CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES (CONINFRA º TRANSPORTATION INFRASTRUCTURE CONFERENCE)

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1 A INFLUÊNCIA DA CAL DE CARBURETO NOS PARÂMETROS FÍSICOS DA DOSAGEM MARSHALL (THE INFLUENCE OF CARBIDE LIME IN THE PHYSICAL PARAMETERS OF THE MARSHALL DOSAGE) PEDRO HENRIQUE DA SILVA CRISÓSTOMO, Graduando, bolsista CNPq, Universidade Federal do Amazonas UFAM Grupo de Geotecnia, Av. Gal. Rodrigo Octávio Jordão Ramos, 3000, Coroado, , Manaus, Amazonas, Brasil, Tel. / Fax: /4500, phcrisostomo@yahoo.com.br REGINALDO JOSÉ QUEIROZ DE SOUZA, Mestrando PPG-ENGRAM, Universidade Federal do Amazonas UFAM, Grupo de Geotecnia, Av. Gal. Rodrigo Octávio Jordão Ramos, 3000, Coroado, , Manaus, Amazonas, Brasil.Tel./ Fax: /4500, reginaldo_jq_souza@hotmail.com MARCOS RAIKER PRINTES FERREIRA, Mestrando PPG-ENGRAM, Universidade Federal do Amazonas UFAM, Grupo de Geotecnia, Av. Gal. Rodrigo Octávio Jordão Ramos, 3000, Coroado, , Manaus, Amazonas, Brasil Tel. / Fax: /4500, ferreira_mrp@yahoo.com.br DANIELA MUNIZ D ANTONA GUIMARÃES, Mestre em Engenharia Civil, Universidade Federal do Amazonas UFAM, Grupo de Geotecnia, Av. Gal. Rodrigo Octávio Jordão Ramos, 3000, Coroado, , Manaus, Amazonas, Brasil, Tel. / Fax: /4500, daniela_dantona@yahoo.com.br CONSUELO ALVES DA FROTA, Coordenadora do Grupo de Geotecnia (GEOTEC), Universidade Federal do Amazonas Grupo de Geotecnia, Av. Gal. Rodrigo Octávio Jordão Ramos, 3000, Coroado, , Manaus, Amazonas, Brasil, Tel. / Fax: /4500, cafrota@ufam.edu.br. RESUMO Em decorrência das características geológicas do Município de Manaus (AM), é premente a necessidade de investigação por alternativas ao material pétreo, considerando que o uso do seixo rolado como agregado graúdo, causa impactos ambientais. Avaliando tais aspectos, a Engenharia Civil, por meio de pesquisas, e particularmente o Grupo de Geotecnia da UFAM (GEOTEC), reconhece o imperativo do uso de materiais reciclados em substituição aos naturais, cooperando na gestão dos detritos gerados nos centros urbanos e também como alternativa técnica, econômica e ambiental. Na cidade de Manaus estima-se que o resíduo de construções e demolições (RCD) forneça diariamente, pelo menos, 50% (cinquenta por cento) de todo o resíduo sólido gerado pelo Município. Dentre estes, tem-se os resíduos produzidos por fábricas do Pólo Industrial de Manaus (PIM), como por exemplo, a cal de carbureto. Neste trabalho utilizaram-se misturas asfálticas com resíduos de construção e da fabricação do gás acetileno, do tipo concreto asfáltico (CA), as quais foram comparadas as misturas produzidas com seixo rolado, com intuito de verificar qual a

2 influência da Cal de Carbureto nos parâmetros físicos da dosagem Marshall. Observou-se que nos compósitos confeccionados com o resíduo da fabricação do gás acetileno e RCD, houve uma diminuição significativa do índice de vazios, quando confrontadas com as misturas compostas com seixo e cimento Portland, e notadamente nas misturas 6 e 10 um menor teor de ligante relativo às demais misturas asfálticas estudadas. PALAVRAS-CHAVES: Manaus, Resíduos de Construções e Demolições, Cal de Carbureto e Dosagem Marshall. ABSTRACT Knowing the geological characteristics of the city of Manaus (AM), there is a pressing need to investigate alternatives to the stone material, whereas the use of rolled pebble as coarse aggregate, cause environmental impacts. Assessing these aspects, the Civil Engineering, through research and particularly the Group of Geotechnical UFAM recognizes the imperative of using recycled materials to replace natural, cooperating in the management of waste generated in urban centers and also as an alternative technical, economic and environmental. In the city of Manaus is estimated that the construction and demolition waste (CDW) provides daily, at least 50% (fifty percent) of all solid waste generated. Among these, there is the waste produced by factories of the Industrial Pole of Manaus, for example, the carbide lime. In this work we used mixtures with construction waste and the manufacture of acetylene gas, the type asphalt concrete (AC), which were compared with mixtures produced with the rolled pebble to check the influence of Carbide lime in physical parameters of Marshall Dosage. It was observed that in mixtures made with carbide lime and RCD, there was a significant decrease in the voids, when confronted with composed the rolled pebble and of Portland cement. In mixtures 6 and 10, which was used as fillers Carbide Lime, it was noted a low level of ligand, relative to other mixtures. KEY WORDS: Manaus, Construction and Demolition Waste, Carbide Lime and Marshall Dosage.

