Departamento de Engenharia Civil -...

Departamento de Engenharia Civil

UUttiilliizzaaççããoo ddee RReessíídduuooss ddee CCoonnssttrruuççããoo ee DDeemmoolliiççããoo

ccoommoo MMaatteerriiaaiiss ddee CCoonnssttrruuççããoo ddee PPaavviimmeennttooss

RRooddoovviiáárriiooss –– EEssttaaddoo ddaa AArrttee Dissertação apresentada para a obtenção do grau de Mestre em

Engenharia Civil – Especialização em Construção Urbana

Autor

Gil Filipe Leonor Fernandes

Orientador

Prof. Doutor Silvino Dias Capitão Professor Coordenador do DEC-ISEC

Coimbra, dezembro de 2012

AGRADECIMENTOS

Gil Filipe Leonor Fernandes i

AGRADECIMENTOS

A realização deste trabalho, com todas as dificuldades associadas, só foi possível com a ajuda e apoio impar de várias pessoas a quem pretendo expressar o meu agradecimento.

Estou, de uma forma distinta, agradecido ao Professor Doutor Silvino Dias Capitão, Professor Coordenador do Departamento de Engenharia Civil (DEC) do Instituto Superior de Engenharia de Coimbra (ISEC), pela orientação científica deste trabalho, pelos ensinamentos conhecimentos transmitidos, pelo incentivo constante, pela disponibilidade e dedicação, pela sua perseverança e, especialmente, pela sua amizade. Devo, ainda, ao Professor Silvino, a minha formação na área de pavimentos rodoviários, ao longo da qual conseguiu, de uma forma especial, incutir-me o desejo de realizar este trabalho.

Manifesto também o meu agradecimento ao Engenheiro Técnico Carlos Renato, Técnico do Laboratório de Pavimentos do DEC-ISEC, pela ajuda indispensável prestada na realização de grande parte dos trabalhos experimentais, dedicação e incentivo.

Expresso igualmente o meu agradecimento ao Senhor Celestino Marques, técnico de laboratório do Departamento de Engenharia Civil (DEC) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), pela colaboração na realização de alguns trabalhos experimentais revelados essenciais para a realização do presente trabalho.

Agradeço à empresa Ambilei que cedeu os resíduos de construção e demolição utilizados.

A todos os meus colegas e amigos devo um agradecimento, pois mesmo que indiretamente, contribuíram com a boa disposição, incentivo ou, tão simplesmente, com a companhia.

Finalmente, mas não menos importante, expresso o meu agradecimento à minha família, em especial aos meus pais e às minhas irmãs, pelo seu apoio, ajuda, e principalmente porque sempre acreditaram em mim. À minha mãe presto ainda o agradecimento especial por tudo ou simplesmente por ser mãe.

Utilização de RCD como Materiais de Construção de Pavimentos Rodoviários – Estado da Arte

ii

RESUMO

A procura de um desenvolvimento sustentável e ambientalmente adequado tem sido, nos últimos anos, o objetivo das entidades públicas que regulamentam a construção, por se tratar de um esforço necessário para travar os efeitos negativos sobre o ambiente em todo o mundo. A responsabilidade da indústria da construção nesse processo é bastante elevada, não só pela produção de toneladas de resíduos provenientes da construção e demolição, mas também pela forte necessidade de exploração de recursos naturais.

Nesta dissertação descreve-se o estado de desenvolvimento da investigação em Portugal relativamente à utilização de resíduos da construção e demolição (RCD) como materiais de construção de pavimentos rodoviários, quer em camadas não ligadas, quer em camadas betuminosas.

Além disso, resume-se informação sobre as características dos RCD para um melhor conhecimento do seu desempenho quando aplicados na construção de pavimentos rodoviários, avaliando os aspetos económicos, ambientais e da qualidade de execução e utilização.

Faz-se ainda um estudo laboratorial, no qual se produziram duas misturas do tipo AC 20 base 50/70, utilizando apenas agregados naturais calcários numa delas, e substituindo por RCD de betão britado, 60% da massa do material agregado na outra. Concluiu-se que, apesar dos agregados de RCD não cumprirem alguns requisitos habitualmente exigidos aos agregados para misturas betuminosas, as propriedades volumétricas são aceitáveis e os parâmetros de resistência mecânica obtidos nos ensaios de compressão de Marshall são melhores que os obtidos para a mistura produzida com agregados naturais. A resistência à deformação permanente medida no ensaio de wheel-tracking e a sensibilidade à água avaliada pelo parâmetro ITSR evidenciaram também um bom comportamento na mistura com RCD.

Palavras-Chave Agregados de betão britado; formulação de misturas betuminosas; materiais de pavimentação; resíduos de construção e demolição.

ABSTRACT

Gil Filipe Leonor Fernandes iii

ABSTRACT

Over the last years the search for a sustainable and environmentally appropriate development has been the objective of public authorities that regulate construction, because this effort is necessary to curb the negative effects on the environment in the world. The responsibility of the construction industry in that process is pretty high, not only for the production of tonnes of waste from construction and demolition activities, but also by the strong need for natural resource exploitation.

In this dissertation a state of art on the research development in Portugal regarding the use of the construction and demolition waste (CDW) as construction materials for road pavements is described, for both unbound and bituminous layers.

In addition, some information regarding the characteristics of CDW is summarised aiming at contributing to a better understanding of its performance when applied in construction of road pavements. This is carried out taking into account economic and environmental aspects as well as the quality of implementation and use.

A laboratory study was also carried out on two AC20 base 50/70 mixtures. One of them was produced with natural limestone aggregates and the other one incorporated 60% of crushed concrete (by weight of aggregates) instead of natural constituents. Although the CDW aggregates did not meet some requirements concerning aggregates, commonly applied to aggregates as constituents of bituminous mixtures, the volumetric properties are acceptable and the mechanical compression parameters measured on Marshall tests are better than those obtained for the mixture with natural aggregates only. The resistance to permanent deformation obtained from wheel-tracking tests and water sensitivity evaluated by the ITSR parameter also showed good behaviour in asphalt mixtures with CDW.

Key-Words Crushed concrete aggregates; bituminous mixtures design; pavement materials; construction

and demolition waste.


iv

ÍNDICE

1 INTRODUÇÃO

1.1 Enquadramento ................................................................................................................ 1

1.2 Objetivos e Metodologia de Trabalho ............................................................................. 2

1.3 Organização do trabalho .................................................................................................. 3

2 RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO

2.1 Generalidades .................................................................................................................. 5

2.2 Origem dos Resíduos ....................................................................................................... 7

2.3 Deposição de RCD .......................................................................................................... 9

2.4 Objetivos da Utilização de RCD ................................................................................... 10

2.5 Principais RCD Disponíveis em Portugal ..................................................................... 11

2.6 Composição dos RCD ................................................................................................... 12

2.6.1 Betão e materiais cerâmicos ............................................................................ 15

2.6.2 Pedras .............................................................................................................. 15

2.6.3 Madeira ............................................................................................................ 16

2.6.4 Metais .............................................................................................................. 16

2.6.5 Misturas betuminosas e agregados de camadas não ligadas ........................... 17

2.7 Processamento e Seleção de RCD ................................................................................. 19

2.8 Características Gerais dos Agregados ........................................................................... 22

2.8.1 Granulometria .................................................................................................. 24

2.8.2 Resistência ao esmagamento ........................................................................... 26

2.8.3 Resistência à fragmentação (Los Angeles) ...................................................... 26

2.8.4 Desgaste de micro-Deval................................................................................. 27

2.8.5 Desgaste superficial ......................................................................................... 27

2.8.6 Forma e textura ................................................................................................ 28

2.8.7 Absorção de água ............................................................................................ 30

2.8.8 Limpeza dos agregados ................................................................................... 34

2.8.9 Massa volúmica ............................................................................................... 36

2.9 Considerações Finais ..................................................................................................... 37

ÍNDICE

Gil Filipe Leonor Fernandes v

3 UTILIZAÇÃO DE RCD EM PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS

3.1 Generalidades ................................................................................................................. 39

3.2 Síntese Sobre Pavimentos Rodoviários .......................................................................... 39

3.2.1 Tipos de pavimentos rodoviários .................................................................... 39

3.2.2 Camadas estruturais e materiais constituintes................................................. 43

3.2.3 Exigências de desempenho ............................................................................. 44

3.2.4 Patologias dos pavimentos rodoviários ........................................................... 45

3.3 RCD Aplicáveis em Pavimentos Rodoviários ............................................................... 47

3.3.1 Materiais provenientes de pavimentos rodoviários – Reciclagem de pavimentos ...................................................................................................... 47

3.3.2 Materiais de outras origens ............................................................................. 49

3.4 Aplicação de RCD em Pavimentos Rodoviários ........................................................... 51

3.4.1 Camadas não ligadas ....................................................................................... 51

3.4.2 Camadas ligadas ............................................................................................. 54

3.5 Sustentabilidade na Construção Rodoviária ................................................................... 59

3.5.1 Vantagens ........................................................................................................ 59

3.5.2 Inconvenientes ................................................................................................ 60

3.6 Considerações Finais ...................................................................................................... 61

4 TRABALHOS EXPERIMENTAIS

4.1 Generalidades ................................................................................................................. 62

4.2 Ensaios e resultados dos materiais constituintes ............................................................ 62

4.2.1 Análise granulométrica ................................................................................... 62

4.2.2 Índice de forma ............................................................................................... 63

4.2.3 Índice de achatamento .................................................................................... 64

4.2.4 Massa volúmica .............................................................................................. 66

4.2.5 Azul-de-metileno ............................................................................................ 68

4.2.6 Betume ............................................................................................................ 68

4.3 Estudo da Mistura de Agregados ................................................................................... 69

4.4 Elaboração das Misturas ................................................................................................ 71

4.5 Ensaios e resultados das misturas betuminosas ............................................................. 73

4.5.1 Ensaio para determinação da baridade ............................................................ 73

4.5.2 Ensaio para determinação da baridade máxima teórica .................................. 74

4.5.3 Determinação da porosidade e VMA .............................................................. 77

4.5.4 Ensaio de compressão de Marshall ................................................................. 78

4.5.5 Percentagem ótima de betume ........................................................................ 79

4.5.6 Ensaio de wheel-tracking ................................................................................ 82


vi

4.5.7 Sensibilidade à água ........................................................................................ 85


5 CONCLUSÕES GERAIS E TRABALHOS FUTUROS

5.1 Síntese do Trabalho e Conclusões Gerais ...................................................................... 89

5.2 Prosseguimento de Trabalhos Futuros ........................................................................... 93


REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................ 95

APÊNDICES E ANEXOS

APÊNDICE I. Estudo dos Agregados

I.1 Análise granulométrica ................................................................................................ 102

I.2 Índice de forma ............................................................................................................ 104

I.3 Índice de achatamento ................................................................................................. 105

I.4 Massa volúmica ........................................................................................................... 107

I.5 Estudo da mistura de agregados naturais ..................................................................... 110

I.6 Estudo da mistura de agregados reciclados ................................................................. 112

APÊNDICE II. Estudo das Misturas Betuminosas

II.1 Estudo de mistura betuminosa – Formulação Marshall ............................................... 114

II.2 Estudo de mistura betuminosa – Características Marshall .......................................... 117

II.3 Estudo de mistura betuminosa – Wheel-Tracking ....................................................... 123

II.4 Estudo de mistura betuminosa – Sensibilidade à água ................................................ 124

APÊNDICE III. Resultados Gráficos

III.1 Estabilidade Marshall em provetes formulados com agregados naturais .................... 131

III.2 Estabilidade Marshall em provetes formulados com agregados reciclados ................ 146

ÍNDICE

Gil Filipe Leonor Fernandes vii

III.3 Ensaios de tração indireta em provetes formulados com agregados naturais .............. 161

III.4 Ensaios de tração indireta em provetes formulados com agregados reciclados ........... 167

III.5 Ensaios Wheel Tracking em lajes com agregados naturais ......................................... 173

III.6 Ensaios Wheel Tracking em lajes com agregados de betão britado ............................ 174

ANEXO I. Ficha Técnica do Betume ......................................................... 175


viii

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 2.1 – Percentagem de cada material por tipo de obra ..................................................... 8

Figura 2.2 – Zona de deposição desordenada de RCD na berma de uma estrada ..................... 9

Figura 2.3 – Exemplo de depósito (com mais de cinco anos) de material proveniente de fresagem .................................................................................................................. 9

Figura 2.4 – Composição dos RCD por tipo de atividade, em percentagem do peso .............. 14

Figura 2.5 – Evolução do consumo de betume em Portugal .................................................... 17

Figura 2.6 – Diagrama de produção de betumes asfálticos ...................................................... 18

Figura 2.7 – Triagem manual de resíduos indesejáveis na mistura de agregados reciclados ............................................................................................................... 20

Figura 2.8 – Separação de materiais ferrosos dos restantes RCD ............................................ 20

Figura 2.9 – Fluxograma representativo do funcionamento interno de uma central de reciclagem ............................................................................................................. 21

Figura 2.10 – Central de reciclagem móvel ............................................................................. 22

Figura 2.11 – Características gerais a exigir aos agregados .................................................... 22

Figura 2.12 – Determinação da granulometria dos agregados ................................................. 25

Figura 2.13 – Curva granulométrica de betão britado ............................................................. 26

Figura 2.14 – Pêndulo Britânico usado para medir a resistência ao polimento ....................... 28

Figura 2.15 – Porosidade dos agregados – permeabilidade à água e ao betume ..................... 30

Figura 2.16 – Correlação entre a massa volúmica e a absorção de água ................................. 32

Figura 3.1 – Estrutura de um pavimento flexível ..................................................................... 41

Figura 3.2 – Configuração da distribuição de tensões verticais no solo de fundação de um pavimento flexível e de um pavimento rígido ................................................ 41

Figura 3.3 – Estrutura de um pavimento rígido ....................................................................... 42

Figura 3.4 – Estrutura de um pavimento semirrígido de estrutura direta ................................ 43

Figura 3.5 – Resultados das análises volumétricas em misturas com agregados reciclados de betão ................................................................................................ 55

Figura 3.6 – Módulo de deformabilidade ................................................................................. 57

Figura 3.7 – Módulo Resiliente................................................................................................ 58

Figura 3.8 – Deformação permanente aos 2520 ciclos ............................................................ 59

Figura 4.1 – Peneiração dos agregados .................................................................................... 63

Figura 4.2 – Curvas granulométricas dos agregados em estudo .............................................. 63

ÍNDICE DE FIGURAS

Gil Filipe Leonor Fernandes ix

Figura 4.3 – Determinação do índice de forma das partículas ................................................. 64

Figura 4.4 – Peneiração normal, pesagem e peneiração em peneiros de barras paralelas para aferir o índice de achatamento ....................................................................... 65

Figura 4.5 – Ensaio de azul-de-metileno em agregados reciclados .......................................... 68

Figura 4.6 - Fuso granulométrico e curva da mistura de agregados naturais ........................... 70

Figura 4.7 - Fuso granulométrico e curva da mistura de agregados (reciclado + natural) ....... 71

Figura 4.8 – Fabrico dos provetes para a formulação da mistura betuminosa pelo método de Marshall ............................................................................................... 72

Figura 4.9 – Determinação da baridade dos provetes ............................................................... 73

Figura 4.10 – Ensaio para determinação da baridade máxima teórica ..................................... 75

Figura 4.11 – Ensaio de compressão de Marshall .................................................................... 78

Figura 4.12 – Gráficos para a determinação da percentagem ótima de betume na mistura só com agregados naturais ..................................................................................... 80

Figura 4.13 – Gráficos para a determinação da percentagem ótima de betume em misturas com agregados de betão britado .............................................................. 81

Figura 4.14 – Fabrico de lajes para ensaio com wheel-tracking .............................................. 83

Figura 4.15 – Equipamento para realização do ensaio de wheel-tracking ............................... 84

Figura 4.16 – Aspeto final das lajes após ensaio de wheel-tracking ........................................ 85

Figura 4.17 – Tração indireta de provetes para avaliação da sensibilidade à água .................. 86

ÍNDICE DE FIGURAS EM APÊNDICE

Figura I. 1 - Curvas granulométricas dos agregados naturais................................................. 111

Figura I. 2 - Curvas granulométricas dos agregados (reciclado + natural) ............................ 113

Figura III.1 – Estabilidade Marshall Provete A1 – Percentagem de betume 3,5% ................ 131



Figura III.4 – Estabilidade Marshall Provete A4 – Percentagem de betume 4% ................... 134






Figura III.10 – Estabilidade Marshall Provete A10 – Percentagem de betume 5% ............... 140



Figura III.13 – Estabilidade Marshall Provete A13 – Percentagem de betume 5,5% ............ 143




x

Figura III.16 – Estabilidade Marshall Provete R1 – Percentagem de betume 3,5% .............. 146



Figura III.19 – Estabilidade Marshall Provete R4 – Percentagem de betume 4% ................. 149






Figura III.25 – Estabilidade Marshall Provete R10 – Percentagem de betume 5% ............... 155



Figura III.28 – Estabilidade Marshall Provete R13 – Percentagem de betume 5,5% ............ 158



Figura III.31 – Tração indireta em provete seco Sa1 – Percentagem de betume 4,6% ......... 161

Figura III.32 – Tração indireta em provete seco Sa4 – Percentagem de betume 4,6% ......... 162

Figura III.33 – Tração indireta em provete seco Sa6 – Percentagem de betume 4,6 % ........ 163

Figura III.34 – Tração indireta em provete imerso Sa2 – Percentagem de betume 4,6% ...... 164



Figura III.37 – Tração indireta em provete seco Sr1 – Percentagem de betume 4,7% .......... 167



Figura III.40 – Tração indireta em provete imerso Sr3 – Percentagem de betume 4,7% ...... 170



Figura III.43 – Wheel Tracking em laje de agregado natural – Percentagem de betume 4,6% (1) ............................................................................................................... 173

Figura III.44 – Wheel Tracking em laje de agregado natural – Percentagem de betume 4,6% (2) ............................................................................................................... 173

Figura III.46 – Wheel Tracking em laje de agregados reciclados – Percentagem de betume 4,7% (1) .................................................................................................. 174

Figura III.47 – Wheel Tracking em laje de agregados reciclados – Percentagem de betume 4,7% (2) .................................................................................................. 174

ÍNDICE DE QUADROS

Gil Filipe Leonor Fernandes xi

ÍNDICE DE QUADROS

Quadro 2.1 – Quantidade de RCD gerados e percentagem de reaproveitamento ou reciclagem ................................................................................................................ 6

Quadro 2.2 – Produção de agregados em milhões de toneladas na EU em 2005 ....................... 7

Quadro 2.3 – Estrutura típica de geração de RCD, por tipo de obra, na EU .............................. 8

Quadro 2.4 – Objetivos de reciclagem nalguns países europeus em 1997 ............................... 10

Quadro 2.5 – Fontes e causas da produção de resíduos na construção .................................... 12

Quadro 2.6 – Materiais constituintes dos RCD ........................................................................ 12

Quadro 2.7 – Composição dos RCD na União Europeia, em percentagem do peso. ............... 13

Quadro 2.8 – Composição dos RCD por tipo de atividade, em percentagem do peso ............. 13

Quadro 2.9 – Composição dos RCD na zona litoral Norte de Portugal ................................... 14

Quadro 2.10 – Propriedades dos agregados, ensaios e objetivos ............................................. 23

Quadro 2.11 – Principais propriedades dos agregados das misturas betuminosas consideradas no CEEP e respetivas normas de ensaio .......................................... 24

Quadro 2.12 – Valores obtidos para o ensaio de Los Angeles .................................................. 27

Quadro 2.13 – Forma dos grãos e respetivas percentagens para o agregado reciclado de Santo André estudado em laboratório ................................................................... 29

Quadro 2.14 – Forma dos grãos de acordo com a sua natureza para o agregado reciclado de Santo André estudado em laboratório ............................................................... 29

Quadro 2.15 – Absorção de água dos agregados reciclados retidos no peneiro 4,8 mm de acordo com a natureza dos seus constituintes........................................................ 31

Quadro 2.16 – Absorção de água para a fração de agregados reciclados ................................. 31

Quadro 2.17 – Absorção de água dos agregados reciclados segundo trabalhos de vários investigadores ( ...................................................................................................... 33

Quadro 2.18 – Resultados do ensaio de equivalente de areia ................................................... 34

Quadro 2.19 – Valores obtidos para o Equivalente de Areia ................................................... 35

Quadro 2.20 – Significado de VAS para os solos .................................................................... 36

Quadro 2.21 – Baridade, massa volúmica seca dos agregados (ρs) e massa volúmica dos agregados saturados com superfície seca (ρsss) .................................................... 37

Quadro 3.1 – Tipos de pavimentos em função dos materiais e da deformabilidade ................ 40

Quadro 3.2 – Famílias e tipos de degradações ......................................................................... 46

Quadro 3.3 – Classificação das relações entre as degradações e os fatores de degradação ..... 47


xii

Quadro 3.4 – Propriedades das misturas betuminosas influenciadas pelas características dos agregados ........................................................................................................ 50

Quadro 3.5 - Classificação dos agregados reciclados de acordo com a natureza dos constituintes da fração grosseira ........................................................................... 51

Quadro 3.6 – Campos de aplicação dos agregados reciclados ................................................. 52

Quadro 3.7 – Propriedades de misturas betuminosas com percentagem ótima de betume ..... 57

Quadro 4.1 – Determinação da forma das partículas – Índice de forma da fração .................. 64

Quadro 4.2 – Determinação da forma das partículas – Índice de achatamento ....................... 65

Quadro 4.3 – Determinação da massa volúmica da fração 0/4 pelo método do picnómetro (partículas inferiores a 4mm) ............................................................. 66

Quadro 4.4 – Determinação da massa volúmica da fração 4/12 pelo método do cesto de rede metálica (partículas superiores a 4mm) ......................................................... 66

Quadro 4.5 – Determinação da massa volúmica da fração 10/20 pelo método do cesto de rede metálica (partículas superiores a 4mm) ......................................................... 66

Quadro 4.6 - Determinação da massa volúmica da fração de agregados reciclados pelo método do picnómetro (partículas inferiores a 4mm) ........................................... 67

Quadro 4.7 - Determinação da massa volúmica da fração de agregados reciclados pelo método do cesto de rede metálica (partículas superiores a 4mm) ......................... 67

Quadro 4.8 – Massa volúmica dos agregados reciclados com ponderação dos valores obtidos para partículas inferiores e superiores a 4mm .......................................... 67

Quadro 4.9 – Especificação para betume 50/70 (EN 12591, 2009) ......................................... 69

Quadro 4.10 – Percentagem de agregados naturais na mistura ................................................ 71

Quadro 4.11 – Percentagem de agregados de betão britado + agregados naturais na mistura ................................................................................................................... 72

Quadro 4.12 – Baridade dos provetes (mistura só com agregados naturais) ........................... 74

Quadro 4.13 – Baridade dos provetes (mistura com agregados de betão britado) ................... 74

Quadro 4.14 – Baridade máxima teórica da mistura com agregados naturais ......................... 75

Quadro 4.15 – Baridade máxima teórica da mistura com agregados de betão britado ............ 75

Quadro 4.16 – Baridade máxima (calculada) da mistura com agregados naturais .................. 76

Quadro 4.17 – Baridade máxima (calculada) da mistura com agregados de betão britado ..... 76

Quadro 4.18 – Porosidade e VMA em provetes com agregados naturais................................ 77

Quadro 4.19 – Porosidade e VMA em provetes com agregados de betão britado .................. 77

Quadro 4.20 – Resultados do ensaio de Compressão Marshall (valores médios) – Misturas com agregados naturais .......................................................................... 79

Quadro 4.21 – Resultados do ensaio de Compressão Marshall (valores médios) – Misturas com agregados de betão britado ............................................................. 79

Quadro 4.22 – Percentagem ótima de betume para a mistura só com agregados naturais ...... 82

Quadro 4.23 – Percentagem ótima de betume para misturas com agregados de betão britado ................................................................................................................... 82

Quadro 4.24 – Características volumétricas das lajes .............................................................. 83

ÍNDICE DE QUADROS

Gil Filipe Leonor Fernandes xiii

Quadro 4.25 – Valores médios de profundidade de rodeira (PRDAIR) e taxa de deformação em ensaio de pista (WTSAIR) ............................................................. 85

ÍNDICE DE QUADROS EM APÊNDICE Quadro I.1 – Valores obtidos na análise granulométrica de agregados naturais 0/4 .............. 102

Quadro I.2 – Valores obtidos na análise granulométrica de agregados naturais 4/12 ............ 102

Quadro I.3 – Valores obtidos da análise granulométrica de agregados naturais 10/20 .......... 103

Quadro I.4 – Valores Obtidos da análise granulométrica de agregados reciclados ............... 103

Quadro I.5 - Determinação da forma das partículas – Índice de forma da fração 4/12 .......... 104

Quadro I.6 - Determinação da forma das partículas – Índice de forma da fração 10/20 ........ 104

Quadro I.7 - Determinação da forma das partículas – Índice de forma do material reciclado ............................................................................................................... 105

Quadro I.8 - Determinação da forma das partículas – Índice de achatamento da fração 4/12 ...................................................................................................................... 105

Quadro I.9 - Determinação da forma das partículas – Índice de achatamento da fração 10/20 .................................................................................................................... 106

Quadro I.10 - Determinação da forma das partículas – Índice de achatamento do material reciclado................................................................................................. 106

Quadro I.11 - Determinação da massa volúmica da fração 0/4 pelo método do picnómetro ........................................................................................................... 107

Quadro I.12 - Determinação da massa volúmica da fração 4/12 pelo método do cesto de rede metálica (partículas superiores a 4mm) ....................................................... 107

Quadro I.13 - Determinação da massa volúmica da fração 10/20 pelo método do cesto de rede metálica (partículas superiores a 4mm) .................................................. 108

Quadro I.14 - Determinação da massa volúmica da fração de agregados reciclados pelo método do picnómetro (partículas inferiores a 4mm).......................................... 108

Quadro I.15 - Determinação da massa volúmica da fração de agregados reciclados pelo método do cesto de rede metálica (partículas superiores a 4mm) ....................... 109

Quadro I.16 - Massa volúmica dos agregados reciclados com ponderação dos valores obtidos para partículas inferiores e superiores a 4mm......................................... 109

Quadro I.17 - Mistura de agregados naturais ......................................................................... 110

Quadro I.18 - Mistura de agregados com betão reciclado ...................................................... 112

Quadro II.1 – Estudo da mistura betuminosa com agregados naturais .................................. 114

Quadro II.2 – Estudo da mistura betuminosa com agregados de betão britado ..................... 115

Quadro II.3 – Massas volúmicas dos materiais utilizados na mistura com agregados naturais ................................................................................................................. 116

Quadro II.4 – Massas volúmicas dos materiais utilizados na mistura com agregados de betão britado ........................................................................................................ 116


xiv

Quadro II.5 – Características dos provetes Marshall – Mistura com agregados naturais ...... 117



Quadro II.8 – Características dos provetes Marshall – Mistura com agregados com betão britado ................................................................................................................. 120

Quadro II.9 – Características dos provetes Marshall – Mistura com agregados com betão britado ................................................................................................................. 121

Quadro II.10 – Características dos provetes Marshall – Mistura com agregados de betão britado ................................................................................................................. 122

Quadro II.11 - Composição das lajes para o ensaio de Wheel tracking da mistura betuminosa com agregados naturais.................................................................... 123

Quadro II.12 - Estudo da mistura betuminosa com agregados de betão britado ................... 123

Quadro II.13 - Estudo da mistura betuminosa com agregados naturais ................................. 124

Quadro II.14 - Estudo da mistura betuminosa com agregados reciclados ............................. 124

Quadro II.15 – Características dos provetes com agregados naturais e condições de ensaio ................................................................................................................... 125

Quadro II.16 – Resultados do ensaio de tração indireta e determinação de ITSR em provetes com agregados naturais ........................................................................ 126

Quadro II.17 – Características dos provetes com agregados de betão britado e condições de ensaio .............................................................................................................. 128

Quadro II.18 – Resultados do ensaio de tração indireta e determinação de ITSR em provetes com agregados com betão britado ........................................................ 129

ÍNDICE DE QUADROS EM ANEXO Quadro AI.1 – Verificação do cumprimento na normalização em vigor para o betume

50/70 Repsol........................................................................................................ 175

SIMBOLOGIA E ABREVIATURAS

Gil Filipe Leonor Fernandes xv

SIMBOLOGIA E ABREVIATURAS

AFNOR – Association Française de Normalisation AFP –Agregados finos primários AFR – Agregados finos reciclados AGER – Agregado de granulometria extensa reciclado AGP – Agregados grossos primários AGR – Agregados grossos reciclados ASTM – Amercian Society for Testing and Materials BS – British Standard CBR – Índice de Suporte da Califórnia CEEP – Caderno de Encargos da Estradas de Portugal D – Dimensão máxima do agregado d – Dimensão mínima do agregado EN – Norma Europeia EP – Estradas de Portugal FI – Índice de achatamento dos materiais granulares FL –Material flutuante em volume ITS – Valor médio da resistência conservada em tração indireta (Indirect Tensile Strength) ITSR – Índice de resistência conservada em tração indireta (Indirect Tensile Strength Ratio) LA –Categoria para o coeficiente de Los Angeles LER – Lista Europeia de Resíduos LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil LNEC E – Especificação do Laboratório Nacional de Engenharia Civil m – Massa do provete (Símbolo genérico) ma –Massa de agregado MB – Methylene blue value (valor de azul-de-metileno) [CEN] NA – Não aplicável NP – Norma Portuguesa NR - Não Recomendado pb – Percentagem de betume PRDAIR – Profundidade de rodeira (Proportional rut depth) RA – Materiais betuminosos RB – Elementos de alvenaria de materiais argilosos (tijolo, ladrilhos, telhas, etc.); elementos de alvenaria de silicatos de cálcio e betão celular não flutuante;


xvi

RC – Betão, produtos de betão e argamassas RCD – Resíduos de Construção e Demolição RCD-CB – Resíduos de construção e demolição – Cubos de betão RCD-RDem - Resíduos de construção e demolição – Resíduos de demolição RG –Vidro RTFOT – Ensaio rotativo de endurecimento de película de betume em estufa (Rolling thin

film oven test) RU –Agregados não ligados, pedra natural, agregados tratados com ligantes hidráulicos S – Estabilidade de Marshall SI – Índice de forma dos materiais granulares TFOT – Ensaio de endurecimento de película de betume em estufa (Thin film oven test) TMDp – Tráfego Médio Diário de Pesados por Via VAS – Valor de azul-de-metileno adsorvido (AFNOR) VMA – Vazios na mistura de agregados WA – Categoria para a absorção de água dos materiais granulares WTSAIR –Taxa de deformação em ensaio de pista (wheel tracking slope) X – Outros materiais coesivos (ex. solos argilosos), plásticos, borrachas, metais (ferrosos e não ferrosos) ρb – Massa volúmica do betume ρmv – Baridade máxima teórica da mistura ρrd – Massa volúmica das partículas secas dos agregados grossos de uma mistura betuminosa ρs – Massa volúmica dos agregados ρsss – Massa volúmica dos agregados saturados com superfície seca ρw – Massa volúmica da água à temperatura de ensaio

INTRODUÇÃO

Gil Filipe Leonor Fernandes 1

1 INTRODUÇÃO

1.1 Enquadramento

A utilização de resíduos provenientes da construção e demolição é um tema que tem vindo a adquirir grande importância nos últimos anos. São produzidos milhares de toneladas de resíduos todos os anos, em Portugal, e surge a necessidade de lhes dar uma utilização, de forma a tornar a indústria da construção em Portugal mais sustentável.

