Utilização da escória na pavimentação asfáltica, Notas de estudo de Engenharia de Materiais

Baixe Utilização da escória na pavimentação asfáltica e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia de Materiais, somente na Docsity! CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METODOLOGIA DA PESQUISA ETIENE PEREIRA DE ANDRADE THALES EMANUEL JARDIM ALVARENGA VINÍCIUS MEIRELLES MENDONÇA WANER DE PAULA FERREIRA UTILIZAÇÃO DA ESCÓRIA NA PAVIMENTAÇÃO ASFÁLTICA BELO HORIZONTE 2010 ETIENE PEREIRA DE ANDRADE THALES EMANUEL JARDIM ALVARENGA VINÍCIUS MEIRELLES MENDONÇA WANER DE PAULA FERREIRA UTILIZAÇÃO DA ESCÓRIA NA PAVIMENTAÇÃO ASFÁLTICA Pesquisa bibliográfica apresentada à disciplina Metodologia da Pesquisa, do Curso de Engenharia de Materiais do Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, como requisito parcial para aprovação na Disciplina. ANTÔNIO FONTANA FILHO PAGE 46 EPÍGRAFE “A mente que se abre a uma nova idéia jamais voltará ao seu tamanho original.” (Albert Einstein, cientista. 1879-1955) RESUMO PAGE 46 O crescente desenvolvimento da sociedade e a decrescente oferta de matérias – primas são problemas visíveis em nosso presente. Os diferentes processos industriais visam cada vez mais reduzir o nível de resíduos e, conseqüentemente, de impactos ambientais. O que antes era considerado rejeito, hoje é tido como fonte de material para reciclagem e aproveitamento em diversas áreas. Com isso, consegue – se desenvolver sustentavelmente. A escória é hoje um dos resíduos gerados em maior quantidade no mundo inteiro. Como o desenvolvimento exige uma infra – estrutura adequada, a pavimentação asfáltica com agregado escórico, surge como uma boa e viável alternativa. O presente trabalho visou analisar e estudar esta viabilidade Executou-se uma ampla pesquisa bibliográfica, através da leitura de obras, textos e artigos científicos e técnicos, além de conteúdo via web. Também foi feita uma visita técnica a fim de conciliar os conhecimentos teóricos com a prática. Procurou – se apresentar as características e os processos de obtenção dos mais variados tipos de escória, além de se apresentar uma análise das vantagens e desvantagens do pavimento com escória, ressaltando – se a viabilidade do mesmo e os ganhos ambientais. Percebeu – se que as pesquisas nesta área são recentes e. embora haja um certo custo – benefício, os investimentos podem ser considerados escassos. Porém, ainda há muito que ser pesquisado e trabalhado. Palavras – chave: Escória, pavimentação, meio – ambiente, resíduos/rejeitos ABSTRACT PAGE 46 The increasing development of society and the decreasing supply of raw - materials are visible problems in our present life. The various industrial processes aims reduce the level of waste and, consequently, reduce environmental impacts. What was once considered waste, is now considered as a source of material for recycling and posterior use in several areas. This way, it is possible to ally develop and sustainability. The slag is today one of the most generated residues worldwide. As development requires an appropriate infrastructure, the asphalt pavement with slag aggregate, appears as a good and viable alternative. This work aimed to analyze and study this feasibility. It was performed an extensive research of literature through the reading of scientific and technical books, papers and articles, in addition to web content. We also went in a technical visit with the intention of ally theoretical knowledge with practice. It was pretended to show the characteristics and processes related to the obtaining of all kinds of slag, focusing in the analysis of the advantages and disadvantages of the utilization of slags in highway construction and also emphasizing the feasibility of it and environmental gains. It was realized that the research in this area is recent and, although there is a cost-benefit, the investments can be considered scarce. However, much remains to be researched and worked. Key -words: slag, highway construction, environment, waste / residues. PAGE 46 Tabela 2 – Resultado dos ensaios de resistência à compressão Tabela 3 – Resultado dos ensaios de resistência à compressão, com 7 dias de cura Tabela 4 – Umidade ótima e peso específico aparente seco máximo das misturas Tabela 5 – Tipo/Composição das diferentes escórias de aciaria Tabela 6 - Características das escórias de aciaria Tabela 7 – Propriedades / Aplicações da escória de aciaria LD 29 29 31 32 34 36 PAGE 46 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT = Associação Brasileira de Normas Técnicas ABPv = Associação Brasileira de Pavimentação ADP = Asfaltos Diluídos de Petróleo ASTM = American Society for Testing and Materials BGS = Brita Granulada Simples BGTC = Brita Granulada tratada com cimento CAF = Cimento de alto-forno CCP = Concretos de Cimento Portland CONAMA = Conselho Nacional do Meio – Ambiente COSIPA= Companhia Siderúrgica Paulista CST = Companhia Siderúrgica Tubarão DNER = Departamento Nacional de Estradas de Rodagem Esc. = Escória IBS = Instituto Brasileiro de Siderurgia PTM = Pensilvânia Testing Method V&M = Vallourec Mannesman PAGE 46 LISTA DE SÍMBOLOS hot = Umidade ótima FeO = Óxido de ferro MnO = Óxido de manganês TiO2 = Dióxido de titânio CaO = Óxido de Cálcio MgO = Óxido de Magnésio Al2O3 = Óxido de Alumínio (Alumina) SiO2 = Dióxido de Silício (Sílica) kJ/kg = Quilo joule por quilograma ºC = Graus Celsius P2O5 = Pentóxido de Fósforo γdmax = Peso específico aparente seco máximo PAGE 46 O presente trabalho se firma na necessidade de reaproveitamento de resíduos. Hoje eles ainda são um problema e muitas vezes não recebem a correta destinação. Decidiu-se focar a área siderúrgica, pois ela é uma das responsáveis por mover grande parte da economia mundial e os seus produtos finais, ao longo da cadeia produtiva, geram uma grande e diversificada quantidade de rejeitos. Quanto a estes, estudou-se a escória. Não se pode esquecer que, além da reciclagem, é nos exigido progresso e lucro. Na tentativa de conciliar estes aspectos, pesquisou-se sobre a utilização da escória na pavimentação asfáltica. Tal uso pode ser vantajoso e gerar um lucro considerável. Esta pesquisa também foi conduzida pois a busca de conhecimento é sempre contínua e necessária. Por fim, queria – se demonstrar que muitos estudos ainda estão caminhando a passos curtos e faltam investimentos e divulgação. 3. OBJETIVOS * Provar a viabilidade da reciclagem de escória; * Atentar para a questão de que resíduos podem e devem ser reaproveitados; PAGE 46 * Avaliar as características físico – químicas das escórias de alto – forno e de aciaria, isoladamente e em seus mais diversos usos; * Conhecer e avaliar os processos de produção que levam à obtenção da escória; * Pretende-se levantar a questão do aproveitamento da escória, abordando seus benefícios na pavimentação asfáltica; PAGE 46 4. PAVIMENTAÇÃO ASFÁLTICA Antes de iniciar nosso estudo sobre o uso da escória na produção do asfalto, iremos estudar um pouco sobre pavimentação e sobre alguns aspectos do asfalto. 4.1. Pavimentação 4.1.1 Introdução a pavimentação Pavimento (também conhecido pelo termo menos técnico e menos exacto “chão”) do latim pavimentu designa em arquitectura a base horizontal de uma determinada construção, ou seja, é a camada constituída por um ou mais materiais que se coloca sobre o terreno natural ou terraplenado, que tem como objetivo principal da pavimentação é garantir a trafegabilidade em qualquer época do ano e condições climáticas, e proporcionar aos usuários conforto ao rolamento e segurança. Uma vez que o solo natural não é suficientemente resistente para suportar a repetição de cargas de roda sem sofrer deformações significativas, torna-se necessária a construção de uma estrutura, denominada pavimento, que é construída sobre o subleito para suportar as cargas dos veículos de forma a distribuir as solicitações às suas diversas camadas e ao subleito (Croney, 1977). Os pavimentos podem ser divididos basicamente em dois grupos: flexível e rígido. Os pavimentos flexíveis são aqueles que são revestidos com materiais betuminosos ou asfálticos estes são chamados "flexíveis", uma vez que a estrutura do pavimento "flete” devido às cargas do tráfego. Uma estrutura de pavimento flexível é composta geralmente de diversas camadas de materiais que podem acomodar esta flexão da estrutura. Por outro lado, há os pavimentos rígidos que são compostos de um revestimento constituído por placas de Concreto de Cimento Portland (CCP). Tais pavimentos são substancialmente "mais rígidos" do que os pavimentos flexíveis, devido ao elevado Módulo de Elasticidade do CCP. Eventualmente estes pavimentos podem ser reforçados por telas ou barras de aço, que são utilizadas para aumentar o espaçamento entre as juntas usadas ou