3 INTRODUÇÃO O custo de obras de civis pode ser afetado por inúmeros fatores, caso das características geológicas de uma região. O Município de Manaus, por exemplo, apresenta escassez de jazidas de material pétreo superficial, problema que onera a construção dos pavimentos regionais. A capital do estado do Amazonas está assentada sobre sedimentos meso-cenozóicos da formação Alter do Chão, tendo o seu subsolo formado por espessa camada de material inconsolidado sobre um substrato rochoso constituído pela predominância de arenitos, com alternância de siltitos e argilitos, dificultando a extração de agregado pétreo. Ao longo dos anos a engenharia civil levou à exaustão as principais jazidas do Arenito Manaus no entorno do Município, passando a utilizar como agregado graúdo o seixo rolado. (Fernandes Filho, 1996). O Grupo de Geotecnia da Universidade Federal do Amazonas vem estudando o aproveitamento de resíduos, na busca de opções ao citado problema regional (Frota et al., 2007; 2008; Melo, 2009; Bertoldo et al., 2010; Ferreira et al., 2010), aliando a questão técnica ao problema ambiental da disposição final do referido material, sejam oriundos da construção civil (RCD) ou de indústrias que produzem o gás acetileno (Cal de Carbureto). O descarte de grande volume desses materiais lesa o meio ambiente, diminui a qualidade de vida da população e aumenta as vicissitudes enfrentadas pelas administrações públicas municipais. A literatura técnica mostra o material RCD como tema de diversos grupos de pesquisa do País, notadamente, incentivados pela política de gestão dos resíduos sólidos, instituída pela Resolução N o. 307/02 do CONAMA (Melo, 2009). Os resultados têm demonstrado que o emprego desses resíduos no concreto de cimento Portland (Zoedan, 1997; Ângulo, 2005), nas misturas soloagregado (Trichês e Kryckyj, 1999; Ribeiro et al., 2002; Fernandes, 2004; Motta, 2005; Moreira et al., 2006; Leite, 2007; Abdou e Bernucci, 2007; Ângelo et al., 2008) e no concreto asfáltico (Frota et al., 2003 a ; Frota et al., 2004 a ; D Antona, 2009; Oliveira et al.,2010), vem produzindo resultados satisfatórios quando confrontados aos agregados naturais (seixo rolado, brita). A reciclagem desse material mostra-se como uma solução técnico-econômica adequada para a disposição do mesmo, favorecendo a preservação de um meio ambiente saudável, em benefício do corpo social. No caso do fíler tem-se adotado na confecção usual das misturas asfálticas o cimento Portland, sendo um fator adicional ao custo final da mistura usinada. A literatura técnica tem apresentado a viabilidade técnica quanto ao emprego em compósitos asfálticos do resíduo proveniente da produção do gás acetileno (Frota et al., 2003 c ; 2004 b ; Cardoso et al., 2006). O presente trabalho estuda a influência da Cal de Carbureto em parâmetros físicos de misturas asfálticas dosadas segundo o procedimento Marshall o volume de vazios (Vv) e a relação betume-vazios (RBV). Avaliou-se a substituição do cimento Portland pelo referido material alternativo, na função de fíler. Foram confeccionadas misturas asfálticas do tipo concreto asfáltico (CA), utilizando-se como agregado graúdo material advindo da reciclagem dos resíduos de construção e demolição (RCD) em comparação com as misturas produzidas com seixo.

