Avaliação da deformação permanente em misturas asfálticas densas formuladas com areia descartada de fundição (ADF)

Abstract

A indústria de fundição gera quantidade exorbitante de resíduos sólidos, sendo a maior parte constituída por areia descartada de fundição (ADF). Proveniente do processo de desmolde de peças metálicas, a ADF pode conter elementos químicos danosos ao meio ambiente, logo seu descarte tem sido restringido à aterros industriais ao longo dos anos. Nesse contexto, o objetivo dessa pesquisa é avaliar a influência da incorporação de ADF, como substituto parcial de agregados graníticos finos (frações retidas nas peneiras de abertura 0,3 e 0,15mm), na deformação permanente de misturas asfálticas densas. O agregado pétreo e as ADF utilizadas são provenientes de Joinville/SC, enquanto o ligante asfáltico CAP 30/45 é da Refinaria de Paulínia/SP (REPLAN), da Petrobras. A curva granulométrica utilizada para compor as misturas asfálticas foi definida pela Equação de Füller-Talbot, ou seja, por um procedimento racional. Foi realizado uma análise comparativa entre três misturas asfálticas produzidas: convencional (composto integralmente por brita granítica); e duas misturas com cada uma das ADF originárias de diferentes linhas de produção da empresa Tupy S.A. (ADF E0 e ADF FUC). Os ensaios foram definidos através de critérios normativos franceses, devido à proximidade de seus procedimentos laboratoriais em simularem os processos observados em campo. Devido à semelhança na granulometria, as misturas asfálticas produzidas foram classificadas como Béton Bitumineux Semi-Grenus - BBSG 0/14mm , uma mistura frequentemente utilizada na França como camada de rolamento e de ligação. Foram executados os ensaios previstos para esse tipo de mistura, que são: Prensa de Compactação Giratória (PCG); Ensaio de Duriez a 18ºC; e Deformação Permanente (aparelho orniéreur LPC). Além disso, foram executados os ensaios de Drenabilidade e de Altura de Mancha de Areia. A incorporação de ADF resultou em um aumento na habilidade de compactação devido suas partículas arredondadas, resultando teores menores de vazios. Foi constatado uma redução da resistência à ação deletéria da água, dado seu teor elevado de SiO2 que pode prejudicar a adesividade com o betume, e também uma maior deformação permanente, quando comparado à mistura convencional. Apesar disso, as misturas com ADF apresentaram todos seus resultados laboratoriais dentro dos limites normativos franceses, indicando que seu emprego não resultaria em deformações excessivas sob determinado tráfego.

Abstract : Foundry industries generates an exorbitant amount of solid waste, mostly consisting of waste foundry sand (WFS). From the metal pieces demolding process, the WFS may contain chemical elements harmful to the environment, thus its disposal has been restricted to industrial landfills over the years. In this context, the goal of this research is to evaluate the influence of the WFS incorporation, as a partial replacement of crushed stone fine aggregate (concerned to the fraction retained on the sieve size of 0,3 and 0,15mm), on permanent deformation (rutting) of dense-graded hot mix asphalt (HMA). The crushed stone aggregate and the WFS samples used in this study are from Joinville/SC. The 30/45 pen-grade asphalt binder is from REPLAN Refinery (Petrobras), in Paulínia/SP. The gradation used to compose the dense-graded HMA was defined by the Füller-Talbot equation, i.e., by a rational procedure. A comparative analysis was performed between three asphalt mixtures: a conventional HMA (composed entirely of granite aggregate); and two HMA with each of the WFS from different production lines of Tupy S.A. company (WFS E0 and WFS FUC). The tests were defined based on the French standardized criteria, due to the proximity of its laboratory procedure can simulate the loading application occurred in the field. The dense-graded HMA produced in this study were classified as Béton Bitumineux Semi-Grenus BBSG 0/14mm due to its gradation. The BBSG is one of the most commonly HMA used in France as asphalt wearing course and binder course. Gyratory Compacting Shear Press (PCG), Duriez at 18ºC and Rutting (LCP Wheel-Tracking Rutting Tester) were carried out. In addition, Outflow Meter and Sand Patch tests were also carried out. The incorporation of WFS resulted in an increase in the compaction ability due to its rounded particles, resulting in lower voids contents. Is was observed a reduction in the resistance to the moisture damage, due to its high SiO2 content, which may impair the adhesiveness with the bitumen, and also a higher permanent deformation when comparing to the conventional mixture. Despite this, HMA with WFS presented all the results in accordance with the French standardized limits, indicating that the use of the WFS would not result in excessive deformation under certain traffic.