De facto, a grande maioria dos recursos naturais extraídos na Europa são utilizados na construção, o que representa também uma grande quantidade de energia consumida. Da mesma forma os resíduos resultantes da construção representam grande parte da totalidade dos resíduos produzidos. Estes resíduos ocupam de forma não racional e indevida os solos, encontrando-se de forma indiscriminada, ou seja, misturas de resíduos perigosos e não perigosos.

Atualmente os RCD Resíduos de Construção e Demolição dispõem de um quadro legislativo específico, publicado no Decreto-Lei n.º 46/2008, a 12 de março, que estabelece o regime das operações de gestão de RCD, tais como a prevenção, a reutilização e as operações de recolha, transporte, armazenagem, triagem, tratamento e valorização. Para além do Decreto-Lei acima mencionado, de forma a anular qualquer omissão que nele possa existir, é aplicável o Decreto-Lei n.º 178/2006, de 5 de setembro, que institui o regime Geral de Gestão de Resíduos (Botelho, 2010).

O artigo 7.º do Decreto-Lei n.º46/2008 regula a utilização de RCD em obra, referindo que a utilização de RCD em obra é feita em observância das normas técnicas nacionais e comunitárias aplicáveis. Na ausência destas, são observadas as especificações técnicas definidas pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC). Das utilizações especificadas destacam-se as que recomendam a utilização de RCD em pavimentos rodoviários e estabelecem os requisitos mínimos para a sua aplicação, designadamente nas seguintes situações:

Camada de leito de infraestruturas de transporte;

Agregado reciclado em camadas não ligadas de pavimentos;

Misturas betuminosas a quente em central.

Contudo, aquele documento não refere explicitamente a questão da reciclagem de pavimentos rodoviários. Além disso, não existem regras que especifiquem de forma suficientemente


2

desenvolvida a utilização de RCD na construção de camadas betuminosas de pavimentos rodoviários. Assim, tem vindo a ser feito um esforço crescente no meio técnico e científico no sentido de estudar as propriedades e os processos de fabrico de misturas betuminosas quando se incorporam como materiais constituintes vários resíduos, como são o caso dos RCD.

1.2 Objetivos e Metodologia de Trabalho

A crescente produção de RCD nos últimos anos e a criação de aterros para os colocar, bem como os problemas associados à gestão correta daqueles subprodutos, têm constituído uma preocupação a nível mundial.

No que diz respeito à indústria da construção e aos resíduos produzidos com a atividade de construção e demolição, têm sido realizados estudos para que esses mesmos resíduos possam ser valorizados e reintegrados na construção.

Neste documento pretende-se apresentar o estado atual do conhecimento sobre a utilização de resíduos de construção e demolição na construção de pavimentos rodoviários, nas várias camadas que os constituem, assim como informação complementar sobre as técnicas e os equipamentos necessários a reciclagem de RCD. Pretende-se ainda contribuir para o estudo da utilização de materiais reciclados de betão britado em misturas betuminosas, avaliando o seu desempenho comparativamente ao desempenho de uma mistura betuminosa com mistura de agregados naturais.

O interesse pela aplicação de RCD em pavimentos rodoviários tem aumentado nos últimos anos. Por isso, é necessário juntar às políticas ambientais estudos técnicos e económicos que dêem informações sobre a viabilidade da utilização daquele tipo de materiais. Existem já bastantes estudos realizados acerca da aplicação de RCD em camadas não ligadas de base e de sub-base, em leitos de pavimentos, ou simplesmente em pavimentos granulares de caminhos florestais.

No que diz respeito à metodologia de trabalho, numa primeira fase faz-se uma análise do tipo de resíduos existentes, indicando quais os que são produzidos nas atividades de construção e demolição, apresentando as suas principais características. Depois descrevem-se alguns estudos nos quais se utilizaram diferentes tipos de RCD para a construção de camadas de pavimentos rodoviários, de modo a ilustrar as aplicações concretas daqueles materiais constituintes. Sempre que possível, as características dos materiais utilizados e das camadas construídas, referidos na bibliografia, são comparadas com os requisitos estabelecidos em documentação diversa, designadamente em cadernos de encargos ou em especificações técnicas aplicáveis.

Para concretizar a utilidade da aplicação de RCD em materiais de pavimentação rodoviária, apresenta-se também um conjunto de resultados de ensaios laboratoriais realizados sobre duas

INTRODUÇÃO


misturas betuminosas, uma convencional com agregados naturais calcários, e outra semelhante, na qual se incorporaram também agregados de betão britado.

1.3 Organização do trabalho

A dissertação é constituída por cinco capítulos, três apêndices e um anexo cuja organização e conteúdo se sintetizam neste subcapítulo.

Neste primeiro capítulo introdutório, encontra-se uma súmula do tema tratado e é feito o seu enquadramento. São ainda definidos os objetivos a atingir com o presente trabalho, a metodologia a colocar em prática para atingir os objetivos propostos e descreve-se a organização do trabalho.

No capítulo 2 apresenta-se uma revisão bibliográfica sobre os RCD geralmente disponíveis. Numa primeira fase faz-se uma apresentação sumária das quantidades de RCD produzidas, dos locais de produção e de depósito, bem como dos objetivos que se pretendem atingir com a sua valorização. Apresenta-se, em síntese, uma descrição dos resíduos mais comuns que compõem os RCD e os processos de seleção. Por fim, apresentam-se algumas considerações acerca das características gerais dos materiais produzidos a partir de RCD e dos requisitos a ter em conta quando os mesmos são aplicados em pavimentos rodoviários.

O capítulo 3 centra-se na apresentação do estado do conhecimento relativamente à aplicação de RCD em pavimentos rodoviários. Inicialmente apresenta-se uma súmula das características dos vários tipos de pavimentos rodoviários, dos materiais aplicados, das exigências de desempenho e das patologias que habitualmente ocorrem nos pavimentos. Posteriormente são descritos os RCD que podem, pelas suas características, ser usados como materiais de construção de pavimentos rodoviários, tanto em camadas não ligadas como em camadas ligadas. É feita ainda uma breve avaliação da contribuição dos RCD para a sustentabilidade na construção rodoviária, sendo pesadas as vantagens e os inconvenientes da sua aplicação em pavimentos rodoviários.

No capítulo 4 apresentam-se os trabalhos experimentais realizados e os resultados obtidos, referentes ao estudo comparativo de duas misturas betuminosas a quente, do tipo AC 20 base, incorporando numa delas uma elevada percentagem de RCD como agregado, constituído exclusivamente por betão britado. Os resultados que são apresentados incluem a caracterização dos agregados constituintes. A avaliação das misturas betuminosas apoia-se em estudos Marshall, sendo ainda apresentados os resultados de ensaios adicionais contemplados no Anexo Nacional da NP EN 13108-1, relacionados com o desempenho, designadamente, o ensaio de Wheel-Tracking e o ensaio de avaliação da sensibilidade à água.

No capítulo 5 faz-se uma síntese do trabalho desenvolvido e apresentam-se as suas conclusões gerais. São ainda indicadas sugestões para a realização de trabalhos futuros que possam complementar o estudo desenvolvido no âmbito da presente dissertação.


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Nos três apêndices apresentam-se os resultados obtidos nos ensaios laboratoriais:

O apêndice I reúne os resultados de caracterização dos agregados constituintes das misturas betuminosas do tipo AC 20 base analisadas, e os valores calculados das proporções de cada uma das frações granulométricas disponíveis para o seu fabrico.

No apêndice II apresentam-se os resultados da avaliação das misturas betuminosas de estudo, designadamente os referentes ao método de Marshall, à resistência à deformação permanente e à sensibilidade à água.

No apêndice III apresentam-se, de forma mais detalhada, resultados gráficos obtidos dos ensaios realizados, nomeadamente no ensaio de compressão Marshall, no ensaio de sensibilidade à água e no ensaio de Wheel-Tracking.

No anexo I apresenta-se a ficha técnica do betume utilizado no presente trabalho, dando conta da sua conformidade face aos requisitos a cumprir.

RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO


2 RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO

2.1 Generalidades

Na indústria da construção são gerados vários resíduos com apetência para a reciclagem, quer seja durante o processo de construção quer na demolição. Além das atividades ligadas à engenharia civil, também os desastres naturais e as guerras são fontes geradoras de resíduos. Este capítulo tem como objetivo apresentar os vários tipos de resíduos de construção e demolição (RCD) que, pela sua caracterização, possam ser reutilizados na construção de camadas de pavimentos. Dentre os RCD disponíveis mais correntes, destacam-se os materiais suscetíveis de serem utilizados como agregados e os resíduos de misturas betuminosas que incorporam agregados e alguma quantidade de ligante betuminoso.

Segundo Pereira et al (2004), são inutilizadas milhares de toneladas de resíduos produzidos no decorrer de novas construções, bem como resultantes de restauros ou demolições indiferenciadas de construções existentes, tais como edifícios e infraestruturas rodoviárias, ou outras. A forte desvalorização da quantidade de resíduos que se produz, traduz-se num volume crescente de materiais destinados a aterro. No Quadro 2.1 apresentam-se alguns indicadores que ilustram o panorama Europeu dos RCD, designadamente as quantidades geradas e as percentagens de reaproveitamento ou reciclagem dos mesmos.

Portugal encontra-se no grupo de países que geram menos resíduos. No entanto, é, juntamente com Espanha, o país que menos reutiliza os resíduos que produz.

Além da grande geração de RCD, existe globalmente um grande consumo de materiais na indústria da construção. Estima-se que 50% dos recursos naturais extraídos são consumidos na indústria da construção (Pestana, 2008). No Quadro 2.2 são apresentados alguns dados relativos à extração e produção de agregados naturais em vários países da União Europeia (EU).

De facto, a utilização de RCD como agregado na construção, nomeadamente na construção de pavimentos rodoviários, visa diminuir dois problemas: o escoamento de grandes quantidades de resíduos para aterros inapropriados e ilegais, originando problemas de saúde pública, degradação da paisagem e contaminação ambiental; o consumo de grandes quantidades de recursos naturais, tais como agregados, que têm conduzido à abertura constante de novas pedreiras de onde é extraída a matéria-prima.


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Quadro 2.1 – Quantidade de RCD gerados e percentagem de reaproveitamento ou reciclagem (Leite, 2007)

País RCD gerados [×106 ton/ano]

RCD reaproveitados ou reciclados [%]

Alemanha 59 17 Reino Unido 30 45

França 24 15 Itália 20 9

Espanha 13 <5 Holanda 11 90 Bélgica 7 87 Áustria 5 41

Dinamarca 3 81 Portugal 3 <5 Suécia 2 21

Finlândia 1 45

A escolha deve, por isso, passar pelo aproveitamento dos resíduos, através da sua separação e seleção criteriosa, em detrimento do envio de todos os materiais para aterro. Tal separação é conseguida recorrendo a processos de demolição seletiva, de modo a possibilitar a recuperação de materiais e componentes da construção, promovendo assim a sua reciclagem e reutilização (Couto et al, 2006).

Pestana (2008) refere vários autores, os quais acreditam que um dos maiores problemas no uso de material reciclado na construção reside no facto de existir um preconceito geral baseado na convicção de que aquele tipo de material tem piores características que os congéneres naturais. Também o facto de Portugal, em conjunto com os países do Sul da Europa, possuírem reservas naturais que fornecem agregados em quantidade e qualidade a custos moderados, torna difícil a introdução de agregados reciclados no mercado.

No processo de aproveitamento de resíduos com vista à sua reciclagem e reutilização, é imperativo conhecer os padrões de qualidade, ambiente e segurança, de modo a que, cada vez mais, a valorização dos RCD constitua uma opção a levar em linha de conta, para que os materiais reciclados consigam competir com os novos, quer no custo, quer nas características técnicas.



Quadro 2.2 – Produção de agregados em milhões de toneladas na EU em 2005 (Pestana, 2008)

Pais Areia Agregados

grossos naturais

Agregados reciclados

Agregados artificiais Total

Bélgica 13,9 38,0 12,0 1,2 65,1 Alemanha 263,0 174,0 46,0 30,0 513,0 Espanha 159,0 300,0 1,3 0,0 460,3 França 170,0 223,0 10,0 7,0 410,0 Irlanda 54,0 79,0 1,0 0,0 134,0 Itália 225,0 145,0 4,5 3,0 377,5

Holanda 24,0 4,0 20,2 --- 48,2 Áustria 66,0 32,0 3,5 3,0 104,5

Finlândia 53,0 45,0 0,5 --- 98,5 Reino Unido 124,0 85,0 56,0 12,0 277,0

Noruega 15,0 38,0 0,2 --- 53,2 Suíça 46,5 5,3 5,3 --- 57,1

República Checa 25,5 38,0 3,4 0,3 67,2 Polónia 104,3 37,7 7,2 1,6 150,8

Eslováquia 8,9 16,9 0,2 0,3 26,3 Portugal 6,3 82,0 --- --- 88,3 Suécia 23,0 49,0 7,9 0,2 80,1 Total 1.381,4 1.391,9 179,2 58,6 3011,1

46% 46% 6% 2%

2.2 Origem dos Resíduos

Nos últimos anos, a construção em Portugal contribuiu cerca de 12,1% para o Produto Interno Bruto. Na Europa, a construção representou 40% dos recursos naturais extraídos e 40% da energia consumida, o que se reflete na produção de 40% da totalidade dos resíduos que são produzidos (Amaral et al, 2008). A indústria da construção é, assim, responsabilizada pela proveniência de grande parte dos resíduos gerados e é, por isso, uma das candidatas a apresentar soluções viáveis para o seu uso útil e sustentável.

Os resíduos são provenientes maioritariamente de obras de construção, reconstrução, ampliação, alteração, conservação e demolição de edificações e estradas. São provenientes também de trabalhos geotécnicos e hidráulicos, das explorações mineiras e pedreiras, de onde são extraídos os agregados com recurso a explosivos.


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As indústrias de suporte à construção, tais como pedreiras, apesar de gerarem resíduos com forte apetência para a reutilização, não são alvo de estudo no presente trabalho, pelo facto dos resíduos produzidos não serem considerados RCD. Deste modo, e pelo facto de grande parte dos resíduos produzidos na Europa serem provenientes da construção, apresenta-se no Quadro 2.3 a percentagem média de resíduos produzidos no espaço europeu em função da sua origem.

Quadro 2.3 – Estrutura típica de geração de RCD, por tipo de obra, na EU (Ferreira, 2009)

Origem dos Resíduos Percentagem (%) Construção 10-20

Remodelação, reabilitação e renovação 30-40 Demolição 40-50

A distribuição dos materiais constituintes dos RCD pelos diferentes tipos de obras constitui também um indicador importante. A título de exemplo, apresenta-se a Figura 2.1, a qual ilustra os resultados obtidos num estudo sobre RCD, em Oslo, na Noruega.

Figura 2.1 – Percentagem de cada material por tipo de obra (adaptado de Mália, 2010)

Depreende-se da Figura que os resíduos de betão e tijolos, assim como os resíduos de metal, aparecem em maior quantidade nas obras de demolição, assim como a madeira nas obras de reabilitação, enquanto o papel, o cartão, os plásticos, os isolamentos e os resíduos perigosos predominam nas obras de construção.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Demolição

Reabilitação

Construção



2.3 Deposição de RCD

Depois de gerados, os resíduos são levados para fora do perímetro da obra, pois deixam de fazer parte dela. A Figura 2.2 ilustra um exemplo de deposição desordenada e ilegal, muitas vezes feita próximo do local de geração de resíduos, nas bermas de caminhos e estradas secundárias, em linhas de água e terrenos baldios (Ferreira, 2009).

Figura 2.2 – Zona de deposição desordenada de RCD na berma de uma estrada (Ferreira, 2009)

Nas obras rodoviárias, a reconstrução ou reabilitação pressupõe muitas vezes a remoção de material do pavimento por fresagem, a qual produz um material de reduzida dimensão. O resíduo gerado é diferenciado em função da camada que é demolida, e na sua constituição tem uma percentagem elevada de agregados. Apresenta-se na Figura 2.3 o destino mais habitual dado a este resíduo que passa pelo seu abandono, ou pela deposição em caminhos secundários, em alternativa aos pavimentos de terra batida (Baptista, 2006).

Figura 2.3 – Exemplo de depósito (com mais de cinco anos) de material proveniente de fresagem (Baptista, 2006)


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Na atualidade, têm vindo a ser aplicadas à indústria da construção políticas de sustentabilidade, onde se atribuem destinos diferentes aos RCD para futuras utilizações, tendo em vista, por exemplo, a reciclagem de agregados. Assim, ao contrário das deposições desordenadas em terrenos baldios, o depósito dos resíduos é feito em locais distintos por curtos períodos de tempo. Os RCD são depois submetidos a uma triagem primária para remover materiais inadequados. O produto final resulta da britagem dos RCD em várias granulometrias.

2.4 Objetivos da Utilização de RCD

A incorporação de RCD em novas construções, do mesmo setor ou de outro, tem sido alvo de estudo nos últimos anos. O objetivo dessa utilização é reduzir a extração de recursos naturais, e assim, reduzir os impactes ambientais decorrentes da sua exploração.

Além disso, como já foi referido anteriormente, os resíduos gerados na construção têm atingido quantidades muito altas, e por serem considerados “entulhos”, têm muitas vezes como destino aterros, o que acarreta impactes ambientais negativos. Ora, nessas circunstâncias ocorrem alterações na superfície terrestre, quer a nível ambiental quer paisagístico, conduzindo a um processo de deterioração ambiental.

Perante esta realidade, importa reduzir a extração de materiais naturais e o volume de resíduos a levar a aterro. Esse objetivo pode ser conseguido com a utilização de resíduos de construção e demolição, uma vez que a sua correta seleção e transformação permite obter produtos de características idênticas às dos materiais novos.

No Quadro 2.4 resumem-se os objetivos, associados à reciclagem, que vários países europeus têm procurado atingir.

Quadro 2.4 – Objetivos de reciclagem nalguns países europeus em 1997 (Martinho, 2004)

País Objetivos de reciclagem em 1997

Austrália 90% de reutilização dos materiais usados nas estradas, a longo prazo

Áustria 50% de redução na quantidade de resíduos em 2000

Bélgica Desde 1996: reciclagem de 70% dos resíduos do setor da construção

Dinamarca 54% de reutilização dos resíduos totais em 2000

França Eliminar os depósitos de detritos a partir de 2000

Japão Aumentar de 42% para 80% a reutilização de detritos em 2000

Holanda Reutilizar 90% dos detritos do setor da construção

Reino Unido Duplicar o uso de materiais reciclados no prazo de 15 anos



Como pode observar-se, os objetivos centrais eram diminuir as quantidades de materiais novos a usar na obra, substituindo-os por materiais reciclados, diminuir ou reduzir por completo a necessidade de vazadouro, usar resíduos de vários setores da construção, reduzindo os impactes negativos desses mesmos setores e diminuir o consumo de energia (Martinho, 2004).

2.5 Principais RCD Disponíveis em Portugal

Os resíduos de construção e demolição não são mais do que uma mistura de materiais, na qual se pode encontrar betão, materiais cerâmicos, solo, papel, vidro, plástico, aço, alumínio, cobre, tintas, colas, e materiais betuminosos. Desde que não contaminados, estes materiais têm valor económico, técnico e ambiental, pelo que podem ser inseridos no mercado da reciclagem.

Já em edifícios antigos, a presença de materiais contaminados é mais comum, sendo o amianto, os clorofluorocarbonetos (CFC) e os policlorobifenilos (PCB) alguns dos produtos indesejados (Barros et al, 2007). Desta forma, caracterizar e fracionar um RCD torna-se difícil, uma vez que cada material tem características próprias e impactes ambientais diferentes.

Segundo Ferreira (2009), e tal como se referiu acima para o caso europeu, os principais RCD disponíveis no país têm três origens típicas: a construção; a remodelação, reabilitação e renovação; e a demolição.

Os resíduos de construção podem ser gerados como resultado de deficiente medição ou estimativa de quantidades de matérias-primas necessárias, mão-de-obra pouco qualificada com recurso a técnicas construtivas desapropriadas aos materiais existentes atualmente, danificação de matéria-prima no transporte e aprovisionamento, e fabrico ou manipulação em obra. De facto, os resíduos de construção têm origem nas várias etapas do processo construtivo. Apresenta-se no Quadro 2.5, de uma forma sintetizada, as fontes e causas de produção de resíduos de construção. Os resíduos de construção são os que menos contribuem para o avultado volume total de RCD.

Os resíduos de remodelação, reabilitação e renovação de edifícios geram uma quantidade reduzida por obra, mas a totalidade supera a produção de resíduos de construção. No entanto, a variedade de materiais que os incorporam é grande, e isso deve-se ao facto das intervenções e as áreas reparadas serem variáveis.

Os resíduos de demolição são compostos por materiais que resultam da demolição de construções de edifícios, estradas e outras estruturas, ou até mesmo do seu colapso, apresentando na sua constituição grande quantidade de solos e agregados. Para que se possa obter o máximo aproveitamento dos resíduos provenientes de demolições, deve optar-se por demolir seletivamente, ação que tem sido designada por desconstrução.


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Quadro 2.5 – Fontes e causas da produção de resíduos na construção (Ruivo et al, 2004)

Fonte Causa

Projeto Erros nos contratos; Contratos incompletos; Modificações de projeto

Intervenção Ordens erradas; Ausência ou excesso de ordens; Erros no funcionamento

Manipulação de materiais Danos durante o transporte; Armazenamento inapropriado

Operação

Erros do operário; Mau funcionamento de equipamentos; Ambiente impróprios; Uso de materiais incorretos em

substituições; Sobras de corte ou dosagens; Resíduos do processo de aplicação

Outros Vandalismo e roubo; Falta de controlo de materiais e de gestão de resíduos

2.6 Composição dos RCD

Segundo a Lista Europeia de Resíduos (LER), os RCD podem ser classificados, segundo os materiais que os constituem, como inertes, não perigosos e perigosos. São considerados RCD perigosos todos os que tenham nos seus constituintes, materiais contaminados e poluentes, tais como amianto, metais pesados, algumas tintas, entre outros (LNEC, 2006 a).

Como já foi referido anteriormente, os RCD são compostos por uma larga variedade de constituintes, que dependem do tipo de projeto e de obra de onde provêm, bem como das técnicas e dos materiais empregados. São referidos no Quadro 2.6 alguns dos materiais que mais frequentemente constituem os RCD.

Quadro 2.6 – Materiais constituintes dos RCD (Ferreira, 2009)

Tipo Material Orgânicos Papel, cartão, madeira, plásticos

Materiais compósitos Tapetes, revestimentos de paredes de gesso, material elétrico, madeira prensada, madeira envernizada

Agregados Betão, betão armado, tijolos, telhas, azulejos, porcelanas, vidro, metais ferrosos, metais não

ferrosos, pedra, betume asfáltico e terra

De facto, os RCD são a mistura de diversos materiais que se apresentam como um produto heterogéneo. Os agregados são a fração mais importante dos RCD, representando mais de 50% do volume total de resíduos (Mália, 2010).



No Quadro 2.7 estão expressas as percentagens em peso dos principais materiais que compõem os RCD na União Europeia.

Quadro 2.7 – Composição dos RCD na União Europeia, em percentagem do peso (Brito, 2006).

Composição dos RCD Percentagem (%) Betão, alvenaria e argamassa 50

Madeira 5 Papel, cartão e outros combustíveis 1-2

Plásticos 1-2 Metais 5

Solos de escavação, brita de reparação/conservação de pavimentos 20-25

Betume asfáltico 5-10 Lamas de dragagem e perfuração 5-10

De forma idêntica, apresentam-se no Quadro 2.8 os resultados obtidos num estudo realizado em Oslo, na Noruega, o qual envolveu 311 projetos de construção.

Quadro 2.8 – Composição dos RCD por tipo de atividade, em percentagem do peso (Mália, 2010)

Composição Construção Reabilitação Demolição Total Betão e tijolos 45,79 47,69 84,16 67,24

Madeira 13,67 30,31 6,42 14,58 Metal 1,32 3,59 4,33 3,63 Gesso 6,25 5,72 0,15 2,77

Papel, cartão e plásticos 4,50 0,89 0,27 1,14 Vidro 0,47 0,41 0,12 0,26

Isolamentos 1,87 0,51 0,07 0,49 Amianto - 0,70 0,32 0,38

Outros resíduos perigosos 0,23 0,04 0,04 0,07 Outros 25,89 10,13 4,13 9,44

Para que seja possível uma apreciação mais clara dos dados do Quadro 2.8, a Figura 2.4 reproduz os mesmos graficamente. Como se pode observar, os resíduos predominantes, independentemente da sua origem, são os betões, as argamassas e os tijolos. Pode verificar-se


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ainda que em obras de reabilitação a madeira é o segundo resíduo mais predominante, uma vez que são feitas demolições parciais das edificações para posterior reabilitação.

Figura 2.4 – Composição dos RCD por tipo de atividade, em percentagem do peso (adaptado Mália, 2010)

De forma semelhante, no Quadro 2.9 mostram-se os resultados obtidos num estudo efetuado na zona litoral Norte de Portugal.

Quadro 2.9 – Composição dos RCD na zona litoral Norte de Portugal (Pereira et al, 2004)

Composição Percentagem (%) Betão, alvenaria e argamassa 35

Madeira 5 Papel, cartão 1

Vidro 0,5 Plásticos 1

Metais (aço incluído) 5 Solos de escavação, brita de restauração de pavimentos 40

Betume asfáltico 6 Lamas de dragagem e perfuração 5

Outros resíduos 1,5

Foram apresentados dados da composição dos RCD em várias circunstâncias, variando a localização geográfica onde foram recolhidos os dados, bem como o tipo de obra. Os materiais agregados, betão, alvenaria e argamassas, são os que mais pesam na composição dos

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Construção Reabilitação Demolição Total

Outros

Outros resíduos perigosos

Amianto

Isolamentos

Vidro

Papel, cartão e plásticos

Gesso

Metal

Madeira

Betão e tijolos



RCD, seguidos pelo betume asfáltico, madeira e metais. Por serem os mais abundantes, aqueles constituintes dos RCD justificam a análise mais detalhada que se apresenta a seguir.

2.6.1 Betão e materiais cerâmicos

Atualmente o betão e os materiais cerâmicos (tijolos, telhas, azulejos e porcelanas), como fonte principal de agregados nos RCD, podem ser divididos em quatro categorias, obedecendo cada uma delas a uma série de processamentos para as aplicações previstas (Ruivo et al, 2004).

Betão britado limpo – betão britado e classificado contendo menos de 5% de tijolos e outros materiais;

Tijolo britado limpo – tijolo britado e classificado contendo menos de 5% de betão e outros materiais;

Resíduos de construção limpos – betão e tijolo britados e classificados;

Resíduos de demolição britados – betão e tijolo misturados que foram separados e crivados para remover o excesso de contaminantes, mas contendo ainda alguma madeira e outras impurezas.

O betão é maioritariamente constituído por agregados, sendo que a sua restante constituição é ocupada pela pasta ligante, solventes e adições. Os agregados podem ser classificados, sem alteração dos mesmos, de vários modos, em função das características analisadas, tais como a natureza petrográfica, a massa volúmica, a baridade, o modo de obtenção e a dimensão das partículas de várias dimensões (Branco et al, 2006).

Quando de origem natural, e no caso de utilização em betões, os agregados podem apresentar-se sob duas formas distintas. Na forma granular, arredondada, devido aos agentes erosivos naturais, que depois de lavados e classificados em crivos, passam a designar-se por areias se a sua dimensão é igual ou inferior a 4,76mm, e por godos os que têm dimensão superior. Para as rochas que se apresentam na forma ainda compacta, existe a necessidade de utilizar explosivos, e por processos mecânicos de trituração obtêm-se os agregados britados que, de forma análoga aos agregados rolados, se designam por areias se a sua dimensão é igual ou inferior a 4,76 mm, e britas os que têm dimensão superior (Lourenço et al, 2007).

Quanto à massa volúmica das partículas, , os agregados podem classificar-se como leves se for menor que 2,3 g/cm3, normais se for maior que 2,3 g/cm3 e menor que 3,0 g/cm3, ou pesados se for maior que 3,0 g/cm3 (Ruivo e Veiga, 2004).

2.6.2 Pedras

Em tempos anteriores à era do betão, os edifícios eram construídos em alvenaria de pedra, quer fossem habitacionais, públicos, religiosos ou com outro tipo de função. De facto, as quantidades de resíduos de pedra provenientes da reabilitação ou demolição de um edifício antigo são geralmente significativas. No entanto, como se pode ler em Martinho (2004), “…a


16

pedra não deixa de ser pedra”, pode apenas apresentar características geológicas diferentes consoante a zona do país onde foi extraída e, por norma, aplicada.

A indústria da exploração de pedreiras é também fonte da produção de resíduos de pedra. No processo de produção de mármore na Turquia, por exemplo, cerca de 70% da pedra fica perdida na exploração da mina, no tratamento e polimento, sendo estas parcelas classificadas como resíduo. Durante o tratamento são gerados cerca de 30% de resíduos, que depois de convertidos em pó, são despejados em leitos de rios, comprometendo a porosidade de zonas de aquíferos. Quase 40% (86 000m3 por ano) dos resíduos gerados nas pedreiras turcas, por exemplo, são despejados nas proximidades de estradas, em poços, leitos de rios e em campos agrícolas (Akbulut, 2007). Os fragmentos de rocha gerados não são resíduos de construção e demolição. No entanto são uma fonte de agregados que podem ser utilizados na pavimentação rodoviária.

2.6.3 Madeira

É no processo de reabilitação ou demolição de edifícios antigos que se encontra a maior quantidade de madeira. Tal facto acontece, uma vez que o processo construtivo consistia em alvenarias de pedra e soalhos de madeira. Atualmente, a madeira é essencialmente utilizada para a instalação de estruturas e suportes (Ruivo et al, 2004).

Apesar de ser um material com boa capacidade resistente a esforços de compressão e tração, a madeira é um material fundamentalmente heterogéneo e anisotrópico. Uma vez transformada para aplicação ou reutilização na construção, a madeira revela-se um material muito sensível às condições ambientais, aumentando e diminuindo de dimensões com as variações de humidade, pelo que a sua aplicação no exterior deve ser devidamente cuidada e precavida. Acresce ainda o facto da madeira se mostrar um material bastante vulnerável a agentes externos, tais como fungos e insetos, sendo a sua durabilidade comprometida.

Assim, para o caso em estudo, a utilização de RCD na construção de pavimentos rodoviários, a madeira aparece como um resíduo tecnicamente inviável, pelo que não será alvo de análise daqui em diante no presento documento.

2.6.4 Metais

Os metais, em particular o aço, são largamente usados na construção civil, desde as estruturas metálicas, aos elementos de betão armado. A sua medição é normalmente rigorosa, gerando por isso uma quantidade reduzida de resíduos. De qualquer forma, estes são facilmente separáveis dos restantes resíduos devido às propriedades magnéticas do aço.

A possibilidade da total reciclagem dos metais torna-os mais sustentáveis e interessantes do ponto de vista ambiental.

Durante a produção ou processo de reciclagem, os metais ou minério de ferro são fundidos no alto-forno, dando origem ao ferro fundido. Este produto pode ser convertido em produtos de ferro ou, como acontece frequentemente, usado como matéria-prima para a produção de aço.



As escórias de alto-forno ou de fundição são um produto não metálico que resulta do processo de fundição de ferro. São produzidos diferentes materiais em função do método usado para arrefecer as escórias (Kassim et al, 2005).

