A revisão bibliográfica apresentada no capítulo anterior evidenciou que os estudos efetuados para promoverem a valorização dos dois agregados reciclados selecionados para este trabalho, o
ABRCD e o ASIC, que resultam, respetivamente, do processamento de RCD e de escórias de aciaria
de FAE, privilegiaram as aplicações em pavimentos rodoviários e em aterros estruturais, entre outras, e que nesses estudos a avaliação da durabilidade e da permeabilidade dos materiais não foi efetuada ou relevante. Entendeu-se, por isso, que seria importante e oportuno implementar um programa
experimental que estudasse a durabilidade e a permeabilidade do ABRCD e do ASIC, tendo em vista a
sua utilização na construção de estruturas de drenagem de infraestruturas de transporte e de obras geotécnicas, e em particular na camada de drenagem e recolha dos lixiviados dos aterros de resíduos. Neste trabalho é apresentado o estudo da durabilidade dos materiais, ficando para outra dissertação, a avaliação do comportamento hidráulico dos mesmos.
Dada a já mencionada falta de dados sobre a durabilidade dos dois agregados reciclados selecionados, também se entendeu relevante utilizar no presente estudo dois agregados naturais, o basalto e o calcário, relativamente aos quais existem estudos e experiência sobre o seu
comportamento em obra, o que permite utilizá-los como referência ao desempenho do ABRCD e do
ASIC. O estudo do calcário tem ainda o interesse adicional de a legislação em vigor, o DL nº 183/2009, não permitir a utilização de brita calcária na construção da camada de drenagem e recolha dos lixiviados dos aterros de resíduos. Os resultados do estudo podem assim confirmá-la ou vir a viabilizar a utilização de brita calcária.
Na secção 3.2 apresentam-se os quatro materiais granulares britados selecionados, o ABRCD, o
ASIC, o basalto e o calcário, bem como um dos meios aquosos, o lixiviado - L, sendo o outro meio aquoso, a água da rede de abastecimento público - A. Na mesma secção descreve-se o procedimento adotado na amostragem e no armazenamento dos materiais.
A metodologia e os equipamentos utilizados na análise petrográfica (macro e micro), na
caraterização física (MVR, MVA, Pe e wmax) e na determinação da durabilidade, são apresentados na
secção 3.3, incluindo as técnicas adotadas na preparação dos provetes e na acidificação do lixiviado. A secção 3.4 apresenta e analisa os resultados provenientes da caraterização laboratorial, que no caso da análise petrográfica e da caracterização física foi efetuada antes e após os ensaios para a avaliação da durabilidade. No final da secção efetua-se uma análise comparativa da durabilidade dos materiais estudados com base nos resultados obtidos e nos dados recolhidos na bibliografia para agregados naturais de idêntica litologia aos estudados.
Por último, na secção 3.5 apresentam-se as principais conclusões do estudo da durabilidade dos dois agregados reciclados e dos dois agregados naturais com as técnicas laboratoriais utilizadas.
- 114 -
3.2 - Materiais
3.2.1 - ABRCD
3.2.1.1 - Localização geográfica
O agregado reciclado ABRCD é produzido pela Demotri, S.A., entidade responsável pela área
das demolições do Grupo Ambigroup, a partir do processamento de RCD de diversas obras de demolição numa central de reciclagem. A central e os armazéns da Demotri, de onde foi recolhida a
amostra de ABRCD, localizam-se na região de Lisboa e Vale do Tejo, concelho de Seixal, freguesia da
Arrentela, a cerca de 22 km da cidade de Lisboa (figura 3.1). As povoações mais próximas na envolvente da localidade da Arrentela são: o Seixal, a norte; o Fogueteiro, a sudoeste; e a Torre de Marinha, a sudeste. A região encontra-se coberta pela Folha nº 442, intitulada “Barreiro”, da carta militar de Portugal, à escala 1:25000, publicada em 2009 pelo Instituto Geográfico do Exército - IGE.
