LEONARDO SOARES
CARACTERIZAÇÃO LABORATORIAL DO RESÍDUO DA EXTRAÇÃO
DE MINERAÇÃO DE PEDRAS SEMIPRECIOSAS COMO AGREGADO
ALTERNATIVO PARA UTILIZAÇÃO EM PAVIMENTAÇÃO
Santa Rosa 2018
CARACTERIZAÇÃO LABORATORIAL DO RESÍDUO DA EXTRAÇÃO
DE MINERAÇÃO DE PEDRAS SEMIPRECIOSAS COMO AGREGADO
ALTERNATIVO PARA UTILIZAÇÃO EM PAVIMENTAÇÃO
Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia Civil apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Civil.
Orientador: André Luiz Böck
Santa Rosa 2018
CARACTERIZAÇÃO LABORATORIAL DO RESÍDUO DA EXTRAÇÃO
DE MINERAÇÃO DE PEDRAS SEMIPRECIOSAS COMO AGREGADO
ALTERNATIVO PARA UTILIZAÇÃO EM PAVIMENTAÇÃO
Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado para a obtenção do título de ENGENHEIRO CIVIL e aprovado em sua forma final pelo professor orientador e pelo membro da banca examinadora.
Santa Rosa, 12 de Julho de 2018
Prof. André Luiz Böck Doutor pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul - Orientador Prof. Diorges Carlos Lopes Coordenador do Curso de Engenharia Civil/UNIJUÍ
BANCA EXAMINADORA
Prof. Gabriela Meller Mestra pela Universidade Federal de Santa Maria
A dedicatória será aos meus pais Clari Seckler Soares e Nara Andrea Soares, pois, sempre me apoiaram em qualquer desafio ou compromisso que me proponho em realizar.
Outra parte da dedicatória serão para interessados no tema desse Trabalho de Conclusão de Curso.
A ciência é uma grande montanha de açúcar; dessa montanha só conseguimos retirar insignificantes pedacinhos.
Aqui está a passagem da minha vida de estudante de graduação para a vida profissional, independente se a próxima etapa será no mercado de trabalho ou em um mestrado, por exemplo. Refiro-me que foram 10 meses que resultaram numa sensação de felicidade e alívio. As vezes algumas coisas ocorrem no meio do caminho, mas estão ali para nos testar e dar oportunidade para refletirmos quais os erros cometidos e para podermos chegar em um resultado satisfatório.
O tema desse Trabalho de Conclusão de Curso proporcionou um crescimento naquilo que tive mais distância durante toda a graduação (por motivos individuais) que era trabalhar dentro do laboratório. Hoje, todas as ideias, iniciativas para futuras pesquisas estão relacionadas ao laboratório. Não podia ser indiferente e não agradecer os funcionários e estagiários dos Laboratórios de Engenharia Civil da Unijuí (Ijuí e Santa Rosa), pois a cada ensaio realizado era uma descoberta que era compartilhada e analisada por todos. Outro laboratório que tive a felicidade em conhecer foi o da UFSM, onde foi realizado o ensaio de abrasão Los Angeles, local que deve ser agradecido.
O sucesso desta pesquisa foi devido a indicação do professor André, que sugeriu o material para que a pesquisa fosse realizada e as formas de como procurar os ensaios de um material peculiar como os rejeitos de pedras semipreciosas.
Além do auxílio recebidos pelos laboratórios e professor orientador, esse trabalho merece todo o agradecimento para minha família, Clari Seckler Soares, Nara Andrea Soares e Maria Eduarda Soares, que conviveram com minhas alegrias e decepções durante esse período de ensaios laboratoriais. Meus pais não mediram esforços quando sugeri o tema do TCC, deram-me todo o apoio e incentivo, pois, além do professor, eles também acreditaram que o resultado seria satisfatório.
Então, finalizo essa etapa de minha vida de cabeça erguida e orgulhoso, pois, li inúmeros trabalhos, pesquisei e escrevi sobre algo essencial nos dias atuais: reaproveitamento de materiais. Foi um TCC que buscou através da Engenharia Civil um viés sustentável, onde “menos é mais”, onde o material descartado pode ter outro destino além de gerar impactos ambientais. Creio que essa seja a missão de todo graduando dos mais diversos cursos: mostrar a diferença!
pedras semipreciosas como agregado alternativo para utilização em pavimentação. 2018. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil,
Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, Santa Rosa, 2018.
Segundo a Confederação Nacional do Transporte (CNT – 2017) há no Brasil uma totalidade de 1.735.621 km de rodovias, sendo que desse total os 78,7% de estradas são não pavimentadas. A necessidade de pesquisas que indiquem novos materiais para vias pavimentadas e para estradas vicinais são insuficientes ou ausentes, o que acarreta, então, na necessidade de apontar maneiras que possam diminuir custos operacionais, construtivos e que ajude na segurança das estradas, ou seja, uma das soluções é a busca de materiais que possam substituir a utilização de materiais convencionais por materiais alternativos. Na construção de novos trechos é recomendado que seja maximizado o uso dos materiais que estejam disponíveis no local da construção. Na região noroeste do Rio Grande do Sul, na microrregião de Frederico Westphalen, a atividade de extração de pedras semipreciosas é intensa, gerando toneladas de rejeitos todos os meses. Estes rejeitos após o processo de mineração, ficam espalhados pelos garimpos, causando impactos ambientais e visuais. Logo, foram coletadas na cidade de Ametista do Sul a Brita 2, Brita 1 e Pó de Pedra desse material, para a composição de vias de alto fluxo de tráfego. Foram realizados ensaios de caracterização e aceitação conforme a norma do DNIT 141/2010. Após identificar a granulometria dos materiais foi necessário buscar outro Pó de Pedra (material convencional) que tivesse mais material passante nas peneiras nº 40 e 200, para poder adequar junto com o Pó de Pedra de Ametista do Sul e assim definir uma faixa de tráfego de baixo fluxo. Então ficou definido que as faixas de tráfego seriam a Faixa A e Faixa E do DNIT. No entanto, as composições não atenderam as especificações nos ensaios de Índice Suporte Califórnia (ISC) e expansão, onde deveriam atender no ISC ≥ 60% para a Faixa E, ISC ≥ 80% para a Faixa A. No que tange sobre a expansão somente a composição da Faixa E atendeu as especificações, possuindo uma expansão ≤ 0,5%. Mas, o DNIT através de métodos de projetos de pavimentos flexíveis, afirma que materiais com ISC≥20% podem ser utilizados para sub-base. Os mesmos ensaios foram realizados com o solo natural e solo-brita. Para aumentar a resistência do solo natural foi misturado 30% de Brita 1 dos rejeitos, porém, os resultados de ISC foram maiores com o solo natural em relação com a mistura solo-brita, compreendendo alguma incoerência quanto aos resultados encontrados.
pedras semipreciosas como agregado alternativo para utilização em pavimentação. 2018. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil,
Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, Santa Rosa, 2018.
According to Confederação Nacional do Transporte (CNT, 2017), there is in Brazil an amount of 1,735,621 kilometers of roads, in which 78.7% are not paved roads. The research on new material for pavements and back roads have been insufficient or nonexistent, which results in the necessity of indicating ways to decrease both operational and construction costs and to increase road safety. Therefore, the solution is finding substitutes for the use of conventional materials for alternatives ones. It is recommended to be maximized the usage of locally available material in the construction of new paths. In the Northern region of Rio Grande do Sul, microregion of Frederico Westphalen, the activity of semiprecious stones extraction is intense, which generates tons of waste every month. This waste remains spread all over the quarries, causing both environmental and visual impact. Hence, samples of crushed stone grades 1 and 2, as well as stone powder of this material had been collected in the county of Ametista do Sul, in order to be part of the composition of high traffic roads. There were realized tests of characterization and verification in accordance with DNIT 141/2010 standard. After the evaluation of the granulometry of the materials, it was necessary to collect extra stone powder (conventional material) which contained more passing mass through the sieves n. 40 and 200 to be befitted to Ametista do Sul's stone powder and so define a low traffic road. The traffic ways were defined to be called DNIT’s Way A and Way E. However, the compositions did not comply with the specifications of the tests on California Bearing Ratio (CBR) and expansion, in which they were supposed to reach a CBR ≥ 60% in Way E, and CBR ≥ 80% in way A. Regarding the expansion, only the composition in Way E met the specifications, with a rate ≤ 0.5%. Yet, DNIT claims material with CBR ≥ 20% can be used as sub-basis, through flexible pavement projects method. The same tests were run with natural soil and gravel-soil. In order to increase natural soil resistance, it was mixed with 30% crushed stone grade 1 from the waste. The results on CBR were higher with natural soil purely in relation to the soil-gravel mixture, demonstrating some kind of incoherence regarding the found results.
