anotaÇÕes de aula pavimentaÇÃo · - apostila (slides) de pavimentação – prof. mário h. f....

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

Setor de Tecnologia

Departamento de Transportes

ANOTAÇÕES DE AULA

PAVIMENTAÇÃO

Curitiba, Agosto de 2015.

Pavimentação – TT051

Profª Daniane Franciesca Vicentini – Departamento de Transportes (Bloco V)

Email: [email protected]

Apresentação da disciplina:

O conteúdo programático da disciplina é apresentado na ementa, disponível no site. É uma disciplina densa (antigamente era ministrada em dois semestres e agora deve ser vista em somente um semestre) e exige muita dedicação por parte do aluno. Os principais objetivos desta disciplina são:

Conhecer os tipos e usos dos pavimentos rodoviários. Conhecer os materiais que são utilizados em pavimentação, propriedades e aplicação. Noções sobre dosagem Apresentação de alguns métodos de dimensionamento de pavimentos.

Requisitos para aprovação na disciplina:

1. Frequência: OBRIGATÓRIA e dará acesso ao exame final (caso necessário). O aluno poderá ter no máximo 14 faltas (ou seja, 7 aulas), e é de seu interesse acompanhar seu estado. Atestados aceitos (porém, não abonam faltas, somente no caso de coincidir com o dia da avaliação, dará ao aluno direito de fazer a segunda chamada): B.O., compromisso intransferível representando a UFPR (representação discente, evento esportivo, congresso), outros conforme análise. ESTÁGIO NÃO É DESCULPA PARA FALTAR AULA!!! O atestado/documento deverá ser apresentado em até três dias após a falta. A chamada será feita regularmente e poderá ser realizada a qualquer momento, durante a aula, a partir dos 15 min. de início da aula e não será repetida, portanto, prestar atenção!

2. Avaliações: - 1º TE: prova (módulo teórico/conceitual). Data: 05/10/2015. - 2º TE: prova (módulo prático/dimensionamento). Data: 27/11/2015. - 2ª Chamada: Data: 30/11/2015. - Exame final: composta de uma parte teórica e questões práticas. EVITAR!!! As melhores chances para aprovação serão dadas no decorrer da disciplina, se esforcem! Data a ser marcada pela coordenação (prevista entre 08/12/2015 e 11/12/2015).

3. Característica didático/pedagógica da disciplina:

Homogeneização: é homogeneizada em termos de conteúdo (cada professor ministra o mesmo conteúdo teórico-conceitual em sua turma) e no segundo bloco da matéria os professores realizarão a troca de turmas para homogeneização plena.

Aulas presenciais (quadro e giz, e no site do DTT tem alguns slides para complementar)

Material audiovisual ficará no site (arquivos), questões de concursos, ENADE e outros para complementar a aula. Na prova poderão aparecer questões sobre o material do site! Site: http://quemmandoufazerengenharia.wordpress.com/ , na aba “Pavimentação”. Contém as seguintes facilidades: fundo preto p/ melhor visualização em meio digital, porém a impressão é realizada automaticamente com fundo branco. Facebook e twiter, email para receber automaticamente as atualizações, comentários e críticas (construtivas, serão muito bem vindas!).

Visitas e palestras técnicas: LOCAL: ___________________ DATA: _____________ HORÁRIO: _________ LOCAL: ___________________ DATA: _____________ HORÁRIO: _________

4. Bibliografia recomendada:

- Apostila (slides) de Pavimentação – Prof. Mário H. F. Andrade.

- Notas de aula.

- Pavimentação Asfáltica. Formação básica para engenheiros – L. Bernucci, L. Motta, J. Ceratti e J. Soares. Programa Asfalto na Universidade – Proasfalto, Petrobrás e ABEDA

- Pavimentação asfáltica – materiais, projeto e restauração – J. Balbo. Oficina de Textos. 2007.

- Manual de Técnicas de Pavimentação – W. Senço. Volumes I e II. Editora Pini. 2ª. Edição. 2001.

- Principles of Pavement Design – E. J. Yoder, M. W. Witczac, 2nd. ed., Wiley. 1975.

- Mecânica dos pavimentos – J. Medina, L. Motta, 3ª ed., Ed. Interciência. 2015.

- Pavement Analysis and Design – Y. Huang, 2ª Ed. 2004.

- Manual de Pavimentação, 2006 – DNIT

- Especificações de serviços e materiais do DNIT

- Especificações de serviços e materiais do DER-PR

Universidade Federal do Paraná/Engenharia Civil – Departamento de Transportes Profª Daniane Franciesca Vicentini Email: [email protected]

1. Introdução:

PAVIMENTO tem sua origem no latim “paviméntum”, cujo verbo “pavire” significa nivelar, aprisionar terra ou pedras para obter uma superfície que permita a passagem.

Segundo a NBR 7207/82, que define os termos técnicos em pavimentação, PAVIMENTO é a estrutura construída após a terraplenagem e destinada, econômica e simultaneamente em seu conjunto a:

Resistir e distribuir ao subleito os esforços verticais do tráfego; Resistir aos esforços horizontais que nela atuam, tornando mais durável a superfície de

rolamento; Melhorar as condições de rolamento quanto à comodidade (conforto) e segurança.

1.1. História da pavimentação:

Ao observarmos a história da pavimentação, é inevitável falar da história e da evolução da própria humanidade.

Os primeiros registros são da época anterior a Cristo, com a invenção da roda. Os povos construíam caminhos para conquistar territórios, intercâmbio comercial, cultural, religioso, povoamento, urbanismo e desenvolvimento. Destacam-se os povos:

Egípcios (2600 a 2400 a.C.): para a construção das pirâmides, acredita-se que utilizavam uma espécie de “trenó” com lajotas de pedra justapostas que tinham o atrito facilitado (com água e musgos) para o transporte de cargas.

