PAVIMENTOS PERMEÁVEIS PARA DRENAGEM DE ÁGUA E DIMINUIÇÃO DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL Leilivan Rodrigues Pimentel 1 ; Rose Mary Gondim Mendonça 2. 1 Aluno do Curso de Engenharia Ambiental; Campus de Palmas -TO; leilivan.pimentel@gmail.com: PIBIC/CNPq 2 Orientadora do Curso de Engenharia Ambiental; Campus de Palmas - TO; rosemary@mail.com.uft.edu.br: RESUMO O crescimento das cidades e sua consequente urbanização geram impactos sobre a qualidade de vida da população. Um dos impactos é a deficiência na drenagem urbana, em consequência da impermeabilização do solo por meio de construções urbanas, tais como calçadas de concreto, cobertura asfáltica, desmatamento de áreas verdes, entre outros. Os pavimentos permeáveis possuem um maior volume de vazios que o concreto convencional, vazios estes resultantes da adesão entre os agregados graúdos e do pouco ou nenhum uso de agregado miúdo, característica tal que confere um aumento de porosidade ao material, tornando-o permeável. O concreto permeável constitui uma alternativa de uso para minimização dos efeitos causados pela impermeabilização das áreas urbanas, pois é capaz de melhorar a drenagem e reduzir o escoamento superficial em períodos de elevada precipitação. Os blocos de concreto permeáveis tiveram uma infiltração superior comparado com os valores obtidos para os blocos de pavimentos intertravados e o solo compactado no sistema montado. Mesmo após uma perda de 90% na sua capacidade de infiltração o sistema montado com o pavimento permeável ainda suportaria, sem gerar escoamento superficial, a chuva de máxima intensidade com um período de retorno de 10 anos para a cidade de Palmas TO. Palavras-chave: Concreto Poroso; Infiltração; Drenagem Urbana. INTRODUÇÃO O escoamento superficial é um processo natural que ocorre quando as precipitações atingem o solo. Quando este se encontra em condições adequadas de permeabilidade, parte dessa precipitação irá infiltrar-se no solo e mover-se em direção ao lençol freático, outra parte escoará rumo ao corpo hídrico mais próximo. Porém, esse 1
processo pode ser afetado quando o solo perde sua capacidade de infiltração, principalmente em áreas urbanizadas. Para Alessi, Kokot e Gomes (2006), a tendência atual na área de drenagem é buscar novas tecnologias que visem ao acréscimo da infiltração e a diminuição do escoamento. Uma solução para esse tipo de abordagem é o uso de pavimentos permeáveis que são capazes de reduzir o volume do escoamento superficial em comparação aos pavimentos convencionais. Os pavimentos permeáveis possuem um maior volume de vazios que o concreto convencional, vazios estes resultantes da adesão entre os agregados graúdos e do pouco ou nenhum uso de agregado miúdo, característica tal que confere um aumento de porosidade ao material, tornando-o permeável. Este projeto estuda uma medida mitigadora em drenagem que tem efeito compensador, que é o caso dos pavimentos permeáveis e seus benefícios. Novas práticas têm que ser adotadas e novos conceitos assumidos buscando a sustentabilidade em sistemas de drenagem por meio da aplicação desses pavimentos. MATERIAL E MÉTODOS O desenvolvimento do projeto se deu no Campus de Palmas da Universidade Federal do Tocantins, localizado na Av. NS 15, ALCNO 14, 109 Norte, Palmas TO, próximo a saída de Palmas rumo à Paraíso. A infiltração do solo compactado e não compactado, foram estimadas com o método de infiltrômetro de anel duplo sendo utilizado métodos numéricos para ajustar os valores ao modelo de infiltração potencial de Kostiakov (CARVALHO e SILVA, 2006). Normas e métodos utilizados para a caracterização dos materiais e confecção dos blocos permeáveis encontram-se na Tabela 1. Os traços das misturas empregadas nos blocos foram definidos a partir de Castro e Naoe (2012), modificando o cimento e/ou utilizando aditivo para aumentar resistência. Tabela1: Normas e métodos utilizados para caracterização física dos materiais. 2
