COMPORTAMENTO MECÂNICO DE UM SOLO ARGILOSO MISTURADO COM RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO PARA UTILIZAÇÃO EM PAVIMENTAÇÃO DISSERTAÇÃO

  

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

PROGRAMA DE PốS-GRADUAđấO EM ENGENHARIA CIVIL

  

COMPORTAMENTO MECÂNICO DE UM SOLO ARGILOSO

MISTURADO COM RESễDUOS DE CONSTRUđấO E DEMOLIđấO

PARA UTILIZAđấO EM PAVIMENTAđấO

  

DISSERTAđấO

CURITIBA

  

COMPORTAMENTO MECÂNICO DE UM SOLO ARGILOSO

MISTURADO COM RESễDUOS DE CONSTRUđấO E DEMOLIđấO

PARA UTILIZAđấO EM PAVIMENTAđấO

  Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil, Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Área de Concentração: Construção Civil.

  Orientador: Prof. Dr. Ronaldo Luis dos Santos Izzo

  Universidade Tecnológica Federal do Paraná Diretoria de Pesquisa e Pós-Graduação

  TERMO DE APROVAđấO DE DISSERTAđấO Nử135

A Dissertação de Mestrado intitulada COMPORTAMENTO MECÂNICO DE UM SOLO ARGILOSO

MISTURADO COM RESễDUOS DE CONSTRUđấO E DEMOLIđấO PARA UTILIZAđấO EM

PAVIMENTAđấO, defendida em sessão pública pelo(a) candidato(a) Eclesielter Batista Moreira, no

dia 20 de fevereiro de 2018, foi julgada para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil,

área de concentração Construção Civil, e aprovada em sua forma final, pelo Programa de Pós-

Graduação em Engenharia Civil.

  BANCA EXAMINADORA: Prof(a). Dr(a). Ronaldo Luis dos Santos Izzo- Presidente - UTFPR Prof(a). Dr(a). Adauto José Miranda de Lima - UTFPR Prof(a). Dr(a). Daniane Franciesca Vicentini

  • – UFPR Prof(a). Dr(a). Laura Maria Goretti da Motta – COPPE/UFRJ Prof(a). Dr(a). Rogério Francisco Küster Puppi – UTFPR

    A via original deste documento encontra-se arquivada na Secretaria do Programa, contendo a

    assinatura da Coordenação após a entrega da versão corrigida do trabalho.

  

Curitiba, 20 de fevereiro de 2018.

  

Carimbo e Assinatura do(a) Coordenador(a) do Programa

  

Dedico este trabalho à minha esposa

Raquel Bianca, familiares, amigos e

professores.

AGRADECIMENTOS

  Agradeço, primeiramente, à Deus por todas as dádivas. À minha mãe Leonice Batista Moreira pelo exemplo, ajuda, ensinamentos e conselhos. Ao meu pai Francisco José Sales Moreira “in memorian” pelo exemplo e ensinamentos. Aos meus irmãos Flávio Eduardo Batista Moreira, Francisco Erivelton Batista Moreira e Albeck Jack dos Santos Bezerra pelos conselhos, ajuda e apoio. Meus sinceros agradecimentos à minha esposa Raquel Bianca Tavares Pinheiro Moreira, pelo total apoio nos dias “bons” e nos dias “ruins”, ajuda, companheirismo, compreensão, conselhos, etc. sem a qual, com certeza, eu não teria conseguido concluir esse sonho. Ao meu sogro Paulo Roberto dos Santos Pinheiro pelos conselhos, apoio e sem dúvida, pelo exemplo, tanto profissional quanto pessoal. À minha sogra pela ajuda e pelas caixas de frutas no café da manhã. Ao Profº Ronaldo Luis dos Santos Izzo, doutor de todos da equipe do laboratório de geotecnia da UTFPR, agradeço a sua participação e dedicação a esse trabalho. Tenho satisfação de tê-lo como orientador, amigo e seu nome vinculado a esse trabalho e tantos outros já publicados. À Juliana Lundgren Rose por toda ajuda, nas correções e “canetadas” dos trabalhos, bem como desta dissertação. À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pelo apoio financeiro. Ao meu amigo Jair de Jesus Arrieta Baldovino pela amizade, apoio e ajuda nos ensaios laboratoriais ao longo desta jornada. Aos amigos feitos na UTFPR, para a vida, João Luiz Rissardi e Wagner Teixeira. Aos meus amigos André Venturieri e Edmundo Rodrigues (ENGEFOTO) pelo apoio e ajuda.