promover reforço estrutural. PAGE 46 5.1. Definição e histórico Os rejeitos siderúrgicos são oriundos do processo industrial para beneficiamento do aço. Dentre outros, é possível citar como rejeito da indústria do aço: escória de alto-forno, pó de alto forno, lama de alto-forno, escória de dessulfuração, escória de aciaria LD, lama grossa de aciaria, lama fina de aciaria e carepa, Geyer (2001). As escórias são os resíduos de maior geração, mais de 60,0% da geração de resíduos, neste tipo de processo. Existem dois tipos de escórias siderúrgicas produzidos em larga escala: • Alto-forno: resultante da fusão redutora dos minérios para obtenção do ferro gusa, obtido diretamente do alto forno, em geral com elevado teor de carbono e várias impurezas, obtidas em altos-fornos; • Aciaria: resultante da produção do aço. São obtidas em fornos elétricos e conversores a oxigênio, durante a conversão de sucata em aço. Estas escórias podem ser tanto oxidantes, produzida pela injeção de oxigênio no aço fundido para oxidar carbono, silício e enxofre, quanto redutoras, essas por sua vez geradas após o vazamento da escória oxidada através da adição de óxido de cálcio (CaO) e de fluorita (CaF2). Estes dois compostos são injetados no processo para dessulfurar o aço líquido e adicionar elementos de liga. (MACHADO apud BRANCO, 2004). Segundo Branco (2004), durante o processo de produção do aço são eliminados carbono, CaO e os íons de alumínio, silício e fósforo que tornam o aço frágil, quebradiço e difícil de ser transformado em barras. Todos estes elementos e compostos eliminados entram na composição da escória. Dentre as impurezas do processo que formarão a escória estão silicatos de cálcio (CaSiO3), óxido de silício (SiO2), ferrita cálcica (CaFe2O4), óxido de magnésio (MgO) e outros. Os altos teores de CaO e MgO livres, presentes nas escórias, são devidos ao fato de que, depois que o fósforo e o silício se oxidam, estes elementos precipitam porque ultrapassam os limites de solubilidade da escória fundida. As escórias, tanto de alto forno quanto elétrica, depois de beneficiadas tornam-se agregados siderúrgicos. Os agregados são definidos como material não metálico e podem ser classificados como agregado bruto; graduado de alto forno, oriundo da escória de alto forno; ou como agregado graduado de aciaria, oriundo da escória de aciaria elétrica. Em 2000, cerca de 85×106 toneladas de escória foram geradas no mundo. No Brasil, em 1998, foram produzidas mais de PAGE 46 4×106 toneladas deste rejeito, Branco (2004). Segundo a mesma autora, em média, cada tonelada de aço gera 150 kg de escória. A parte metálica da escória de aciaria, 20,0%, é removida com um imã e recirculada no processo, enquanto que 80,0% ficam sem utilidade e são armazenados em grandes áreas e vendidos como rejeito. Tanto a produção quanto a composição da escória dependem de alguns fatores, dentre eles: o processo ou tipo de forno utilizado no beneficiamento do aço, o tipo de matéria-prima utilizada, a especificação do aço produzido, o resfriamento do rejeito, etc. Este material sai do forno com uma temperatura, aproximada, de 1500ºC. O tipo de resfriamento deste rejeito afeta também a granulometria deste material, porque é neste momento que ocorre a maior parte das reações químicas. Escórias que são resfriadas ao ar são, geralmente, inertes devido à cristalização de seus óxidos. Escórias resfriadas rapidamente, ar ou vapor, possuem natureza expandida e tornam-se leves. Escórias resfriadas bruscamente, jato d’água, são vítreas, com granulometria semelhante a areia de rio, estrutura porosa e textura áspera. As escórias ácidas costumam ser mais densas, enquanto que as básicas são mais porosas, com estrutura vesicular, Geyer (2001). A composição química de uma determinada escória pode variar, para um mesmo dia de produção, de 30,0% a 60,0% para o CaO, de 0,0% a 35,0% para o óxido de ferro (Fe2O3) e de 15,0% a 30,0% para o SiO2 (MACHADO apud BRANCO, 2004). Segundo o Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER) (1994), a escória para uso em pavimentação deve obedecer aos seguintes limites: • Máximo de 3,0% de expansão; • Isentas de impurezas orgânicas, contaminação com escórias de alto forno, solos e outros materiais; • Granulometria: 40,0% até 12,7 mm e 60,0% entre 12,7 e 50,8 mm de abertura nominal e atender a granulometria de projeto; • Absorção de água: 1,0% a 2,0% em