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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA – UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA – DEM PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E
ENGENHARIA DE MATERIAIS – PGCEM
POLIANE DA SILVA
UTILIZAÇÃO DO RESÍDUO DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO COMO BASE PARA PAVIMENTAÇÃO EM TRECHOS DE BAIXO TRÁFEGO
POLIANE DA SILVA
UTILIZAÇÃO DO RESÍDUO DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO COMO BASE PARA PAVIMENTAÇÃO EM TRECHOS DE BAIXO TRÁFEGO
Dissertação apresentada para obtenção do título de mestre em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Estado de Santa Catarina, Centro de Ciências Tecnológicas – CCT.
Orientador: Luiz Veriano Oliveira Dalla Valentina, Doutor
Co-orientador: Marilena Valadares Folgueras, Doutora
FICHA CATALOGRÁFICA
S586u
Silva, Poliane da.
Utilização do Resíduo de Construção e Demolição como Base para Pavimentação em Trechos de Baixo Tráfego/ Poliane da Silva; orientador: Luiz Veriano Oliveira Dalla Valentina – Joinville, 2012.
98 f.: il ; 30cm Incluem referências.
Dissertação (mestrado) – Universidade do Estado de Santa Catarina, Centro de Ciências Tecnológicas, Mestrado em Ciências e Engenharia de Materiais, Joinville, 2012.
1. Cerâmica 2. Pavimentação. I. Dalla Valentina, Luiz Veriano Oliveira.
“UTILIZAÇÃO DO RESÍDUO DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO COMO BASE PARA PAVIMENTAÇÃO EM TRECHOS DE BAIXO TRÁFEGO”
por
POLIANE DA SILVA
Essa dissertação foi julgada adequada para a obtenção do título de
MESTRE EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS
na área de concentração "Cerâmica", e aprovada em sua forma final pelo
CURSO DE MESTRADO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS DO CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA
Dr. Luiz Veriano Oliveira Dalla Valentina UDESC
Banca Examinadora:
Joinville, 16 de Dezembro de 2011.
Dr. Julio Cesar Giubilei Milan UDESC
À Deus, à minha família
e à todas as pessoas que foram e que são especiais em minha vida.
AGRADECIMENTOS
Ao professor Dr. Luiz Veriano Oliveira Dalla Valentina, por acreditar em mim desde 2003 e apesar das dificuldades encontradas para realização deste trabalho sempre me apoiar e me ajudar.
À professora Dra. Marilena Valadares Folgueiras, por sempre ter uma palavra de incentivo tanto para este trabalho como para minha vida.
À minha família por me fazer ser quem eu sou! Obrigada Mãe Querida por ser exemplo de superação e de vida! Obrigada Vó Idazima e Vitória por todas as orações em minha intenção! Obrigada Pai por nunca me deixar desistir das coisas! Obrigada Vô, Amanda, Ge, Gil, enfim, a todos que me apoiaram, me confortaram e que acreditaram que isso era possível!
Ao meu querido Karol por entender minha ausência e ser tão companheiro. Às minhas queridas amigas Manu, Lala, Lu, Ju e Déa, por fazerem que os momentos difíceis passassem rápido e por trazerem mais alegria à minha vida!
Ao meu chefe e amigo Norberto Sganzerla, por acreditar, apoiar meu trabalho e sempre entender os momentos que precisei me dedicar aos estudos.
Aos companheiros de trabalho da Companhia de Urbanização de Joinville, que durante o período que trabalhei neste local, me apoiaram nesta pesquisa.
À Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC e ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PGCEM e aos demais professores do PGCEM pela oportunidade de estudo.
Ao Laboratório de Mecânica dos Solos do Departamento de Engenharia Civil local da realização grande parte dos ensaios, em especial ao Laboratorista John Neves Braga Santos.
Aos bolsistas, Wagner Galuppo e Priscila Warsh, pela dedicação e comprometimento na realização dos ensaios e pesquisas.
RESUMO
SILVA, Poliane da. Utilização do Resíduo de Construção e Demolição como Base para Pavimentação em Trechos de Baixo Tráfego. 2011. 93 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia dos Materiais – Área: Cerâmica) – Universidade do Estado de Santa Catarina, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Joinville, 2011.
