UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS
IGOR JUAN DA SILVA CÂMARA
Resíduos da construção civil: Caracterização e aplicações dos resíduos
da pavimentação asfáltica.
Natal
2019
IGOR JUAN DA SILVA CÂMARA
Resíduos da construção civil: Caracterização e aplicações dos resíduos
da pavimentação asfáltica.
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia de Materiais, do Centro de Tecnologia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como parte dos requisitos para obtenção do título de bacharel em Engenharia de Materiais.
Orientador: Prof. Dr. Marciano Furukava
Natal
2019
FICHA CATALOGRÁFICA
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI
Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede
Câmara, Igor Juan da Silva.
Resíduos da construção civil: caracterização e aplicações dos resíduos da pavimentação asfáltica / Igor Juan da Silva Câmara. - 2019.
41 f.: il.
Monografia (graduação) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia de Materiais. Natal, RN, 2019.
Orientador: Prof. Dr. Marciano Furukava.
1. Resíduos sólidos - Construção civil - Monografia. 2. Reutilização - Pavimento asfáltico - Monografia. 3. Concreto - Monografia. I. Furukava, Marciano. II. Título.
RN/UF/BCZM CDU 628.4.036 Elaborado por FERNANDA DE MEDEIROS FERREIRA AQUINO - CRB-15/301
FOLHA DE AVALIAÇÃO OU APROVAÇÃO
Assinaturas dos membros da comissão examinadora que avaliou e aprovou a Monografia do(a) candidato(a)_______________________________________, realizada em ___. ___ .______.
BANCA EXAMINADORA:
__________________________________ Prof. Dr. Marciano Furukava – Orientador
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE (UFRN)
__________________________________
Prof. Dr. Claudio Romero Rodrigues de Almeida – Avaliador 1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE (UFRN)
__________________________________ Mestre Márcio Furukava - Avaliador 2
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho aos meus pais, a minha família e
aos meus amigos pela
compreensão, carinho e apoio incansável.
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus por ter me dado esta oportunidade e forças para chegar tão longe, em um caminho em que muitos desistem.
Aos meus pais, familiares e amigos por acreditarem no meu potencial e por sempre me incentivarem nos momentos mais difíceis.
Ao meu orientador, professor Dra. Marciano Furukava, pela sua atenção, paciência e auxílio na elaboração deste trabalho.
Agradeço a todos os colegas de graduação e professores que dividiram suas experiências e sabedoria no decorrer desses anos de formação acadêmica.
RESUMO
A construção civil tem impactado o meio ambiente devido ao grande volume de resíduos gerados em obras de construção ou de demolição e afetando também com a retirada de recursos naturais, como: areia, brita, cal, água potável e madeira. O grande desafio do setor da construção é transformar esse resíduo em uma fonte alternativa de matéria-prima, através da reciclagem dos resíduos da construção civil. O presente trabalho teve como objetivo classificar os resíduos segundo as normas da ABNT e CONAMA, e caracterizar especificamente os resíduos da utilização do asfalto na atividade de pavimentação. Com a caracterização dos resíduos foi possível à sugestão de aplicação do mesmo em duas atividades, a reutilização na atividade de pavimentação e a utilização como matéria prima para fabricação de concreto produzido com resíduos de pavimento asfáltico.
ABSTRACT
The construction industry has impacted the environment due to the large volume of waste generated in construction or demolition and affecting the removal of natural resources, such as: sand, gravel, lime, water and wood. The great challenge of the construction sector is to transform this residue in an alternative source of raw material, through the recycling of construction waste. The present work aimed to classify the waste according to the ABNT and CONAMA, and characterize waste using particular asphalt paving activity. With the characterization of waste was possible to suggestion of implementation in two activities, reuse in paving activity and use as raw material for manufacture of concrete produced with waste asphalt pavement.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Restauração rodoviária ...19
Figura 2 - Restauração rodoviária ...19
Figura 3 - Máquina HM-IR 4.5 ...29
Figura 4 – Recuperação de rodovia ...29
Figura 5 - Modelos de fresadoras ...31
Figura 6 - Técnicas de reciclagem a quente em Usinas ...32
Figura 7 - Esquema de operação da reciclagem a quente in situ com fresagem a quente ...33
Figura 8 - Esquema da reciclagem a frio em central com betume-espuma ...34
Figura 9 - Esquema de produção de mistura reciclada a frio in situ com emulsão betuminosa ...34
Figura 10 - Gráfico de resistência à compressão aos 7 e 28 dias do concreto com diferentes porcentagens de substituição ...36
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Características dos impactos ambientais ...20
Tabela 2 - Características dos impactos ambientais ...22
Tabela 3 - Níveis de ruídos e suas consequências ...23
Tabela 4 - Padrões primários de qualidade do ar ambiente ...23
Tabela 5 - Impactos associados aos métodos tradicionais de reciclagem de pavimentos ...24
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente NBR - Norma Técnica
DNIT - Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes RAP - Reclaimed Asphalt Pavement
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ...13
2. REVISÃO BIBLIOGRAFICA ...14
2.1. CLASSIFICAÇÃO DOS RESÍDUOS ...14
2.2. RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO CIVIL ...16
2.3. RECICLAGEM DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS ...17
2.3.1HISTÓRICO ...17
2.3.2 MÉTODOS TRADICIONAIS DE RESTAURAÇÃO E/OU RECUPERAÇÃO RODOVIÁRIA ...18
2.4. IMPACTOS AMBIENTAIS ...19
2.4.1. IMPACTOS AMBIENTAIS DECORRENTES DE EMPREENDIMENTOS RODOVIÁRIOS ...20
2.4.2 IMPACTOS AMBIENTAIS ASSOCIADOS AOS MÉTODOS TRADICIONAIS DE RESTAURAÇÃO E/OU RECUPERAÇÃO RODOVIÁRIA ...24 2.5. TECNOLOGIAS UTILIZADAS ...25 2.5.1 MÉTODO MARINI ...27 2.5.2 MÉTODO WIRTGEM ...27 2.6. EMPRESA SOLPAV ...28 3. METODOLOGIA ...30 3.1. RESÍDUOS ...30 3.2. APLICAÇÕES ...31
3.2.1. RECLAIMED ASPHALT PAVEMENT (RAP) ...31
3.2.1.1. RECICLAGEM A QUENTE EM USINA ...32
3.2.1.2. RECICLAGEM A QUENTE “IN SITU” ...33
3.2.1.3. RECICLAGEM A FRIO EM USINA ...33
3.2.1.4. RECICLAGEM A FRIO “IN SITU” ...34
3.2.2. CONCRETO PRODUZIDO COM RESÍDUOS DE PAVIMENTO ASFÁLTICO ...34
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ...35
4.1. RECLAIMED ASPHALT PAVEMENT (RAP) ...35
4.2. CONCRETO PRODUZIDO COM RESÍDUOS DE PAVIMENTO ASFÁLTICO ...36
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ...37
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1. INTRODUÇÃO
O crescimento consolidado do setor da construção civil está transformando a realidade dos canteiros de obras. Já se verifica o grande avanço na qualidade da construção civil, que passa a investir em tecnologias e qualificação como forma de aumentar a produtividade e reduzir os desperdícios.