  “Eu acredito que o amor (a um assunto ou a um hobby) é um professor melhor que um senso de dever, pelo menos para mim. ”

  Albert Einstein

  

RESUMO

MOREIRA, Eclesielter Batista.

Comportamento Mecânico de um Solo Argiloso Misturado com Resíduos de Construção e Demolição para utilização em Pavimentação. 2018. 144f

  Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2018. A quantidade de resíduo de construção e demolição (RCD) gerados a nível mundial é significativa, de forma que o crescimento contínuo deste resíduo agrava ainda mais um cenário de desperdício de matérias-primas. Um dos índices de desenvolvimento de um país advém do consumo de concreto/ano uma vez que esse indicador reflete de forma direta a quantidade de obras de construção e/ou reformas existentes. Novas construções e as demolições ou utilizam matérias-primas ou geram uma quantidade significativa de resíduos de construção e demolição (RCD), por isso há uma tendência mundial para redução da utilização de matérias-primas e da geração de resíduos de todos os tipos. Pesquisas neste sentido tem mostrado a possibilidade da aplicação do RCD em obras de pavimentação, inclusive já há normas para o aproveitamento de agregados reciclados em pavimentos. Nesta pesquisa, foi avaliada a possibilidade de utilização de RCD, proveniente de uma usina de reciclagem no município de Almirante Tamandaré (Região Metropolitana de Curitiba) misturado a um solo sedimentar argilo-siltoso da Formação Geológica Guabirotuba, em pavimentos. Para atingir os objetivos desta pesquisa foram realizados ensaios de caracterização, limites de Atteberg, químicos (pH), absorção, quebra dos grãos, expansão e caracterização mecânica (compactação, Índice de Suporte Califórnia, resistência à compressão simples, qu, resistência à tração por compressão diametral, qt, e Módulo Resiliente, MR), tanto do solo, como das misturas solo-RCD. Os ensaios de caracterização e limites mostraram o melhoramento do solo após mistura com o RCD, segundo a classificação TRB. O pH mostrou um processo de alcalinização do solo, evidenciando potenciais reações de ganho de resistência. Ensaios de absorção e quebra de grãos mostraram a peculiaridade do agregado utilizado, uma vez que o RCD sofre o processo de compactação, os grãos sofrem diminuição do seu tamanho, bem como se faz necessário o umedecimento prévio do agregado, pois há um processo de absorção da água necessária para a melhor compactação. Os ensaios de compactação e ISC, demonstraram um aumento na capacidade de resistência em função da mudança granulométrica do material. Os resultados de qu e qt demonstraram um aumento na capacidade de resistência ao longo do tempo, permitindo a aceitação da hipótese da existência de materiais não inertizados no RCD. Pelo ensaio de MR se verificou que a maior degradação do material é gerada durante o processo de compactação e não durante a aplicação de cargas repetidas. Os resultados demonstram que é possível utilizar a mistura 4 (adição de 30% Pedrisco de RCD e 30% areia de RCD em peso seco de solo) para base de pavimentos, e a mistura 3 (adição de 20% Pedrisco de RCD e 30% areia de RCD em peso seco de solo) e 4 como sub-base de pavimentos. Palavras-chave: RCD. Solo argiloso. Resistência. Módulo resiliente.

  

ABSTRACT

MOREIRA, Eclesielter Batista.