Visando a sustentabilidade do setor construtivo, diversos países vêm tentando encontrar alternativas para minimização dos problemas decorrentes da geração de resíduos sólidos na construção civil. Este trabalho aborda o emprego do resíduo de construção e demolição como base de pavimentação para vias de baixo tráfego e tem como objetivo inserir este subproduto na construção de vias com baixa capacidade de suporte no município de Joinville-SC. A reciclagem do resíduo de construção e demolição, além de eliminar um problema, pode favorecer a geração de materiais de baixo custo e de boa qualidade. Por outro lado, sua deposição inadequada provoca assoreamento de rios e córregos e entupimento de galerias e bueiros, contribuindo para as enchentes. Para garantir a viabilidade de utilização deste resíduo, avaliou-se a capacidade de suporte dos materiais comumente utilizados como base de pavimentação na região de Joinville e comparou-se com a capacidade de suporte obtida pelo resíduo de construção e demolição através do ensaio de Índice de Suporte Califórnia. Análises relacionadas aos limites de liquidez e de plasticidade e a caracterização granulométrica da amostra também foram realizadas, onde pode-se garantir a viabilidade do agregado reciclado para reforço de subleito e camadas de sub-base em pavimentação.
ABSTRACT
SILVA, Poliane da. Use of Construction and Demolition Waste as a Basis for Paving in low-stretch Traffic. 2011. 93 f. Dissertation (Master Course in Science and Materials Engineering – Area: Ceramic) – Santa Catarina State University, Post-Graduation Program in Science and Materials Engineering, Joinville, 2011.
Looking for the sustainability of the construction sector, many countries are trying to find options to minimize the problems of solid waste generation in construction. This research addresses the use of construction and demolition waste as pavement base for low-traffic routes. Also, aims to enter this sub-product for construction of roads with lower carrying capacity, in Joinville, Santa Catarina State. Recycling construction and demolition waste, can help to eliminate a problem and, favor the generation of low cost and good quality materials On the other hand, inadequate deposition causes siltation of rivers and streams and clogs storm drains and galleries, contributing to flooding. To ensure the feasibility of using this waste, we evaluated the carrying capacity of the materials commonly used as pavement base in Joinville and compared with the carrying capacity obtained by the construction and demolition waste by testing California Support Index. They are also submitted to analysis of liquidity and limits of plasticity, and particle size characterization of the sample, which can ensure the viability of recycled aggregate for subgrade reinforcement and sub-base layers of paving.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Camadas do pavimento flexível ... 22
Figura 2 - Camadas do Pavimento Rígido ... 22
Figura 3 – Escalas granulométricas adotadas pela ASTM, AASHTO, MIT e ABNT .. 25
Figura 4 – Usinas de reciclagem de reciclagem de RCD de Belo Horizonte – MG, (a) Usina de Estoril, (b) Usina da Pampulha e (c) Usina 040 ... 31
Figura 5 – BGS – brita graduada simples ... 38
Figura 6 – Macadame ... 40
Figura 7 - Fluxograma com roteiro desta pesquisa ... 41
Figura 8 - Etapas do procedimento para determinação da granulometria da amostra ... 44
Figura 9 – Gráfico de Casagrande ... 47
Figura 10 – Confecção do corpo-de-prova para ensaio de compactação ... 50
Figura 11 – Confecção do corpo-de-prova para ensaio de ISC; a) Material peneirado para confecção do CP; b) Amostra para analisar a umidade; c) Compactação das camadas do CP; d) Cilindro pronto para ensaio. ... 51
Figura 12 – Imersão dos corpos-de-prova em água destilada ... 52
Figura 13 – Penetração do pistão no corpo-de-prova ... 52
Figura 14 – Apresentação da Concha de Casagrande e outras etapas do ensaio de LL ... 53
Figura 15 - Material para ensaio de LP ... 54
Figura 16 – Análise de MEV para amostra do fornecedor A – aumento de 2000 e 10000 vezes respectivamente ... 55
Figura 17 – Análise de MEV para amostra do fornecedor B – aumento de 2000 e 10000 vezes respectivamente. ... 56
Figura 18 – Análise de MEV para amostra do fornecedor C – aumento de 2000 e 10000 vezes respectivamente. ... 56
Figura 19 – Análise de MEV para amostra do fornecedor de RCD – aumento de 2000 e 10000 vezes respectivamente. ... 56
fornecedor B ... 61
Figura 22 – Gráfico malha da peneira X porcentagem de material passante para o fornecedor C ... 64
Figura 23 – Gráfico malha da peneira X porcentagem de material passante para o RCD ... 66
Figura 24 – Gráfico da curva de compactação para o fornecedor A ... 68
Figura 25 – Gráfico da curva de compactação para o fornecedor B ... 68