A construção do pavimento asfáltico exige uma quantidade significativa de materiais não renováveis. Neste contexto, o rápido esgotamento das fontes de agregados fez com que esta indústria buscasse identificar materiais alternativos para a construção de estradas sustentáveis e de baixo custo. Nessa linha, pode-se citar, como exemplo, o Reclaimed Asphalt Pavement (RAP), que basicamente são os resíduos de asfalto fresado, gerados em enormes quantidades em operações de recuperação de pavimentos. Por possuir um alto custo de descarte em aterros sanitários, custos de energia associados e alto custo da matéria prima com os agregados naturais, o reuso do RAP surgiu como uma opção para as obras de pavimentação.
A reciclagem de pavimentos consiste na fresagem e desagregação dos materiais do pavimento existente até certa profundidade e posterior reutilização destes para a construção de novas camadas mediante a adição de ligantes (cimento, cal, betume espuma, emulsão), água, eventualmente novos agregados (como corretores granulométricos) e aditivos, como medida de reabilitação do pavimento. As novas camadas construídas podem visar apenas à reabilitação das características funcionais ou também a reabilitação das características estruturais.
Resíduos provenientes de obras demolidas estão entre os mais pesquisados e estão começando a serem utilizados na prática. Todavia, a utilização de resíduos de pavimento asfáltico no concreto se mostra um campo pouco explorado, mesmo este sendo considerado como resíduos reutilizáveis ou recicláveis como agregados, ou seja, os resíduos provenientes de pavimentação são classificados como de classe A, segundo a resolução nº 307 do Conselho Nacional do Meio Ambiente – CONAMA. A incorporação do resíduo de pavimento asfáltico em concreto destina o material de maneira ecologicamente responsável e agrega valor ao material.
Assim o presente trabalho tem o objetivo de caracterizar o resíduo proveniente da pavimentação asfáltica, podendo com isso mostrar aplicações nas quais seria interessante a reutilização desse resíduo.
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2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
O conceito de resíduos pode em sua totalidade ter vários sinônimos, isso conforme época e lugar, dependendo ainda das condições econômicas, ambientais, sociais e tecnológicos. Resíduos é a designação usada para o significado de sobra no processo produtivo, seja ele industrial ou não.
A Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT – classifica os resíduos sólidos quanto aos seus riscos potenciais ao meio ambiente e à saúde pública para que possam ser gerenciados adequadamente. Assim, a NBR 10.004 (ABNT, 2004a) define resíduos sólidos como: “Resíduos nos estados sólido e semi-sólido, que resultam de atividades de origem industrial, doméstica, hospitalar, comercial, agrícola, de serviços e de varrição. Ficam incluídos nesta definição os lodos provenientes de sistemas de tratamento de água, aqueles gerados em equipamentos e instalações de controle de poluição, bem como determinados líquidos cujas particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou corpos de água, ou exijam para isso soluções técnica e economicamente inviáveis em face à melhor tecnologia disponível.”
2.1. CLASSIFICAÇÃO DOS RESÍDUOS
A classificação de resíduos envolve a identificação do processo ou atividade que lhes deu origem e de seus constituintes e características e a comparação destes constituintes com listagens de resíduos e substâncias cujo impacto à saúde e ao meio ambiente é conhecido. A identificação dos constituintes a serem avaliados na caracterização do resíduo deve ser criteriosa e estabelecida de acordo com as matérias-primas, os insumos e o processo que lhe deu origem.
Segundo a NBR 10.004 (ABNT, 2004a), os resíduos podem ser classificados em:
a) Resíduos classe I - Perigosos; b) Resíduos classe II – Não perigosos;
– resíduos classe II A – Não inertes. – resíduos classe II B – Inertes.
2.1.1 Resíduos classe I – Perigosos: Aqueles que apresentam periculosidade, em função de suas propriedades físicas, químicas ou infecto-contagiosas, que podem apresentar:
a) risco à saúde pública, provocando mortalidade, incidência de doenças ou acentuando seus índices;
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b) riscos ao meio ambiente, quando o resíduo for gerenciado de forma inadequada.
Ou uma das características descritas em 2.1.1.1 a 2.1.1.10:
2.1.1.1 toxicidade: Propriedade potencial que o agente tóxico possui de provocar, em maior ou menor grau, um efeito adverso em consequência de sua interação com o organismo.
2.1.1.2 agente tóxico: Qualquer substância ou mistura cuja inalação, ingestão ou absorção cutânea tenha sido cientificamente comprovada como tendo efeito adverso (tóxico, carcinogênico, mutagênico, teratogênico ou ecotoxicológico).