Figura 2 – Esquema de seção transversal do pavimento ... 30
Figura 3 – Transporte de diamantes passando por Caetés (Rugendas) ... 31
Figura 4 – Seção transversal de um pavimento econômico ... 40
Figura 5 – Médias das concentrações de todos os elementos químicos encontrados nas 10 amostras analisadas de resíduo sólido... 46
Figura 6 – Esquema de Realização do Trabalho com as Principais Etapas ... 50
Figura 7 – Localização geográfica do município de Ametista do Sul (RS) ... 52
Figura 8 – Central de britagem em um dos garimpos de Ametista do Sul ... 53
Figura 9 – Material é separado quanto a sua granulometria quando há britadores no garimpo ... 53
Figura 10 – Material após a classificação da britagem ... 54
Figura 11 – Fachada da COOGAMAI em Ametista do Sul ... 55
Figura 12 – Amostra da Brita 2 obtida no garimpo de Ametista do Sul ... 56
Figura 13 – Amostra da Brita 1 obtida no garimpo de Ametista do Sul ... 56
Figura 14 – Pó de Pedra obtida no garimpo de Ametista do Sul ... 56
Figura 15 – Granulometrias de rochas encontradas nos garimpos que possuem britador ... 57
Figura 16 – Pó de Pedra da empresa Enphase ... 58
Figura 17 – ERS-162, trecho Santa Rosa – Senador Salgado Filho ... 59
Figura 18 – Quarteamento manual da Brita 1 ... 61
Figura 19 – Método de preparação da amostra para o ensaio de Abrasão Los Angeles ... 63
Figura 20 – Máquina de desgaste Los Angeles ... 64
Figura 21 – “Picnômetro + Agregado + Água” ... 65
Figura 22 – “Picnômetro + Agregado + Água” estabilizando a temperatura ambiente ... 65
Figura 23 – Medição da massa do “Picnômetro + Água” ... 65
Figura 24 – Agregado graúdo imerso em água por 24h ... 66
Figura 25 – Pó passante na peneira de nº 40 e tira cilíndrica do LP ... 68 Figura 26 – Execução do ensaio com Pó de Pedra da extração de mineração de
Figura 29 – Após 90 ciclos em 30 segundos e leitura superior da areia ... 71
Figura 30 – Esquema de realização de medidas ... 72
Figura 31 – Agregado antes do ensaio ... 73
Figura 32 – Soquete, molde e disco espaçador ... 75
Figura 33 – Cilindros metálicos com os corpos de prova da Faixa A submersos em água ... 76
Figura 34 – Cilindros metálicos com os corpos de prova da Faixa E prestes a submersão em água ... 77
Figura 35 – Cilindros metálicos com os corpos de prova do solo-brita prestes a submersão em água ... 78
Figura 36 – Cilindros metálicos com os corpos de prova do solo natural prestes a submersão em água ... 78
Figura 37 – Esquematização para encontrar a expansão durante o ensaio de ISC ou CBR ... 79
Figura 38 – Representação de curvas granulométricas ... 83
Figura 39 – Composição granulométrica da Faixa A ... 84
Figura 40 – Composição Granulométrica da Faixa B ... 85
Figura 41 – Composição Granulométrica da Faixa C ... 86
Figura 42 – Composição Granulométrica da Faixa D ... 86
Figura 43 – Composição Granulométrica da Faixa E ... 87
Figura 44 – Composição Granulométrica da Faixa F ... 88
Figura 45 – Pó de Pedra após sofrer as ações na máquina Los Angeles ... 88
Figura 46 – Curva de fluidez (umidade X golpes) do Pó de Pedra (rejeitos) ... 94
Figura 47 – Curva de fluidez (umidade X golpes) do solo da ERS-162 ... 95
Figura 48 – Agregado após o ensaio de Sanidade ... 97
Figura 49 – Corpos de Prova da Faixa A ... 98
Figura 50 – Corpos de Prova da Faixa E ... 99
Figura 51 – Corpos de Prova da composição Solo-Brita ... 99
... 101 Figura 55 – Corpo de prova da composição da mistura solo natural antes e após do ensaio de ISC ... 102 Figura 56 – Corpo de prova da composição da mistura solo-brita antes e após do ensaio de ISC ... 102 Figura 57 – Curvas de Compactação da Faixa A, Faixa E e Solo-Brita ... 103
Quadro 2 – Peneiras com abertura nominal ... 60
Quadro 3 – Granulometria do material ... 62
Quadro 4 – Tabela de graduações para o ensaio ... 63
Quadro 5 – Dados do ensaio de compactação ... 74
Quadro 6 – Granulometria do Pó de Pedra – Rejeito (massa em g) ... 81
Quadro 7 – Granulometria da Brita 1 (massa em g) ... 82
Quadro 8 – Granulometria da Brita 2 (massa em g) ... 82
Quadro 9 – Granulometria do Pó de Pedra - Enphase (massa em g) ... 82
Quadro 10 – Especificação da Mistura da Faixa A ... 84
Quadro 11 – Especificação da Mistura da Faixa E ... 87
Quadro 12 – Resultados do ensaio da densidade do agregado miúdo (Pó de Pedra – Rejeitos) ... 89
Quadro 13 – Resultados do ensaio da densidade do agregado miúdo (Pó de Pedra – Enphase) ... 89
Quadro 14 – Resultados do ensaio da densidade do agregado miúdo (Solo da ERS-162) ... 90
Quadro 15 – Resultados do ensaio da massa específica do agregado graúdo (Brita 2) ... 91
Quadro 16 – Resultados do ensaio da massa específica do agregado graúdo (Brita 1) ... 91
Quadro 17 – Resultados do Limite de Plasticidade do Pó de Pedra (rejeitos) ... 92
Quadro 18 – Resultados do Limite de Plasticidade da ERS-162 ... 93
Quadro 19 – Resultados do limite de liquidez do Pó de Pedra (rejeitos) ... 94
Quadro 20 – Resultados do limite de liquidez do solo da ERS-162 ... 95
Quadro 21 – Dados (em mm) para realização do ensaio da DNER 054/97 ... 96
Quadro 22 – Resultados da perda de massa do ensaio de sanidade ... 96
NBR Norma Brasileira RS Rio Grande do Sul
DAER Departamento Autônomo de Estradas de Rodagens RBS TV Rede Brasil Sul de Televisão
FAMURS Federação das Associações dos Municípios do Rio Grande do Sul BNDES Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social
CNT Conselho Nacional de Transporte
AASHTO American Association of State Highway And Transportation Officials DNT Departamento Nacional de Trânsito
SAFL Solo agregado fino laterítico SLAD Solo Laterítico Decomposto
CMMAD Comissão Mundial sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento SUCS Sistema Unificado de Classificação de Solos
LL Limite de liquidez IP Índice de plasticidade LP Limite de plasticidade ISC Índice Suporte Califórnia CBR California Bearing Ratio Km Quilômetro
DNPM Departamento Nacional de Produção Mineral g Grama
cm Centímetro
CREA Conselho Regional de Engenharia e Agronomia RAL Relatório Anual de Lavra
Web World Wide Web
ES Especificação de Serviço ME Método de Ensaio
Rpm Rotações por minuto
UFSM Universidade Federal de Santa Maria mm milímetro ml mililitro min minuto h hora l litros B2 Brita 2 B1 Brita 1
LEC Laboratório de Engenharia Civil
DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem ºC Graus Célsius
cm³ Centímetro cúbico CP Corpo de Prova
1.1 CONTEXTO ... 23 1.2 PROBLEMA ... 25 1.2.1 Objetivos de Pesquisa ... 26 1.2.2 Delimitação ... 27 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 28 2.1 PAVIMENTAÇÃO RODOVIÁRIA ... 28
2.1.1 Pavimentação entre os tempos ... 31
2.1.2 Estradas vicinais ... 33
2.2 AGREGADOS PARA PAVIMENTAÇÃO ... 35
2.2.1 Agregados minerais ... 37
2.2.2 Solos e materiais estabilizantes ... 37
2.2.2.1 Definição de solo ... 38
2.2.2.2 Solos estabilizados ... 39
2.3 ALTERNATIVA PARA MINORAÇÃO DOS CUSTOS DA EXECUÇÃO DO PAVIMENTO VIÁRIO E MATERIAIS ALTERNATIVOS ... 40
