Estabilização do agregado reciclado de RCD

Os tratamentos de camadas granulares de pavimentos, de grande relevância na concepção estrutural de estruturas de pavimento, resumem-se basicamente a dois grandes grupos de estabilização: (i) granulométrica, e (ii) com adição de aglomerantes (cal, cimento Portland, ou outro). O primeiro, por vezes, consiste no encaixe granulométrico segundo uma limitação física imposta por procedimentos normativos, o qual concebe materiais com curvas granulométricas, em geral, bem distribuídas. No segundo grupo, no entanto, o agente para promover a estabilização é um aglomerante hidráulico que potencializa o aumento de rigidez e da resistência à flexão do material estabilizado (BALBO, 2007).

Muitos países aplicam a estabilização de materiais granulares a tempos, com isso, adquiriram experiência e desenvolveram procedimentos e concepções estruturais para aplicação destes materiais em camadas de pavimento. No entanto, devido ao incremento de novos agentes estabilizantes e ao uso de materiais reciclados, novas pesquisas e conclusões a cerca das propriedades físicas e mecânicas dos materiais são constantemente adquiridas (XUAN et al., 2011).

Na estabilização com cimento, por exemplo, Xuan et al. (2011) comentam que seja qual for o material a ser tratado (solo, mistura granular, ou outro), a estabilização com cimento é aplicada devido às seguintes razões: (i) melhorar a trabalhabilidade dos materiais de pavimentação, (ii) aumentar a resistência mecânica do material estabilizado, (iii) aumentar a durabilidade, e (iv) aumentar a capacidade de suporte às solicitações. A sua melhora mecânica, acontece pela melhora na estrutura intragranular e hidratação do aglomerante presente, como apresentado na Figura 2.1.

As reações químicas que acontecem em materiais estabilizados com cimento necessitam da presença de água no meio, conferindo a hidratação do cimento Portland e formação dos hidróxidos de cálcio e silicatos hidratados de cálcio, que proporcionam ganhos de resistência do material cimentado (BALBO, 2007). Apesar dos mecanismos de ganho de resistência serem os mesmos (hidratação do cimento) em misturas com adição de cimento, nas granulares, as reações conferem ligações pontuais entre grãos e a pasta de cimento gerada após a hidratação, e para solos a hidratação do cimento forma uma matriz que envolve os grãos de solo pela pasta de cimento.

Figura 2.1 – Ligação física, entre solo e aglomerante (adaptado de Xuan et al., 2011)

Segundo a experiência e conhecimento adquirido, o comportamento mecânico das misturas com adição de aglomerantes é potencialmente governado por propriedades como: (i) tipo de agregado, ou solo presente, (ii) graduação, (iii) grau de compactação, (iv) teor de cimento, (v) teor de finos, (vi) teor de umidade, (vii) tempo de cura, (viii) condições de cura, e (ix) fatores ambientais.

Por sua vez, a estabilização com cal, muito difundida no meio técnico para solos de granulometria fina (argilosa) visa melhorar propriedades como: (i) capacidade de suporte do material em condição de mistura estabilizada, (ii) plasticidade do solo, (iii) trabalhabilidade devido à modificação na textura por floculação do material, (iv) intercepto coesivo do material e consequentemente da resistência ao cisalhamento do solo estabilizado, e (v) rigidez com possíveis reações pozolânicas a longo prazo (ARAUJO, 2009).

Os mecanismos de associação química entre o solo (granulometria fina) e a cal acontecem devido ao sistema físico-químico da partícula de argila com a água. As partículas de argila são muito pequenas, e possuem uma enorme área específica. A superfície da partícula torna-se ativa devido à demasiada área específica disponível e facilmente absorve líquidos polares como a água e cátions livres no meio ambiente. Esta associação da partícula de argila à água resulta em uma camada

Cimento Portland

Partícula de solo

difusa de água, repulsando a interação entre as partículas de argila, tornando o meio instável (LITTLE, 1995).

Com a adição de cal ao meio partícula-água (solo de granulometria fina) há reação primária, como troca de cátions e alteração na camada difusa de água (redução em espessura), tornando as partículas do solo próximas pela atração face e canto da partícula, promovendo a estabilização e floculação do solo (LITTLE, 1995). A Figura 2.2 apresenta o efeito das reações primárias na estabilização solo-cal.

Figura 2.2 – Mudança na textura do solo (argiloso) devido a troca catiônica e estabilização da camada de água difusa (LITTLE, 1995)

Caso o solo estabilizado possua fases mineralógicas como sílica ou alumina presentes em sua constituição, pode ocorrer uma etapa secundária com reações pozolânicas. A pozolana é definida como um material silício, ou aluminoso o qual na presença de água e hidróxido de cálcio (cal) formam um produto cimentante. Este produto é conhecido como silicatos de cálcio hidratados e aluminatos de cálcio hidratados (LITTLE, 1995). São os mesmos hidratos que são formados durante a reação de hidratação do cimento Portland. Estas reações podem se desenvolver com o tempo, aumentando a rigidez do solo que antes não possuía capacidade de suporte adequada, conferindo a este estabilidade às solicitações.

Meio completamente hidratado Na+1 Saturado Ca+2 Saturado

No que tange ao acontecimento destes fenômenos reativos nas estabilizações de agregado reciclado de RCD com cal, o material em questão, quando de categoria mista, possui diversos constituintes em sua natureza. Constituintes como a cerâmica (em presença de fração fina) e solos de granulometria fina apresentam a possibilidade de ocorrência de fases mineralógicas como sílica ou alumina, propiciando o acontecimento de reações pozolânicas, com o posterior aumento da capacidade de suporte do material, trabalhabilidade e estabilidade (BARONIO e BINDA, 1997; VEGAS et al., 2011).

A maioria das experiências com estabilização de RCD versa sobre conclusões de cunho laboratorial, na caracterização quanto à ruptura por compressão simples ou por tração por compressão diametral (ANGULO, 2005; MOTTA, 2005; TSENG, 2010).

Na Espanha, existem experiências com trechos experimentais, de 300,0 metros de comprimento, compostos com materiais reciclados de concreto e cerâmico com adição de cimento (composto por cinza volante contendo 20% de sílica), para camadas de sub-base com 20,0 cm de espessura, estando sobrejacentes a um subleito estabilizado com 3% do mesmo cimento (AGRELA et al., 2011).

O primeiro trecho foi definido com agregados naturais de ardósia (“controle”) com adição em 3% de cimento. O segundo era composto com reciclado de concreto (50%) e cerâmica (50%) mais a incorporação em 3% de cimento. Por fim, o terceiro possuía 34% de concreto e 66% de cerâmica com adição de 3% cimento. A porcentagem de cimento refere-se à massa seca de agregados e a energia empregada foi Proctor modificada. Os resultados apontam um adequado comportamento mecânico dos materiais reciclados estabilizados com cimento, tanto do ponto de vista da ruptura por compressão simples, quanto à medição de deflexões na estrutura de pavimento em campo (AGRELA et al., 2011).