2.1.1.3 toxicidade aguda: Propriedade potencial que o agente tóxico possui de provocar um efeito adverso grave, ou mesmo morte, em conseqüência de sua interação com o organismo, após exposição a uma única dose elevada ou a repetidas doses em curto espaço de tempo.
2.1.1.4 agente teratogênico: Qualquer substância, mistura, organismo, agente físico ou estado de deficiência que, estando presente durante a vida embrionária ou fetal, produz uma alteração na estrutura ou função do individuo dela resultante.
2.1.1.5 agente mutagênico: Qualquer substância, mistura, agente físico ou biológico cuja inalação, ingestão ou absorção cutânea possa elevar as taxas espontâneas de danos ao material genético e ainda provocar ou aumentar a frequência de defeitos genéticos.
2.1.1.6 agente carcinogênico: Substâncias, misturas, agentes físicos ou biológicos cuja inalação ingestão e absorção cutânea possa desenvolver câncer ou aumentar sua frequência. O câncer é o resultado de processo anormal, não controlado da diferenciação e proliferação celular, podendo ser iniciado por alteração mutacional.
2.1.1.7 agente ecotóxico: Substâncias ou misturas que apresentem ou possam apresentar riscos para um ou vários compartimentos ambientais.
2.1.1.8 DL50 (oral, ratos): Dose letal para 50% da população dos ratos testados, quando administrada por via oral (DL – dose letal).
2.1.1.9 CL50 (inalação, ratos): Concentração de uma substância que, quando administrada por via respiratória, acarreta a morte de 50% da população de ratos exposta (CL – concentração letal).
2.1.1.10 DL50 (dérmica, coelhos): Dose letal para 50% da população de coelhos testados, quando administrada em contato com a pele (DL – dose letal).
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2.1.2 Resíduos classe II A - Não inertes: Aqueles que não se enquadram nas classificações de resíduos classe I - Perigosos ou de resíduos classe II B - Inertes, nos termos desta Norma. Os resíduos classe II A – Não inertes podem ter propriedades, tais como: biodegradabilidade, combustibilidade ou solubilidade em água.
2.1.3 Resíduos classe II B – Inertes: Quaisquer resíduos que, quando amostrados de uma forma representativa, segundo a ABNT NBR 10007, e submetidos a um contato dinâmico e estático com água destilada ou desionizada, à temperatura ambiente, conforme ABNT NBR 10006, não tiverem nenhum de seus constituintes solubilizados a concentrações superiores aos padrões de potabilidade de água, excetuando-se aspecto, cor, turbidez, dureza e sabor.
2.2. RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO CIVIL
Ainda que os resíduos oriundos das atividades da indústria da construção civil não estejam explicitamente citados, estes estão inclusos nas atividades industriais ou mesmo nas atividades de serviços. No entanto, há uma Resolução específica para os resíduos da construção civil, a Resolução 307, de 5 de julho de 2002, do Conselho Nacional do Meio Ambiente – CONAMA, que dispõe sobre a gestão destes resíduos. Esta Resolução define claramente que os resíduos da construção civil “são os provenientes de construções, reformas, reparos e demolições de obras de construção civil, e os resultantes da preparação e da escavação de terrenos, tais como: tijolos, blocos cerâmicos, concreto em geral, solos, rochas, metais, resinas, colas, tintas, madeiras e compensados, forros, argamassa, gesso, telhas, pavimento asfáltico, vidros, plásticos, tubulações, fiação elétrica etc., comumente chamados de entulhos de obras, caliça ou metralha.” Ainda segundo a resolução 307 do CONAMA, os resíduos da construção civil deverão ser classificados da seguinte forma:
I - Classe A - são os resíduos reutilizáveis ou recicláveis como agregados, tais como:
a) de construção, demolição, reformas e reparos de pavimentação e de outras obras de infra-estrutura, inclusive solos provenientes de terraplanagem;
b) de construção, demolição, reformas e reparos de edificações: componentes cerâmicos (tijolos, blocos, telhas, placas de revestimento etc.), argamassa e concreto;
c) de processo de fabricação e/ou demolição de peças pré-moldadas em concreto (blocos, tubos, meio-fios etc.) produzidas nos canteiros de obras;
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II - Classe B - são os resíduos recicláveis para outras destinações, tais como plásticos, papel, papelão, metais, vidros, madeiras, embalagens vazias de tintas imobiliárias e gesso;
III - Classe C - são os resíduos para os quais não foram desenvolvidas tecnologias ou aplicações economicamente viáveis que permitam a sua reciclagem ou recuperação;
IV - Classe D - são resíduos perigosos oriundos do processo de construção, tais como tintas, solventes, óleos e outros ou aqueles contaminados ou prejudiciais à saúde, oriundos de demolições, reformas e reparos de clínicas radiológicas, instalações industriais e outros bem como telhas e demais objetos e materiais que contenham amianto ou outros produtos nocivos à saúde.
2.3. RECICLAGEM DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS
Segundo BERNUTTI et. al. (2006), a reciclagem de pavimentos se baseia na reutilização de materiais fresados combinados com agentes rejuvenescedores e ou ligantes asfálticos novos, ou ainda com incorporação de agregado para correção granulométrica, de espuma de asfalto ou de emulsões asfálticas e até de cimento Portland.
A reciclagem de pavimentos é feita através da reutilização parcial ou total dos materiais de revestimento e/ou da base e/ou da sub-base. Após a desagregação, os materiais são misturados novamente ou tratados por energia térmica e/ou aditivados com ligantes novos ou rejuvenescedores, com ou sem recomposição granulométrica. (MOMM; DOMINGUES, 1995 apud COSTA; PINTO, 2011).
COSTA E PINTO (2011) relataram que inicialmente, a retirada do material da pista era realizada através de equipamentos manuais com dispositivos de lâminas e escarificadores. Atualmente, a retirada do material da pista é realizada através de máquinas fresadoras. Porém o princípio é basicamente o mesmo: Fragmentação, trituração e retirada da camada antiga do pavimento, para então reutilizá-la combinada a outros componentes.