Mechanical behavior of clayey soil mixed with construction and demolition waste for use in paving. 2018. 144f. Dissertation (Master in Civil

  Engineering) - Graduate Program in Civil Engineering, Federal University of Technology - Paraná. Curitiba, 2018. The amount of construction and demolition waste (CDW) generated worldwide is significant, and the continued growth of this waste further aggravates the scenario of raw material waste. One of the development indicators of a country comes from the consumption of concrete/year since, so this indicator directly reflects the amount of construction works and/or existing reforms. New constructions and demolitions either uses raw materials or generates a significant amount of CDW, so there is an international trend towards reducing the use of raw materials and the generation of all kinds of waste. Research in this sense has shown the possibility of the application of CDW in pavement works, even though there are standards for the recycled aggregate use in pavements. In this research, the possibility of using CDW from a recycling plant in the municipality of Almirante Tamandaré (Metropolitan Region of Curitiba) mixed with a sedimentary clay-silt soil of the Guabirotuba Geological Formation in pavements was evaluated. In order to achieve the objectives of this research the following were performed or studied: characterization tests, Atteberg limits, chemical (pH), absorption, grain breaking, expansion and mechanical characterization (compaction, California Bearing Ratio, compressive strength, qu, tensile strength, qt, and the Resilient Modulus, RM) for both soil and soil-CDW blends. The characterization tests and limits showed soil improvement after mixing with the CDW, according to the TRB classification. The pH showed an alkalization process of the soil, indicating potential resistance gain reactions. Absorption and grain breakage tests showed the peculiarity of the aggregate used, once the CDW undergoes the compaction process, the grains suffer a decrease in their size, as well as the previous wetting of the aggregate is necessary, as there is an absorption process of the water required for better compaction. The compaction and CBR tests showed an increase in the resistance capacity due to the granulometric change of the material. The results of qu and qt demonstrated an increase in the capacity of resistance over time, allowing the acceptance of the hypothesis of existence of materials not inert in the CDW. By the RM test was found that the greater degradation of the material is generated during the compaction process and not during the application of repeated charges. The results demonstrate that it is possible to use the mixture 4 for the layer base, and the mixture 3 and 4 as the layer sub-base Keywords: CDW. Soil clayey. Strength. Resilient module.

LISTA DE FIGURAS

  Figura 2-1 - Total de geração de RCD em milhões de ton/ano na Europa, apresentado na Tabela 2-1 ............................................................................................................................................. 30 Figura 2-2 - Fluxograma de reciclagem dos resíduos............................................................... 35 Figura 2-3 - Distribuição da Formação Guabirotuba na Região Metropolitana de Curitiba (RMC). ...................................................................................................................................... 37 Figura 2-4 - Perfil típico da Formação Guabirotuba ................................................................ 38 Figura 2-5 - Estrutura de um pavimento flexível no Brasil. ..................................................... 40 Figura 2-6 - Modelos de Módulo de Resiliência Secante ......................................................... 40 Figura 2-7 - Modelos de Módulos de Resiliência Tangente ..................................................... 41 Figura 2-8 - Modelos de comportamento resiliente de solos observados no Brasil. ................ 42 Figura 2-9 - Esquema representando as componentes de sucção ............................................. 47 Figura 2-10 - Curvas características típicas de solos arenosos, siltosos e argilosos ................ 48 Figura 2-11 - Zonas componentes da curva característica ....................................................... 49 Figura 3-1 - Localização do ponto da coleta do solo ................................................................ 50 Figura 3-2 - Retroescavadeira descarregando solo para coleta ................................................ 50 Figura 3-3 - Local de coleta do solo ......................................................................................... 51 Figura 3-4 - Localização geográfica da Usina de reciclagem .................................................. 52 Figura 3-5 - Pedrisco (a) e Areia (b) de RCD........................................................................... 52 Figura 3-6 - Granulometria do material para cada faixa de projeto ......................................... 53 Figura 3-7 – Peneiras e peneirador para ensaio de Granulometria por peneiramento .............. 56 Figura 3-8 – Uma etapa do ensaio de Granulometria por Sedimentação ................................. 56 Figura 3-9 – Equipamento para ensaio de Limite de Liquidez ................................................ 57 Figura 3-10 - Limite de Plasticidade ........................................................................................ 58 Figura 3-11 - Densidade Real dos Grãos .................................................................................. 59 Figura 3-12 - PHmetro Digital ................................................................................................. 59 Figura 3-13 - Molde de compactação e Corpo de prova .......................................................... 60 Figura 3-14 – Passos do ensaio de Índice de Suporte Califórnia ............................................. 61 Figura 3-15 – (a) Processo de Moldagem, (b) extração e (c)ruptura do corpo de prova à compressão simples .................................................................................................................. 63 Figura 3-16 - Ruptura do corpo de prova à tração por compressão diametral ......................... 64