Figura 26 – Gráfico da curva de compactação para o fornecedor C ... 69
Figura 27 – Gráfico da curva de compactação para o fornecedor de RCD ... 69
Figura 28 – Curva representando o ISC para o CP n°2 do fornecedor A ... 72
Figura 29 – Curva representando o ISC para o CP n°15 do fornecedor A ... 72
Figura 30 – Curva representando o ISC para o CP n°15 do 2° ensaio do fornecedor A ... 74
Figura 31 – Curva representando o ISC para o CP n°2 do 2° ensaio do fornecedor A ... 74
Figura 32 – Curva representando o ISC para o CP n°21 do 2° ensaio do fornecedor A ... 75
Figura 33 – Curva representando o ISC para o CP n°15 do fornecedor B ... 77
Figura 34 – Curva representando o ISC para o CP n°20 do fornecedor B ... 77
Figura 35 – Curva representando o ISC para o CP n°2 do fornecedor B ... 78
Figura 36 – Curva representando o ISC para o CP n°15 do 2° ensaio do fornecedor B ... 79
Figura 37 – Curva representando o ISC para o CP n°1 do 2° ensaio do fornecedor B ... 80
Figura 38 – Curva representando o ISC para o CP n°20 do 2° ensaio do fornecedor B ... 80
Figura 39 – Curva representando o ISC para o CP n°15 do fornecedor C ... 82
Figura 40 – Curva representando o ISC para o CP n°20 do fornecedor C ... 82
Figura 41 – Curva representando o ISC para o CP n°2 do fornecedor C ... 83
Figura 42 – Curva representando o ISC para o CP n°15 do 2° ensaio do fornecedor C ... 84
... 85 Figura 45 – Curva representando o ISC para o CP n°15 do RCD... 87 Figura 46 – Curva representando o ISC para o CP n°1 do RCD ... 88 Figura 47 – Curva representando o ISC para o CP n°15 do 2° ensaio do fornecedor
de RCD ... 89 Figura 48 – Curva representando o ISC para o CP n°1 do 2° ensaio do fornecedor de
RCD ... 90 Figura 49 – Curva representando o ISC para o CP n°21 do 2° ensaio do fornecedor
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Normas para classificação dos resíduos sólidos no Brasil ... 27
Tabela 2 - Geração, reciclagem e aplicação do RCD ... 28
Tabela 3 – Classes e destinos do RCD ... 30
Tabela 4 – Produção nacional de agregados naturais e segmentos de vendas ... 34
Tabela 5 – Tabela TRB ... 45
Tabela 6 – Sistema unificado de classificação dos solos ... 46
Tabela 7 – Símbolos do sistema de classificação unificada – USC ... 47
Tabela 8 – Sistema unificado de classificação de solos - USC ... 48
Tabela 9 – Inter-relações entre a classificação TRB e a Unificada ... 49
Tabela 10 - Quantidade de material ensaiado do fornecedor A ... 58
Tabela 11 – Quantidade de massa retida e acumulada nas diferentes malhas das peneiras para o fornecedor A ... 58
Tabela 12 - Quantidade de material ensaiado do fornecedor B ... 60
Tabela 13 – Quantidade de massa retida e acumulada nas diferentes malhas das peneiras para o fornecedor B ... 61
Tabela 14 - Quantidade de material ensaiado do fornecedor C ... 63
Tabela 15 – Quantidade de massa retida e acumulada nas diferentes malhas das peneiras para o fornecedor C ... 63
Tabela 16 - Quantidade de material ensaiado do fornecedor de RCD ... 65
Tabela 17 – Quantidade de massa retida e acumulada nas diferentes malhas das peneiras para o fornecedor de RCD ... 66
Tabela 18 – Resumo dos resultados do ensaio de compactação para todas as amostras ... 70
Tabela 19 – Pressões e penetrações obtidas na realização do ensaio de ISC para o fornecedor A ... 71
Tabela 20 – Pressões e penetrações obtidas na realização do 2° ensaio de ISC para o fornecedor A ... 73
Tabela 21 – Pressões e penetrações obtidas na realização do ensaio de ISC para o fornecedor B ... 76
Tabela 23 – Pressões e penetrações obtidas na realização do ensaio de ISC para o fornecedor C ... 81 Tabela 24 – Pressões e penetrações obtidas na realização do 2° ensaio de ISC para o fornecedor C ... 84 Tabela 25 – Pressões e penetrações obtidas na realização do ensaio de ISC para o
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AASHTO American Association for State Highway and Transportation Officials
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ANTT Agência Nacional de Transportes Terrestres
ASTM American Society for Testing and Materials
BGS Brita Graduada Simples
CBR California Bearing Ratio
CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente
CP Corpo de Prova
DNER Departamento nacional de estradas de rodagem
DNIT Departamento nacional de infraestrutura de transportes
DNPM Departamento Nacional de Produção Mineral
GEIPOT Empresa Brasileira de Planejamento de Transportes
IP Índice de Plasticidade
ISC Índice de Suporte Califórnia
LL Limite de Liquidez
LP Limite de Plasticidade
MEV Microscopia Eletrônica de Varredura
MIT Massachusetts Institute of Technology
MR Módulo de Resiliência
NBR Norma Brasileira Registrada
NL Não líquido
NP Não plástico
RCD Resíduo de Construção e Demolição
TRB Transportation Research Board