2.3.1 HISTÓRICO
No Brasil, a primeira utilização da técnica de reciclagem de revestimentos betuminosos aconteceu na cidade do Rio de Janeiro em 1960, onde, na época, o revestimento era removido por meio de marteletes, transportado para a usina e remisturado. A primeira rodovia a ser reciclada foi a Via Anhanguera, trecho entre São Paulo e Campinas, na década de 1980. (Pinto, 1989)
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A partir da crise do petróleo, na década de 1970, com a escassez de materiais asfálticos mais a crise econômica internacional, os técnicos rodoviários internacionais, em conjunto com os organismos de fomento, voltaram-se para a ideia de reprocessar os materiais de pavimentação de pistas deterioradas, por meio da reciclagem (Bonfim, 2001). Existem várias técnicas de reciclagem que essas por sua vez estão se moldando e melhorando com o passar dos anos, sempre em busca do desenvolvimento sustentável.
Com o passar dos anos foram desenvolvidas diversas pesquisas no Instituto de Pesquisa Rodoviária/ Departamento de Infraestrutura Rodoviária (IPR/ DNIT), com o intuito de promover e o aperfeiçoamento das técnicas de reciclagem e com o passar do tempo essas estão sendo mais utilizadas, pois, evita a quantidade de resíduos gerados por novas construções além de evitar a exploração de recursos naturais, diminuição de custos referente à distancias de transportes além de ser uma alternativa econômica.
2.3.2 MÉTODOS TRADICIONAIS DE RESTAURAÇÃO E/OU RECUPERAÇÃO RODOVIÁRIA
Métodos tradicionais para o revestimento de pavimentos asfálticos deteriorados são a aplicação de novas misturas asfálticas a quente no recapeamento, com ou sem fresagem a frio, com equipamentos e/ou a remoção dos materiais existentes na superfície com equipamento pesado tipo trator de esteira. Recapeamentos (adequada sobreposição ao pavimento existente de uma ou mais camada(s) constituída(s) de mistura(s) betuminosa(s) e/ou concreto de cimento portland) são tipicamente utilizados sobre toda a superfície da rodovia, incluindo os acostamentos.
Entretanto, essas soluções convencionais utilizam grandes quantidades de recursos naturais, como material betuminoso e materiais agregados (material graúdo e miúdo) de alta qualidade. O processo de recapeamento, de pavimentos asfálticos, além de apresentar um custo relativamente alto, alterar a geometria da pista e sua cota, também consome muito tempo, interrompe o tráfego e é potencialmente perigoso para os motoristas e mão de obra envolvida no trabalho, como mostram os exemplos das figuras a seguir.
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Figura 1 - Restauração rodoviária (COSTA E FILHO, 2010).
Figura 2 - Restauração rodoviária (COSTA E FILHO, 2010).
2.4. IMPACTOS AMBIENTAIS
Entende-se por Impacto Ambiental qualquer alteração nas propriedades físicas e/ou químicas e/ou biológicas do meio ambiente, provocadas por ações humanas. Estes impactos podem ser classificados segundo uma série de características como as colocadas na tabela 1, a seguir (DNIT, 2005).
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Tabela 1 – Características dos impactos ambientais (DNIT, 2005).
2.4.1. IMPACTOS AMBIENTAIS DECORRENTES DE
EMPREENDIMENTOS RODOVIÁRIOS
Tradicionalmente os programas rodoviários são divididos em 4 (quatro) etapas ou fases, cada qual com características e estudos específicos com potencialidades distintas de impactar o meio ambiente (DNIT, 2005). Essas fases são: viabilidade, planejamento e projeto, construção e operação.
A fase de viabilidade consiste do processo de avaliação de uma rodovia sob o aspecto técnico-econômico, com base em um conjunto de estudos, conceituações e avaliações que permitem caracterizar o volume de tráfego anual e futuro, as alternativas de traçado e a definição técnica das alternativas quanto à capacidade, quantificação do conjunto de obras e à interferência com outros planos e programas, objetivando a avaliação dos benefícios resultantes da implantação comparados com os custos requeridos pela obra.
Segundo Fogliatti (2004), “na fase de planejamento de um sistema de transporte, devem-se incluir estudos de localização do projeto (no caso de projetos rodoviários, estudos de alternativas de traçado), determinado pelo artigo 5º da Resolução 001/86 do CONAMA, respeitando e observando a compatibilidade do projeto com os planos e programas do governo propostos
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na área de influência, além das análises de pré-viabilidade técnica e econômica do empreendimento”.
Segundo Gourdad (2000), na fase de planejamento e projeto, não são observados impactos ambientais significativos nos meios físicos e bióticos decorrentes das atividades apresentadas, porém esta fase pode ocasionar algumas expectativas, gerando impactos no meio antrópico.
Segundo Bella e Bidone (1993) “à medida que se iniciam os trabalhos visando ao projeto de engenharia é muito comum um processo intenso de valorização do preço da terra, tanto nas áreas rurais, como nas áreas urbanas que passarão a ser servidas. Tal valorização tem como consequência as alterações de uso do solo e até mudança do público-alvo, que pode não resistir às ofertas de compra com valores crescentes, além de ocasionar impedimentos à construção e à operação, e à potencialização de problemas sociais devido a interfaces com áreas de conflito social ou já degradadas ambientalmente”.
Com isso, pode-se destacar como impacto ambiental na fase de planejamento e projeto a grande especulação quanto ao uso do solo, ou seja, a especulação imobiliária.
Durante a fase de implantação (construção) da rodovia, as principais atividades são basicamente: a mobilização, a instalação do canteiro, a implantação da obra e a desmobilização (SÁ, 1996). Assim, tem-se como principais impactos observados na fase de implantação de um projeto rodoviário aqueles decorrentes do canteiro de obras, dos desmatamentos e limpeza dos caminhos de serviço, da terraplenagem, empréstimos e bota-fora, da drenagem e da exploração de materiais de construção, como por exemplo, a indução de processos erosivos, os assoreamentos e a evasão da fauna, entre outros.
