REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.7383093
Camilla Aparecida Lemos de Sousa; Danielle Aparecida Lemos dos Santos; Luana Muniz Dutra
Orientador: Ernesto Silva Fortes
Resumo:
O setor da construção civil é uma atividade fundamental para o desenvolvimento social e econômico em uma região, com isso o setor segue sendo um dos maiores geradores de entulhos e resíduos. Com consequência da alta geração de resíduos foram criadas normas para regulamentadoras para as atividades de RCD. Os resíduos da construção civil e demolição de classe A e B possuem um elevado potencial de serem reutilizados em obras de pavimentação após um processo de reciclagem, pois, apresentam características semelhantes ao agregado natural, se enquadrando nos parâmetros de resistência necessária para a reutilização tanto nas pavimentações quanto em outras atividades da construção civil. Nesse estudo foi apresentado um asserção e resultado da aplicação do RCD para o dimensionamento de um trecho de pavimentação de uma rodovia utilizando material reciclado com suas vantagens e desvantagens, obtendo uma boa viabilidade econômica e atendendo todas as características necessárias das normas vigentes e a partir dos resultados técnicos obtidos e demonstrados trazer redução do custo de operação nas pavimentações de rodovias, garantindo qualidade, confiabilidade, resistência e durabilidade, além de contribuir diretamente para a preservação do meio ambiente através da sustentabilidade do reuso desses materiais, evitando a escassez de recursos e outros problemas que poderemos ter no futuro com uma má gestão ambiental e operacional. Após as análises dos resultados obtidos, o material reciclado seria uma boa opção para a aplicação em camadas de base e sub-base. Concluímos que, é possível diante dos estudos realizados a compatibilidade dos agregados residuais da construção civil (RCD) com o agregado natural como substituição em uma pavimentação de uma rodovia. Trazendo melhorias tanto em questões ambientais como econômica na construção civil.
Palavras-chave: resíduos, construção civil, demolição, meio ambiente, reutilização.
Reuse of Construction and Demolition Waste for environmental preservation and cost reduction
Abstract:
The civil construction sector is a fundamental activity for the social and economic develop-ment in a region, so the sector continues to be one of the largest generators of debris and waste. As a consequence of the high generation of waste, regulations were created for regu-latory bodies for CDW activities. Class A and B civil construction and demolition waste have a high potential to be reused in paving works after a recycling process, as they have similar characteristics to the natural aggregate, meeting the resistance parameters necessary for reuse in both paving and in other civil construction activities. In this study we present a case of application of the RCD for the design of a stretch of paving of a highway using recycled material with its advantages and disadvantages, obtaining a good economic viability and meeting all the necessary characteristics of the current norms and from the technical results. obtained and demonstrated to reduce the operating cost of road paving, ensuring quality, reli-ability, resistance and durability, in addition to contributing directly to the preservation of the environment through the sustainability of the reuse of these materials, avoiding the scarcity of resources and other problems that we may have in the future with poor environmental and operational management. We conclude that, given the studies carried out, the compatibility of residual aggregates from civil construction (RCD) with the natural aggregate as a replacement in paving a highway is possible. Bringing improvements in both environmental and economic issues in civil construction.
Keywords: construction and demolition waste, environment, reuse, paving.
1. Introdução
O aumento da demanda por infraestrutura e habitação, impulsionou a geração de resíduos da construção civil, inexistindo inicialmente uma política voltada para gestão e destinação final (MARQUES NETO, 2005).
Os resíduos sólidos de construção originam problemas devido a grande quantidade produzida e sua disposição final, sendo geralmente depositados em locais inadequados (Novais et al., 2017).
Segundo Oikonomou, as obras civis são responsáveis por pelo menos 50% da utilização das matérias primas da natureza, consome por volta de 40% da energia total produzida e representa 50% dos lixos gerados na cidade.
Questões como desenvolvimento sustentável, consciência ambiental e preservação dos recursos humanos representam uma parcela importante para realização de novos projetos de construção atualmente (Oikonomou,2009).
O desenvolvimento sustentável busca usar os recursos naturais, de maneira racionalizada sem causar danos ao meio ambiente a curto e longo prazo. Visando o RCD como um recurso de substituição de matéria prima para bases de pavimentos urbanos apresentando resultados positivos do ponto de vista ambiental, técnico e econômico tendo uma parcela importante para a realização de novos projetos de construção atualmente.
No ponto de vista ambiental, atualmente os resíduos de construção e demolição são considerados como os maiores causadores de degradação ambiental. Com o desenvolvimento e crescimento das cidades aumentaram consideravelmente a quantidade de resíduos, gerando um problema para a sociedade que não pode ser ignorado. Estes resíduos depositados irregularmente causam enchentes, proliferação de vetores nocivos à saúde, interdição parcial de vias e degradação do ambiente. Em alguns casos, tais aterros são ocupados por habitações irregulares em locais onde há risco, resultando em acidentes e perdas de vigas (JOHN et. al., 2000).
