Utilização da escória na pavimentação asfáltica

Utilização da escória na pavimentação asfáltica

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A densidade mostra – se importante na construção civil, pois um mesmo volume de escória apresenta massa cerca de 70% maior do que um agregado de cimento e brita. Assim, ela proporciona economia. Além disso, não prejudica a resistência, devido ao fenômeno citado acima. A tabela 7 apresenta uma breve relação das propriedades da escória com sua aplicações finais. Como foi dito, não há, portanto, um material melhor ou pior, mas um diferente e adequado para cada fim.

Tabela 7 – Propriedades / Aplicações da escória de aciaria LD

(Fonte: ARCELORMITTAL-CST.2008)

Para que o fenômeno de expansão seja, de certa forma, contido, a escória deve ser previamente curada. “Faz-se uma pré-hidratação do material denominada cura, que pode ser realizada a céu aberto submetendo-se o material ao contato com a água. Este processo tem duração média de três meses a um ano, a depender da composição química da escória (MACHADO,2000).

Segundo DNER(1994) e também ARCELORMITTAL-CST(2010), a cura da escória LD consiste basicamente em se estender o material, num pátio onde o mesmo possa entrar em contato direto com as intempéries ambientais, em pilhas que não ultrapassem os dois – três metros de altura e, de pilhas em pilhas, deve – se fazer sulcos para que haja drenagem da água utilizada ao longo do processo e facilitação da expansão. O material fica assim cerca de seis meses e fazem – se análises periódicas semanais, quinzenais e mensais, para determinar as variações de volume, massa e propriedades físico – químicas finais.

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 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.

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

Como os pavimentos estarão sobre a ação de fadiga, um dado relevante é a relação entre o percentual de escória utilizado e a resistência mecânica final. Uma maneira simples de se realizar este cálculo é apresentada na figura 10.

Figura 10 – Fórmula para cálculo da resistência mecânica dos corpos de prova com agregado escórico

Fonte: BRANCO, 2004

Na equação acima:

RT=Resistência à Tração(Kgf/cm2);

F=Força aplicada resultante;

D=Diâmetro do corpo de prova(cm);

H=Altura do corpo de prova(cm);

Segundo os estudos e até mesmo o cotidiano, as dosagens dependem da utilização final (Rodovias, vias urbanas, vias de trânsito local, ciclovias...). A figura 11 traz exemplos de três dosagens experimentais utilizadas para construção de uma ciclovia. Observa – se também que, como já mencionado, a granulometria é um fator determinante da resistência mecânica e das propriedades do pavimento rígido final.

Figura 11 – Diferentes dosagens de escória utilizadas na construção de uma ciclovia

Fonte: PEIXOTO;PADULA,2009

A figura 12 traz dados de resistência à compressão para diferentes dosagens de escória mostradas na figura 10. Algumas análises tais como o aumento da resistência com o tempo de cura e com uma melhor distribuição granulométrica, podem ser feitas a partir dela. Tem – se também que estas informações, embora concatenadas, não variam de forma linear.

Figura 12 - Resistência à compressão (MPa) para as três dosagens de concretos curados com três, sete e 28 dias

Fonte:PEIXOTO; PADULA,2009

Conforme visto, tem – se um ligeiro aumento na resistência à compressão com a adição do agregado escórico (PEIXOTO; PADULA, 2009). Percebe – se também que tempos de cura maiores interferem no resultado final de maneira positiva. Embora os dados acima comprovem tal afirmação, nem sempre os resultados obtidos apresentam uniformidade. Segundo BRANCO(2004), as análises dependem da homogeneidade do rejeito e da maneira como são realizados os exames. Uma variável que não deve ser desconsiderada é a temperatura, que altera os resultados e o volume dos corpos de prova devido à sensibilidade da escória e de seus óxidos.

A figura 13 mostra como a utilização de agregados reduz o consumo de matérias-primas.O uso da escória para base e sub-base é menor que o uso de brita e/ou brita com cimento, visto que ela é mais resistente. Porém, mesmo com tal diferencial, há um problema: durabilidade.. Os pontos mais fortes desta utilização são a economia de material e os benefícios ambientais. Mesmo com todo o controle, os óxidos instáveis não são totalmente eliminados, o que provoca reações químicas que podem ocasionar uma redução na vida útil dos pavimentos. 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 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.

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

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