  Figura 3-17 - Ensaio do Módulo Resiliente: Painel de pressão (a); Estrutura da prensa montada com pistão, LVDT de deslocamento e célula triaxial (b); Detalhe do corpo de prova dentro da célula triaxial (c) ....................................................................................................................... 67 Figura 3-18 - Extensômetros acoplados aos moldes de ISC .................................................... 68 Figura 3-19 - Ensaio de Absorção: Areia e Pedrisco submerso durante 24 h (a); Pedrisco Saturado Superfície Seca (b); Areia Saturado Superfície Seca (c) ........................................... 69 Figura 4-1 - Curva Granulométrica do Solo, Areia, Pedrisco e Misturas Solo-RCD............... 72 Figura 4-2 - Enquadramento das Misturas Solo-RCD na Faixa "D" ........................................ 73 Figura 4-3 - Limite de Liquidez do Solo e das Misturas Solo-RCD ........................................ 74 Figura 4-4 - Carta de plasticidade do solo e das misturas solo-RCD ....................................... 75 Figura 4-5 - pH do solo e das misturas solo-RCD .................................................................... 78 Figura 4-6 - Curva de compactação Proctor, nas energias Proctor Normal, Intermediário e Modificado, do solo. ................................................................................................................. 80 Figura 4-7 – Linha ótima de compactação de cada energia de compactação ........................... 81 Figura 4-8 - Curva de energia de compactação Proctor nas energias normal, intermediária e modificada do solo e das misturas ............................................................................................ 82 Figura 4-9 - ISC do solo e das misturas ................................................................................... 84 Figura 4-10 - Expansão do solo e das misturas nas três energias de compactação e os limites máximos de expansão estabelecidos pelo Manual de Pavimentação do DNIT (2006) ............ 85 Figura 4-11 - Possibilidades de utilização das misturas em pavimentos flexíveis ................... 85 Figura 4-12 - q u em função do tempo nas três energias de compactação com 30, 60 e 90 dias de cura. .......................................................................................................................................... 86 Figura 4-13 - q t em função do tempo nas três energias de compactação com 30, 60 e 90 dias de cura ........................................................................................................................................... 88 Figura 4-14 - Quantificação da Matriz de sucção dos corpos de prova de qu e qt no momento da ruptura .................................................................................................................................. 90 Figura 4-15 – Resultados de q u e q t da Mistura 0, nas três energias de compactação, em função do tempo de cura....................................................................................................................... 91 Figura 4-16 - Resultados de q u e q t da Mistura 1, nas três energias de compactação, em função do tempo de cura....................................................................................................................... 92 Figura 4-17 - Resultados de q u e q t da Mistura 2, nas três energias de compactação, em função do tempo de cura....................................................................................................................... 94

  Figura 4-19 - Resultados de q u e q t da Mistura 4, nas três energias de compactação, em função do tempo ................................................................................................................................... 98 Figura 4-20 – Relação de q u e q t em função do tempo de cura ................................................ 99 Figura 4-21 - q t em função de q u de todas as misturas nas três energias de compactação para 30 dias de cura ............................................................................................................................. 100 Figura 4-22 - q t em função de q u de todas as misturas nas três energias de compactação para 60 dias de cura ............................................................................................................................. 100 Figura 4-23 - q t em função de q u de todas as misturas nas três energias de compactação para 90 dias de cura ............................................................................................................................. 101 Figura 4-24 - q t em função de q u de todas as misturas nas três energias de compactação todos tempos de cura (30, 60 e 90 dias) ........................................................................................... 102 Figura 4-25 – Curva granulométrica dos grãos antes e após a compactação na energia Proctor Normal .................................................................................................................................... 103 Figura 4-26 - Curva granulométrica dos grãos antes e após a compactação na energia Proctor Intermediário .......................................................................................................................... 104 Figura 4-27 - Curva granulométrica dos grãos antes e após a compactação na energia Proctor Modificado ............................................................................................................................. 105 Figura 4-28 - Quantificação da quebra dos grãos por peneiras na mistura 1. ........................ 107 Figura 4-29 - Quantificação da quebra dos grãos por peneiras na mistura 2. ........................ 107 Figura 4-30 - Quantificação da quebra dos grãos por peneiras na mistura 3. ........................ 108 Figura 4-31 - Quantificação da quebra dos grãos por peneiras na mistura 4. ........................ 109 Figura 4-32 - Traçado das curvas de módulos de resiliência (M R ) segundo o modelo σ d , para a mistura M0 nas energias de compactação Proctor Normal (EN), Intermediário (EI) e Modificado (EM). ................................................................................................................... 111 Figura 4-33 - Traçado das curvas de módulos de resiliência (M ) segundo o modelo σ , para a