Após o arrefecimento, o material é britado e selecionado para utilizar como agregado. Por exemplo na Austrália, desde o ano de 2000, 800000 toneladas de escória têm sido disponibilizadas anualmente, dos quais 510000 toneladas são usadas em estradas, tanto em camadas de base não ligadas, como em camadas ligadas. De facto, na Austrália, as escórias de aço são utilizadas em substituição dos agregados naturais em todo o pavimento, tendo como vantagens o aumento do atrito e da durabilidade quando usadas nas camadas betuminosas (CCAA, 2008).

2.6.5 Misturas betuminosas e agregados de camadas não ligadas

Desde a década de 1990, verificou-se, em Portugal e nos restantes países da União Europeia, uma crescente degradação da rede rodoviária, devido ao aumento do tráfego pesado e das cargas transportadas. Ainda na mesma década, como se ilustra na Figura 2.5, registou-se um aumento anual no consumo de betume, que se refletiu no investimento da construção rodoviária. Ainda mais acentuado, foi o crescimento das obras de reabilitação e conservação dos pavimentos rodoviários já existentes e com fraca resposta estrutural e funcional (Baptista, 2006).

Figura 2.5 – Evolução do consumo de betume em Portugal (Baptista, 2006)

No entanto, lembremo-nos de que o betume asfáltico é já um resíduo industrial, obtido normalmente por destilação direta ou fracionada do petróleo bruto, como resumidamente se apresenta na Figura 2.6. Na realidade, o resíduo obtido por destilação do petróleo bruto designa-se por “resíduo bruto” ou primeiro resíduo, sendo que a destilação do primeiro resíduo origina o segundo resíduo, que posteriormente é utilizado no fabrico de diversos betumes asfálticos (Branco et al, 2006).

0

0,1

0,2

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1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

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18

Figura 2.6 – Diagrama de produção de betumes asfálticos (Branco et al, 2006)

O processo de gestão de RCD provenientes de pavimentos rodoviários flexíveis, caso predominante em Portugal, com betume asfáltico como ligante, passa sobretudo pela reutilização do material na obra a intervir, ou noutra realizada em simultâneo, com recurso à reciclagem.

Com a reciclagem de pavimentos rodoviários existentes, pretende-se conceder-lhes características estruturais e funcionais inicialmente preconizadas, ou seja, transformar as estruturas heterogéneas envelhecidas e degradadas em pavimentos mais homogéneos, regulares e resistentes (Martinho 2004).

Como refere Baptista (2006), os agregados não deixam de ser agregados, e o ligante, mesmo envelhecido por oxidação, mais rígido e por isso quebradiço, pode desempenhar as suas funções em novas misturas betuminosas recicladas.

Assim, os resíduos resultantes de uma intervenção de reabilitação ou conservação num pavimento rodoviário, podem ser utilizados nessa mesma obra, com o objetivo de desempenhar idênticas funções às anteriores, embora nalguns casos possam ser utilizados em funções menos nobres. Porque nunca nenhum pavimento é 100% reciclável, os restantes resíduos devem ser tratados e classificados de forma a integrar novas misturas betuminosas, ou camadas não ligadas de um pavimento rodoviário.

Petróleo Bruto Destilação

Atmosférica

Destilação no Vácuo

Betumes

1º Resíduo

2º Resíduo

Destilados

Gases Nafta Fuel

Gasóleo

Gasolinas



2.7 Processamento e Seleção de RCD

A comercialização e utilização de agregados provenientes de RCD só pode ser realmente efetivada se forem cumpridos os requisitos mínimos, não se tratando só de uma questão de granulometria.

A reciclagem da fração inerte de RCD passa por um processo de separação, britagem e peneiração ou crivagem. Para que o custo de produção de agregados reciclados seja reduzido, mantendo a qualidade requerida, é primordial que os RCD venham desprovidos de materiais considerados contaminantes e separados, por exemplo, madeira separada de betão ou de materiais cerâmicos. De facto, o nível de separação está relacionado com a qualidade final do produto reciclado, pelo que a separação dos constituintes deve ser máxima, dando preferência a materiais mais limpos. Constituem exemplos destes materiais os formados apenas por betão, ou apenas por resíduos cerâmicos, não contendo grandes quantidades de outros materiais minerais. Este tipo de separação é conseguido no local da origem dos resíduos, recorrendo a contentores providos com separadores, onde em cada partição são colocados resíduos com características idênticas.

Os RCD são transportados para uma central de tratamento onde, depois de analisados e previamente caracterizados, são armazenados para posterior seleção de reciclagem. Os elementos de betão armado são reduzidos em frações menores com recurso a um martelo hidráulico, e o aço que nele se encontra é retirado com uma pinça hidráulica. O aço é reencaminhado para uma siderurgia onde será reciclado. Os resíduos considerados limpos, elementos só de um material, ou misturas de betão, pedras e alvenarias, são encaminhados para a britagem.

Contudo, nem todos os resíduos se encontram separados de forma a serem de imediato encaminhados para a britagem, pelo que estes devem ser submetidos a uma seleção. Os resíduos indesejáveis no produto final, como madeiras, papéis, metais ou isolamentos, de maior dimensão, devem ser retirados, manualmente ou com o auxílio de uma máquina de pinças. Os de menor dimensão são separados numa unidade de triagem dotada de uma grelha vibratória, de uma unidade de triagem manual (Figura 2.7) e de um separador magnético (Figura 2.8). Desta etapa de triagem resultam as seguintes frações:

Resíduos diversos (papel e cartão, plásticos, madeira, metais e outros);

Agregados: fração fina (entre 0 e 5 mm);

Agregados fração média e grossa: prosseguem para tratamento.

Podem ainda ser utilizados outros processos de separação diferentes dos já referidos:

Separação mecânica dos resíduos;

Separação por via húmida (por densidade);

Separação por correntes de ar.


20

Figura 2.7 – Triagem manual de resíduos indesejáveis na mistura de agregados reciclados (Mimoso, 2008)

Figura 2.8 – Separação de materiais ferrosos dos restantes RCD (Ferreira, 2009)

Os resíduos, depois de separados e selecionados, são submetidos a um processo de britagem com o objetivo de reduzir a dimensão do material. Esta redução de dimensão é conseguida com recurso a uma britadora. Este tipo de equipamento permite regulação consoante o tipo de material a ser britado, e o tipo de material que o operador pretende à saída. Deve existir ainda à saída da britadeira, um separador magnético para retirar eventuais restos de metal que acompanharam todo o processo. O material é passado por um sistema de crivos previamente



selecionados para fracionar os agregados nas dimensões pretendidas (Pereira et al, 2006). Na Figura 2.9 apresenta-se o funcionamento geral de uma central de produção de agregados reciclados.

Figura 2.9 – Fluxograma representativo do funcionamento interno de uma central de reciclagem (Pereira, et al, 2006)

As centrais de reciclagem de agregados podem ser fixas ou móveis. Segundo Ferreira (Ferreira, 2009) as centrais fixas possibilitam maior diversificação do material a reciclar e apresentam melhores níveis de qualidade para maiores quantidade de material processado. No entanto, o investimento inicial é alto e existe necessidade de transporte dos resíduos para a central de reciclagem. As centrais móveis, com componentes semelhantes aos da Figura 2.10, apresentam geralmente menores níveis de qualidade na separação e britagem de material em relação às centrais fixas. Em contrapartida o investimento é menor, a instalação é mais rápida e existe uma redução nos custos de transporte, uma vez que a central pode ser deslocada com maior facilidade.


22

a) Britadora móvel b) Crivo móvel

Figura 2.10 – Central de reciclagem móvel (CCDR, 2007)

2.8 Características Gerais dos Agregados

Os produtos finais do processamento dos RCD que não provêm de camadas betuminosas de pavimentos são geralmente utilizados como agregados reciclados. As aplicações dadas aos agregados reciclados podem ser várias, dependendo do tipo de obra, mas para todas elas existem requisitos mínimos que devem ser cumpridos para obter o bom desempenho deste tipo de material. O objetivo deste trabalho incide na utilização de RCD em pavimentos rodoviários, pelo que a apresentação das características gerais dos agregados será feito nessa ótica.

Quando se utiliza um material granular na construção de pavimentos rodoviários, nomeadamente no fabrico de misturas betuminosas, é indispensável a determinação de certas características fundamentais, esquematicamente representadas na Figura 2.11, tais como a resistência, a forma das partículas, a limpeza, a adesividade ao ligante, entre outras (Branco et al, 2006).

GRANULOMETRIA

Análise Granulométrica

RESISTÊNCIA Desgaste de Los

Angeles

FORMA

Índices de Forma e de Achatamento

LIMPEZA

Equivalente de areia e azul de metileno

Figura 2.11 – Características gerais a exigir aos agregados (Branco et al, 2006)



No processo da determinação das características físicas, geométricas e mecânicas dos agregados é necessário recorrer a ensaios que, de forma mais ou menos expedita, forneçam dados relevantes para que possam atingir-se os objetivos sintetizados no Quadro 2.10.

Quadro 2.10 – Propriedades dos agregados, ensaios e objetivos (adaptado de Ferreira, 2009)

Propriedade Ensaio Objetivo

Granulometria Ensaio de Peneiração

Ensaio de Sedimentação Obter compacidade

elevada

Forma das partículas Índice de Forma

Índice de Achatamento

Obter atrito interno elevado,

trabalhabilidade e boa resistência mecânica

Plasticidade dos finos Ensaio de Limites de Consistência Ensaio de Adsorção de Azul-de-

metileno

Obter atrito interno elevado e boa

resistência mecânica

Resistência Mecânica ao Choque Ensaio de desgaste de Los Angeles Partículas resistentes

Durabilidade Ensaio de Sulfato de Sódio

Ensaio de Sulfato de Magnésio Partículas não alteráveis

Dureza Ensaio de desgaste de Los Angeles

Ensaio de Esmagamento Ensaio de Micro-Deval

Partículas resistentes

Limpeza do Material Ensaio de Equivalente de Areia

Ensaio do Azul-de-metileno

Material não contaminado por finos

nocivos

Os ensaios fornecem resultados que permitem avaliar as propriedades dos agregados de modo a caracterizar o seu comportamento durante o processo de fabrico e compactação de misturas betuminosas. Para determinar cada propriedade dos agregados podem utilizar-se vários métodos de ensaio, os quais fornecem resultados em geral semelhantes.

Os ensaios tradicionalmente usados para a caracterização dos agregados são os seguintes:

Análise granulométrica (EN 933-1);

Determinação da resistência ao esmagamento (NP EN 933-5);

Determinação da resistência ao choque e abrasão na máquina de Los Angeles (NP EN 1097-2);


24

Determinação do índice de forma e achatamento (NP EN 933-4; NP EN 933-3);

Determinação do coeficiente de polimento acelerado usando o pêndulo britânico (NP EN 1097-8);

Determinação da absorção de água (NP EN 1097-6);

Determinação do equivalente de areia (NP EN 933-8);

Determinação do valor de azul-de-metileno (NP EN 933-9);

Determinação da massa volúmica das partículas (NP EN 1097-6);

Determinação da baridade (NP EN 1097-3).

No Quadro 2.11 são apresentadas as principais propriedades dos agregados e respetivos ensaios considerados no CEEP Caderno de Encargos Tipo de Obra da Estradas de Portugal (EP, 2011).

Quadro 2.11 – Principais propriedades dos agregados das misturas betuminosas consideradas no CEEP e respetivas normas de ensaio (adaptado de Baptista, 2006)

Propriedade Norma/Especificação de ensaio

Granulometria NP EN 933-1 Perda por desgaste na máquina de Los Angeles NP EN 1097-2

Índices de forma e achatamento NP EN 933-4; NP EN 933-3 Equivalente de areia da mistura de agregados (sem

filer) NP EN 933-8

Valor do azul-de-metileno (material inferior a 63 m) NP EN 933-9

Absorção de água NP EN 1097-6 Coeficiente de polimento acelerado NP EN 1097-8

2.8.1 Granulometria

A granulometria dos agregados, estudada no processo de formulação de misturas betuminosas, é uma das principais características responsáveis pelo comportamento dos pavimentos rodoviários. O estudo da granulometria dos agregados permite a obtenção de um esqueleto que distribui convenientemente as cargas em profundidade, conseguindo-se essa característica através de um bom imbricamento dos grãos (Branco et al, 2006).

A determinação da granulometria dos agregados é realizada através da peneiração dos mesmos como mostra a Figura 2.12, e da pesagem da fração retida em cada peneiro. A granulometria pode ser imposta entre determinados limites (fuso granulométrico), para cada mistura betuminosa (Silva, 2005).



A massa de agregados retida em cada peneiro é expressa em percentagem da massa total da amostra. A percentagem de material que passa em cada peneiro quando relacionada com o logaritmo da abertura do peneiro, origina a curva granulométrica que dá uma ideia clara da distribuição das partículas por tamanho. A curva granulométrica é um elemento importante por permitir uma apreciação da falta de partículas de determinada dimensão de material, permitindo assim corrigir este aspeto se for considerado determinante (Branco et al, 2006).

A granulometria dos agregados reciclados depende do processo de trituração. Gonçalves et al. (2003) citados por Gonçalves (2007) afirmam que as melhores granulometrias e forma são obtidas quando o processo de britagem consiste na utilização inicial de uma britadora de maxilas, seguida de uma britadora rotativa. O controlo da granulometria em agregados reciclados de alvenaria é por vezes difícil, uma vez que estes contêm grandes quantidades de finos.

Pestana (2008) utilizou para estudo uma amostra de betão britado previamente esquartelada. Lavou o material para remover os finos, com auxílio do peneiro de 63 µm e do peneiro de proteção, tal como é habitual. O material da amostra foi de seguida peneirado, resultando na curva granulométrica que se apresenta na Figura 2.13.

Figura 2.12 – Determinação da granulometria dos agregados (Silva, 2005)


26

Figura 2.13 – Curva granulométrica de betão britado (Pestana, 2008)

A curva obtida revela que o agregado reciclado obtido é bem graduado, com dimensão máxima das partículas de 31,5 mm, medida do peneiro no qual passa 98% do material, e dimensão mínima de 0,25 mm, medida do peneiro no qual passa apenas 5 % do material.

2.8.2 Resistência ao esmagamento

No que diz respeito à resistência ao esmagamento, o comportamento dos agregados pode ser observado medindo a quantidade de matéria friável, ou seja, que se desagrega e fragmenta. O ensaio para determinar a resistência ao esmagamento é muitas vezes dispensado como refere Pestana (2008), principalmente no que respeita aos RCD britados, pois registam-se, inevitavelmente, percentagens muito elevadas de partículas totalmente esmagadas ou partidas. Ainda assim, Figueiredo (2005) citado por Pestana (2008), concluiu, da sua análise de agregados naturais e agregados reciclados, que o valor de esmagamento obtido para os agregados reciclados foi de 21,64%, o qual era ligeiramente inferior a 23,81%, obtido para os agregados naturais que estudou.

2.8.3 Resistência à fragmentação (Los Angeles)

A resistência à fragmentação é medida com o ensaio de Los Angeles. Como referem Gonçalves (2007) e Vázquez et al. (2006), os agregados reciclados de betão podem originar valores de coeficiente de Los Angeles entre 25 e 42%, dependendo de fatores como o tamanho das partículas. De facto, este parâmetro aumenta com o tamanho dos agregados, varia com a qualidade do betão original, aumentando com a redução da relação Água/Cimento, e é muito influenciado pelo próprio coeficiente de Los Angeles dos agregados naturais utilizados no

3,8 4 5 69

1218

2530

36

4650

57

73

98 100 100 100

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10

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[%

]

Dimensão da abertura dos peneiros [mm]



fabrico do betão. Pestana (2008) obteve 44% como valor do coeficiente de Los Angeles no estudo de betão britado.

No Quadro 2.12 apresentam-se os valores obtidos no estudo de Ferreira (2009) sobre RCD de cubos de betão britado e RCD de betão de obras de demolição.

Quadro 2.12 – Valores obtidos para o ensaio de Los Angeles (adaptado de Ferreira, 2009)

Fragmentação de Los Angeles [%]

RCD Cubos de Betão

RCD Betão de Demolição

NP EN 1097-2 49 50 LNEC E 237 (Gran. B) 45,9 47,6

Os valores obtidos são elevados. Contudo, observa-se que são da mesma ordem de grandeza nos dois materiais estudados. Ferreira (2009) refere que a amostra de RCD-CB foi obtida por britagem laboratorial de cubos de betão, tendo por isso obtido partículas com forma mais alongada, o que poderá afetar a fragmentação das partículas quando sujeitas a ação abrasiva das esferas de aço durante o ensaio.

2.8.4 Desgaste de micro-Deval

O ensaio micro-Deval consiste na medição do desgaste produzido pela fricção entre os agregados e uma carga abrasiva num tambor rotativo em meio húmido. O coeficiente micro-Deval corresponde à percentagem da amostra inicial reduzida a uma dimensão inferior a 1,6 mm depois da conclusão do ensaio. Pestana (2008) obteve no seu estudo 48% para o valor médio do coeficiente de micro-Deval. Já Ferreira (2009) conseguiu valores inferiores, de 40 e 37% para o material britado de cubos de betão e para o betão de demolição, respetivamente.

2.8.5 Desgaste superficial

Frequentemente os cadernos de encargos exigem a realização de outro ensaio (Branco et al. 2006) para avaliar o desgaste ou polimento superficial do agregado (perda de rugosidade superficial), produzidos pela ação dos pneus dos veículos. Aqueles indicadores são obtidos geralmente através do ensaio de polimento acelerado, particularmente quando os agregados se destinam à realização de camadas de desgaste. Com o pêndulo britânico (Figura 2.14) mede-se a alteração do valor de atrito que pode ser mobilizado no contacto entre o patim de borracha do pêndulo e a superfície de provetes de agregados grossos, antes, durante e depois do ensaio de polimento acelerado, o que permite determinar a perda de rugosidade superficial dos agregados, avaliada através do coeficiente de polimento acelerado (CPA) (Silva, 2005).


28

Figura 2.14 – Pêndulo Britânico usado para medir a resistência ao polimento (Morgado, 2008)

2.8.6 Forma e textura

Também a forma e a textura dos agregados devem ser analisadas, dado que estas propriedades influenciam o comportamento do pavimento rodoviário, em particular, a utilização de agregados rolados, provenientes por exemplo de rios. Este tipo de materiais deve ser evitado em misturas betuminosas, por terem uma textura muito lisa e uma forma muito arredondada, o que reduz a adesividade do ligante, o atrito superficial e a resistência às deformações permanentes. Assim, a forma das partículas de agregados deverá ser aproximadamente cúbica, não sendo aconselhável a utilização de partículas lamelares ou alongadas (Branco et al. 2006). Os agregados devem ser de preferência britados e com superfície rugosa. A forma dos agregados é caracterizada pelos índices de forma: os índices de forma e achatamento. Deste modo, para uma determinada fração granulométrica (d/D) deve determinar-se a percentagem de partículas cúbicas e não cúbicas bem como a percentagem de partículas achatadas existentes nos agregados, uma vez que o excesso destas partículas diminui a estabilidade da mistura betuminosa ou contribui para a utilização de um excesso de ligante (Silva, 2005).

Nos agregados de betão reciclado, a presença de pasta de cimento endurecida aderente aos agregados naturais do betão origina uma textura mais rugosa e porosa dos agregados reciclados. A qualidade do betão a reciclar tem influência na forma dos agregados reciclados. À medida que aquela parcela aumenta, os agregados reciclados tendem a ficar mais angulosos, fruto da maior resistência da pasta aderida aos agregados naturais. Através de trabalhos de vários autores, concluiu-se que o índice de forma, segundo a NP EN 933-4, diminui com a redução da dimensão dos agregados, tanto naturais como reciclados, e que o mesmo índice tende a aumentar quando se utilizam agregados reciclados em vez de naturais com uma granulometria semelhante, devido à maior angulosidade dos reciclados (Gonçalves, 2007).



Pestana (2008) faz referência a um estudo do LNEC em que os RCD de betão, depois de britados, apresentaram um índice de achatamento de 5% e um índice de forma de 12%. Ferreira (2007) refere que o índice de achatamento dos agregados reciclados de betão depende do processo de britagem, da qualidade do betão a reciclar e da forma dos agregados naturais do betão, como aliás já havia sido mencionado anteriormente. Indica também valores para o índice de achatamento entre 7 e 25% para os agregados naturais, e entre 4,6 e 22,1% para agregados reciclados de betão. Quando o betão a reciclar é de muito fraca qualidade, durante o processo de britagem ocorre uma perda elevada da pasta ligante que envolve os agregados naturais, sendo a forma dos agregados reciclados mais dependente da dos agregados naturais de origem.

Leite (2007) apresenta um estudo efetuado a agregados reciclados provenientes de RCD da cidade de Santo André (São Paulo – Brasil), constituídos por materiais cimentícios (55,3%), britas (11,8%), telhas e tijolos (15,9%), e azulejos e mosaicos (13,5%). No Quadro 2.13 apresentam-se as formas e as respetivas percentagens observadas na amostra analisada.

Quadro 2.13 – Forma dos grãos e respetivas percentagens para o agregado reciclado de Santo André estudado em laboratório (Leite, 2007)

Classificação da forma Presença [%] Cúbica 55,7

Alongada 5,5 Alongada-lamelar 0

Lamelar 38,8

É notória a predominância de agregados reciclados com forma cúbica, que é o que se pretende. No entanto, a percentagem de material lamelar é de igual forma elevada, baixando assim a aptidão do uso em camadas de pavimentos do conjunto dos agregados reciclados estudados. Quanto à análise da forma de acordo com a natureza dos materiais, o Quadro 2.14 apresenta os resultados obtidos.

Quadro 2.14 – Forma dos grãos de acordo com a sua natureza para o agregado reciclado de Santo André estudado em laboratório (Leite, 2007)

Natureza do material Cúbica [%] Alongada [%] Lamelar [%]

Cimentícia 63,4 18,2 15,4 Rochosa 20,5 9,1 5,1

Telhas/Tijolos 15,2 54,5 29,5 Pisos/Azulejos 0,9 18,2 50,0


30

De facto, pode concluir-se que os agregados reciclados de natureza cimentícia ou rochosa são responsáveis pela grande parte de material com forma aproximadamente cúbica. Já a forma lamelar é predominante nas partículas de material cerâmico, como telhas, tijolos e azulejos. A fração alongada predomina também nos materiais de natureza cerâmica. Tendo em consideração os aspetos analisados, pode afirmar-se que os agregados reciclados provenientes de resíduos de natureza cimentícia e rochosa são os que mais se adequam para utilização na construção rodoviária, uma vez que a sua forma cúbica é predominante.

2.8.7 Absorção de água

O ensaio de absorção de água mede a quantidade de água absorvida pelos agregados, o que pode ser tomado como indicador da porosidade dos agregados e constitui uma medida da quantidade de betume que estes podem absorver como se pode perceber na Figura 2.15. Tal facto torna-se importante quando a porosidade do agregado é elevada, tendo por isso de se adicionar uma quantidade extra de betume, para que a mistura betuminosa não fique pouco trabalhável ou com problemas de coesão (Silva, 2005).

A absorção de água é uma das características dos agregados que mais diferencia os reciclados dos naturais. Esta diferença é justificada pela presença de elementos porosos como argamassas, alvenarias, entre outros. A absorção de água é tanto maior quanto mais porosos forem os componentes do RCD. Por isso, os agregados de alvenaria apresentam normalmente valores mais elevados de absorção de água do que os obtidos a partir da britagem de betão.

Gonçalves (2007) refere que Solyman (2005), na sua campanha experimental, obteve valores de absorção de água para agregados finos reciclados de betão entre 3,8 e 11,5%, enquanto para a areia natural este valor se situou nos 0,4%. Estes resultados mostram a desmedida diferença que pode existir na absorção de água entre agregados naturais e agregados reciclados. Torna-se, por isso, muito importante o estudo da absorção de água de qualquer agregado reciclado proveniente de RCD britado.

Figura 2.15 – Porosidade dos agregados – permeabilidade à água e ao betume (Silva, 2005)



No Quadro 2.15 apresentam-se valores de absorção de água determinados por Leite (2007) em agregados reciclados de RCD de Santo André, tendo analisado separadamente a absorção de água em cada material constituinte.

Quadro 2.15 – Absorção de água dos agregados reciclados retidos no peneiro 4,8 mm de acordo com a natureza dos seus constituintes (Leite, 2007)

Natureza do material Concentração [%] Absorção de água [%] Cimentícios 55,3 11,5

Britas 11,8 3,8 Telhas/Tijolos 15,9 20,7 Pisos/Azulejos 13,5 11,1

Resíduos indesejáveis 3,5 18,4

Os materiais cerâmicos, como telhas e tijolos, apresentam uma absorção de água muito elevada quando comparados com britas e até agregados reciclados de natureza cimentícia. Tal facto, evidencia claramente que quanto mais material cerâmico estiver presente na mistura de agregados reciclados, mais poroso será o conjunto. Leite (2007) verificou através de uma média ponderada utilizando as concentrações de cada material constituinte no conjunto de agregados reciclados, que a absorção de água na fração grossa dos agregados reciclados de Santo André é de 12,2%. Comparou este resultado com outros valores de absorção de água encontrados na bibliografia para agregados reciclados de diferentes composições, apresentando-se o resumo no Quadro 2.16.

Quadro 2.16 – Absorção de água para a fração de agregados reciclados (Leite, 2007)

Composição do agregado reciclado Proveniência Absorção de água

[%] Autor

Misto Santo André/SP 12,2 Leite (2007) Misto Salvador/BA 8,2 Carneiro et al. (2001) Misto Maceió/AL 6,0 Vieira et al. (2004) Misto São Paulo/SP 7,8 Motta (2005)

Cerâmico Hong Kong

China 19,0 Poon et al. (2006)

Cimentícia Florida USA

4,4 Chini et al. (2001)


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De referir que no estudo feito pelos autores Chini et al. (2001), o agregado utilizado de natureza cimentícia não contava com a presença de argamassas, sendo portanto, apenas betão britado.

O facto de se observar uma maior absorção de água nos agregados reciclados de alvenaria quando comparados com os agregados reciclados de betão deveu-se à maior porosidade dos RCD de natureza predominantemente cerâmica. Gonçalves (2007) apresenta uma correlação estabelecida por Angulo et al. (2004) entre a absorção de água e a massa volúmica de vários agregados reciclados, como se mostra na Figura 2.16.

Figura 2.16 – Correlação entre a massa volúmica e a absorção de água (Gonçalves, 2007)

Brito (2005), citado por Gonçalves (2007), concluiu que a absorção de água aumenta com a diminuição do tamanho das partículas, devido ao aumento da superfície específica, sendo esta tendência comum aos agregados reciclados e naturais. Concluiu ainda que a relação A/C de betões para britar tem uma influência desprezável no valor de absorção de água nos agregados reciclados. Apresenta-se um conjunto de resultados de absorção de água no Quadro 2.17, os quais foram obtidos em vários tipos de agregados, confirmando a tendência referida.

Assim, as diferenças na absorção de água entre os agregados reciclados e naturais são potenciadas por três fatores (Gonçalves, 2007):

Tamanho do agregado: a capacidade de absorção do agregado aumenta à medida que a dimensão das partículas diminui;

Quantidade de pasta aderida: a capacidade de absorção dos agregados reciclados depende da quantidade e qualidade da pasta ligante aderida;

Massa volúmica: existe uma clara dependência entre a massa volúmica e a capacidade de absorção de água, provocada em grande parte pela existência de pasta aderida. Desta forma, agregados reciclados com grande quantidade de pasta aderida terão uma baixa massa volúmica e uma elevada absorção de água.



Quadro 2.17 – Absorção de água dos agregados reciclados segundo trabalhos de vários investigadores (Gonçalves, 2007)

Investigador Tipo de agregado Origem Tamanho dos

agregados [mm] Absorção de

água [%]

De Pauw et al. (1998)

AGP Naturais

2-7 0,74 AGP 7-20 1,19 AGR Betão - 7,07 AGR

Cerâmicos - 10,29

AGR - 9,87

Hansen et al. (1983)

AGP Naturais 4-8 3,7 8-16 1,8 16-32 0,8

AGR a/c = 0,4 Betão

4-8 8,5 8-16 5 16-32 3,8

Hansen et al. (1983)


4-8 8,7 8-16 5,4 16-32 4


4-8 8,7 8-16 5,7 16-32 3,7

AFR Betão <5 9,8

Santos et al. (2002)

AGP Naturais - 1,14 AGR

Betão - 4,9

AGR - 5,5


AGP Naturais

Brita 1 1 AGP Brita 2 0,5 AGR

Betão Brita 1 7

AGR Brita 2 5,5

Matias et al. (2005)

AGR Naturais - 0,79 AGR Betão - 4,12

Pereira (2002) AGR cerâmicos Cerâmicos 2,28-9,52 12a

Evangelista (2007)

AFR Naturais - 0,8 AFR Betão - 13,1

Notas: AGP – agregados grossos primários; AGR – agregados grossos reciclados; AFP – agregados finos primários; AFR – agregados finos reciclados; a processo de britagem além de uma britadora de maxilas, que implicou o recurso a uma máquina do ensaio de Los Angeles.


34

2.8.8 Limpeza dos agregados

Os agregados devem apresentar-se limpos, não possuindo impurezas como argila e matéria orgânica. Estas substâncias podem reduzir o atrito entre os grãos, havendo a possibilidade de ocorrerem variações volumétricas com a água, ou de haver uma maior dificuldade no envolvimento dos agregados pelos ligantes em camadas ligadas. Para medir o grau de limpeza dos agregados, podem ser realizados os ensaios do equivalente de areia, para determinar a quantidade de material muito fino, ou o ensaio de determinação do valor de azul-de-metileno (MB) para determinar uma medida da quantidade de material argiloso presente nos agregados (Branco et al., 2006). Quando a percentagem de material fino e argila presente nos agregados ultrapassar os valores especificados, estes devem ser rejeitados.

Um dos maiores problemas que os agregados reciclados apresentam é a possibilidade de existência de impurezas e contaminantes que influenciam negativamente as propriedades do conjunto de agregados. Gonçalves (2007) refere que o teor de impurezas aumenta com a diminuição da granulometria das partículas, sendo portanto esta uma das razões pela qual é geralmente vista com desconfiança a utilização da fração fina, sendo geralmente imposto um limite máximo da percentagem de finos com dimensões inferiores a 75µm nos agregados reciclados.

Pestana (2008) obteve, para agregados reciclados de RCD (betão triturado em laboratório), os resultados do ensaio de equivalente de areia que se apresentam no Quadro 2.18. O valor final considerado é a média dos valores de equivalente de areia de dois provetes.

Quadro 2.18 – Resultados do ensaio de equivalente de areia (Pestana, 2008)

Provete 1 Provete 2 h1 [mm] 141,0 143,0 h2 [mm] 117,5 117,1

Equivalente de areia EA [%] 83,3 81,9 Diferença entre os dois provetes elementares 1

Média do EA [%] 83

No trabalho de Ferreira (2009) é comparado o valor de equivalente de areia em dois tipos de materiais de RCD. O primeiro tipo de agregado é proveniente da britagem de cubos de betão (RCD-CB), e o segundo é resultante da britagem em obra dos materiais de demolição de um edifício (RCD-BDem). No Quadro 2.19 estão apresentados os valores obtidos para o equivalente de areia para os dois materiais.

