Avaliação das propriedades mecânicas de uma mistura de material asfáltico fresado e vidro moído com a adição de cal de carbureto

Abstract

A utilização de resíduos domésticos, industriais e da construção civil vem ganhando bastante espaço nas últimas décadas, tendo em vista a preocupação social e ambiental em preservar e reutilizar os recursos naturais. Na pavimentação, a reciclagem do pavimento rodoviário através da utilização do material asfáltico fresado (RAP) é um método de recuperação estrutural e funcional da rodovia empregada há muitas décadas no país, devido a vantagens técnicas, econômicas e ambientais. Nem sempre apenas o RAP é suficiente para a estabilização da camada do pavimento e, para isso, vêm sendo empregados materiais à base de cálcio, como o cimento Portland e a cal hidratada, porém estas tendem a ser prejudiciais ao meio ambiente e economicamente questionáveis. Dessa forma, a presente dissertação tem a premissa de estudar o aproveitamento da mistura de três resíduos, avaliando a viabilidade da utilização desses como camada de pavimento. O primeiro resíduo é o material asfáltico reciclado advindo da fresagem do revestimento asfáltico de um pavimento. O segundo material utilizado é a cal de carbureto, resíduo vindo da fabricação do gás acetileno, atuando como substituto dos materiais comumente utilizados como a cal hidratada e o cimento Portland. Como a cal, em geral, reage de forma satisfatória com a parte fina dos solos e o RAP por si só tem uma deficiência dessa fração fina, foi utilizado um terceiro resíduo, o vidro moído. Este resíduo foi escolhido não só por questões granulométricas, mas também pelo alto teor de SiO2 que apresenta na sua composição e, assim, possibilitando que ocorram reações pozolânicas com os íons de cálcio da cal, formando compostos cimentantes, adquirindo propriedades de resistência e rigidez. Para a presente pesquisa, a proporção de RAP e vidro moído foi de 70/30 para todos os casos, com a adição de 3 e 7% de cal de carbureto. Esses foram moldados com peso específico aparente seco de 19 e 20 kN/m³ e curados por 28 dias. Além disso, para verificar a influência da fração fina do vidro moído nas reações, foram estudados três teores diferentes do vidro moído passante na peneira n. 200 (VM200): 10, 15 e 25% da massa total do corpo de prova. Para atender todas as variáveis citadas, foram realizadas um total de 12 misturas em duplicatas. Ensaios de resistência à compressão simples (RCS), resistência à tração por compressão diametral (RTCD), durabilidade por molhagem e secagem, módulo de resiliência (MR) e módulo complexo (E*) foram executados para as devidas análises. Os resultados mostram que o efeito de cada uma das variáveis selecionadas é considerado estatisticamente satisfatório para a obtenção de resultados significativos, mostrando que a combinação destes elementos tem potencial para a utilização como camada de pavimento. É observado também que ao adicionar um teor maior de pó de vidro na mistura, mais este tende a influenciar nos resultados. O índice porosidade/teor volumétrico de agente cimentante [η/Biv0,28] mostrou-se adequado para a previsão do comportamento da mistura nos ensaios aqui estudados. Através desse índice, foi possível obter uma relação entre os ensaios de RCS e RTCD, além de se obter uma relação entre a perda de massa acumulada (PMA) com o número de ciclos no ensaio de durabilidade e uma relação entre o módulo dinâmico (|E*|), frequência (F) e temperatura (TT) no ensaio de módulo complexo.

The use of domestic and industrial waste has been gaining much space in recent decades, in view of the social and environmental concern in preserving and reusing natural resources. In paving, recycling the road pavement through the use of reclaimed asphalt pavement (RAP) is a method of structural and functional recovery of the highway used for many decades in Brazil, due to technical, economic and environmental advantages. RAP is not always sufficient to stabilize the pavement layer and, for this, calcium-based materials, such as Portland cement and hydrated lime, have been used, but these tend to be harmful to the environment and economically questionable. Thus, this research has the premise of studying the use of the mixture of three residues, evaluating the feasibility of using these as a pavement layer. The first residue is the recycled asphalt material coming from the milling of the asphalt coating. The second material used is carbide lime, a residue from the manufacture of acetylene gas, acting as a substitute for commonly used materials such as hydrated lime and Portland cement. As lime, in general, reacts satisfactorily with the fine part of the soil and the RAP alone has a deficiency of this fine fraction, a third residue, finely ground waste glass, was used. This residue was chosen not only for granulometric reasons, but also for the high SiO2 content found in its composition and, thus, allowing pozzolanic reactions to occur with the calcium ions of lime, forming cementing compounds, acquiring resistance and rigidity properties. For the present research, the proportions of RAP and ground glass were 70/30, with the addition of 3 and 7% carbide lime. These were molded with an apparent dry unit weight of 19 and 20 kN/m³ and cured for 28 days. In addition, to verify the influence of the fine fractions of the ground glass on the reactions, three different levels of ground glass passed through the sieve n. 200 (VM200): 10, 15 and 25%. To analyze all the variables mentioned, a total of 12 mixtures were performed in duplicates. Tests of unconfined compressive strength (RCS), indirect tensile strength (RTCD), durability, resilient modulus (MR) and complex modulus (E *) were performed for due analysis. The results show that the effect of each variable is considered statistically satisfactory to obtain significant results. It is also observed that when adding a higher content of glass powder to the mixture, the more it tends to influence the results. The porosity/binder index [η/Biv0.28] proved to be adequate for predicting the behavior of the mixture in the tests studied here. Through this index, it was possible to obtain a relationship between the RCS and RTCD tests, in addition to obtaining a relationship between the accumulated loss of mass (PMA) with the number of cycles in the durability test and a relationship between the dynamic modulus (|E*|), frequency (F) and temperature (TT) in the complex modulus test.