(de: http://www.egipto.com.br/segredos-piramides-egito/, em 04/08/14)


Romanos (≈ 300 a.C.): tecnicamente falando, possuíam um tipo de sistema avançado (sistema estrutural em camadas, dispositivos de drenagem). Suas estradas não só permanecem até os dias de hoje como os romanos tinham um controle, mapeamento e sinalização de suas vias por praticamente toda atual Europa, entre outros continentes. Outras civilizações (a partir de 0 a.C.): na América Latina durante o período pré-colombiano, os caminhos Incas (para pedestres e lhamas) interligavam Colômbia, Peru, Chile e Argentina. Também se destacaram os franceses, que perceberam que as atividades comerciais estavam diretamente ligadas ao transporte (quanto maior a velocidade, mais benefícios econômicos). No Brasil, os primeiros registros surgem com os Portugueses. China, Índia e Ásia (≈ 600 a.C.): pode-se mencionar como exemplo destes povos a Estrada da Seda, próxima ao deserto de Taklimakan, para atividades de comércio (de seda, ouro, marfim, etc.). Acredita-se que também foi utilizada para divulgar a religião budista.

Era pós-renascentista:

a) Tressaguet (1716-1796):


b) Mac Adam (1756-1836) e Telford (1757-1834): Dentre suas contribuições, destaca-se: - Utilização do conceito de compactação e estabilização granulométrica; - Utilização, na última camada, de materiais mais finos (pedriscos, cascalhos e paralelepípedos); - Este tipo de pavimento/conceito é utilizado até hoje, porém, com o advento de veículos motorizados, ocorre a rápida deterioração.

Período moderno: neste período, importantes avanços científico/tecnológicos ocorreram e que influenciaram (e ainda têm influenciado) as características dos pavimentos atuais. Ex.: - invenção do automóvel e praticamente junto com ele, aparece o asfalto industrializado (produto do refinamento do petróleo) - mecânica dos solos - pavimentação - normas - pesquisas Tendência: na atualidade, as exigências são cada vez maiores: - maior tráfego - maiores solicitações - maior velocidade - e, como se pode observar, a busca por materiais com qualidade superior, para utilização em espessuras de pavimento cada vez menores.


1.2. A realidade brasileira:

Apesar de, na atualidade, as exigências serem cada vez maiores, no Brasil a situação está bem aquém da ideal.

Desde os anos 60, o governo vem investindo em pavimentos de rodovias. No entanto, é preciso mais investimentos. Por exemplo, nos E.U.A. mais de 96% das vias estão pavimentadas, enquanto que no Brasil somente algo mais de 50% de nossas rodovias estão pavimentadas, das quais 73% apresentam sinais de algum tipo de deterioração (desgaste, fissuras, remendo, afundamento, ondulações, buracos) ou encontram-se totalmente destruídas.

Estes dados são alarmantes, tendo em conta ainda que a matriz de transporte de carga brasileira é majoritariamente rodoviária (aproximadamente 61%), sendo responsável por boa parte da economia do país.

O Brasil está entre os países com pior avaliação da infraestrutura de transportes (Pesquisa CNT, 2012), ocupando a 25ª posição, dentre os piores em transporte.

No cenário internacional, a falta de investimentos em infraestrutura de transportes está tornando o Brasil um país menos competitivo.

(de: Pesquisa CNT, 2012 - modificado)

O Paraná é o 5º colocado no “ranking” dos estados brasileiros, dentre os pavimentos considerados em ótimas condições (estando 54% do total nestas condições).


1.3. O pavimento como estrutura:

O pavimento é uma estrutura de alta COMPLEXIDADE, pois seu dimensionamento envolve um sistema de camadas, com um número elevado de variáveis (diferentes materiais e ações a considerar).

1.4. Camadas (seção típica):

FLEXÍVEIS RÍGIDOS

Onde:

Revestimento Asfáltico (RA): resiste e distribui diretamente os esforços, proporciona rolamento suave e seguro, impermeabilização. Formado por agregados e materiais betuminosos.

Base (B): distribui e alivia os esforços, fornecendo suporte estrutural para o revestimento. Podem ser granulares (solo, solo-brita, brita graduada, solo melhorado com cimento e/ou cal) ou coesiva (solo-cimento, solo-cal, solo-asfalto, macadame asfáltico, mistura asfáltica, etc.).

Sub-base (SB): correção do SL, complementa a finalidade estrutural da base e previne o bombeamento do material do SL para a base. Nos pavimentos rígidos, tem pouca contribuição estrutural, ajudando a controlar o bombeamento, expansão e a contração.

Reforço de SL (Ref.): camada complementar, de espessura constante e qualidade superior ao SL.


Sub-leito (SL): é o terreno de fundação. Pode necessitar regularização para corrigir falhas de terraplenagem e poder receber as demais camadas.

Concreto de Cimento Portland (CCP): desempenha o papel de base e revestimento ao mesmo tempo.

1.5. Tipos (aspectos estruturais):

Existem, basicamente, dois tipos principais de pavimentos:

Aspecto estrutural

FLEXÍVEIS (ou pavimentos asfálticos)

RÍGIDOS (de CCP ou concreto-cimento)

Conformação Várias camadas, de diferentes materiais e comportamentos

Principalmente uma placa de concreto (armado ou não, ou protendido),

prever juntas

Distribuição das tensões

Os esforços se distribuem proporcionalmente à rigidez das

camadas

A placa de concreto absorve praticamente todas, ou boa parte das

tensões

Deformação Todas as camadas se deformam

de maneira significativa, em regime elástico (até certos limites)

Pouco deformável (pois é mais rígido)

Dimensionamento

A qualidade do subleito é importante: dimensionamento é comandado pela resistência do

subleito

A qualidade do subleito pouco interfere no comportamento estrutural: dimensionamento é comandado pelo

próprio pavimento

Distribuição dos deslocamentos ()

(sob o revestimento

asfáltico e placa de concreto)

Existem ainda pavimentos que misturam ambos tipos (ou materiais de cada tipo), dando origem aos semi-rígidos (revestimento de camada asfáltica e base estabilizada quimicamente com cal e/ou cimento) ou compostos (combinações usando revestimento asfáltico e CCP, entre outros materiais.