Pelos valores apresentados no Quadro 2.19, referentes ao ensaio de determinação de equivalente de areia, observa-se que os agregados RCD-BDem apresentam valores inferiores aos especificados no CEEP para camadas de base e sub-base de pavimentos rodoviários. Por



outro lado, os agregados RCD-CB, apresentam valores largamente superiores aos especificados, evidenciando a ausência de partículas de natureza argilosa.

Quadro 2.19 – Valores obtidos para o Equivalente de Areia (adaptado de Ferreira, 2009)

Equivalente de areia [%] RCD-CB RCD-BDem CEEP (2011) NP EN 933-8 86 39 ≥ 40

LNEC E 199-1967 86 34 ≥ 45

No trabalho de investigação em curso no LNEC (LNEC, 2012), os resultados obtidos ficam aquém dos requisitos expostos no CEEP, sendo que os valores de EA obtidos para os resíduos de betão britado e resíduos de betão britado com alvenaria não ultrapassaram os 30%. Já para os resíduos provenientes de misturas betuminosas obtiveram como valor de EA, 41 e 73%, respetivamente para resíduos de misturas britadas e resíduos de misturas fresadas.

Em geral, os materiais não plásticos apresentam EA > 30 e os materiais plásticos EA < 20, devendo neste caso ser realizados ensaios específicos, como a determinação dos limites de Atterberg ou a determinação do valor de azul-de-metileno. Este ensaio, por dar origem a resultados por vezes pouco fiáveis, nos cadernos de encargos das administrações rodoviárias, tem sido progressivamente substituído pelo que permite obter o MB (Branco et al., 2006).

Tal como o equivalente de areia, o valor de azul-de-metileno é uma medida da limpeza dos agregados. O MB é o valor de azul-de-metileno adsorvido por uma determinada quantidade de material, avaliando de forma eficaz a maior ou menor sensibilidade à água, ou seja, no caso de agregados, o maior ou menor grau de limpeza, ou de existência de materiais sensíveis à água no seio do agregado. Apresenta-se no Quadro 2.20 a classificação de solos, proposta pelo Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, com base no VAS valor de azul-de-metileno adsorvido (AFNOR, 1990).

Pestana (2008) no ensaio de determinação do valor de azul-de-metileno pela norma NP EN 933-9, obteve o resultado de 0,7 g/kg. Este valor não é diretamente comparável com os que constam do Quadro 2.20, porquanto a granulometria testada não é a mesma. Contudo, pode afirmar-se que agregados reciclados provenientes de RCD de betão britado têm um valor de adsorção de azul-de-metileno muito baixo, sendo praticamente insensíveis à água.

Também no trabalho de investigação do LNEC (LNEC, 2012), em complemento aos ensaios de equivalente de areia realizados, foram realizados ensaios para determinação de MB.

Para resíduos de betão britado e para resíduos de betão britado com alvenaria, foram obtidos, respetivamente, os valores de 3,7g/kg e 5,8g/kg. No caso de resíduos provenientes de misturas betuminosas foram obtidos os valores de 4,3g/kg e de 1,2g/kg, respetivamente, para misturas betuminosas britadas e misturas betuminosas fresadas.


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Quadro 2.20 – Significado de VAS para os solos (Branco et al., 2006)

VAS [g/100g de solo] Descrição

VAS ≤ 0,1 Solos insensíveis à água

0,1 < VAS ≤ 0,2 Solos muito pouco sensíveis à água

0,2 < VAS ≤ 1,5 Solos com sensibilidade à água

VAS = 1,5 Valor que distingue os solos areno-siltosos dos areno-argilosos

VAS = 2,5 Valor que distingue os solos siltosos pouco plásticos dos mediamente plásticos

VAS = 6,0 Valor que distingue os solos siltosos dos argilosos

VAS = 8,0 Valor que distingue os solos argilosos dos solos muito argilosos

Os valores obtidos e constantes no trabalho do LNEC mostram que os materiais são passíveis de aplicação em camadas de pavimento. Por exemplo, o CEEP estabelece, para agregados a utilizar em misturas betuminosas, com 3 a 10% de partículas de dimensão inferior a 63 m, a categoria mínima de MBF10, a qual é cumprida pelos RCD avaliados. Aliás, para o betão britado e para as misturas betuminosas fresadas seria até dispensável, à luz do CEEP, avaliar o MB, uma vez que a percentagem de material inferior a 63 m era inferior a 3%.

É, portanto, de grande importância uma seletividade dos materiais a reciclar de forma para que a qualidade final não seja comprometida.

2.8.9 Massa volúmica

A massa volúmica dos agregados é das propriedades dos agregados reciclados uma das que melhor representa a qualidade dos mesmos. Pode medir-se a baridade, a massa volúmica seca e a massa volúmica saturada com superfície seca, sendo equivalente a tendência seguida por todas elas (Gonçalves, 2007). A baridade dos agregados não deve ser muito baixa, uma vez que resulta numa resistência reduzida das misturas betuminosas e na menor capacidade estrutural das camadas granulares (Silva, 2005).

Os agregados reciclados de betão apresentam massa volúmica maior que os de alvenaria. Também a fração grossa de agregados reciclados apresenta uma menor diferença em relação aos seus homólogos naturais do que a fração fina, devido ao menor teor de pasta ligante aderida. Os agregados reciclados com grande quantidade de pasta ligante aderida tendem a ter uma massa volúmica inferior, e os agregados reciclados de betão de baixa resistência apresentam uma massa volúmica superior, uma vez que têm menos pasta ligante aderida comparativamente aos betões de elevada resistência. Gonçalves (2007) expõe no seu trabalho



resultados obtidos por vários investigadores, para diferentes tipos de agregados, os quais se apresentam sintetizados no Quadro 2.21.

Quadro 2.21 – Baridade, massa volúmica seca dos agregados (ρs) e massa volúmica dos agregados saturados com superfície seca (ρsss) (Gonçalves, 2007)

Investigador Tipo de agregado Baridade [kg/m3] ρs [kg/m3] ρsss [kg/m3]


Grossos de betão 1372 2364 2480 Grossos de betão 1393 2329 2458


Grossos de betão 1294 2250 2407 Grossos de betão 1342 2316 2445

Matias et al. (2005) Grossos de betão 1260 2355 2542

Gonçalves (2001) Grossos de betão - 2286 2430

Pereira (2002) Grossos de cerâmicos 1159 2029 2273 Evangelista

(2007) Grossos de betão 1234 1913 2165

2.9 Considerações Finais

O crescimento do setor da construção civil fez-se notar nos últimos anos não só em Portugal como em toda a Europa, pelo grande volume de obras erguidas e pelos resíduos que delas advêm, mas também pelo descontrolado consumo de recursos naturais, extraídos recorrendo a energias poluentes. O uso destes recursos é muitas vezes inadequado e exagerado, dando origem a mais resíduos que, de forma habitual, são depositados em qualquer lugar que se encontre nas proximidades.

Portugal e Espanha aparecem como os países da Europa com menor sensibilidade para o assunto, o que se repercute na fraca taxa de reutilização e reciclagem de RCD.

O cuidado a ter nas obras de construção e no uso de recursos naturais pode vir a criar uma redução significativa na geração de RCD, embora grande parte destes surja nas obras de reabilitação e demolição.

As obras que implicam reabilitações e demolições vão ser cada vez mais frequentes no nosso país, uma vez que grande parte do edificado se encontra em mau estado, principalmente edifícios e pavimentos rodoviários. Além disso, grande parte dos pavimentos construídos necessitam de ações de conservação continuadas que permitam cumprir com os padrões de qualidade, conforto e segurança.


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Desta forma, o estudo de aplicações práticas de RCD aumenta de importância, bem como a criação de documentos que orientem as empresas de construção na adoção de novas práticas ambientalmente mais adequadas. A par da aplicação de políticas que promovam a construção sustentável é também necessário que seja disseminado o conhecimento das vantagens e desvantagens das técnicas que promovem a sustentabilidade, tanto ao nível das construtoras como das administrações rodoviárias.

As obras rodoviárias contribuem em grande parte para a forte exploração de pedreiras e criação de resíduos, por serem grandes consumidoras de agregados. Este avultado consumo de recursos naturais contribui para maiores preocupações com a sustentabilidade. Ao invés, a integração de subprodutos no processo produtivo dos materiais de pavimentação, como são os RCD, é uma prática ambientalmente correta, podendo ser incrementada se forem conhecidas as fontes de RCD, as quantidades produzidas, as propriedades e as situações típicas de utilização. Este cenário contribuirá para que possam ser valorizados materiais constituintes aparentemente menos adequados, mas que, mesmo assim, lhes permitam ser utilizados na construção e reabilitação de pavimentos rodoviários, garantindo um adequado desempenho.

UTILIZAÇÃO DE RCD EM PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS


3 UTILIZAÇÃO DE RCD EM PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS

3.1 Generalidades

Cerca de 90% das estradas europeias têm pavimentos que incorporam misturas betuminosas (Mália, 2010). A construção e manutenção dessas estradas consomem grandes quantidades de agregados que geralmente representam mais de 90% do peso das misturas betuminosas (Huang et al., 2007). O uso de agregados reciclados, ao invés do uso de agregados novos, reduz as problemáticas do excesso de extração de recursos naturais e as grandes quantidades de resíduos a levar para aterro.

No entanto, as preocupações existentes com o desempenho de agregados reciclados aplicados em pavimentos rodoviários e os custos inerentes ao fabrico daqueles, quando comparados com o custo de produção de agregados novos, têm dificultado o seu uso generalizado.

De facto, o material proveniente dos RCD, embora com partículas das várias frações (fina, média e grossa) e com diferentes propriedades, restringe-se a agregados reciclados. Contudo, são vários os materiais que se podem reciclar em pavimentação rodoviária. Das camadas betuminosas degradadas não são só os agregados que são passíveis de reutilização, mas também o betume que os envolve.

Os pavimentos rodoviários são considerados como um sistema multiestratificado, formado por várias camadas de espessura finita, apoiadas na fundação (Branco et al, 2006). Cada camada desempenha uma ou várias funções no conjunto do pavimento rodoviário e é também constituída com materiais de características diferentes.

Assim, interessa saber quais as camadas que podem incorporar materiais reciclados, para que possam otimizar-se as escolhas dos constituintes consoante as necessidades da camada a construir. É por isso objeto de estudo deste capítulo o desempenho de materiais reciclados passíveis de ser aplicados em várias camadas de pavimentos rodoviários.

3.2 Síntese Sobre Pavimentos Rodoviários

3.2.1 Tipos de pavimentos rodoviários

Designa-se por pavimento rodoviário a estrutura constituída sobre o terrapleno previamente trabalhado, o qual suporta e redistribui as cargas provenientes do tráfego. Pretende-se com a construção de um pavimento rodoviário, a criação de uma superfície desempenada e com


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inclinações reduzidas que proporcione condições satisfatórias de conforto, economia e segurança.

Como requisitos principais, os pavimentos rodoviários devem assegurar condições de condução segura e confortável aos condutores (funções funcionais), resistir aos esforços induzidos pelo tráfego e às ações climáticas (funções estruturais), ao longo do período de vida útil.

Consoante a deformabilidade das camadas constituintes, e tendo em conta as propriedades dos diferentes materiais utilizados (Quadro 3.1), os pavimentos podem classificar-se em três tipologias diferentes: flexíveis, rígidos e semirrígidos (Branco et al., 2006)

Quadro 3.1 – Tipos de pavimentos em função dos materiais e da deformabilidade (adaptado de Branco et al., 2006)

Tipo de Pavimento Materiais Deformabilidade

Flexível Ligantes hidrocarbonados (e eventualmente hidráulicos) e materiais granulares Elevada

Rígido Ligantes hidráulicos e materiais granulares Muito reduzida

Semirrígido Ligantes hidrocarbonados, hidráulicos e materiais granulares Reduzida

Nos pavimentos flexíveis (Figura 3.1) as camadas superiores são formadas por misturas betuminosas, ou seja, por materiais estabilizados geralmente com betume asfáltico, enquanto as camadas inferiores são formadas por materiais granulares ou, eventualmente, camadas de solo estabilizadas com cimento. Assim, quando o tráfego é pouco agressivo e se dispõe de materiais granulares de boa qualidade a custo favorável pode ser opção a construção de pavimentos flexíveis com forte componente granular. Por outro lado, com tráfego intenso, numa região com reduzidos recursos de materiais granulares de qualidade será necessário considerar um pavimento com várias camadas betuminosas de espessura considerável. As várias camadas betuminosas devem ser coladas com ligantes betuminosos para que funcionem como uma camada única (Branco et al., 2006).

Os pavimentos flexíveis caracterizam-se por terem deflexões elevadas em áreas restritas como se mostra na Figura 3.2, fazendo intervir intensamente as camadas superficiais da fundação, o que obriga a cuidados especiais ao nível do leito do pavimento. A utilização de materiais muito deformáveis obriga a espessuras bastante grandes quando as cargas aplicadas são elevadas, ou quando a fundação é de má qualidade, para que esta não seja solicitada acima da sua resistência e entre em rotura (Pinto, 2003). A camada de base é mais importante ao nível estrutural, pois recebe os esforços induzidos pelo tráfego que circula sobre a camada de desgaste, distribuindo as tensões para a camada de sub-base (Reis, 2009).



Figura 3.1 – Estrutura de um pavimento flexível

Figura 3.2 – Configuração da distribuição de tensões verticais no solo de fundação de um pavimento flexível e de um pavimento rígido (adaptado de Pinto, 2003)

Em pavimentos rígidos (Figura 3.3) as camadas de desgaste e de base são substituídas por uma laje de betão hidráulico com grande resistência à flexão, compactado por vibração, a qual é apoiada numa camada de sub-base constituída por material granular que poderá ser estabilizado com ligante hidráulico, dando origem a betão pobre ou solo-cimento. A camada de sub-base tem como função distribuir a carga sobre o solo e regularizar a superfície da plataforma (Pinto, 2003).


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Figura 3.3 – Estrutura de um pavimento rígido

Os pavimentos rígidos não necessitam de muitas intervenções de conservação. O reforço deste tipo de pavimentos é muitas vezes realizado com camadas de misturas betuminosas tradicionais, resultando assim outro tipo de pavimento designado por pavimento misto (Branco et al., 2006).

Os pavimentos rígidos podem agrupar-se em cinco categorias diferentes que se distinguem pelo modo como é controlado o fendilhamento por retração (Branco et al., 2006):

Pavimento de betão não armado, com juntas transversais e longitudinais, dotadas ou não de barras de transferência de carga (passadores);

Pavimentos de betão armado, com juntas, com ou sem passadores;

Pavimentos de betão armado contínuo (BAC);

Pavimentos de betão pré esforçado;

Pavimentos formados por elementos prefabricados.

Nas lajes de betão, dada a sua rigidez, as cargas são distribuídas de modo a que as pressões no solo sejam pequenas, embora atuando numa extensão considerável (Figura 3.2). Assim, os pavimentos rígidos são caracterizados por deflexões reduzidas em grandes áreas. Este tipo de pavimentos resiste essencialmente à flexão, pelo que as tensões geradas ao nível do solo de fundação são residuais e derivam do facto da laje se apoiar nele (Pinto, 2003).

Os pavimentos semirrígidos distinguem-se dos pavimentos flexíveis e dos pavimentos rígidos pela sua constituição particular. As camadas superiores têm uma constituição idêntica às dos pavimentos flexíveis, mas na sua estrutura integram uma ou mais camadas estabilizadas com ligantes hidráulicos. Na Figura 3.4 apresenta-se a estrutura de um pavimento semirrígido.



Figura 3.4 – Estrutura de um pavimento semirrígido de estrutura direta

As camadas tratadas com cimento desenvolvem fendas verticais devido a retração do betão, que posteriormente se propagam às camadas betuminosas. Tal fenómeno é reduzido com estruturas inversas de pavimentos semirrígidos, nos quais as camadas betuminosas se apoiam sobre uma camada granular com cerca de 12 cm de espessura (Branco et al., 2006), ao contrário das estruturas diretas, nas quais as camadas betuminosas se apoiam diretamente sobre a base estabilizada com ligante hidráulico.

Nos pavimentos semirrígidos é a base, tendo em conta a sua rigidez, que absorve a maior parte dos esforços verticais, pelo que os esforços a atuar sobre o solo de fundação são relativamente reduzidos (Pinto, 2003)

3.2.2 Camadas estruturais e materiais constituintes

Um pavimento rodoviário é um sistema formado por várias camadas sobrepostas, de espessura finita, apoiadas na fundação. A fundação é constituída por terreno natural, o qual pode ter um coroamento, designado por leito de pavimento, com materiais de melhores características. As camadas estruturantes que constituem o pavimento apoiam-se sobre o leito do pavimento e podem distinguir-se pelas funções que desempenham.

A camada mais superficial designada por camada de desgaste, suporta diretamente as solicitações do tráfego. Deve apresentar uma superfície com textura adequada, regular, não derrapante e resistente à ação contínua do tráfego, conferindo condições de segurança e conforto aos utilizadores (Reis, 2009). É por isso que aquela camada assegura a qualidade funcional do pavimento. A camada de desgaste pode também contribuir para as características estruturais do pavimento, como no caso dos pavimentos rígidos, apresentando ainda a importante função de impermeabilização (Ferreira, 2009). Quando é necessário impermeabilizar e reabilitar a textura de pavimentos existentes, a camada de desgaste pode ser


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executada com revestimentos superficiais betuminosos, microaglomerados betuminosos ou lamas asfálticas (Pinto, 2003).

As restantes camadas têm uma função essencialmente estrutural, ou seja, devem assegurar a capacidade do pavimento para suportar as ações impostas pelo tráfego. A camada de ligação subjacente à camada de desgaste, constituída também por misturas betuminosas, além de receber as cargas e distribuir as tensões para a camada de base, tem habitualmente características de regularização, tendo em vista obter os parâmetros de regularidade necessários para a aplicação da camada de desgaste. Nos pavimentos rígidos não existe camada de ligação, estando as suas funções asseguradas pela laje de betão.

A camada de base pode ser uma camada ligada ou uma camada não ligada, dependendo das ações a que o pavimento irá estar sujeito. Tem como função receber as cargas transmitidas pela camada de ligação, distribuir as tensões e posteriormente transmiti-las à camada inferior. Mais uma vez, o que se referiu não se aplica a pavimentos rígidos, uma vez que as funções da camada de base são também asseguradas pela laje superficial de betão.

Quando a camada de base é não ligada, geralmente é constituída por agregados obtidos por fragmentação de rocha em centrais de britagem, ou provenientes de outras origens.

3.2.3 Exigências de desempenho

Os pavimentos rodoviários têm uma utilização permanente e devem assegurar aos utilizadores uma superfície que permita a circulação em conforto e segurança. Assim, é exigido ao pavimento rodoviário um determinado desempenho, durante o período de vida útil do mesmo, sendo continuamente solicitado, não só pelo tráfego, mas também pelas condições climatéricas.

Para que um pavimento rodoviário permita a circulação dos utilizadores com comodidade e segurança deve cumprir determinados requisitos, quer ao nível funcional, quer ao nível estrutural.

Em relação ao desempenho funcional deve ser garantida a aderência, uma baixa geração de ruído, a drenagem de água superficial e a resistência do pavimento à sua ação, sendo que deve ser garantida a impermeabilidade do pavimento com vista à proteção das camadas inferiores. O desempenho funcional exigido aos pavimentos rodoviários está relacionado sobretudo com a constituição da camada superior do pavimento.

Ao nível estrutural deve ser verificada a capacidade do pavimento para suportar as solicitações impostas pela passagem de veículos e dos agentes atmosféricos. Assim, o pavimento rodoviário deve apresentar resistência às deformações permanentes e ao fendilhamento, uma vez que patologias desta natureza tendem a desencadear o aparecimento de outras, originando a rápida degradação do pavimento. Importa ainda referir que os pavimentos com mau desempenho ao nível estrutural colocam em causa as qualidades funcionais do mesmo.



3.2.4 Patologias dos pavimentos rodoviários

As degradações dos pavimentos rodoviários e a consequente alteração do seu desempenho são um processo algo complexo. No entanto, é imperativo conhecer os fatores que levam à degradação dos pavimentos, de forma a intervir acertadamente na sua reabilitação, e proceder em conformidade em estudos futuros.

O comportamento e o processo de degradação dos pavimentos dependem de dois grupos de fatores: os fatores ativos, tais como as ações do tráfego e as ações climáticas, que são diretamente responsáveis pela degradação do pavimento; e os fatores passivos, tais como a espessura das camadas, características dos materiais utilizados e a qualidade de produção das misturas betuminosas que devem contribuir para retardar o processo de degradação dos pavimentos (Silva, 2005).

Para cada um dos três principais tipos de pavimentos rodoviários, pavimentos flexíveis, pavimentos semirrígidos e pavimentos rígidos, as degradações podem ser agrupadas em diferentes famílias.

Os pavimentos flexíveis apresentam diversas degradações que normalmente se desenvolvem em conjunto, iniciando assim uma sequência e interação mútua entre elas que, a partir de determinada altura, aceleram o processo de degradação do pavimento. No Quadro 3.2 apresentam-se as famílias de degradações e as várias formas como estas se podem manifestar nos pavimentos.

Como já foi referido, é importante conhecer os fatores que levam à degradação dos pavimentos, quer ao nível de fatores ativos de degradação quer ao nível de fatores passivos de degradação. Não é comum que a causa de degradação de um pavimento seja única, tornando assim importante o conhecimento da influência de cada fator na degradação verificada. No Quadro 3.3 apresentam-se as relações entre a causa e o efeito obtidas da observação de pavimentos em serviço, mostrando a maior ou menor influência de cada fator na degradação verificada.

Da observação do Quadro 3.3 podemos verificar que a qualidade dos materiais tem influência em todos os tipos de degradações que ocorrem nos pavimentos, sendo também considerada um aspeto muito importante para o bom desempenho dos pavimentos.

Sendo os agregados o material mais utilizado na construção de pavimentos rodoviários, reveste-se de especial importância garantir a qualidade dos mesmos. A utilização de RCD como materiais de construção requer assim um conhecimento detalhado das suas características e comportamento, de forma a garantir todas as propriedades adequadas quando aplicados a pavimentos rodoviários.


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Quadro 3.2 – Famílias e tipos de degradações (Branco et al., 2006)

Famílias de Degradações Tipos de Degradações

Deformações

Abatimento - Longitudinal

- Berma - Eixo

- Transversal

Deformações localizadas Ondulação

Rodeiras - Grande raio (camadas inferiores) - Pequeno raio (camadas superiores)

Fendilhamento Fendas

- Fadiga

- Longitudinais - Eixo - Berma

- Transversais - Parabólicas

Pele de crocodilo - Malha fina (≤ 40 cm) - Malha larga (> 40 cm)

Desagregação da camada de desgaste

Desagregação superficial Cabeça de gato Pelada Ninhos (covas)

Movimento de materiais Exsudação Subida de finos

As degradações ocorridas nos diferentes tipos de pavimentos são idênticas, sendo de referir que a verdadeira diferença reside na origem da degradação. Nos pavimentos rígidos as principais degradações verificadas resultam da existência de juntas longitudinais e transversais e são as seguintes (Branco, et al., 2006):

Fendilhamento das lajes;

Desagregação superficial;

Escalonamento das lajes (bombagem).

Nos pavimentos semirrígidos, as degradações ocorrem principalmente por fendilhamento e por perda de coesão do material. Assim, os principais mecanismos de degradação dos pavimentos semirrígidos são os seguintes (Branco, et al., 2006):

Fendilhamento por fadiga e retração;



Degradação com perda de coesão;

Degradação de interface.

Quadro 3.3 – Classificação das relações entre as degradações e os fatores de degradação (Branco et al., 2006)

Degradações

Fatores de Degradação

Con

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enag

em

Subd

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Cam

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redu

zida

com

paci

dade

Deformações *** * ** *** * ** * * ***

Rodeiras *** * ** *** ** * ** ** ***

Fendas ** ** ** ** *** ** ** *** *** ***

Fendas parabólicas

* ** ** ** *** *** *** **

Pele de crocodilo ** ** ** ** *** ** ** *** *** ***

Pelada *** * ** ** *** *** ** **

Ninhos ** * *** *** ** ** ** ***

Cabeça de gato *** ** *** * **

Desagregação superficial

*** *** ** *** **

Exsudação *** ** *** ***

*** - Muito importante; ** - Importante; * - Pouco Importante

3.3 RCD Aplicáveis em Pavimentos Rodoviários

3.3.1 Materiais provenientes de pavimentos rodoviários – Reciclagem de pavimentos

A reciclagem de materiais de pavimentação rodoviária surge como consequência dos esforços para reduzir alguns problemas ambientais associados à construção, conservação e reabilitação de infraestruturas rodoviárias de transporte, ao mesmo tempo que contribui para a sua sustentabilidade. A reciclagem de pavimentos consiste em reutilizar materiais já aplicados, os quais constituem camadas que se encontram no final da sua vida útil. Após a demolição


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daquelas camadas, por exemplo por fresagem, os materiais são reintegrados de novo num pavimento rodoviário, quer seja em camadas não ligadas, quer em camadas ligadas.

Assim, a reciclagem de pavimentos é também uma técnica que utiliza RCD como materiais de construção de pavimentos, em que os materiais considerados são os que se encontram nas diferentes camadas do pavimento a reciclar. Note-se que os materiais são reutilizados com mais vantagem em camadas cujos requisitos técnicos sejam semelhantes aos da camada de origem. Não será geralmente adequado, por exemplo, aplicar em camadas de desgaste materiais provenientes de uma camada de base ou de sub-base. Já o oposto pode verificar-se, embora com o inconveniente de não se tirar partido de todas as possibilidades que determinado material pode oferecer, ou seja, verificar-se uma subvalorização do material reciclado.

Informação mais detalhada e circunstanciada sobre reciclagem de pavimentos e das técnicas de reciclagem pode ser consultada, por exemplo, no trabalho de investigação realizado por Martinho (2004).

No processo de reciclagem de pavimentos rodoviários os materiais podem ser classificados, em função da sua origem, nos seguintes grupos (Branco et al., 2006):

Materiais de camadas granulares;

Materiais apenas de camadas betuminosas;

Materiais de camadas betuminosas e de camadas granulares;

Materiais de camadas granulares e de camadas estabilizadas com ligantes hidráulicos.

A juntar aos materiais provenientes da reciclagem do pavimento rodoviário existem os materiais corretivos, tais como materiais granulares, misturas betuminosas a quente e resíduos industriais. A adição destes materiais tem por objetivo corrigir a granulometria da mistura, a percentagem de ligante utilizada e/ou algumas das propriedades deste.

Segundo Martinho (2004), considerando o local de execução, a temperatura de produção e os ligantes ou aditivos aplicados à mistura no processo de reciclagem, podem distinguir-se os seguintes processos de reciclagem:

Reciclagem in situ, a frio, com cimento;

Reciclagem in situ, a frio, com emulsão betuminosa;

Reciclagem in situ, com betume espuma;

Reciclagem in situ, a quente, com betume/rejuvenescedor;

Reciclagem em central, a frio, com emulsão betuminosa;

Reciclagem em central, a frio, com betume espuma;

Reciclagem em central, semiquente, com emulsão betuminosa;

Reciclagem em central, a quente, com betume.



A reciclagem de um pavimento não é necessariamente feita em pavimentos no final da vida útil. Pode também ser utilizada como uma técnica de conservação e/ou reabilitação de pavimentos em processo de degradação, cujo objetivo principal é regenerar as características funcionais e estruturais do pavimento.

As técnicas de reabilitação das características superficiais mais utilizadas são as seguintes:

Revestimentos betuminosos superficiais;

Microaglomerado betuminoso a frio;

Lama asfáltica (Slurry Seal);

Microbetão betuminoso rugoso;

Argamassa betuminosa;

Reparações localizadas.

3.3.2 Materiais de outras origens

Para além dos materiais que resultam da reciclagem de pavimentos e que são novamente utilizados na construção e reabilitação de pavimentos rodoviários, existem materiais de outras origens que podem também ser utilizados na construção de pavimentos. Os RCD provenientes da demolição e reabilitação de edifícios são constituídos na sua maioria por betão, argamassa, rocha e material cerâmico. A demolição de obras de arte dá origem a RCD constituídos basicamente por betão britado.

À semelhança do que ocorre em materiais provenientes de misturas betuminosas, aqueles materiais quando utilizados em camadas ligadas com betume substituem apenas uma parte do volume de agregados. Contudo, neste caso os RCD não têm qualquer contribuição para a redução da percentagem de betume da mistura.

Outro fator importante que diferencia os RCD provenientes de misturas betuminosas dos materiais provenientes de outras origens é a sua qualidade. De facto, os materiais provenientes de misturas betuminosas já foram eventualmente sujeitos a um processo prévio de seleção que possibilitou a sua aplicação em misturas betuminosas. Além disso, quando utilizados de forma criteriosa, os RCD provenientes de um pavimento rodoviário não têm, na sua maioria, constituintes que prejudiquem de forma significativa as características do pavimento rodoviário. Aliás, sempre que existir suspeita da existência de materiais perigosos, nomeadamente alcatrão, deverá proceder-se à realização de ensaios que permitam averiguar a sua presença, evitando a sua reaplicação.

Já em resíduos provenientes de outras origens, por haver maior possibilidade de conterem materiais indesejáveis, existe uma real necessidade de conhecer e caracterizar todos os seus constituintes, de modo a evitar a utilização de materiais com características, mecânicas e químicas, totalmente diferentes e, portanto, com maior potencial de insucesso. A especificação LNEC E473 estabelece recomendações e define os requisitos mínimos dos agregados reciclados em camadas não ligadas de pavimentos. No entanto, estabelece esses


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requisitos para todos os resíduos de construção e demolição, incluindo os provenientes de pavimentos rodoviários.

No Quadro 3.4 apresenta-se um resumo da influência das propriedades dos agregados no comportamento observado de misturas betuminosas.

Quadro 3.4 – Propriedades das misturas betuminosas influenciadas pelas características dos agregados (Freire, 2002)

Fase Propriedades das misturas Propriedades dos agregados

Construção

Trabalhabilidade Granulometria

Manutenção das características durante o fabrico e aplicação

Resistência à fragmentação Resistência ao choque

térmico

Em serviço

Características Estruturais: Rigidez

Resistência às deformações permanentes

Resistência ao fendilhamento

Granulometria Dimensão máxima do

agregado Dureza das partículas

Resistência à fragmentação Textura Forma

Características superficiais:

Coeficiente de atrito

Forma Textura

Dimensão do agregado Resistência a fragmentação Resistência ao polimento

Drenagem superficial Dimensão máxima

Granulometria Encandeamento e

Refletividade Propriedades óticas

Desgaste dos pneus, ruído e resistência ao

rolamento

Forma das partículas Textura

Dimensão máxima do agregado

Durabilidade

Composição química Suscetibilidade à água

Resistência ao gelo/degelo Adesividade

betume/agregado Alterabilidade

Massa volúmica



Como se referiu, os agregados são o esqueleto de um pavimento rodoviário, tanto em camadas ligadas com ligantes hidrocarbonados, como em camadas granulares. Por isso, a qualidade dos agregados está diretamente relacionada como o melhor ou pior comportamento que as camadas dos pavimentos possam apresentar, pelo que interessa conhecer bem os materiais provenientes de resíduos de outras origens e o seu contributo para o desempenho do pavimento rodoviário. Não descurando a necessidade de conhecer os pavimentos rodoviários em serviço e os materiais que os integram, é importante caracterizar bem e avaliar o contributo dos resíduos, quando aplicados em pavimentos rodoviários, independentemente da sua origem.