2.4 RESÍDUOS SÓLIDOS E SUAS PARTICULARIDADES ... 42
2.5 ANÁLISE DO REJEITO DE MINERAÇÃO DA CIDADE DE AMETISTA DO SUL ... ... 46
2.6 ANUÁRIO MINERAL ESTADUAL – RIO GRANDE DO SUL ... 48
3 METODOLOGIA ... 49
3.1 ESTRATÉGIA DE PESQUISA ... 49
3.2 DELINEAMENTO DA PESQUISA ... 49
3.3 DESCRIÇÃO DE MATERIAIS ... 51
3.3.1 Rejeitos de mineração de pedras semipreciosas ... 51
3.4.1 Análise granulométrica por peneiramento (DNER-ME 080/94) ... 59
3.4.2 Análise para obtenção da faixa de tráfego (DNIT-ES 141/10) ... 61
3.4.3 Perda por Abrasão Los Angeles (DNER-ME 035/98) ... 62
3.4.4 Massa específica do agregado miúdo (DNER-ME 084/95) ... 64
3.4.5 Massa específica do agregado graúdo (DNER-ME 081/98) ... 66
3.4.6 Determinação do limite de plasticidade (DNER-ME 082/94) ... 67
3.4.7 Determinação do limite de liquidez (DNER-ME 122/94) e IP ... 68
3.4.8 Equivalente de areia do rejeito de mineração (DNER-ME 054/97) .. 70
3.4.9 Avaliação da durabilidade com Sulfato de Sódio (DNER-ME 089/94)73 3.4.10 Ensaio de compactação utilizando amostras trabalhadas (DNER-ME 162/94) ... ... 74
3.4.11 Determinação do índice de Suporte Califórnia utilizando amostras não trabalhadas (DNER 049/94) ... 75
4 RESULTADOS... 81
4.1 ANÁLISE GRANULOMÉTRICA (DNER-ME 080/94) ... 81
4.2 DEFINIÇÃO DA FAIXA DE TRÁFEGO (DNIT 141/2010) ... 83
4.3 ABRASÃO LOS ANGELES (REJEITOS) (DNER-ME 35/98)... 88
4.4 DENSIDADE DO AGREGADO MIÚDO (DNER-ME 084/94) ... 89
4.5 MASSA ESPECÍFICA DO AGREGADO GRAÚDO (DNER 081/98) ... 90
4.6 DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE PLASTICIDADE (DNER-ME 82/94)92 4.7 DETERMINAÇÃO DE LIMITE DE LIQUIDEZ (DNER-ME 122/97) E ÍNDICE DE PLASTICIDADE ... 93
4.8 EQUIVALENTE DE AREA (REJEITOS) (DNER 54/97) ... 95
4.9 AVALIAÇÃO DE DURABILIDADE COM SULFATO DE SÓDIO (DNER 84/94) ... ... 96
CARACTERIZAÇÃO E COMPARAÇÕES DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS
MECÂNICOS ... ... 102
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 105
5.1 CONCLUSÕES ... 105
5.2 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ... 106
REFERÊNCIAS ... 108 APÊNDICE A … ... 115 APÊNDICE B … ... 116 APÊNDICE C … ... 117 APÊNDICE D … ... 118 APÊNDICE E … ... 119 APÊNDICE F … ... 120 APÊNDICE G … ... 121 APÊNDICE H … ... 122 APÊNDICE I …. ... 123 APÊNDICE J … ... 124 APÊNDICE K … ... 125 APÊNDICE L … ... 126 APÊNDICE M .. ... 127 APÊNDICE N … ... 128 APÊNDICE O … ... 129
1 INTRODUÇÃO
Segundo Bernucci et al. (2006), o pavimento é uma estrutura de múltiplas camadas de espessuras finitas, construídas à superfície final de terraplanagem, sendo destinado tecnicamente e economicamente a resistir forças solicitantes dos tráfegos de veículos assim como do clima. Isso proporciona aos utilitários uma melhor condição de trafegabilidade, com conforto, economia e segurança.
Corroborando, Balbo (2007) define que a via pavimentada serve para a circulação de veículos, na medida em que é criada uma superfície mais regular, mais aderente, menos ruidosa diante da ação do contato com os pneus dos veículos.
A pesquisa realizada pelo Confederação Nacional do Transporte (2017) expõe dados importantes quanto as condições da superfície do pavimento, os quais mostram que 78,4% da extensão total avaliada apresentam algum tipo de problema, sendo que em 51,1% (54,142 km) são predominantes o desgaste; já em 23,9% (25,285), aparecem trincas em malhas ou remendos; em 2,3% (2.396 km) são visíveis afundamentos, ondulações ou buracos. No entanto, em 1.136 km, que correspondem a 1,1%, os pavimentos aparecem totalmente destruídos.
Algo que se deve levar em consideração é o fato que a mesma pesquisa, porém a versão publicada em 2016, afirma que as rodovias devem ser projetadas de modo que propiciem a facilidade no ato de trafegar pelas vias. A boa condição do pavimento em ser uma estrutura que apresente boas condições de trafegabilidade é de responsabilidade do técnico, que irá estabelecer os materiais que serão empregados na obra. O técnico deve acompanhar todas as etapas desde a escolha do agregado, por exemplo, que será usado, até a etapa final, de um modo geral.
Diante da situação exposta, observa-se que existem grandes demandas de restauração e construção de rodovias e, até mesmo, construção de novas vias pavimentadas, visto que apenas algo em torno de 12,3% das estradas brasileiras são pavimentadas e 78,7% não pavimentadas (CNT, 2017).
Durante a pavimentação de uma rodovia é necessária uma grande quantia de materiais, desde agregados até o ligante asfáltico. No entanto, referindo-se aos
agregados, é importante que os mesmos possuam certas propriedades que possam ser utilizadas na execução da via, como a composição mineralógica, tipo de rocha, composição química, granulação, seu grau de alteração, sua tendência à degradação, abrasão ou fratura sob o tráfego e o potencial de adesão do ligante asfáltico em sua superfície (BERNUCCI et al., 2006).
Os agregados na construção de um pavimento asfáltico podem ser provenientes de rochas ígneas, sedimentares, metamórficas, sendo classificados como naturais. Há também os agregados artificiais, que podem ser escórias de alto forno e de aciaria ou argila calcinada segundo Cabral (2005 apud BERNUCCI, 2006).
Já os agregados recicláveis podem vir de diversos materiais, desde resíduos da construção civil até agregados que são rejeitos de minerações. Segundo Bernucci (2006):
A possibilidade de agregados reciclados vem crescendo em interesse por restrições ambientais na exploração de agregados naturais e pelo desenvolvimento de técnicas de reciclagem que possibilitam a produção de materiais reciclados dentro de determinadas especificações existentes para utilização (BERNUCCI et al., 2006, p. 119-120).
Há na região noroeste do Rio Grande do Sul, mais especificadamente na microrregião de Frederico Westphalen, na cidade de Ametista do Sul, uma grande concentração de rejeitos de mineração que são oriundos da extração de pedras preciosas e semipreciosas. De acordo a Cooperativa de Energia e Desenvolvimento Rural do Médio Uruguai (COOGAMAI), a qual libera a exploração da mineração na região, há uma estimativa que mais de 15.000 toneladas de rejeitos de basaltos hidrotermalizados sejam acumulados nos garimpos mensalmente.
Sobre a extração das minas de ágata, gipsita, calcita, veolita, ametista e quartzo (incolor e roxa), Wastowski et al. (2012) ressaltam:
A preservação do meio ambiente, o uso racional de recursos naturais e a mudança de postura da sociedade frente às questões ambientais têm levado a buscar um melhor desempenho e minimização do impacto ambiental provocado pela atividade de garimpagem. Aliados a esses fatores, está à constatação de que a geração de resíduos sólidos em grandes quantidades sem que haja uma destinação final adequada, resulta em grandes impactos ambientais e sociais (WASTOWSKI et al., 2012, p. 1).