Figura 3.1 Localização geográfica dos armazéns da Demotri, com as coordenadas seguintes:
38º36’14.71’’N; 9º05’04.63’’O (adaptado de extrato do “Google earth” de 26/06/2012)
O acesso rodoviário principal aos armazéns da Demotri é pela autoestrada A2, Lisboa-Algarve, à qual se segue a estrada nacional 10, N10, direção às localidades de Setúbal/Azeitão. A par destes itinerários principais, a região onde se situam os armazéns da Demotri é ainda cruzada por uma série de estradas municipais que permitem a ligação aos eixos rodoviários anteriormente mencionados e às localidades que se encontram na sua envolvência.
3.2.1.2 - Processamento
O processamento dos RCD utilizados no presente estudo foi realizado numa central de reciclagem da Demotri a partir de betão proveniente de obras de demolição seletiva (temática já abordada na secção 2.4.1.2) e envolveu as cincos etapas seguintes:
- 115 - a. fragmentação preliminar do betão;
b. triagem; c. transporte; d. britagem; e
e. armazenamento temporário da fração inerte.
Concluído o processo de demolição seletiva das infraestruturas demolidas, os resíduos daí resultantes são maioritariamente materiais inertes, entre os quais o betão armado. No local da obra, procede-se à primeira etapa do processamento dos RCD de betão, particularmente importante para a qualidade dos agregados reciclados resultantes. A fração metálica resultante das armaduras do betão é removida por pulverização preliminar do betão com recurso a demolidor e os blocos de betão fragmentados até dimensões adequadas ao processo de britagem a realizar na unidade de britagem da central de reciclagem. No caso de haver necessidade de transporte do material para uma unidade de britagem, a dimensão destes blocos deve ser a adequada à sua realização.
Ainda no local da obra, a extração do ferro é acompanhada de outras operações de triagem (segunda etapa), como seja a remoção dos materiais biodegradáveis (p. ex.: madeira; papel; e cartão, entre outros) e de outros materiais (p. ex.: solos; e sucata), de modo a que a quantidade destes no material a transportar para a unidade de britagem seja a menor possível.
Na terceira etapa, o betão é transportado até à central de reciclagem, sendo depois armazenado temporariamente em pilhas para posterior britagem e classificação granulométrica. O processo de britagem (quarta etapa) é apresentado esquematicamente na figura 3.2 e ilustrado na figura 3.3. Trata-se de equipamentos correntes de britagem (p. ex. britadeira de maxilas), que processam a separação magnética do aço existente na armadura do betão com recurso a eletroíman (figura 3.3b) e a classificação granulométrica do material através de tremonha de abertura regulável (figura 3.3c).
Figura 3.2 Esquematização da quarta etapa do processamento dos RCD (adaptado de Almeida, 2011)
Fração grossa Fração intermédia
Crivagem Britagem secundária Separação magnética Crivagem secundária Fração fina Separação magnética Separação Outros resíduos Crivagem Britagem primária Crivagem Britagem primária Crivagem Britagem secundária Separação magnética Crivagem secundária Separação magnética Outros resíduos Alimentação Britagem primária Separação
- 116 -
a) b)
c)
Figura 3.3 Exemplos do equipamento utilizado durante a quarta etapa de processamento dos RCD: a) britagem; b) separação magnética; c) crivagem (adaptado de Algarvio, 2009)
Os agregados reciclados, depois de classificados em diferentes classes granulométricas, de modo a contemplarem as diversas necessidades de aplicação, são armazenados em parques (quinta etapa), ao ar livre (figura 3.4) ou em áreas cobertas, em função da sua origem e dos seus constituintes, evitando-se assim a mistura de materiais com características distintas. No armazenamento devem ser respeitados os critérios de segurança do empilhamento, em particular da instabilidade ao deslizamento, e os critérios ambientais, de forma a reduzir ao mínimo eventuais impactes negativos.
Figura 3.4 Armazenamento dos RCD-R no parque (adaptado de Almeida, 2011)
A granulometria dos agregados reciclados produzidos da britagem do betão na unidade da Demotri varia entre 0 mm e 56 mm.