Após a implantação da rodovia seguem-se as atividades relacionadas à sua operação que são iniciadas após a conclusão das obras de desmobilização de canteiros e usinas, mais precisamente quando for
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efetivada a liberação do corpo estradal aos diversos usuários, de modo que estes possam utilizá-lo com condições de conforto e segurança.
Assim, a fase de operação engloba atividades de conservação e de restauração. Podem ser destacadas: a conservação de rotina; a de emergência, a especial e o reordenamento do tráfego. Portanto, a conservação da rodovia envolve todas as atividades preventivas e corretivas de controle e de manutenção das rodovias. Podem ser citados como impactos decorrentes desta fase a poluição atmosférica, a poluição das águas, os ruídos e vibrações entre outros. Na Tabela 2 são mostradas as principais fontes de ruído nesta fase. Na tabela 3 são apresentados exemplos de desconfortos causados por exposição a níveis de som em excesso.
Nesta fase também os padrões de qualidade do ar adotados no Brasil tem seus valores limite determinados pela Resolução CONAMA nº 03/90 de 28 de junho de 1990, conforme apresentado na Tabela 4.
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Tabela 3 - Níveis de ruídos e suas consequências (SOUZA, 1992 apud PEREIRA, 2000).
Tabela 4 - Padrões primários de qualidade do ar ambiente (DNIT, 2000).
Uma vez instalada a rodovia e iniciada a sua operação, começa sua deterioração e, portanto, se faz necessária obra de recuperação. Assim a
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restauração de rodovias representa um conjunto de intervenções que visam ao restabelecimento/recuperação total ou parcial de uma edificação a uma fase anterior. Dentre os impactos ambientais associados a esta fase, pode-se destacar: a fixação temporária de mão de obra, a emissão de poeira e gases, alterando a qualidade do ar, a incidência de focos de incêndio entre outros.
2.4.2 IMPACTOS AMBIENTAIS ASSOCIADOS AOS MÉTODOS
TRADICIONAIS DE RESTAURAÇÃO E/OU RECUPERAÇÃO
RODOVIÁRIA
Durante os serviços de restauração e/ou recuperação rodoviária, sobretudo para os métodos tradicionais, identificam-se possíveis impactos ambientais listados na Tabela 5.
Tabela 5 - Impactos associados aos métodos tradicionais de reciclagem de pavimentos (COSTA E FILHO, 2010).
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No impacto ambiental identificado com o surgimento de erosões, deslizamentos, assoreamento, desertificação que normalmente ocorrem em caixas de empréstimo, nos locais de bota-foras e de disposição do material resultante da fresagem do pavimento, a medida mitigadora mais adequada é a execução de obras de drenagem complementares e de substituição de dispositivos.
Ainda sobre o meio biofísico, o impacto ambiental identificado com a aceleração do processo de extinção regional de animais silvestres, ocasionado por atropelamento, a medida mitigadora mais adequada é a execução de “passagem seca” para os referidos animais. Para o impacto ambiental causado pela elevada emissão de poeira e gases, alterando a qualidade do ar a medida mitigadora mais adequada seria aspergir água nas áreas poeirentas e/ou usar máscaras.
Com relação ao meio antrópico, a medida mitigadora mais adequada para o impacto de acidentes com pessoas e equipamentos envolvidos direta ou indiretamente no serviço, é a adoção de programas de esclarecimento junto aos operários envolvidos na obra e/ou controlar a velocidade de veículos e equipamentos na obra. Já o impacto relativo ao excesso de ruídos e vibrações, uma medida mitigadora adequada seria realizar manutenção regular das máquinas e equipamentos.
De forma geral, o entulho proveniente dos métodos tradicionais de restauração e/ou recuperação rodoviária muitas vezes é gerado por deficiências de implantação de novas tecnologias no processo de construção rodoviária. A melhoria no gerenciamento e controle de obras públicas e também trabalhos conjuntos com empresas, universidades e pesquisadores ligados à construção rodoviária, podem contribuir para atenuar este desperdício.
2.5. TECNOLOGIAS UTILIZADAS
A reciclagem do pavimento asfáltico consiste em técnicas que tem como principal objetivo transformar a camada do pavimento que está comprometida em uma nova. Segundo o Departamento Nacional de
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Infraestrutura de Transporte, apresenta-se como uma solução para muitos problemas e oferece inúmeras vantagens em relação à utilização convencional de materiais virgens.
A reciclagem dos materiais existentes no pavimento para compor uma nova estrutura resulta em considerável economia de energia, material e dinheiro, além de resolver problemas como o do descarte do material deteriorado. Ou seja, o reprocessamento do material tem como principal função minimizar os impactos ambientais, como degradação de jazidas, emissão de gases poluentes entre outros problemas. Essa necessidade é proveniente ao crescimento do tráfego de veículos nas rodovias, dessa forma o pavimento começa a apresentar diversas patologias como trincas, fissuras e desagregação de material, tornando-se essencial a sua reestruturação para promover segurança e conforto ao rolamento.
A escolha do método utilizado para a recuperação do pavimento flexível é feita de acordo com os resultados do estudo em função do tipo de pavimento e ensaios laboratoriais.
A reciclagem consiste em uma técnica de restauração com o intuito para promover a sustentabilidade, além de ser um atrativo econômico. O aproveitamento de até 70% do cimento asfáltico de petróleo envelhecidos. O ideal é que as rodovias estejam sempre sendo monitoradas, pois, se for detectada a deterioração do pavimento antes da sua ruptura completa, é possível a sua recuperação sem comprometer o traçado, ou seja, a geometria da pista. É muito importante saber, também, qual o resultado final desejado com a restauração do pavimento, reforço estrutural, maior conforto ao rolamento etc.