No ponto de vista técnico, agregado reciclado é adequado para ser utilizado em obras de pavimentação, pois o mesmo apresenta valores parecidos ou superiores aos exigidos pela norma. Assim, consideram o RCD como uma adequada opção para materiais de base e sub-base devido à alta resistência e comportamento não expansivos (Leite et al., 2011).
No ponto de vista econômico, o RCD se torna mais viável em comparação ao agregado natural, além da diminuição custo do gerenciamento resíduos. Uma via em condições ruins ocasiona um aumento de 57% no consumo de combustível, 37% nos custos operacionais e 50% nos acidentes, por outro lado, tem sido cada vez mais comum o uso de práticas de sustentabilidade como a 3R (Reciclar, Reusar e Reduzir) na construção de obras civis (RICCI, 2007).
1.1 Justificativa
Os resíduos da construção civil no Brasil têm sido discutidos pela alta taxa de geração, representando cerca de 51% a 70% dos resíduos sólidos urbanos coletados, tendo baixo índice de reciclagem (MARQUES NETO,2005).
A área da construção civil é responsável por grande parte do impacto ambiental causada pelos resíduos provenientes de obras, para diminuir esse impacto foram implantadas leis e resoluções que demonstram uma preocupação com a gestão dos resíduos, assim evitando o descarte incorreto dos materiais.
Os resíduos quando descartados irregularmente, geram impactos negativos ambiental como, obstrução de vias e logradouros públicos, comprometimento da qualidade do meio ambiente e da paisagem local, proliferação de vetores, assoreamento de córregos e rios, além dos custos com limpeza, ente outros. Tais efeitos se multiplicam pelo espaço urbano e é nos bairros periféricos, ocupados por população de menor renda, que esses efeitos são mais acentuados (PINTO, 1999).
O RCD é uma excelente alternativa para a redução desses impactos ambientais negativos causados por esses resíduos, estando ligado diretamente com a sustentabilidade através de ações de descartes corretos durante e após as execuções e como consequência potencializam a viabilidade econômica no uso de matéria prima em obras. Além disso, possibilita a diminuição de custos com a destinação e o emprego de agregados reciclados, em substituição a novas matérias-primas extraídas do meio ambiente (TORRES, 2015).
1.2 Objetivos
O objetivo desse estudo de caso foi dimensionar um trecho de pavimentação da rodovia Presidente Castello Branco nos Km 30 ao 37 utilizando material reciclado (RCD), no caso, brita gradual reciclada na camada da base, com ensaios de granulometria e CBR obtendo o ISC (Índice de Suporte Califórnia) e a expansão cumprindo as leis e resoluções, na qual foi feito uma comparação de custo entre a utilização do agregado reciclado e o agregado natural, mostrando a viabilidade econômica e ambiental do uso RCD.
1.3 Objetivos específicos
• Evidenciar normas, classificação dos resíduos de construção e demolição;
• Realizar um estudo de caso comparando a viabilidade econômica do pavimento utilizando Brita Graduada Reciclada (BGR) e Brita Graduado Simples (BGS) aplicado na camada da base da pavimentação;
• Apresentar cálculos de dimensionamento de pavimentos.
2. Revisão bibliográfica
2.1 RCD no Brasil
Nas cidades brasileiras de médio e grande porte, os resíduos originados de construções e demolições representam de 41 a 70% de todos os sólidos nas, cujo destino incorreto traz prejuízos econômicos, sociais e ambientais (PINTO, 2016).
Segundo Pinto, o Brasil teve início a reciclagem de resíduos da construção civil na década de 80, com uso de um equipamento de pequeno porte denominado “Masseiras-Moinhos”.
Em 1991, no município de São Paulo, foi implantada a primeira usina recicladora do Brasil (CARNEIRO et al., 2001).
Começaram a surgir equipamentos de grande porte para serem utilizados. No entanto, houve uma aceleração na quantidade de usinas instaladas com a publicação da resolução nº 307 do CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente, pois a partir desta norma, os geradores começaram a ser responsáveis pelos resíduos gerados. Com a legislação em vigor, começou a se tornar viável a criação de empresas especializadas em reciclagem de RCD – resíduos de construção e demolição.
Ao longo dos anos, foram implantada um total de 14 usinas de reciclagem distribuídas em 12 cidade nos municípios brasileiros (NUNES,2004).
De acordo com a Abrelpe os municípios coletaram cerca de 45,1 milhões de toneladas de RCD em 2016, o que configura uma diminuição de 0,08% em relação a 2015. Essa situação exige uma atenção especial, pois a quantidade total desses resíduos é ainda maior, uma vez que os municípios coletaram apenas os resíduos lançados ou abandonados nos logradouros públicos (ABRELPE, 2016).
