estudo de areias artificiais em concreto betuminoso

FACULDADE DE ENGENHARIA KENNEDY
ESTUDO DE AREIAS ARTIFICIAIS EM CONCRETO BETUMINOSO
BELO HORIZONTE
2009
FACULDADE DE ENGENHARIA KENNEDY
ESTUDO DE AREIAS ARTIFICIAIS EM CONCRETO BETUMINOSO
Trabalho apresentado como quesito final ao curso de
Especialização em Pavimentação e Restauração
Rodoviária e Aeroportuária da Faculdade de Engenharia
Kennedy
Orientador: José Flávio do Nascimento
BELO HORIZONTE
2009
AGRADECIMENTOS
A todos que direta ou indiretamente contribuíram para que eu pudesse concluir mais
essa etapa de minha formação profissional.
LISTAS DE FIGURAS
Figura 01
Extração de areia natural
Figura 02
Injeção de água no sistema em via úmida na peneira
Figura 03
Lavador de roscas helicoidais LD-24
Figura 04
Dosagem do teor de CAP
Figura 05
Moldagem do corpo de prova 75 golpes por face
Figura 06
Rompimento do corpo de prova
20
26
26
31
32
33
LISTA DE TABELAS
Tabela 01
Estimativa Produção Areia Artificial
Tabela 02
Resultados de Ensaios
17
34
RESUMO
O presente trabalho apresenta um estudo sobre o uso de areias artificiais em
Concreto Betuminoso Usinado a Quente enquanto material capaz de oferecer estabilidade,
resistência e suportar as tensões provenientes do trafego e a influência dessas areias na
mecânica dos revestimentos constituídos em grande parte por agregados, miúdos e
graúdos. O objetivo foi apresentar subsídios teóricos e práticos sobre o aproveitamento de
areias artificiais em concreto betuminoso usinado a quente (CBUQ) e estabelecer uma
comparação com as misturas betuminosas feitas utilizando areias naturais da grande Belo
Horizonte. Como resultado, foi possível avaliar que é viável o uso de areias artificiais ou
britadas de pedreiras, em substituição às areias naturais de rios ou barrancos para as obras
de pavimentação com concreto betuminoso usinado a quente (CBUQ). Também pesquisou
os impactos ambientais resultantes da atividade de extração da areia para os rios e para o
solo e sugere alternativas para superar os problemas causados pela atividade em estudo. O
estudo contou com uma pesquisa bibliográfica e um estudo de campo em que se realizou
ensaios para consolidar os resultados obtidos sobre o tema escolhido.
Palavras – chave: Areia artificial, agregados, concreto betuminoso. granulometria
SUMARIO
1INTRODUÇÃO
2 PRESSUPOSTOS TEÓRICOS
2.1 Agregados
2.2 Tipos de Agregados
2.2.1 Características dos agregados e sua importância
2.3 Areias Artificiais
2.3.1 Dimensões das areias
2.3.2 Características
2.3.3 Mercado de areia artificial
2.3.4 Produção de areias artificiais
2.4 Desmonte hidráulico
2.5 Britagem das rochas
2.6 A extração dos agregados e o meio ambiente
2.7 Beneficiamento
2.8 O papel da rodovia no contexto do desenvolvimento econômico
brasileiro
3 METODOLOGIA
4 RESULTADOS DO ESTUDO DE CAMPO
4.1 Procedência dos Materiais
4.1.1 Dosagem experimental do teor de ligante de projeto
4.2 Etapas do ensaio
5 CONCLUSÃO
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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09
09
11
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30
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39
8
1 INTRODUÇÃO
O Concreto Betuminoso Usinado a Quente - CBUQ, é uma mistura
executada em usina apropriada, com características específicas, compostas de
agregado mineral graduado, material de enchimento (FILLER), e ligante betuminoso,
espalhada e compactada a quente. Face ao exposto é de se notar a grande
influência desses agregados nas propriedades da mistura desse concreto como:
estabilidade mecânica dos revestimentos; resistência à abrasão superficial; suportar
as tensões solicitantes do tráfego e transmiti-las às camadas inferiores do
pavimento.
Os agregados miúdos quartzosos, naturais, estão cada vez mais escassos
nos grandes centros urbanos, devido aos seguintes fatores: aumento de consumo;
expansões urbanas, ocupando antigas zonas produtoras de areia, deslocando a
extração para regiões cada vez mais distantes acarretando aumento nos custos de
operação e transporte; maior conscientização ambiental do ser humano, que busca
cada vez mais resgatar suas dívidas para com a natureza, respeitando seus rios,
suas florestas e tudo o que interfere no equilíbrio ambiental.
A qualidade desses agregados miúdos naturais, em termos de uniformidade
granulométrica, teores de material pulverulento e argilas em torrões têm
comprometido negativamente a qualidade dos concretos, impulsionando os
consumidores (construtoras e concreteiras, etc.) na busca de soluções técnicas e
econômicas para melhorar a qualidade dos concretos. O uso de areia artificial de
rocha britada tem se tornado uma solução para o problema de insuficiência de
agregados miúdos naturais de qualidade e da necessidade de aumentar a
resistência à tração do concreto com recursos tecnológicos e não com o aumento no
consumo de cimento por metro cúbico de concreto, solução que causa maior
incidência de fissuras e aumento no custo do concreto.
Este estudo teve como objetivo apresentar subsídio para aproveitamento de
areias artificiais para o uso em concreto betuminoso usinado a quente, e observar
suas características técnicas quando comparadas com as misturas betuminosas
feitas utilizando areias naturais da grande Belo Horizonte.
A fundamentação teórica ocorreu a partir de uma pesquisa bibliográfica e de
um estudo de campo, pois a pretensão é responder ao seguinte questionamento:
como ocorre o uso de areias artificiais em concreto betuminoso em Belo Horizonte?
9
2 PRESSUPOSTOS TEÓRICOS
2.1 Agregados
Anualmente no mundo, são utilizados mais de 5 bilhões de toneladas de
agregado, em função das 800 milhões de toneladas de cimento consumidas.
Segundo Bucher (1986), o consumo per capital é variável, sendo que nas
regiões onde ocorre uma conjunção de fatores, aliando-se a uma alta densidade
populacional junto com um grande consumo de cimento por habitante, o problema
se agrava de maneira muito mais rápida. Em determinadas regiões da Alemanha,
Inglaterra e Japão, literalmente não se dispõe mais de agregados e, é necessário
importá-los, por via marítima, de outros países ou de lugares bastante distante.
O processamento de agregados britados de rochas leva à obtenção de
partículas com o mínimo possível de elementos fracos; a explosão de rochas
resistentes, finamente texturada, propicia a produção de partículas com quantidade
mínima de micro fissuras (AITCIN 2000).
A resistência dos agregados naturais (areias e cascalhos, por exemplo)
depende da natureza das rochas matrizes.
A fase agregado é predominantemente responsável pela massa unitária,
módulo de elasticidade e estabilidade dimensional do concreto betminoso usinado a
quente.
Em outras palavras, a composição química ou mineralógica das fases
sólidas do agregado é comumente menos importante do que as características
físicas, tais como: volume, tamanho e distribuição dos poros.
É
necessário
determinar
a
resistência,
textura
e
características
mineralógicas, propriedades físicas e químicas da rocha e do agregado para a
melhoria da resistência do concreto. A resistência de rochas é fortemente
relacionada com sua composição mineralógica (YASAR, 2004).