1.6. Outros aspectos:

FLEXÍVEIS RÍGIDOS

Aspecto táctil-visual

Economia

Poluição (aspecto ambiental)

Conforto

Segurança

Drenagem

Durabilidade


EXERCÍCIOS:

1) Elabore gráficos atualizados utilizando como fonte a revista digital Pesquisa CNT de Rodovias mais recente ou outras fontes (consideradas confiáveis), comparando com os dados mais antigos. Comente a evolução da situação dos pavimentos brasileiros no cenário nacional e internacional.

2) Questão TRT – Analista Judiciário espec. Eng. Civil (2012): Considere a seção transversal do pavimento da figura abaixo:

As camadas da seção transversal indicada são, respectivamente:

ANEXO Estruturas típicas de pavimentos asfálticos (Fonte: Pavimentação Asfáltica: formação básica

para engenheiros - PROASFALTO):


2. Estudo dos Agregados:

2.1. Introdução:

O agregado mineral forma o esqueleto que suporta e transmite as cargas aplicadas, desempenhando então, importante função nas mistura asfálticas. O asfalto é o agente cimentante que une as partículas do agregado e as mantém em sua posição, a fim de poder transmitir a carga aplicada pelas rodas dos veículos às camadas inferiores.

Agregados são partículas minerais não-plásticas, geralmente inertes que, combinadas com outros tipos de materiais cimentados (ligantes, aglomerantes) podem formar as camadas que compõem o revestimento; ou ainda, de maneira isolada ou combinada, formar as camadas de B, SB ou Ref. Ex.:

__________________________________________________________________

Principais funções dos agregados em pavimentação:

Proporcionar a estabilidade mecânica dos revestimentos; Resistir à abrasão superficial; Suportar as tensões solicitantes do tráfego, transmitindo os esforços às camadas

inferiores de forma atenuada.

2.2. Classificação dos agregados:

2.2.1. Quanto à natureza:

Natural: inclui todas as fontes de ocorrência natural e são obtidos por processos convenvionais de desmonte, escavação, britagem e dragagem de depósitos continentais, marinhos, estuários e rios. Ex: _________________________________________ _________________________________________________________________

Artificial: são resíduos de processos industriais. Ex.: escória de alto forno, argila calcinada, argila expandida, etc.

Reciclado: provenientes de reuso de materiais diversos. Em alguns países já é considerado como fonte principal de agregados. Ex.: borracha de pneu, pozolanas artificiais, resíduos de construção civil, etc.


2.2.2. Quanto ao tamanho:

Graúdo: dimensões (dos grãos) maiores que 2 mm. Ex.: brita, cascalho, seixo, etc.

Miúdo: dimensões (dos grãos) maiores que 0,075 mm e menores que 2 mm. Ex.: areia, pó de pedra, etc.

Material de enchimento (fíler): material em que pelo menos 65% das partículas é menor que 0,075 mm. Ex.: cal hidratada, cimento Portland, etc. O material passante na peneira #200 vem sendo designado como “pó” a fim de distingui-lo do fíler.

OBS.: quanto ao tamanho dos agregados, cabe destacar ainda a seguinte definição, comumente utilizada em pavimentação:

a) Tamanho máximo do agregado: é a menor abertura de malha de peneira pela qual passam 100% das partículas da amostra (terminologia adotada pela AASHTO, ASTM C125, Ceratti 2011, entre outros).

dos grãos

# 200 # 10


2.2.3. Quanto à distribuição dos grãos:

Geralmente é determinada por peneiramento, em função da quantidade de material que fica retida em cada peneira, que é expressa em porcentagem da massa total da amostra.

Os tamanhos são normatizados (DNER 035/95) mas, dependendo da especificação, somente alguns serão usados. A peneira de abertura 12,5 mm (não mencionada na norma) é muito utilizada em projetos de misturas asfálticas.

A norma DNER-ME 083/98 descreve o procedimento de análise por peneiramento.

Na pavimentação, as mais importantes graduações quanto à distribuição dos grãos são:

Densa (dense, well-graded): ou bem graduada, apresenta distribuição granulométrica contínua, próxima à densidade máxima.

Aberta (open graded): apresenta distribuição granulométrica contínua, mas com poucos finos (< #0,075 mm), resultando em maior volume de vazios.

Uniforme (uniformly graded): as partículas apresentam praticamente o mesmo tamanho.

Descontínua (gap-graded): ou em degrau, apresenta descontinuidade, ou seja, falta de alguma proporção (geralmente na faixa central das graduações).

Um material bem graduado deve obedecer à curva de Fuller e Thompson:

= 100 , onde:

D = diâmetro máximo do agregado;


d = abertura da peneira;

p = % passante na # “d”;

n = de 0,4 a 0,6 para graduação densa.

Ex.: Identifique as curvas abaixo quanto à distribuição dos grãos:

(Fonte: Pavimentação asfáltica – formação básica para engenheiros – Bernucci et al.)


2.3. Produção dos agregados:

Para os agregados naturais, as características mecânicas são determinadas pela rocha de origem. Parte do material extraído não é aproveitável. Para a parte aproveitável da rocha, o processo de redução dos tamanhos é esquematizado a seguir:

Os britadores, de um modo geral, envolvem quatro mecanismos: impacto, desgaste por atrito, cisalhamento e compressão. O tipo de rocha a ser processada afetará a escolha do tipo de equipamento de britagem a ser usado.

FASE 1

Britagem primária

FASE 2

Britagem secundária

FASE 3

Britagem terciária

FASE 4

Britagem quaternária

__________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


2.4. Caracterização tecnológica dos agregados:

2.4.1. Graduação:

Cada aplicação definirá a distribuição granulométrica a ser usada.

2.4.2. Limpeza:

Deve-se evitar utilizar agregados que contenham um nível elevado de impurezas, tais como vegetação, argila, pó, etc. O ensaio de equivalente de areia (DNER-ME 054/97) quantifica a proporção de argila ou pó nas amostras de agregados miúdos.