4 MATERIAIS E MÉTODOS Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP) Utilizou-se o cimento asfáltico de petróleo (CAP 50/70), fornecido pela Refinaria Isaac Sabbá (REMAN), cujo petróleo processado resulta da mistura dos petróleos Campo Fazenda Alegre (ES) e Ceará-mar, tendo sido caracterizado pelo Laboratório de Desenvolvimento de Produtos, da citada refinaria, segundo o que prescreve a Agência Nacional de Petróleo (ANP), de acordo com os procedimentos da American Society for Testing and Materials ASTM, por meio dos seguintes ensaios: Penetração, Ponto de Amolecimento, Solubilidade em Tricloroetileno, Ponto de Fulgor, Ductilidade a 25 C, Densidade Relativa a 25 C, Viscosidade Saybolt Furol e Viscosidade Brookfield (135 C, 150 C e 177 C), Envelhecimento por meio de Estufa de Efeito de Calor e Ar de Filme Fino Rotativo (RTFOT), bem como, Variação de Massa, Penetração Retida, Variação no Ponto de Amolecimento e Ductilidade experimentos realizados após o envelhecimento na estufa RTFOT. Os resultados concernentes são mostrados na Tabela 1. Tabela 1. Características do CAP. Características Método Unidade Resultados CAP 50/70 Penetração D5 0,1 mm 69 Ponto de amolecimento D36 grau C 49,7 Viscosidade Saybolt Furol a 135 C E 102 s 283 Viscosidade Brookfield a 135 C D4402 cp 539 Viscosidade Saybolt Furol a 150 C E 102 s 140,7 Viscosidade Brookfield a 150 C D4402 cp 279,8 Viscosidade Saybolt Furol a 177 C E 102 s 50,8 Viscosidade Brookfield a 177 C D4402 cp 96,8 Ductilidade D113 cm > 100 Ponto de fulgor D92 grau C 318 Solubilidade em tricloroetileno D2042 % massa 99,9 RTFOT variação em % massa D2872 % 0,04 RTFOT aumento do ponto de Amolecimento D36 grau C 7,1 RTFOT penetração retida D5 % 63 Densidade relativa a 20/4C D70 N/A 0,998 Agregados Na cidade de Manaus quando se utilizam revestimentos do tipo concreto asfáltico (CA) empregamse na composição mineral: material aluvionar (agregado graúdo), areia residual (agregado miúdo) e cimento Portland (fíler mineral). Neste trabalho, em substituição ao seixo obtido por dragagem

5 de leito de rios, causando impacto ambiental aos ecossistemas fluviais da região, fez-se uso de resíduo de construção e demolição (RCD) advindo do concreto estrutural, após processo de reciclagem; e ao filer tradicional empregou-se a cal de carbureto. Os agregados utilizados foram divididos em dois tipos, A e B, segundo a origem e o Método de Ensaio. Caracterizaram-se os materiais graúdos pelos ensaios de granulometria, densidades real e aparente, absorção de água e desgaste por abrasão Los Angeles, enquanto a areia foi analisada pela textura e densidades (real e aparente). Na Tabela 2 e Figura 1 constam os resultados, onde se nota: a) absorção do material reciclado com valor igual ao máximo permitido; b) os maiores diâmetros do agregado de RCD, no intervalo entre 6,30mm e 19,05mm, tendo para os diâmetros inferiores a peneira com abertura igual a 3,0mm diferenças significativas entre os quatro tipos de agregados (Seixo A, Seixo B, RCD A, RCD B); e c) no caso do ensaio de abrasão Los Angeles, a norma brasileira vigente (DNIT ES 031/2006) especifica que o agregado graúdo, para fins de pavimentação, deve apresentar valor máximo de 50%. Ambos os agregados de RCD indicaram desgaste abaixo deste valor, acordando com pesquisas do Grupo de Geotecnia da Universidade Federal do Amazonas, acerca de misturas asfálticas confeccionadas com este material, que apresentaram adequado comportamento mecânico (FROTA et al, 2003 b, 2004 a e 2004 b ; OLIVEIRA et al, 2010). Tabela 2. Características dos Agregados. Características Método Material Seixo A RCD A Areia A Seixo B RCD B Areia B Densidade NBR ,622 2,490 2,625 Relativa Real AASHTO T (g/cm³) e T ,645 2,226 2,650 Densidade NBR Relativa Aparente AASHTO T (kg/dm³) e T ,635 2,019 2,640 NBR Absorção (%) AASHTO T e T ,3 9,2 0,3 Abrasão "Los Angeles" (%) NBR

6 100,00 % de Material Passante 80,00 60,00 40,00 20,00 Fíler Mineral 0,00 0,01 0,10 1,00 10,00 Abertura das Peneiras (mm) Figura 1. Granulometria dos Agregados. Procedeu-se à caracterização do material de enchimento, comparativamente ao cimento, segundo sua granulometria e densidade real (Tabela 3), onde segundo a legislação do DNIT (DNER EM 367/97) a cal de carbureto se enquadrou nos limites estabelecidos. Os citados materiais apresentaram também módulo de finura de 67% e 96%, respectivamente. Quanto à densidade, o material alternativo mostrou menor valor confrontado ao resultado indicado pelo cimento Portland, implicando maior quantidade do mesmo na mistura asfáltica. Trabalhos realizados pelo GEOTEC/UFAM mostraram que o resíduo da fabrica de gás acetileno substitui satisfatoriamente o cimento Portland em compósitos asfálticos (FROTA et al, 2003 c e 2004 c ).