Souza (1995, apud JUCHEM, 1999, p. 2) explica que o Rio Grande do Sul é responsável por 50% do volume total de gemas de ágata e ametista produzidas no Brasil e 25% do total das exportações. Sendo assim, o Rio Grande do Sul chega a ser o maior produtor e exportador das gemas.
Segundo Couto (apud BULIGON, 2015, p. 12) as condições climáticas do Rio Grande do Sul são fatores limitantes e que inviabilizam a utilização de solos lateríticos como base nas rodovias, pois, pelo fato do material estar exposto, perde a resistência pela ação do tráfego e o aumento da umidade na mistura.
Sendo assim, há uma procura constante para a inserção de materiais alternativos que venham suprir essa carência do solo e permitir que misturas que enalteçam as características geotécnicas do solo, reduzam os custos durante a execução de pavimentos de vias de baixo fluxo de tráfego, assim como, para estradas não pavimentadas.
Os materiais alternativos além de serem uma opção viável para pavimentos asfálticos, podem servir para as estradas vicinais. No município de Planalto, no noroeste do Rio Grande do Sul, utilizam-se rejeitos de mineração para recapear as estradas de chão, sendo uma alternativa diferente do que se fosse utilizado um material convencional. Amaral (2015b) destaca a utilização de materiais alternativos para bases e sub-bases dos pavimentos, que propicia na execução rodoviária, em especial a vicinal, é uma alternativa para que os Poderes Executivos possam construir mais estradas no Rio Grande do Sul.
Dessa forma, realizou-se esse estudo que buscou alternativas em utilizar o material proveniente das minas de extração de pedras preciosas e semipreciosas que é descartado e assim poderá servir como agregado mineral para execuçãode pavimentos rodoviários.
1.1 CONTEXTO
Segundo a pesquisa de 2017 da Confederação Nacional do Transporte (CNT), atualmente o modal rodoviário é responsável por mais de 61% da matriz de transporte de cargas e de 95% de passageiros.
Na mesma pesquisa citada anteriormente, a CNT informou alguns dados sobre os custos econômicos acarretados na manutenção de rodovias, por exemplo. Segundo o Conselho, o país, tendo rodovias pavimentadas, propiciaria melhores condições de integração interna e a criação de novas rotas para o escoamento de produtos, reduzindo consequentemente os custos logísticos e aumentando a competitividade dos produtos nacionais.
O desenvolvimento das vias de comunicação é um dos pilares mais importantes na evolução sustentada das sociedades atuais. A circulação de pessoas e bens com rapidez, economia e segurança é um fator de progresso e modernização. É aqui que a rede rodoviária assume uma importância decisiva (SIMÕES, 2008 p.1).
A pesquisa da CNT (2017) apontou também fatores que causam a fragilidade de estruturas de pavimentos flexíveis, sendo elas, o não cumprimento das exigências técnicas quanto ao suporte das camadas do pavimento, tal como na qualidade dos materiais utilizados no revestimento. Utilizando materiais não adequados e não atendendo as normativas, falhas construtivas são corriqueiras, assim causando a deformação da estrutura em um curto espaço de tempo. O efeito causado por essas falhas gera custos com a reparação dos pavimentos para atingir condições ideais de tráfego.
Segundo Pugliero (2014) na reportagem publicada no site do Jornal Correio do Povo, o transporte rodoviário é o principal modal utilizado no Rio Grande do Sul, correspondendo a 85,3%, acima da média nacional onde o índice é de 68,9%.
A reportagem descreve ainda que de 8 mil quilômetros de rodovias estaduais, apenas 4,7 mil quilômetros são pavimentadas, seguindo dados do Departamento de Estradas de Rodagem (DAER), em 2014.
No site do DAER/RS constam dados atualizados (Março de 2018) sobre as condições da malha rodoviária no Rio Grande do Sul. O Departamento administra atualmente 10.607,77 km de rodovias, sendo 7.060,56 km pavimentados e 3.547,21 km não-pavimentados. O Departamento é responsável pela preservação de toda a malha rodoviária sob o perímetro no estado do Rio Grande do Sul, incluindo até as obras de arte especiais.
A Figura 1ilustra a composição das rodovias estaduais e federais no Rio Grande do Sul, dividida por tipo de administração. As estradas estaduais e federais, ambas somam 17.285,68 km.
Segundo Felten (2005), quanto a malha rodoviária do Rio Grande do Sul destaca-se a pequena extensão de estradas pavimentadas, razão a qual está relacionada à escassez de recursos públicos e altos custos dos materiais utilizados na pavimentação. No entanto, o que é observado é a ausência ou insuficiência de pesquisas que apontam maneiras para auxiliar a diminuir custos operacionais, construtivos e de segurança de estradas, sendo elas pavimentadas ou simplesmente vicinais. Possivelmente a solução é a busca de materiais que possam vir a substituir a utilização de materiais convencionais por materiais alternativos.
Fonte: (DAER/RS, 2018)
A mídia mostra frequentemente o estado de conservação das rodovias. Segundo reportagem da RBS TV baseada nos dados fornecidos pela Federação das Associações de Municípios do Rio Grande do Sul (FAMURS), um terço dos municípios do Rio Grande do Sul não têm acesso asfáltico. O problema vem afetando 164 dos 497 municípios no estado. Os acessos em 64 cidades são apenas através de estradas vicinais (G1, 2017).
A reportagem da RBS TV cita alguns exemplos, como a cidade de Garruchos, onde o acesso ao município é através de 60 km de estrada de chão. A via em questão é a RS-176. A ausência do pavimento asfáltico causa transtornos à economia local, levando em consideração que cerca de 1,5 milhão de toneladas de soja são escoados pela rodovia. A área da saúde também é afetada, onde o hospital que é referência fica 110 km de distância na qual é nocivo transportar um paciente em uma velocidade mais elevada devido à má conservação da estrada. Além da economia e saúde, são prejudicados os universitários que se deslocam para cidades próximas como São Luiz Gonzaga e motoristas são surpreendidos repetidamente com falhas mecânicas em carros de passeio e/ou veículos agrícolas (G1, 2017). Além de Garruchos, são citados os municípios de Capitão (15 km sem pavimentação na RS-482), Itatiba do Sul (28 km sem pavimentação na RS-137) e Santa Maria a São Martinho da Serra (na RS-516) que enfrentam problemas semelhantes.
O DAER/RS informou à reportagem que concluiu 35 ligações asfálticas no estado em 2016 e que está executando outras 18 obras com recursos do Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico Social (BNDES). O Departamento ressalta que para ter mais estradas depende de implantações que diminuem o endividamento do estado e gerem investimentos em infraestrutura, buscando novas fontes de financiamento para mais obras.
1.2 PROBLEMA
Segundo a pesquisa realizada em 2017 pelo CNT, no Brasil, há aproximadamente 12,3% das rodovias pavimentadas. A extensão total pesquisada foi de 212.886 km, abrangendo rodovias federais e as principais vias estaduais e municipais,
sendo todas elas pavimentadas. Neste contexto, Amaral et al. (2015, p. 17) frisa motivos da importância de rodovias pavimentadas ligadas com a sustentabilidade:
Num país como o Brasil que necessita grandes investimentos em infraestrutura, a inserção de conceitos de sustentabilidade e responsabilidade social, e a quantidade insuficiente de recursos financeiros para atender as demandas são fortes argumentos para o uso de materiais locais na execução de construção e manutenção de rodovias (AMARAL, 2015, p. 17).
Para que haja um equilíbrio, no aumento de estradas pavimentadas são necessários investimentos amplos e contínuos, conforme relata a Pesquisa de 2016 do CNT.
Os custos para implantar rodovias são altos, sendo os materiais convencionais os principais responsáveis pelo custo final. Devido a isso, há
a necessidade de buscar alternativas sustentáveis, técnica e economicamente atrativas. Logo, existirão obras mais baratas, dando destino então aos resíduos gerados na indústria da construção civil e mineração, caso aqui analisado.
Segundo Silva e Silva (2000), a construção corresponde a uma parcela significativa dos impactos gerados pelas ações do ser humano. Por isso, pesquisas como essa são importantes para analisar rejeitos que possam ser reutilizados na construção civil.