- 117 - 3.2.1.3 - Amostragem
O processo de amostragem do ABRCD no parque da Demotri decorreu de forma empírica, por
se considerar que a qualidade e a representatividade da amostra recolhida não eram prejudicadas por não se seguir a totalidade das recomendações propostas nos documentos técnicos consultados,
designadamente os relatórios técnicos “Technical Reports” - TR do CEN (CEN/TR 15310 (2006)). Os
principais motivos que contribuíram para se seguir a metodologia adotada foram: (1) a natureza do material amostrado; (2) as condições do local da amostragem; (3) o modo como o material se encontrava armazenado; e (4) os condicionalismos inerentes aos ensaios de DMA realizados no presente estudo, nomeadamente a dimensão e a forma dos provetes a preparar a partir da amostra recolhida.
A tabela 3.1 representa uma folha de registo, adaptada da norma ASTM D4687 (1995), onde
consta a informação mais relevante do processo de amostragem do ABRCD. Alguma dessa informação
é complementada visualmente pela figura 3.5.
Tabela 3.1 Registo do processo de amostragem do ABRCD
Nome da empresa Demotri, S.A. (Grupo Ambigroup). Data da
recolha 07/04/2011 Localização da
infraestrutura Parque Seixal/Casal do Marco - freguesia da Arrentela.
Hora da
recolha 14h30 Tipo de procedimento
para a produção do material
Descrito na secção 3.2.1.2. Tipo de
material
Agregado reciclado.
Descrição visual do material
Material constituído por agregados naturais de duas dimensões, grossos e finos, envolvidos por uma matriz cimentícia e porosa, e de forma irregular em virtude do processo de britagem.
Descrição do depósito de armazenamento do
material
O material encontrava-se depositado numa pilha a céu aberto (figura 3.5a), sem proteção contra agentes externos, nomeadamente os atmosféricos. A pilha do material recolhido tinha cerca de 2 m de altura e 5 m de comprimento.
Composição química
do material Sem informação. Número de blocos
recolhidos 120 blocos de dimensões inferiores a 100 mm. Peso total
Sem informação.
Recipiente de recolha 5 sacos em nylon.
Finalidade da amostragem
Avaliação da suscetibilidade à degradação por intermédio da realização de ensaios de DMA, com vista à avaliação da sua adequabilidade para a construção da camada de drenagem e recolha dos lixiviados dos aterros de resíduos.
Método de amostragem
Manual, sem recurso a qualquer tipo de equipamento de amostragem (figura 3.5b). Os critérios para a seleção das amostras foram estabelecidos em função das restrições impostas pelos ensaios de DMA. Como tal, os blocos selecionados apresentavam dimensões inferiores a 100 mm e uma forma preferencialmente quadrangular, para facilitar a execução dos provetes necessários à realização daqueles ensaios.
Tipo de preservação
Os blocos foram transportados nos sacos em nylon para o LNEC, mantendo-se nos mesmos, à temperatura ambiente, até serem encaminhados para a máquina de corte com vista à preparação dos provetes.
Parâmetros avaliados
in situ Sem informação. Observações
- 118 -
a) b) Figura 3.5 Amostragem do ABRCD: a) pilha de material existente na central de reciclagem da Demotri
no seixal; b) recolha da amostra 3.2.2 - ASIC
3.2.2.1 - Localização geográfica
O agregado reciclado ASIC tem origem no processamento das escórias de aciaria de FAE produzidas na unidade industrial da SN do Seixal. Esta unidade localiza-se na região de Lisboa e Vale do Tejo, concelho do Seixal, freguesia de Aldeia de Paio Pires, a cerca de 24 km da cidade de Lisboa (figura 3.6). As povoações na envolvência da localidade da Aldeia de Paio Pires são as seguintes: o Barreiro, a norte; o Seixal, a noroeste; e a Arrentela, a oeste. A região encontra-se coberta pela Folha nº 442, denominada “Barreiro”, da carta militar de Portugal, à escala 1:25000, publicada em 2009 pelo IGE.