Dentro das diversas utilizações encontradas para reaproveitamento do RCD, a aplicabilidade do seu reuso para fabricação de agregado em obras de pavimentação asfáltica é uma das alternativas mais simples e eficazes (VIEIRA & DAL MOLIN, 2004).
2.2. Classificação do RCD
A NBR 10.004 (ABNT, 2014) classifica os resíduos sólidos em geral, de acordo com a atividade que lhes deu origem e com seus constituintes. Desta forma, eles podem ser classificados como, resíduos de classe I – perigosos e classe II – não perigosos, sendo este divido em A – não inertes e B – inertes, a maior parte dos resíduos são classificados como não perigosos e inertes se enquadrando na classe II B.
A Resolução 307/2012 – CONAMA estabeleceu uma classificação específica para esses RCD que estão organizados na tabela abaixo:
| Classes | Definição | Tipos de Resíduos |
| A | Resíduos reutilizáveis ou recicláveis | Agregados, concreto, argamassa, tijolos, blocos, telhas, placas de revestimento, areia e pedra. |
| B | Resíduos recicláveis para outras destinações | Plásticos, papel, papelão. Vidros, metais, madeiras, embalagens vazias de tintas imobiliárias e gesso. |
| C | Resíduos para os quais não foram desenvolvidas tecnologias ou aplicações economicamente viáveis que permitam sua reciclagem ou recuperação. | Isopor, massa corrida, massa de vidro. |
| D | Resíduos perigosos oriundos do processo de construção | Tintas, solventes, óleos, demais objetos que contenham amianto ou produtos nocivos à saúde. |
Fonte: Resolução CONAMA nº307 (2002) e nº469 (2015)
Portanto, conforme a Resolução do CONAMA nº 307/2002 os resíduos de classe A são todos os resíduos proveniente de construção, demolição, reformas, reparos de pavimentação, solos provenientes de terraplanagem, peças pré-moldadas de concreto desenvolvidas no próprio canteiro de obras entre outros. Esses materiais têm a obrigação de ser reutilizados ou reciclados na forma de agregados, ou, precisa ser direcionado para locais específicos para o processo de reciclagem, como para as Usinas de Reciclagens de RCD, Aterro típico para Matérias Inertes e Área de Transbordo de Triagem (ATT) garantindo a reutilização ou a reciclagem dos materiais no futuro (ABRECON, 2017).
2.3. Normas para o RCD
No Brasil, no ano de 2014 Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), publicou normas que tratam desde a instalação para recebimento de resíduos da construção civil até sua aplicação em pavimentos. O conteúdo referente a estas normas vem de encontro às diretrizes propostas pela Resolução 307/2012 – CONAMA.
A norma empregada neste trabalho é a NBR 15115 (ABNT, 2014), que estabelece os requisitos para a utilização dos agregados reciclados em pavimentação.
Visando um maior uso em pavimentação dos agregados reciclados, temos a possibilidade de fazer uma estabilização granulométrica dos agregados afim de que eles atendem as normas DNIT 141/2018 (Pavimentação – Base Estabilizada granulometricamente – Especificação de serviço) e DER ET-DE-P00/010 (Sub-base ou Base de bica corrida) para utilização em bases e sub-bases, estabilização esta que deve atender os requisitos granulométricos. Para empregar o agregado reciclado em camadas de pavimentos, é importante conhecer as especificações existentes e respeitá-las.
2.4 Aspectos Ambientais
A construção civil é tida como uma das atividades que mais gera impactos ambientais, seja pelo alto consumo de recursos naturais, pela alteração da paisagem natural ou pela grande geração de resíduos. Esses impactos comprometem não só o equilíbrio do meio ambiente, mas também os princípios sanitários das cidades.
O setor se viu obrigado a repensar seus modelos e tentar novos padrões de consumo, para alcançar o equilíbrio entre a atividade produtiva e um desenvolvimento sustentável consciente e que gere menos agressão ao meio ambiente.
Atualmente, a sociedade procura minimizar a exploração dos recursos naturais e reduzir a degradação do meio ambiente buscando soluções alternativas para que os impactos ambientais diminuam, com isso, a utilização do agregado reciclado na pavimentação vem contribuindo como uma solução para a destinação dos resíduos.
3. RCD na pavimentação
No Brasil, as primeiras experiências com agregados reciclados em camadas de pavimentação ocorreram na década de 80. Em alguns países a pavimentação com agregados reciclados já é usada em grande escala.
A utilização do RCD em pavimentação é uma alternativa muito interessante para substituir materiais naturais, não-renováveis, principalmente para as vias brasileiras que ainda não foram pavimentadas.
A aplicabilidade do reaproveitamento do RCD para o seu reuso para a fabricação de agregado em obras de pavimentação asfáltica é uma das alternativas mais simples e eficazes (VIEIRA & DAL MOLIN, 2004).
