Utilização de Resíduos Oriundos do Corte de Rochas Graníticas Como Agregado Mineral Em Misturas de Concreto Asfáltico Wilber Feliciano Chambi Tapahuasco Universidade Federal do Pampa, Alegrete-RS, Brasil, wilbertapahuasco@unipampa.edu.br Sidygleison Oliveira Silva Universidade Vale Do Rio Doce, Governador Valadares, Brasil, eng.sidy@hotmail.com Enéias Antônio Pinto Universidade Vale Do Rio Doce, Governador Valadares, Brasil, eneiaspina@hotmail.com Stallone Riccelle Rodrigues De Matos Universidade Vale Do Rio Doce, Governador Valadares, Brasil, stallonebob@hotmail.com RESUMO: No estado de Minas Gerais e parte do estado de Espírito Santo existem muitas pedreiras de exploração de rochas ornamentais, verificando-se em contra partida na etapa de lavra, a geração de quantidades expressivas de resíduos de rocha. Desta maneira, este trabalho foi realizado com o propósito de motivar o aproveitamento dos resíduos oriundos do corte de rochas graníticas, como agregados minerais em misturas de concreto asfáltico. Para isso, o trabalho envolveu a utilização dos resíduos de rocha de uma das pedreiras localizadas no município de Colatina/ES. Assim também, com o intuito de respeitar as exigências das normas técnicas de pavimentação, os resíduos coletados foram submetidos a processos de britagem, visando obter granulometrias apropriadas. Seguidamente foram executados ensaios de resistência à abrasão, forma das partículas, absorção, adesividade ao ligante asfáltico, sanidade, massa específica do agregado graúdo e miúdo. Finalmente, com o propósito de avaliar o efeito da incorporação dos resíduos de rocha no comportamento mecânico das misturas asfálticas, foram executados ensaios de estabilidade utilizando a prensa Marshall. A partir do diferentes ensaios realizados, foi verificada a potencialidade do uso dos resíduos oriundos do corte de rochas graníticas em misturas de concreto asfalto usinado a quente. PALAVRAS-CHAVE: Pavimentação, Resíduos de Rocha, Revestimento Asfáltico. 1 INTRODUÇÃO Na atualidade cada vez torna-se mais difícil o uso de materiais pétreos naturais (cascalhos, seixos rolados de rios, etc.) em construções de edificações, especialmente em obras de pavimentação. Desta maneira surge a necessidade encontrar novos materiais alternativos e com propriedades geotécnicas apropriadas. Nos estados de Minas Gerais e Espírito Santo há industrias dedicadas a atividade de exploração de rochas ornamentais. Atividade que em contrapartida gera volumes significativos de resíduos que contaminam os rios e o próprio solo. Consequentemente, com o intuito de amenizar o impacto ambiental provocado pelas industrias de rochas ornamentais, surgem diversos estudos que visam o aproveitamento dos resíduos e rejeitos gerados. Martin (2008) realizou testes experimentais que visam a utilização de resíduos oriundos de corte de rochas ornamentais como agregado mineral em pavimentação asfáltica, obtendo resultados satisfatórios. Assim também, Batalione (2007), estudou as potencialidades do uso de rejeitos finos de pedreira na estabilização de quatro solos tropicais, certificando a viabilidade técnica para construção de pavimentos urbanos.