Figura 3.6 Localização geográfica da SN do Seixal, com as coordenadas seguintes: 38º37’43.37’’N;
9º04’50.19’’O (adaptado de extrato do “Google earth” de 26/06/2012)
O acesso rodoviário principal à unidade industrial da SN do Seixal é primeiramente pela autoestrada A2, Lisboa-Algarve, à qual se segue a N10, direção Seixal/Fogueteiro. A região onde se
- 119 - situa a SN do Seixal é, ainda, cruzada por uma série de estradas municipais que permitem a ligação aos eixos rodoviários já mencionados e entre as localidades mais próximas.
3.2.2.2 - Processamento
O processamento das escórias de aciaria de FAE produzidas na SN do Seixal tendo em vista a sua valorização como agregado reciclado decorre após o vazamento destas para um fosso (figura
3.7) no final do período de oxidação do processo de produção de aço, e, de acordo com Roque et al.
(2006), engloba as seis etapas seguintes:
a. arrefecimento primário;
b. arrefecimento secundário;
c. fragmentação;
d. eliminação das componentes metálicas;
e. britagem; e
f. maturação final para a neutralização da cal livre remanescente.
Os mesmos autores referem, contudo, que estas etapas podem ser agrupadas em três fases, com o escoamento e o arrefecimento da escória a decorrerem na primeira fase, e a separação da componente metálica ainda existente nas escórias e as ações necessárias à valorização da sua parte não metálica a decorrem nas últimas duas fases.
Figura 3.7 Vazamento das escórias para um fosso (adaptado de Roque et al., 2006)
A primeira fase do processamento das escórias de aciaria de FAE tem início com a sua transferência do fosso para uma zona de arrefecimento primário (figura 3.8a). A base desta zona encontra-se devidamente impermeabilizada, de modo a evitar a poluição do terreno e dos recursos hídricos locais, e equipada com um sistema de drenagem que permite o encaminhamento das águas do arrefecimento para um local adequado.
As escórias são, posteriormente, transportadas para uma zona destinada à continuação do seu arrefecimento, com recurso a água, quando se pretende acelerar o processo, ou aguardando-se o tempo necessário para que este decorra naturalmente (figura 3.8b).
- 120 -
a) b)
Figura 3.8 a) Arrefecimento primário das escórias na zona impermeabilizada; b) arrefecimento
secundário (adaptado de Roque et al., 2006)
A expansibilidade das escórias de aciaria de FAE, propriedade associada à presença de cal e
de MgO na forma livre, é um dos principais fatores limitativos para a sua valorização em obras de
engenharia civil, sobretudo na construção de infraestruturas rodoviárias, conforme já mencionado na secção 2.4.2.5.3. É neste contexto que o período de arrefecimento secundário assume um papel
primordial na promoção da completa hidratação e carbonatação da cal e do MgO.
O resíduo resultante desta fase de processamento, arrefecimento primário e secundário, na LER é denominado “escórias não processadas” e catalogado no capítulo 10 com o código 10 02 02, conforme já referido na secção 2.4.2.3.
Na segunda fase procede-se, primeiramente, à fragmentação das placas de escória de aciaria de FAE formadas durante o seu arrefecimento (figura 3.9a), com remoção das partes metálicas de maiores dimensões através de meios de manipulação física. A escória resultante alimenta a tremonha do britador, a que se segue a sua britagem e separação das partes metálica (figura 3.9b), reciclada durante a produção do aço, e não metálica, por intermédio de tambores magnéticos.
Na escória de aciaria resultante passa apenas a existir aparas menores e em quantidades reduzidas, que na LER são classificadas com o código 10 02 01 e têm a denominação “resíduos do
processamento de escórias” (Roque et al., 2006).
a) b) Figura 3.9 a) Fragmentação; b) parte metálica obtida da separação das partes metálicas e não
- 121 - Na fase final do processamento das escórias de aciaria de FAE são realizadas as etapas seguintes com vista à valorização da sua parte não metálica:
a. separação por peneiração/calibração em frações granulométricas (figura 3.10) adequadas às diversas aplicações do material na construção;
b. refragmentação mecânica, com eventual moagem, para produzir maior percentagem de finos, e assim obter granulometrias mais finas;
c. eliminação das aparas metálicas de menores dimensões que não foram eliminadas nas fases anteriores, através de passagem com prato magnético e/ou reprocessamento, passando novamente o material no rolo magnético; e
d. armazenamento e maturação por hidratação ao ar livre, no tempo necessário à neutralização da cal livre remanescente.