peso; • Massa específica: 3,0 a 3,5 g/cm3; • Massa unitária: 1,5 a 1,7 kg/dm3; • Desgaste por abrasão Los Angeles: no máximo igual a 25,0% para sub-base, base e revestimento; • Durabilidade ao sulfato de sódio: 0,0% a 5,0%, em 5 ciclos. PAGE 46 Vale salientar que, as normas do DNER para uso de escória de aciaria e escória de alto-forno em pavimentos rodoviários não especifica o tipo de processo de refino utilizado na fabricação do fundido que será responsável pela geração da escória. Outros países já especificaram o uso da escória para construção rodoviária. A França, por exemplo, especificou o que chamam de grave-laitier que consiste na mistura deste rejeito com agregados comuns ou com cal hidratada, Ca(OH)2, que também é chamada de hidróxido de cálcio, para ser utilizada em construções de base ou sub-base de pavimentos. Cerca de 65,0% das rodovias francesas utilizam este material. 5.2. Escória de alto-forno 5.2.1. Produção da escória de alto-forno As escórias de alto-forno são geradas mediante a produção do ferro-gusa. A fabricação do gusa é realizada nas siderúrgicas em unidades industriais chamadas altos-fornos. A principal função do alto-forno consiste na remoção do oxigênio do minério de ferro através da redução dos óxidos contidos nos minerais de ferro, transformando estes em ferro metálico (Fe0) e separando-o das partes não metálicas, a escória. A separação do ferro é obtida a partir da reação do óxido de ferro, a canga do minério, com o monóxido de carbono (CO). O CO resulta da combustão do carvão mineral, o coque, ou do carvão vegetal. A parte metálica, por sua vez, é separada da não metálica pela fusão a aproximadamente 1500ºC, quando é formada a escória, menos densa, que incorpora todas as impurezas indesejáveis, e corresponde ao líquido menos denso e insolúvel, sobrenadante que se separa do gusa, também líquido, e posteriormente se solidifica, cristalizando-se ou não, ao ser resfriada. As escórias se formam não apenas pela fusão das impurezas do minério de ferro, mas também pela incorporação dos fundentes, como o calcário e a dolomita, e das cinzas do coque. Segundo Fusinato (2004), a proporção, em alto-fornos a coque, é de 0,3 a 0,4 tonelada de escória gerada por tonelada de ferro produzido, dependendo da constituição do minério utilizado. Acredita-se que a geração mundial de escórias de alto-forno gire em torno de 120 milhões de toneladas de escória para 700 milhões de toneladas de aço. A produção brasileira é de cerca de 5,7 milhões de toneladas de escória de alto-forno por ano. A figura 1 apresenta o esquema representativo de um alto-forno e da produção da escória. PAGE 46 agregados naturais. As escórias de Alto-Forno podem ser vistas geologicamente como sendo rochas metamórficas basálticas e silicíticas. 5.2.3. Escória de alto-forno na pavimentação asfáltica As escórias de alto-forno possuem atualmente diversas aplicações, entre elas, destacam-se: Bases de estrada; asfalto; aterro / terraplanagem; agregado para concreto; cimento, grande utilização da Escória de alto-forno granulada devido a sua hidraulicidade, e aplicações especiais, como lã mineral, lastro ferroviário, material para cobertura, isolamento, vidro, filtros, condicionamento de solo e produtos de concreto. Neste trabalho, quanto às aplicações das escórias de alto-forno, nos interessará prioritariamente o seu emprego na pavimentação asfáltica. Para esse fim, destaca-se a utilização da escória de aciaria, porém, há registros do sucesso na utilização das de alto-forno. A utilização da escória em pavimentação, embora não possa ser considerada rotineira, já é freqüente em países em que a produção do aço atingiu níveis elevados, como os Estados Unidos, a Alemanha, o Japão, a França e o Reino Unido. A produção de escória nesses países gira em torno de cem milhões de toneladas anuais. Fusinato (2004) cita o emprego das escórias de alto-forno nesses países. Na Inglaterra, as normas sobre o uso da escória de alto-forno, tornam possível o uso de escórias com uma resistência mecânica inferior à exigida para os agregados britados de rocha. O mesmo autor dá destaque para um projeto realizado na Hungria, onde a escória de alto- forno granulada foi utilizada como base de pavimento na forma de cascalho rolado, tratado com 20% de escória granulada e 2% de cal hidratada, compondo uma camada de espessura final de 26 centímetros. O trecho pavimentado foi