Este trabalho foi realizado com o propósito de motivar o aproveitamento dos resíduos oriundos do corte de rochas graníticas, como agregados minerais em misturas de concreto asfáltico. A continuação serão tratados os procedimentos adotados e os resultados obtidos desta pesquisa. 2 SELEÇÃO DO RESÍDUO Para o desenvolvimento deste trabalho optou-se por utilizar os resíduos gerados pela pedreira Marbrasa Mármores e Granitos do Brasil S/A, localizada às margens da BR 259, km 28, no bairro Baunilha em Colatina, Espírito Santo. A pedreira trabalha com a extração e venda de granito, e foi escolhida por possuir uma grande quantidade de resíduos de rochas, o que torna o estudo viável. Segundo informação disponibilizada pelos responsáveis da pedreira a geração anual de resíduos de rocha é aproximadamente 77.760,00 toneladas. 2.1 Coleta e Britagem de Amostras Para Confecção de Agregados A rocha explorada para uso industrial na pedreira Marbrasa Mármores e Granitos do Brasil S/A, tem um origem ígneo intrusivo e de textura fanerítica. O material foi coletado diretamente no botafora da pedreira de forma manual procurando encontrar rochas em tamanhos manipuláveis visto que a grande maioria dos rejeitos se encontra na forma de grandes blocos de rochas, acima de 1m³. Na figura 1 se pode observar os tamanhos relativos dos resíduos de rochas dispostas no bota-fora. As amostras escolhidas do bota-fora foram recebidas com granulometria maior do que duas polegadas. Desta maneira teve que ser realizada um processo de britagem para atender as especificações granulométricas recomendadas pelo DNIT 031/2004-ES. Para realizar o procedimento de britagem, o material bruto foi levado até a empresa Valadares Minérios, no município de Governador Valadares, onde foi utilizado um britador de laboratório de impacto com abertura de boca 40cm x 25cm e motor de 10CV. 2.2 Coleta de Resíduos de Serragem Com o intuito de aproveitar ao máximo os matérias descartados pela pedreira Marbrasa Mármores e Granitos do Brasil S/A, também foram coletados resíduos provenientes da serragem das rochas graníticas. Consequentemente, usar este material como filer em misturas de concreto asfáltico. 3 CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS 3.1 Classificação dos Agregados Quanto à Distribuição do Tamanho O ensaio de análise de granulometria dos agregados britados foi executado seguindo as especificações técnicas do DNER EM 035/95 e DNER ME 083/98. A Figura 2 apresenta a distribuição granulométrica dos agregados britados, comparados a faixa C especificada pela Norma DNIT 031/2004-ES. Figura 1. Resíduos de rocha dispostos no bota-fora, pedreira Marbrasa Mármores e Granitos do Brasil S/A. Figura 2. Correlação entre a curva granulométrica do agregado britado e a faixa granulométrica de mistura C.
Segundo a Norma DNIT 031/2004-ES, a granulometria dos agregados para confecção de camadas de rolamento devem estar inseridos dentro da faixa vermelha, conforme se mostra na Figura 2. Observa-se que embora a curva granulométrica do agregado britado não esteja inserida completamente dentro do domínio exigido pela norma, existe um comportamento de tendência quase similar às linhas vermelhas. A curva de distribuição granulométrica (Figura 2) dos agregados britados apresentou um coeficiente de curvatura c c = 1,2 e coeficiente de uniformidade c u = 15. Consequentemente, podemos argumentar que o agregado apresentou uma distribuição granulométrica bem graduada. 3.2 Ensaio Abrasão Los Angeles Este ensaio permite conhecer a resistência ao desgaste das partículas do agregado, simulando assim os efeitos do tráfego. Desta maneira, seguindo as especificações técnicas do DNER ME 089/94 foi executado para o agregado graúdo o ensaio abrasão Los Angeles. A resistência a abrasão Los Angeles encontrada no agregado graúdo foi de 37%. As especificações brasileiras que envolvem o uso de agregados em camadas de base e revestimento de pavimentos, normalmente limitam o valor da abrasão Los Angeles (LA) entre 40 e 55%. Portanto, o material apresentase favorável para uso em obras de pavimentação asfáltica. 