A granulometria é talvez a propriedade mais importante do agregado após a
sua resistência. È ela que condiciona a compacidade do concreto e, portanto, todas
as propriedades deste material (COUTINHO 1998).
Segundo YASAR (2004), é necessário determinar a resistência, textura e
características mineralógicas, propriedades físicas e químicas da rocha e do
agregado para a melhoria da resistência do concreto ( CBUQ ).
Nesse sentido, pode-se dizer que as propriedades mecânicas e a
durabilidade do concreto contendo areia britada dependem da composição da pasta,
10
volume da pasta, características físicas das partículas da areia e natureza da
interface pasta-agregado.
Entende-se por agregado, miúdo ou graúdo, o material granular, sem forma
e volume definidos, geralmente inerte, de dimensões e propriedades adequadas
para uso em obras de engenharia (PETRUCCI 1978).
São agregados as rochas britadas, os fragmentos rolados, encontrados nos
leitos dos rios e os materiais encontrados em jazidas, provenientes de alterações de
rochas.
Os agregados usados nos concretos são divididos em dois grupos, miúdos
(areias naturais ou artificiais) com diâmetros inferiores a 4,8 mm, e graúdos (rochas
britadas, cascalhos de rio, etc) com diâmetros superiores a 4,8 mm.
Conforme
registrou
GLENCROSS-GRANT
(2003),
foi
realizado
um
levantamento de características de areias para construção na Austrália em 2002,
obtendo o seguinte resultado: das 50 (cinquenta) areias coletadas, 17 (dezessete)
foram extraídas de praias ou dunas, 3 (três) foram dragadas de estuários nas costas
marítimas, 5 (cinco) tomadas do interior de enseadas, 18 (dezoito) foram de minas
(rochas decompostas), 1(uma) de rocha britada e 6 (seis) foram descritas como
misturas de diversas fontes.
Os agregados são utilizados em lastros de ferrovias, base para calçamentos,
como materiais constituintes da pista de rolamento das estradas, e em concretos,
argamassas de cimento Portland e concreto betuminoso usinado a quente.
Ocupando aproximadamente 95% do volume de CBUQ e 70% do volume
dos concretos, a qualidade do agregado é importantíssima para a qualidade do
concreto e também das argamassas.
Segundo PETURCCI (1978), os agregados desempenham um importante
papel nas argamassas e concretos, quer do ponto de vista econômico, quer do
ponto de vista técnico e, exercem influência benéfica sobre algumas características
importantes, como: retração, aumento da resistência ao desgaste, etc., sem
prejudicar a resistência aos esforços mecânicos, pois os agregados de boa
qualidade têm resistência superior à da pasta de cimento. O mesmo se aplica para
misturas betuminosas.
11
2.2 Tipos de Agregados
Várias são as rochas aptas a serem exploradas para a produção de
agregados industrializados, como as pedras britadas e as areias artificiais.
As
rochas mais exploradas, segundo (BAUER 1994), são: o granito; o bassalto; o
gnaisse; o calcário; a escória de alto-forno e a Hematita
As características mineralógicas do agregado graúdo são um importante
fator influenciante nas propriedades mecânicas do concreto. O baixo módulo de
elasticidade e resistência à tração na flexão dos concretos com calcário calcítico
parece ser devido à grande quantidade de calcita, um mineral macio e abundante na
composição do calcário calcítico;
2.2.1 Características dos agregados e sua importância
a) Massa específica
Os agregados naturais são porosos, variando de 2% (rochas ígneas), 5%
(rochas sedimentares densas), e de 10% a 40% para arenitos e calcários muito
porosos.
A massa específica aparente (massa de material por unidade de volume)
varia de 2600 kg/m³ a 2700 kg/m³ e a unitária (massa das partículas do agregado
quer ocupam uma unidade de volume) varia de1300 kg/m³ a 1750 kg/m³
(MEHTA,1994).
b) Absorção e Umidade superficial
Quando todos os poros permeáveis estão preenchidos e não há um filme de
água na superfície, o agregado está na condição saturada superfície seca (SSS);
quando o agregado está saturado e também há umidade livre na superfície, o
agregado está na condição úmida saturada.
Na condição seca em estufa, toda a água evaporável do agregado foi
removida pelo aquecimento a 100º C. A capacidade de absorção é definida como a
quantidade total de água requerida para trazer um agregado da condição seca em
estufa para a condição SSS; a absorção efetiva é definida como a quantidade de
água requerida para trazer o agregado da condição seca ao ar para SSS.
12
Areias podem sofrer um fenômeno conhecido como inchamento e
dependendo do teor de umidade e composição granulométrica do agregado, pode
ocorrer um aumento considerável do volume aparente da areia, porque a tensão
superficial da água mantém as partículas afastadas. Como a maioria das areias é
despachada para uso na condição saturada, podem ocorrer grandes variações nos
consumos por betonada, se a dosagem for feita em volume. Por esta razão, a
dosagem de CBUQ em massa tem se tornado uma prática normalizada na maioria
dos países.
c) Resistência à Compressão, resistência à abrasão e módulo de elasticidade.
São propriedades inter-relacionadas e que são muito influenciadas pela
porosidade. Os agregados saturados, comumente usados para a produção de
concreto normal, são geralmente, densos e resistentes, portanto, raramente é um
fator limitante da resistência e propriedades elásticas do concreto endurecido.
Valores típicos da resistência à compressão e do módulo de elasticidade
dinâmico da maioria dos granitos, basaltos, “trapps”, “flits”, arenito quartizitico e
calcários densos variam de 210 MPa a 310 MPa
e 70 GPa a 90 GPa,
respectivamente. Quanto às rochas sedimentares, a porosidade varia numa faixa
mais larga, e da mesma forma a resistência máxima à compressão, para cada tipo
de rocha, foi da ordem de 240 MPa. Alguns calcários e arenitos apresentam
resistências à compressão tão baixas quanto 96 MPa e 48 MPa, respectivamente
(MEHTA 1994). Tais propriedades influenciam a estabilidade nas misturas
betuminosas.
d)Sanidade
Considera-se que o agregado é instável quando mudanças no seu volume,
induzidos pelo intemperismo, como ciclos alternados de umedecimentos e secagem,
ou congelamento e descongelamento, resultam na deterioração de concretos e
argamassas. Geralmente a instabilidade ocorre para todas as rochas que têm certa
estrutura porosa (MEHTA, 1994).
e) Composição granulométrica
Composição granulométrica é a distribuição das partículas dos materiais
granulares entre várias dimensões e é usualmente expressa em termos de
13
porcentagens acumuladas maiores ou menores do que cada uma das aberturas de
uma série de peneiras, ou de porcentagens entre certos intervalos de aberturas das
peneiras.
A origem dos depósitos de cascalhos e rochas causa grandes diferenças na
forma e granulometria dos agregados e estas diferenças são mais pronunciadas no
material fino. Partículas finas são em geral muito mais alongadas/ou irregulares do
que as partículas graúdas.
É muito importante a especificação de limites granulométricos e da
dimensão máxima dos agregados, devido à sua influência na trabalhabilidade e
custo dos concretos. Por exemplo, areias muito grossas produzem misturas de
concreto muito ásperas e não trabalháveis; areias muito finas aumentam o consumo
de água e as areias médias (que não têm uma grande deficiência ou excesso de
qualquer tamanho de partícula) produzem misturas de concreto mais trabalháveis e
econômicas.