submetido ao tráfego durante os meses de inverno para depois ser superposto por uma camada de binder de 11 centímetros e camada de rolamento de concreto asfáltico de 4,5 centímetros de espessura. Exames posteriores evidenciaram o bom desempenho do pavimento, o que levou as autoridades a elaborar normas para a execução desse tipo de serviço. PAGE 46 Entretanto, a França é o país do qual maior parte dos registros sobre esse emprego das escórias de alto-forno se referem. Além disso, a maior parte da bibliografia encontrada sobre o assunto é proveniente desse país. O fornecimento de escória granulada para algumas regiões da França é controlada pelo laboratório Ponts et Chaussés, que inclusive, importa e distribui escória da Bélgica. Fusinato (2004) também descreve a utilização da escória de alto-forno para pavimentação no Brasil. A qual é caracterizada por ainda estar em seu início, principalmente no Estado de São Paulo, onde a escória é vendida à indústria de cimento, para que se proceda a fabricação de Cimento de Alto-Forno (CAF). A própria Companhia Siderúrgica Paulista (COSIPA), limita a utilização da escória à pavimentação de ruas internas da fábrica. No caso brasileiro, ainda não é possível a apresentação de exemplos marcantes da utilização da escória de alto-forno em pavimentação, o que não impede de se encarar com algum otimismo esse emprego, tendo em vista a larga produção nacional de aço e a tendência de se utilizar ao máximo os materiais abundantes nas proximidades dos serviços, além das preocupações ambientais. A alternativa pode vir a ser uma solução mais econômica para a pavimentação de vias, principalmente nas proximidades das grandes indústrias siderúrgicas. Seguindo o exemplo da reconstrução da rodovia Duarte na República Dominicana, citada por Wang (2004). Para o uso na pavimentação, elas são classificadas em granulada e bruta. A escória granulada, que tem alto poder aglomerante devido à sua reatividade pode ser utilizada como base ou sub- base de pavimentos, desde que misturada com brita e cal. Enquanto a escória bruta, que é composta de grãos com as dimensões habituais das britas utilizadas em pavimentação, pode ser empregada na construção de bases e sub-bases de pavimentos, apenas com adição de cal. Segundo Velten (2005), para o emprego da escória como aglomerante, é necessário que a escória seja solúvel, isto é, passível de ataque pela água, para que os elementos formadores dos compostos hidráulicos sejam liberados. Tal solubilidade é favorecida pelo teor de óxido de cálcio presente na escória. Dessa forma, a reação é lenta, mas, em meio fortemente alcalino e/ou através da ação de sulfatos, torna-se acelerada, sendo a velocidade de reação favorecida pela finura da escória. PAGE 46 Segundo o mesmo autor, constata-se que a adição de uma mistura de escória de alto-forno granulada moída, amostra de solo residual jovem de gnaisse e cal hidratada a camada de pavimento de estradas, aumenta consideravelmente a resistência mecânica do pavimento. Esse fator comprova a ação positiva da escória como agente estabilizante do solo utilizado. Neste contexto, a cal atua como agente de ativação de reações de hidratação da escória. Velten (2005) constatou também que o tempo de cura da escória tem efeito positivo na resistência mecânica da mistura, devido à ocorrência de reações de cimentação, o que é comprovado nas tabelas 2 e 3, que mostram o comportamento mecânico de três corpos-de- prova em ensaios de compressão não-confinada após a adição da escória de alto-forno e da cal. A tabela 2 mostra os resultados dos testes realizados com um dia de cura e a tabela 3 com 7 dias de cura. Os dados das tabelas comprovam que o aumento do tempo de cura da escória aumenta a resistência mecânica dos corpos-de-prova. A figura 3 reforça os dados das tabelas, sintetizando-os em um gráfico e complementando-os, ao mostrar os valores de tensão à ruptura para amostras que receberam até 28 dias de cura. Confirma-se que o aumento da resistência mecânica persiste para tempos de cura elevados. A Norma Técnica NBR 12253 destaca que a resistência mecânica dessa mistura para emprego em camadas de base e sub-base de pavimentos deve ser igual ou superior a 2,1 MPa para um período de cura de 7 dias. Portanto, as tabelas 2 e 3 mostram que este índice é alcançado quando a mistura é constituída por 10% de escória e 10% de cal. Tabela 2 – Resultado dos