudo é devido aos avanços tecnológicos, o aumento do poder de compra dos consumidores, em função das facilidades em obter crédito no mercado, e aos níveis de exigência elevados da população. As obras de edificações, principalmente, geram muitos resíduos de construção e demolição (RCD), que, na maioria dos casos, são levados para aterros clandestinos ou terrenos baldios sem nenhuma fiscalização dos órgãos responsáveis pelo setor. Através destes procedimentos inadequados, isso pode acarretar em doenças nas comunidades mais próximas, devido à proliferação de vetores ou contaminação do lençol freático, pela mistura de resíduos domésticos com os entulhos das construções. A cada dia que passa, há uma preocupação maior com o meio ambiente, com isto, a construção civil deve introduzir novas técnicas e formas de minimizar os impactos negativos à natureza, já que esta utiliza grande quantidade de recursos não-renováveis.

2 De acordo com Cunha (2007), está havendo uma sensibilização maior no setor da construção, com o intuito de preservar o meio ambiente através do uso de materiais alternativos, como o agregado reciclado. Isto se deve ao aumento do interesse em se instalar usinas de reciclagem por vários estados do Brasil. Com este intuito, houve a criação da Resolução CONAMA nᵒ 307/2002 (CONAMA, 2002), em que estabelece critérios e procedimentos para a gestão dos resíduos da construção, em que promove a redução dos impactos ao meio ambiente. 1.1 Objetivo O objetivo deste trabalho é realizar uma caracterização dos resíduos da construção e demolição (RCD) com a intenção de investigar suas propriedades e juntamente com a adição de fibras de polipropileno de diferentes comprimentos e analisar o comportamento mecânico para fins de obras geotécnicas. 2. METODOLOGIA Primeiramente, o RCD foi coletado em uma obra na cidade do Recife, em que se encontrava na fase de alvenaria. Este material foi encaminhado ao laboratório de Mecânica dos Solos da Universidade de Pernambuco. Após seu acondicionamento, o material foi segregado para que houvesse uma caracterização dos tipos de resíduos envolvidos naquela amostra de RCD. Em seguida, misturaram-se novamente os componentes e o RCD foi beneficiado através de um britador de mandíbulas, até atingir grãos inferiores a 4,8mm. Com o material beneficiado, realizou-se o quarteamento, para que a amostra fosse misturada e de forma representativa da totalidade. Passada esta etapa, foi possível dar início aos ensaios de caracterização, como a granulometria, limites de consistência (plasticidade e liquidez), densidade real do RCD, análise mineralógica e química, já os outros ensaios foram de compactação, para a obtenção da massa específica seca máxima e a umidade ótima. Além dos ensaios citados, também realizaram-se os ensaios de resistência ao cisalhamento, em que ao RCD natural foram adicionadas as fibras de polipropileno com diferentes comprimentos, e submetidos a tensões de 50kPa, 100kPa, 150kPa e 200kPa, para que houvesse uma comparação dos resultados. Os ensaios realizados estão de acordo com as normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) para Mecânica dos Solos e para o Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes (DNIT), já que não existem normas específicas para os resíduos de construção e demolição (RCD). TABELA 1 Quantidade dos ensaios ENSAIOS QUANTIDADE CARACTERIZAÇÃO 07 COMPACTAÇÃO COM PRÓCTOR NORMAL RESISTÊNCIA AO 01 CISALHAMENTO TOTAL 24 Para a realização do ensaio de resistência ao cisalhamento direto, foram introduzidas as fibras de polipropileno, de diferentes comprimentos de 20mm, 40mm e 60mm, em corpos de provas distintos, com 0,5% do valor total em peso. Essas fibras Concrefil foram cedidas pela ORPEC e possuem baixa condutividade elétrica térmica, peso específico de 9,1 kg/m³ e não absorvem água. A Figura 1 apresenta a fibra incorporada ao RCD beneficiado, para em seguida, ser colocado na caixa de cisalhamento, formando assim, o corpo de prova. 16

