Avaliação do impacte ambiental da utilização de resíduos em materiais de pavimentação rodoviária

Abstract

O sector da construção civil é uma das atividades que mais recursos consome. Estudos de valorização de resíduos por incorporação em materiais de construção revestem-se de extrema pertinência e oportunidade pela redução da extração de matéria-prima e dos impactes associados à deposição de resíduos em aterros. Assim, o objetivo principal deste trabalho foi o de avaliar os impactes ambientais da incorporação de resíduos de diferentes setores da indústria na construção de camadas betuminosas, como substitutos parciais dos agregados naturais normalmente utilizados. Deste modo, foram estudadas misturas betuminosas de desgaste e de ligação/base convencionais e outras com incorporação de resíduos - 75% de escória de aciaria, 5% a 12% de areias de fundição, 3% lamas de corte de pedra, 2% de polietileno reticulado e 50% de material fresado. As misturas convencionais serviram como referência. Foram realizados ensaios de caracterização mecânica e ambiental dos agregados reciclados e das respetivas misturas betuminosas e foi construído um trecho experimental incorporando escória de aciaria, a fim de avaliar o seu comportamento em escala real. Para calcular os impactes ambientais destas soluções de pavimentação foi igualmente realizada uma avaliação de ciclo de vida, com base em diferentes cenários de dimensionamento de pavimentos, assim como uma avaliação económica. Entre os principais resultados, observou-se que as misturas com escória de aciaria obtiveram o melhor desempenho mecânico. A mistura AC 14 com areia de fundição demostrou ser bastante promissora, com resultados ligeiramente superiores aos da mistura padrão. Já as misturas AC20 com resíduos de lama demostraram ser mais frágeis do que a convencional. No trecho experimental, observou-se que em relação à convencional, as misturas com escória tiveram resultados superiores de sensibilidade à água e deformação permanente e inferiores de fadiga, devido ao seu elevado volume de vazios. Na avaliação de ciclo de vida, as misturas com escória e com material fresado obtiveram os melhores desempenhos ambientais. A mistura com areia de fundição e polietileno reticulado obtiveram resultados satisfatórios, com níveis de emissões inferiores aos da mistura padrão. A mistura com lamas obteve o pior desempenho ambiental. Pode concluir-se que, do ponto de vista dos impactes ambientais e da caracterização mecânica, a mistura com escória é a melhor alternativa, seguida pela mistura com fresado e pelas misturas com areia de fundição e com polietileno. Contudo a mistura com lamas não apresentou desempenhos satisfatórios a nível ambiental e mecânico, para tornar a construção mais sustentável.

The construction sector is one of the most resource-intensive activities. Studies of waste recovery by incorporation in building materials are extremely relevant and opportune for reducing the extraction of raw materials and the impacts associated with waste landfilling. Thus, the main objective of this work was to evaluate the environmental impacts of the incorporation of wastes from different industry sectors in the construction of asphalt layers, as partial substitutes for commonly used natural aggregates. Thus, conventional asphalt mixtures and others incorporating wastes - 75% steel slag, 5% to 12% foundry sands, 3% stone sludge, 2% cross-linked polyethylene and 50% reclaimed asphalt pavement material were studied for surface and binder/base courses. The conventional mixtures served as a reference. Mechanical and environmental characterization tests of the recycled aggregates and their asphalt mixtures were carried out and an experimental section was built incorporating steel slag, in order to evaluate its behavior on a full scale trial. To calculate the environmental impacts of these paving solutions, a life-cycle assessment was also performed, based on different pavement design scenarios, as well as an economic assessment. Among the main results, it was observed that the steel slag mixtures obtained the best mechanical performance. Mixture AC 14 with foundry sand has shown to be relatively promising, with results slightly better than those of the reference mixture. AC20 mixtures with stone sludge showed to be more fragile than the conventional mixture. In the field trial, it was observed that compared to the conventional mixtures, the steel slag mixtures had superior results of water sensitivity and permanent deformation and lower fatigue resistance, due to their high voids content. In the life-cycle assessment, the steel slag and reclaimed asphalt mixtures obtained the best environmental performances. The mixtures with foundry sand and cross-linked polyethylene produced satisfactory results, with lower emission levels than the reference mixture. The mixture with sludge obtained the worst environmental performance. It can be concluded that, from the environmental impacts and mechanical performance points of view, the steel slag mixture is the best alternative, followed by the reclaimed asphalt mixture and the foundry sand and polyethylene mixtures. However, sludge mixing did not perform satisfactorily at the environmental and mechanical levels, to make road construction more sustainable.