6954/1989. A tabela 1 apresenta os resultados obtidos quanto à forma dos grãos. Tabela 1. Forma dos Grãos dos agregados britados oriundos de resíduos de pedreira Brita nº 2 Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 b/a 0.91 b/a 0.70 b/a 0.96 c/b 0.85 c/b 0.86 c/b 0.80 cúbica cúbica cúbica Brita nº 1 Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 b/a 0.73 b/a 0.75 b/a 0.77 c/b 0.73 c/b 0.78 c/b 0.74 cúbica cúbica cúbica Brita nº 0 Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 b/a 0.71 b/a 0.93 b/a 0.91 c/b 0.98 c/b 0.91 c/b 0.70 cúbica cúbica cúbica Com os resultados, descrito na tabela 1, o agregado oriundo de resíduos de pedreira foi caracterizado como cúbico e assim sendo considerado pelo DNIT de ótima característica para ser usado como agregado na pavimentação asfáltica, pois tende a apresentar melhor intertravamento entre os grãos compactados. A Figura 3 mostra parte dos procedimentos executados na determinação da forma dos grãos dos agregados britados oriundos dos resíduos de rocha. 3.3 Forma das partículas A forma das partículas foi caracterizada pela determinação do índice de forma (f) em ensaio descrito no método ABNT NBR 6954/1989, onde são medidas por meio de um paquímetro três dimensões das partículas: comprimento (a), largura (b) e espessura (c). Para melhor identificação e quantificação do formato das partículas, a amostra de agregados foi separada em frações de brita 2, brita 1 e brita 0. Para a classificação segundo a forma foram determinadas e relacionadas entre si as razões b/a e c/b, conforme indica a norma ABNT NBR Figura 3. Uso do paquímetro na determinação das dimensões dos grãos do agregado britados. 3.4 Absorção Para a realização desse ensaio foi utilizado o método de ensaio DNER-ME 081/98 que
especifica a determinação das massas específicas e absorção de agregados graúdos, utilizando a terminologia de densidade relativa. O ensaio consiste em determinar a absorção em função do aumento da massa do agregado, devido ao preenchimento com água de seus vazios permeáveis, expresso como porcentagem da sua massa seca. Desta maneira, utilizando a expressão sugerida pela DNER-ME 081/98 temos: A= ((M h - Ms) / Ms) x 100 (1) Em que: A = absorção do agregado, em percentagem. Ms = massa, do agregado seco em estufa, em g; Mh = massa, do agregado na condição saturada superfície seca, em g; colocada sobre uma superfície de acrílico para que o ligante esfriasse e curasse. Em seguida a amostra foi colocada em um béquer, coberta com água destilada, colocado em estufa a 40 ºC e permaneceu em repouso durante 72 horas. Após permanecer em repouso, a amostra foi retirada e passou por uma avaliação visual criteriosa que não mostrou nenhum deslocamento ou desprendimento do ligante do agregado. Assim sendo, o material apresentou excelente comportamento nesse ensaio o que o caracteriza como aceitável para uso na pavimentação asfáltica, como pode ser observado na Figura 4. Sendo que : Ms= 2000g Mh=2012,3g A= ((2012,3-2000) / 2000) x 100 A= 0,62 % O valor obtido de absorção para o agregado graúdo oriundo dos resíduos de rocha manteve um valor relativamente baixo. No entanto, segundo Bernicci et al. (2008), agregados naturais ou britados com elevada porosidade normalmente não devem ser utilizados em misturas asfálticas, pois além de consumirem maior quantidade de ligante asfáltico, podem apresentar porosidade variável conforme a amostragem, o que dificulta o estabelecimento do teor de ligante, podendo resultar em excesso ou falta do mesmo. 3.4 Adesividade ao Ligante Alfáltico É uma propriedade que tem o agregado de ser aderido por material betuminoso. O ensaio foi realizado seguindo as especificações da norma DNER ME 078/94. Desta maneira, a amostra preparada e o ligante betuminoso (CAP 50/70) foram aquecidos à temperatura de 120 ºC e misturada com a ajuda de uma espátula até que o agregado estivesse completamente envolvido pelo ligante. A mistura obtida foi Figura 4. Agregado envolvido com CAP 50/70, após execução do ensaio de adesividade. 