Segundo Petrucci(1978), o início dos estudos de granulometria se deu com
Feret, na França, devendo-se, porém, a Fuller e a Thompson, nos Estados Unidos,
as primeiras investigações em grande escala.
Quanto à curva granulométrica ideal dos agregados para os concretos, a
orientação de J. Bolomey (de Lausanne), através de suas curvas granulométricas,
ainda hoje é preconizada e utilizada em muitos lugares (PETRUCCI 1978).
f) Forma dos agregados
Quanto à forma dos agregados miúdos, pela ordem, as areias com formato
mais equidimensional são: areia de gnaisse, areia natural e areia de calcário.
Na microscopia eletrônica de varredura, fotomicrografia das areias e britas,
observa-se, também, um formato mais equidimensional das partículas das areias, de
gnaisse e natural, e britas n° 0 e n° 1, enquanto que as partículas da areia de
calcário têm características mais lamelares.
A forma das partículas dos agregados tem influência nas propriedades do
concreto: a melhoria da forma dos agregados, miúdos e graúdos, propiciaria a
redução de vazios na mistura de agregados e, também, redução do teor de
argamassa para preenchimento dos vazios e custo dos concretos.
Para determinar a forma das partículas podem ser seguidos dois processos:
fazer medições geométricas sobre cada uma das partículas ou determinar certas
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propriedades do seu conjunto como a permeabilidade, a massa unitária e o tempo
de escoamento de um dado volume de agregado através de um orifício
(COUTINHO, 1988).
a) Determinação do índice de forma pelo método do paquímetro: é um
método da ABNT – NBR 7809, para agregado graúdo, sendo que o índice de forma
dos grãos do agregado não deve ser superior a 3.
b) Determinação do coeficiente volumétrico: é o processo mais apropriado
para medir a forma; é baseada na esfericidade ou coeficiente volumétrico, У,
quociente do volume da partícula, V, pelo volume da esfera de diâmetro igual maior
dimensão, N, da partícula DURIEZ (1961) apud COUTINHO (1988). O coeficiente
volumétrico é definido para o agregado graúdo, e não para a areia, dada a
dificuldade da sua determinação neste caso.
c) Determinação da forma a partir da medição do coeficiente de
permeabilidade: a forma das partículas também se pode avaliar a partir da medição
do coeficiente de permeabilidade de uma camada de partículas de dimensões
uniformes, obtidas pela separação entre duas peneiras cuja abertura seja d e 2d,
por exemplo. Chama-se então angularidade à relação entre a superfície
específicada da fração do agregado calculada através do coeficiente de
permeabilidade de uma camada do material com determinada porosidade e a
superfície específica de esferas uniformes com igual dimensão granulométrica
Loudon (1952) apud COUTINHO (1988).
d) Determinação da forma a partir da medição da massa unitária e do
volume de vazios: tendo em vista que o grau de compacidade ou de arrumação das
partículas de dimensão uniforme depende da sua forma. Outro processo é levar em
conta a forma consistente na apreciação do volume de vazios obtidos pela
arrumação do agregado de dimensão uniforme (monogranular) (COUTINHO, 1988).
Supondo o caso limite de esferas de igual diâmetro agrupadas de modo que
tenham o máximo de compacidade, ou seja, de forma que cada esfera seja tangente
a 12 outras esferas (arranjadas de maneira que o centro de cada uma ocupe o
vértice de um tetraedro) a relação entre o volume aparente, isto é, a compacidade
ou porcentagem do volume sólido seria (π.2½):6= 0,74. Se os centros das esferas
ocuparem os vértices de cubos, a compacidade será de 0,52 (COUTINHO, 1988).
Como na prática não existem quaisquer destes arranjos, a norma BS 812,
toma para percentagem do volume do sólido do material mais arrendondado que já
15
foi possível encontrar o valor 0,67, a que corresponde o índice de vazios de 0,33;
medindo a percentagem de volume sólido de um dado agregado monogranular
compactado de determinada maneira, e subtraindo-o de 0,67, o número obtido mede
a percentagem de vazios em excesso sobre o material bem arredondado. Quanto
maior é o número, mais anguloso é o agregado. Em geral este número está
compreendido entre 0 e 0,12 (COUTINHO, 1988).
e) Determinação da forma a partir da medição de tempos de escoamento do
agregado: este método é aplicável à areia, e consiste em um aperfeiçoamento e
extensão do método anterior. Um dado volume de areia rigorosamente seca cai
através de um orifício sobre uma medida de volume conhecido.
A medição do tempo de escoamento de um volume conhecido de areia, e a
medição da massa unitária obtida pela sua queda permite tirar conclusões sobre a
forma das partículas (King (1972); Tobin, (1978), apud COUTINHO, 1988).
2.3 Areias Artificiais
A areia artificial ou areia industrial é um produto derivado da rocha que
passa por um processamento de britagem até atingir a granulometria desejada.
Após a perfuração da rocha, de acordo com o plano de fogo, as pedras são
transportadas até o conjunto de britagem e trabalhadas para atingir granulometria
menor que 4,8 mm. Na maioria dos processos industriais, este produto é conduzido
até os equipamentos de lavagem que retiram do produto final os finos excedentes.
2.3.1 Dimensões das areias
A areia grossa é aquela compreendida entre as peneiras 4,8 e 1,20 mm; já
areia média é aquela compreendida entre as peneiras 1,20 e 0,42 mm e a areia fina
é aquela compreendida entre as peneiras 0,42 mm e 0,075 mm
Na produção de agregado graúdo britado, pelo britamento de rochas
estáveis, obtêm-se quantidades apreciáveis de agregado miúdo, transformado
muitas vezes em depósitos de resíduos, prejudiciais ao meio ambiente, pelo
desconhecimento do meio técnico, causado geralmente por falta de pesquisas, das
vantagens da sua utilização em argamassas, concretos de cimento Portland e
CBUQ. A acumulação de vasta quantidade de pó de pedra nas pedreiras ao redor
das cidades é um grave risco para o meio ambiente.
16
No mercado da construção civil, o mesmo material pode ser definido por
termos técnicos distintos, como os agregados miúdos originários de britamento de
rochas, com as seguintes denominações: areia artificial; areia de brita; areia britada;
pó de pedra; finos de pedras britadas ou finos de britagem.
Para Cushierato (2000), a areia de brita (areia artificial ou areia britada) é o
material resultante de britagem de rochas em pedreiras, onde o beneficiamento final
é feito a úmido com a lavagem nas etapas finais de classificação para a retirada da
fração mais fina (inferior a 0,075mm), cuja granulometria final situa-se entre 4,8 mm
e 0,075mm.
2.3.2 Características
O uso de areia britada como agregado miúdo tem aumentado rapidamente
devido à diminuição da areia de rio, fazendo com que muitas construções utilizem
areia do mar e areia britada. Areia britada é diferente em forma, graduação e teor de
finos (0,075 mm) se comparada com a areia de rio, e é bem conhecido que as
propriedades do concreto com este tipo de areia são diferentes do concreto com
areia de rio (KIM 1997).
A areia artificial britada possui forma mais angulosa dos grãos. A textura
superficial é mais áspera e a maior porcentagem de finos, abaixo da peneira no. 200
(75 µm) dificulta um pouco a trabalhabilidade dos concretos no estado fresco, o que
pode ser corrigido com adição de aditivos químicos plastificantes, e que incorporam
pequena porcentagem de ar, ou a adição, inferior a 50% de areia quartzosa natural
de grãos arredondados.