3 FIGURA 1 Fibras incorporadas ao RCD. 3. RESULTADOS 3.1. Caracterização física e química Com o ensaio de densidade real dos grãos obteve-se um valor de 2,64, resultante da média entre dois ensaios, verificando assim, que os grãos de resíduos são tipicamente arenosos. Juntamente com os limites de consistência, o RCD foi classificado como material não-líquido e não plástico, confirmando a característica de areia. A análise química foi vista através do ensaio de ph em água, realizada no Laboratório da Agrolab - Análises Ambientais Ltda / PE, e os métodos utilizados estão de acordo com o Manual de Métodos de Análise de Solo - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária EMBRAPA (1997). O valor do ph encontrado foi 10,6, com isto, verificou-se que a composição aquosa do RCD é alcalina, determinada pela presença de cimento e cal Composição Gravimétrica Através da composição gravimétrica, foi possível distinguir os materiais constituintes da amostra de resíduos, como mostra a Figura 2. As maiores percentagens encontradas foram de tijolo, com 44%, 26% de argamassa e 17% de material miúdo, isso confirma a fase em que a amostra foi coletada. FIGURA 2 Composição gravimétrica do RCD.

4 Percentual passando (%) Granulometria Os ensaios de granulometria por sedimentação e peneiramento deram suporte para a construção da curva granulométrica da amostra de RCD (Figura 3). Por meio desta, é evidente que os grãos formadores do agregado reciclado são predominantemente arenosos, e em menores proporções em relação ao silte e à argila. A Tabela 2 apresenta as porcentagens dos materiais constituintes da amostra de RCD S.I. Arg. Silte Areia Pedregulho Fina Média Grossa ABNT Argila Silte Areia Pedregulho Fina Média Grossa ,001 0,01 0, Diâmetro dos grãos (mm) FIGURA 3 Curva granulométrica do RCD. TABELA 2 - Porcentagem dos materiais constituintes do RCD. Amostra Argila (%) Silte (%) Areia (%) RCD 2,21 2,33 95, Análise Mineralógica A amostra de RCD foi analisada qualitativamente, por meio de uma lupa binocular pertencente ao LAGESE (Laboratório de Geologia Sedimentar) da UFPE. Conforme Valença (2009), a fração de RCD é constituída principalmente por grãos mal selecionados, angulosos e subangulosos (grãos com variadas dimensões), em que foi comprovada a presença de quartzo com películas de argila, fragmentos de rocha, pedaços de cerâmica e mica biotita em pequena quantidade, como apresentado na Figura 4. FIGURA 4 - Mineralogia da amostra de RCD.

5 Percentual passando (%) 3.2. Compactação No ensaio de compactação, em que foi aplicada a energia de Próctor Normal, determinou-se a umidade ótima e o peso específico aparente seco máximo que foram de 21% e 1,64, respectivamente. Tais valores foram necessários para a realização dos corpos de prova dos ensaios de cisalhamento direto, onde as amostras são moldadas de acordo com a umidade ótima. Após a realização da compactação, o material foi submetido novamente aos ensaios de granulometria, de modo, que houvesse uma comparação entre as curvas granulométricas, como está apresentado na Figura 5. As curvas apresentam muitas semelhanças e conforme Santos (2007), isto revela que o RCD passou por vários processos de produção, desde a sua geração até o seu armazenamento. Com isto, mostra-se que o RCD é um material capaz de resistir aos esforços aplicados durante o ensaio de compactação e no processo de beneficiamento. 100 S.I. Arg. Silte Areia Pedregulho Fina Média Grossa ABNT Argila Silte Areia Pedregulho Fina Média Grossa Co mpactado Não Compactado 3.3. Resistência ao Cisalhamento 0 0,001 0,01 0, Diâmetro dos grãos (mm) FIGURA 5 Resultado da granulometria pelo ensaio de compactação no RCD. A resistência ao cisalhamento direto do RCD foi determinada mediante os ensaios de cisalhamento na condição natural (com e sem adição de fibras). Estas fibras apresentam variação de comprimento de 20mm, 40mm e 60mm. As Figuras 6, 7, 8 e 9 apresentam as curvas de tensão cisalhante (τ) versus deslocamento horizontal. As curvas apresentaram picos antes de atingirem 20% do deslocamento horizontal, e após esta fase de pico, houve uma queda, que em seguida se estabilizou até permanecer constante com o avanço do deslocamento. Torna-se evidente que a inserção das fibras, de diferentes comprimentos, nas amostras de RCD proporcionaram em um aumento da resistência do RCD, de forma independente, onde foi verificado através das envoltórias de ruptura (Figura 10) e dos parâmetros provindos dessas, que são os ângulos de atrito e a coeão, como mostrado na Tabela 3. Tal estudo revela que o RCD juntamente com as fibras possuem boas propriedades mecânicas. Com isto, sugere-se o uso do conjunto (RCD e fibra) em aplicações de obras geotécnicas.