Agita-se energicamente uma amostra de solo numa proveta contendo uma solução diluída. Após alguns minutos em repouso, determina-se a relação entre o volume de areia e o de finos que se separam da areia:

(%) =ℎℎ

100

(equivalente de areia)

Ex.: ___________________________________________________________________

2.4.3. Resistência à abrasão:

O objetivo do ensaio é medir a resistência do material à quebras, degradação e desintegração. Este ensaio é realizado com agregados graúdos e, quanto mais próximos da superfície do pavimento, maior deve ser sua resistência à abrasão.

Com esta finalidade, o ensaio conhecido como Abrasão Los Angeles (DNER-ME 035/98 para pétreos e DNER-ME 222/94 para sintéticos), no qual uma amostra do material é colocada dentro de um cilindro com esferas de aço no seu interior, e o cilindro posto a girar. A perda de resistência é dada por:

(%) = 100 ,

onde é a massa inicial (material retido na # 8) e é a massa final (material retido na # 12).


2.4.4. Forma dos agregados (DNER-ME 086/94 ou NBR 5564/2014):

Característica importante para avaliar indiretamente o contato entre grãos e a resistência ao cisalhamento.

A forma das partículas (agregados graúdos) é determinada pelo índice de forma (DNER-ME 086/94); usando uma placa de lamelaridade, onde:

≥ 0,5 (condição aceitável)

= 0 (completamente lamelar)

= 1 (completamente cúbico)

Alternativamente, pela NBR 5564/2014 (para lastro ferroviário) são medidas as dimensões do agregado com um paquímetro.

2.4.5. Absorção (DNER-ME 081/98):

Avalia a porosidade do agregado graúdo. É a relação entre a massa de água absorvida (após 24 h de imersão) e a massa inicial de material seco.

(%) = 100 ,

onde é a massa do agregado úmido e é a massa do agregado seco em estufa.

2.4.6. Adesividade ao ligante asfáltico:

Quimicamente, o agregado (graúdo ou miúdo) prefere a água ao asfalto. A presença de água em uma mistura tende a promover seu acúmulo na interface agregado-ligante, resultando na separação entre o ligante e a superfície do agregado. Assim, agregados:

Ácidos ou eletronegativos são hidrofílicos, mais suscetíveis à ação da água. Ex.: granitos, gnaisses, quartzitos.

Básicos ou eletropositivos: são hidrofóbicos, menos suscetíveis à ação da água. Ex.: basaltos, calcários.

Diversos ensaios: DNER-ME 078/94, DNER-ME 079/94, Lottman Modificado, etc.

Pode-se adicionar algum produto a fim de melhorar a adesividade, como por exemplo: ______________________________________________________________________ .


2.4.7. Sanidade:

Este ensaio simula a degradação química dos agregados graúdos quando expostos às condições ambientais no pavimento (intemperismo). No ensaio (DNER-ME 089/94), a perda de massa resultante após atacar quimicamente o agregado não deverá superar 12%.

2.4.8. Densidade ou massa específica:

É a relação entre a massa e o volume do agregado. Dependendo da finalidade, pode-se ter:

a) Massa específica real:

= ( ⁄ )

b) Massa específica aparente seca:

= ( ⁄ )

c) Massa específica efetiva:

= ( ⁄ )

Onde é a massa seca do agregado, é o volume da parte sólida do agregado, é o volume dos poros impermeáveis, é o volume de poros permeáveis, volume de poros permeáveis que não são preenchidos pelo asfalto.

Ensaios: (DNER-ME 081/98 para graúdos e DNER-ME 084/95 para miúdos).


Determinação dos parâmetros:


EXERCÍCIOS:

1) Considere a seguinte graduação e defina qual o tamanho máximo do agregado:

Malha n°: % Passante: 3/4" 100 1/2" 92 3/8” 81

4 59 8 32

= _____________________.


3. Estudo dos Solos:

3.1. Introdução:

Ao se considerar um determinado tipo de solo para compor parte da estrutura de um pavimento, uma série de estudos (preliminares e mais tarde definitivos) e ensaios deverão ser efetuados, a fim de se obter a caracterização física e mecânica do material. Deste modo, dependendo de suas características, o material poderá ser utilizado em Rev., B, SB, Ref. ou SL, necessitando ou não adequação ou ainda poderá ser desprezado.

A seguir são apresentados alguns dos ensaios de maior interesse em pavimentação.

3.2. Resiliência:

É a deformação elástica, recuperável de solos e misturas (asfálticas ou não) sob a ação de cargas dinâmicas. O módulo resiliente (MR) é obtido no ensaio triaxial dinâmico (que simula as condições de trabalho destes materiais).

= , onde:

MR é o módulo resiliente (módulo elástico do ensaio triaxial de carga repetida);

é a tensão desvio, aplicada repetidamente;

é a deformação resiliente (correspondente a um número particular de repetição da tensão desvio).

Princípio do ensaio (por superposição de efeitos):

Confinamento: Tráfego: Soma:


Ensaio de fadiga com carga semi-senoidal (com controle de carga):

Onde:

=

Normativa de ensaio: DNIT 134/2010-ME, errata com correção de valores de d.

3.3. California Bearing Ratio (CBR – de Porter, 1929):

Tradicionalmente, o Índice de Suporte Califórnia (ISC, em português) é a base para o dimensionamento de pavimentos flexíveis. É muito utilizado para estimar a resistência, não somente de solos compactados (visando sua utilização nas camadas do pavimento), como também da maioria dos materiais utilizados na pavimentação (agregados ou misturas).

Os materiais são classificados (em porcentagem) em termos da resistência obtida no ensaio, sendo:

≅ 100% ( ℎ . â )⋮

≅ 0% ( . â )

Deste modo, a resistência mecânica (ou capacidade de suporte) foi relacionada (empiricamente) com o desempenho das estruturas, originando os Métodos de Dimensionamento CBR e o DNER, que fixam espessuras mínimas para as camadas de modo a limitar as tensões que chegam ao SL e protegê-lo da ruptura. O ensaio é definido por:

(%) =ã á , ã ∗

ã á , ã. 100 ( 0,1")

Deslocamento (mm)

N (ciclos)


Sendo * o material em questão, passante na #3/4”, compactado com massa específica e umidade que será utilizada no projeto. As pressões do ensaio são as necessárias para produzir penetração do pistão nos valores de 2,54 mm e 5,08 mm, com os corpos-de-prova imersos, previamente, durante 4 dias.