3.4 Aplicação de RCD em Pavimentos Rodoviários

3.4.1 Camadas não ligadas

Com o objetivo de contribuir para a construção sustentável e pelo facto de existir cada vez mais uma política assente em valores direcionados para o ambiente, existem já documentos que pretendem fornecer recomendações e estabelecer requisitos para a utilização de RCD em pavimentos rodoviários. É o caso das especificações do Laboratório Nacional de Engenharia Civil, nomeadamente as especificações LNEC E472 (LNEC, 2009), LNEC E473 (LNEC, 2006 a), e LNEC E474 (LNEC, 2006 b). As especificações LNEC E473 e LNEC E474 visam a utilização de RCD em camadas granulares não ligadas de pavimentos rodoviários, e em aterros e camadas de leito, respetivamente.

O CEEP permite aplicações de agregados reciclados desde que seja verificado o estabelecido na norma NP EN 933-11 Ensaios das Propriedades Geométricas dos Agregado: Parte 11 Ensaios para as propriedades dos agregados grossos reciclados, na qual é proposta a verificação da proporção de cada um dos constituintes da fração grossa. No Quadro 3.5 apresenta-se a classificação dos agregados reciclados, cuja descrição dos constituintes está de acordo com a norma NP EN 933-11.

Quadro 3.5 - Classificação dos agregados reciclados de acordo com a natureza dos constituintes da fração grosseira (LNEC, 2009 a)

Classe Categoria dos constituintes (EN 13242 + A1)

RC+RU+RG RG RB RA FL X B ≥ 90% ≤ 5% ≤ 10% ≤ 5% ≤ 5% ≤ 1% C ≥ 50% ≤ 5% ≤ 10% ≤ 5% ≤ 5% ≤ 1%

RC – betão, produtos de betão e argamassas; RU – agregados não ligados, pedra natural, agregados tratados com ligantes hidráulicos; RA – materiais betuminosos; RB – elementos de alvenaria de materiais argilosos (tijolo, ladrilhos, telhas, etc.), elementos de alvenaria de silicatos de cálcio e betão celular não flutuante; RG – vidro; FL – material flutuante em volume; X – Outros materiais coesivos (ex. solos argilosos), plásticos, borrachas, metais (ferrosos e não ferrosos).


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O produtor de agregados reciclados deverá verificar regularmente os parâmetros geométricos, os parâmetros de comportamento mecânico e as propriedades químicas e, assim, verificar as categorias previstas para os agregados reciclados a utilizar em camadas não ligadas: AGER 1, AGER 2 e AGER 3. No Quadro 3.6 apresenta-se o âmbito de aplicação dos agregados reciclados em camadas não ligadas de base e de sub-base.

Quadro 3.6 – Campos de aplicação dos agregados reciclados (LNEC, 2009 a)

Categoria AGER 1 AGER 2 AGER 3 Natureza dos constituintes C B C B B

Aplicação em camada de sub-base - TMDp ≤ 50 ≤ 150 ≤ 150 ≤ 300 ≤ 300

Aplicação em camada de base - TMDp NR ≤ 150 ≤ 150 ≤ 150 ≤ 300

TMDp – tráfego médio diário de pesados por via.

Alguns estudos têm vindo a ser feitos para verificar a viabilidade da aplicação de agregados reciclados em camadas não ligadas de pavimentos rodoviários, tendo em conta o cumprimento dos requisitos acima apresentadas constantes nas especificações do LNEC e no CEEP.

Ferreira (2009) efetuou um estudo para aplicação de RCD em camadas de sub-base em estradas de baixo tráfego, utilizando dois tipos de resíduos, um resultante da britagem de cubos de betão em laboratório, e outro resultante da britagem de betão de um edifício demolido, caracterizando laboratorialmente os materiais e seguindo a metodologia presente na especificação do LNEC E473. Atendendo aos resultados obtidos, Ferreira (2009) concluiu que existe viabilidade na aplicação dos resíduos estudados em camadas não ligadas de estradas de baixo tráfego. Importa referir que não foram cumpridas algumas exigências apresentadas na especificação LNEC E473, nomeadamente a resistência à fragmentação no ensaio de Los Angeles (NP EN 1097-1). No entanto, a aplicação do material estudado poderá ser melhorada com a adição de outras frações de agregados de origem natural, utilizados para corrigir algumas propriedades em caso de necessidade (Ferreira, 2009).

Relativamente a utilização de RCD de betão britado, Gonçalves et al. (2003) referem estudos efetuados na Suécia utilizando RCD que revelaram um aumento do módulo de deformabilidade de camadas não ligadas com o tempo, revelando, assim, que algumas partículas de cimento se hidrataram, estabelecendo-se alguma ligação entre os grãos (Gonçalves, 2007).

Também Leite (2007) verificou uma melhoria do módulo de deformabilidade e do CBR quando analisado o comportamento de camadas com agregados reciclados, referindo que a presença de finos e materiais com cimento aumentam a coesão entre partículas, o que se traduz numa maior resistência da camada. A melhoria daquelas propriedades e da resistência ao corte do agregado ocorre porque o atrito interno do material é elevado e a ação de



compactação, particularmente quando é intensa, leva à fratura das partículas de agregado de betão britado, aumentando a quantidade de material fino e a percentagem de partículas cúbicas no seu seio (Leite et al, 2011).

Verifica-se que os agregados reciclados de betão britado apresentam uma resistência à deformação permanente que depende muito do nível de tensão que solicita o material. Assim, a deformação permanente excessiva poderá ser um tipo de degradação com significado quando se constroem camadas não ligadas em pavimentos com baixo tráfego, cujas camadas betuminosas são geralmente delgadas (Leite et al, 2011).

Uma vez que pelo menos 50% dos RCD têm origem em materiais com cimento, podem utilizar-se agregados daquele tipo para melhorar o comportamento de camadas não ligadas. Aliás, a predominância de materiais com cimento nos RCD tem vindo a ser verificada por vários autores (Leite, 2007).

Martinho et al. (2008) estudaram a utilização de RCD, provenientes da demolição de edificações existentes a norte da península de Tróia, em camadas de base de arruamentos urbanos, designadamente na aplicação de agregados reciclados em camadas de leito, sub-base e base, tendo verificado que aquela aplicação poderá decorrer de um forma idêntica à utilizada com agregados naturais, não requerendo por isso cuidados adicionais. No entanto, é referida a necessidade de reforçar os meios de rega com água, devido ao facto do teor ótimo de humidade ser relativamente elevado. Importa referir que não foi realizado qualquer incremento de agregados naturais à mistura de agregados reciclados, sendo estes compostos por betão e alvenarias. Nos ensaios realizados sobre a plataforma do troço experimental verificaram que os teores de humidade variavam entre 11,9 e 12,4%, tendo os agregados revelado um comportamento uniforme ao longo do processo de compactação. À semelhança do que já foi referido, também Martinho et al. (2008) referem que o processo de compactação deverá ocorrer de forma célere de forma a evitar o desenvolvimento de elevada coesão do material, as quais originam o aparecimento de zonas altamente resistentes e quebradiças. Após 6 passagens de cilindro foi ultrapassado o patamar de 95% de compactação.

No estudo realizado por Grubba et al. (2009), no qual foi utilizada uma mistura de agregados reciclados com agregados naturais para aplicação em camadas de base, observou-se também um acréscimo do teor ótimo de humidade na mistura com agregados reciclados relativamente à mistura de agregados naturais. A mistura de agregados reciclados apresentou uma baridade seca máxima de 1,928 g/cm3 e 11% de teor ótimo de humidade, enquanto a mistura de agregados naturais apresentou uma baridade seca máxima de 2,330 g/cm3 e 7,1% de teor ótimo de humidade. Para todos os teores de humidade testados, o valor de CBR observados encontram-se acima de 80%. Os valores mínimos de CBR para a mistura de agregados reciclados e mistura de agregados naturais foi de 117% e 88%, respetivamente, enquanto os valores máximos foram de 176% e 185%, respetivamente. Grubba et al. (2009) observaram ainda que o valor de CBR para os teores ótimos de humidade foi de 172% no caso da mistura de agregados reciclados e de 142% no caso da mistura de agregados naturais.


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Os resultados obtidos por Ferreira (2009) não diferem dos restantes estudos apresentados. Ferreira (2009) no estudo das características de compactação obteve, depois de ensaiados cinco provetes de resíduos de betão de demolição com diferentes teores de água, uma baridade seca máxima de 1,810 g/cm3 e 12,4% para o teor ótimo em água.

Os valores obtidos nos estudos apresentados, quando comparados com os valores usualmente verificados para agregados naturais, apresentam teores ótimos de humidade superiores e baridades secas máximas inferiores, factos que se devem às altas porosidades e capacidade de absorção dos agregados reciclados. Os valores de CBR observados para a mistura de agregados reciclados representam boas características de resistência do material, consequência da coesão criada pela existência de partículas angulosas e de uma quantidade apreciável de finos. A ocorrência de hidratação de uma parcela de cimento, embora referida na bibliografia, afigura-se pouco verosímil, porquanto num betão britado com vários anos de idade não existirá cimento suscetível de hidratação.

3.4.2 Camadas ligadas

Os RCD são usados em muitas aplicações de infraestruturas de transporte em camadas não ligadas, nomeadamente camadas de base e de sub-base de pavimentos rodoviários. No entanto, o uso de RCD em misturas betuminosas tem sido limitado devido à inexistência de dados sobre a sua adequação, resultado de uma investigação pouco direcionada para a aplicação de RCD em camadas ligadas. Também têm sido utilizados RCD na construção de camadas granulares estabilizadas com cimento (Martinho, 2004).

A especificação LNEC E472 (LNEC, 2009 c) estabelece um conjunto de recomendações e de requisitos mínimos, e propõe os campos de aplicação para as misturas betuminosas recuperadas. Em termos gerais, aqueles requisitos traduzem as seguintes linhas para o processo de aplicação das misturas recuperadas: estabelecer limites de presença de matérias estranhas; evitar a aplicação, sem alterações, do ligante se demasiado envelhecido; controlar a granulometria e a dimensão máxima das partículas; avaliar a percentagem média de betume; limitar o teor em água do material fresado. Além disso, aquela especificação estabelece as camadas dos pavimentos e as taxas máxima de incorporação de misturas recuperadas (entre 10 e 50%) a admitir em cada caso.

O estudo da aplicação de RCD em camadas ligadas é essencial para entender aspetos determinantes como a interação dos agregados reciclados com o betume, ou outro tipo de ligante em função do tipo de pavimento, da absorção de ligante e do comportamento sob condições de carregamento dinâmico. Lee et al. (1990) concluíram que a absorção de betume aumenta quando são utlizados agregados reciclados, devido à porosidade dos mesmos, o que levou a propor a aplicação de revestimentos e selantes, como, por exemplo, pasta de cimento de escórias (Lee et al, 2012), para minimizar a absorção de betume. Na prática, é mais habitual fazer-se uso de uma mistura de agregados de RCD e de rocha natural britada para obter misturas com uma absorção de betume aceitável.



A maioria dos estudos existentes na utilização de agregados reciclados em misturas betuminosas restringe-se ao agregado de betão reciclado. Os agregados de betão reciclado são produzidos por britagem de betão, e diferem dos agregados naturais, devido à massa de cimento junto à superfície do agregado natural. Esta pasta ligante endurecida contribui para o aumento da porosidade do agregado reciclado, para uma menor densidade e uma maior absorção de água (Paranavithana et al, 2006).

Mills-Beale et al. (2010) realizaram um estudo para caracterizar as propriedades mecânicas de misturas betuminosas com agregados reciclados provenientes de elementos de betão. Foram utilizadas diferentes percentagens de agregados reciclados, nomeadamente 25, 35, 50 e 75%.

Dos resultados obtidos, e como se verifica nos quadros presentes na Figura 3.5, a percentagem de vazios na mistura de agregados (VMA) diminuiu com o aumento da percentagem de agregados reciclados na mistura betuminosa, mantendo-se a percentagem de betume. Efetivamente, com o incremento da proporção de RCD surgem valores de VMA mais baixos que os verificados aquando da utilização de agregados naturais.

Figura 3.5 – Resultados das análises volumétricas em misturas com agregados reciclados de betão (Mills-Beale et al, 2010)

Também os vazios preenchidos pelo betume assumem a mesma tendência, observando-se um decréscimo com o aumento da percentagem de agregados reciclados na mistura betuminosa. A porosidade dos agregados reciclados é responsável pela absorção de grande quantidade de betume, impedindo que uma parte importante deste cumpra as suas funções de ligante na


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mistura. A porosidade da mistura mantém-se praticamente inalterada independentemente da percentagem de agregados reciclados que estão incluídos na mistura.

Shen et al. (2004) através da avaliação das propriedades de agregados naturais e de agregados provenientes de RCD, obtiveram no ensaio de Los Angeles resultados de 20,2 e 40,8%, respetivamente. Isto conduz a que, durante o fabrico e a compactação, possa ocorrer uma significativa fragmentação dos agregados numa mistura betuminosa que incorpore agregados reciclados, originando alterações no arranjo do esqueleto agregado, com menor percentagem de vazios comparativamente a uma mistura de agregados naturais.

Shen et al. (2004) realizaram também uma análise da resistência à deformação permanente de misturas betuminosas com agregados reciclados. Interessa referir que os agregados reciclados utilizados eram constituídos por 81,03% de resíduos de betão, 14,05% de resíduos de tijolo, 4,71% de resíduos de telha e os restantes 0,21% eram compostos por diversos resíduos. No Quadro 3.9 apresentam-se as propriedades das misturas betuminosas realizadas, que para além de se encontrarem divididas por tipo de ligante utilizado, AC20 e AC10 (betumes com penetrações a 25ºC da ordem de 54 e 90 décimas de milímetro, respetivamente), encontram- se divididas também consoante a estrutura de agregados utilizada: (a) 100% agregados naturais; (b) 100% agregados reciclados; (c) 50% agregados naturais + 50% agregados reciclados; (d) grossos de agregados reciclados + finos de agregados naturais.

Da análise do Quadro 3.7 verifica-se que o valor de VMA desce quando são incorporados agregados reciclados na mistura de agregados, salientando-se o facto de o VMA ser o menor de todos quando são utilizados apenas agregados reciclados na mistura de agregados.

Observa-se uma subida da percentagem ótima de betume quando são incorporados agregados reciclados. Esta subida era previsível uma vez que a porosidade dos agregados reciclados é superior à porosidade dos agregados naturais, facto verificado na massa volúmica apresentada no Quadro 3.7, a qual diminui com a incorporação de agregados reciclados.

Conclui-se então que uma grande parte de betume é absorvida pelos agregados reciclados devido à sua porosidade. Esta absorção reduz, assim, a percentagem de betume efetivo disponível na mistura.

De salientar ainda o aumento da estabilidade das misturas betuminosas quando incorporam agregados reciclados. Independentemente da percentagem de betume utilizada, vários autores referem que a incorporação de agregados reciclados melhora as características mecânicas devido a coesão que surge da hidratação do cimento presente nos agregados provenientes de resíduos de betão. Os resultados obtidos podem também ser explicados pelo efeito da maior rugosidade e angulosidade dos RCD grossos, o que tende a aumentar a coesão da mistura à temperatura elevada (60ºC) a que são efetuados os ensaios. Além disso, verifica-se que a utilização de agregados finos de RCD (por exemplo, pó de tijolo), em geral com menor massa volúmica que os agregados naturais, faz enrijecer a mistura, uma vez que existe um maior número de grãos da fração fina no mástique e, portanto, a área de contacto com o betume é superior (Chen et al., 2011).



Quadro 3.7 – Propriedades de misturas betuminosas com percentagem ótima de betume (Shen et al, 2004)

Agregados Betume

% Ótima

de betume

(%)

Massa Volúmica (g/cm3)

Porosidade (%)

VMA (%)

Vazios com

betume (%)

Estabilidade (kN)

Agregados naturais

AC-20 5.90 2,368 4,00 15,40 79,0 18,20 AC-10 5,49 2,350 4,00 15,40 74,0 17,50

100% RCD AC-20 11,48 2,103 4,90 11,03 55,3 19,82 AC-10 11,48 2,085 4,10 11,80 65,0 19,25

50% RCD + 50% ag. naturais

AC-20 9,00 2,227 4,20 12,30 65,0 17,39

AC-10 8,93 2,210 4,50 13,00 65,0 18,00

RCD (grossos) + ag. naturais

(Finos)

AC-20 8,96 2,185 4,80 14,20 65,0 18,20

AC-10 8,99 2,197 4,75 13,86 65,0 17,09

Foi ainda avaliado o módulo de deformabilidade e o módulo resiliente no estudo efetuado por Mills-Beale et al. (2010). A caracterização para o módulo de deformabilidade foi feita a 13, 21,3 e 39,2ºC, utilizando as frequências de carregamento de 25, 10, 5, 1 e 0,1 Hz. Os resultados são apresentados na Figura 3.6 na forma de curva mestra. Verifica-se que o módulo de deformabilidade diminui com o aumento da incorporação de agregados reciclados (RCA) na mistura betuminosa e a consequente diminuição de incorporação de agregados naturais (VA).

Figura 3.6 – Módulo de deformabilidade (Mills-Beale et al, 2010)


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Os resultados obtidos para o módulo resiliente são apresentados na Figura 3.7, na qual se verifica que o mesmo aumentou com a diminuição da incorporação de agregados reciclados na mistura betuminosa. Para avaliar o efeito dos agregados reciclados na mistura betuminosa foi realizado o teste estatístico de análise de variância ANOVA, com um nível de significância de 5%, que demonstrou que o diferencial de temperatura foi o fator principal para a variação do valor do módulo resiliente quando analisado com a percentagem de agregados reciclados incorporados na mistura betuminosa (Mills-Beale et al, 2010).

Figura 3.7 – Módulo Resiliente (Mills-Beale et al, 2010)

A avaliação da deformação permanente em misturas betuminosas com RCD tem também sido alvo de estudo nos últimos anos. Na Figura 3.8 apresentam-se os resultados do estudo feito por Shen et al (2004), no qual submeteram várias misturas betuminosas a ensaios de avaliação da deformação permanente. Concluíram que a forma dos agregados reciclados propicia um bom desempenho das misturas betuminosas à deformação permanente. Na Figura 3.8 verifica-se que a mistura betuminosa sem incorporação de agregados reciclados é a que maior deformação apresenta à temperatura de 25ºC. Já a mistura betuminosa com 50% de agregados naturais e 50% de agregados reciclados é a que apresenta melhor desempenho. Aquando da avaliação dos resultados obtidos à temperatura de ensaio de 60ºC, verifica-se que a mistura com melhor desempenho à temperatura de 25ºC, com 50% de agregados naturais e 50% de agregados reciclados, é a que apresenta maior deformação permanente a 60ºC.

Shen et al. (2004) concluíram que, a uma temperatura de 60ºC, a total incorporação de agregados reciclados e incorporação da fração grossa de agregados reciclados com finos de agregados naturais, são as misturas que levaram a um melhor desempenho das misturas betuminosas no que diz respeito a deformação permanente.



Temperatura de ensaio: 25ºC Temperatura de ensaio: 60ºC

CS – godo britado; RBM – RCD de edifícios; C-RBM – agregados grossos de RCD de edifícios; F-CS – agregados finos de godo britado

Figura 3.8 – Deformação permanente aos 2520 ciclos (Shen et al, 2004)

Mills-Beale et al. (2010) verificaram ainda a sensibilidade à água das misturas betuminosas que analisaram, de acordo com a norma ASTM D 4867/D 4867-M04, considerando o valor mínimo ITSR de 79%. Para o caso que estudaram, concluíram que é admissível a utilização de agregados reciclados até 50% do total dos agregados da mistura, uma vez que o ITSR (resistência conservada após acondicionamento em água) tomou o valor de 93% para a mistura sem agregados reciclados, 92% para a mistura com 25% de agregados reciclados, 90% para as misturas com 35% e 50% de agregados reciclados. No caso da mistura com incorporação de 75% de agregados reciclados, o ITSR obtido foi de 75%, encontra-se abaixo do mínimo considerado nas especificações de referência.

3.5 Sustentabilidade na Construção Rodoviária

3.5.1 Vantagens

As vantagens da utilização de RCD como materiais de construção de pavimentos rodoviários têm vindo a ser descritas ao longo do documento. No entanto, expõem-se aqui algumas vantagens gerais associadas à sustentabilidade e diretamente relacionadas com a reutilização de materiais.

Os RCD tenderam a ser desprezados ao longo do tempo por se tratarem maioritariamente de materiais inertes, para os quais não existem preocupações com a contaminação por lixiviação, propagação de matérias tóxicas ou inconvenientes de putrefação, como acontece com os resíduos sólidos urbanos (Botelho, 2010).

Uma das grandes vantagens da aplicação de RCD em pavimentos rodoviários é, pois, a atribuição de uma utilidade ao material, e consequentemente a sua valorização. Os estudos


60

que têm vindo a ser realizados na área demonstram a aptidão destes materiais para uma nova incorporação em pavimentos rodoviários.

Assim, ocorrerá uma redução dos RCD a depositar em aterros, legais e ilegais, diminuindo o impacte ambiental e visual que os aterros têm vindo a causar ao longo dos anos. Além disso, existe a mais-valia de reduzir a necessidade de exploração de pedreiras, as quais apresentam um grande passivo ambiental, quer em termos da alteração das paisagens, quer no que diz respeito à emissão de poluentes e resíduos.

A situação mais comum de reutilização de RCD corresponde à reciclagem in situ de materiais de pavimentos degradados. Nessas circunstâncias, as emissões associadas ao transporte de materiais pode ser reduzida de forma assinalável, com claras vantagens ambientais e de redução de custos energéticos. O custo de novos materiais também pode diminuir, porquanto são reutilizados numa percentagem significativa materiais pré-existentes.

3.5.2 Inconvenientes

A utilização de RCD como materiais de construção de pavimentos rodoviários traz também alguns inconvenientes.

Se, por um lado, é desejável que não existam grandes impactes ambientais com a exploração de pedreiras e criação de aterros, por outro lado, é desejável que os agregados provenientes de RCD tenham as características geométricas, físicas, químicas e de comportamento mecânico apreciado nos agregados naturais, o que grande parte das vezes pode ser difícil de conseguir.

A existência de resíduos considerados perigosos na mistura de RCD é também um facto que torna a problemática dos RCD mais complexa. É necessário, então, validar todas as características dos materiais reciclados, confirmando a não existência de constituintes considerados perigosos. No entanto, isso não acontece sempre e os RCD com boas características para serem utilizados em pavimentos rodoviários têm de ser previamente selecionados.

A contínua realização de estudos que avaliem as características e os comportamentos de RCD enquanto constituintes de materiais a utilizar em camadas de pavimentos, permitirá um crescente conhecimento dos RCD utilizáveis e aumentará a confiança em relação ao seu desempenho. Todavia, a substituição de materiais novos por RCD, no todo ou em parte, não pode ser de aplicação imediata, estando sempre sujeita à verificação de uma série de requisitos, recorrendo a um controlo mais apertado das características do produto, antes e durante a sua utilização.

Uma questão também importante é a do custo do material. Os RCD são vistos com uma alternativa a considerar apenas se os custos associados à sua utilização conseguirem competir com os custos dos materiais novos. Note-se que os requisitos a cumprir pelos produtos aplicados e pelas camadas dos pavimentos mantêm, geralmente, os mesmos patamares de exigência, independentemente dos materiais selecionados para a construção.



Por exemplo, no caso dos agregados provenientes de RCD é habitual não ser possível cumprir todos os requisitos das especificações técnicas, as quais foram formuladas para agregados naturais novos. Torna-se, por isso, necessário implementar processos de validação das suas características, eventualmente, mais complexos e dispendiosos, alterando o paradigma de verificação no sentido da avaliação de desempenho, em detrimento da observação de determinados requisitos empíricos estabelecidos.


Os agregados são considerados o esqueleto de um pavimento rodoviário, e como tal são fundamentais na execução de estradas. Aos agregados corresponde a maior percentagem de material incorporado num pavimento, pelo que o desempenho dos agregados irá refletir-se no do pavimento. Assim, importa conhecer as suas características relevantes e o seu comportamento mecânico em função da camada do pavimento rodoviário que vão ocupar.

Neste capítulo foram descritos os vários tipos de pavimentos rodoviários e o seu comportamento típico, bem como a influência da qualidade dos materiais utilizados, quer quando são novos, quer quando provêm de reciclagem de pavimentos. Foi dado particular destaque à utilização de RCD como materiais de construção de pavimentos.

As exigências para os pavimentos rodoviários variam com as condições de solicitação e, consequentemente, variam as exigências para os materiais que os compõem. Mudam também dependendo da camada a que se destinam os materiais, sendo a exigência superior para as camadas superficiais, as quais são geralmente betuminosas.

Os estudos que tem vindo a ser realizados no âmbito da incorporação de RCD em pavimentos rodoviários são normalmente direcionados para camadas não ligadas, de base e sub-base, e/ou para estradas de baixo tráfego. No entanto, alguns estudos já preveem a aplicação de RCD em misturas betuminosas, onde os agregados reciclados são considerados um material adequado para esse fim.

Na verdade, os estudos realizados são de grande importância e têm vindo a revelar que os RCD poderão ser incorporados num pavimento rodoviário, em camadas não ligadas, sem qualquer menor valia técnica, sendo o seu desempenho idêntico ao dos agregados naturais.

Os resultados obtidos a partir dos estudos efetuados a misturas betuminosas com agregados reciclados fazem prova da possibilidade da incorporação de RCD em pavimentos rodoviários uma vez que estes materiais podem satisfazer as exigências e especificações aplicáveis (Aljassar et al., 2005).


62

4 TRABALHOS EXPERIMENTAIS

4.1 Generalidades

Neste capítulo apresenta-se o estudo experimental realizado sobre duas misturas betuminosas a quente, típicas de camada de base, utilizando agregados naturais calcários numa delas e uma percentagem de 60% de agregados provenientes de RCD na outra. Os agregados reciclados utilizados são integralmente constituídos por betão britado.

Foram tomados como referência os critérios de aceitação constantes no CEEP para misturas do tipo AC 20 base. No entanto, importa referir que aquele documento não contempla critérios específicos para a utilização de material proveniente de RCD em misturas betuminosas.

Os ensaios foram realizados paralelamente na mistura betuminosa com agregados naturais e na mistura com agregados provenientes de RCD, visando a comparação das características de cada uma delas, de modo a aferir sobre a possibilidade da aplicação dos agregados reciclados em camadas betuminosas de pavimentos rodoviários. Além da caracterização dos materiais constituintes utilizados, foram realizados ensaios de caracterização das propriedades volumétricas das misturas e de avaliação de algumas características mecânicas, tais como os ensaios de Marshall, de sensibilidade à água e de wheeltracking.

4.2 Ensaios e resultados dos materiais constituintes

4.2.1 Análise granulométrica

A análise granulométrica dos agregados foi feita seguindo a Norma Portuguesa NP EN 933-1:2012 – Ensaios das propriedades geométricas dos agregados, Parte 1: Análise granulométrica (Figura 4.1).

Na Figura 4.2 encontram-se representadas as curvas granulométricas das diferentes frações de agregados naturais em estudo, bem como a fração reciclada. No Quadro I.1, apresentado no apêndice I, constam os valores obtidos do ensaio de análise granulométrica à amostra de agregados naturais 0/4. O procedimento de peneiração repetiu-se para as frações 4/12 e 10/20 de agregados naturais, cujos resultados se apresentam, no mesmo apêndice, nos quadros I.2 e quadro I.3, respetivamente.

TRABALHOS EXPERIMENTAIS


No quadro I.4 apresentam-se os resultados da análise granulométrica à fração de agregados de betão britado.

Peneiração dos agregados

Separação por fração granulométrica

Figura 4.1 – Peneiração dos agregados

Figura 4.2 – Curvas granulométricas dos agregados em estudo

Verifica-se que o material passado no peneiro 0,063 mm do betão britado é mais do dobro do material passado no mesmo peneiro para as frações grossas de agregado natural. Como se referiu, os agregados de betão britado são envolvidos por pastas de cimento que se desagregam facilmente com o impacte e esmagamento, contribuindo assim para uma maior quantidade de finos relativamente aos agregados naturais.

4.2.2 Índice de forma

O índice de forma visa classificar o material com base numa relação entre as dimensões dos agregados, nomeadamente entre o comprimento e a espessura das partículas. A avaliação foi

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

0,01 0,1 1 10

Mat

eri

al q

ue

Pas

sa (

%)

Diâmetros (mm)

Curvas Granulométricas dos Agregados em Estudo

Agregados 0/4

Agregados 4/12

Agregados 10/20

Agregados Reciclados


64

feita de acordo com a Norma Portuguesa NP EN 933-4 (2002) – Ensaios das propriedades geométricas dos agregados, Parte 4: Determinação da forma das partículas - Índice de forma, na qual se definem como partículas não cúbicas aquelas que apresentarem uma razão de comprimento sobre espessura superior a 3, sendo o comprimento e a espessura obtidos nas condições definidas na norma (Figura 4.3).

Medição do agregado com paquímetro

Medição na abertura de 1/3

Figura 4.3 – Determinação do índice de forma das partículas

No Quadro 4.1 apresentam-se os índices de forma obtidos no ensaio para os agregados naturais e de betão britado, sendo SI a percentagem em massa de partículas não cúbicas na fração granulométrica. Nos Quadro I.5 a 1.7 do apêndice I apresentam-se os valores registados para o cálculo dos índices.

Quadro 4.1 – Determinação da forma das partículas – Índice de forma da fração

Fração Índice de Forma (SI)

Agregado natural 10/20 12 Agregado natural 4/12 7

Betão britado 9

Concluímos que os agregados reciclados apresentam um bom índice de forma, sendo a percentagem de partículas não cúbicas do betão britado igual ao valor médio dos valores determinados para o índice de forma dos agregados naturais ensaiados.

4.2.3 Índice de achatamento

Em complemento ao índice de forma, o índice de achatamento permite caracterizar a forma das partículas do material. Foi considerada a Norma Portuguesa NP EN 933-3:2002 – Ensaios das propriedades geométricas dos agregados, Parte 3: Determinação da forma das partículas – Índice de achatamento, como identificado na Figura 4.4.



Peneiração dos agregados Separação por frações granulométricas

Pesagem dos agregados Passagem dos agregados pelo peneiro de barras

Figura 4.4 – Peneiração normal, pesagem e peneiração em peneiros de barras paralelas para aferir o índice de achatamento

Os valores determinados para o índice de achatamento apresentam-se no Quadro 4.2 para as frações submetidas a ensaio. Os registos de todas as determinações feitas nos ensaios efetuados para determinar o índice de achatamento encontram-se no apêndice I, nos quadros I.8 a I.10.

Quadro 4.2 – Determinação da forma das partículas – Índice de achatamento

Fração Índice de Achatamento (FI)

Agregado natural 10/20 15 Agregado natural 4/12 15

Betão britado 14

Dos valores obtidos pode afirmar-se que o material reciclado apresenta bons resultados, com uma percentagem ligeiramente menor de partículas achatadas quando comparado com os agregados naturais ensaiados. Quando observados, verifica-se que a pasta de cimento que envolve as partículas pétreas influencia a sua forma. Em agregados achatados, a pasta de cimento encontra-se coesa nas maiores superfícies do agregado, contribuindo assim para a redução de agregados achatados na mistura.


66

4.2.4 Massa volúmica

A massa volúmica das partículas é calculada a partir da razão entre a massa e o volume das partículas. Foi seguida a norma portuguesa NP EN 1097-6:2003+A1:2010 – Determinação da massa volúmica e da absorção de água, em que a massa é determinada através da pesagem da amostra com partículas saturadas e com a superfície seca, e a partir da pesagem da mesma amostra após secagem em estufa.