  R d

  mistura M1 nas energias de compactação Proctor Normal (EN), Intermediário (EI) e Modificado (EM). ................................................................................................................... 111 Figura 4-34 - Traçado das curvas de módulos de resiliência (M R ) segundo o modelo σ d , para a mistura M2 nas energias de compactação Proctor Normal (EN), Intermediário (EI) e Modificado (EM). ................................................................................................................... 112 Figura 4-35 - Traçado das curvas de módulos de resiliência (M R ) segundo o modelo σ d , para a mistura M3 nas energias de compactação Proctor Normal (EN), Intermediário (EI) e

  Figura 4-36 - Traçado das curvas de módulos de resiliência (M R ) segundo o modelo σ d , para a mistura M4 nas energias de compactação Proctor Normal (EN), Intermediário (EI) e Modificado (EM). ................................................................................................................... 113 Figura 4-37 – Valores de M R no nível de tensão mais elevado do teste (σ d = 0,412 MPa e σ

  3 =

  0,137 MPa) das misturas nas três energias de compactação. ................................................. 114 Figura 4-38 - Valores de M R no nível de tensão mais elevado do teste (σ d = 0,412 MPa e σ

  3 =

  0,137 MPa) das misturas nas três energias de compactação e os limites mínimos de M R segundo a AASHTO (2008) ................................................................................................................. 116 Figura 4-39 – Resultados de q u antes e após o ensaio de Módulo Resiliente. ........................ 117 Figura 4-40 - Comparação entre os corpos de prova na energia Proctor Modificada (à esquerda) e na energia Proctor Normal (à direita). ................................................................................. 120

LISTA DE TABELAS

  Tabela 2-1 - Geração de Resíduos em países da União Europeia ............................................ 29 Tabela 2-2 - Granulometria padrão da amostra de rocha ......................................................... 33 Tabela 3-1 - Variáveis do sistema de equações para cálculo de estabilização granulométrica 55 Tabela 3-2 - Tensões de condicionamento dos corpos de prova. ............................................. 65 Tabela 3-3 - Pares de tensões aplicadas nos corpos de prova do ensaio de Módulo de Resiliência.

  .................................................................................................................................................. 66 Tabela 3-4 - Expansão máxima permitida para cada camada do pavimento ............................ 69 Tabela 4-1 - Valores dos percentuais de solo, areia e pedrisco para estabilizar granulometricamente na faixa D............................................................................................... 71 Tabela 4-2 - Porcentagem de resíduo por mistura .................................................................... 71 Tabela 4-3 - Limites de Atterberg do solo e das misturas ........................................................ 74 Tabela 4-4 - Classificação TRB e SUCS do solo e das misturas solo RCD desta pesquisa .... 76 Tabela 4-5 - Tabela de Classificação TRB ............................................................................... 76 Tabela 4-6 - Valores de Gs para o solo, areia, pedrisco e as misturas 1, 2, 3 e 4 ..................... 77 Tabela 4-7 - Resumo da classificação e caracterização do solo e das misturas ....................... 77 Tabela 4-8 - Teores de absorção de água encontrados em diferentes pesquisas de RCD ........ 79 Tabela 4-9 - Resumo dos pesos específicos seco máximo de todas as misturas solo-RCD nas três energias de compactação. .................................................................................................. 83 Tabela 4-10 - Valores da relação qtquda mistura 0 nas três energias de compactação. ........... 92 Tabela 4-11 - Valores da relação da mistura 1 nas três energias de compactação. ......... 93 Tabela 4-12 - Valores da relação da mistura 2 nas três energias de compactação. ......... 95 Tabela 4-13 - Valores da relação da mistura 3 nas três energias de compactação. ......... 97