Dessa forma, para reconhecer a viabilidade de um material, como descrito acima, esse estudo pesquisou sobre a reutilização do rejeito gerado durante a extração de minerais de pedras preciosas e semipreciosas no noroeste do Rio Grande do Sul.
1.2.1 Objetivos de Pesquisa
Para o desenvolvimento da presente pesquisa foram estabelecidos os seguintes objetivos, geral e específicos conforme apresentado a seguir.
Objetivo geral
Verificar a viabilidade técnica da utilização de agregados minerais oriundos da extração da mineração na construção de pavimentos rodoviários e estabelecer uma
possível faixa granulométrica da normativa que regulamenta a definição de material para bases de pavimentos rodoviários flexíveis (DNIT, 2010).
Objetivos específicos
- Realizar levantamento bibliográfico e in loco da geração e destinação dos resíduos oriundos da extração mineral de pedras semipreciosas na cidade de Ametista do Sul no Estado do Rio Grande do Sul.
- Avaliar a possibilidade da utilização dos resíduos da mineração na base e sub-base para ser empregado em vias pavimentadas e em vias não pavimentadas. - Realizar ensaios laboratoriais de aceitação e caracterização para determinar as propriedades mais relevantes do material escolhido.
- Realizar ensaios de compactação com energia intermediária e de Índice de Suporte Califórnia (ISC ou CBR) para analisar as condições que o agregado apresentará melhor para a base e sub-base.
- Analisar a viabilidade técnica da utilização do agregado na execução de pavimentos rodoviários.
1.2.2 Delimitação
A pesquisa foi delimitada por meio de ensaios laboratoriais. Sendo que o agregado estudados foram rejeitos das minas da cidade de Ametista do Sul, assim caracterizando as especificações das amostras e resultando na análise da real eficiência do produto para servir como material alternativo na execução de rodovias.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Prodanov e Freitas (2013) definem que a pesquisa é um conjunto de ações e propostas que podem encontrar a solução de um problema. Prodanov e Freitas, reiteram que o sucesso aumenta na medida que o foco da pesquisa deve ser um processo e não uma simples coleta de dados.
Sendo assim, nesse capítulo do Trabalho de Conclusão de Curso, são apresentados temas que contribuem para o entendimento do título dado ao Trabalho, consequentemente na metodologia que foi utilizada nos ensaios práticos e elucidam aspectos referentes ao tema proposto.
Os tópicos que foram abordados foram: pavimentação rodoviária; pavimentação entre os tempos; estradas vicinais; agregados para pavimentação; agregados minerais; solos e materiais estabilizantes; alternativa para minoração dos custos da execução do pavimento viário e materiais alternativos; resíduos sólidos e suas particularidades; análise do rejeito de mineração da cidade de ametista do sul e Anuário Mineral Estadual do Rio Grande do Sul.
2.1 PAVIMENTAÇÃO RODOVIÁRIA
Para Simões (2008), os pavimentos rodoviários devem ser cuidados desde o momento do projeto, quando construídos, e conservá-los pós execução, para que então proporcionem ao usuário uma superfície de rolamento livre e desempenada, permitindo a circulação de veículos sob condições de segurança, conforto e economia. A condição de um pavimento é determinada no projeto, podendo supor uma vida útil, sendo que cada um dos fatores que venham a degradar a estrutura através de diversos indicadores, estão agrupados em dois conjuntos característicos: funcionais e estruturais.
Para Bernucci et al. (2006), os pavimentos possuem estruturas regularizadas em camadas. Sendo que cada um possui espessura específica, onde possuem comportamentos específicos na estrutura do pavimento, dependendo assim da rigidez das mesmas a do subleito, da interação entre as diferentes camadas do pavimento.
Segundo Caputo (2014) é evidente que os comportamentos dos pavimentos dependem:
a) das solicitações que lhes são impostas, ou seja, do tráfego – fator extremamente complexo e que engloba a carga por toda, a pressão dos pneus, o modo de reunião das rodas e a frequência de passagem das cargas; b) do materiais utilizados, levando-se em conta as espessuras e as
características físicas das camadas que os compõem;
c) do solo de fundação, isto é, das suas características de umidade, deformação e ruptura, evidenciadas pelos estudos geotécnicos;
d) das condições climáticas, de grande influência, como ressaltado nas observações levadas a efeito na pista experimental da AASHTO (CAPUTO, 2014, p. 449).
Caputo (2014) ainda frisa que mesmo que o pavimento esteja sob cuidados é natural uma duração limitada, pois há uma deterioração que ocorre de modo progressivo ao longo do tempo.
O autor citado no parágrafo anterior, destaca a deterioração através da fadiga, do envelhecimento e do desgaste dos materiais. No entanto, referente as alterações das condições já previstas, comenta sobre as cargas nas vias, variação de temperatura o teor de umidade.
Há no Manual de Pavimentação (DNIT, 2006) definições quanto às partes constituintes do pavimento e, conforme ilustra a Figura 2, a esquematização do pavimento:
a) Pavimento – é a estrutura construída após a terraplanagem e destinada, econômica e simultaneamente em seu conjunto, a
resistir a distribuir ao subleito os esforços verticais oriundos do tráfego;
melhorar as condições de rolamento quanto à comodidade e conforto;
resistir aos esforços horizontais (desgaste), tomando mais durável a superfície de rolamento.
b) Subleito – é o terreno de fundação do pavimento;
c) Leito – é a superfície obtida pela terraplanagem ou obra-de-arte e conformada ao seu greide e perfis transversais;
d) Greide do leito – é o perfil longitudinal do pavimento;
e) Regularização – é a camada posta sobre o leito, destinada a conformá-la transversal e longitudinalmente de acordo com as especificações; a regularização não constitui, propriamente uma camada de pavimento, sendo, a rigor, uma operação que pode ser reduzida em corte do leito implantado ou sobreposição a este de camada com espessura variável;
f) Reforço do subleito – é uma camada de espessura constante, posta por circunstâncias técnico-econômicas, acima da de regularização, com
características geotécnicas inferiores ao material usado na camada que lhe for superior, porém melhores que o material do subleito;
g) Sub-base – é a camada complementar à base, quando por circunstâncias técnico-econômicas não for aconselhável construir a base diferentemente sobre regularização;
h) Base – é a camada destinada a resistir e distribuir os esforços oriundos do tráfego e sobre a qual se constrói o revestimento;
i) Revestimento – é a camada, tanto quanto possível impermeável, que recebe diretamente a ação do rolamento dos veículos e destinada a melhorá-la, quanto à comodidade e segurança e a resistir ao desgaste (DNIT, 2006, p. 106).
Além das definições da estrutura do pavimento, o DNIT através do Manual de Pavimentação (2006) classifica também os tipos do pavimento, sendo como flexíveis, semirrígidos e rígidos.
Os pavimentos flexíveis são aqueles onde as camadas sofrem deformação significativa elástica sob carregamento aplicado, então, a carga se distribui em parcelas entre as camadas. Pode ser destacado como um pavimento flexível uma base que possui brita (brita graduada, macadame) ou por uma base de solo pedregulho, revestida por uma camada asfáltica (DNIT, 2006).
No entanto, os pavimentos semirrígidos são caracterizados por uma base cimentada por aglutinante com propriedades cimentícias, como uma camada de solo cimento revestida de material asfáltico (DNIT 2006).
Figura 2 – Esquema de seção transversal do pavimento
Já o pavimento rígido, é aquele que o revestimento tem uma elevada rigidez em relação às camadas inferiores, entretanto, absorve as tensões que são aplicadas. Pode ser citado como exemplo pavimentos que são constituídos por lajes de concreto de cimento Portland (DNIT, 2006).
2.1.1 Pavimentação entre os tempos
As antigas estradas pavimentadas não eram destinadas para veículos com rodas, mas à trenós que transportavam cargas (BERNUCCI, 2006). Tais cargas poderiam ser minerais valiosos, rota de fuga em momentos de guerras e revoluções, mas também para conduzir animais.
Na Figura 3, por exemplo, a pintura realizada por Johann Moritz Rugendas, ilustra o transporte de diamantes ou ouro de Vila Rica, o atual município de Ouro Preto (SP), realizado em comboios de mulas e guarnecida por soldados, representando assim a necessidade das rotas para escoar mantimentos, pedras preciosas e demais materiais (FLORES, 1998).