Há diversos métodos para reciclagem de pavimento asfáltico, mais para escolha a que se aplica é preciso averiguar as características, composição, defeitos e suas prováveis causas baseando-se sempre com estudos das amostras retiradas no campo, essas devem ser levadas ao laboratório para análise do histórico de desempenho seja ele estrutural ou funcional do pavimento e por meio de seus resultados deve-se examinar a
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possibilidade de seu reaproveitamento e a escolha do método que mais se adequa para que esse possa ser aplicado.
A Associação de Reciclagem Asfáltica dos Estados Unidos (The Asphalt Recycling and Reclaiming Association-ARRA) define cinco categorias principais de diferentes métodos de reciclagem (KANDHAL, 1997) – reciclagem a frio, a quente, a quente in-situ, a frio in-situ e reciclagem de camadas do pavimento. Na maioria das vezes, é comum classificar as técnicas de reciclagem de pavimentos asfálticos em apenas duas modalidades, que são a reciclagem a quente e a frio, essas que, por sua vez, podem ser executadas no próprio local, ou seja, in situ – ou em usina apropriada.
No Brasil, há dois métodos de reestruturação da camada do revestimento que está danificado, utilizados pelo DNER, o Marini e Wirtgen, a frio e a quente respectivamente. Segundo o DNIT (2006), podem ser corrigidos defeitos com severidade baixa ou média tais como desagregações, corrugações, afundamentos nas trilhas de roda, locais de baixa aderência, exsudações e locais com problemas de declividade transversal.
2.5.1 MÉTODO MARINI
Método Marini consiste na fresagem do material a frio do revestimento, depois este passa a ser misturado em máquina apropriada a quente ou a frio, com adição de agente rejuvenescedor de asfalto, material betuminoso ou estabilizantes químicos, posteriormente, o equipamento processa a mistura com o material deteriorado à quente e depois é feito seu espalhamento. Segundo o DNER (1996) essa técnica é muito utilizada em países europeus e a porcentagem de reaproveitamento do material fresado pode atingir cerca de 90% (DNER, 1996).
2.5.2 MÉTODO WIRTGEM
Método Wirtgen segundo o DNIT consiste utilização da máquina Remixer da Wirtgen onde a fresagem do material realizada a quente, ou seja, é feito o aquecimento da superfície para a remoção do revestimento,
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depois esse material é misturado com novos agregados depois é feito sua propagação.
2.6. EMPRESA SOLPAV
O tratamento Eco-Asfáltico foi patenteado pela Solpav, empresa de São José, na Grande Florianópolis. A máquina HM-IR 4.5 foi criada com base em uma tecnologia existente nos Estados Unidos e auxilia na recuperação de leitos asfálticos de ruas e avenidas no caso de fissuras, craquelados e buracos reutilizando o asfalto já existente.
Segundo o diretor da empresa, Luis Renato Bischoss, a tecnologia, que já foi utilizada em testes em Lages, utiliza asfalto fresado - aquele que é descartado, como componente de recomposição – semelhante à utilização de pneus descartados onde ambos são moídos e integrados a massa asfáltica.
Funciona assim: o asfalto que seria descartado no meio ambiente é peneirado e granulado conforme a necessidade de recomposição do leito asfáltico a ser reparado. O mesmo, após o processo de aquecimento através de raios infravermelhos, é “amolecido”. Esse processo dura cerca de 8 minutos e atinge uma temperatura de até 340º C.
Depois se adiciona emulsão desenvolvida especialmente pela SolPav para reconstituir as características aglutinantes e resistentes. A área então é nivelada. Em apenas dez minutos o tráfego já pode ser liberado.
O reparo dura em média um ano. Cada máquina HM-IR 4.5 faz cerca de 200 metros, de asfalto por dia. Como utiliza material reaproveitado, que não teria outra função, e menos mão de obra, pode gerar uma economia de até 90% aos cofres públicos.
O equipamento SolPav não emite nenhum ruído, ao contrário dos métodos tradicionais que em funcionamento atingem quase 100dbs - a partir do nível de 85 dB pode ser danosos aos ouvidos. Isso acontece porque com a utilização de infravermelho, a poluição sonora é drasticamente reduzida.
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Figura 3 - Máquina HM-IR 4.5 (SOLPAV, 2013).
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3. METODOLOGIA
Para a realização deste trabalho foi feita a caracterização dos resíduos provenientes de uma pavimentação asfáltica. Em seguida, a indicação de possíveis aplicações para a utilização do resíduo gerado.
3.1. RESÍDUOS
Os materiais constituintes do resíduo do revestimento asfáltico são os mesmos que constituem o próprio revestimento. Sendo composto por agregados graúdos, agregados miúdos, material de enchimento e ligante asfáltico.
O agregado graúdo pode ser pedra britada, escória ou seixo rolado, preferencialmente britado. O agregado miúdo pode ser areia, pó-de-pedra ou mistura de ambos, suas partículas individuais são resistentes e livres de torrões de argila e de substâncias nocivas, devendo apresentar equivalente de areia igual ou superior a 55%. O material de enchimento é constituído por materiais minerais como cimento Portland, cal e pós-calcários.
A composição do resíduo do pavimento asfáltico deve satisfazer os requisitos da tabela seguinte com as respectivas tolerâncias no que diz respeito à granulometria.
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3.2. APLICAÇÕES
3.2.1. RECLAIMED ASPHALT PAVEMENT (RAP)
O Reclaimed Asphalt Pavement (RAP), mais conhecido no Brasil como asfalto fresado, é o material proveniente do processo de fresagem de pavimentos asfálticos. A fresagem corresponde a um processo mecânico no qual se faz o corte ou desbaste da superfície asfáltica a uma profundidade pré-estabelecida, a fim de realizar manutenções no pavimento. Esse corte é realizado por uma máquina fresadora que raspa o asfalto com auxílio de um cilindro denteado, denominado cilindro fresador, conforme ilustrado na Figura.
Figura 5 - Modelos de fresadoras (BONFIM, 2007).