O aproveitamento do agregado reciclado em pavimentação apresenta diversas vantagens, sendo elas, a utilização significativa de material reciclado, tanto na fração miúda quanto na fração graúda, simplicidade dos processos de execução do pavimento e produção do agregado reciclado, preservação de jazidas naturais e redução nos custos de obras (CARNEIRO et al., 2001).
Para a pavimentação, o maior atrativo para o emprego do agregado reciclado é o fator econômico, uma vez que esses materiais têm sido vendidos, geralmente, a preços inferiores aos dos convencionalmente utilizados em pavimentação (MOTTA, 2005).
Na construção de bases e sub-bases de pavimentação foi verificado que os agregados reciclados provenientes de RCD são um excelente material e observou-se a viabilidade técnica da utilização do agregado reciclado na construção de obras de pavimentação urbana, visto que apresentaram baixos valores de expansão (Silva et al., 2010).
A capacidade do RCD em substituir os agregados naturais que são usados na pavimentação, especificamente na base de pavimentos são satisfatórias, os resultados laboratoriais confirmam esse uso, e mostram que a utilização desses materiais interfere nitidamente no orçamento, que chega a ter uma economia de 56,67% em relação ao material natural (SANTOS et al., 2019).
Para alcance de um produto que evidencie boa trabalhabilidade e ocasione a realização de ensaios de laboratório para controle, é indispensável a composição das misturas nas faixas granulométricas definidas pela NBR 11804/91.
A reciclagem do resíduo, tipo classe A, é utilizada em pavimentação na forma de brita corrida ou mistura de agregados reciclados (graúdos) com o solo. O resíduo ou mistura podem ser utilizados como reforço no subleito, sub-base ou base, regularização mecânica da rua, umedecimento ou secagem de camadas, homogeneização e compactação.
As propriedades físicas dos agregados reciclados de concreto, para utilização dos agregados reciclados nas camadas de pavimentação alguns ensaios de caracterização são importantes, pois possuem diferença marcante entre os dois materiais, são absorção, densidade, e abrasão Los Angeles.
A NBR 15115 (2004) não menciona um valor ou faixa de valores limites para a abrasão “Los Angeles”. Porém, segundo a NBR 11804, bases e sub-bases estabilizadas granulometricamente devem expressar abrasão “Los Angeles” de até 55%, já a NBR 11806 (1991) diz que a brita graduada deve ter abrasão menor que 40%.
A camada de reforço do subleito, sub-base e base de agregado reciclado deve ser realizada com materiais que atendam as seguintes condições:
Deverá ser evitado a presença de madeiras, vidros, plásticos, gessos, forros, tubulações, fiações elétricas e papéis ou quaisquer materiais orgânicos ou não inertes, O RCD terá que possuir curva granulométrica, bem graduada, não uniforme, com coeficiente de uniformidade Cu > 10 (Cu = D60 / D10), onde D60/D10 que é a relação entre os diâmetros que correspondem a 60% e 10% dos materiais passantes, deve ser maior ou igual a 10. A quantidade de material passante na peneira 0,42 mm que, deverá ficar entre 10% e 40%, para que o material fino do agregado reciclado promova um maior entrosamento com sua fração graúda, deverá ser classificado quanto ao tipo de emprego possível na execução de camadas de pavimentos, segundo parâmetros de Índice de Suporte Califórnia (ISC ou CBR), conforme abaixo discriminado:
1. Material para execução de reforço de subleito: CBR > 12%, expansão < 1,0%;
2. Material para execução de sub-base: CBR > 20%, expansão< 1,0%;
3. Material para execução de base de pavimento: CBR > 60%, expansão < 0,5%.
Permitido o uso como material de base somente para vias de tráfego com N < 106 repetições do eixo-padrão de 80 KN no período de projeto.
A porcentagem máxima admissível, em massa, para grãos de forma lamelar, obtida conforme a NBR 7.809 é de 30%. A dimensão característica máxima dos grãos: 63,5 mm (tolerância de 5% da porcentagem retida, em massa, na peneira de 63,5 mm), limitada a 2/3 da espessura da camada compactada.
Materiais indesejáveis de grupos distintos: máximo de 3% em massa, materiais indesejáveis de mesmo grupo: máximo de 2% em massa.
Diante disso tudo, atualmente os resíduos da construção civil e demolição são considerados os maiores causadores de degradação ambiental, devido ao grande crescimento das cidades e seu desenvolvimento. Mesmo que na década de 80, tenha sido iniciado a reciclagem dos resíduos da construção civil, as máquinas de grande porte só se deram a origem em 1991, houve também um grande aumento na quantidade de usinas nas cidades, graças ao CONAMA, foi criada a classificação dos resíduos sendo cada um destinando a um local diferente.