Argilas e siltes estão comumente presentes em areia natural e pó de pedra
está presente em areia britada. (Em concreto fresco, a trabalhabilidade, conteúdo de
ar e exsudação são reduzidos dependendo da quantidade e composição dos
materiais finos, do conteúdo de cimento e da graduação da areia (Ahmed 1989,
apud BONAVETTI 1994).
2.3.3 Mercado de areia artificial
Os estados brasileiros que mais produzem areias artificiais são: São Paulo
com (39 %); Rio de Janeiro (16 %); Minas Gerais (12,5 %); Paraná (6,5 %); Rio
Grande do Sul (4,2 %) e Santa Catarina (3,5 %). (VALVERDE. 2006)
17
Tomando como referência o Sumário Mineral Brasileiro 2007, tem-se a
seguinte estimativa da Produção Nacional de Pedra Britada e Areia Artificial.
Tabela 01 : Estimativa Produção Areia Artificial
Ano
Produção milhões de Toneladas /ano
Pedra britada
Areia artificial
2004
135
128,7
2005
140
178
2006
146
212
Fonte: PORMIN – MINISTERIO DE MINAS E ENERGIA
A produção de areia artificial como um substituto para a areia natural já é
uma
realidade
nos
maiores
centros
urbanos
brasileiros.
Estima-se
que
aproximadamente 9% da areia consumida no estado de São Paulo são artificiais
(Valverde 2003).
2.3.4 Produção de areias artificiais
As areias artificiais são obtidas pela trituração mecânica de rochas e passam
pelas seguintes etapas de fabricação:
-Trituração mecânica das rochas.
- Peneiramento e lavagem, em alguns casos, dos agregados miúdos, para a
obtenção das faixas de areias preconizadas pela NBR 7211 – ABNT:
a)Faixa 1 – muito fina
b)Faixa 2 – fina
c)Faixa 3 – média
d) Faixa 4 – grossa
A privatização de rodovias, construção de novos pedágios, limitações
impostas por balanças, elevação nos preços dos combustíveis e o aumento das
distâncias entre os centros produtores e os consumidores de areia quatzosa natural,
por conta do esgotamento de antigas jazidas e das restrições ambientais,
provocaram grande aumento nos custos de transporte do material, o que inviabiliza
18
o crescimento da produção de areia quartzosa natural próximo dos grandes centros
consumidores.
De acordo com Neves (2001), a areia artificial pode ser obtida
principalmente, por dois processos distintos: desmonte hidráulico e britamento de
rochas.
2.4 Desmonte hidráulico
O desmonte hidráulico consiste em um jateamento de água com grande
pressão sobre um maciço rochoso. O impacto água/rocha faz com que haja a
fragmentação da rocha transformando-a em areia grossa.
Um sistema de peneiramento e lavagem separa a areia média e a conduz
para o monte e o que fica, consiste em areia fina, argila e outros materiais formados
por partículas muito finas, vão para as bacias de sedimentação ou bota-fora.
Em uma instalação com hidrociclones para classificação de areia, essa
mistura alimenta o ciclone para recuperação de certa fração granulométrica de areia.
Conforme afirma Neves (2001), este processo é recente e está em
implantação. As areias abaixo das malhas 100 mesh a 200 mesh vão para os silos e
estão prontas para embarcar.
O material particulado na granulometria abaixo de 2 mm e acima de 0,075
mm já é considerado como areia artificial, boa para o uso na construção civil,
especialmente, em pavimentação, onde os grãos possuem formatos angulosos e
textura rugosa, cujas aplicações requerem compactação mais seca que para
concreto estrutural que exige uma massa mais fluída. É condição fundamental para
este tipo extração de areia que a rocha seja um maciço granitóide intemperizado in
situ (NEVES 2001).
A partícula de areia artificial obtida pelo processo de bacia ou tanque natural
de decantação de rejeitos tem aplicação e dosagem igual à areia natural usada em
pavimentação. O grão de areia natural, por ser mais redondo, incorpora menos ar e
preenche mais vazio, tendo maior aplicação em concreto do que a areia artificial.
No entanto, há diversos estudos que contrariam esta premissa e outros em
desenvolvimento. As últimas normas sobre o tema datam de 1982 e, devido a isso, o
desenvolvimento tecnológico fica prejudicado na medida em que não descreve o
estágio atual das granulometrias disponíveis no mercado.
19
Como conseqüência, o consumidor final tem dificuldade em encontrar a
areia de qualidade (NEVES, 2001).
Portanto, se por um lado a areia artificial obtida por desmonte hidráulico
pode apresentar menor grau de resistência mecânica no concreto, a areia natural de
leito de rio possui resíduos orgânicos e impurezas húmicas, que são constituintes
deletérios do concreto.
Esses resíduos, conforme informa Neves (2001) são incomuns nas areias
artificiais obtidas, tanto por desmonte hidráulico, como por britagem. Para os rejeitos
obtidos
com
esses
processos
ainda
não
foram
encontradas
aplicações
comercialmente viáveis, porém espera-se ser possível o aproveitamento de 100% da
lama do rejeito e, para tanto, ainda são necessários estudos científicos.
2.5 Britagem das rochas
Existem dois fatores fundamentais na produção de finos de brita, que são a
litologia da rocha e as características dos equipamentos de britagem, os quais
consideram desde o desmonte até o beneficiamento final que é o peneiramento.
Atualmente, a produção de finos é bastante alta, podendo representar cerca de 40%
a 50% da produção de uma planta de agregados.
Nas pedreiras onde é viável a produção comercial de areia artificial, ela é
obtida por processos de lavagem e peneiramento em circuito fechado com
hidroclones ou peneiras desaguadoras ou ainda desaguador de canecas. O
resultado é um produto de granulometria em torno de 2 mm, sendo o restante do
material considerado como super fino, abaixo da malha de 100 mesh ou 200 mesh
que é destinado às bacias ou tanques de decantação.
Há estudos para aplicação desse material em determinados teores (7% a
20%) que, dependendo da litologia, pode ser usado no preenchimento dos vazios
existentes em certas faixas granulométricas, colaborando na melhora da
aglomeração das partículas maiores no concreto e não interferindo na sua
resistência mecânica.
Nas obras do complexo de Canoas (UHE-CESP), a areia artificial britada, de
rochas basálticas, é produzida por equipamentos denominados comercialmente de
“Barmac”, que são dois britadores tipo Impactor, de eixo vertical, que operam no
interior de uma câmara de britagem como uma bomba centrífuga, lançando
20
fragmentos de rocha em alta velocidade contra a parede plenamente revestida por
rocha.
A redução do tamanho do material se dá pelo impacto (rocha contra rocha).
O material resultante deste processo se apresenta de forma, com produção horária
de 15 m³ aproximadamente, teor de finos(<75 µm) da ordem de 14%( SALLES,
1998).
2.6 A extração dos agregados e o meio ambiente
A extração das areias naturais, conforme mostrado na figura 01, não pode
provocar erosões e danos irreparáveis ao meio ambiente. Também a extração das
areias artificiais, originárias de britagem de rochas, principalmente rochas calcárias,
deve preservar as grutas (fruto do trabalho incessante da natureza), assim como os
tesouros nelas contidos (marcas do homem pré-histórico).