Os materiais que compõem o RAP são os próprios materiais que compõem o revestimento asfáltico, ou seja, areia, brita e cimento asfáltico de petróleo. Por esse motivo, o tipo de asfalto e seus componentes originalmente utilizados refletem nas características do material fresado obtido. Por outro lado, as características físicas do material também dependem do tipo de processo de fresagem empregado. Atualmente existem diversas técnicas de reciclagem de pavimentos. De uma forma geral podem ser classificadas como a frio ou a quente, com processamento em usina ou in situ.
Na fresagem do pavimento a frio, o processo é realizado na temperatura ambiente, sem o pré-aquecimento do pavimento. O único tipo de aquecimento, apesar de desprezível no processo, refere-se à energia liberada pelo impacto dos dentes de corte no pavimento durante a fresagem. Essa reciclagem é realizada com a adição de um ligante (emulsão betuminosa, betume-espuma ou cimento Portland) ao material fresado, formando uma mistura apta a constituir uma nova camada da base. Já na fresagem a quente, utilizada como parte do processo de reciclagem in situ a quente, é efetuado o pré-aquecimento do revestimento e, nesse caso, a
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fresagem é similar. Trata-se, porém, de uma escarificação como forma de desbaste da camada, pois a mesma oferece pouca resistência ao corte pelo fato da estrutura estar aquecida.
3.2.1.1. RECICLAGEM A QUENTE EM USINA
Neste processo é realizada a fresagem à frio das camadas betuminosas existentes. Então o material é transportado até a usina para ser reciclado. Após a mistura realizada na usina o material reciclado é levado novamente até a pista para ser espalhado e compactado utilizando os procedimentos convencionais. A mistura pode ser realizada em usinas gravimétricas ou volumétricas “Drum Mixer”. Segundo RAMOS et al. (1996) a reciclagem a quente em usinas gravimétricas permite a utilização de até 50% de material fresado na composição da massa reciclada. Caso o tambor secador seja utilizado, pode-se conseguir aumentar esta proporção para 80%.
De acordo com KANDHAL E MALLICK (1997) em usina volumétrica “Drum Mixer”, cerca de 30 a 50% do material fresado é utilizado, em alguns casos o percentual chega a 70%.
A reciclagem a quente em usina normalmente permite a correção de misturas deficientes e é vantajosa porque permite a reutilização de material que seria descartado e causaria prejuízo ambiental.
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3.2.1.2. RECICLAGEM A QUENTE “IN SITU”
O processo da reciclagem a quente “in situ” consiste na execução da fresagem do revestimento asfáltico, que é misturada a quente no próprio local com ligante novo e/ou agente rejuvenescedor e/ou agente de reciclagem, agregado e/ou mistura asfáltica. Depois a mistura reciclada é distribuída e compactada de forma convencional. O equipamento utilizado nesse método de reciclagem é complexo, constituído de duas unidades, sendo uma pré-aquecedora e uma pequena usina para reciclagem “in situ”. Placas emissoras de raios infravermelhos provocam o pré-aquecimento do revestimento até uma temperatura de 130°C.
Figura 7 - Esquema de operação da reciclagem a quente in situ com fresagem a quente (PINTO, 2002).
3.2.1.3. RECICLAGEM A FRIO EM USINA
Na reciclagem a frio em usina, o revestimento asfáltico é desbastado pela fresadora e despejado direto em um caminhão, que o transporta para uma central. Na central, ele é misturado a um ligante para formar a mistura reciclada. A grande vantagem deste processo é a oportunidade de trabalhar o RAP, podendo-se realizar a britagem ou peneiramento do mesmo na central. O processo também permite a adição de agregado novo (brita), dosando a mistura como se achar melhor. A mistura reciclada pode ser utilizada tanto no local onde foi feita a fresagem como em outros locais. Esse tipo de reciclagem permite o uso de asfalto fresado que já está acumulado em áreas de bota-fora, contribuindo, assim, para a redução dos depósitos desse material.
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Figura 8 - Esquema da reciclagem a frio em central com betume-espuma (BAPTISTA, 2006).
3.2.1.4. RECICLAGEM A FRIO “IN SITU”
Na reciclagem a frio, a mistura dos materiais é feita sem aplicação de aquecimento e a reutilização é feita no próprio local. A operação é realizada através de recicladoras, essa máquina, que evoluiu da fresadora, assume a dupla função de realizar o desbastamento do pavimento e de injetar o ligante, produzindo a mistura que fica aplicada no próprio local. De acordo com Baptista (2006), nesse tipo de processo, todo o RAP costuma ser incorporado na mistura e reutilizado.
Figura 9 - Esquema de produção de mistura reciclada a frio in situ com emulsão betuminosa (WIRTGEN, 2004).
3.2.2. CONCRETO PRODUZIDO COM RESÍDUOS DE PAVIMENTO ASFÁLTICO
Na composição do concreto, utiliza-se tradicionalmente areia e pedra britada, como agregado miúdo e agregado graúdo, respectivamente. O agregado miúdo atua na composição do cimento favorecendo a coesão, enquanto que a principal função do agregado graúdo é contribuir para a resistência mecânica. Outro componente que pode integrar a composição
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típica do concreto é o aditivo, que consiste numa substância química incorporada à massa em pequenos teores, cujo objetivo é melhor as propriedades do concreto fresco e/ou endurecido.
Para a obtenção desse concreto produzido com resíduos de pavimento asfáltico houve a substituição do agregado miúdo e agregado graúdo por agregados provenientes de resíduos de pavimentação asfáltica. O concreto produzido com o traço de referência, que serve como base para análise comparativa com os outros concretos, é constituído apenas por cimento Portland, areia natural, brita natural e água. As demais produções foram feitas com a substituição de 20%, 40%, 60%, 80% e 100% em volume de agregados pelo agregado proveniente de resíduo de pavimento asfáltico.