No entanto a sociedade sempre vem procurando usar recursos naturais sendo assim reduzindo a degradação do meio ambiente, utilizando o agregado reciclado, vem contribuindo ainda mais com a destinação desses resíduos. Dessa forma, analisamos cuidadosamente o estudo de caso do RCD na pavimentação, como uma forma de melhoria tanto na classe socioeconômica, como na classe ambiente. Visando os rendimentos obtidos nos resultados do estudo
4. Materiais e métodos
Como método da justificativa e asserção do estudo de caso, foi realizado uma visita técnica na Polimix Ambiental para maior entendimento sobre o material RCD utilizado como camada base da pavimentação de uma rodovia, dessa forma visando a viabilidade e compatibilidade dos materiais para este estudo.
4.1 Estudo de caso
Segundo Yin (2005), o uso do estudo de caso é adequado quando se pretende investigar o como e o porquê de um conjunto de eventos. O autor assevera que o estudo de caso é uma investigação que permite o estudo de um fenômeno dentro de seu contexto da vida real.
O estudo de caso foi realizado sob o projeto de expansão de via da Rodovia Presidente Castello Branco (SP280) nos km 30 ao 37. Este estudo de caso tem ênfase comparar a construção da camada de base do pavimento utilizando brita graduada reciclada BGR e brita graduada simples BGS.
4.2 Agregado Reciclado
Foi realizada uma visita técnica na Polimix Ambiental, situada na Estrada dos Romeiros, S/N Km 36,9 – Santana do Parnaíba – SP para que conhecêssemos melhor o processo de reciclagem. O local tem cerca de 2 milhões de m² composto por uma enorme área de pedreira, fábrica de agregados naturais, empresa de transporte, área verde entre outros.
Para agregados reciclados, a Polimix trabalha somente com resíduo de concreto que são gerados na própria fábrica. O local é composto por: 1 alimentador vibratório, 1 britador de mandíbula, 4 transportadoras, 1 peneira vibratória e 1 pá carregadeira. Seu processo é baseado em: A máquina abastece o silo que manda o material para o alimentador vibratório, desse para transportadora principal que joga na peneira vibratória e manda para transportadora final.
Após este processo o material que seria descartado no meio ambiente, se transforma em um agregado reciclado de alta qualidade, livre de impurezas.
Imagem 1 – Área de reciclagem da Polimix Ambiental
Do lado esquerdo da imagem é o Rachão Reciclado e do lado direito é a Brita Graduada Reciclada BGR.
5. Resultados
5.1.1 Distribuições Granulométricas
Para determinar a distribuição granulométrica, foi realizado o ensaio do material conforme o Método de Ensaio DNER-ME 083/98 nas dependências da Polimix, juntamente com a equipe de engenharia. Este ensaio é realizado através do peneiramento do material seco, na qual um conjunto de peneiras com malhas quadradas de diversos diâmetros é agitado mecanicamente.
Segundo o Manual da Pavimentação (DNIT, 2006), os materiais a serem utilizados para base granular de pavimentos, devem estar enquadrados em uma das faixas contidas na tabela a seguir.
Tabela 2 – Granulometria para Base Granular
O manual ainda diz que a fração que passa na peneira nº 200 deve ser inferior a 2/3 da fração que passa na peneira nº 40.
Segue abaixo a tabela com os resultados do ensaio granulométrico da brita graduada reciclado (BGR) coletado na Polimix ambiental.
Tabela 3 – Análise Granulométrica do BGR
Analisando a tabela percebermos que a amostra acima se enquadra na faixa granulométrica do tipo A e a fração que passa pela peneira nº 200 que representa 6,0% é inferior a 2/3 da fração que passa na peneira nº 40 que representa 8,53%. Portanto, o material pode ser utilizado em camada de base da pavimentação como prevê a norma DNIT 2006.
Para a utilização do agregado reciclado em camadas de pavimentos, a NBR 15115 (ABNT 2004) cita no capítulo 4 item C, que a porcentagem que passa na peneira nº 40 de 0,42mm deve estar entre 10% e 40%. Observando a tabela 3 temos o valor de 12,8% na peneira de nº 40, atendendo ao limite recomendado pela norma.
Com o resultado do ensaio de granulometria, conseguimos obter a curva de distribuição granulométrica, possibilizando a caracterização do agregado em função da curva contínua apresentada, através da determinação dos coeficientes de uniformidade (Cu) e de Curvatura (Cc).
Gráfico 1 – Curva de Distribuição Granulométrica do BGR
O coeficiente de uniformidade (Cu) representa a ausência da uniformidade granulométrica do material, na qual é definido pela razão entre o diâmetro de 10% e 60% do material que passa pelo peneiramento. Os solos que apresentarem o valor de Cu inferior a 5%, são considerados solos uniformes; entre 5% e 15% são considerados solos de uniformidade média e maior que 15% são considerados solos desuniformes (Site: AlemdaInércia, 2018).