ensaios de resistência à compressão. PAGE 46 17.5 6.4 0.07 5.3 1.5 Escória de Forno elétrico Esc. Oxidada 19.0 38.0 7.0 15.2 6.0 0.38 6.0 0.7 Esc. Reduzida 27.0 51.0 9.0 1.5 7.0 0.50 1.0 0.7 PAGE 46 (Fonte: FILEV, 2007) A mais indicada para pavimentação asfáltica, por se assemelhar ao clínquer de cimento Portland®, é a LD. Durante o processo da retirada de carbono do gusa e acréscimo de elementos de liga para a produção do aço, produzem – se muitos componentes com alto ponto de fusão e bem menos densos, que ficam flutuando no banho de metal líquido. A fim de se obter a escória e torná – la miscível são adicionados à carga metálica do conversor materiais chamados fundentes; os principais são cal (CaO), e fluorita (Ca F2). A adição destes elementos visa atingir um ponto ideal de fusão e fluidez, representado pelo diagrama ternário da escória. Abaixo é mostrada a figura 4, que esquematiza um convertedor LD. Figura 4 – Convertedor LD (Fonte:ARCELOR MITTAL- CST-2010) Assim como no alto – forno, o refino do aço se processa através de reações de oxidação dos elementos “indesejados”, como Fósforo, Enxofre, Cálcio, etc... Depois dos adequados processos, devido à diferença de densidade, a escória continua suspensa no banho. Daí, ela é separada e basculada no local reservado para seu tratamento. No entanto, ela pode ainda conter partes metálicas, que são separadas ao final, antes da destinação para pavimentação e outros fins. 5.3.2. Cura e propriedades da escória de aciaria Além do tipo de forno utilizado para produção de aço, podem afetar as propriedades finais da escória o tipo de matéria-prima utilizada, o resfriamento do rejeito, etc. A temperatura média com que este resíduo sai do LD é de 1500ºC. Seu resfriamento afeta significativamente sua granulometria, porque é neste momento que ocorre a maior parte das reações químicas (LIMA et al., 2000). “Escórias que são resfriadas ao ar são, geralmente, inertes devido à cristalização de seus óxidos. Escórias resfriadas rapidamente (ar ou vapor) possuem natureza PAGE 46 expandida e tornam-se leves. Escórias resfriadas bruscamente (jato d’água) são vítreas, com granulometria semelhante à areia de rio, estrutura porosa e textura áspera. As escórias ácidas costumam ser mais densas, enquanto que as básicas são mais porosas (com estrutura vesicular)” (GEYER, 2001). A tabela 6, abaixo, trata, resumidamente, as principais características das escórias de aciaria LD. Percebe – se que ela é alcalina apresenta baixa porosidade e dureza considerável. Segundo a Companhia Siderúrgica Tubarão (CST) (2010), o fator que mais afeta nas propriedades finais deste produto é a granulometria: quanto menor, menor a resistência à compressão; quanto maior, maior resistência e maior expansão. Outras propriedades importantes são a capacidade de carga elevada e a alta resistência ao desgaste. Porém, não se pode esquecer de citar o que hoje é o maior impasse para pavimentação asfáltica: expansibilidade elevada, devido à presença de óxidos livres reativos. Tabela 6 - Características das escórias de aciaria Fonte: (BRANCO, 2004) Ressalta – se a hidraulicidade. Em contato com a água a escória desenvolve características cimentares (cimentação ou concrecionamento), fenômeno este que melhora as propriedades mecânicas da camada compactada, propicia um comportamento estrutural semelhante ao das estruturas rígidas ou semi-rígidas. Para esse caso, os mesmos óxidos (CaO, SiO2... ) que antes eram prejudiciais e causavam a alta expansibilidade, são os que geram uma camada responsável por essas melhoras significativas. Há várias maneiras, por meio de ensaios e de observações, de se mensurar a expansibilidade deste resíduo, a figura 5, abaixo, exibe a mais usual: PAGE 46 O processo de cura é recomendado apenas quando o material final será destinado para obras rodoviárias, de maneira geral. O mesmo gera um volume de passivo ambiental muito grande, o que acarreta sanções do Conselho Nacional de Meio – Ambiente (CONAMA) e de outros órgãos do ramo. Após ser curado, o material final é reprocessado, fazem – se as devidas adições e, de acordo com a granulometria, mostrada abaixo na figura 7, é separado e classificado, conforme NORMA EM 262/DNER(1994). Figura 7 – Diferentes granulometrias da escória (Fonte: ARCELORMITTAL-CST.2010,) 5.3.3. Escória de aciaria na pavimentação asfáltica Conforme especificações do DNER, NORMA EM 262(1994), a