Curva pressão-penetração:

Sendo o CBR adotado, o maior dentre os dois valores (CBR1 ou CBR2).

A expansão (e, em %) nos corpos de prova é determinada juntamente com o ensaio do CBR, após 4 dias submerso. É o aumento (em %) sofrido pelo corpo de prova, com relação às dimensões iniciais. Após seu valor ser determinado, pode-se realizar efetivamente o ensaio CBR (penetração).

Algumas considerações:

O ensaio CBR pode ser realizado tanto em campo quanto em laboratório e o MR pode ser obtido somente em laboratório (a fadiga). Para este último, há somente uns poucos laboratórios habilitados, dando margem à utilização de fórmulas de correlação.

De um mesmo ensaio saem dois parâmetros importantes: CBR(%) e e(%).

A fim de se evitar deformação excessiva, estipulam-se valores admissíveis de expansão axial para as camadas: B: e ≤ 0,5% SB, Ref.: e ≤ 1% SL: e ≤ 2%

Cabe o bom senso e critério do engenheiro ao ensaiar amostras: procurar entender o fenômeno que o ensaio tenta reproduzir. Considerar o caso de alterar algumas condições do ensaio, por ex.: solo no sertão nordestino com probabilidade remota de chuva por 4 dias seguidos, ou subida do nível freático (talvez deveria se considerar realizar o ensaio sem imersão). Cabe ao engenheiro a decisão final, e seus atos deverão estar justificados (ainda mais quando não seguir as normas!).

pressão (Kgf/cm2)

Penetração (mm)


Mais tarde veremos como obter o MR em campo (Viga Benkelman, FWD), na parte de restauração de pavimentos. O ensaio de cargas repetidas se aplica tanto a solos quanto a materiais de pavimentação. Normativa de ensaio: DNER-ME 049/94.

ANEXO

CBR das camadas:

(de: Porter 1942, pavementinteractive.org)


3.4. Solos Tropicais:

Estes solos surgem da evolução de outros solos em clima quente com chuvas moderadas a intensas, resultado da lixiviação de minerais de ferro e alumínio, principalmente. São solos finos (argilosos ou arenosos) que apresentam plasticidade relativamente elevada e expansividade em presença de água.

Na década de 50, percebeu-se que estes solos apresentavam CBR elevado, e sua primeira aplicação em pavimentação foi no estado de São Paulo, como Ref. de SL. Mais tarde foi utilizado como base (argila laterítica compactada), protegida por todos os lados por uma pintura betuminosa e que obteve um desempenho excelente (durante cerca de vinte anos).

Geralmente:

Solos finos = plasticidade, permeabilidade, deformabilidade, expansão com água e resistência.

Solos finos lateríticos = plasticidade, permeabilidade deformabilidade, expansão com água e resistência.

Foram realizados mais estudos e em 1977 Utiyama e outros pesquisadores publicaram, na revista do DER, um estudo sobre pavimentos econômicos utilizando este tipo de solo.

Em 1982 Nogami e Villibor propuseram um critério para seleção destes solos a fim de utilizá-los como base de pavimentos. Este procedimento é utilizado até os dias de hoje, como se verá a seguir.

3.5. Classificação de solos:

3.5.1. Classificação MCT:


Algumas restrições para o uso deste tipo de solo (segundo Nogami e Villibor, 1995):

N ≤ 5.106 solicitações de eixo padrão; Passar integralmente na peneira de 2 mm de abertura (DNIT 098/2007-ES); Mini-CBR sem imersão ≥ 40% Perda de suporte (resistência) por imersão < 50%; hB ≥ 15 cm; observar umidade, compactação são muito importantes! Aplicar imprimadura/camada impermeabilizante sobre o revestimento para proteger

(inclusive nos cortes laterais)

Algumas recomendações construtivas (segundo Nogami e Villibor, 1995):

Instrução normativa: DNER-CLA 259/96


3.5.2. Classificação segundo a TRB (antiga HRB/AASHTO):

Considera parâmetros (granulometria, limites de consistência e índice de grupo) que não avaliam corretamente os solos brasileiros.

Classifica os solos de A-1 a A-7, dividindo-os em dois grandes grupos: Granulares (A-1, A-2 e A-3) e Silto-Argilosos (finos, de A-4 aA-7).

Plasticidade: em solos finos ou coesivos, é a propriedade de poder ser moldados (deformações permanentes sem ruptura ou fissuramento) sob certas condições de humidade.

LL e IP: são os limites de Atterberg.

Índice de Grupo (IG): parâmetro que define a capacidade de suporte do terreno de fundação de um pavimento em função da classificação (TRB).

= ( , , % #200), sendo: = 0 → ℎ = 20 →

= 0,2 + 0,005 + 0,01

Onde: = % #200 − 35% ( 0 40%)

= % #200 − 15% ( 0 40%)

= − 40% ( 0 20%)

= − 10% ( 0 20%)


(Fonte: Manual de Pavimentação DNIT – IPR 719)

3.5.3. Classificação segundo o Sistema Unificado de Classificação (SUCS):

Baseia-se na identificação dos solos de acordo com sua textura, granulometria e plasticidade.


3.5.4. Classificação segundo a Resiliência:

A partir de estudos com base na mecânica dos pavimentos, realizados por Pinto e Preussler (1976), esta classificação permite relacionar os solos e materiais quanto ao seu comportamento mecânico e deformabilidade.

Para materiais granulares:

Onde as retas que definem o modelo para os grupos A, B e C, são dadas por:

= .

Os parâmetros e são os parâmetros de resiliência determinados a partir do ensaio triaxial de carregamento repetido sob a tensão de confinamento .

Para solos finos (coesivos):

Onde as retas que definem o modelo para os grupos A, B e C, são dadas por:

= +( − ) <( − ) >

Os parâmetros , , e são os parâmetros de resiliência determinados a partir do ensaio triaxial de carregamento repetido sob a tensão desvio .