Figura 3 – Transporte de diamantes passando por Caetés (Rugendas)
Flores (1998) destaca que no Rio Grande do Sul haviam quatro caminhos onde eram conduzidas as tropas de gado pelos tropeiros, o “caminho da praia”, que iniciava aos arredores de Montevidéu, cruzando o Chuí, canal de Rio Grande, o Mampituba, chegando em Santa Catarina, passando pelo tio Araranguá, Tubarão, Itajaí até São Francisco do Sul onde seguiam pelo Caminho dos Ambrósios, dirigindo-se a Curitiba; o “caminho da serra”, por sua vez iniciava na Colônia do Santíssimo Sacramento indo até o campos de Curitiba, Itapeva, Sorocaba e por fim Vila Rica; a “trilha das missões” partia de Cruz Alta, Carazinho, Passo Fundo, Mato Castelhano, Campo do Meio e Mato Português, rumando para o Passo da Santa Vitória, localizado próximo ao Rio Pelotas.
Porém, a presença de estradas vicinais e/ou estradas pavimentadas, começaram a surgir, como o Caminho do Ouro ou Estrada Real (BERNUCCI, 2006). Outros exemplos que podem ser ressaltados são as vias pavimentadas de pedras da cidade de Pompéia e a Via Ostiense, ambas na Itália.
Balbo (2007) explica que as vias de transporte eram uma preocupação constante entre as antigas civilizações, gerando aspectos econômicos, integração regional e cunho militar. A necessidade da busca de vias para locomoção é notória na história da humanidade, contribuindo diretamente ao desenvolvimento econômico onde o pavimento, caminho ou trilha estivesse inserido e consequentemente sendo uma obra de arte que cobiçava grupos inimigos.
A pesquisa de 2017 da CNT descreve a importância relevante que o modal rodoviário representa para o Brasil, sendo que mais de 61% representam a matriz de transportes de cargas e mais de 95% nas de passageiros, ou seja, o transporte rodoviário é o principal fator do desenvolvimento socioeconômico nacional. A pesquisa CNT (2017) ainda afirma que:
A implantação de rodovias pavimentadas de forma mais equilibrada propiciaria uma melhor integração entre as regiões do país e a criação de novas possíveis rotas para o escoamento de produtos, reduzindo, assim, os custos logísticos e aumentando a competitividade dos produtos nacionais (CNT, p. 13, 2017).
Quanto aos serviços de conservação, Senço (2001) propõe que os cuidados e trabalhos devem ser rotineiros, atentando-se para serviços que abrangem desde a estrutura até as faixas do terreno que complementam a pista. Os reparos podem ser com pré misturados a quente ou a frio.
Quanto a investimentos em infraestrutura rodoviária no Brasil, a CNT descreve que:
As condições da infraestrutura identificadas pela Pesquisa CNT de Rodovias são resultados, dentre vários fatores, de um baixo volume de investimento que, por sua vez, é influenciado pelo nível de atividade econômica do país. No entanto, não se pode afirmar que a baixa qualidade da infraestrutura de transporte rodoviário advém unicamente da grave crise econômica por que passa o país. Isso porque o Brasil possui um histórico já conhecido de baixo percentual de aportes financeiros em infraestrutura rodoviária (CNT, p. 31, 2017).
Atualmente o modal rodoviário se tornou indispensável tanto para a produção de bens e serviços quanto para o bem-estar da população. Ainda que além de sua importância, o setor enfrenta dificuldades, tendo como destaque para as deficiências da infraestrutura rodoviária (CNT, 2017).
2.1.2 Estradas vicinais
Cruz (2005) define o termo “estrada vicinal” como trechos de vias não pavimentadas, as quais não possuem nenhum revestimento asfáltico ou de concreto Portland e que podem ter recebido uma camada primária, o qual define como “encascalhamento”.
A importância de boas condições de tráfego para Bittencourt (2011) é definido como:
As vias não pavimentadas, ou estradas com revestimento primário, são responsáveis pela ligação entre as comundiades rurais e as rodovias pavimentadas, possibilitando o escoamento da produção primária e o acesso aos grandes centros urbanos. Para tanto, é necessário que essas vias apresentam boas condições de trafegabilidade durante o ano inteiro (BITTENCOURT, 2011, p. 12).
Conforme o Manual de Conservação Rodoviária do Departamento Nacional de Infraestrutura dos Transportes (DNIT, 2005) define como “revestimento primário” uma
camada de solo com características que podem oferecer superfícies de rolamento que assegurem o tráfego de veículos em qualquer dia do ano.
Segundo Fattori (2007), para garantir de um pavimento com características para suportar o tráfego, cuidados devem ser tomados no momento da execução do revestimento primário, e também, afirma que:
Esse procedimento deve ser feito com extrema atenção, pois erros de execução podem ocasionar o aparecimento de imperfeições precocemente, necessitando a realização de serviços de manutenção antes do esperado, resultando em despesas (FATTORI, 2007, p. 56).
Carazzo et al. (2017) sugerem que há melhorias através de materiais naturais disponíveis na natureza para serem empregados, como a estabilização granulométrica e química com a adição de misturas de solo-agregado ou estabilizantes químicos como cal e cimento. A estabilidade que a mistura obtém, melhora as condições de rolamento como soluções economicamente vantajosas.
Zoccal (2016) identifica atributos para as estradas rurais ou não pavimentadas, como:
Incentivar a continuidade da produção na propriedade rural.
Interligar fontes de produção com áreas de consumo.
Promover a interligação econômica e territorial do município.
Assegurar o livre acesso e os benefícios da qualidade de vida na área rural (ZOCCAL, 2016, p. 29).
Além de estabelecer pontos importantes às estradas vicinais, Zoccal (2016) as classifica como “estradas radiais”, onde são as entradas que interligam o município com o limite do município vizinho; “estradas transversais”, as estradas que interligam as estradas radiais; e por último os “caminhos ou carregadores”, definidas como estradas de acesso e de uso restrito, que interligam e permitem o acesso entre localidade isoladas até uma via municipal, estadual ou federal.
Além de fatores climático, condições de tráfego e as formas de manutenção, Zoccal (2016) identifica outros defeitos que aparecem com frequência na maioria das estradas não pavimentadas, tais como: falta de drenagem, surgimento de costeletas,
poeira, trilhas de rodas, segregação de agregados (materiais granulares) e queda de barreiras.
2.2 AGREGADOS PARA PAVIMENTAÇÃO
Bernucci et al. (2006), orientam aos engenheiros conhecerem os materiais que utilizarão em uma obra de pavimentação. Quando se referem aos agregados, salientam sobre as boas escolhas, as quais devem ser realizadas através de ensaios laboratoriais. Os agregados escolhidos para serem empregados em uma rodovia, devem possuir algumas características, as quais Bernucci et al. (2006) descrevem:
O agregado escolhido para uma determinada utilização deve apresentar propriedades de modo a suportar tensões impostas na superfície do pavimento e também em seu interior. O desempenho das partículas de agregado é dependente da maneira como são produzidas, mantidas unidas e das condições sob as quais vão atuar. A escolha é feita em laboratório onde uma série de ensaios é utilizada para a predição do seu comportamento posterior quando em serviço (BERNUCCI et al., p. 115, 2006).
É importante quando se determina um agregado para ser utilizado em uma obra levar vários pontos em consideração, tais como: tipo de rocha, sua composição mineralógica, sua composição química, sua granulação, seu grau de alteração, sua tendência à degradação, abrasão ou fratura sob tráfego e o potencial de adesão do ligante asfáltico em sua superfície (BERNUCCI et al., 2006).
Na natureza, os agregados possuem três nomenclaturas distintas, como natural, artificial e reciclado. Para Bernucci et al. (2006) os ditos agregados naturais são obtidos por processos de escavação, de desmonte, dragagem em depósito marinhos, continentais, estuários e rios, podendo ser pedregulhos, britas, seixos e areias.
Os agregados provenientes de uma forma natural, são subdivididos em rochas ígneas, as quais são as que se solidificaram de um estado líquido e apresentam composição química, granulação, textura e modos de ocorrência muito variáveis (BERNUCCI et al., p. 116, 2006); sedimentares, metamórficas, areias e pedregulhos.