Figura 01: Extração da areia natural
Fonte: Foto tirada pelo autor(2008)
21
A extração de minerais interfere no meio ambiente, sendo necessária uma
avaliação prévia da compatibilidade de seu desenvolvimento com a preservação
ambiental, evitando-se assim danos irreparáveis provocados pela mineração.
Qualquer tipo de empreendimento, seja minerário, agrícola ou industrial,
provoca modificações ambientais; a exploração da areia, cascalho e argila provoca
danos na maioria dos casos reversíveis, desde que devidamente previstos e
avaliados.
Segundo Bruchi (1997), os principais impactos ocasionados pela extração
dos bens minerais mencionados são os seguintes:
a) alteração da paisagem, pois a operação de equipamentos provoca
modificações do relevo/paisagem nos locais de extração;
b) supressão da vegetação que é provocada pela operação de
equipamentos, pela disposição do material minerado e dos rejeitos e pelo transporte
da produção, é considerado impacto direto e reversível, se houver manejo adequado
da vegetação existente no local;
c) modificações na estrutura do solo já que a atividade minerária ocasiona
alterações nas características do solo, provocando elevação do nível de
compactação, de exposição solar e mudança na estrutura
microbiológica, entre
outras;
d) interferência sobre a fauna, pois a remoção da vegetação, a
modificação na estrutura do solo e o próprio desenvolvimento da atividade, entre
outros fatores, provocam uma evasão ou mesmo alterações nos hábitos da fauna
local. É reversível a partir da adoção de técnicas de manejo adequado da fauna.
e) compactação do solo que é provocada pela movimentação dos
equipamentos de extração, carregamento e transporte, interfere na permeabilidade
do solo, dificultando ou mesmo impedindo a sua reabilitação natural e contribuindo
para o arraste de sedimentos para os corpos d’agua;
f) conflitos de uso dos recursos naturais, o solo, a água e o ar têm os
seus usos múltiplos definidos e de acordo com os hábitos locais. Deve ser meta
constante das unidades de planejamento dos municípios a busca de uma
compatibilização dos seus usos habituais com o desenvolvimento da atividade de
mineraria, para minimizar os conflitos entre eles.
g) alteração nas calhas dos cursos d’agua que são provocadas pelo
emprego de equipamentos de desagregação sobre os leitos dos cursos d’agua,
22
eliminando barramentos naturais ou introduzindo bancos de sedimentos, que podem
interferir na direção e na velocidade do fluxo d’água.
h) alterações no nível do lençol freático resultados dos trabalhos de
extração que atinjam o nível do lençol freático podem provocar a subsidência do
terreno, acomodação de terra, colocando em risco edificações no entorno do
empreendimento. O rebaixamento do nível d’água pode ocasionar a desativação de
poços de captação d’água nas proximidades da extração.
i)
trepidação
provocada,
principalmente,
pela
movimentação
de
equipamentos de desmonte, carregamento e transporte, a trepidação ocasiona
perturbações na estabilidade das edificações, estradas, pontes etc. existentes no
entorno da área de extração.
j) poluição sonora provocada, principalmente, pelos equipamentos de
extração, carregamento e transporte, trazendo aumento de ruído na área de
influência do empreendimento.
l) poluição atmosférica, tanto o processo extrativo quanto a estocagem e o
tráfego de veículos ocasionam acréscimo nos índices de poluição atmosférica, não
só pela possibilidade de agregação de partículas minerais à atmosfera, como
também de gases e partículas provenientes da queima de combustíveis. Esse
impacto é mais significativo nos períodos de seca.
m) contaminação por óleos e graxas mediante o manuseio inadequado de
óleos e graxas, a falta de manutenção de motores dos equipamentos os vazamentos
e a ausência de medidas preventivas para evitar os lançamentos diretos nos corpos
d’água e no solo, trazem danos ambientais significativos ao ecossistema,
geralmente criando conflitos de uso desses recursos.
n) instabilidade de margens e taludes resulta do revolvimento do fundo
dos corpos d’água, a extração efetuada próximo das margens, e ainda a declividade
do terreno, associada ao tipo de solo que compõe os taludes ocasionam a sua
instabilidade.
o) turbidez das águas, uma vez que o processo extrativo gera áreas de
turbilhonamento, com a consequente diluição de partículas sólidas nas águas, o
lançamento de efluentes e também a exposição de solos desnudos, em especial nas
áreas de preservação permanente, propiciando o carregamento de partículas sólidas
para os corpos d’água e aumentando a turbidez das águas, o que motiva a
ocorrência de conflitos de uso do recurso.
23
p) efluentes líquidos resultante da drenagem natural, a lavagem dos
materiais para separação dos minerais, e as chuvas geram efluentes líquidos –
constituídos de partículas finas e água – que devem ser tratados antes do seu
retorno aos corpos d’água. Por sua vez, as atividades humanas geram esgotos
sanitários de alto potencial poluidor.
q) resíduos sólidos devido à movimentação de terra para extração mineral
ocasiona a formação de leiras de solo orgânico e estéril, que devem ser tratadas
para não se tornarem focos de sedimentos. O desmonte das leiras e a sua total
utilização na reabilitação da área devem ser previstos e dimensionados desde a fase
de planejamento do empreendimento. As atividades humanas, também, aliadas ao
processo extrativo, geram resíduos sólidos (lixo).
r) alterações no tráfego que necessariamente ocasionam modificações no
fluxo de veículos de transporte e de extração do minério, contribuindo para o
aumento dos índices de poluição atmosférica e sonora, da trepidação e dos riscos
de acidentes de trânsito.
s) conflitos de uso da água e do solo, o desenvolvimento da extração
minerária afeta a qualidade da água e do solo para outros usos, provocando
conflitos. Existe uma preocupação mundial com a reciclagem das frações finas
(resíduos) dos agregados miúdos. Nos Estados Unidos, uma fundação denominada
National Stone, Sand & Association dedica-se a pesquisar aplicações para esses
agregados.
Um dos centros de pesquisas especializados em agregados, o International
Center for Aggregates Research - ICAR, (2001), desenvolveu um projeto de
pesquisa com início em setembro de 1995, com enfoque em Engineering Uses For
Agregates Fines, tendo cinco objetivos principais:
1. Estabelecer um comitê técnico para assistência às empresas que têm
problemas com finos;
2. Identificar o volume em escala industrial;
3. Desenvolver um documento que retrate a análise técnica e econômica
para identificar as possíveis destinações dos finos;
4. Preparar sugestões de políticas viáveis para o uso dos finos com o
objetivo de novas pesquisas;
5. Desenvolver pesquisas de cunho técnico, científico e comercial.
24
Ainda nos Estados Unidos, os finos são utilizados em escala industrial,
controlados rigorosamente pelas duas maiores entidades; National Crushed Stone
Association - NCSA e a North Carolina Departamento of Transportation - NCDOT.
No Brasil e no mundo, a preocupação com o meio ambiente vem crescendo
continuamente desde a Conferência das Nações Unidas, realizada em Estocolmo
em 1972 (NEVES, 2001).
Um dos fatores desencadeante deste processo foram os impactos
ambientais causados em diversos tipos de empreendimentos como as pedreiras por
exemplo.
O Conselho Nacional do Meio Ambiente, Resolução CONAMA (1995), art.