Para descobrirmos o valor do Cu do agregado estudado neste estudo de caso, realizamos o cálculo abaixo:
O coeficiente de Curvatura (Cc) representa a graduação do solo baseado nos diâmetros de D30, D60 e D10. Se o valor do Cc for entre 1 e 3 o solo é considerado bem graduado. Valores superior a 3 o solo é considerado mal graduado.
Para calcularmos o valor do Cc referente ao agregado reciclado estudado, utilizamos a fórmula:
Para agregados reciclados a NBR 15115 (ABNT, 2004) determina que a curva granulométrica deve apresentar Coeficiente de Uniformidade igual ou maior que 10% e o Coeficiente de Curvatura deva ser classificado como bem graduado. Portanto, podemos dizer que o agregado reciclado BGR analisado, está dentro dos requisitos determinado pela norma, se caracterizando em um agregado não uniforme e bem graduado.
5.1.2 Índice de Suporte Califórnia (ISC)
A NBR 15115 (ANBT, 2004) diz que para a camada de base do pavimento, o material reciclado deve apresentar CBR maior ou igual a 60% e Expansão menor ou igual a 0,5%. Conforme o ensaio de CBR realizado pela empresa Falcão Bauer (2020) o valor do Índice de Suporte Califórnia foi de 162,4% e a Expansão de 0%. Atendendo os limites estabelecido pela norma.
5.2 Agregado Natural
Para podermos efetuar a comparação da construção da camada de base do pavimento utilizando BGR e BGS realizamos ensaio granulométrico para o agregado natural, para verificar se está dentro dos limites estabelecidos pela Norma DNIT 141/2010.
A norma diz que para a camada de base, podem ser utilizados solos, mistura de solos e materiais britados. Portanto, neste estudo de caso usaremos o a Brita Graduada Simples (BGS) que foi retirada da pedreira da Polimix Ambiental, localizado na Estrada dos Romeiros, S/N Km 36,9 – Santana do Parnaíba – SP.
5.2.1 Distribuição Granulométrica
Para os ensaios, foram tidos como base os ensaios de caracterização DNER-ME 080/94; DNER-ME 082/94 e DNER-ME 057/97, na qual o material deve apresentar características apresentada na tabela 4.
Tabela 4 – Faixas granulométrica de material para base
Igualmente ao agregado reciclado, o manual estabelece que a fração que passa na peneira nº 200 deve ser inferior a 2/3 da fração que passa na peneira nº 40.
Segue abaixo a tabela com os resultados do ensaio granulométrico da brita graduada simples (BGS) coletado na Polimix ambiental.
Tabela 5 – Análise Granulométrica do BGS
Verificando os valores do ensaio, podemos afirmar que a amostra acima se enquadra na faixa granulométrica do tipo B e a fração que passa pela peneira nº 200 que representa 6,2% é inferior a 2/3 da fração que passa na peneira nº 40 que representa 12,07%. Portanto, o material está adequado para ser utilizado em camada de base da pavimentação como prevê a norma DNIT 141/2010 – ES.
5.2.2 Índice de Suporte Califórnia (ISC)
A norma DNIT 141/2010 – ES estabelece que o ISC deve ser maior ou igual a 60% para número de N ≤ 5 x 10⁶ e para número de N > 5 x 10⁶ deve apresentar o ISC maior ou igual a 80% e Expansão ≤ 0,5%.
Como este material está na faixa granulométrica B, o número de N é N > 5 x 10⁶ e o ISC deve ser maior que 80%. O ISC obtido nesta amostra foi de 161,0 %, portanto este material atende o valor estabelecido pela norma.
5.2.3 Abrasão Los Angeles
O ensaio de abrasão Los Angeles define a resistência à abrasão, na qual mede o desgaste superficial do grão do agregado quando é submetido ao atrito. A DNIT 141/2010 – ES estabelece que o resultado do ensaio de abrasão Los Angeles não deve ser maior que 55%.
O valor obtido no ensaio do BGS deste estudo de caso foi de 26,0 %, estando conforme o limite da norma.
5.3 Dimensionamento do Pavimento
Para o dimensionamento do pavimento foram realizadas as seguintes etapas em conjunto com o time de engenharia da Polimix:
5.3.1 Contagem volumétrica
A contagem volumétrica é um tipo de pesquisa que pode ser usado para determinar a composição do fluxo de veículos em um determinado trecho de via, em uma determinada unidade de tempo. Com essas informações, é possível determinar o nível de serviço de uma via, avaliar as principais causas de congestionamento ou acidentes, dimensionamento de pavimentos ou no projeto de canalização de dispositivos de tráfego (BRASIL, 2016).
Para avaliar adequadamente a operacionalidade do tráfego atual da rodovia Castelo Branco, optou-se por realizar uma coleta de dados relativos ao fluxo viário, através do site do Departamento de Estrada e Rodagem, onde para base de cálculo foi utilizado VDM de 2019.