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 18
1.1 OBJETIVOS ... 19
1.2 JUSTIFICATIVA ... 19
1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO ... 20
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 21
2.1 PAVIMENTOS ... 21
2.2 GRANULOMETRIA ... 24
2.3 GESTÃO DOS RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO ... 26
2.3.1 Reciclagem ... 29
2.4 PAVIMENTAÇÃO E O AGREGADO RECICLADO DE CONSTRUÇÃO ... 31
2.4.1 Pavimentação com Agregado Reciclado no Brasil ... 33
2.4.2 Propriedades dos materiais de base, sub-base e reforço do subleito ... 34
2.4.3 Materiais de base, sub-base e reforço do subleito comumente utilizados no país ... 37
3 MATERIAIS E MÉTODOS ... 41
3.1 MATÉRIAS PRIMAS ... 42
3.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL... 42
3.2.1 Caracterização dos agregados ... 42
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 55
4.1 CARACTERIZAÇÃO MICROESTRUTURAL - MEV ... 55
4.2 CARACTERIZAÇÃO GRANULOMÉTRICA ... 57
4.2.1 Fornecedor A ... 57
4.2.2 Fornecedor B ... 60
4.2.3 Fornecedor C ... 62
4.2.4 RCD... 65
4.2.5 Conclusões para caracterização granulométrica ... 67
4.4 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA ... 70
4.4.1 Fornecedor A ... 70
4.4.2 Fornecedor B ... 75
4.4.3 Fornecedor C ... 81
4.4.4 RCD... 86
4.4.5 Conclusões para o Ensaio de ISC ... 91
4.5 LIMITE DE LIQUIDEZ E PLASTICIDADE ... 91
5 CONCLUSÕES ... 93
5.1 CONCLUSÕES ... 93
6 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ... 95
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1 INTRODUÇÃO
Visando a sustentabilidade do setor construtivo, diversos países vêm tentando encontrar alternativas para minimização dos problemas decorrentes da geração de resíduos sólidos na construção civil.
Os resíduos de construção e demolição (RCD) apresentam-se normalmente resistentes e com baixa expansão, características que indicam o seu grande potencial de reciclagem como agregado de pavimentação (MOTTA, 2005).
No Brasil a aplicação do agregado reciclado em camadas de pavimento é interessante, pois apenas 9,5% da malha rodoviária é pavimentada (MELO et al, 2008). Um dado que aponta carência para um setor que é responsável pela maior parte do transporte de cargas e passageiros do país, 61,5% do transporte de cargas e 95% de passageiros (ANTT, 2002).
Tendendo a destinação dos RCD na cidade de Joinville e a ampliação do número de vias pavimentadas ou com melhores condições de trafegabilidade, desenvolveu-se esta pesquisa com o intuito de mostrar a viabilidade de substituição do agregado natural pelo agregado oriundo da reciclagem do resíduo de construção civil para pavimentação na cidade de Joinville-SC.
Esta análise é importante para garantir a viabilidade de substituição dos agregados comumente utilizados como base de pavimentação em Joinville, pelos agregados oriundos de resíduos de construção civil, com enfoque em vias com baixo
volume de tráfego. A restrição “de baixo tráfego” é dada pelo fato da oscilação da
19
1.1 OBJETIVOS
O objetivo geral deste trabalho se desenvolve, na análise laboratorial dos aspectos físicos e de comportamento mecânico de agregados oriundos da reciclagem de resíduos sólidos da construção civil.
No sentido de atender ao objetivo geral, foram definidos os seguintes objetivos específicos:
Analisar a capacidade de suporte das amostras do agregado comum através do ensaio de ISC (Índice de Suporte Califórnia);
Analisar a capacidade de suporte das amostras do agregado obtido da construção civil através do ensaio de ISC (Índice de Suporte Califórnia);
Analisar o índice de plasticidade (IP) das amostras de agregado comum;
Analisar o índice de plasticidade (IP) das amostras de agregado obtido da construção civil.
1.2 JUSTIFICATIVA
O crescimento e desenvolvimento das cidades trouxeram à indústria da construção civil uma preocupação com a geração de resíduos sólidos. Esta questão já envolve diversos países que, visando à sustentabilidade do setor construtivo, vêm tentando encontrar alternativas para diminuir os problemas decorrentes deste processo envolvendo questões de ordem ambiental, social e financeira.
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1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO
Esta dissertação está divida em cinco capítulos. No capítulo 2 será apresentada a fundamentação teórica do trabalho, apresentando-se os conceitos sobre pavimento, discutindo-se sobre a gestão de resíduos de construção e demolição e a reciclagem destes. Também se apresentará a questão da pavimentação com agregado reciclado e se comentará sobre materiais de base, sub-base e reforço de subleito comumente utilizados no Brasil.
No capítulo 3, serão abordados os materiais e métodos utilizados nessa dissertação, e os resultados e discussões serão apresentados no capítulo 4.