1º. Considera impacto ambiental: “qualquer alteração das propriedades físicas,
químicas e biológicas do meio ambiente, causada por qualquer forma de matéria ou
energia resultante das atividades humanas que, direta ou indiretamente afetam”:
I - a saúde, a segurança e o bem estar da população;
II – as atividades sociais e econômicas;
III – a biota (conjunto dos seres animais e vegetais de uma região);
IV – as condições estéticas e sanitárias do meio ambiente;
V – a qualidade dos recursos ambientais.
Impactos ambientais, causados pela extração de agregados, incluem erosão
de rios e costas marítimas, perda do habitat biológico, ruído de localização, poluição
pela dispersão de finos (pós) e aumento de transporte rodoviário. Uma das
alternativas para a preservação dos depósitos naturais de agregados são as rochas
britadas, cada vez mais utilizadas (GLENCROSS-GRANT, 2003).
2.7 Beneficiamento
Visa classificar granulometricamente os matériais vindos do britador através
de peneiras em processos a seco e a úmido. Para retirar o excesso de umidade usase o sistema de rosca helicoidal.
A Mineração TCL na grande BH investiu na modernização de sua planta
visualizando a produção de agregados miúdos para atender o mercado de Belo
Horizonte. Entre os produtos que estão sendo produzidos, ressalta-se a areia
especial de calcário, que tem mostrado uma eficácia muito grande na utilização em
25
concreto dosado em central e também no manufaturado em obra, em pré-fabricados,
em telhas de concreto, em tubos de concreto para saneamento básico etc.
A areia especial de calcário produzida em BH tem as seguintes
características:
- Granulometria constante: devido ao seu peneiramento em tela 3,5 mm, ter
uma granulometria com diâmetro máximo de 2,4 mm e módulo de finura de 2, 54,
sendo, portanto, areia média.
- Por ser produzida na última etapa do processo está isenta de quaisquer
impurezas advindas da jazida.
- Na fase terciária de britarem, utiliza-se um britador rotativo da marca
Cabeça (Tecnologia Canadense) que tem como característica tornar os grãos mais
arredondados.
- Com os grãos mais arredondados obtém-se uma redução no teor de água
a ser utilizado.
- Como esta areia tem sua origem numa jazida de calcário, incorpora à peça
produzida uma cor acinzentada.
Areias, com frações iguais em cada peneira e a mistura destas areias com
britas n° 0 e n°1, teve como resultado uma mistura de agregados com uma curva
granulométrica contínua, sem deficiências ou excessos de qualquer fração, com
poucos vazios entre as partículas.
De acordo com Salles, et al (1997), no Complexo Canoas, composto pelas
Usinas Hidroelétricas de Canoas I e II, situado no rio Paranapanema foi utilizado
areia artificial proveniente da britagem do material rochoso de escavação das
fundações e das pedreiras exploradas no canteiro de obra. A região não possui areia
natural.
A
areia
artificial
é
produzida
por
equipamentos
denominados
comercialmente de ”Barmac” se dá pelo impacto das rochas, o material resultante se
apresenta de forma esférica.
Salles (1997), explica que a produção da areia artificial britada é
aproximadamente 15% do volume do material produzido na empresa de Campo
Grande – MS (Pedreira Financial). Nesta empresa que utiliza o sistema chamado de
produção por via úmida, onde é injetado na peneira classificadora final água sob
pressão, proporcionando a lavagem da areia artificial britada, apresentada na figura
02.
26
Figura 02: Injeção de água no sistema em via úmida na peneira
Fonte: Foto tirada pelo autor(2008)
Para separar a mistura de água e pó-de-pedra, usa-se um lavador de roscas
helicoidal, conforme figura 3, vindo então a produzir areia artificial britada que sai em
um transportador de corrêia para o local onde é estocado. A polpa (nome dado à
massa úmida do filler) é enviada para o tanque de decantação de modo a separar o
sólido do líquido, e pela movimentação do material pela rosca, onde os finos são
separados por transbordamento.
Figura 03:Lavador de roscas helicoidais LD-24
Fonte: Foto tirada pelo autor(2008)
27
2.8 O papel da rodovia no contexto do desenvolvimento econômico brasileiro1
O desenvolvimento econômico brasileiro está intimamente ligado à base
geográfica continental, à diferenciação acentuada das macros regiões do país, face
as condições geológicas orográficas, climatológicas e demográficas.
A história do desenvolvimento brasileiro, a partir de meados do século
passado, mostra de início a concentração da atividade econômica em faixa paralela
à orla marítima, de caráter primário exportadora. A partir de 1930, a industrialização
incipiente expande-se. A partir de 1950, observa-se notável incremento, e vai
progressivamente buscar novos pólos econômicos que se afirmam.
Os recursos minerais se ampliam no decorrer do tempo, e extensas áreas
permanecem na expectativa de desenvolvimento.
Com o desenvolvimento surgiram novos pólos políticos-econômicos(espaço
físico geográfico em que há uma organização em torno da produção). A integração
desses pólos se faz necessária através de rodovias, uma vez que, as zonas de
origem e destino são muito variadas, devido ao alto grau de dispersão espacial das
atividades básicas.
A redução dos desequilíbrios regionais e interestaduais com reflexos,
inclusive, na contenção de fluxos migratórios que contribuem para o crescimento
desordenado das cidades, é intenção permanente dos governos.
A
estrutura
produtiva
descentralizada
em
País-continente
foi
fator
preponderante na ascendência do transporte rodoviário em detrimento do ferroviário
que dominou o transporte, nos primeiros ciclos do desenvolvimento econômico.
Aos modais ferroviários e hidroviários, correspondem os transportes de
grandes massas específicas, com restritos pontos de origem e destino. O transporte
de minério de ferro das jazidas do Pará e de Minas Gerais aos portos do Maranhão,
do Rio de Janeiro e Espírito Santo respectivamente, é exemplo típico da aplicação
econômica do modal ferroviário.
Os corredores de transporte ligando pólos de alto dinamismo econômicos,
que geram densidade de tráfego excepcional e ligando áreas produtoras de
1
Texto baseado no depoimento do diretor do então DNER Dr Antonio Alberto Canabrava para
comissão mista do senado federal em 1988.
28
matérias-primas e núcleos industriais aos centros de consumo e às instalações
portuárias, não prescindirão do modal rodoviário.
Os acessos são efetivados através das rodovias, enquanto que no
transporte pesado, coexistirão a ferrovia, a hidrovia, o duto e ainda a rodovia troncal
expressa.
Com a evolução do sistema rodoviário brasileiro, principalmente, no que diz
respeito às rodovias pavimentadas, todos os anos, grande parte da extensão da
rede que era considerada em boas condições, e que devido à acão do tráfego e das
condições climáticas passa de boa para regular, e grande parte da porção regular,
passa a integrar a porção em má qualidade.
Nota-se que os pavimentos decaem de patamar qualitativo caso não sejam
restaurados tempestivamente. A cada 2.000 km a 3000 km da rede federal, evoluem
de regular para mau estado, aumentando a quantidade da rede em mau estado.
É preciso enfatizar que a estrutura rodoviária tem comportamento diverso
das estruturas submetidas a cargas exclusivamente estáticas e virtualmente
constantes como as dos edifícios.