Tabela 6 – Contagem Volumétrica
5.3.2 Período de Projeto
A determinação do período de projeto P é apenas um período de projeto para determinar o dimensionamento da estrutura do pavimento, de modo a cumprir sua função de proporcionar trafegabilidade, conforto e segurança aos usuários durante este período. Geralmente, o período de projeto igual a 10 anos para pavimentos flexíveis e semi-rígidos, e 20 anos para pavimentos rígidos.
Para cálculos futuros foi empregado o período de 10 anos.
5.3.3 Determinação do volume total de projeto
Admitindo-se uma taxa 2% de crescimento anual em progressão geométrica, o volume total de tráfego pela expressão:
• Vt é o volume total de veículos num determinado sentido para determinado período “P”;
• 365= números de dias de um ano;
• V0 = 84;
• t= taxa de crescimento= 2%;
• p= 10 anos.Tabela 7 – Volume de Veículo para o Ano de Projeto
Tabela 8 – Estimativa de Tráfego
5.3.4 Estrutura do pavimento
Foram consideradas duas estruturas de pavimento, uma com material convencional e outra com material reciclado nas camadas de base.
Os parâmetros considerados neste trabalho são CBR e expansão.
Subleito
• ISC = 3,0%
• Expansão = 0,49%
Material convencional da base
• ISC = 82,0%
• Expansão = 0,00%
Material de RCD para base
• ISC = 161%
• Expansão = 0,00%
Os coeficientes estruturais considerados nesse projeto são:
• Revestimento de concreto asfáltico =2,00
• Base granular =1,00
• Sub-base granular = 1,00
• Material de RCD =0,8
• Reforço do subleito = 0,705.3.5 Dimensionamento do Revestimento
Utilizando a tabela abaixo e tendo como parâmetro de entrada o valor estimado do número N 1,5 x 108, chega-se à conclusão que para esse projeto seja adotado concreto betuminoso com 12,5 cm de espessura.
Figura 2 – Espessura Mínima de Revestimento Betuminoso
5.3.6 Espessura total do pavimento
A espessura total do pavimento, depende do número de N e de I.S. ou C.B.R.; a espessura fornecida por este gráfico é em termos de material com K = 1,00, ou seja, em termos de base granular. Entrando-se em abcissas, com o valor de N, procede-se verticalmente até encontrar a reta representativa da capacidade de suporte (I.S. ou C.B.R.) em causa e, procedendo-se horizontalmente, então, encontra-se, em ordenadas, a espessura do pavimento.
Figura 03 – Determinação de espessuras de pavimentos
O cálculo de espessura de acordo com o DNIT é expresso por:
Onde:
Ht= Altura total do pavimento
N= Número de N = 1,5 x 108
CBR= 3%
O ensaio de CBR deverá ser realizado de acordo com os critérios contidos na norma DNIT 172/2016-ME, porém, não foi realizado no local e para a realização do projeto, foi utilizado o CBR de 3% mais desfavorável para todo o subleito da via a ser pavimentada.
A espessura compactação máxima e mínima das camadas é de 20 cm a 10 cm, respectivamente.
A espessura mínima de construção dessas camadas é de 15 cm.
Uma vez que as espessuras Hm, Hn e H20 são determinadas através do gráfico, e R é determinado através da tabela de espessura mínima de revestimento, a camada de base (B), a camada de sub-base (h20) e o reforço (hn) do leito da via são obtidos por resolução sucessiva das seguintes inequações para se obter as espessuras.
Figura 04 – Dimensionamento das Camadas do Pavimento
5.4 Pavimento com base de material convencional
A fim de determinar a espessura das camadas estruturais do pavimento com materiais RCD, as seguintes características foram consideradas:
Tabela 9 – Características dos materiais granulares convencional
• H20 = 32,08
• H10 = 48,57
• H3 = 99,75
Adota- se B= 15 cm, pois a espessura mínima é 15 cm
Adota- se h20= 15 cm, pois a espessura mínima é 15 cm
A tabela a seguir mostra as características das estruturas de pavimento usando material convencional.
Tabela 10: Pavimento dimensionado com materiais convencionais
5.5 Pavimento com base de material de RCD
A fim de determinar a espessura das camadas estruturais do pavimento com materiais RCD, as seguintes características foram consideradas:
Tabela 11 – Características dos materiais granulares reciclados
Em função da não homogeneidade do material foi considerado um K = 0,80.
• H20 = 32,08
• H10 = 48,57
• H3 = 99,75
Adota- se B= 15 cm, pois a espessura mínima é 15 cm
Adota- se h20= 15 cm, pois a espessura mínima é 15 cm.
Tabela 12 – Pavimento dimensionado com materiais reciclados
5.6. Custos
Para o efeito de estudo, adotamos uma extensão de 1km de pavimento com faixa de rolamento de 3,6m de largura conforme recomenda a norma da DNIT IPR 742, tendo assim uma área de 3600 m².