7 Dosagens Tabela 3. Características do cimento Portland e da Cal de Carbureto. Material Características Método Cal de Cimento Carbureto Densidade Relativa Real (g/cm³) NBR ,150 2,188 Composição Granulométrica - NBR 7217 Peneira Abertura (mm) % em massa passando Nº 50 0, Nº 80 0, Nº 100 0, Nº 200 0, Para realização dos procedimentos experimentais foram empregadas dez misturas, em três diferentes faixas granulométricas (Faixa C DNIT, especificações do SHRP e Faixa Californiana), variando-se os agregados e o fíler. Com o intuito de proporcionar predominância dos grãos de dimensões maiores em relação aos grãos de dimensões intermediárias e completados por certa quantidade de finos, realizou-se o fracionamento dos agregados de forma a ter uma curva descontínua em certas peneiras. Bernucci et al. (2008) explana que o agregado de graduação aberta torna o esqueleto mineral mais resistente à deformação permanente com o maior número de contatos entre os agregados graúdos. A Tabela 4 apresenta a composição de cada uma das referidas misturas. No caso das Misturas 1, 2, 7 e 8, a dosagem foi constituída de acordo com a Faixa C (DNIT ES 031/2006) e na Figura 2 tem-se a curva granulométrica concernentes as quatro mencionadas misturas, bem como a faixa da especificação citada. As Misturas 3 e 4 levaram em consideração as especificações do SHRP, publicadas na Superpave (1994ª e 1994 b ), onde os diâmetros máximos, para as duas misturas, foram de 12,5mm. A Figura 3 mostra a curva granulométrica alusiva às citadas misturas, bem como os limites da referida especificação. Para as Misturas 5, 6, 9 e 10, as dosagens seguiram uma graduação aberta (faixa californiana). Estes compósitos apresentam grande quantidade de agregado graúdo, objetivando-se um esqueleto estrutural mais rígido. A Figura 4 indica tais granulometrias, juntamente com os limites da especificação Califórnia.

8 Tabela 4. Composição das Misturas. Agregados Misturas RCD A 50% - 65% RCD A fracionado % Seixo A - 50% - 60% Seixo A fracionado % Areia A 45% 45% 30% 35% 13% 13% RCD B % RCD B fracionado % - Seixo B % - - Seixo B fracionado % Areia B % 45% 13% 13% Fíler Cimento 5% 5% 5% 5% - - 5% 5% - - Cal de Carbureto % 7% - - 7% 7% 100,00 % em Massa Passando 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 0,01 0,10 1,00 10,00 100,00 Abertura das Peneiras (mm) Mistura 1 Mistura 2 Mistura 7 Mistura 8 Figura 2. Granulometrias das Misturas 1, 2, 7 e 8 Faixa C do DNIT.

9 100,0 80,0 % em Massa Passando 60,0 40,0 20,0 0,0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 (d/d)^0,45 Mistura 3 Mistura 4 Pc Inferior Pc Superior Zr Inferior Zr Superior Figura 3. Granulometrias das Misturas 3 e 4 Superpave. 100,00 % em Massa Passando 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1 (d/d)^0,45 Mistura 5 Mistura 6 Mistura 9 Mistura 10 Figura 4. Granulometrias das Misturas 5, 6, 9 e 10 Especificação Califórnia.