Trata-se de estrutura solicitada a esforços crescentes com a evolução do
volume de tráfego, e que é sujeita ao colapso pela ação cumulativa e repetitiva das
cargas incidentes, caso os procedimentos de conservação e de restauração não
sejam adequada e tempestivamente adotados. A conservação tem que ser
permanente e as restaurações periódicas.
Face ao exposto, e tendo em vista o programa de conservação e
restauração a nível Federal, Estadual e Municipal, é que se decidiu empreender
esforços para essa pesquisa.
No tocante ao consumo de materiais pétreos, principalmente no que diz
respeito a areias artificiais na composição do concreto betuminoso usinado a quente
(CBUQ) para a conservação e restauração de rodovias, uma vez que as areias
naturais encontram-se bastante escassas, além da exploração ser somente com
autorização dos órgãos ambientais. O uso de areias industriais na pavimentação
terá em breve grande aumento no consumo.
29
3 METODOLOGIA
Para fundamentar este trabalho, foi realizada uma pesquisa bibliográfica
abrangendo a leitura, análise e interpretação de livros, periódicos, textos legais,
documentos mimeografados ou xerocopiados sobre o tema escolhido.
Segundo Gil (2002, p. 59) a pesquisa bibliográfica tem por objetivo conhecer
as diferentes contribuições científicas disponíveis sobre determinado tema. Serve de
suporte a todas as fases de qualquer tipo de pesquisa, uma vez que auxilia na
definição do problema, na determinação dos objetivos, na construção de hipóteses,
na elaboração da justificativa, da escolha do tema e na pesquisa final.
Quanto à composição da pesquisa optou-se pela metodologia conhecida
como estudo de campo. Uma categoria de pesquisa que se dedica a analisar uma
determinada situação procurando descobrir o que há nela de mais essencial e
característico que tem o caráter qualitativo.
No caso desta pesquisa optou-se pelo estudo de campo. Foram coletadas
areias artificiais em pedreira e naturais nos rios da grande Belo Horizonte. Uma
resultante da britagem de rochas “Gnaisse” da Pedreira “Britadora Santiago” e outra
amostra da Pedreira “TCL”. As amostras de areias naturais foram coletadas, nos
Rios; Paraopeba na região de Sarzedo, Felipão região de Esmeraldas, Ribeirão de
São José da Lapa e do Onça em Santa Luzia, todos em Minas Gerais.
Para Gil (2002, p.54), o estudo de campo é uma modalidade de pesquisa
amplamente utilizada e consiste no estudo profundo e exaustivo de um ou poucos
objetos, de maneira que permita seu amplo e detalhado conhecimento. Em geral,
estudos de caso são as estratégias preferidas quando as questões "como" ou "por
que" estão presentes, quando o investigador tem um pequeno controle sobre os
eventos, e quando o foco é detalhar uma situação que se encontra em alguns
contextos na vida real.
A técnica utilizada foi a observação direta de experimentações realizadas
através de procedimentos práticos em laboratório.
30
4 RESULTADOS DO ESTUDO DE CAMPO
4.1 Procedência dos Materiais
Identificação de materiais industriais
- Pedreira Santiago – Bairro Céu Azul – Pampulha, BH/MG
- Brita 1
- Brita 0
Areais artificiais
- Pedreira TCL
- Pedreira Santiago
Areais Naturais
- Rio Paraopeba
- Areia de Esmeralda
- Areia de São José da Lapa
- Areia Ribeirão do Onça
Aditivo
- Cal – ICAL
Estudos Realizados
- Granulometria por Peneiramento
- Abrasão Los Angeles
- Índice de Lamelaridade
- Densidade Aparente (g/cm³)
- Densidade Real
- Equivalente de areia
31
As dosagens foram realizadas no laboratório de estudo de materiais do DER
MG. Utilizou se o método de ensaio MARSHAL desenvolvido nos Estados Unidos no
início da década de 40, por Bruce Marshall, do Mississippi State Highway
Departament. O método de ensaio Marshall foi modificado pelo U.S. Army Corps
quando foi apresentado critério para a dosagem e posteriormente adaptado pelo
American Society for Testing Materials (ASTM) D 1559.
No Brasil, é preconizado pela Norma NBR 1289/93.
4.1.1 Dosagem experimental do teor de ligante de projeto
Figura 04 : Dosagem do teor de CAP
Fonte: adaptada pelo autor
a) Preparação dos corpos-de-prova;
b) Determinação da massa específica;
c) Ensaio de estabilidade e fluência;
d) Determinação do índice de vazios, R.B.V e análise dos resultados.
4.2 Etapas do ensaio
1) Determinação das granulometrias e massas específicas dos agregados.
2) Definir a faixa granulométrica compatível com objetivo da mistura.
3) Determinação da mistura dos agregados + 1% de cal que satisfaça a faixa
granulométrica adotada.
32
4) Determinação do peso específico e aparente dos agregados e areias.
5) Determinação do Equivalente de Areia;
6) Determinação do desgaste por abrasão dos agregados.
7) Dosagem do teor de ligante.
8) Densidade aparente CP.
9)Estabilidade.
10) Fluência.
Dosagem experimental de teor de ligante de projeto onde as granulometrias
de projetos para as misturas asfalticas se enquadraram na faixa ‘’C’’ do DNIT 031/04
para CBUQ. As granulometrias foram fixadas o mais próximo do centro da faixa
especificada pelo método de ensaio.
As misturas B1+B0+PÓ com areias de ambos locais’(+)’ mais 1% de CAL.
Figura 05: Moldagem do corpo de prova 75 golpes por face
Fonte: Foto tirada pelo autor (2008)
Para execução dos ensaios em laboratório, foi utilizada a metodologia
Marshall, DNIT ME 043/95, ABNT – NBR 12897/93, com diferentes teores de ligante
com 75 golpes por face do corpo de prova. O procedimento de compactação
utilizado seguiu as recomendações da norma NBR 12891/93.
33
Os agregados
foram secos em fogareiros, pesados e aquecidos a
temperatura de 155°C antes de serem misturados ao CAP50/70, proveniente da
Refinaria Gabriel Passos em Betim MG e classificado por penetração conforme
certificado em anexo.
Em seguida foi feita a homogeneização da mistura e posteriormente sua
compactação em moldes de cilíndricos metálicos pré-aquecidos a temperatura de
150°c em estufa, enquanto as misturas eram aquecidas a 145°c, e compactados
com 75 golpes por face.
Concluída a etapa de compactação dos corpos de provas, eles ficaram em
repouso para completo esfriamento, posteriormente, foram retirados dos moldes com
o auxilio de um extrator de corpos de prova.
Para se obter a densidade aparente da mistura e cálculo de vazios e RBV,
foi utilizada a determinação do volume do corpo-de-prova através do conhecimento
de seu volume, pela diferença de peso do corpo-de-prova ao ar e imerso em água,
utilizando cesto de tela e balança hidrostática.
Figura 06: Rompimento do corpo de prova
Fonte: Foto tirada pelo autor (2008)
Para se obter a estabilidade e fluência os corpos-de-prova foram deixados
em “banho maria” por período de 30 minutos a 60°c, e em seguida levados à ruptura
em prensa elétrica, conforme figura 06.
O critério de escolha do teor ótimo de ligante foi definido analisando os
resultados de volumes de vazios W (3 a 5), relação betume e vazios RBV (75 a 82) e
volumes de vazios do agregado mineral VAM maior que 16.