3.5 Ensaio de Sanidade O procedimento desse ensaio seguiu o método DNER-ME 089/94 avaliação da durabilidade de agregado pelo emprego de solução de sulfato de sódio ou magnésio. O ensaio consistiu em atacar o agregado com solução saturada de sulfato de sódio em cinco ciclos de imersão com duração de 16 a 18 horas, à temperatura de 21 ºC, seguidos de uma lavagem em cloreto de bário 10% e secagem em estufa. A característica de resistência à desintegração química é quantificada através da perda de massa resultante desse ataque químico ao agregado. Para a realização do ensaio foram usadas duas amostras de granulométria diferente. Para a amostra retida na peneira Nº 9,5 foi preparado uma massa de 383,3 g e para a amostra retida na peneira Nº 4,8 foi preparado uma massa de 271,3 g de rejeito. Após os cinco ciclos de
imersão no sulfato de sódio o material foi novamente peneirado nas respectivas peneiras, e registrado sua nova massa. Para a retida na peneira Nº 9,5 sua nova massa foi de 379,5g e para a Nº 4,8 sua nova massa foi de 271,3g. A amostra retida nas peneiras Nº 9,5 e Nº 4,8 tiveram perdas de massa de 0,99% e 1,44% respectivamente. Desta maneira podemos comentar que os agregados oriundos de resíduos de rocha se mostraram aceitáveis, uma vez que o DNIT exige que o material que se enquadra como agregado pétreo para a pavimentação deve sofrer uma perda de massa de no máximo 12%. A continuação a Figura 5 mostra os materiais utilizados na execução do ensaio de sanidade. Figura 5. Materiais utilizados no ensaio: Sulfato de Sódio e Cloreto de Bário a 10%. 3.6 Massa Específica do Agregado Graúdo e Agregado Miúdo A determinação das massas específicas dos agregados graúdo e agregados e miúdos foram realizados com base nas normas DNER-ME 195/97 e DNER-ME 194/98 respectivamente. A Tabela 2 apresenta os resultados destes ensaios. Tabela 2. Massa específica dos agregados graúdos e miúdos. Massa específica do agregado graúdo DNER-ME 195/97 Condição seca (g/cm 3 ) 2,89 Massa específica do agregado miúdo DNER-ME 194/98 Condição seca (g/cm 3 ) 2,84 A partir dos resultados da Tabela 2, podemos comentar que existe uma relativa diferença entre as massas específicas dos agregados graúdos e agregados miúdos. Não obstante, por se tratar de materiais de composições mineralógicas similares (mesmo tipo de rocha), podemos justificar esta diferença ao fato de utilizar metodologias diferentes na suas determinações, assim como, à precisão usada em cada processo. Finalmente os valores das massas específicas aparentes comparadas à literatura (Bernucci 2008, Pinto 1998) mostramse aceitáveis. 4 ENSAIO DE ESTABILIDADE MARSHALL O ensaio consistiu da aplicação de uma carga de compressão sobre corpos de prova de concreto asfáltico, denominado corpo de prova Marshall, de aproximadamente 100 mm de diâmetro e 63,5 mm de altura. Os traços para formação dos corpos de prova foram semelhantes ao usado pela empresa Tamasa na recuperação da BR-116. Adotamos o mesmo traço para podermos comparar os resultados. Por conseguinte, a amostra de agregados oriunda de resíduos de corte de rocha teve que ser separada em três frações granulométricas (Brita 1, brita 0 e pó de pedra). Além disso, foram utilizados como filer os resíduos de serragem da Pedreira Marbrasa Mármores e Granitos do Brasil S/A. É importante destacar que para este último rejeito, não foram executados nenhum ensaio de caracterização. A continuação define-se o traço adotado para confecção dos corpos de prova Marshall. Peso total do corpo de prova: 1200g Brita 1-9,48% - 114 g Brita 0-42,66% - 512 g Pó de pedra - 40,76% - 489 g Filler - 1,90% - 22,6 g CAP 50/70-5,20% - 62,4 g Foram ensaiados seis corpos de prova. A norma DNER-ME 43/95, exige que o resultado da estabilidade e fluência seja a média de pelo menos três corpos de prova, porém o resultado apresentado foi encontrado retirando o maior e o menor valor dos seis corpos ensaiados.