Já as rochas sedimentares são provenientes da solidificação de sedimentos, os quais são pequenos fragmentos minerais preexistentes, oriundos da precipitação química ou ações biogênicas. As rochas metamórficas são provenientes de outras rochas
preexistentes que durante os processos geológicos passaram por mudanças mineralógicas, químicas e estruturais, no estado sólido, em consequência da variação das temperaturas, pressão, em razão das profundidades abaixo das zonas superficiais de alteração e cimentação (OLIVEIRA; BRITO, 1998).
Na mesma linha de pesquisa, sedimentação e metamorfismo para Maciel Filho (1997) são respectivamente uma rocha que há possibilidade de ser danificada por ações do intemperismo e fornecer à formação de outras rochas sedimentares; e rocha que tenha se formado em superfície ou na subsuperfície pode ser aterrada por outras camadas de deposições mais recentes. Enterrada a rocha metamórfica sofre com ação do calor, pressões tectônicas e ações químicas.
Tanto a areia, quanto pedregulhos são materiais encontrados facilmente na natureza e são considerados recursos minerais abundantes. A areia por sua vez é retirada dos leitos dos rios, várzeas, depósitos lacustres, mantos de decomposição de rochas, pegmatitos e arenitos decompostos. Já os pedregulhos, originários dos processos de transporte sofridos antes da deposição (BERNUCCI et al., 2006).
Em conformidade com a norma brasileira sobre Agregados-Terminologia (2011), em seu item 3.1.2, o “agregado” é um material granular, usualmente inerte, com dimensões e propriedades adequadas para a preparação de argamassa ou concreto.
No entanto, no item 3.1.5 da norma citada no parágrafo anterior, expõem sobre os “agregados recicláveis”, caracterizando-os como materiais granulares obtidos através do beneficiamento de rejeitos ou subprodutos da produção industrial, mineração ou construção ou demolição da construção civil, englobando agregados recuperados de concreto fresco por lavagem.
Segundo Leite (2001, p. 12), conforme citado por Pietersen et al. (1998), o agregado reciclado é definido como material granular, resultante de um processo industrial contendo processamento de materiais inorgânicos, previamente e exclusivamente empregados na construção e aplicados novamente na construção. Contudo, na presente pesquisa a compreensão que pode ser adaptada é que o agregado de mineração seja extraído das minas e aplicado na base e sub-base dos pavimentos asfálticos e vicinais.
2.2.1 Agregados minerais
A brita graduada simples (BGS) foi introduzida em São Paulo no final dos anos 60 e consequentemente teve uma aceitação rápida de preferência dos engenheiros rodoviários, pelo fato de favorecer facilidades na execução associada na facilidade da obtenção do produto final apresentar um material uniforme. A base tendo uma BGS pode ser realizada em uma usina de agregados, possuindo em sua composição materiais de enchimento e água. A composição deve ser compactada oferecendo condições de resistência (SENÇO, 2001).
Sobre a brita graduada simples, Lima e Motta (2015) descrevem que é um material que é mais utilizado atualmente no Brasil como base e sub-base em pavimentos asfálticos. Os órgãos rodoviários possuem especificações para a escolha de materiais britados para base e sub-base, distribuindo em faixas.
As distintas faixas de órgãos rodoviários para sub-base/bases granulares permitem a utilização de materiais com granulometrias bem diferentes, apresentando grande abrangência sem parâmetros mais definidores do empacotamento. Atualmente, o emprego de camadas granulares ainda é condicionado à avaliação pelo ensaio de CBR, refletindo a necessidade de se avançar no conhecimento do comportamento dos agregados, e de como sua granulometria afeta a camada, tanto elástica quando plasticidade. (LIMA; MOTTA, p. 209, 2015)
Conforme Senço (2001) a dosagem que é realizada com a composição em uma usina gravimétrica ou volumétrica, pode ser realizada em peso ou em volume. No entanto, estas usinas devem ser equipadas com dispositivos de controle que possam permitir a verificação instantânea das quantidades a serem misturadas em cada traço, quando em usinas gravimétricas ou na mistura contínua, quando em usinas volumétricas.
2.2.2 Solos e materiais estabilizantes
Senço (2001, apud Chaga, 2017, p. 18) afirma que a necessidade da movimentação de solos para serem utilizados em obras de barragens, edifícios, pavimentação e entre outros, houve a necessidade de realizar estudos do solo quanto as suas características e propriedades.
Senço (2001) considera a estabilização de solos a premissa de proporcionar resistência as deformações e rupturas durante o tempo que estiver desempenhando funções que exigem propriedades em pavimentos ou em outras obras.
2.2.2.1 Definição de solo
Para Caputo (2015) os solos são provenientes de ações do intemperismo e meteorização das rochas, através da desintegrações mecânicas e decomposição química.
Por desintegração mecânica, através de agentes como água, temperatura, vegetação e vento, formam-se os pedregulhos e areias (solos de partículas grossas) e até mesmo os siltes (partículas intermediárias), e, somente em condições especiais, as argilas (partículas finas).
Por decomposição química entende-se o processo em que há modificação química ou mineralógica das rochas de origem. O principal agente é a água e os mais importantes mecanismos de ataque são a oxidação, hidratação, carbonatação e os efeitos químicos da vegetação. As argilas representam o último produto do processo de decomposição. (CAPUTO, p. 14, 2015)
Segundo Pinto (2006) os solos são formados por inúmeras partículas com água (ou outro líquido) e ar nos espaços intermediários. Geralmente, as partículas podem se deslocar entre si. Há casos que ocorre uma cimentação entre as partículas de solo, porém, em um grau mais baixo do que cristais de uma rocha ou de metal.
Já Vargas (1977) diz que o solo possui origem imediata ou remota na decomposição das rochas pela ação do intemperismo. O solo é chamado de “residual” quando o processo de desintegração ocorre no mesmo lugar que se deu o fenômeno. Quando dito de “transportado” é devido pela ação da água das enxurradas ou rios, pelo vento ou gravidade. Ele ressalva ainda que há mais dois tipos de solos que aparecem elementos da decomposição orgânica que unem ao solo transportado. Ainda nas terras diatomáceias, formadas por carapaças de algas ou infusórios. Por fim, existem os solos que provém da evolução pedogênica, como os solos superficiais que suportam as raízes de plantas ou os solos porosos, os que são encontrados em países tropicais.
2.2.2.2 Solos estabilizados
O solo é considerado por Núñez (1991) como um material complexo e variável, por sua vez é abundante e possui um baixo custo, oferecendo assim inúmeras oportunidades às obras de Engenharia Civil.
Para Balbo (2001, apud Chaga, 2017, p. 21) as misturas que são estabilizadas ocorrem com mais frequência em obras rodoviárias utilizando através de agregados, solos e em casos com a mistura de solos e agregados, essas misturas são aplicadas na base, sub-base e casualmente em reforços de subleito.
Conforme Gondim (2008, apud Araújo, 2009, p. 10) os métodos de estabilização mecânica são procedimentos que modificam a mistura granulométrica ou os grãos do solo, segundo a autora há a estabilização granulométrica e a compactação.
Por sua vez, Vargas (1977) define a estabilização de solos como um processo que possibilita ao solo maior resistência estável com cargas ou desgastes ou ainda à erosão, causada por inúmeras formas, como na compactação, correção granulométrica, plasticidade ou na adição de grãos. Quando o solo não possui características próprias para utilizar puramente na base de um pavimento, Senço (2001) ainda propõe que deve realizar uma correção granulométrica e na sua plasticidade, ou seja, a dosagem com pedregulho, areia, silte e argila, com o objetivo de obter uma curva bem graduada e consequentemente a plasticidade ideal.
Segundo Little (1995, apud Araújo, 2009, p. 10) a forma mais convencional de estabilização é através da compactação para melhoria mecânica do solo. Porém, salienta que somente a execução da compactação não é suficiente, pois geralmente o solo que deve ser tratado é coesivo ou apresenta a granulometria fina.
Para Chaga (2017) a estabilização química melhora as propriedades físicas e mecânicas do solo por meio do uso de aditivos. Não necessariamente os aditivos utilizados misturados com o solo são utilizados na construção civil. Chaga cita como aditivos o cimento, cal e produtos industrializados.