6 FIGURA 6 Curva Tensão X Deslocamento Horizontal RCD (natural sem fibra). FIGURA 7 Curva Tensão X Deslocamento Horizontal RCD com fibra (20mm). FIGURA 8 Curva Tensão X Deslocamento Horizontal RCD com fibra (40mm).

7 FIGURA 9 Curva Tensão X Deslocamento Horizontal RCD com fibra (60mm). FIGURA 10 Envoltórias de resistência da amostra de RCD. TABELA 3 - Parâmetros de resistência da Amostra de RCD. Amostra de RCD Coesão (alvenaria) (kpa) Ø (ᵒ) sem fibra 8,1 40,1 com fibra 20mm 11,1 43,7 com fibra 40mm 14,3 46,6 com fibra 60mm 17,1 50,7 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS Por meio deste trabalho, em que foram realizados vários ensaios, foi possível analisar, através dos resultados, a qualidade do material proveniente de Resíduos da Construção e Demolição juntamente com a adição de fibras de polipropileno para aplicações geotécnicas.

8 Com a análise granulométrica, foi visto que o RCD se inclui na faixa granulométrica da areia, não apresentando LL e LP. Com relação a densidade real, o agregado reciclado apresentou valor típico de material arenoso, confirmando o resultado obtido na análise granulométrica. A partir da análise mineralógica dos grãos, observou-se que a fração de RCD possui grãos mal selecionados, angulosos a subangulos, em que prevalece o quartzo, sendo alguns revestidos por películas de argila. Com relação ao ensaio de compactação, notou-se que não houve alteração significativa dos grãos de RCD após este ensaio, verificado através das curvas granulométricas dos materiais. O RCD beneficiado na condição natural sem fibras, quando submetido ao ensaio de resistência ao cisalhamento, apresentou valor de resistência ao cisalhamento inferior aos valores encontrados nas amostras de RCD com adição de fibras de diferentes comprimentos, ou seja, os ângulos de atrito do RCD com fibras são superiores aos obtidos em relação à amostra de RCD sem fibras, o que revela um bom desempenho mecânico, podendo promover o seu uso como material de construção em várias aplicações geotécnicas, além da utilização em estruturas com solo reforçado. Para que haja um estudo mais aprofundado do RCD seria interessante realizar ensaios com amostras de diferentes fases e com porcentagens de fibras de quantidades variadas, para que houvesse uma comparação dos resultados. Com base nos resultados apresentados, conclui-se que o Resíduo da Construção e Demolição possui boas propriedades de resistência e comportamento mecânico com adição de fibras, que comprovam a sua utilização na aplicação proposta. REFERÊNCIAS CUNHA, N. A. Resíduos da construção civil: análise de usinas de reciclagem f. Dissertação (Mestrado) - Faculdade de Engenharia Civil, Universidade Estadual de Campinas, Campinas. CONAMA - Conselho Nacional de Meio Ambiente (2002). Resolução n. 307 de 5 de julho de Estabelece diretrizes, critérios e procedimentos para a gestão dos resíduos da construção. Diário Oficial da República Federativa do Brasil. EMBRAPA (1997) Manual de Métodos de Análise de solo. Ministério da Agricultura e do Abastecimento, segunda edição, 212p. Orpec. Disponível em: < > acesso em 03 de julho de Santos, E. C. G. dos. Aplicação de Resíduos da Construção e Demolição reciclados (RCD-R) em Estruturas de solos Reforçados. Dissertação (Mestrado), Escola Politécnica de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, Valença, L. (2009) Comunicação verbal.