Quadro comparativo entre as classificações:

Existem ainda outros sistemas de classificação, mas que não serão objeto de estudo nesta disciplina.


EXERCÍCIOS:

1) Calcular o índice de grupo (IG) e classificar os materiais quanto à classificação TRB, sendo dados:

a) LL = 67% %passante #200 = 85% LP = 31%

b) LL = 62% %passante #200 = 52% LP = 44%

c) LL = 34% %passante #200 = 28% LP = 26%

d) LL = NL IP = NP %passante #10 = 43% %passante #40 = 26% %passante #200 = 17%


4. Estabilização de solos e agregados:

4.1. Introdução:

Quando um material não atende aos requisitos técnicos (físico, químico ou mecânico) para sua utilização como camada de pavimento, pode-se tentar melhorar suas características deficientes antes de desprezá-lo. Este processo é conhecido como estabilização, e pode ser:

4.2. Tipos de estabilização:

4.2.1. Estabilização granulométrica:

Consiste no emprego de um ou mais materiais a fim de corrigir a curva granulométrica requerida. O processo para esta correção envolve muitas variáveis (resistência mecânica dos agregados, composição mineral, a própria distribuição granulométrica, propriedades do material e compactação).

Alguns procedimentos (para dosagem da estabilização):

a) Tentativa e erro: A partir da curva granulométrica disponível e da faixa granulométrica especificada, é feita uma primeira estimativa das porcentagens a serem usadas de cada material, baseando-se na experiência ou visualização gráfica da granulometria dos materiais disponíveis. O ponto de partida é identificar peneiras críticas.

b) Método algébrico: O projeto de misturas deve considerar o número de materiais a serem misturados e as tolerâncias das especificações a serem atendidas. Como as especificações são feitas para vários intervalos de diâmetro de grãos, e como esses intervalos são quase sempre em número superior ao número de materiais disponíveis para a mistura, o projeto de misturas recai na resolução de sistemas com mais equações do que incógnitas. Entretanto, trabalha-se com uma faixa de valores, de modo que o problema é resolvido algebricamente, “por partes”.

c) Método gráfico de Rothfucks: Consiste em calcular uma curva granulométrica média da especificação que se pretende utilizar e representá-la graficamente como uma diagonal de um retângulo. Realizam-se sucessivos ajustes de forma que a interseção das linhas utilizadas no ajuste forneçam as quantidades (em %) equivalente de cada material.

4.2.2. Estabilização química:

Consiste na melhoria das propriedades do solo, baseando-se em suas características físico-químicas. Exige um controle tecnológico maior. Materiais frequentemente utilizados:

a) Cimento: Principal função é aumentar a coesão e rigidez em relação ao material de origem, aumentando a resistência à compressão e à tração.


b) Cal: Utiliza-se a cal com as mesmas finalidades que o cimento, porém apresenta um período muito maior de cura.

c) Asfalto: Confere um aumento da resistência à compressão e à tração, com relação ao material de origem.

4.3. Exemplos de materiais estabilizados:

Estabilização Granulométrica

- SEG - BGS - BC - Solo-brita - SAFL

Estabilização com asfalto:

- S. Bet. - M. Bet.

Estabilização com cimento: - BGTC - CCR - S. Cim.

Estabilização com cal: - S. Cal

Macadames:

- M. H. - M. S.


EXERCÍCIOS:

1) Para as curvas granulométricas dos materiais das curvas A e B abaixo, identificar:

a) á do agregado;

b) Tipo de material quanto ao tamanho e distribuição dos grãos;

c) Propor uma estabilização granulométrica usando os materiais A e B para uma curva contínua.


5. Materiais betuminosos:

5.1. Introdução:

Materiais betuminosos são substâncias (hidrocarbonetos, H – C) líquidas, inflamáveis, com alta viscosidade e coloração escura, com propriedades ligantes. Popularmente são conhecidas como “piche”.

Há registros históricos de que foram utilizados na Mesopotâmia, Roma, Grécia, entre outros; como impermeabilizante, combustível (_______________, ____________), etc.

Já o petróleo é um composto de natureza orgânica (hidrocarbonetos complexos), que é formado pela ação de bactérias anaeróbicas sobre os organismos do plâncton marinho e da ação combinada de pressão e temperatura.

A grande revolução do petróleo ocorreu com a invenção dos motores de combustão interna e a produção de automóveis em grande escala, que deram à gasolina uma utilidade mais nobre.

Atualmente a demanda por petróleo é muito grande, e as possibilidades de crises internacionais pela busca deste produto também.


5.2. Tipos/classificação:

a) Alcatrão: produto da queima ou destilação (refinamento) destrutiva do carvão, madeira, etc. Seu uso já é praticamente extinto na pavimentação desde que se determinou o seu poder cancerígeno, além de baixa qualidade para uso em pavimentação e pouca homogeneidade.

b) Asfalto natural: óleo de petróleo que aflora na superfície terrestre e que, pela ação do sol e vento é destilado naturalmente. Ex.: lagos de asfalto (Trinidad), rochas e areias, etc.

c) Asfalto de petróleo: é um produto da destilação do petróleo, de propriedades termo-viscoelásticas. Além de ser impermeável e pouco reativo, une os agregados e permite a flexibilidade. Estão sujeitos à oxidação lenta, levando-o a um processo de envelhecimento, em contato com o ar e a água. O principal processo de obtenção é feito a partir da extração do petróleo bruto da jazida e transporte para uma câmara. Em seguida, é aquecido a aprox. 600ºC. Uma parte do produto “evapora” e é conduzida à outra câmara (torre de fracionamento ou coluna de destilação), onde é submetido a incrementos de temperatura gradativos. Ao alcançar as bandejas superiores (mais frias), as partículas se condensam, ficando retidas em um compartimento separado. Deste modo há um fracionamento seletivo, dependendo da aplicação final do produto. Para obter outros subprodutos de asfalto, o processo é ligeiramente diferente ao longo de algumas destas etapas, mas de um modo geral, o processo de obtenção do asfalto pode ser esquematizado da seguinte forma:

Mat. Betuminosos

Asfalto Natural

Asfalto de Petróleo

Alcatrão


c.1) Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP): é o produto formado a partir do resíduo do refinamento do petróleo cru (ou bruto). Este material é praticamente a base para todos os outros subprodutos derivados de petróleo que são utilizados em pavimentação. Possui grande quantidade de betume (hidrocarbonetos não voláteis pesados), coloração negra ou marrom escuro, sendo muito viscoso, de propriedades ligantes e de consistência sólida a semi-sólida em temperatura ambiente. Material termoplástico, de comportamento reológico complexo, dependente da temperatura, que com o intemperismo se altera, perdendo suas propriedades iniciais, tornando-se mais viscoso e frágil. Alguns elementos estão presentes em sua composição, como:

- enxofre

- nitrogênio

- oxigênio

- hidrocarbonetos

- asfaltenos (entre 20 e 30%)

- maltenos

Este material é bastante suscetível à oxidação (envelhecimento), devido principalmente ao intemperismo que afeta as propriedades dos _____________, com o passar do tempo.

Aplicações:

- alifáticos

- aromáticos

Misturas à quente

Tratamento Superficial

Macadame Betuminoso

PMQ

AA (areia-asfalto)

CBUQ


c.2) Asfalto Diluído (ADP): é obtido a partir do CAP e da adição e mistura de solventes. A vantagem em se utilizar este produto, é que, ao ser exposto às condições ambientais, os solventes se evaporam, restando somente o CAP. Por apresentarem menor viscosidade, podem ser aplicados em condições de baixas temperaturas (e, portanto, reduzindo a necessidade de aquecimento demorado). Podem ser de três tipos:

Cura rápida (CR): cujo solvente é a nafta Cura média (CM): cujo solvente é a querosene Cura lenta (CL): cujo solvente é óleo combustível (este tipo não é utilizado no

Brasil)

Aplicações:

- Imprimação

- Utilizado como pintura de ligação e tratamentos superficiais

c.3) Emulsão Asfáltica (EMA): é produzida a partir do CAP ou ADP com a adição de água e agente emulsificante, separando a composição em duas fases:

Dispersa (com aproximadamente 55% de asfalto) Dispersante (contendo água)

A ruptura é caracterizada pela mudança de cor:

As EMA’s podem ser:

De Ruptura Rápida (RR) De Ruptura Média (RM) De Ruptura Lenta (RL) Lama Asfáltica (LA)

Aplicações:

- Utilização a frio e com agregados miúdos

- Estocagem

- Velocidade de ruptura depende do tipo e teor de emulsificante


c.4) Asfalto Modificado com Polímero (AMP): nestes materiais, são adicionados polímeros a fim de melhorar as propriedades em fadiga, bem como diminuir a deformação permanente, fissuras térmicas e ainda reciclar materiais da indústria. Ex.: SBS, SBR, EVA, borracha moída de pneus, etc.

5.3. Lei de comportamento visco-elástica:

Os asfaltos exibem deformação dependente do tempo. Seu modelo reológico é representado por um conjunto de molas e êmbolos dispostos em série (modelo de Maxwell), paralelo (modelo de Kelvin) ou vários destes modelos acionados simultaneamente (modelo generalizado/Maxwell generalizado):

Modelo de Maxwell Modelo de Kelvin Modelo generalizado/Maxwell generalizado

Sugestões de uso para os ligantes betuminosos em pavimentação:

Serviço: Ligante Imprimação CM-30, CM-70

Pintura de Ligação

RR-1C, RR-2C, RM-1C, RM-2C, RL-1C

Tratamento Superficial CAP-7, CAP-150/200, RR-2C, RR-1C, RR-2, RR-1

Macadame Betuminoso CAP-7, CAP-85/100, RR-2C, RR-1C, RR-2, RR-1

Pré-misturado a Frio

RM-2C, RM-1C, RM-2, RM-1, RL-1C, RL-1

Concreto Betuminoso Usinado a Quente, Pré-misturado a Quente e Areia Asfalto a Quente

CAP-30/45, CAP-50/70, CAP-85/100, CAP-20, CAP-40

Lama Asfáltica LA-1C, LA-2C, LA-1, LA-2, LA-E

Solo Betume RL-1C, LA-1C, LA-2C


5.4. Propriedades físicas do asfalto (principais ensaios):

As propriedades do asfalto variam muito conforme a temperatura e o tempo de aplicação de carga (comportamento viscoelástico), portanto os ensaios devem definir estas condições a fim de se obter parâmetros comparáveis. Alguns dos principais ensaios que devem ser realizados em asfaltos são apresentados a seguir:

5.4.1. Penetração:

Este ensaio avalia a consistência do asfalto em temperatura ambiente, que é definida pela profundidade (em mm/10) em que uma agulha-padrão penetra, verticalmente, uma amostra de CAP, durante 5 s.

Ex.: CAP 30/45

CAP 50/70

CAP 85/100

CAP 150/200

Normativa de ensaio: ABNT NBR 6576/98.

5.4.2. Viscosidade:

Este ensaio avalia a consistência do asfalto sob várias temperaturas (curva).

5.4.2.1. Viscosidade Absoluta:

Permite obter a curva de viscosidade de uma mesma amostra. O ensaio avalia o tempo necessário para uma amostra fluir pela ação do vácuo. Unidade: 1 = 1 = 0,1 ⁄ . Ex.: CAP-7, CAP-20, CAP-40

Normativa de ensaio: ABNT NBR 15184.


5.4.2.2. Viscosidade Saybolt-FUROL:

Fornece uma medida empírica da viscosidade, que pode ser reproduzida em campo. É definida pelo tempo (em segundos, denomidado SSF) necessário para que o asfalto flua de um orifício até encher um recipiente de 60 ml, na temperatura fixada (177ºC, 135ºC e 60ºC geralmente).