10 RESULTADOS E DISCUSSÕES Seguindo o método de dosagem Marshall faz-se uso no trabalho em pauta dos parâmetros volume de vazios (Vv) e relação betume/vazios (RBV), visando conseguir o teor de projeto. Segundo salientam Bernucci et al. (2008), a partir de tais parâmetros pode-se, então, selecionar o teor de ligante. Obtidos os valores médios de Vv e RBV, oriundos dos grupos de corpos-de-prova, traçaram-se os gráficos teores de asfalto versus Vv e RBV. Tais amostras foram moldadas (DNER ME 043/95) com diâmetro de 101,5mm e altura 63,5 ± 1,3mm, na energia de compactação atinente a 75 golpes em cada face. Determinaram-se os índices de vazios (Vv%) e relação betume-vazios (RBV%) para cada teor de betume, de modo a se alcançar o teor de projeto. Os índices físicos e os teores ótimos para todas as misturas estão listados na Tabela 5 e 6. Tabela 5. Parâmetros de Dosagem Marshall. Marshall DNER-ME 043 Parâmetro CA Porcentagem de vazios 3 a 5 Relação betume-vazios 75 a 82 Tabela 6. Teor de projeto e Parâmetros Físicos. Mistura Teor de asfalto Índice de Vazios RBV 1 7,00% 4,10% 78% 2 5,50% 4,20% 75% 3 7,50% 4,90% 76% 4 5,50% 3,90% 77% 5 9,00% 3,50% 78% 6 5,50% 4,10% 75% 7 7,00% 4,10% 78% 8 5,50% 4,20% 75% 9 9,00% 3,50% 78% 10 5,50% 4,10% 75% De acordo com as citadas tabelas observa-se que as Misturas 2 e 8, confeccionadas com seixo (50%), areia (45%) e cimento Portland (5%) apresentaram baixos teores de ligante. Quando se comparam esses valores com os alcançados pela Mistura 4, composta com seixo (60%), areia (35%) e cimento Portland (5%) mesmos componentes das duas misturas anteriores, somente variando a porcentagem dos materiais, nota-se um menor índice de vazios. Para as Misturas 1 e 7, formadas por RCD (50%), areia (45%) e cimento Portland (5%), os resultados foram semelhantes, entretanto, quando confrontadas com a Mistura 3, constituída por RCD (65%), areia (30%) e cimento Portland (5%;), houve variação significativa nos parâmetros Vv, RBV e, consequentemente, nos teores de asfalto, refletindo a alteração na dosagem do material. Apesar dessas misturas serem constituídas

11 dos mesmos materiais e uma composição com variações de no máximo 15% entre os agregados, pode-se notar um desvio de 0,5% no teor de ligante. As Misturas 6 e 10 confeccionadas com seixo fracionado (80%), areia (13%) e a Cal de Carbureto (7%), apresentaram um teor de asfalto mais baixo se comparado aquele alusivo às misturas compostas por RCD e Cal de Carbureto. Ressalta-se, ainda, que as Misturas 5 e 9, com graduação aberta, indicaram maior teor de ligante para atenderem as especificações, provavelmente devido ao potencial de absorção apresentado pelo agregado reciclado e a elevada percentagem de graúdos. Devido a essa particular graduação, os vazios são preenchidos pela mistura da fração areia, fíler e ligante asfáltico, que por sua vez constituem o mástique asfáltico. No que concerne ao índice de vazios, observa-se uma diminuição significativa, em relação às confeccionadas com cimento Portland, indicando um melhor desempenho mecânico à mistura do tipo CA. CONCLUSÕES Ao curso deste trabalho foi possível concluir que: As misturas confeccionadas com Cal de Carbureto e RCD, apresentaram resultados satisfatórios quanto à RBV e ao índice de vazios, mostrando superioridade, inclusive, às compostas com seixo e cimento Portland; As misturas com agregado reciclado de RCD indicaram tendência a consumir maior quantidade de ligante, para se obterem os limites desejados, confrontadas com aquelas dosadas com o seixo rolado. O maior potencial de absorção do agregado alternativo contribuiu para este resultado; Todas as misturas constituídas com a Cal de Carbureto mostraram índices de vazios inferiores ou, no máximo, iguais às misturas com o fíler cimento, possivelmente em decorrência da Cal de Carbureto apresentar diferenças nas suas características físicas (densidade e granulometria) em comparação ao cimento Portland; As Misturas 6 e 10 compostas por Cal de Carbureto, seixo fracionado e areia, indicaram um melhor resultado no que concerne aos parâmetros físicos da dosagem Marshall, mostrando um teor reduzido de ligante, em relação às demais misturas pesquisadas, motivando a continuação dos estudos por meio de ensaios mecânicos para comprovar a eficácia do referido material; Misturas asfálticas enquadradas na especificação Califórnia mostraram índice de vazios menores, quando confrontadas com as demais misturas avaliadas. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABDOU, M. R. e BERNUCCI, L. B. Pavimento Ecológico: uma opção para pavimentação de vias das grandes cidades. Trabalho de Iniciação Científica Escola Politécnica, Universidade de São Paulo. São Paulo ABNT (1982) NBR 7251 Agregados: Determinação da Massa Unitária do agregado no Estado Solto. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro.

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