Os custos foram calculados a partir dos valores obtidos pela empresa Polimix Agregados, na qual será o fornecedor tanto do material convencional quanto do material reciclado.
5.6.1 Custos dos Materiais
Tabela 13 – Custo dos Materiais
5.6.2 Custo do transporte dos materiais
Transporte com caminhão basculante de 14 toneladas: R$ 0,562 t/Km.
5.6.3 Comparação de custos entre material convencional e agregados
Este trabalho tem como ênfase a camada de base, portanto, será realizada uma comparação de custos entre a construção do pavimento com a camada de base utilizando material convencional e reciclado, considerando as camadas restantes iguais.
Com base nos resultados do dimensionamento obtido no trabalho, segue abaixo as tabelas de custo.
Tabela 14 – Custos das camadas do pavimento com material convencional
Tabela 15 – Custos das camadas do pavimento com material reciclado
Conforme observamos nas tabelas acima a área total de pavimento do projeto será de 3.600 m² e a partir disso, obtemos os seguintes resultados:
5.6.3.1 Custo da camada de base com material convencional
Dados:
Base de Brita Graduada Simples
Espessura = 15cm
Área = 3.600 m²
5.6.3.2 Custo da camada de base com material reciclado
Dados:
Base de Brita Graduada Reciclada
Espessura = 15cm
Área = 3.600 m²
5.6.3.3 Custo do transporte dos materiais
Como a polimix será o fornecedor dos dois materiais BGS e BGR, vamos considerar a mesma distância da usina até o local da obra.
Valor do transporte do caminhão basculante com 14 toneladas = 0,562 t/Km
Densidade da Brita Graduada = 1,7 t/m³
Valor do transporte em t/Km = R$ 0,562 t/Km
Distância da usina até o local da obra: 15Km
A seguir, os cálculos realizados de comparativos ente o material convencional e reciclado para a formação da tabela 16.
Custo do Material Convencional
Custo do Material Reciclado
Tabela 16 – Comparativo entre base com material convencional e reciclado
Com os resultados obtidos na tabela 16 podemos observar que a diferença de custo do projeto estudado utilizando o material reciclado é de R$ 4752,00 representando aproximadamente 30% de economia.
A partir dos resultados demonstrados, podemos concluir que para este estudo o uso de RCD na camada de base do pavimento traz benefícios econômicos além de estar contribuindo com o meio ambiente.
Vale ressaltar que não é em todo lugar que se encontra material reciclado de alta qualidade como encontramos o material convencional, portanto, é necessário fazer o estudo da distância entre usina de reciclagem até o local da obra para saber se obterá vantagens econômicas, a partir do momento que o custo do transporte influencia no valor total do projeto.
Podemos concluir que a dissertação apresentada se embasa em normas técnicas e ambientais brasileiras (NBRs), além de manuais do próprio DNIT (Departamento nacional de trânsito), além de fontes vindas de literaturas e teses anteriores, ficando evidenciado que o uso do material reciclado tem grande potencial de trazer a redução de custos, pois, no caso mostrado trouxe cerca de 30%, além de trazer uma alocação correta para esses resíduos que ficariam parados em aterros sanitários, além de que com a utilização dos materiais reciclados, a empresa consegue obter diversos selos de sustentabilidade, ou também conhecidos como selos ecológicos ou ecolabels, que certificam produtos e serviços na qual a produção e o oferecimento levam em consideração a preservação do meio ambiente, tornando a empresa séria, competitiva e reconhecida no mercado. (CONSTRUCT, 2016).
6. Conclusões
Podemos concluir que, a utilização dos materiais reciclados em camadas de pavimentação de rodovias pode vir a ser uma boa alternativa, pois esse tipo de obra consome uma enorme quantidade de materiais provenientes da natureza. Portanto, a aplicação dos agregados reciclados resulta em diminuição na extração dos recursos naturais nas jazidas e traz uma solução para o resíduo considerado como “lixo” uma destinação apropriada, contribuindo com a limpeza urbana melhorando as condições do saneamento dos municípios.
Com a aplicação do material reciclado na pavimentação, podemos observar que, além de trazer vantagens ambientais, trouxe uma boa redução de custo, calculado em aproximadamente 30% visto que o material reciclado é mais barato que o convencional e principalmente se for considerado que o RCD apresenta características semelhantes ao material natural. Porém é necessário levar em conta que, no caso deste estudo, a rodovia Presidente Castello Branco (SP280) fica próximo ao distribuidor de materiais tanto reciclados como convencionais, obtendo o mesmo valor do transporte.
Portanto, fica demonstrado neste trabalho que é possível utilizar os resíduos de construção e demolição (RCD) nas camadas de pavimentação principalmente na camada de base, apresentando características conforme normas e critérios, obtendo ganhos econômicos e ambientais, garantindo resistência e segurança, se mostrando uma excelente alternativa para projetos de pavimentação.
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