O produto final do processamento da parte não metálica, em Portugal, é denominado comercialmente por ASIC.
Figura 3.10 Peneiração em frações granulométricas
É de referir que o conjunto de medidas para a valorização das escórias de aciaria de FAE não se restringe apenas às expostas na presente secção. Ao longo dos anos foram-se desenvolvendo diferentes métodos/técnicas, sendo que cada siderurgia, em cada país, opta pelo método que melhor se adequa às suas pretensões e/ou às suas possibilidades em função de vários fatores, tais como: os aspetos operacionais; os prazos de entrega; ou os requisitos inerentes às propriedades das escórias (Puy, 2007; Shen et al., 2009 in Wang et al., 2010).
3.2.2.3 - Amostragem
O processo de amostragem do ASIC nas instalações da SN do Seixal decorreu, no essencial, conforme o descrito na secção 3.2.1.3. Na tabela 3.2 são apresentados os elementos mais importantes do processo de amostragem do ASIC, sendo alguma dessa informação complementada pelo mostrado na figura 3.11.
- 122 -
Tabela 3.2 Registo do processo de amostragem do ASIC
Nome da empresa SN Data da
recolha 30/03/2011 Localização da
infraestrutura Avenida Siderurgia Nacional - freguesia da Aldeia de Paio Pires.
Hora da
recolha 16h30 Tipo de procedimento
para a produção do material
Descrito na secção 3.2.2.2. Tipo de
material
Agregado reciclado.
Descrição visual do material
Material denso, de tonalidade escura (negra), textura vesicular e superfície áspera, irregular e cortante. Em algumas amostras de ASIC era visível, a olho nu, a inclusão de pequenas partículas de ferro.
Descrição do depósito de armazenamento do
material
O material amostrado encontrava-se depositado em várias pilhas, a céu aberto (figura 3.11a), sem proteção contra agentes externos, em particular os atmosféricos. A pilha de onde o material foi recolhido tinha entre 3 m e 5 m de altura e uma extensão superior a 10 m.
Composição química
do material Não foi avaliada, mas a informação pode ser consultada na tabela 2.36 da secção 2.4.2.5.2. Número de blocos
recolhidos 200 blocos de dimensões inferiores a 100 mm. Peso total
Sem informação.
Recipiente de recolha 2 sacos grandes em plástico.
Finalidade da
amostragem Ver tabela 3.1. Método de
amostragem Ver tabela 3.1. Tipo de preservação Ver tabela 3.1.
Parâmetros avaliados
in situ Sem informação. Observações
suplementares Sem informação.
a) b)
Figura 3.11 Amostragem do ASIC: a) pilha de material existente no parque de armazenamento da SN do Seixal; b) recolha da amostra
3.2.3 - Basalto
3.2.3.1 - Localização geográfica
O basalto estudado foi recolhido na Pedreira nº 2029 - Moita da Ladra, da empresa Alves Ribeiro, S.A.. A exploração situa-se na região de Lisboa e Vale do Tejo, entre as povoações de Verdelha, a este, de Boca da Lapa, a sul, e de Vialonga, a sudoeste, a uma distância aproximada de 25 km da cidade de Lisboa (figura 3.12). A região encontra-se coberta pela Folha nº 403, intitulada “Bucelas: Loures”, da carta militar de Portugal, à escala 1:25000, publicada em 1993 pelo IGE.