O concreto foi produzido de maneira manual seguindo o seguinte passo a passo:
a) Em superfície plana e impermeabilizada mistura-se a seco o agregado miúdo natural, quando houver adição de RPA (resíduo de pavimento asfáltico) a parcela de agregado miúdo deverá ser inserida nesse passo, e cimento, de maneira a obter-se coloração uniforme;
b) Adiciona-se e mistura-se o agregado graúdo, quando houver adição de RPA (resíduo de pavimento asfáltico) a parcela de agregado graúdo deverá ser inserida nesse passo;
c) Forma-se uma cratera, onde é colocada a água de amassamento e continua-se a misturar até que o concreto adquira uma homogeneidade compatível com o processo;
d) O concreto fresco é colocado em carrinho de mão, previamente tratado a fim de evitar a absorção da água de amassamento por ele. E os corpos de prova cilíndricos foram produzidos.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1. RECLAIMED ASPHALT PAVEMENT (RAP)
A reciclagem de pavimentos asfálticos por meio da utilização do RAP (Reclaimed Asphalt Pavement) se mostrou como uma solução para muitos problemas. Podemos citar as seguintes vantagens:
Conservação de agregados, de ligantes e de energia, ou seja, a reutilização dos agregados do pavimento degradado propicia uma redução na demanda de novos materiais e das respectivas distâncias de transporte, prolongando o tempo de exploração das ocorrências existentes, além disso, o ligante remanescente pode ter suas propriedades restabelecidas pela adição de asfalto novo ou agente rejuvenescedor. O consumo de energia
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também pode ser favorecido através de sua redução durante a usinagem da mistura.
Preservação do meio ambiente, ou seja, evitar a exploração excessiva de jazidas minerais, evitando assim o acúmulo e/ou geração do passivo ambiental.
Conservação das condições geométricas existentes, ou seja, a adoção das técnicas de reciclagem permite que as condições geométricas da pista sejam mantidas ou modificadas facilmente, evitando-se problemas, como por exemplo, as alturas em túneis e o acréscimo de carga permanente em pontes e viadutos.
4.2. CONCRETO PRODUZIDO COM RESÍDUOS DE PAVIMENTO ASFÁLTICO
O ensaio de resistência à compressão axial foi realizado nos corpos-de-prova aos 7 e 28 dias, os resultados se deram conforme mostra a figura 6. Pode-se observar que houve uma certa constância no crescimento da resistência entre os 7 e os 28 dias, com valores numa faixa entre 20% e 25%, para todos os traços, inclusive o traço de referência. Esse crescimento está próximo ao crescimento esperado, que é para concretos simples próximo a 30% nesse período. Existe uma pequena diferença entre o concreto C-20% e o C-40%, que se assemelham a diferença de resistência entre o C-60% e o C-80%, uma maior diferença é observada entre o C-0% e o C-20%, assim como entre o C-40% e o C-60%, e o C-80% e C-100%.
Figura 10 - Gráfico de resistência à compressão aos 7 e 28 dias do concreto com diferentes porcentagens de substituição (ALVES, 2017).
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Pôde-se observar que a linha de ruptura no concreto passava por agregados graúdos e que estes se encontravam rompidos, evidenciando sua baixa resistência, ou pelo menos uma resistência inferior à da massa do concreto.
Figura 11 - Corpo de prova rompido (ALVES, 2017).
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A reciclagem é uma prática que se faz necessária atualmente, em diversas áreas de produção, devido ao grande crescimento populacional e ao desenvolvimento do país. A técnica de reciclar pavimentos é recente, inovadora e de alta tecnologia criada com o intuito de adequar as obras rodoviárias ao conceito de sustentabilidade.
O reaproveitamento do material fresado de pavimentação pode gerar diversos benefícios como: a manutenção do perfil geométrico existente e ainda a correção dos defeitos superficiais no revestimento. Levando ainda em consideração, o fato de haver uma redução do tempo necessário para executar obras de restauração das vias. Além disso, permite a conservação de agregados, de ligantes e de energia, com consequente preservação do meio ambiente.
Um grande problema é a necessidade de mão de obra especializada. Para modificar esse cenário é necessário que os novos engenheiros, arquitetos e projetistas se atualizem juntamente com a geração existente. Ainda existem também, as dificuldades de acesso das máquinas às obras
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distantes dos grandes centros urbanos, além disso, faz-se necessária uma análise econômica para realizar os serviços em regiões diferentes, devido as particularidades de cada local.
Apesar das vantagens demonstradas, a utilização do RAP em projetos de pavimentação ainda é pouco comum no Brasil e demais países da América Latina. Isso se deve à ausência de exigências legais e também à abundância de recursos naturais. Em outros países, cujas jazidas são escassas, essa é uma solução bastante sustentável do ponto de vista ambiental e econômico.
As vantagens do processo de reaproveitamento do material fresado de pavimentação se sobrepõem às suas desvantagens. Torna- se evidente, portanto, que é necessário que grandes empresas do ramo rodoviário adotem a técnica, pois reciclar pavimentos de rodovias consiste em um ciclo que se auto alimenta, otimizando tempo, recursos e minimizando os impactos ao meio ambiente.
Já em relação ao concreto produzido com resíduos de pavimento asfáltico, a incorporação do resíduo no concreto diminui a resistência à compressão, e a redução dessa resistência é maior com o aumento dos teores de adição do resíduo. Não sendo uma alternativa viável para concretos com finalidades estruturais ou que necessitem uma resistência elevada. Todavia, pode ser utilizado em concretos que não demandem grandes resistências como em concretos não estruturais, os concretos utilizados para execução de artefatos, tendo em vista que haverá um benefício ecológico com o reaproveitamento do material asfáltico extraído das ruas.
Foram percebidas alterações significativas nas propriedades do concreto a partir da inserção do resíduo de pavimento asfáltico com 20% de substituição, entretanto há uma pequena variação entre essa taxa de substituição e a de 40%, quando comparadas com as demais. Sendo assim, a proporção mais interessante para trabalho e utilização em larga escala seria a de 40%, pois insere um volume considerável do resíduo sem grandes alterações quando comparados com os valores de menores substituições.
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