Determinação de parâmetros mecânicos para dimensionamento de pavimentos com resíduos de construção e demolição

Abstract

Os processos de reciclagem e produção de agregados reciclados provenientes de resíduos de construção e demolição (RCD) estão se consolidando no Brasil, mas o seu emprego não ocorre na mesma proporção. A utilização desses em pavimentação, principalmente em camadas de base e sub-base, é considerada mais conveniente que em outras áreas, visto que não necessita de procedimentos avançados de reciclagem e utiliza os mesmos processos construtivos que agregados já consagrados, como britas graduadas. Entretanto, as recomendações normativas existentes remetem à caracterização dos agregados, sendo que as alusões ao seu comportamento mecânico são idênticas às impostas para britas graduadas. Além disso, a literatura existente é limitada frente a outros materiais alternativos, o que implica restrições ao seu emprego. Buscando atenuar essas incertezas, essa pesquisa tem como objetivo analisar o comportamento mecânico de agregados reciclados provenientes de RCD, de modo a identificar suas principais características e fornecer parâmetros de anteprojeto para o dimensionamento de pavimentos que utilizam esse material como camadas de suporte. Para isso, a primeira etapa comportou uma análise dos processos de beneficiamento dos agregados reciclados, de modo a identificar como influem nas suas características, o que foi alcançado concomitantemente a segunda etapa, que consistiu na análise dos agregados por meio de ensaios específicos de caracterização física e química. A terceira e principal etapa baseou-se na análise do comportamento mecânico, que além da determinação em equipamentos convencionais, também utilizou um equipamento triaxial de grande porte que comporta corpos de prova de 25 x 50 cm, permitindo a utilização da distribuição a ser empregada em campo. Essa etapa iniciou pela análise da compactação, realizada com curvas granulométricas e modos de umedecimento distintos, onde os mais promissores foram escolhidos para verificar a influência do método de compactação, sendo ele dinâmico ou vibratório. Após essas determinações, a análise concentrou-se no módulo de resiliência, na resistência ao cisalhamento e na deformação permanente, sendo que as evoluções da deformação permanente foram classificadas segundo a teoria do Shakedown. Os resultados demonstraram que a compactação causa a quebra de agregados, porém essa é menor quando utilizada compactação dinâmica. Os RCD apresentaram bom comportamento em relação deformações elásticas, com módulo de resiliência semelhantes aos apresentados por britas. Dado a diminuição de partículas lamelares causada pela quebra durante o processo de compactação, os valores mais representativos do ângulo de atrito e do intercepto coesivo foram 41° e 60 kPa, respectivamente. As análises das deformações realizadas em multiestágios demonstraram que, se utilizados em pavimentos com baixo de volume de tráfego, para razões de tensões σd / σ3 < 2 e tensões desvio σd ≤ 210 kPa, bases compostas de RCD não vão desenvolver deformações plásticas iniciais excessivas e o material vai responder elasticamente. Além disso, essas bases estão seguras contra falhas de cisalhamento. Em suma, as análises indicam que os RCD podem ser utilizados como materiais para bases e sub-bases de pavimentos de baixo volume de tráfego, dando um destino nobre a uma matéria-prima renovável e facilmente encontrada, que na maioria das vezes é desperdiçada e cuja geração aumenta constantemente.

Construction and Demolition Waste (CDW) recycling processes are consolidating in Brazil, but their use does not occur in the same proportion. The application of such in pavement, especially in base and sub-base layers, it is considered more convenient than in other areas because it does not require advanced recycling procedures and using the same constructive processes which aggregates already established, as graded gravel. However, existing normative recommendations refer to the characterization of the aggregates, and the allusions to their mechanical behavior are identical to those imposed on graded gravel. Moreover, the existing literature is limited compared to other alternative materials, implying restrictions on its use. Seeking to mitigate these uncertainties, this research aims to analyze the mechanical behavior of recycled aggregates from CDW, in order to identify its main characteristics and provide parameters for draft design of pavements that using this material as a support layer. For this, the first step involved an analysis of the aggregates recycling procedures, in order to identify the influence of this process in their characteristics, which were concomitantly reached the second stage consisting in the analysis of aggregate by specific tests of physical and chemistry characterization. The third and main step was based on the analysis of mechanical behavior, which besides determining in conventional equipment also utilized a large triaxial device that carries specimens of 25 x 50 cm, allowing the use of the distribution to be employed in field. This step began by analyzing the compaction performed with gradation curves and distinct modes of moistening, where the most promising were chosen to investigate the influence of compaction method, either dynamic or vibration. After these determinations, the analysis focused on the resilient modulus, shear strength and permanent strain, and the evolution of permanent strain were classified according to the theory of Shakedown. The results showed that compaction causes the aggregates break, but this is less when used dynamic compaction. The CDW had good behavior relative elastic strains, with resilient modulus similar to those presented by gravel. Since the decrease of lamellar particles caused by breakage during the compaction process, the most representative values of the friction angle and cohesive intercept were 41° and 60 kPa, respectively. The analysis of the permanent strain carried out in multistage demonstrated that if used in pavements with low traffic volume, for reasons of stress σd / σ3 < 2 and deviator stress σd ≤ 210 kPa, compound bases CDW will not develop excessive initial plastic strain and the material will respond elastically. In addition, these bases are secure against shear failure. In essence, the analysis indicates that the CDW can be used as materials for bases and sub-bases of low volume traffic floors, giving a noble destiny to a renewable raw material and easily found that most of the time is wasted and whose generation is constantly increasing.