34
RESULTADO DE ENSAIOS
Tabela 02: resultados de ensaios
Rib do São J da
Valores
Onça
Lapa
100
100
¾”
86,0
86,0
½”
82,4
82,2
3/8”
64,0
61,9
N4
N 10
43,9
43,2
N 40
17,5
17,0
N 80
8,7
8,4
N 200
4,6
4,5
TEOR
6,8
6,5
%VV
4,8
3,6
VCB
14,6
14,2
VAM
19,3
17,8
RBV
75,4
79,6
FLUENCIA
12,0
12,0
ESTABILIDADE
850
840
Paraopeba
Esmeraldas
100
81,3
72,8
61,8
44,2
20,8
8,9
4,5
6,5
4,4
14,1
18,5
76,4
15,0
850
100
86,9
82,9
81,3
42,9
19,9
9,4
4,6
6,5
4,1
14,1
18,2
77,6
15,0
1035
TCL Santiago
100
86,0
82,6
65,2
42,9
18,5
9,6
4,9
6,5
4,4
14,1
18,5
76,0
12,0
1170
100
86,0
81,9
60,4
41,2
18,0
9,3
4,8
6,2
3,9
13,6
17,5
77,5
15,0
1150
Faixa
DNIT
100
80 - 100
70 – 90
44 – 72
22 – 50
8 – 26
4 – 16
2 - 10
3-5
> 16
75 - 82
> 500
DOSAGEM PEDREIRA SANTIAGO
Brita 1
Brita 0
Pó de pedra
Areia industrial
Cal
15.0%
30.0%
44.0%
10.0%
1.0%
Pedreira Santiago
Pedreira Santiago
Pedreira Santiago
Pedreira Santiago
ICAL
Analisando os resultados dos ensaios, notamos uma semelhança entre eles;
ou seja, estão todos dentro da faixa do DNIT, conforme tabela 02. O ensaio
realizado com os materiais da pedreira Santiago, todos eles britados resultou se em
uma mistura com:
58,8 % de pedregulho
23,2% de areia grossa
13,2 % de areia fina
4,8 % de filler
6,2 % de betume.
Esta mistura que foi definida com teor de betume = 6,2% apresentou menor
consumo que os outros materiais das demais misturas. O que pode gerar ganho de
custo.
35
Altos teores de betume podem causar exsudação e aumento no resultado de
fluência, provocando o surgimento de trilha de roda no pavimento, todavia, baixo
teor de betume levará a baixa durabilidade do pavimento, pois evidenciará o
surgimento de sulcamento ou trincas por fadiga precoce no pavimento.
O material todo coletado na pedreira Santiago apresentou um ganho na
estabilidade da mistura de aproximadamente 10 % se comparado com a mistura na
qual se utilizou areia de Esmeraldas e de aproximadamente 25% sobre as demais
amostras de areias naturais.
DOSAGEM PEDREIRA TCL
Brita 01
Brita 0
Pó de pedra
Areia TCL
Cal
15.0 %
24.0 %
50.0 %
10.0 %
1.0 %
Pedreira Santiago
Pedreira Santiago
Pedreira Santiago
Pedreira TCL
ICAL
O ensaio foi realizado utilizando areia industrial da Pedreira TCL juntamente
com os agregados da pedreira Santiago. A granulometria da mistura apresentou a
seguinte composição:
57,1 % de pedregulho
24,4 % de areia grossa
13,6 % de areia fina
4,9 % de filler
6,5 % de betume.
Esta mistura foi definida com teor de betume = 6,5%, e apresentou consumo
semelhante aos das areias naturais. O resultado apresentou maior teor de betume
que o material todo coletado só na pedreira Santiago, e apresentou ganho na
estabilidade da mistura maior que de todas as amostras ensaiadas.
DOSAGEM RIBEIRÃO DO ONÇA
Brita 01
Brita 0
Pó de pedra
Areia natural
Cal
15.0 %
25.0 %
49.0 %
10.0 %
1.0 %
Pedreira Santiago
Pedreira Santiago
Pedreira Santiago
Ribeirão do Onça
ICAL
36
O ensaio foi realizado utilizando areia natural do Ribeirão do Onça em Santa
Luzia juntamente com os agregados da pedreira Santiago. A granulometria da
mistura apresentou a seguinte composição:
56,1 % de pedregulho
26,4 % de areia grossa
12,9 % de areia fina
4,6 % de filler
6,8 % de betume.
Esta mistura foi definida com teor de betume = 6,8%, consumo maior que
das demais misturas.
DOSAGEM SÃO JOSÉ DA LAPA
Brita 01
Brita 0
Pó de pedra
Areia natural
Cal
15.0 %
30.0 %
44.0%
10.0 %
1.0 %
Pedreira Santiago
Pedreira Santiago
Pedreira Santiago
São José da Lapa
ICAL
O ensaio foi realizado utilizando areia natural de São José da Lapa
juntamente com os agregados da pedreira Santiago. A granulometria da mistura
apresentou a seguinte composição:
56,8 % de pedregulho
26,2 % de areia grossa
12,5 % de areia fina
4,5 % de filler
6,5 % de betume.
Esta mistura foi definida com teor de betume = 6,5%, com consumo
semelhante às demais mistura com areias naturais.
DOSAGEM RIO PARAOPEBA
Brita 01
Brita 0
Pó de pedra
Areia natural
Cal
20.0 %
22.0 %
47.0%
10.0 %
1.0 %
Pedreira Santiago
Pedreira Santiago
Pedreira Santiago
Rio Paraopeba
ICAL
37
O ensaio foi realizado utilizando areia natural do Rio Paraopeba Na Região
de Sarzedo juntamente com os agregados da pedreira Santiago. A granulometria da
mistura apresentou a seguinte composição:
55,8 % de pedregulho
23,4 % de areia grossa
16,3 % de areia fina
4,5 % de filler
6,5 % de betume.
Esta mistura foi definida com teor de betume = 6,5%, consumo semelhante
às demais mistura com areias naturais.
DOSAGEM ESMERALDAS
Brita 01
Brita 0
Pó de pedra
Areia natural
Cal
14.0 %
30.0 %
45.0%
10.0 %
1.0 %
Pedreira Santiago
Pedreira Santiago
Pedreira Santiago
Esmeraldas
ICAL
O ensaio foi realizado utilizando areia natural do Ribeirão Felipão em
Esmeraldas juntamente com os agregados da pedreira Santiago. A granulometria da
mistura apresentou a seguinte composição:
57,1 % de pedregulho
23,0 % de areia grossa
15,3 % de areia fina
4,5 % de filler
6,5 % de betume.
Esta mistura foi definida com teor de betume = 6,5%, consumo semelhante
às demais mistura com areias naturais. Apresentou o maior ganho na estabilidade
para o estudo feito com areia natural.
38
5 CONCLUSÃO
Concluiu-se com base nos resultados obtidos em laboratório, que há
viabilidade técnica para o uso de areias artificiais ou britadas de pedreiras, em
substituição às areias naturais de rios ou barrancos para as obras de pavimentação
com concreto betuminoso usinado a quente (CBUQ). Podendo haver pequena
redução no consumo de betume
Mesmo tendo alguns resultados ligeiramente diferentes, todos se enquadram
dentro do especificado pela norma DNIT 031/04-ES.
Como as pedreiras estão perto dos centros de consumo e das usinas de
asfalto. O uso destas areias pode diminuir o impacto ambiental causado nos rios,
pela extração de areias naturais.
39
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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