Portanto, a média de resultados de quatro corpos de prova, como pode ser observado na Tabela 3. Tabela 3. Resultados do ensaio Marshall. Estabilidade e Fluência Corpo de prova Estabilidade Fluência Newton (N) mm CP-I 9863,17 5,90 CP-II 10335,82 6,00 CP-III 12430,49 6,10 CP-IV 11221,97 5,90 CP-V 14045,39 6,30 CP-VI 12229,06 6,10 Média 11554,34 6,25 As Figuras 6 e 7 mostram em parte o processo de execução do ensaio Marshall. resíduos de corte de rocha, foi em media de 11554,34N ou 1155,4 Kg, e a fluência foi de 6,25mm para uma camada de 61 mm de espessura. Em comparação, na recuperação de um dos trechos da BR-116, que utilizou-se agregados convencionais e um mesmo traço de mistura, foram obtidos em media uma estabilidade de 730,0 Kg, e a fluência de 7,2 mm. Portanto, os corpos de provas confeccionados neste trabalho (agregados oriundos de resíduos de corte de rocha) apresentaram uma estabilidade maior e uma menor fluência. É importante destacar que o CAP utilizado na confecção dos corpos de prova é similar ao CAP (50/70) utilizado na recuperação da BR-116. CONCLUÕES Figura 6. Preparação dos corpos de prova Marshall. Os resultados dos ensaios de caracterização mostraram que os resíduos de corte de rocha atendem as especificações técnicas do DNIT. Portanto, podemos destacar a possibilidade de uso em camadas de revestimento betuminoso. Os corpos de prova Marshall confeccionados a partir de resíduos oriundos de corte de rocha mostraram um melhor desempenho em termos de estabilidade e fluência, comparados aos corpos de prova de agregados convencionais que foram utilizados na recuperação de um certo trecho da BR-116. Embora na confecção dos corpos de prova Marshall a proporção dos resíduos de serragem foram mínimas comparadas aos resíduos de corte de rocha, destaca-se a possibilidade de realização de futuras pesquisas, visando seu aproveitamento sustentável. REFERÊNCIAS Figura 7. Rompimento dos corpos de prova, ensaio Marshall. Conforme a tabela 3, a estabilidade gerada pela mistura com os materiais oriundos de ABNT (1989) NBR 6954 Lastro Padrão: determinação da forma do material. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro Batalione, G. (2007). Estabilização De Solos Tropicais Com A Utilização De Rejeitos Finos De Pedreira De Uma Rocha Granítica. Dissertação de Mestrado - Universidade de Brasília. Faculdade de Tecnologia. Departamento de Engenharia Civil. 172p. Bernucci, L. B., Motta, L. M. G., Ceratti, J. A. P., Soares,
J. B. (2008). Pavimentação Asfáltica: Formação Básica Para Engenheiros. Rio de Janeiro: Petrobras: Abeda. 496 pg. Departamento De Estradas De Rodagem. DNER ME 078/94 (1994): Agregado graúdo adesividade a ligante betuminoso. 3p. Departamento De Estradas De Rodagem. DNER 089/94(1994): Agregados Avaliação da durabilidade pelo emprego de soluções de sulfato de sódio ou de magnésio. Rio de Janeiro. Departamento De Estradas De Rodagem. DNER EM 035/95 (1995): Peneiras de Malha Quadradas Para Análise de Granulometria de Solos. 6p. Departamento De Estradas De Rodagem. DNER 043/95 (1995): Misturas betuminosas a quente ensaio Marshall. Rio de Janeiro. Departamento De Estradas De Rodagem. DNER 195/97 (1997): Agregados determinação da absorção e da massa específica de agregado graúdo. Rio de Janeiro. Departamento De Estradas De Rodagem. DNER 035/98 (1998): Agregados determinação da abrasão Los Angeles. Rio de Janeiro. Departamento De Estradas De Rodagem. Dner 081/98 (1998): Agregados determinação da absorção e da densidade de agregado miúdo. Rio de Janeiro. Departamento De Estradas De Rodagem. DNER 083/98 (1998): Agregados - análise granulométrica. Rio de Janeiro. Departamento De Estradas De Rodagem. DNER 194/98 (1998): Agregados determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco Chapman. Rio de Janeiro. Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes DNIT (2004). Norma DNIT 031/2004-ES: Pavimentos Flexiveis - Concreto asfáltico - Especificação de Serviço. 13p. Martin, C. M. M. S., Ribeiro, R. C. C., Correia, J. C. G. (2008). Utilização de Rejeito Oriundo de Corte de Rochas Ornamentais Como Agregado Mineral em Pavimentação Asfáltica. XVI Jornada de Iniciação Científica CETEM. Rio de Janeiro. Pinto, S. Materiais pétreos e concreto asfáltico: conceituação e dosagem. Rio de Janeiro: IME, 1998.