Ensaios 25 a 28 de novembro de 2014 Câmpus de Palmas Normas/Métodos Agregado miúdo determinação da densidade real. DNER-ME 084/1995 Agregado - Determinação da absorção e da massa específica de agregado graúdo. DNER-ME 195/1997 Agregado - Determinação do teor de umidade total, por secagem, em agregado graúdo. DNER-ME 196/1998 Solo Determinação do limite de liquidez. NBR 6459/84 Solo Determinação do limite de plasticidade. NBR 7180/84 Solo Análise Granulométrica. NBR 7181/84 Solo Índice de Suporte Califórnia. NBR 9895/1987 Agregados - Redução das amostras de campo dos agregados para ensaios de laboratório. NBR NM 27/2001 Agregado graúdo Ensaio de Abrasão Los Angeles. NBR NM 51/2001 Agregados - Determinação da composição granulométrica. NBR NM 248/2003 Agregados - Características físicas dos materiais utilizados (brita 0, brita 1 e agregado miúdo). NBR NM 26/2009 Agregados para concreto Especificações. NBR 7211/2009 Teste de porosidade NBR 9778/2005 Corpo de Prova de concreto de cimento Portland NBR 9781/2013 Determinação da resistência a compressão NBR 9781/2013 Foram construídas três unidades, com 1m 2 cada, para avaliar e comparar o comportamento de infiltração. Reproduziu-se uma seção típica para pavimento intertravado permeável conforme preconiza Marchioni e Silva (2011). Para a avaliação da infiltração em pavimentos permeáveis após o assentamento (in situ) empregou-se o método de ensaio baseado na ASTM C 1701 Standard Test Method for Infiltration Rate of In Place Pervious Concrete. Segundo Jabur et. al (2013) este método pode ser utilizado para todos os tipos de pavimentos permeáveis. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os blocos foram moldados com traços de água/cimento de 0,45 com aditivo e 0,50 sem aditivo como pode ser observado na tabela 2. Os traços utilizados encontramse de acordo com os limites de água/cimento e cimento/agregado descritos por Araújo et al. (2000) e Arévalo (2010). Tabela 2. Materiais usados na confecção dos blocos e suas resistências. BL. DATA BRITA AREIA CIMENTO ÁGUA ADITIVO a/c ag/c CP 3
0 (kg) (kg) (kg) (l) (l) 1 18/10 132,5 57,05 30,15 15,2 0,50 6,29 CP II 3 15/10 132,35 57,4 30,25 15,2 0,50 6,27 CP IV 4 17/10 132,5 57,05 30,15 13,7 0,09 0,45 6,29 CP II 5 23/11 132,35 57,05 30,15 13,7 0,09 0,45 6,28 CP IV O bloco 5 teve uma resistência média superior às dos outros blocos, enquanto que o bloco 4 foi o menos resistente. O aditivo se mostrou eficiente com o cimento CP- IV. Já a porcentagem média de todos os traços apresentou o valor de vazios reais de 12,2% e de absorção média de 5,54 %. Camadas de Subleito, base, sub-base e assentamento O solo do subleito se enquadra em argila arenosiltosa laterítica de cor amarela de acordo com a classificação táctil visual. Segundo o Sistema Unificado de Classificação de Solo (SUCS) o mesmo se enquadra como CL Argila de baixa plasticidade. Apresenta 18,5% de argila, 8,8 de silte, 66,9% de areia e 5,8% de pedregulho possui CBR de 15,47% com uma expansão de 0,19%. A velocidade de infiltração média obtida em seu estado natural foi de 0,48 cm/min e caiu para 0,22 cm/min na condição compactada manualmente com uma massa específica aparente seca média de 1,73g/cm 3 para uma umidade média de 9,48% obtidas no subleito nas unidades experimentais. Para a camada de assentamento foi utilizado o agregado graúdo com dimensão e granulometria recomendada de acordo com Marchioni e Silva (2011). Para o material de base e sub-base o teste de Abrasão Los Angeles encontrado para a B0 e B1 que valores de 28,12% e de 26,72% respectivamente. Os valores para o índice de vazios dos agregados obtidos foram para B0 de 42,70% e para B1 41,95%. De acordo com o dimensionamento proposto por Marchioni e Silva (2011) foi calculado a altura máxima da camada da base (hmáx) e a altura da base (hb). Foi obtido um hmáx de 14,2 cm e hb de 99,4 cm para uma chuva de projeto de 111,36 mm/dia com o período de retorno de 10 anos para o solo estudado, compactado, com infiltração de 0,22 cm/min. E cm (hmax). Como o valor de hmáx é menor hb se faz necessário o uso de tubulações de drenagem para o manejo do excesso de água. 4