Tabela 4-14 - Valores da relação da mistura 4 nas três energias de compactação. ......... 99

  Tabela 4-15 – Índice de quebra dos grãos para cada mistura na energia Proctor Normal ..... 103 Tabela 4-16 - Índice de quebra dos grãos para cada mistura na energia Proctor Intermediário ................................................................................................................................................ 104 Tabela 4-17 - Índice de quebra dos grãos para cada mistura na energia Proctor Modificado 106 Tabela 4-18 – Coeficientes de regressão dos modelos de Aranovich e Heyn (1985) e os primeiros modelos de comportamento resiliente de solos observados no Brasil. .................. 110 Tabela 4-19 – Valores de M R encontrados em diferentes pesquisas no Brasil....................... 115

  Tabela 4-20 – Resultados dos incrementos de resistência q u após o ensaio de Módulo de resiliência. ............................................................................................................................... 118 Tabela 4-21 - Resumo dos resultados dos ensaios de Resistência Mecânica e Módulo de Resiliência. ............................................................................................................................. 119

LISTA DE SễMBOLOS, NOMENCLATURA E ABREVIAđỏES

  a – Absorção da água; AASTHO – American Association of State Highway and Transportation Officioals; ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas; ABRELPE – Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública; AN – Agregado Natural; AR – Agregado Reciclado; ARC – Agregado reciclado de concreto; ARM – Agregado de resíduo misto; Art – Artigo; ARV – Agregado reciclado vermelho; ASTM – American Society for Testing and Materials; A T - Área transversal do corpo de prova; A-7-6 – Solo Silto Argiloso segunda classificação TRB; A-2-5 – Solo Silto Argiloso segunda classificação TRB; A-3 – Material granular segunda classificação TRB; B – Índice de quebra dos grãos (Lee e Farhoodmand); Ca – Cálcio; CaCO

  3 – Carbonato de Cálcio;

  Cc – Coeficiente de curvatura; cm – centímetros;

  CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente; cp – corpo de prova; Cu – Coeficiente de uniformidade; d – dias; D - Subtração da porcentagem inicial pela final de cada peneira D - Diâmetro do corpo de prova; DNER – Departamento Nacional de Estrada de Rodagem; DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transporte; DRX – Difração de Raio-X; D10 – diâmetro efetivo; D15 inicial - Diâmetro da peneira que passa 15% dos finos antes da compactação; D15 - Diâmetro da peneira que passa 15% dos finos depois da compactação;

  final

  E – Módulo de Young; ES – Especificação de serviço; EN ’ - Energia de compactação Proctor Normal; EI ’ - Energia de compactação Proctor Intermediário; EM ’ - Energia de compactação Proctor Modificado; et al. – e outros; g – Grama; G s – Densidade específica dos grãos; H - Altura do corpo de prova;

  • H - Prótons de hidrogênio;
ISC – Índice de suporte Califórnia;

  ID – Índice de quebra dos grãos por compactação Proctor;

  p

  IP – Índice de Plasticidade;

  ISC – Índice de Suporte Califórnia KCl – Cloreto de potássio; Kgf – Quilograma força; kN – Quilo Newton; kPa – Quilo Pascal; k

  

1 – constantes ou parâmetros de resiliência determinados experimentalmente;

  k

  

2 – constantes ou parâmetros de resiliência determinados experimentalmente;

  k

  

3 – constantes ou parâmetros de resiliência determinados experimentalmente;

  k – constantes ou parâmetros de resiliência determinados experimentalmente;

  Li - leitura inicial; LP – Limite de plasticidade; LL – Limite de Liquidez; m – metros; ME – Método de ensaio; MH – Silte de alta plasticidade segunda classificação SUCS; ML – Silte de baixa plasticidade segunda classificação SUCS; mm – milímetros; mm³ - milímetros cúbicos;

  MPa – Mega Pascal; M – Módulo de resiliência;