escória de aciaria utilizada na construção de pavimentos rígidos deve obedecer aos seguintes padrões: - Máximo de 3% de expansão; - Isenção de impurezas orgânicas e de resíduos provenientes do solo e escórias de alto – forno; - Até 40% deve estar na faixa granulométrica de 12,70mm de abertura nominal; - Os outros 60% não devem ultrapassar a faixa de 50,8mm; - Absorção de água de 1 a 2%, em peso; - A densidade deve estar entre 3,00 e 3,50 g/cm3; “Desde 1979 a escória de aciaria vem sendo utilizada na infraestrutura de estradas em países como Estados Unidos, Inglaterra, Japão e Canadá. No Brasil, baseado nas informações PAGE 46 disponíveis, este uso teve início em 1986 com a execução de 100 km de base e sub-base no estado do Espírito Santo (BRANCO apud SILVA, 1994; SILVA e MENDONÇA, 2001b). Países como Grã-Bretanha, Alemanha, Polônia, França, Japão, Estados Unidos e Rússia utilizam escória de aciaria, sozinha ou combinada, como agregado em revestimentos asfálticos. Pavimentos construídos com este material suportaram tráfego pesado, como, por exemplo, o transporte de placas de aço, por 16 anos.” (BRANCO, 2004). Algumas obras, como a BR-393 (Volta Redonda-Três Rios), RJ-157 (Barra Mansa- Divisa RJ/ SP), RJ-141 (BR-393-Vargem Alegre), BR-116 (Volta Redonda-Divisa RJ/SP), várias ruas dos municípios de Volta Redonda, Resende, Barra do Piraí, Itaguaí, Barra Mansa e Magé (RJ) e no município de Mogi das Cruzes (SP), vias no interior da CST receberam agregado escórico na sua construção.( ALVARENGA,2001). Como já mencionado, não se pode utilizar a escória sem antes realizar um tratamento para minimizar seu potencial expansivo. A fim de padronizar este comportamento e os tratamentos, além das normas, hoje encontra – se no mercado o que se chama de ACERITA®, definida como escória de aciaria com redução de expansão. A figura 8 mostra alguns dados comparativos entre a ACERITA® e as demais escórias LD. Conforme demonstrado e relatado, a escória apresenta um ponto de estabilidade de expansão. Através de pesquisas e da busca por este ponto (Determinado para aplicações em pavimentos rígidos), é que se obteve o material relacionado abaixo. Mesmo assim, nota – se ainda uma pequena instabilidade, mas que já é bem menor se comparada ao material sem tratamento. PAGE 46 Figura 8 – Comparativo do percentual acumulado de expansão ACERITA® X Escória LD (Fonte: ARCELORMITTAL-CST.2008) Apesar de a expansão ser o maior entrava para utilização da escória na pavimentação asfáltica, ela por si só nada define. Em geral, os pesquisadores buscam obedecer às normas da American Society for Testing and Materials(ASTM) e também aos padrões do Departamento de Transportes da Pensilvânia, onde os estudos no setor encontram – se desenvolvidos e em pleno progresso. A figura 9 mostra um fluxograma que trata resumidamente todo o processo de análise para verificação da qualidade do agregado escórico. Através dela tem – se o panorama de todo o processo. O processo de tratamento até a utilização final preocupa – se com questões ambientais, como a lixiviação até a questões econômicas, como resistência e durabilidade, determinadas segundo os ensaios físico – químicos. Figura 9 – Fluxograma dos ensaios para caracterização da escória de aciaria Fonte: BRANCO, 2004 PAGE 46 Esta redução, porém, compensa – se devido ao baixo custo do pavimento escórico em relação ao feito com CPC. Figura 13 – Comparação entre pavimentos com e sem agregado escórico Fonte: NASCIMENTO, 2003. 6. CONCLUSÃO Conclui – se que a escória, que antes era tida como rejeito, pode ser sim reaproveitada, seja na pavimentação asfáltica, seja em outros processos, tais como correção de pH do solo e lastro de ferrovias. Um dos principais entraves, sua expansão, pode ser controlada e verificada(BRANCO,2004), porém o volume de passivo ambiental seria muito grande. Mas, isto também não é um grande problema, visto que a escória é um material não – inerte e não polui o ambiente ao seu redor (DNER, 2004). Outro grande problema, a heterogeneidade do produto, uma vez que são fundidos diversos gusas e aços, pode ser controlada, separando – se previamente lotes com composições químicas diferentes(BRANCO,2004). Para se obter uma matéria final devidamente controlada e certificada, deve – se trabalhar segundo as normas estabelecidas tanto pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) e