Avaliação da capacidade de Infiltração na unidade experimental A infiltração (I) encontrada na unidade experimental com o solo, blocos de pavimento intertravados e os blocos porosos se encontram-se na tabela 3. Tabela3- Infiltração dos diferentes pavimentos I (mm/h) I (m/s) I (cm/s) 10% de I(mm/h) Solo 444 0,00012 0,012333 - Engetec 16152,737 0,00449 0,448687 1615,3 Poroso 48130,193 0,01337 1,33695 48130,2 Segundo o Plano Municipal de Saneamento Básico (2014) a intensidade máxima de chuva para um período de retorno de 10 anos para a cidade de Palmas - TO é de 148 mm/h, ou seja na situação de infiltração do sistema logo após a implantação e após perder 90% de sua capacidade este pavimento permeável, assentado no sistema montado, ainda suportaria sem gerar escoamento superficial. A utilização de concreto poroso ainda é bastante recente, o que resulta na falta de informação a respeito de seu funcionamento, o que nos limita nas estimativas de custos. O custo para a fabricação dos blocos porosos foi de R$3,20 por m² superior aos blocos de intertravados da Engetec. Os custos para o assentamento do perfil proposto (para cada unidade), foi de R$87,45 por m² considerando camada de base, sub-base, assentamento, mão de obra, impermeabilização e drenagem. LITERATURA CITADA ALESSI, F.; KOKOT, P. J.; GOMES, J. Comparação do escoamento superficial gerado por pavimentos permeáveis em blocos de concreto e asfalto poroso. Da Vinci. Curitiba, v. 3, n. 1, 2006, p. 139-156. ARAÚJO, P. R.; TUCCI, Carlos E.M.; GOLDENFUN, Joel A.. Avaliação da eficiência dos pavimentos permeáveis na redução do escoamento superficial. RBRH Revista Brasileira dos Recursos Hídricos, v. 5, n. 3, julho/setembro 2000. p. 21-29. ARÉVALO, R. C. Z. Utilización de hormigón poroso para revestimento de taludes. 240 f. Proyecto previo a la obtención del título de ingeniero civil. Escuela Politécnica Nacional. Facultad de ingeniería civil y ambiental, Quito, 2010. CASTRO, Marcelo H.; NAOE, Lucas K. Pavimentos permeáveis para drenagem de água e diminuição do escoamento superficial para banco de germoplasma. In: III SEMANA ACADÊMICA DO CAMPUS/XIX JORNADA DE INICIAÇÃO 5
CIENTÍFICA DA UNITINS/CNPq. Fundação Universidade do Tocantins. Palmas, 2012. p. 58-65. JABUR, A. L; DORNELLES, Fernando; SILVEIRA, André; GOLDENFUM, Joel Avruch; CARDOSO, Alice; OKOWA, Crosthiane M.P. AVALIAÇÃO DE PAVIMENTOS PERMEÁVEIS COM O USO DA NORMA ASTM C1701, In: XX SIMPÓSIO DE RECURSOS HÍDRICOS. Bento Gonçalves,Rio Grande do Sul - RS, 2013. MARCHIONI, Mariana; SILVA, Cláudio Oliveira; Pavimento Intertravado Permeável - Melhores Práticas. São Paulo, Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP), 2011. 24p. PMSB, Plano Municipal de Saneamento Básico, Volume III Drenagem Urbana, Palmas, 2014. POLASTRE, B.; SANTOS, L. D. Concreto permeável. Faculdade de Arquitetura e Urbanismo-USP. São Paulo: 2 Semestre de 2006. AGRADECIMENTOS O presente trabalho foi realizado com o apoio do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico CNPq Brasil. Agradeço a Deus pela oportunidade, os colegas e amigos pelo incentivo, à orientação da Prof. Dra. Rose Mary que foi importantíssima para a execução do projeto, estando sempre presente em todas as fases de execução. 6