  R

  Ms - Massa, ao ar, do agregado seca em estufa; M SSS - Massa, ao ar do agregado na condição saturada superfície seca mm/min – milímetro por minuto; M0 – Mistura 0 ou solo sem adição de RCD; M1 – Mistura 1 ou mistura com 60% de solo 30% de areia de RCD e 10% de pedrisco e RCD; M2 – Mistura 2 ou mistura com 60% de solo 20% de areia de RCD e 20% de pedrisco e RCD; M3 – Mistura 3 ou mistura com 50% de solo 30% de areia de RCD e 20% de pedrisco e RCD; M4 – Mistura 4 ou mistura com 40% de solo 30% de areia de RCD e 30% de pedrisco e RCD; N – Newton; “N” – número de solicitações do eixo padrão; Nº - Número; NBR – Norma Brasileira; NE – Não especificado; P – pressão; Pa – pascal; P’ – Pressão corrigida; pH - Potencial hidrogeniônico; Ph H2O – É o pH da água destilada; pH KCl – É o pH do Cloreto de potássio; P PADRÃO - Pressão padrão;

  PVC – Poli cloreto de vinila;

  • Resistência à compressão simples ou resistência à compressão não-confinada; q u q t - Resistência à tração por compressão diametral ou resistência à tração; R² - Coeficiente de determinação; RCD – Resíduo de Construção e demolição; RCS – Resistência à compressão simples ou resistência à compressão não-confinada; RTC – Resistência à tração por compressão diametral ou resistência à tração; RSU – Resíduo Sólidos Urbano;

  S – Saturação; SM – Areia Siltosa segunda classificação SUCS; SUCS – Sistema Unificado de Classificação de Solos; Su – Succção; t – Tempo de cura; ton per capita – Tonelada por cabeça; ton/ano – Tonelada por ano; TRB – Transportation Research Board; u a – pressão do ar; u ω – pressão da água; UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná;

  t e q u;

  • – Relação entre q γ d – Peso específico aparente seco; γ dmáx . – Peso específico aparente seco máximo;

  ε – Deformação; ε - Deformação resiliente, corresponde a um número particular de repetição da tensão desvio;

  r

  σ d – Tensão desvio; σ

  1 – Tensão normal;

  σ

  3 – Tensão confinante;

  σ Δ – Incremento de Tensão; σ' ij - Tensor de tensões efetivas; σ ij - Tensor de tensões totais; χ - Parâmetro relacionado com o grau de saturação; δ ij - Delta de Kroneeker; π – valor de pi; ω – Teor de umidade; ω ót – Teor de umidade ótima; ϕ – diâmetro dos grãos; % - porcentagem; # – peneira; = - Igual a; < - Menor que; > - Maior que; ≤ - Menor ou igual que; ≥ - Maior ou igual que;

SUMÁRIO

  1 INTRODUđấO ................................................................................................................ 24

  1.1 OBJETIVOS .............................................................................................................. 26

  1.1.1 Objetivo Principal ............................................................................................... 26

  1.1.2 Objetivos Específicos ......................................................................................... 26

  1.2 JUSTIFICATIVA ...................................................................................................... 27

  2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .......................................................................................... 28

  2.1 Resíduos de Construção e Demolição ....................................................................... 28

  2.1.1 Definição ............................................................................................................ 28

  2.1.2 Classificação ....................................................................................................... 28

  2.1.3 Geração de Resíduos de Construção e Demolição (panorama Global e no Brasil)

  28

  2.1.4 Propriedades do RCD ......................................................................................... 31

  2.2 Usinas de Reciclagem ................................................................................................ 34

  2.3 Solos da formação Guabirotuba ................................................................................. 36

  2.4 Potencial Hidrogeniônico .......................................................................................... 39

  2.5 Pavimento .................................................................................................................. 39

  2.5.1 Comportamento resiliente dos solos ................................................................... 40

  2.5.2 Utilização de RCD na pavimentação .................................................................. 43

  2.6 Princípio das Tensões Efetivas .................................................................................. 46

  2.7 Sucção ........................................................................................................................ 47

  2.8 Curva Característica ................................................................................................... 48

  3 MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................................. 50

  3.1 Coleta do solo ............................................................................................................ 50