pelo Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER) quanto por outras associações de âmbito internacional, como o PAGE 46 Departamento de Trânsito da Pensilvânia. Não se pode definir onde será melhor utilizar a escória, pois sua utilização é ampla e diversificada, e em todos os aspectos traz tanto vantagens quanto desvantagens (ARCELORMITTAL – CST, 2008). O uso da escória como agregado em pavimentos rígidos depende da utilização final (PEIXOTO; PADULA, 2009) e não basta determinar apenas o potencial expansivo da mistura – base, pois há uma série de ensaios que ainda precisam ser realizados (BRANCO, 2004). As pesquisas realizadas demonstram que os resultados são satisfatórios e a economia é relativamente boa (NASCIMENTO, 2003). Apesar de todos os benefícios há uma grande questão a ser resolvida: A durabilidade da pavimentação feita com este rejeito. Enquanto a relação custo – benefício se mostra boa, a durabilidade e estabilidade dos asfaltos de escória se mostra razoavelmente baixa em relação ao CCP. Porém, ao analisar os dados, percebeu – se que tal problema poderia ser resolvido combinando CCP, escória e outros materiais. (PEIXOTO; PADULA, 2009). Quanto à resistência mecânica, os resultados são positivos, seja para escória de alto – forno e para de aciaria. (BRANCO,2004), (PEIXOTO; PADULA, 2009). Os ensaios realizados demonstram ganhos significativos, sem perdas consideráveis das demais propriedades. Como a produção de escória, seja brasileira, seja mundial, é volumosa, há ainda grande parte deste resíduo sem destinação correta. Vendo isso, pode – se concluir que realmente as pesquisas estão em fase inicial. Outro fato que comprova tal afirmação é a ausência / escassez de dados e estudos sobre a escória de alto – forno, que mostra – se tão boa quanto a de aciaria (MASSUCATO,2005). Percebeu – se grande disparidade entre o Brasil e os demais países que já usufruem desta tecnologia de reaproveitamento; este iniciou as pesquisas por volta da década de 90, enquanto Japão, França, Estados Unidos, entre outros, iniciaram os estudos em 70 e hoje possuem extensas rodovias com agregado escórico. Além disso, caminha – se a curtos passos, pois não há grandes investimentos tampouco incentivos. Portanto, está mais do que comprovado que, mesmo mediante custos de análises periódicas e processamentos (moagem, britagem, separação, armazenamento...), a pavimentação asfáltica com escória, tanto de aciaria quanto de alto – forno é vantajosa e reduz custos. Como ela é mais densa, consome – me uma menor quantidade de mistura para uma mesma área pavimentada, evitando uso de outros agregados e reduzindo gastos com CCP. PAGE 46 Sugere – se que haja mais pesquisas na área de altos – fornos, uma vez que a quantidade de dados encontrada foi restrita se comparada aos demais resultados. Viu – se também que as empresas não têm grandes preocupações em separar e processar este rejeito (BRANCO, 2004); portanto, seria bom que fosse feita uma correta separação e destinação, o que proporcionaria um aumento da qualidade do produto final. Como hoje busca – se o desenvolvimento sustentável seria bom também que esta tecnologia fosse mais difundida e os incentivos fossem maiores, possibilitando o surgimento de novos produtos e a conciliação progresso X sustentabilidade. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALVARENGA, J.C.A..Um estudo de avaliação estrutural e econômica de pavimentos flexíveis de escória de aciaria. 2001.162f. Tese (Mestrado) – Comissão de Pós-graduação e Pesquisa em Engenharia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro. ARCELORMITTAL - CST . Escória de aciaria LD. Catálogo de produtos. Serra – ES. 2010. Disponível em: <www. cst. com.br /produtos/ co_produtos/ catalogo_produtos/ escoria_aciaria_ld> Acesso em : 16 maio 2010. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12253: Solo-Cimento - Dosagem para Emprego como Camada de Pavimento. Rio de Janeiro, 1992. BRANCO, V. T. F C. Caracterização de misturas asfálticas com o uso de escória de aciaria como agregado. 2004. 153f. Dissertação (Mestrado) – Engenharia Civil, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro. DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM, EM260: escórias de alto forno para pavimentos rodoviários. Brasília,1994. DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM, EM262: escórias de aciaria para pavimentos rodoviários. Brasília,1994. PAGE 46