No Quadro 4.3 apresentam-se os resultados obtidos na determinação da massa volúmica da fração de agregados com dimensões inferiores a 4mm, sendo a determinação feita pelo método do picnómetro. Os resultados obtidos da realização do ensaio encontram-se no Quadro I.11 do apêndice I. Nos quadros 4.4 e 4.5 apresentam-se os resultados obtidos na determinação da massa volúmica da fração de agregados com dimensões superiores a 4 mm, tendo a determinação sido efetuada pelo método do cesto com rede metálica. À semelhança do anterior, os resultados obtidos da realização do ensaio encontram-se nos quadros I.12 e I.13 do apêndice I.

Quadro 4.3 – Determinação da massa volúmica da fração 0/4 pelo método do picnómetro (partículas inferiores a 4mm)

Massa volúmica do material impermeável das partículas (g/cm3) 2,813 Massa volúmica das partículas secas em estufa (g/cm3) 2,780

Massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca (g/cm3) 2,791 Água absorvida (%) 0,426

Quadro 4.4 – Determinação da massa volúmica da fração 4/12 pelo método do cesto de rede metálica (partículas superiores a 4mm)



Quadro 4.5 – Determinação da massa volúmica da fração 10/20 pelo método do cesto de rede metálica (partículas superiores a 4mm)





A semelhança dos ensaios feitos para os agregados naturais, determinou-se a massa volúmica dos agregados reciclados com partículas inferiores a 4 mm e partículas superiores a 4 mm pelo método do picnómetro e pelo método do cesto com rede metálica, respetivamente. Os resultados obtidos para a amostra com partículas inferiores a 4 mm apresentam-se no Quadro 4.6. No Quadro 4.7 apresentam-se os resultados obtidos para a amostra com partículas superiores a 4mm. Os resultados obtidos na realização do ensaio encontram-se no apêndice I, nos quadros I.14 e I.15, respetivamente

Quadro 4.6 - Determinação da massa volúmica da fração de agregados reciclados pelo método do picnómetro (partículas inferiores a 4mm)



Quadro 4.7 - Determinação da massa volúmica da fração de agregados reciclados pelo método do cesto de rede metálica (partículas superiores a 4mm)



No Quadro 4.8 apresentam-se os valores médios com ponderação das massas volúmicas dos agregados reciclados, quer com dimensões inferiores a 4mm, quer com dimensões superiores a 4 mm.

Quadro 4.8 – Massa volúmica dos agregados reciclados com ponderação dos valores obtidos para partículas inferiores e superiores a 4mm

Massa volúmica do material impermeável das partículas (g/cm3) 2,430

Massa volúmica das partículas secas em estufa (g/cm3) 2,127 Massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca (g/cm3) 2,252

Água absorvida (%) 5,943

Sendo a massa volúmica uma das propriedades dos agregados que melhor representa a sua qualidade, podemos afirmar que os agregados reciclados apresentam qualidade inferior aos agregados naturais, uma vez que é de esperar um aumento do desempenho com o aumento da


68

massa volúmica. No entanto, só com a avaliação das propriedades da mistura betuminosa pode averiguar-se melhor se a utilização de agregados de betão britado é aceitável.

É ainda de referir que os agregados de betão britado apresentam um valor elevado de água absorvida em comparação com os agregados naturais. Este diferencial é esperado, mais uma vez, pela porosidade da pasta ligante que se encontra a envolver os agregados do betão. Será assim previsível que a percentagem ótima de betume seja mais elevada que a percentagem ótima de betume a que se chega para uma mistura de agregados naturais.

4.2.5 Azul-de-metileno

A qualidade dos finos na mistura de agregados pode ser avaliada, como se referiu, pelo ensaio de azul-de-metileno. Foi seguida a Norma Portuguesa NP EN 933-9:2002 – Ensaios das propriedades geométricas dos agregados, Parte 9: Determinação do teor de finos – Ensaio do azul-de-metileno, que consiste na incrementação de solução de azul-de-metileno num provete inserido em água. A cada incremento de azul-de-metileno a mistura é agitada e verifica-se a adsorção da solução de azul-de-metileno pelo material, através de uma mancha deixada no papel de filtro. Quando detetado corante livre na mancha observada, o ensaio está terminado pois existe excesso de azul-de-metileno na mistura.

Na Figura 4.5 ilustra-se o ensaio de azul-de-metileno, nomeadamente a fase de agitação e a verificação da mancha em papel de filtro.

Agitação de solução de azul de metileno com finos Verificação da mancha

Figura 4.5 – Ensaio de azul-de-metileno em agregados reciclados

O valor obtido para o parâmetro MB, azul-de-metileno adsorvido, foi de 0,8 g/kg (g de corante por kg de material). Assim, segundo os requisitos constantes no CEEP, onde MB ≤ 10 g/kg, conclui-se que os agregados reciclados cumprem os requisitos.

4.2.6 Betume

O ligante betuminoso é um componente essencial da mistura betuminosa uma vez que liga os agregados e permite a coesão e estabilidade da mistura.



O ligante betuminoso é diferenciado dos restantes ligantes, nomeadamente hidráulicos, por ter um comportamento viscoelástico e, por isso, apresentar uma resposta peculiar às deformações e assentamentos dos pavimentos rodoviários e às solicitações térmicas.

Existem vários tipos de betumes cujas propriedades se adaptam às especificidades de cada tipo de mistura e de pavimento em que são aplicados, e às condições climáticas. Os mais utilizados em Portugal são os betumes de classe de penetração 35/50 e 50/70 para misturas tradicionais.

No presente trabalho foi utilizado um betume 50/70 da Repsol, cuja ficha técnica pode ser consultada no Quadro A.I.1 do anexo I. A ficha técnica do material resume as propriedades determinadas pelo produtor e atesta a conformidade do mesmo segundo a norma EN 12591. No Quadro 4.9 apresentam-se as propriedades do betume utilizado.

Quadro 4.9 – Especificação para betume 50/70 (EN 12591, 2009)

Propriedades [Condições de ensaio]

Métodos de Ensaio Betume 50/70

Penetração (0,1 mm) [25ºC; 100g; 5s]

EN 1426 Min 50 Máx 70

Temperatura de amolecimento (ºC) EN 1427 Min 46 Máx 54

Viscosidade cinemática (mm2/s) [135ºC]

EN 12595 Min 295

Solubilidade do tolueno ou xileno (%) EN 12592 Min 99 Temperatura de inflamação (ºC) EN 2592 Min 230

Resistência ao endurecimento

[RTFOT ou TFOT]

Variação de massa (%, ±) RTFOT EN 12607-1

ou TFOT

EN 12607-2

- Máx 0,5 Penetração (% p.o.)(a)

[25ºC; 100g; 5s] EN 1426 Min 50

Temperatura de amolecimento (%)

EN 1427 Min 48

Aumento da temperatura de amolecimento (ºC)

(b) Máx 11

(a) p.o. – Penetração do betume original (b) Obtido por diferença entre a temperatura de amolecimento antes e depois do envelhecimento

4.3 Estudo da Mistura de Agregados

Para avaliar o efeito da incorporação de RCD de betão britado em camadas betuminosas de pavimentos rodoviários, estudaram-se as misturas de agregados disponíveis, para posterior formulação das misturas betuminosas a estudar, as quais são do tipo AC 20 base 50/70, como se referiu.


70

Com base no CEEP, e tendo em conta o fuso granulométrico que se propõem para a mistura betuminosa AC 20 base 50/70, foi determinada a percentagem de cada agregado a colocar na mistura para que a sua granulometria cumprisse o fuso granulométrico proposto.

O procedimento foi repetido para a mistura com agregados naturais e para a mistura com 60% de agregados de betão britado.

No Quadro I.17 do apêndice I apresenta-se o estudo da mistura de agregados naturais para a formulação da mistura betuminosa. A mistura incluiu 1,5% de filer comercial, tentando-se obter uma mistura de agregados cuja curva granulométrica se aproximasse mais da curva proposta pelo CEEP.

A Figura I.1 do Apêndice I reflete o andamento das curvas granulométricas de cada agregado que incorpora a mistura, e a Figura 4.6 apresentada abaixo mostra a curva da mistura de agregados dentro do fuso granulométrico proposto pelo CEEP para uma mistura betuminosa AC 20 base.

Figura 4.6 - Fuso granulométrico e curva da mistura de agregados naturais

O procedimento acima identificado repetiu-se para a mistura com incorporação de agregados de betão britado, estando o estudo da mistura de agregados reciclados apresentado no Quadro I.18 do apêndice I. Importa referir que mais de metade da mistura de agregados é composta por agregados reciclados.

A Figura I.2 do apêndice I reflete o andamento das curvas granulométricas de cada agregado que incorpora a mistura, e a Figura 4.7 abaixo apresentada mostra a curva da mistura de agregados dentro do fuso granulométrico proposto pelo CEEP para uma mistura betuminosa AC 20 Base.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10 100

Mat

eria

l qu

e p

assa

(%

)

Diâmetros (mm)

Curva granulométrica da mistura de agregados naturais

Espec. (MÁX.)Espec. (min.)Curva de estudo



Figura 4.7 - Fuso granulométrico e curva da mistura de agregados (reciclado + natural)

Pode, assim, afirmar-se que os agregados de betão britado permitiram obter uma curva com um andamento granulométrico aceitável, mesmo quando a percentagem de incorporação é 60% da massa total de agregados da mistura. Também para esta mistura foi utilizada uma percentagem de filer de 1,5%.

4.4 Elaboração das Misturas

Concluída a caracterização do material e determinada a mistura de agregados a colocar na mistura betuminosa, neste subcapítulo descreve-se o processo de produção das misturas betuminosas.

As percentagens dos constituintes agregados obtidas para a mistura de agregados naturais apresentam-se no Quadro 4.10 (as composições das misturas apresentam-se no Quadro II.1). No estudo de formulação do AC 20 base foram avaliadas as propriedades para percentagens de betume a variar entre 3,5 e 5,5%, em intervalos de 0,5%.

Quadro 4.10 – Percentagem de agregados naturais na mistura

Percentagem dos agregados Frações 10/20 4/12 0/4 Filer

% 32 20 46,5 1,5

O procedimento acima descrito repetiu-se para a mistura betuminosa produzida com incorporação de betão britado. A percentagem de material reciclado, bem como a percentagem dos restantes agregados de correção incorporados, apresentam-se no Quadro 4.11.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10 100

Mat

eria

l qu

e p

assa

(%

)

Diâmetros (mm)

Curva granulométrica da mistura com agregados reciclados

Espec. (MÁX.)

Espec. (min.)

Curva de estudo


72

Quadro 4.11 – Percentagem de agregados de betão britado + agregados naturais na mistura

Percentagem dos agregados Frações betão britado 10/20 4/12 0/4 Filer

% 60 10 9,5 19 1,5

No Quadro II.2 do apêndice II são apresentadas as dosagens de material granular e de betume a incorporadas na mistura betuminosa para a realização dos provetes Marshall com agregados reciclados.

O procedimento para a elaboração de provetes é ilustrado na Figura 4.8.

Agregados em estufa Mistura de agregados conforme estudo da mistura

Adição de betume Processo de mistura

Colocação no molde para compactação Compactação da mistura betuminosa

Figura 4.8 – Fabrico dos provetes para a formulação da mistura betuminosa pelo método de Marshall



O betume e os agregados foram aquecidos, segundo os requisitos na norma EN 12697-35:2004+A1, a 160ºC, recorrendo-se de seguida à compactação com o compactador de impacto. O procedimento deste tipo de compactação encontra-se descrito na NP EN 12697-30:2004 + A1:2009. O método consiste em compactar de forma dinâmica, provetes cilíndricos, com um diâmetro de 101,6 ± 0,1 mm e 63,5 ± 2,5 mm de altura pela queda de uma massa de 4,5 kg de uma altura de 0,45 m, com a aplicação de 75 pancadas por face.

4.5 Ensaios e resultados das misturas betuminosas

4.5.1 Ensaio para determinação da baridade

A baridade dos provetes foi determinada segundo a norma EN 12697-6:2012, tendo sido seguido o procedimento B (bulk density SSD).

O procedimento consiste em determinar a massa dos provetes secos, pesados ao ar. De seguida imergi-los durante 30 minutos para que os mesmos fiquem saturados, devendo após este tempo ser efetuada a leitura da balança. A temperatura da água é medida para que se possa determinar a sua densidade na altura do ensaio. Os provetes são de seguida retirados da água, secando-se a superfície com um pano para proceder a nova pesagem do provete saturado.

Na Figura 4.9 ilustra-se o procedimento para a determinação da baridade dos provetes.

Retirada dos provetes imersos Secagem da superficie com pano

Figura 4.9 – Determinação da baridade dos provetes

No Quadro 4.12 e 4.13 apresentam-se os valores médios das baridades obtidas para os provetes só com agregados naturais e para os provetes com agregados de betão britado, respetivamente.

Os resultados obtidos na realização destes ensaios apresentam-se integralmente no apêndice II (Quadros II.5 e II.8).


74

Quadro 4.12 – Baridade dos provetes (mistura só com agregados naturais)

Betume (%)

Baridade média

(g/cm3) 3,50% 2,369 4,00% 2,406 4,50% 2,390 5,00% 2,399 5,50% 2,417

Quadro 4.13 – Baridade dos provetes (mistura com agregados de betão britado)

Betume (%)

Baridade média

(g/cm3) 3,50% 2,133 4,00% 2,162 4,50% 2,208 5,00% 2,237 5,50% 2,246

Da análise dos resultados obtidos podemos afirmar que a existência de pasta ligante nos agregados de betão britado contribui para a diminuição da baridade da mistura betuminosa. Assim, também será de esperar que a porosidade dos provetes realizados com agregados reciclados seja superior à porosidade dos provetes realizados com agregados naturais.

4.5.2 Ensaio para determinação da baridade máxima teórica

A baridade máxima teórica foi determinada segundo a norma EN 12697-5:2009 pelo procedimento A que descreve o método volumétrico. O procedimento para determinação da baridade máxima teórica é ilustrado na Figura 4.10.

As baridades máximas dos provetes Marshall ensaiados são as apresentadas no Quadro 4.14 para as misturas com agregados naturais e no Quadro 4.15 para as misturas com agregados de betão britado. A informação integral relativa aos ensaios realizados é apresentada nos quadros II.7 e II.10 do apêndice II.



Preparação de provetes Desagregação do provete

Colocação do material desagregado no picnómetro Colocação de água dentro do picnómetro

Figura 4.10 – Ensaio para determinação da baridade máxima teórica

Quadro 4.14 – Baridade máxima teórica da mistura com agregados naturais

Amostra – Agregado Natural Percentagem de betume 3,5% 4,0% 4,5% 5,0% 5,5%

Baridade máxima teórica (kg/m3) 2529,4 2496,3 2468,7 2438,8 2439,1

Quadro 4.15 – Baridade máxima teórica da mistura com agregados de betão britado

Amostra – Agregado Reciclado Percentagem de betume 3,5% 4,0% 4,5% 5,0% 5,5%

Baridade máxima teórica (kg/m3) 2478,0 2435,1 2405,8 2384,6 2378,5

Note-se, pela análise dos valores apresentados nos quadros 4.14 e 4.15, que a mistura com agregados naturais tem uma densidade máxima superior à mistura com agregados de betão britado, o que seria de esperar uma vez que estes têm uma densidade inferior devido à pasta ligante.

Além disso, podemos considerar a massa volúmica de cada material na mistura. As massas volúmicas determinadas apresentam-se nos quadros II.3 e II.4 (apêndice II) para a mistura com agregados naturais e para a mistura com agregados de betão britado, respetivamente. A massa volúmica considerada para o betume utilizado (50/70) foi de 1,030 g/cm3.


76

Assim, para cada percentagem de betume, temos uma baridade máxima teórica da mistura. Os resultados obtidos por cálculo apresentam-se no Quadro 4.16 para a mistura com agregados naturais e no Quadro 4.17 para a mistura com agregados de betão britado.

Quadro 4.16 – Baridade máxima (calculada) da mistura com agregados naturais

% Betume Baridade máxima teórica (g/cm3)

3,5 2,543

4,0 2,524

4,5 2,505

5,0 2,486

5,5 2,468

Quadro 4.17 – Baridade máxima (calculada) da mistura com agregados de betão britado

% Betume Baridade máxima teórica (g/cm3)

3,5 2,272

4,0 2,258

4,5 2,244

5,0 2,230

5,5 2,216

A análise dos valores obtidos por cálculo permite concluir que os provetes realizados com agregados naturais mantêm baridades superiores, tal como se observou nos resultados experimentais, consequência da existência de material muito poroso nas misturas betuminosas com agregados reciclados. No entanto, pode verificar-se uma particularidade entre os dois métodos apresentados no cálculo da baridade máxima teórica. No caso das misturas com agregados naturais, a baridade máxima obtida por cálculo é superior à baridade determinada experimentalmente, enquanto nas misturas com agregados de betão britado os valores mais elevados são os obtidos experimentalmente. Tal facto pode explicar-se pela grande quantidade de poros existentes nos agregados com betão britado, os quais podem ser preenchidos com betume no processo de mistura, alterando assim a massa volúmica aparente do agregado de betão britado, aumentando consequentemente a baridade máxima teórica obtida experimentalmente. Neste caso, a aplicação da expressão analítica conduz a resultados aparentemente menos realistas.



4.5.3 Determinação da porosidade e VMA

Com base nos valores obtidos para a baridade dos provetes e para a baridade máxima teórica da mistura, foram determinadas as características volumétricas dos provetes. Assim, determinaram-se as porosidades dos provetes cujos valores médios se apresentam no Quadro 4.18 para os provetes com mistura de agregados naturais e no Quadro 4.19 para os provetes com agregados de betão britado. A totalidade dos valores determinados é apresentada nos quadros II.7 e II.10 do apêndice II.

Verifica-se que para quantidades mais elevadas de betume a porosidade diminui. O volume de vazios na mistura de agregados (VMA) apresenta uma variação típica, com os valores a baixarem até uma determinada percentagem betume, aumentando a partir desse ponto.

Quadro 4.18 – Porosidade e VMA em provetes com agregados naturais

Betume (%)

Baridade (g/cm3)

Porosidade (%)

VMA (%)

3,50% 2,529 6,33% 14,38% 4,00% 2,496 3,62% 12,96% 4,50% 2,469 3,19% 13,64% 5,00% 2,439 1,62% 13,27% 5,50% 2,439 0,89% 13,80%

Quadro 4.19 – Porosidade e VMA em provetes com agregados de betão britado

Betume (%)

Baridade (g/cm3)

Porosidade (%)

VMA (%)

3,50% 2,478 13,94% 21,19% 4,00% 2,435 11,22% 19,62% 4,50% 2,406 8,21% 17,86% 5,00% 2,385 6,18% 17,04% 5,50% 2,379 5,59% 17,58%

Refere-se ainda que, segundo o CEEP, o VMA mínimo para uma mistura AC 20 base é de 14%, o que apenas se verifica para percentagens de betume muito baixas, embora a generalidade dos valores obtidos sejam da ordem de 14% para as restantes percentagens de betume.


78

Relativamente aos provetes ensaiados com mistura de agregados de betão britado, o VMA está acima de 14% para qualquer percentagem de betume utilizada, facto este que se deve à alta porosidade observada nas misturas com agregados reciclados.

4.5.4 Ensaio de compressão de Marshall

O ensaio de compressão foi realizado de acordo com a norma EN 12697-34:2004 + A1:2007, e consiste em medir a resistência mecânica dos provetes quando submetidos a condições específicas de ensaio. A realização deste ensaio é fundamental pois a composição ótima da mistura é realizada em função das características volumétricas obtidas e do comportamento mecânico.

Apresentam-se na Figura 4.11 as várias etapas da realização do ensaio de compressão de Marshall, nomeadamente a colocação de provetes à temperatura de 60ºC, a sua colocação na prensa, a medição da resistência à compressão e a deformação máxima obtida.

Provetes em banho-Maria Equipamento (prensa) utilizado no ensaio

Aplicação de uma força de compressão ao provete Resultado após ensaio – rotura do provete

Figura 4.11 – Ensaio de compressão de Marshall

Os valores médios obtidos dos ensaios de compressão realizados são apresentados nos Quadros 4.20 e 4.21.

Também nos quadros apresentados se regista a deformação máxima em cada provete ensaiado. Os resultados obtidos para todos os provetes ensaiados são apresentados no apêndice II (provetes com agregados naturais: Quadro II.6; provetes com agregados reciclados: Quadro II.9). Nas secções III.1 e III.2 do apêndice III apresentam-se os resultados



gráficos obtidos dos ensaios de compressão de Marshall para os provetes com agregados naturais e provetes com agregados de betão britado, respetivamente.

Quadro 4.20 – Resultados do ensaio de Compressão Marshall (valores médios) – Misturas com agregados naturais

Betume (%) Estabilidade (kN)

Deformação (mm)

3,50% 10,2 3,3

4,00% 12,3 3,2 4,50% 10,2 2,7 5,00% 10,5 3,1 5,50% 10,0 4,1

Quadro 4.21 – Resultados do ensaio de Compressão Marshall (valores médios) – Misturas com agregados de betão britado

Betume (%) Estabilidade (kN)

Deformação (mm)

3,50% 15,8 2,9 4,00% 15,7 3,0 4,50% 15,4 2,6 5,00% 16,0 2,8 5,50% 13,0 2,9

Da análise dos valores obtidos podemos concluir que o desempenho observado nos provetes com agregados de betão britado é superior ao desempenho observado nos provetes só com agregados naturais. Não só se obtêm estabilidades superiores como também se verificam deformações inferiores. Este acréscimo de resistência à compressão em provetes com mistura de agregados reciclados relativamente à obtida para os provetes com mistura de agregados naturais deve-se, provavelmente, à forma muito rugosa e irregular da superfície das partículas de agregado de betão britado que melhoram a ligação entre o agregado e o betume. Embora seja, por vezes, referida na bibliografia a hidratação de partículas de cimento para explicar o aumento de resistência verificado, afigura-se inverosímil que isso ocorra em betões com uma idade considerável, nos quais os processos de hidratação serão quase inexistentes.

4.5.5 Percentagem ótima de betume

Dos valores atrás determinados, nomeadamente a baridade, a porosidade, o VMA, a estabilidade e a deformação, é possível traçar os gráficos que se apresentam na Figura 4.12 para misturas com agregados naturais e na Figura 4.13 para misturas com agregados de betão britado.


80

Figura 4.12 – Gráficos para a determinação da percentagem ótima de betume na mistura só

com agregados naturais

Segundo as indicações do CEEP para um AC 20 base, a porosidade deve estar entre 3 e 6%, a deformação entre 2 e 4 mm e o VMA mínimo deverá ser de 14%.

R² = 0,6165

2,360

2,370

2,380

2,390

2,400

2,410

2,420

2,430

3,5% 4,0% 4,5% 5,0% 5,5%

Bar

idad

e (

g/cm

3 )

Percentagem de Betume

R² = 0,9647

0,0%

1,0%

2,0%

3,0%

4,0%

5,0%

6,0%

7,0%

3,5% 4,0% 4,5% 5,0% 5,5%

Po

rosi

dad

e (

%)


R² = 0,2841

8,0

9,0

10,0

11,0

12,0

13,0

3,5% 4,0% 4,5% 5,0% 5,5%

Forç

a d

e R

otu

ra (

kN)


R² = 0,8987

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

3,5% 4,0% 4,5% 5,0% 5,5%

De

form

ação

(m

m)


R² = 0,565

12,0%

12,5%

13,0%

13,5%

14,0%

14,5%

15,0%

3,5% 4,0% 4,5% 5,0% 5,5%

VM

A (

%)




Figura 4.13 – Gráficos para a determinação da percentagem ótima de betume em misturas com agregados de betão britado

Tendo em conta os requisitos apresentados obtemos a percentagem ótima de betume que, em resumo, se apresenta no Quadro 4.22 para a mistura betuminosa só com agregados naturais e no Quadro 4.23 para a mistura com agregados de betão britado.

R² = 0,9833

2,120

2,140

2,160

2,180

2,200

2,220

2,240

2,260

3,5% 4,0% 4,5% 5,0% 5,5%

Bar

idad

e (

g/cm

3 )


R² = 0,9937

0,0%

2,0%

4,0%

6,0%

8,0%

10,0%

12,0%

14,0%

16,0%

3,50% 4,00% 4,50% 5,00% 5,50%

Po

rosi

dad

e (

%)


R² = 0,7246

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

20,0

3,5% 4,0% 4,5% 5,0% 5,5%

Forç

a d

e R

otu

ra (

kN)


R² = 0,4577

2,50

2,70

2,90

3,10

3,30

3,50

3,5% 4,0% 4,5% 5,0% 5,5%

De

form

ação

(m

m)


R² = 0,9788

15,00%

16,00%

17,00%

18,00%

19,00%

20,00%

21,00%

22,00%

3,5% 4,0% 4,5% 5,0% 5,5%

VM

A (

%)



82

Quadro 4.22 – Percentagem ótima de betume para a mistura só com agregados naturais

Ensaios Realizados % Betume %

Ótima Baridade 5,50%

4,6% Estabilidade 4,25% Porosidade (3-6) 3,90% Deformação (2-4) 4,6% 2,7 mm

VMA (min 14) 4,6% 13,25%

Com base nos valores obtidos para a baridade, porosidade e estabilidade, obteve-se a percentagem de betume. Com base no valor médio das percentagens de betume obtidas, designada por percentagem ótima de betume, verificou-se o cumprimento do CEEP no que diz respeito à deformação e VMA. Assim, obteve-se, para a mistura betuminosa com agregados naturais, uma percentagem ótima de betume de 4,6%.

Quadro 4.23 – Percentagem ótima de betume para misturas com agregados de betão britado

Ensaios Realizados % Betume %

Ótima Baridade 5,00%

4,7% Estabilidade 4,00% Porosidade (3-6) 5,20% Deformação (2-4) 4,7% 2,78 mm

VMA (min 14) 4,7% 17,20%

Da análise aos elementos apresentados verifica-se que as percentagens ótimas de betume para as misturas betuminosas apenas com agregados naturais e com agregados reciclados são de 4,6 e de 4,7%, respetivamente. Poderá ainda ser referido que o acréscimo de betume entre as misturas, apesar de residual, pode dever-se, em parte, à porosidade mais elevada dos agregados de betão britado.

4.5.6 Ensaio de wheel-tracking

Como complemento ao estudo das misturas betuminosas foram realizados ensaios de simulação em pista com recurso ao equipamento wheel-tracking. Com base no teor ótimo em betume foram consideradas duas lajes para casa série (agregados naturais e agregados de betão britado). No entanto, não se efetuou o estudo da resistência à deformação permanente de misturas com 0,5% de percentagem em betume, abaixo e acima do teor ótimo em betume, uma vez que apenas se pretendia comparar o comportamento de ambos os grupos de misturas betuminosas.



O ensaio de wheel-tracking foi utilizado para a determinação da resistência à deformação permanente, de acordo com a norma EN 12697-22:2003 + A1:2007.

As fórmulas de trabalho obtidas pela formulação Marshall realizada foram utilizadas para o fabrico de lajes para posterior ensaio à deformação permanente.

Foram ensaiadas quatro lajes, duas com mistura de agregados naturais (designadas por Ai) e percentagem de betume de 4,6%, e duas com mistura de agregados de betão britado (designadas por Ri) e percentagem ótima de betume de 4,7%.

O procedimento para a realização das lajes encontra-se representado na Figura 4.14. O mesmo consiste em produzir a mistura betuminosa, colocar num molde com as dimensões pretendidas (30x30x6 [cm3]), e proceder à compactação do material.

Mistura betuminosa pronta a compactar Laje para ensaio com wheel-tracking

Figura 4.14 – Fabrico de lajes para ensaio com wheel-tracking

As características volumétricas das lajes realizadas encontram-se no Quadro 4.24.

Quadro 4.24 – Características volumétricas das lajes

Provete (Laje)

Betume (%)

Massa do Provete (g)

Temp. água (ºC)

Densidade da água

Baridade (g/cm3)

Pesado ao ar (M1)

Imerso em água

(M2)

Com a Sup. Seca

c/ pano (M3)

A1 4,6 12719,7 7427,4 12731,3 18,5 0,9986 2,395 A2 4,6 12848,8 7509,8 12858,8 18,5 0,9986 2,399 R1 4,7 11765,9 6507,3 11905,1 18,5 0,9986 2,177 R2 4,7 11615,7 6453,5 11726,1 18,0 0,9987 2,200

Tratando-se de uma camada de base, aplicada no mínimo a 10 cm de profundidade relativamente à superfície do pavimento, a temperatura, em Portugal, raramente ultrapassa os 45ºC (Capitão, 2003). Assim, como condições de ensaio foi adotada uma temperatura de


84

50ºC, contrariamente ao referido no anexo nacional da norma NP EN 13108-1:2011, e uma aplicação de 10000 ciclos. O ensaio realizado encontra-se ilustrado na Figura 4.15.

Roda de aplicação de carga do equipamento Carga sobre a roda para aplicação de uma pressão

constante

Equipamento de wheel-tracking Controladores de temperatura (50ºC)

Figura 4.15 – Equipamento para realização do ensaio de wheel-tracking

O ensaio terminou aos 10000 ciclos para as lajes A1, R1 e R2, assim identificadas no quadro 4.24, tendo para a laje A2 terminado aos 9750 ciclos, uma vez que foi atingida a profundidade de rodeira de 20 mm. Os gráficos representativos dos ensaios realizados às lajes com agregados naturais encontram-se na secção III.5 do apêndice III (figuras III.43 e III.44). Para as lajes com agregados reciclados, os gráficos obtidos são apresentados na secção III.6 do apêndice III (figuras III.45 e III.46).

Novamente se observa um melhor desempenho nas lajes com mistura de agregados reciclados. Após o ensaio, a profundidade máxima da rodeira não chegou a atingir 6 mm, enquanto as rodeiras observadas nas lajes com mistura de agregados naturais aproximaram-se ou ultrapassaram mesmo a profundidade máxima de 20 mm.

Com base nos resultados obtidos calcularam-se a percentagem média de profundidade de rodeira e a taxa média de deformação em ensaio de pista que se apresentam no Quadro 4.25. O CEEP não aponta qualquer requisito relativamente àqueles parâmetros, sendo que os valores mais elevados indicam menor resistência à deformação permanente. A laje com mistura de agregados de betão britado apresenta claramente melhor desempenho à deformação permanente.



Quadro 4.25 – Valores médios de profundidade de rodeira (PRDAIR) e taxa de deformação em ensaio de pista (WTSAIR)

Lajes A (agregados

naturais)

Lajes R (agregados naturais + agregados

reciclados)

PRDAIR (%) 30,9 10,2

WTSAIR (mm/103 ciclos de carga)

1,82 0,44

Na Figura 4.16 podem observar-se as lajes após a realização do ensaio.

Laje com agregados reciclados após ensaio Laje de agregados naturais após ensaio

Figura 4.16 – Aspeto final das lajes após ensaio de wheel-tracking

Assim, pode concluir-se que o agregado de betão britado utilizado na mistura em substituição de parte do agregado natural, no presente caso numa proporção de 60% da mistura de agregados, contribui para a melhoria da coesão da mistura, aumentando a sua capacidade resistente à deformação permanente. Julga-se que, tal como se verificou no ensaio de compressão de Marshall, a forma mais angulosa das partículas de betão britado poderá ter contribuído para a melhoria de comportamento verificado.