- 123 -
Figura 3.12 Localização geográfica da Pedreira nº 2029 - Moita da Ladra, com as coordenadas
seguintes: 38º53’17.73’’N; 9º04’02.48’’O (adaptado de extrato do “Google earth” de 26/06/2012)
O acesso rodoviário principal à Pedreira nº 2029 - Moita da Ladra é pela autoestrada A1, sentido Lisboa-Porto, ao qual se segue a N10, direção Alverca/Alhandra, e a estrada municipal M501, direção Vialonga/Bucelas. A aproximação à pedreira é feita por caminhos municipais secundários pavimentados até à povoação de Boca da Lapa, seguindo-se depois por caminhos de terra batida.
3.2.3.2 - Enquadramento geológico
A Pedreira nº 2029 - Moita da Ladra insere-se numa região em que, do ponto de vista geomorfológico, se distinguem três unidades: (1) a planície aluvionar do Tejo; (2) os afloramentos terciários; e (3) os terrenos da “Orla Mesocenozóica Ocidental” (Plural, 2004).
As principais estruturas tectónicas na região são o sinclinal do Tejo, com orientação NE-SW e o
horst Jurássico de Alhandra e Vila Franca de Xira, que resulta de um cavalgamento do Miocénico sobre o Jurássico. “Esta última unidade estrutural é cortada por numerosas falhas que podem ser agrupadas nas famílias seguintes: acidentes de orientação NE-SW, paralelos ao Tejo, de entre os quais se distingue a falha de Santa Iria e a falha que passa por Cardosas e Cachoeiras; e acidentes
de orientação NW-SE, como p. ex. as falhas de Alhandra e de Alverca” (ibid.).
A “Orla Mesocenozóica Ocidental”, onde se insere o “Complexo Basáltico de Lisboa” e por essa razão detalhada nalguns aspetos em seguida, corresponde a uma bacia sedimentar, designada “Bacia Lusitaniana”, que se começou a diferenciar no Triásico. Esta bacia apresenta orientação geral
NNE-SSW, largura de cerca de 100 km e uma extensão de cerca de 250 km (ibid.), e várias
sequências deposicionais de sedimentos que resultam de sucessivos episódios regressivos e transgressivos com uma espessura total de cerca de 4 km. Dados de prospeção sísmica recolhidos a
norte de Lisboa revelaram, contudo, que a Bacia Lusitaniana é composta por várias sub-bacias (ibid.).
A evolução da geologia da região prosseguiu com eventos magmáticos no final do Cretácico, responsáveis pela instalação do “Complexo Basáltico de Lisboa”, donde provém o basalto amostrado. Este maciço basáltico “(…) é constituído por uma sucessão de derrames lávicos, separados por
- 124 -
vários níveis de materiais piroclásticos (brechas e cinzas, entre outros), por algumas camadas sedimentares (conglomerados e argilas, entre outros), contendo por vezes moluscos terrestres (…)”, “(…) e por alguns restos de vertebrados indetermináveis” (Zbyszewski, 1964). “O maciço basáltico assenta indiferentemente sobre o Turoniano ou sobre o Cenomaniano, com uma espessura variável
de ponto para ponto” (ibid.). A maior espessura, de 400 m, está localizada entre as localidades de
Caneças e de Odivelas (ibid.).
O enquadramento geológico da região onde se insere o maciço basáltico é mostrado na figura 3.13 sobre um extrato da Folha 34-B da carta geológica de Portugal, à escala 1:50000, publicada em 2008 pelo Instituto Nacional de Engenharia, Tecnologia e Inovação - INETI, o atual LNEG.
Figura 3.13 Enquadramento geológico da Pedreira nº 2029 - Moita da Ladra (adaptado da carta geológica de Portugal, à escala 1:50000, Folha 34-B, “Loures”)
3.2.3.3 - Processamento
O ciclo de produção da Pedreira nº 2029 - Moita da Ladra, envolve um conjunto de operações sequenciais que se traduzem nas etapas seguintes:
a. desmatação e decapagem; b. desmonte - exploração; c. carga; d. transporte; e. tratamento - britagem; e f. expedição.
A fase de exploração inclui um conjunto de operações executadas de modo a otimizar a