  3.2 Coleta do RCD ........................................................................................................... 51

  3.3 Estabilização Granulométrica .................................................................................... 53

  3.4.1 Granulometria por Peneiramento........................................................................ 55

  3.9 Quebra de grãos ......................................................................................................... 70

  4.8.1 Solo ..................................................................................................................... 79

  4.8 Compactação .............................................................................................................. 79

  4.7 Ensaios de absorção de água dos agregados de RCD (areia e pedrisco) ................... 78

  4.6 Ensaios de pH do solo e das misturas solo-RCD ....................................................... 78

  4.5 Densidade Real dos Grãos ......................................................................................... 76

  4.4 Classificação do Solo e das Misturas ......................................................................... 75

  4.3 Limites de Atterberg .................................................................................................. 73

  4.2 Granulometria por Peneiramento e Sedimentação ..................................................... 72

  4.1 Estabilização Granulométrica .................................................................................... 71

  4 RESULTADOS E DISCUSSÕES .................................................................................... 71

  3.8 Absorção de Água ...................................................................................................... 69

  3.4.2 Granulometria por Sedimentação ....................................................................... 56

  3.7 Expansão .................................................................................................................... 68

  3.6.6 Módulo Resiliente .............................................................................................. 65

  3.6.5 Resistência à Tração por Compressão Diametral ............................................... 64

  3.6.4 Resistência à Compressão não Confinada .......................................................... 62

  3.6.3 Solos não saturados ............................................................................................ 62

  3.6.1 Compactação ...................................................................................................... 60 3.6.2 Índice de Suporte Califórnia (ISC) ..................................................................... 61

  3.6 Ensaios de Caracterização Mecânica ......................................................................... 60

  3.5 Ensaios de pH ............................................................................................................ 59

  3.4.4 Densidade Real dos Grãos .................................................................................. 58

  3.4.3 Limites de Atterberg ........................................................................................... 57

  4.8.2 Misturas .............................................................................................................. 80

  4.10 Expansão .................................................................................................................... 84

  4.11 Compressão Simples .................................................................................................. 86

  4.12 Tração por compressão Diametral ............................................................................. 87

  4.13 Grau de saturação das amostras ensaiadas ................................................................. 89

  4.14 Relação entre q e q ................................................................................................... 91

  u t

  4.15 Quebra de Grãos ...................................................................................................... 102

  4.16 Módulo Resiliente .................................................................................................... 109

  4.17 Compressão Simples após o ensaio de Módulo Resiliente ...................................... 117

  5 CONCLUÕES E SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS................................. 122

  5.1 Conclusões ............................................................................................................... 122

  5.2 Sugestões para pesquisas futuras ............................................................................. 125 REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 127 APÊNDICE A – Dados estatísticos dos limites de Atterberg ............................................... 137 APÊNDICE B – Dados estatísticos dos ensaios de ISC ....................................................... 139 APÊNDICE C – Dados estatísticos dos ensaios de compressão simples ............................. 141 APÊNDICE D – Dados estatísticos dos ensaios de tração por compressão diametral ......... 143

  1 INTRODUđấO Quase toda atividade industrial e humana produz resíduos, e o incremento e acumulação desses causam sérios problemas ambientais e econômicos ao redor do mundo

  (CARDOSO et al. 2016). O crescimento urbano, bem como a geração de resíduos, particularmente os de construção e demolição (RCD), trouxeram sérios problemas de gerenciamento às cidades (RODRIGUEZ et al., 2007). O problema ambiental resultante da disposição irregular desses resíduos é uma das causas da preocupação governamentista, em função dos impactos que a disposição ilegal tem nas cidades e seus arredores (MELO; GONÇALVES; MARTINS, 2011).

  A construção civil é reconhecida como uma das atividades mais importantes para o desenvolvimento de qualquer país, no entanto, é, também, uma das mais poluidoras, devido ao intenso consumo de matéria-prima, desperdício e geração de resíduos (DELONGUI et al., 2010). A indústria da construção civil, em função das características particulares do seu processo produtivo, constitui-se uma grande geradora de resíduos, que são denominados resíduos de construção e demolição – RCD.

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