4.5.7 Sensibilidade à água

A avaliação da sensibilidade à água das misturas betuminosas foi realizada de acordo com o método A da norma EN 12697-12:2008. Os seus valores, segundo a norma EN 12697-23:2003, obtêm-se com recurso a ensaios de compressão diametral, realizados sobre dois grupos de provetes expostos a condições distintas.

O primeiro grupo de provetes foi acondicionado ao ar a 20 ºC. O segundo grupo foi colocado em vácuo de forma a saturar os provetes, e garantir a chegada de água aos interstícios, sendo posteriormente acondicionados em banho de água a 40ºC por um período de 68 a 72 horas. Concluído o período de acondicionamento, os provetes foram sujeitos a ensaios para


86

determinar a resistência à tração indireta. Na Figura 4.17 ilustra-se o procedimento de ensaio descrito.

Provetes imersos a 40ºC Prensa para a realização do ensaio

Aplicação de tração indireta Provetes após o ensiao

Figura 4.17 – Tração indireta de provetes para avaliação da sensibilidade à água

Na realização dos provetes para o ensaio de sensibilidade à água foi apenas considerada a composição com a percentagem ótima de betume, à semelhança do realizado para os ensaios de wheel-tracking, uma vez que apenas se pretendia comparar as duas misturas em apreciação.

As características volumétricas dos provetes realizados com agregados naturais são apresentadas no Quadro II.15. e no Quadro II.17 dos provetes realizados com agregados de betão britado.

Dos resultados obtidos na determinação da resistência à tração indireta em provetes com agregados naturais, não foi considerado o resultado do provete Sa4, considerado como outlier. Pode concluir-se que a resistência à ação da água da mistura com agregados naturais é boa (111%), embora mais elevada do que seria de esperar. A dispersão dos resultados, a que as amostras pequenas tendem a conduzir, pode estar na origem do inesperado valor médio superior a 100%. No Quadro II.16 apresentam-se os resultados obtidos no ensaio para a determinação do parâmetro ITSR em provetes com agregados naturais. Os resultados completos dos ensaios de compressão diametral realizados para determinação da resistência à tração indireta encontram-se na secção III.3 do apêndice III.



Relativamente aos provetes com agregados de betão britado, cujos resultados se apresentam no Quadro II.18 e na secção III.4 do apêndice III, para os provetes “secos” obtiveram-se valores de ITS superiores aos observados em provetes com agregados naturais, embora haja uma diminuição da resistência à tração indireta quando submetidos a condições desfavoráveis da ação da água. O parâmetro ITSR obtido é de 81%, o que traduz um aceitável comportamento em termos de sensibilidade à água.


Os trabalhos experimentais realizados e expostos ao longo deste capítulo podem dividir-se em duas etapas distintas: caracterização do material a utilizar, e avaliação das misturas betuminosas produzidas.

Pode afirmar-se que as características geométricas observadas nos agregados reciclados são em tudo idênticas às características observadas nos agregados naturais. Os agregados de betão britado têm uma granulometria adequada aos fusos granulométricos propostos no CEEP, havendo uma necessidade de correção reduzida. Verifica-se também alguma semelhança nos resultados obtidos para os índices de forma e achatamento. Existe um aumento de partículas não cúbicas com o aumento da dimensão máxima do agregado, o que se traduz diretamente na redução da qualidade do material. Este facto é observável tendo em conta os resultados obtidos para índice de forma da fração 4/12 e 10/20 dos agregados naturais. O resultado obtido para o índice de forma dos agregados de betão britado é igual ao valor médio do índice de forma dos agregados naturais utilizados no presente estudo, pelo que podemos concluir que não existem variações geométricas determinantes para a não-aceitação do material reciclado.

Além disso, quando ensaiados os agregados para determinação da sua massa volúmica, verifica-se que, no caso do betão britado, este tem sempre uma massa volúmica inferior aos agregados naturais. O betão britado tem na sua constituição vários materiais de construção, predominando os agregados naturais, sendo o restante volume ocupado por pasta de cimento endurecida. Esta pasta é responsável por reduzir drasticamente a massa volúmica do betão britado devido à sua porosidade.

Pelo ensaio do azul-de-metileno foi possível avaliar a eventual contaminação do agregado de betão britado por finos argilosos . Concluiu-se que o material tem quantidades mínimas de contaminação por partículas argilosas, sendo a sua avaliação semelhante à de um agregado natural. De referir que os agregados reciclados utilizados eram na totalidade constituídos por betão britado, sem materiais cerâmicos, o que favorece os resultados obtidos.

Foram elaboradas duas misturas betuminosas para estudo, uma apenas com agregados naturais e outra também com agregados reciclados. Pelo bom andamento da curva granulométrica que se verificou para os agregados reciclados foi possível estudar uma mistura de agregados com 60% de material reciclado, tendo sido utilizados apenas 40% de agregados naturais.


88

As misturas betuminosas foram estudadas em três partes distintas:

Elaboração de provetes Marshall/ensaio de compressão de Marshall;

Realização do ensaio de wheel-tracking (simulador de pista);

Ensaio de sensibilidade à água.

Verificou-se que para a mistura com agregados reciclados se obteve uma percentagem ótima de betume superior. A diferença registada é mínima, igual a 0,1%, e pode deve-se à porosidade do material reciclado. Tal facto pode também ser confirmado com os resultados obtidos para a baridade, porosidade e VMA dos provetes Marshall.

Os ensaios de compressão de Marshall revelaram um melhor desempenho das misturas realizadas com material reciclado, tendo sido atingidos valores superiores de força de rotura, apresentando ainda uma deformação inferior aos provetes com mistura de agregados naturais. O comportamento observado pode estar relacionado com a melhor coesão da mistura promovida pela maior angulosidade das partículas de betão britado, relacionado com uma melhor ligação agregadobetume.

A coesão referida pode também ser observada quando avaliado o desempenho à deformação permanente através do ensaio de wheel-tracking. Nos provetes elaborados com agregados reciclados foi possível atingir os 10000 ciclos, sendo a deformação obtida sempre inferior a 6 mm. No caso de provetes elaborados com agregados naturais a deformação obtida foi superior, sendo que num dos casos não foram atingidos os 10000 ciclos, uma vez que a deformação atingiu 20 mm.

Também no ensaio de tração indireta foi observada, para os provetes “secos”, uma resistência média superior da mistura com agregados de betão britado, embora o parâmetro ITSR, utilizado para avaliar a sensibilidade à água, seja mais baixo neste caso que na mistura produzida apenas com agregados naturais. Mesmo assim, pode considerar-se aceitável o valor de ITSR de 81%, obtido para a mistura com betão britado.

Por fim, feita uma análise aos resultados obtidos, conclui-se que os agregados reciclados de betão britado podem claramente desempenhar funções nobres num pavimento rodoviário. Além de não apresentarem genericamente prestações inferiores aos agregados naturais, permitem produzir misturas betuminosas cujas características mecânicas, avaliadas por ensaios simples, superam algumas das observadas para a mistura convencional com agregados totalmente naturais.

Os ensaios realizados ao longo do presente trabalho não são suficientes para evidenciar a aptidão destes materiais na construção de pavimentos rodoviários. No entanto, mostra-se pelos resultados positivos a que se chegou, a importância de estudar e valorizar os RCD como materiais de construção de pavimentos rodoviários.

CONCLUSÕES GERAIS E TRABALHOS FUTUROS


5 CONCLUSÕES GERAIS E TRABALHOS FUTUROS

5.1 Síntese do Trabalho e Conclusões Gerais

Com a realização do presente trabalho pretendia-se contribuir para o conhecimento dos RCD habitualmente produzidos, contribuindo para o incremento da sua utilização na construção rodoviária. Ao longo da dissertação foram abordados os principais aspetos relacionados com a geração, seleção e destino final de RCD, incluindo estudos realizados por vários autores relativos à aplicação de RCD em pavimentos rodoviários. Verificou-se que os estudos se têm centrado de forma maioritária na aplicação de RCD em camadas não ligadas de pavimentos rodoviários, embora também haja referências à aplicação de RCD em camadas ligadas.

Os trabalhos experimentais efetuados na presente dissertação foram direcionados para a utilização de RCD como agregados em misturas betuminosas, nomeadamente em camadas de base, tendo-se efetuado um estudo comparativo entre duas misturas betuminosas do tipo AC 20 base 50/70, uma produzida com agregados naturais britados, de natureza calcária, e outra na qual se substituiu 60% da massa de agregados naturais por betão britado.

Inicialmente, ao longo do capítulo 2 fez-se uma síntese da produção de resíduos com base numa revisão bibliográfica, onde são indicadas as origens dos RCD e os locais mais utilizados como destino final. Verificou-se que a indústria da construção civil tem atuado, nos últimos anos, de forma mais acentuada na demolição e reabilitação de edifícios e de outros tipos de construções, o que tem levado a uma produção crescente de resíduos. Além disso, a exploração descontrolada de recursos naturais e a má gestão na sua utilização tem contribuído para a geração de maior quantidade de RCD.

Foram enumerados os materiais que maioritariamente são encontrados na composição dos RCD e discutiu-se a sua empregabilidade em pavimentos rodoviários. Uma vez que muitos pavimentos são constituídos por estruturas em grande parte formadas por material granular, a incorporação de RCD em pavimentos na forma de agregados afigura-se uma alternativa plausível, quer porque os materiais obtidos têm boas características, quer porque as camadas granulares são capazes de albergar uma grande quantidade de RCD, contribuindo assim para a diminuição de resíduos depositados em vazadouros.

A valorização de RCD que possibilita a sua aplicação em pavimentos rodoviários, exige que aqueles materiais passem num processo de seleção. No capítulo 2 apresentaram-se os equipamentos habitualmente utilizados no processo, desde a recolha até à britagem, explicando-se o funcionamento geral de uma central de produção de agregados reciclados.


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Nota-se que a prática de demolições seletivas é muito importante para aumentar a qualidade do material reciclável, obtendo-se características adequadas à sua aplicação na construção e reabilitação de pavimentos rodoviários.

Quando se reutilizam RCD em pavimentos é necessário verificar o cumprimento de um conjunto de requisitos, tal como acontece para os materiais novos. Por isso, apresentaram-se as propriedades habitualmente exibidas pelos agregados de RCD e os respetivos requisitos indicados, por exemplo, no caderno de encargos da EP.

Apesar dos requisitos utilizados terem sido os normalmente considerados para agregados naturais, julga-se que os agregados reciclados poderão ser aplicados sem cumprir todos os requisitos estabelecidos, desde que as características finais das camadas sejam adequadas. Em Portugal, existem já algumas especificações para a aplicação de RCD em camadas não ligadas e na reciclagem de pavimentos. No entanto, ainda não estão estabelecidos requisitos específicos para a aplicação de RCD provenientes da construção de edifícios em misturas betuminosas.

De uma forma geral, foi observado o cumprimento das exigências propostas, por exemplo, no caderno de encargos da EP. Verificou-se que o betão britado é geralmente um material bem graduado, embora, tenda a apresentar uma resistência à fragmentação e ao desgaste inferiores aos agregados naturais. Os agregados reciclados são normalmente mais porosos, com uma massa volúmica inferior aos agregados naturais. São, por isso, mais suscetíveis à absorção de água e, consequentemente, uma mistura de agregados de betão britado com porosidade elevada tenderá a necessitar de uma maior quantidade de betume, de modo a que a parcela de betume efetivo (a que realmente liga as partículas) seja semelhante à utilizada para os agregados naturais. Pode concluir-se que, havendo uma correta seleção e processamento dos RCD, pode obter-se uma mistura de agregados reciclados cujas características são admissíveis para a sua incorporação como constituintes de um pavimento rodoviário, nomeadamente em camadas betuminosas.

Abordou-se a problemática da construção sustentável e fez-se uma resenha sobre os esforços de avaliação da viabilidade da aplicação de RCD em pavimentos rodoviários. Descreveram-se os materiais aplicáveis a pavimentos rodoviários para as diferentes situações de utilização, quer em camadas não ligadas, quer em camadas ligadas com betume.

Uma vez que a qualidade dos materiais interfere diretamente nas características dos pavimentos rodoviários, identificaram-se os tipos de pavimentos rodoviários e os desempenhos esperados.

Tendo as camadas superficiais funções marcadamente funcionais, para as quais geralmente existem requisitos específicos nos cadernos de encargos, a revisão bibliográfica não permitiu identificar situações de utilização habitual de agregados reciclados para aquele tipo de camadas, excetuando-se o caso de pó de tijolo como filer. Contudo, julga-se plausível a utilização de alguns tipos de agregados reciclados em camadas de desgaste, designadamente no caso em que são reciclados materiais anteriormente aplicados em camadas do mesmo tipo.



No que diz respeito à utilização de alguns tipos de RCD em camadas betuminosas não superficiais e camadas granulares de base e de sub-base, verificou-se que há um grande potencial de aplicação, sendo uma das soluções para contribuir para a sustentabilidade na construção.

Concluiu-se ainda, com base na classificação realizada por Branco et al. (2006), que as patologias verificadas nos pavimentos rodoviários dependem da qualidade dos materiais, sendo de maior importância para algumas delas, tais como o aparecimento de fendas e a ocorrência de assentamentos nos pavimentos.

De forma a identificar os materiais considerados como RCD e possíveis de utilizar na construção de pavimentos rodoviários, foram distinguidos dois tipos de materiais diferentes: os que provêm de pavimentos rodoviários (reciclagem de pavimentos), e materiais provenientes da construção e demolição de edificações ou de obras de construção. No primeiro caso, os materiais tendem a ter as características necessárias para uma camada de pavimento homóloga à original, enquanto no outro caso a utilização em camadas de pavimentos pode estar mais limitada.

A reciclagem de pavimentos é um tema que tem sido amplamente estudado, tendo sido referidos os vários processos de reciclagem mais conhecidos, e indicadas algumas referências de trabalhos anteriores que se debruçaram com detalhe sobre a sua investigação. Ao contrário do que geralmente ocorre com os materiais provenientes de misturas betuminosas, os materiais provenientes de outras origens são habitualmente utilizados na substituição de agregados naturais na mistura mas não contribuem para a redução da percentagem de betume na mistura betuminosa.

Relativamente à aplicação de RCD em camadas não ligadas de pavimentos rodoviários, vários estudos apontam para a melhoria do desempenho observado. A melhoria ocorre devido à presença de uma quantidade apreciável de finos, os quais aumentam a densidade do material e podem promover o desenvolvimento de fenómenos de sucção no seu interior, e da existência de materiais com cimento que conferem às partículas uma forma predominantemente cúbica e angulosa após a britagem e a compactação. Alguns autores referem também a possibilidade de ocorrer hidratação do cimento que possa ter permanecido no betão sem ter reagido, o que, a verificar-se, pode aumentar a coesão entre as partículas, melhorando a resistência da camada. Contudo, quando o betão proveniente de demolições apresenta uma idade considerável, afigura-se pouco provável que o fenómeno referido tenha um significado apreciável para as características finais da camada.

Também em misturas betuminosas com RCD se verificam algumas melhorias nas propriedades mecânicas, nomeadamente na estabilidade que aumenta com o aumento da percentagem de RCD incorporados na mistura. Devido à elevada porosidade dos agregados reciclados, tende a obter-se um aumento da percentagem ótima de betume. Nos estudos referidos na bibliografia, verificou-se que o VMA diminui com o aumento da percentagem de RCD na mistura de agregados. Vários autores justificam esta diminuição devido ao


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esmagamento da pasta ligante endurecida que se encontram ligada aos agregados de betão britado ou de argamassa, produzindo material fino que acaba por colmatar parte dos vazios existentes. Tal facto não é sempre verificado, julgando-se que a variação do VMA está também diretamente relacionada com a energia aplicada na compactação das camadas. Por vezes, verifica-se o contrário, ou seja o aumento do VMA com o aumento da parcela de agregados reciclados na mistura. Nestes casos, dada a qualidade do betão reciclado, os agregados reciclados não sofrem uma desagregação assinalável, contribuindo pouco para a colmatação de vazios na mistura. Assim, o VMA aumenta por causa das porosidades elevadas destes agregados reciclados.

A caracterização laboratorial dos agregados de betão britado utilizados no estudo experimental, bem como a avaliação de vários parâmetros das misturas betuminosas nos quais foram integrados, permitiram concluir que são agregados aceitáveis para incorporar em camadas betuminosas não superficiais. São materiais bem graduados, com uma granulometria adequada. Foi possível cumprir o fuso granulométrico especificado para um AC 20 base com uma incorporação reduzida de agregados naturais, tendo sido utilizados apenas 40% de agregados naturais na mistura de agregados. Relativamente aos índices de forma e de achatamento, os agregados de betão britado apresentaram boa características, embora, como é referido por alguns autores (Ferreira, 2009), o aumento da dimensão do agregado tende a traduzir-se num aumento de partículas não cúbicas da mistura.

Foi avaliada a contaminação dos finos da mistura com recurso ao ensaio de azul-de-metileno, tendo-se obtido um resultado que configura uma boa qualidade dos finos da mistura de com agregados de betão britado, tendo como referência, por exemplo, o caderno de encargos da EP que estabelece como requisito para materiais a incorporar em misturas do tipo AC 20 base a categoria MBF10.

As duas misturas betuminosas estudadas, uma com agregados naturais e outra incorporando também agregados de betão britado, não foram produzidas exatamente com a mesma percentagem de betume. Julga-se que a maior absorção de betume no caso dos agregados reciclados, causada pela maior porosidade destes, pode ter levado à obtenção de uma maior percentagem ótima de betume no caso do AC20 com agregados de betão britado. Apesar de outros estudos não o revelarem, também o VMA da mistura reciclada supera o VMA da mistura com agregados de betão britado, em consequência da sua porosidade superior.

No ensaio de compressão de Marshall verificaram-se maiores valores de estabilidade para as misturas com agregados de betão britado. Em média, para todas as percentagens de betume utilizadas, foram obtidas estabilidades acima de 10 kN para as misturas com agregados naturais, observando-se um máximo de 12,3. Para as misturas com agregados de betão britado aqueles valores foram superados, tendo-se obtido estabilidades médias de 15 kN.

O melhor desempenho das misturas com agregados reciclados foi também observado nos ensaios de simulação de pista (wheel-tracking). Os vários indicadores de resistência à deformação permanente obtida para as lajes com agregados naturais foram geralmente piores



que os obtidos para as lajes com agregados de betão britado. A magnitude da deformação permanente induzida nas lajes pela sucessiva passagem da roda foi manifestamente menor para os materiais com agregados reciclados.

Julga-se que a forma angulosa dos agregados de betão britado, associada à eventual desagregação de partículas finas durante o processo de compactação, podem dar origem a um material com maior coesão e com um mástique mais rígido, o que pode explicar o comportamento observado nos ensaios de compressão de Marshall e nos ensaios de wheel-tracking.

Os ensaios de sensibilidade à água conduziram a valores de força de rotura dos provetes à tração indireta superiores para a mistura betuminosa com agregados de betão britado que os observados para a mistura com agregados naturais. Contudo, a primeira revelou uma maior perda de resistência quando sujeita a condições mais severas de ação da água que a segunda, embora apresentando ainda valores muito satisfatórios.

Com base nos resultados obtidos pode conclui-se que os agregados de betão britado poderão ser utilizados como materiais de construção de pavimento rodoviários, nomeadamente em misturas betuminosas para aplicação em camadas de base.

As conclusões obtidas dizem respeito aos ensaios realizados e aos agregados de betão britado utilizados, os quais foram selecionados de forma a não conterem outro tipo de RCD misturados. Estas conclusões não podem ser alargadas a outro tipo de agregados reciclados provenientes de RCD, nos quais a percentagem de constituintes com pastas cimentícias seja muito reduzida.

Devido à heterogeneidade dos RCD, ao desconhecimento das suas características típicas e ao seu desempenho em misturas betuminosas, a utilização daquele tipo de materiais em misturas betuminosas implica sempre a realização de estudos de formulação, mais ou menos extensos, de modo a reduzir o risco de insucesso no desempenho das betuminosas em serviço. A progressiva utilização de determinados componentes dos RCD, tais como os agregados de betão britado, permitirão aumentar a experiência com a aplicação deste tipo de materiais constituintes, mantendo as expectativas de desempenho dos pavimentos, aos mesmo tempo que se adotam tecnologias mais sustentáveis.

5.2 Prosseguimento de Trabalhos Futuros

Poderá afirmar-se que o estudo de RCD como materiais de construção de pavimentos rodoviários ainda carece de maior desenvolvimento, existindo ainda um longo caminho a percorrer. Dada a desconfiança no meio técnico relativamente à utilização de RCD em pavimentação rodoviária, não é ainda um caminho fácil, embora se constate a necessidade de o percorrer, de modo a contribuir para a sustentabilidade, para a redução de impactes sobre o ambiente e sobre as condições paisagísticas.


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Como trabalhos futuros, aponta-se a importância em obter uma melhor caracterização dos vários tipos de RCD, designadamente os aplicáveis em camadas não ligadas, com recurso a ensaios triaxiais cíclicos, efetuados para diferentes condições hídricas, e para uma gama de tensões suficientemente alargada, de modo a obter a gama de variação das propriedades mecânicas esperadas para as condições de serviço habituais. Os resultados a obter deverão ser cotejados com avaliações in situ do material, por exemplo, através da realização de ensaios com defletómetro de impacte que permitam obter o módulo de deformabilidade dos materiais por retroanálise.

Também as misturas betuminosas, no âmbito do desempenho estrutural, devem ser alvo de uma melhor avaliação, nomeadamente com recurso a ensaios de cargas repetidas, à flexão, para avaliação do módulo de deformabilidade e da resistência à fadiga.

Salienta-se também a importância de realizar ensaios em amostras recolhidas diretamente de uma atividade de demolição e/ou construção que se encontre em curso, tendo em conta a seletividade que pode ocorrer normalmente. É importante conhecer o desempenho de um pavimento, nomeadamente de uma mistura betuminosa, cujos materiais reciclados a incluir representem de forma mais fidedigna a constituição de RCD, contendo no mínimo 3 resíduos maioritários, sejam betão britado, tijolo e reboco.

Será ainda interessante a realização de trechos experimentais onde possa ser monitorizado o comportamento em serviço de camadas que incorporem RCD, de forma a verificar as conclusões dos trabalhos experimentais e observar o desempenho do pavimento para condições de solicitação reais.


Finalmente, considera-se que os objetivos inicialmente propostos foram atingidos. Foi realizada uma revisão bibliográfica em dois campos distintos. Por um lado, foi realizada uma síntese que retrata a realidade da indústria da construção, dando-se a conhecer indicadores da produção de RCD, do seu tratamento, encaminhamento e valorização. Por outro lado, fez-se uma resenha do estado da arte no que diz respeito a utilização de RCD como materiais de construção de pavimentos rodoviários.

Além da revisão bibliográfica e da síntese de conhecimentos, contribui-se para o estudo da utilização de RCD em misturas betuminosas, recorrendo a trabalhos experimentais que permitiram obter alguns resultados relevantes. Julga-se, assim, ter contribuído para que as administrações rodoviárias disponham de mais informação que as leve à aceitação de RCD como materiais de construção de pavimentos rodoviários. A presente dissertação pode também contribuir para aumentar o interesse para a investigação na área, principalmente na integração de RCD em misturas betuminosas.

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Silva, H. (2005). Caracterização do Mastique Betuminoso e da Ligação Agregado-Mastique – Contribuição para o estudo do comportamento das misturas betuminosas. Tese de Doutoramento, Departamento de Engenharia Civil da EE da Universidade do Minho, Minho.

Solyman, M. (2005) Classification of recycled sands and their applications as fine aggregates for concrete and bituminous mixtures., Doktor-Ingenieurs Dissertation, Fachbereich Bauingenieurwesen der Universität Kassel, Kassel.

Vazquez, E., Alaejos, P., Sanchez, M., Aleza, F., Barra, M., Burón, M., Castilla, J., Dapena, E., Etxeberria, M., Francisco, G., González, B. Martínez, F. Martínez, I. Parra, J. Polanco, J., Sanabria, M. (2006). Utilización de Árido Reciclado para la Fabricación de Hormigón Estructural, Comisión 2, Grupo de Trabajo 2/5 “Hormigón reciclado", Monografía M-11 ACHE, Madrid.

Vieira, G., Dal Molin, D., Lima, F. (2004). Resistência e durabilidade de concretos produzidos com agregados reciclados provenientes de resíduos de construção e demolição. Revista Engenharia Civil. Universidade do Minho. Vol. 19, pp. 5-18.

APÊNDICES E ANEXOS


APÊNDICES E ANEXOS


102

APÊNDICE I. Estudo dos Agregados

I.1 Análise granulométrica

Quadro I. 1 – Valores obtidos na análise granulométrica de agregados naturais 0/4

Peneiro Malha (mm)

Massa (g) Valores em %

Retidos Retidos Acumulados

Retidos Acumulados Passados

31,5 0,0 0,0 0,0 100,0

20 0,0 0,0 0,0 100,0

12,5 0,0 0,0 0,0 100,0

4 25,6 25,6 4,1 95,9

2 192,9 218,5 35,4 64,6

0,5 250,5 469,0 76,0 24,0

0,125 99,6 568,6 92,1 7,9

0,063 12,2 580,8 94,1 5,9

Base 36,5

Quadro I. 2 – Valores obtidos na análise granulométrica de agregados naturais 4/12

Peneiro Malha (mm)

Massa (g) Valores em (%)



31,5 0,0 0,0 0,0 100,0

20 0,0 0,0 0,0 100,0

12,5 344,5 344,5 16,5 83,5

4 1719,9 2064,4 99,1 0,9

2 7,6 2072,0 99,4 0,6

0,5 1,1 2073,1 99,5 0,5

0,125 5,0 2078,1 99,7 0,3

0,063 1,2 2079,3 99,8 0,2

Base 4,2

ESTUDO DOS AGREGADOS


Quadro I. 3 – Valores obtidos da análise granulométrica de agregados naturais 10/20

Peneiro Malha (mm)




31,5 0,0 0,0 0,0 100,0

20 98,3 98,3 2,0 98,0

12,5 3635,6 3733,9 76,6 23,4

4 859,8 4593,7 94,2 5,8

2 103,8 4697,5 96,3 3,7

0,5 108,2 4805,7 98,5 1,5

0,125 38,4 4844,1 99,3 0,7

0,063 12,1 4856,2 99,6 0,4

Base 21,5

Quadro I. 4 – Valores Obtidos da análise granulométrica de agregados reciclados

Peneiro Malha (mm)




31,5 0,0 0,0 0,0 100,0

20 1224,4 1224,4 12,2 87,8

12,5 1454,2 2678,6 26,7 73,3

4 3000,6 5679,2 56,7 43,3

2 1115,5 6794,7 67,8 32,2

0,5 1990,5 8785,2 87,7 12,3

0,125 1019,2 9804,4 97,8 2,2

0,063 89,5 9893,9 98,7 1,3

Base 127,1


104

I.2 Índice de forma Nos quadros I.5 e I.6 que abaixo se apresentam, mostram-se os resultados obtidos nos ensaios ao índice de forma dos agregados naturais para frações 4/12 e 10/20.

Quadro I. 5 - Determinação da forma das partículas – Índice de forma da fração 4/12

Peneiros de ensaio Massa M1 (g)

Massa das partículas não cúbicas M2 (g)

Índice de Forma SI=(M2/M1)×100

31,5/40 0,0 0,0 0 25/31,5 0,0 0,0 0 20/25 0,0 0,0 0 16/20 41,8 0,0 0

12,5/16 355,3 14,8 4 10/12,5 465,6 21,7 5

8/10 524,5 30,9 6 6,3/8 449,4 31,8 7 4/6,3 250,6 12,1 5

∑Massas 2087,2 153,3 7

Quadro I. 6 - Determinação da forma das partículas – Índice de forma da fração 10/20




31,5/40 0,0 0,0 0 25/31,5 0,0 0,0 0 20/25 196,4 42,0 21 16/20 1602,0 305,5 19

12,5/16 2182,4 119,9 5 10/12,5 503,4 57,3 11

8/10 29,6 3,2 11 6,3/8 4,2 1,5 36 4/6,3 23,9 2,6 11

∑Massas 4541,9 532,0 12



Da mesma forma, foi realizado o ensaio para o agregado reciclado, no qual se obtiveram os resultados apresentados no Quadro I.7.

Quadro I. 7 - Determinação da forma das partículas – Índice de forma do material reciclado




40/50 0,0 0,0 0 31,5/40 0,0 0,0 0 25/31,5 0,0 0,0 0 20/25 552,3 74,5 13 16/20 336,4 48,5 14

12,5/16 312,7 30,4 10 10/12,5 430,3 26,5 6

8/10 228,7 7,7 3 6,3/8 276,4 13,6 5 4/6,3 199,3 7,7 4

∑Massas 2336,1 208,9 9

I.3 Índice de achatamento Nos quadros I.8 e I.9 que abaixo se apresentam, mostram-se os resultados obtidos nos ensaios ao índice de achatamento dos agregados naturais para as diferentes frações, nomeadamente para a fração 4/12 e para a fração 10/20.

Quadro I. 8 - Determinação da forma das partículas – Índice de achatamento da fração 4/12

Peneiros de ensaio (mm)

Massa (Ri) da fração di/Di (g)

Largura nominal da ranhura no peneiro de

barras (mm)

Massa que passa pelo peneiro de barras mi

(g)

FIi = (mi/Ri)×100

25/31,5 0,0 16 0,0 0 20/25 0,0 12,5 0,0 0 16/20 41,8 10 3,4 8

12,5/16 355,3 8 48,1 14 10/12,5 465,6 6,3 65,7 14

8/10 524,5 5 99,4 19 6,3/8 449,4 4 79,5 18 4/6,3 250,6 2,5 11,7 5 M1: 2087,2 M2: 307,8 15


106

Quadro I. 9 - Determinação da forma das partículas – Índice de achatamento da fração 10/20




barras (mm)


(g)

FIi = (mi/Ri)×100

25/31,5 0,0 16 0,0 0 20/25 196,4 12,5 60,2 31 16/20 1602,0 10 153,5 10

12,5/16 2182,4 8 359,0 16 10/12,5 503,4 6,3 78,5 16

8/10 29,6 5 3,8 13 6,3/8 4,2 4 0,4 10 4/6,3 23,9 2,5 6,3 26 M1: 4541,9 M2: 661,7 15

Da mesma forma, foi realizado o ensaio para o betão britado, para o qual se obtiveram os resultados apresentados no Quadro I.10.