2.3 ALTERNATIVA PARA MINORAÇÃO DOS CUSTOS DA EXECUÇÃO DO PAVIMENTO VIÁRIO E MATERIAIS ALTERNATIVOS
Para Santana (1993, apud Batalione, 2007, p. 8) o pavimento de baixo custo é aquele com um tráfego limitado, onde é maximizado o uso de materiais locais e o emprego de tecnologias que traduzam experiências obtidas na região onde será executado, a modo de obter resultado técnico e economicamente satisfatório.
Uma das alternativas são os pavimentos econômicos, onde Villibor e Nogami (2009, p. 201), explicam que são utilizados nas bases dos pavimentos materiais naturais ou misturas com uma quantia estabelecida de agregado, gerando um custo reduzido no momento da execução em relação aos materiais empregados normalmente. Para exemplificar, a Figura 4 ilustra em uma seção transversal o pavimento econômico:
Conforme descrevem Villibor e Nogami (1995, apud AMARAL, p. 23, 2015), o solo-agregado que pode ser utilizado em bases, sub-bases ou reforço de subleito, deve ter propriedades que variam de acordo com o uso específico do solo-agregado, sendo eles a granulometria, limite de liquidez, índice de plasticidade, resistência dos grãos e equivalente areia.
Os mesmos autores ainda citam os tipos de bases de baixo custo utilizados em pavimentos econômicos:
Bases de SAFL com materiais de ocorrências naturais.
Bases de Solo Laterítico-Agregado, a saber:
Figura 4 – Seção transversal de um pavimento econômico
De granulação fina, designado ALA, cujo material é constituído de mistura de argila laterítica com areia.
De granulação grossa, designado SLAD, cujo material é constituído de mistura de solo laterítico com baixa porcentagem de agregado (brita, pedregulho ou laterita) (VILLIBOR e NOGAMI, 1995, apud AMARAL, p. 23, 2015).
Bernucci et al. (2006), afirma que para realizar a escolha dos materiais que serão empregados nas camadas dos pavimentos, sendo para bases, sub-bases e reforço do subleito, é verificado por meio de métodos de caracterização de propriedades. Entre os cuidados a serem tomados é preciso averiguar a disponibilidade dos materiais com as características necessárias na natureza. Quanto aos materiais compactados devem possuir propriedades resistentes, com pouca deformação e com permeabilidade compatível com a estrutura.
Wayhs (2004) afirma que em uma época onde há falta de recursos financeiros, a pavimentação de estradas utilizando materiais alternativos, abundantes e econômicos, torna-se mais necessária.
Oliveira (2000) relata que os materiais alternativos ou com mais potencialidades de uso no Rio Grande do Sul são o plintossolo, saibros de granite/gnaisse, basaltos alterados, lateritas e solos arenoso finos lateríticos. Já nesse trabalho a opção de estudo foi a utilização do rejeito da extração da mineração da cidade de Ametista do Sul.
Oliveira (2000, apud Amaral, 2015, p. 27), descreve os materiais usuais em vias de baixo volume de tráfego:
Plintossolo: conhecido regionalmente como ― barrinho‖ é um solo de textura areno-argilosa com concentração de óxido de ferro, alumínio e manganês, e foi utilizado com sucesso como camada de bases e sub-bases de um pavimento;
Saibros de granito/gnaisse: solos residuais do horizonte C e de alterações de rochas. Rochas de texturas grossas e ricas em quartzo e feldspato de potássio;
Basaltos alterados: macadame seco do basalto alterado, de bom desempenho e comportamento estrutural, resultantes de um processo de alteração de rochas vulcânicas, com grande fendilhamento;
Lateritas: materiais concrecionados, composto essencialmente de óxido de ferro e alumínio, silicatos, magnésio, entre outros. Ocorrem principalmente na região das Missões (noroeste do estado do Rio Grande do Sul);
Solos arenosos finos lateríticos: solo com comportamento geotécnico laterítico, classificado segundo a classificação MCT conforme Villibor e Nogami (Oliveira, 2000, apud, Amaral, 2015, p. 27).
Oliveira (2000, p. 2) segue afirmando que em empregar materiais alternativos é uma possibilidade em tornar a pavimentação de inúmeras vias possível, pois, muitas das mesmas que necessitam de reparos, têm os materiais próximos ao local de construção ou na região, tendo um custo-benefício significativo.
De outra forma, sendo como fatores motivadores da busca e da utilização de materiais alternativos é o não enquadramento nas especificações técnicas tradicionais no uso da pavimentação, associada à concessão de licenças para exploração de jazidas naturais (BATALIONE, 2007).
Percebe-se que a busca do desenvolvimento sustentável é abrangente, não tendo limites também na construção de rodovias. A Comissão Mundial sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento (CMMAD, 1988), considera que o desenvolvimento sustentável é aquele que satisfaz as necessidades da presente geração sem comprometer as futuras gerações e suas necessidades. Já para Godoy (2009), não há apenas um conceito, mas ressalta que o desenvolvimento sustentável é tornar as matérias primas com menos intensidade e isentando seu impacto no meio ambiente. 2.4 RESÍDUOS SÓLIDOS E SUAS PARTICULARIDADES
A relação entre resíduos e problemas ambientais ficam perceptíveis quando são resíduos sólidos, diferentemente dos resíduos que estão em um estado líquido ou gasoso. Ao passar do tempo houve uma pequena diferenciação no termo “lixo”, o qual foi substituído pelo termo “resíduo sólido”. Uma vez que o primeiro termo, refere-se a algo que não possui nenhum tipo de valor, já o segundo já parte do pressuposto de um valor econômico e/ou agregado, pelo fato de fomentar o reaproveitamento no próprio processo produtivo (DEMAJOROVIC, 1995).
Segundo Pinto (1999), mesmo o Brasil sendo um país em desenvolvimento, há problemas que não podem ser despercebidos por sua população, como não ter um destino correto para seus resíduos sólidos.
Sendo assim, o Sistema de Informação Sobre a Gestão dos Resíduos Sólidos (SINIR) do Ministério do Meio Ambiente, classifica os tipos de resíduos, através da Lei nº 12.305 de 02 de Agosto de 2010, como domiciliares, limpeza urbana, sólidos urbanos,
estabelecimentos comerciais e prestadores de serviços, serviços públicos de saneamento básico, industriais, serviços de saúde, construção civil, agrossilvopastoris, serviços de transportes e resíduos de mineração.
A Lei 12.305 (BRASIL, 2010) especifica os resíduos sólidos como:
[...] material, substância, objeto ou bem descartado resultante de atividades humanas em sociedade, a cuja destinação final se procede, se propõe proceder ou se está obrigado a proceder, nos estados sólido ou semissólido, bem como gases contidos em recipientes e líquidos cujas particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou em corpos d’água, ou exijam para isso soluções técnica ou economicamente inviáveis em face da melhor tecnologia disponível [...] (LEI 12.305, 2010).
São vários exemplos que podem identificar os resíduos, como os domiciliares, os quais são recolhidos por uma empresa pública ou particular que transporta o resíduo até um aterro sanitário. Já os resíduos industriais são de total responsabilidade do gerador do próprio resíduo. Geralmente a etapa final de destinação é realizada por empresas especializadas que possuem tecnologias adequadas e licenças necessárias para determinada atividade (BRASIL, 2010).
No caso dos resíduos agrossilvopastoris podem ser citadas as embalagens de agrotóxicos, onde as mesmas devem ser encaminhadas aos pontos de vendas.
Quando se refere a resíduos de mineração, Moreira (2003, p. 21), comenta que a indústria mineral é caracterizada por apresentar uma alta complexidade sendo por motivos operacionais quando no gerenciamento ambiental, uma vez que há uma diversidade na produção de insumos e produtos-finais envolvendo as fases de lavra, beneficiamento e transformação mineral.
Espósito (2000) descreve que o rejeito é o resultado de um processo que beneficia o que está sendo submetido, visando extrair os elementos de interesse econômico. Um exemplo, que poderia complementar a ideia do autor, seriam os rejeitos de mineração da cidade de Ametista do Sul.
Segundo Boscov (2008, p. 13) o minério é uma rocha constituída de conjunto de minerais, que há a possibilidade de ser um mineral valioso que pode ser explorado economicamente. Em uma escala industrial a ação de explorar é denominada mineração.