Quadro I. 10 - Determinação da forma das partículas – Índice de achatamento do material reciclado




barras (mm)


(g)

FIi = (mi/Ri)×100

25/31,5 0,0 16 0,0 0 20/25 1225,9 12,5 93,4 8 16/20 817,9 10 132,8 16

12,5/16 608,2 8 86,5 14 10/12,5 841,8 6,3 166,8 20

8/10 625,3 5 103,4 17 6,3/8 626,7 4 115,6 18 4/6,3 919,5 2,5 92,0 10 M1: 5665,3 M2: 790,5 14



I.4 Massa volúmica

Quadro I. 11 - Determinação da massa volúmica da fração 0/4 pelo método do picnómetro

M2- massa da amostra mais picnómetro cheio de água (g): 1881,5 Temperatura da água (°C): 19,9

M3-massa do picnómetro cheio de água (g): 1518,1 M1-massa da amostra com superfície seca (g): 565,7

M4-massa da amostra seca em estufa (g): 563,3 Densidade da água para a temperatura de ensaio: 0,99822

Massa volúmica do material impermeável das partículas: 2,813

Massa volúmica das partículas secas em estufa: 2,780 Massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca: 2,7914

Água absorvida (WA24): 0,426

Quadro I. 12 - Determinação da massa volúmica da fração 4/12 pelo método do cesto de rede metálica (partículas superiores a 4mm)

M2- massa da amostra mais cesto imerso em água (g): 1318,0 Temperatura da água (ºC): 11,7

M3-massa do cesto vazio imerso em água após ensaio (g): -2,6 M1-massa da amostra seca com pano (g): 2114,4 M4-massa da amostra seca em estufa (g): 2094,8

Densidade da água para a temperatura de ensaio: 0,99953

Massa volúmica do material impermeável das partículas: 2,704 Massa volúmica das partículas secas em estufa: 2,638

Massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca: 2,662 Água absorvida (WA24): 0,936


108

Quadro I. 13 - Determinação da massa volúmica da fração 10/20 pelo método do cesto de rede metálica (partículas superiores a 4mm)


M3-massa do cesto vazio imerso em água após ensaio (g): 19,3 M1-massa da amostra seca com pano (g): 4590,7 M4-massa da amostra seca em estufa (g): 4549,5


Massa volúmica do material impermeável das partículas: 2,640 Massa volúmica das partículas secas em estufa: 2,578

Massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca: 2,601 Água absorvida (WA24): 0,906

Quadro I. 14 - Determinação da massa volúmica da fração de agregados reciclados pelo método do picnómetro (partículas inferiores a 4mm)

M2- massa da amostra mais picnómetro cheio de água (g): 2090,0 Temperatura da água (ºC): 20,9

M3-massa do picnómetro cheio de água (g): 1519,0 M1-massa da amostra com superfície seca (g): 961,8

M4-massa da amostra seca em estufa (g): 931,4 Densidade da água para a temperatura de ensaio: 0,99802

Massa volúmica do material impermeável das partículas(ρa): 2,580

Massa volúmica das partículas secas em estufa (ρrd): 2,379 Massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca

(ρssd): 2,4563 Água absorvida (WA24): 3,269



Quadro I. 15 - Determinação da massa volúmica da fração de agregados reciclados pelo método do cesto de rede metálica (partículas superiores a 4mm)


M3-massa do cesto vazio imerso em água após ensaio (g): 6,5 M1-massa da amostra seca com pano (g): 5983,0 M4-massa da amostra seca em estufa (g): 5623,9


Massa volúmica do material impermeável das partículas (ρa): 2,405 Massa volúmica das partículas secas em estufa (ρrd): 2,085

Massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca (ρssd): 2,218


Quadro I. 16 - Massa volúmica dos agregados reciclados com ponderação dos valores obtidos para partículas inferiores e superiores a 4mm

Massa volúmica do material impermeável das partículas (ρa): 2,430 Massa volúmica das partículas secas em estufa (ρrd): 2,127

Massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca (ρssd): 2,252



110

I.5 Estudo da mistura de agregados naturais

Quadro I. 17 - Mistura de agregados naturais

Peneiro 31,5 20,0 12,50 4,00 2,00 0,500 0,125 0,063

Proporção na

mistura Abertura das malhas (mm) Brita 10/20 100 98 23,4 5,8 3,7 1,5 0,7 0,4 32,0% Brita 4/12 100 100 83,5 0,9 0,6 0,5 0,3 0,2 20,0%

Pó 0/4 100 100 100 95,9 64,6 24 7,9 5,9 46,5% Filer 100 100 100 100 100 100 99 77 1,5%

Espec. (MÁX.) 100 100 86 49 41 26 14 7 100,0% Espec. (min.) 100 90 57 34 26 12 4 2

Curva de estudo 100,0 99,4 72,2 48,1 32,8 13,2 5,4 4,1



Figura I. 1 - Curvas granulométricas dos agregados naturais

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10 100

Mat

eria

l qu

e p

assa

(%

)

Diâmetros (mm)

Curva granulométrica dos agregados

Brita 10/204/120/4Filler


112

I.6 Estudo da mistura de agregados reciclados

Quadro I. 18 - Mistura de agregados com betão reciclado

Peneiro

Abertura das malhas (mm) 31,5 20,0 12,50 4,00 2,00 0,500 0,125 0,063 Proporção na

mistura Betão Britado 100 87,8 73,3 43,3 32,2 12,3 2,2 1,3 60,0%

Brita 10/20 100 98 23,4 5,8 3,7 1,5 0,7 0,4 10,0% Brita 4/12 100 100 83,5 0,9 0,6 0,5 0,3 0,2 9,5%

0/4 100 100 100 95,9 64,6 24 7,9 5,9 19,0% Filer 100 100 100 100 100 100 99 77 1,5%

Espec. (MÁX.) 100 100 86 49 41 26 14 7 100,0% Espec. (min.) 100 90 57 34 26 12 4 2

Curva de estudo 100,0 92,5 74,8 46,4 33,5 13,6 4,4 3,1



Figura I. 2 - Curvas granulométricas dos agregados (reciclado + natural)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10 100

Mat

eria

l qu

e p

assa

(%

)

Diâmetros (mm)

Curva granulométrica dos agregados

Betão BritadoBrita 10/204/120/4Filler


114

APÊNDICE II. Estudo das Misturas Betuminosas

II.1 Estudo de mistura betuminosa – Formulação Marshall

Quadro II. 1 – Estudo da mistura betuminosa com agregados naturais

% Massa % Massa % Massa % Massa % Massa Total Grupo de

Amostras betume Betume (g) 10/20 10/20 (g) 4/12 4/12 (g) 0/4 0/4 (g) Filer Filer (g)

1 3,5 42 32 371 20 232 46,5 538 1,5 17 1200

2 4,0 48 32 369 20 230 46,5 536 1,5 17 1200

3 4,5 54 32 367 20 229 46,5 533 1,5 17 1200

4 5,0 60 32 365 20 228 46,5 530 1,5 17 1200

5 5,5 66 32 363 20 227 46,5 527 1,5 17 1200

Betume 10/20 4/12 0/4 Filer

Subtotal (g) 270 1834 1146 2664 86 6000

Total (g) 810 5501 3438 7993 258 18000

ESTUDO DAS MISTURAS BETUMINOSAS


Quadro II. 2 – Estudo da mistura betuminosa com agregados de betão britado

% Massa % Massa % Massa % Massa % Massa % Massa Total Grupo de

Amostras betume Betume (g) B. Rec

betão britado (g) 10/20 10/20 (g) 4/12 4/12 (g) 0/4 0/4 (g) filer Filer (g)

1 3,5 42 60 695 10 116 9,5 110 19 220 1,5 17 1200

2 4,0 48 60 691 10 115 9,5 109 19 219 1,5 17 1200

3 4,5 54 60 688 10 115 9,5 109 19 218 1,5 17 1200

4 5,0 60 60 684 10 114 9,5 108 19 217 1,5 17 1200

5 5,5 66 60 680 10 113 9,5 108 19 215 1,5 17 1200

Betume B. Rec 10/20 4/12 0/4 Filler

Sub-Total (g) 270 60 3438 10 573 9,5 544 19 1089 1,5 86 6000

Total (g) 810 60 10314 10 1719 9,5 1633 19 3266 1,5 258 18000


116

Nos quadros II.3 e II.4 apresentam-se as massas volúmicas de cada material constituinte das misturas betuminosas com agregados naturais e com agregados reciclados, respetivamente. Com base nas massas volúmicas apresentadas foram calculadas as baridades máximas teóricas, tendo em conta a massa de cada material na mistura. Paralelamente, foi realizado o ensaio com recurso ao picnómetro de vácuo e segundo a norma EN 12697-5 (2009).

Quadro II. 3 – Massas volúmicas dos materiais utilizados na mistura com agregados naturais

Massas Volúmicas Fração di/Di ρrd (g/cm3)

0/4 2,780 4/12 2,638

10/20 (>4mm - 94,2%) 2,578 10/20 (<4mm - 5,8%) 2,763

Filer 2,700 Betume 1,030

Quadro II. 4 – Massas volúmicas dos materiais utilizados na mistura com agregados de betão britado

Massas Volúmicas Fração di/Di ρrd (g/cm3)

0/4 2,780 4/12 2,638

10/20 (>4mm - 94,2%) 2,578 10/20 (<4mm - 5,8%) 2,763 Betão britado (valor

ponderado) 2,127 Reciclada (>4mm - 56,7%) 2,085 Reciclada (<4mm - 43,3%) 2,379

Filer 2,700 Betume 1,030



II.2 Estudo de mistura betuminosa – Características Marshall

Quadro II. 5 – Características dos provetes Marshall – Mistura com agregados naturais

Provete Betume (%) Altura do Provete (mm)

Altura média (mm


Temp. água (ºC)

Densidade da água

Baridade (g/cm3)

Baridade média

(g/cm3) Pesado ao ar

Imerso em água

Com a Sup.

Seca c/ pano

A1 3,50% 64,0 64,9 64,3 64,6 64,5 1189,9 694,9 1196,7 13,6 0,9993 2,370 2,369 A2 3,50% 64,1 64,1 64,1 63,6 64,0 1180,2 689,7 1189,0 13,6 0,9993 2,362

A3 3,50% 63,3 63,6 63,3 63,7 63,5 1186,7 692,5 1191,6 13,6 0,9993 2,376 A4 4,00% 63,3 62,9 62,8 63,1 63,0 1187,4 695,5 1190,8 13,6 0,9993 2,396

2,406 A5 4,00% 61,3 61,8 61,5 61,8 61,6 1182,6 693,9 1184,5 13,6 0,9993 2,409 A6 4,00% 61,6 62,0 61,6 61,6 61,7 1186,3 696,1 1187,3 13,6 0,9993 2,413 A7 4,50% 61,9 62,5 62,1 62,2 62,2 1177,0 686,5 1179,0 13,5 0,9993 2,388

2,390 A8 4,50% 62,2 62,3 61,9 61,8 62,1 1178,5 686,5 1179,7 13,5 0,9993 2,388 A9 4,50% 61,9 61,8 62,2 62,2 62,0 1182,8 690,2 1184,0 13,5 0,9993 2,394 A10 5,00% 62,0 61,7 61,6 61,9 61,8 1173,6 686,1 1176,8 13,6 0,9993 2,390

2,399 A11 5,00% 62,4 61,9 62,2 62,1 62,2 1183,7 692,5 1185,3 13,6 0,9993 2,400 A12 5,00% 60,5 61,2 60,5 60,3 60,6 1163,5 681,0 1163,9 13,6 0,9993 2,408 A13 5,50% 63,1 63,3 62,9 63,1 63,1 1189,2 698,0 1190,2 13,8 0,9993 2,414

2,417 A14 5,50% 63,7 63,9 62,0 63,5 63,3 1195,4 701,5 1196,1 13,8 0,9993 2,415 A15 5,50% 60,0 59,3 59,5 59,5 59,6 1150,1 676,2 1150,6 13,8 0,9993 2,423


118


Provete Betume (%) Estabilidade

corrigida (kN)

Estabilidade corrigida

média (kN)

Deformação (mm)

Deformação média (mm)

A1 3,50% 10,1 10,2

3,4 3,3 A2 3,50% 9,5 3,6

A3 3,50% 11,1 3,0 A4 4,00% 11,9

12,3 3,6

3,2 A5 4,00% 12,1 2,7 A6 4,00% 12,8 3,2 A7 4,50% 11,1

10,2 2,9

2,7 A8 4,50% 9,0 2,5 A9 4,50% 10,5 2,7 A10 5,00% 10,7

10,5 4,2

3,1 A11 5,00% 10,9 2,8 A12 5,00% 9,8 2,4 A13 5,50% 9,5

10,0 3,8

4,1 A14 5,50% 10,0 4,5 A15 5,50% 10,6 3,9




Provete Betume (%) ρmáx

(cálculo) (g/cm3)

ρmáx (picnómetro)

(g/cm3)

Porosidade teórica (%)

Porosidade (%)

Porosidade (%) Vb (%) VMA (%) VMA (%)

A1 3,50% 2,543 2,529

6,82% 6,32% 6,33%

8,05% 14,37% 14,38% A2 3,50% 7,12% 6,62% 8,03% 14,64%

A3 3,50% 6,57% 6,07% 8,07% 14,14% A4 4,00%

2,524 2,496 5,08% 4,03%

3,62% 9,30% 13,34%

12,96% A5 4,00% 4,56% 3,51% 9,35% 12,86% A6 4,00% 4,37% 3,32% 9,37% 12,69% A7 4,50%

2,505 2,469 4,66% 3,26%

3,19% 10,43% 13,70%

13,64% A8 4,50% 4,67% 3,28% 10,43% 13,71% A9 4,50% 4,44% 3,04% 10,46% 13,50% A10 5,00%

2,486 2,439 3,87% 2,00%

1,62% 11,60% 13,60%

13,27% A11 5,00% 3,46% 1,58% 11,65% 13,23% A12 5,00% 3,16% 1,28% 11,69% 12,96% A13 5,50%

2,468 2,439 2,17% 1,01%

0,89% 12,89% 13,91%

13,80% A14 5,50% 2,13% 0,98% 12,90% 13,88% A15 5,50% 1,83% 0,68% 12,94% 13,61%


120

Quadro II. 8 – Características dos provetes Marshall – Mistura com agregados com betão britado

Provete Betume (%) Altura do Provete (mm)

Altura média (mm


Temp. água (ºC)

Densidade da água

Baridade (g/cm3)

Baridade média

(g/cm3) Pesado ao ar (M1)

Imerso em água

(M2)

Com a Sup.

Seca c/ pano (M3)

R1 3,50% 68,6 69,0 69,1 68,5 68,8 1178,8 633,8 1185,3 14,4 0,9993 2,136 2,133 R2 3,50% 70,4 70,7 70,0 70,4 70,4 1184,5 635,1 1193,0 14,4 0,9993 2,122

R3 3,50% 69,4 69,4 69,4 69,5 69,4 1187,3 641,6 1196,0 14,4 0,9993 2,140 R4 4,00% 67,5 68,1 67,6 67,9 67,8 1174,4 638,2 1181,1 15,2 0,9992 2,161

2,162 R5 4,00% 69,7 69,7 69,7 69,5 69,7 1173,4 640,3 1191,6 15,2 0,9992 2,127 R6 4,00% 67,4 67,3 67,2 67,5 67,4 1178,4 651,0 1186,9 15,2 0,9992 2,197 R7 4,50% 64,0 63,5 63,5 63,6 63,7 1109,2 614,5 1119,0 15,5 0,9992 2,197

2,208 R8 4,50% 62,7 62,2 62,5 62,5 62,5 1112,2 615,6 1118,5 15,5 0,9992 2,210 R9 4,50% 63,0 63,4 62,9 62,7 63,0 1114,3 617,0 1119,0 15,5 0,9992 2,218 R10 5,00% 61,3 60,7 60,3 60,5 60,7 1097,2 615,0 1110,0 13,8 0,9993 2,215

2,237 R11 5,00% 61,9 61,0 60,8 61,9 61,4 1097,2 614,0 1101,4 13,8 0,9993 2,250 R12 5,00% 60,6 60,9 60,6 60,7 60,7 1094,5 610,8 1097,5 13,8 0,9993 2,247 R13 5,50% 62,5 62,5 62,3 63,0 62,6 1115,1 622,0 1118,8 13,8 0,9993 2,243

2,246 R14 5,50% 61,7 61,7 61,4 61,8 61,7 1104,8 616,1 1108,5 13,8 0,9993 2,242 R15 5,50% 61,8 61,2 62,4 61,7 61,8 1110,3 621,4 1114,2 13,8 0,9993 2,251



Quadro II. 9 – Características dos provetes Marshall – Mistura com agregados com betão britado

Provete Betume (%) Estabilidade

corrigida (kN)

Estabilidade corrigida

(kN)

Deformação (mm)

Deformação média (mm)

R1 3,50% 16,7 15,8

2,4 2,9 R2 3,50% 13,4 3,2

R3 3,50% 17,4 3,2 R4 4,00% 15,4

15,7 2,5

3,0 R5 4,00% 12,7 3,6 R6 4,00% 19,0 2,8 R7 4,50% 14,0

15,4 2,7

2,6 R8 4,50% 16,3 3,0 R9 4,50% 15,8 2,2 R10 5,00% 16,6

16,0 2,7

2,8 R11 5,00% 14,9 3,4 R12 5,00% 16,6 2,3 R13 5,50% 11,7

13,0 2,9

2,9 R14 5,50% 13,1 2,9 R15 5,50% 14,1 2,8


122

Quadro II. 10 – Características dos provetes Marshall – Mistura com agregados de betão britado

Provete Betume (%) ρmáx

(cálculo) (g/cm3)

Ρmáx (picnómetro)

(g/cm3)

Porosidade teórica (%)

Porosidade (%)

Porosidade média (%) Vb (%) VMA (%) VMA

médio (%)

R1 3,50% 2,272 2,478

5,98% 13,80% 13,94%

7,26% 21,06% 21,19% R2 3,50% 6,61% 14,38% 7,21% 21,59%

R3 3,50% 5,80% 13,64% 7,27% 20,91% R4 4,00%

2,258 2,435 4,26% 11,24%

11,22% 8,39% 19,63%

19,62% R5 4,00% 5,80% 12,66% 8,26% 20,92% R6 4,00% 2,68% 9,77% 8,53% 18,30% R7 4,50%

2,244 2,406 2,09% 8,68%

8,21% 9,60% 18,28%

17,86% R8 4,50% 1,52% 8,15% 9,65% 17,80% R9 4,50% 1,15% 7,81% 9,69% 17,50% R10 5,00%

2,230 2,385 0,67% 7,11%

6,18% 10,75% 17,86%

17,04% R11 5,00% -0,87% 5,66% 10,92% 16,58% R12 5,00% -0,77% 5,76% 10,91% 16,67% R13 5,50%

2,216 2,379 -1,20% 5,70%

5,59% 11,98% 17,68%

17,58% R14 5,50% -1,16% 5,73% 11,97% 17,71% R15 5,50% -1,58% 5,34% 12,02% 17,36%



II.3 Estudo de mistura betuminosa – Wheel-Tracking

Quadro II. 11 - Composição das lajes para o ensaio de Wheel tracking da mistura betuminosa com agregados naturais

% Massa % Massa % Massa % Massa % Massa Total (g)

Amostra betume betume

(g) 10/20 10/20 (g) 4/12 4/12 (g) 0/4 0/4 (g) filer filer (g)

1 4,1 529 32 3961 20 2475 46,5 5755 1,5 186 12906

2 4,6 596 32 3956 20 2473 46,5 5749 1,5 185 12960

3 5,1 663 32 3949 20 2468 46,5 5738 1,5 185 13003

Quadro II. 12 - Estudo da mistura betuminosa com agregados de betão britado

% Massa % Massa % Massa % Massa % Massa % Massa Total (g)

Amostra betume betume

(g) B. Rec B. Rec


1 4,2 496 60 6785 10 1131 9,5 1074 19 2149 1,5 170 11804

2 4,7 563 60 6845 10 1141 9,5 1084 19 2168 1,5 171 11972

3 5,2 629 60 6880 10 1147 9,5 1089 19 2179 1,5 172 12096


124

II.4 Estudo de mistura betuminosa – Sensibilidade à água Finalmente, foram estudadas misturas betuminosas para verificação da sensibilidade à água avaliada pelo parâmetro ITSR. Nos quadros abaixo apresenta-se o estudo das misturas betuminosas. À semelhança do ensaio de Wheel Tracking os provetes foram fabricados com o teor ótimo em betume.

Quadro II. 13 - Estudo da mistura betuminosa com agregados naturais

% Massa % Massa % Massa % Massa % Massa Amostra betume betume (g) 10/20 10/20 (g) 4/12 4/12 (g) 0/4 0/4 (g) filer filer (g) Total (g)

1 4,1 49 32 368 20 230 46,5 535 1,5 17 1200

2 4,6 55 32 366 20 229 46,5 532 1,5 17 1200

3 5,1 61 32 364 20 228 46,5 530 1,5 17 1200

Quadro II. 14 - Estudo da mistura betuminosa com agregados reciclados

% Massa % Massa % Massa % Massa % Massa % Massa Total

Amostra betume betume (g) B. Rec B. Rec


1 4,2 50 60 690 10 115 9,5 109 19 218 1,5 17 1200

2 4,7 56 60 686 10 114 9,5 109 19 217 1,5 17 1200

3 5,2 62 60 683 10 114 9,5 108 19 216 1,5 17 1200



Os quadros II.15 e II.16 apresentam as características dos provetes a ensaiar e os resultados obtidos dos ensaios de tração indireta respetivamente, os quais permitiram a posterior determinação do parâmetro ITSR. Da mesma forma, os quadros II.17 e II.18 apresentam o estudo aos provetes fabricados com agregados reciclados.

Quadro II. 15 – Características dos provetes com agregados naturais e condições de ensaio

Geometria Massa do provete (g) T (ºC) Água

Densidade Água

Baridade (kg/m3) Provete h (mm) Diâm (mm) Ar Imerso Sup seca

sa1 64,2 101,6 1231,8 723,1 1233,5 19,9 1,00122 2409,3 sa2 63,5 101,6 1218,6 715,1 1219,6 19,9 1,00122 2411,4 sa4 62,6 101,6 1142,5 655,4 1146,3 20,6 1,00106 2323,1 sa5 60,4 101,6 1179,6 699,4 1180,8 20,6 1,00106 2445,8 sa6 64,8 101,6 1182,6 677,9 1188,4 20,6 1,00106 2312,3 sa7 64,0 101,6 1177,4 677,3 1182,8 20,7 1,00104 2324,8


126

Quadro II. 16 – Resultados do ensaio de tração indireta e determinação de ITSR em provetes com agregados naturais

Grupos Provetes "a seco" Provetes "imersos" Características dos provetes sa1 sa4 sa6 sa2 sa5 sa7

Massa do provete (arredondado a 0,1g) 1231,8 1142,5 1182,6 1218,6 1179,6 1177,4 Diâmetro do provete (arredondado a 0,1mm) 101,6 101,6 101,6 101,6 101,6 101,6 Altura do provete (arredondado a 0,1 mm) 64,2 62,6 64,8 63,5 60,4 64,0

Altura média (mm) 63,9 62,6

Diferença entre a altura média dos dois grupos (arredondada a 0,1 mm) não deve exceder os 5mm 1,2

Volume geométrico do provete (cm3) 520,5 507,5 525,3 514,8 489,7 518,9 Baridade geométrica média (g/cm3) 2,367 2,251 2,251 2,367 2,409 2,269 Massa do provete imerso em água

723,1 655,4 677,9 715,1 677,9 677,3 (arredondado a 0,1g)

Massa provete com sup. Seca (g) 1233,5 1146,3 1188,4 1219,6 1188,4 1182,8 Valor de K para correção 1,00122 1,00122 1,00106 1,00122 1,00106 1,00104

Baridade imersa (g/cm3) 2,409 2,323 2,312 2,411 2,306 2,325 Baridade imersa média (g/cm3) 2,348 2,348

A diferença da baridade imersa média dos dois grupos de provetes (g/cm3) não deve exceder os 0,015g/cm3

(15 kg/m3) 0,001



Quadro II. 16 (Continuação) – Resultados do ensaio de tração indireta e determinação de ITSR em provetes com agregados naturais

Grupos Provetes "a seco" Provetes "imersos" Características dos provetes sa1 sa4 sa6 sa2 sa5 sa7

Características dos provetes depois do vácuo Diâmetro do provete (arredondado a 0,1mm) --- --- --- 101,6 101,6 101,6 Altura do provete (arredondado a 0,1 mm) --- --- --- 63,7 60,6 64

Volume do provete (cm3) --- --- --- 516,4 491,3 518,9

O aumento do volume dos provetes após o vácuo não deve exceder 2%

NA 508,9 (g/cm3)

1,0% Ensaio de tração indireta EN 12697-23

Tempo de condicionamento (h) NA NA NA 72 72 72 Temperatura de ensaio (ºC) 20 20 20 40 40 40 Resistência máxima (kN) 4,4 1,91 3 4,3 4,9 2,7 Resistência média (kN) 3,1 4,0

Tração indireta ITS (GPa) 0,00043 0,00019 0,00029 0,00042 0,00051 0,00026 Tração indireta média ITS (GPa) 0,000359776 0,000399006

Tração indireta média ITS (kPa) 359,776 399,006

ITSR (%) 111

1 Valor não considerado no cálculo da tração indireta (ITS) por se tratar de um outlier.


128

Quadro II. 17 – Características dos provetes com agregados de betão britado e condições de ensaio

Geometria Massa do provete (g) T (ºC) Densidade Baridade provete h (mm) Diâm (mm) Ar Imerso Sup seca Água Água (kg/m3)

sr1 64,7 101,6 1163,6 653,3 1168,3 19,2 1,00136 2255,9 sr2 67,6 101,6 1171,6 651,7 1184,3 19,2 1,00136 2196,4 sr3 65,6 101,6 1163,9 649,6 1169,4 19,0 1,00140 2235,8 sr4 66,1 101,6 1163,2 646,4 1173,9 18,5 1,00150 2202,0 sr5 66,6 101,6 1168,0 645,5 1176,1 17,5 1,00180 2198,8 sr6 67,2 101,6 1168,3 641,4 1177,0 17,5 1,00180 2178,9



Quadro II. 18 – Resultados do ensaio de tração indireta e determinação de ITSR em provetes com agregados com betão britado

Grupos Provetes " a seco" Provetes "imersos" Características dos provetes sr1 sr2 sr4 sr3 sr5 sr6

Massa do provete (arredondado a 0,1g) 1163,6 1171,6 1163,2 1163,9 1168,0 1168,3

Diâmetro do provete ( arredondado a 0,1mm) 101,6 101,6 101,6 101,7 101,7 101,7

Altura do provete ( arredondado a 0,1 mm) 64,7 67,6 66,4 65,6 66,8 67,0 Altura média (mm) 66,2 66,5

Diferença entre a altura média dos dois grupos (arredondada a 0,1 mm) não deve exceder os 5mm 0,2

Volume geométrico do provete (cm3) 524,5 548,0 538,3 532,9 542,6 544,2

Baridade geométrica média (g/cm3) 2,218 2,138 2,161 2,184 2,153 2,147 Massa do provete imerso em água

(arredondado a 0,1g) 653,3 651,7 646,4 649,6 645,5 641,4

Massa provete com sup. seca (g) 1168,3 1184,3 1173,9 1169,4 1176,1 1177

valor de K para correção 1,00136 1,00136 1,0015 1,0014 1,0018 1,0018

Baridade imersa (g/cm3) 2,256 2,196 2,202 2,236 2,199 2,179 Baridade imersa média (g/cm3) 2,218 2,204

A diferença da baridade imersa média dos dois grupos de provetes (g/cm3) não deve exceder os 0,015g/cm3

(15kg/m3) 0,014


130

Quadro II. 18 (Continuação) – Resultados do ensaio de tração indireta e determinação da resistência conservada em provetes com agregados naturais

Grupos Provetes " a seco" Provetes "imersos" Características dos provetes sr1 sr2 sr4 sr3 sr5 sr6

Características dos provetes depois do vácuo Diâmetro do provete (arredondado a 0,1mm) --- --- --- 101,7 101,7 101,7 Altura do provete ( arredondado a 0,1 mm) --- --- --- 65,5 66,7 67,3

Volume do provete (cm3) --- --- --- 532,1 541,8 546,7 O aumento do volume dos provetes

NA 540,2 (g/cm3)

após o vácuo não deve exceder 2% 1,0% Ensaio de tração indireta EN 12697-23

Tempo de condicionamento (h) 72 72 72 Temperatura de ensaio (ºC) 20 20 20 40 40 40 Resistência máxima (kN) 6,3 4 4,1 5 3,5 3,3

Resistência média(kN) 4,8 3,9 Tração indireta ITS (GPa) 0,0006 0,0004 0,0004 0,0005 0,0003 0,0003

Tração indireta média ITS (GPa) 0,000455947 0,00037115

Tração indireta média ITS (Kpa) 455,947 371,150

ITSR (%) 81

RESULTADOS GRÁFICOS


APÊNDICE III. Resultados Gráficos

III.1 Estabilidade Marshall em provetes formulados com agregados naturais

Figura III. 1 – Estabilidade Marshall Provete A1 – Percentagem de betume 3,5%

Resultados:

Estabilidade de Marshall: 10,2 kN

Fator de correção (c): 0,992 (altura) [mm]

Estabilidade de Marshall corrigida (S): 10,1 kN

Deformação Marshall Nominal (Fn): 3,4 mm


132


Resultados:








Resultados:






134

Figura III. 4 – Estabilidade Marshall Provete A4 – Percentagem de betume 4%

Resultados:








Resultados:






136


Resultados:

Estabilidade de Marshall: 12 kN







Resultados:






138


Resultados:








Resultados:






140


Resultados:








Resultados:






142


Resultados:








Resultados:






144


Resultados:








Resultados:






146

III.2 Estabilidade Marshall em provetes formulados com agregados reciclados

Figura III. 16 – Estabilidade Marshall Provete R1 – Percentagem de betume 3,5%

Resultados:








Resultados:






148


Resultados:







Figura III. 19 – Estabilidade Marshall Provete R4 – Percentagem de betume 4%

Resultados:






150


Resultados:


Fator de correção (c): 0868 (altura) [mm]






Resultados:






152


Resultados:








Resultados:






154


Resultados:








Resultados:






156


Resultados:








Resultados:






158


Resultados:








Resultados:






160


Resultados:







III.3 Ensaios de tração indireta em provetes formulados com agregados naturais

Figura III. 31 – Tração indireta em provete seco Sa1 – Percentagem de betume 4,6%

Resultados:






162

Figura III. 32 – Tração indireta em provete seco Sa4 – Percentagem de betume 4,6%

Resultados:







Figura III. 33 – Tração indireta em provete seco Sa6 – Percentagem de betume 4,6 %

Resultados:






164

Figura III. 34 – Tração indireta em provete imerso Sa2 – Percentagem de betume 4,6%

Resultados:








Resultados:






166


Resultados:







III.4 Ensaios de tração indireta em provetes formulados com agregados reciclados

Figura III. 37 – Tração indireta em provete seco Sr1 – Percentagem de betume 4,7%

Resultados:






168


Resultados:








Resultados:






170

Figura III. 40 – Tração indireta em provete imerso Sr3 – Percentagem de betume 4,7%

Resultados:








Resultados:






172


Resultados:







III.5 Ensaios Wheel Tracking em lajes com agregados naturais

Figura III. 43 – Wheel Tracking em laje de agregado natural – Percentagem de betume 4,6% (1)

Figura III. 44 – Wheel Tracking em laje de agregado natural – Percentagem de betume 4,6% (2)

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

0 2000 4000 6000 8000 10000

De

form

ação

(m

m)

Ciclos

Laje A1

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

0 2000 4000 6000 8000 10000

De

form

ação

(m

m)

Ciclos

Laje A2


174

III.6 Ensaios Wheel Tracking em lajes com agregados de betão britado

Figura III. 45 – Wheel Tracking em laje de agregados reciclados – Percentagem de betume 4,7% (1)

Figura III. 46 – Wheel Tracking em laje de agregados reciclados – Percentagem de betume 4,7% (2)

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

0 2000 4000 6000 8000 10000

De

form

ação

(m

m)

Ciclos

Laje R1

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

0 2000 4000 6000 8000 10000

De

form

ação

(m

m)

Ciclos

Laje R2



ANEXO I. Ficha Técnica do Betume

Descrição:

Betume convencional para misturas betuminosas.

Quadro AI. 1 – Verificação do cumprimento na normalização em vigor para o betume 50/70 Repsol

Departamento de Engenharia Civil -...

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