Onde: TE é a temperatura de espalhamento da mistura asfáltica =

TCAP é a temperatura de aquecimento do CAP =

TAG é a temperatura de aquecimento dos agregados.


5.4.3. Ponto de amolecimento:

Permite obter (empiricamente) a temperatura na qual o asfalto amolece quando aquecido, atingindo uma determinada condição de escoamento. Conhecido como o ensaio do anel e da bola.



5.4.4. Ponto de fulgor:

Este ensaio visa a segurança durante o manuseio, transporte, estocagem e usinagem do asfalto. É a temperatura na qual os vapores do material se inflamam (geralmente a partir de 230ºC), por contato com uma chama padronizada, provocando um “lampejo” durante o ensaio.


5.4.5. Outros ensaios:

Exemplos de outros ensaios: solubilidade (grau de pureza, teor de asfalto), durabilidade (efeito do calor e do ar), índice de suscetibilidade térmica (sensibilidade da consistência dos ligantes asfálticos à variação térmica), viscosidade Brookfield (viscosímetro rotacional), ductilidade, recuperação elástica, etc.


EXERCÍCIOS:

1) Em um laboratório de tecnologia em pavimentação foram realizados vários ensaios para caracterização deste material e avaliar seu potencial para compor uma mistura asfáltica. No ensaio de penetração de uma amostra de 100 g de ligante asfáltico foi ensaiada a temperatura constante de 25ºC. Foram obtidos os seguintes valores:

1ª Medição (0,1 mm) 2ª Medição (0,1 mm) 3ª Medição (0,1 mm) 48 49,5 52

Para esta amostra, calcule a penetração e, em função deste parâmetro, defina o tipo de material ensaiado:


ANEXOS:

Ex. de tabelas da ANP contendo especificações de ligantes asfálticos (Fonte: Pavimentação Asfáltica: formação básica para engenheiros - PROASFALTO):


6. Bases e Sub-bases:

6.1. Introdução:

Os materiais empregados em B e/ou SB frequentemente necessitam estabilização para sua utilização como camada em pavimentos. Sua principal função é resistir e distribuir os esforços verticais oriundos do tráfego. As camadas podem ser então classificadas em:

a) Flexíveis: quando ocorre a estabilização granulométrica, com asfalto ou tipo macadame. b) Rígidas: quando ocorre a estabilização com cimento ou cal.

A estabilização de uma camada é necessária sempre que se deseja torna-la mais estável. De acordo à sua natureza e comportamento, os materiais podem ser:

Granulares e solos: cuja principal função é resistir aos esforços de compressão (C). Materiais com adição de asfaltos: cuja principal função é aumentar a resistência à C e à

tração (T), com relação ao material de origem. Materiais com cal ou cimento: cuja principal função é aumentar a coesão e rigidez,

resistência à T e à C, com relação ao material de origem.

6.2. Especificações dos materiais:

6.2.1. Camadas flexíveis:

Para sua utilização como B e SB, bem como nas demais camadas de pavimentos, os materiais deverão atender às especificações vigentes. Abaixo são apresentadas as principais exigências gerais, para pavimentos flexíveis (Fonte: DNIT IPR-719, 2006):

B - Composição granulométrica em faixas

específicas (de A a F), em função do tráfego;

- (%) Passante na #200 < 2/3 da (%) Passante

na #40;

- Perda LA do material retido na #10 ≤ 50%

- ≤ 25% (ou > 30%)

- ≤ 6% (ou > 30%)

- ≥80% > 5. 106

60% ≤ 5. 106

- ≤ 0,5%

SB - = 0

- ≥ 20%

- ≤ 1%

Ref - >

- ≤ 1%

SL - ≥ 2%

- ≤ 2%


6.2.2. Camadas rígidas:

Neste caso, cada material tem sua especificação particularizada. Ex.:

a) Brita graduada tratada com cimento (BGTC): Nesta mistura, utiliza-se o mesmo material da BGS, porém com 3 a 5 % (em peso) de cimento e água. É dosada em usina e aplicada de preferência por vibroacabadora. Após compactação, deve-se executar uma pintura de ligação (com EMA) a fim de permitir a cura adequada da camada (7 dias, pelo menos). Ex. de normativa: DER/PR ES-P 16/05.

b) Solo-cimento e solo tratado com cimento: Nesta mistura, o solo deve atender a granulometria específica e o material dosado de preferência em usina. Ex. de normativa: DER/PR ES-P 11/05. Segundo esta especificação em particular, no ensaio à compressão simples aos sete dias, a mistura deverá ter:

Solo tratado (ou melhorado) com cimento: mistura onde utiliza-se até 3% (em massa) de cimento. Para SB deverá ter 1,2 ≤ ≤ 2,1 e para B 1,5 ≤

≤ 2,1 . Solo-cimento: mistura na qual emprega-se 5% ou mais de cimento. Para SB ou

B deverá ter > 2,1 .

O processo de cura é similar ao da BGTC (pelo menos 7 dias, com a aplicação de emulsão).

c) Solo-cal: São utilizados com os mesmos objetivos do solo-cimento (enrijecimento, redução da plasticidade, redução da expansão), mas com um período maior de cura. O teor deve variar aproximadamente entre 4 a 10% em massa.

6.3. Execução:

Os procedimentos variam de acordo com os materiais que serão empregados, e para cada um destes, deve-se buscar as especificações que detalham os serviços relacionados. Nestas especificações, os equipamentos para execução e transporte são indicados, por ex.: caminhão, rolo-compressor, motoniveladora, grade de discos, caminhão-tanque, etc.

Os materiais poderão ser misturados no local ou previamente, em usina, já vindos prontos para a aplicação.

Após a compactação, pode ser necessária a regularização com a motoniveladora (em operação de corte somente).

Finalmente, caso seja necessário, pode-se aplicar a _________________________ .

Para maiores detalhes, tanto quanto às questões de especificações sobre os materiais e execução para os diversos tipos de camadas, consultar também as normas e especificações de serviço (por exemplo, as disponíveis em: http://www1.dnit.gov.br/normas/).


EXERCÍCIOS:

1) Dadas as propriedades de um solo:

Passante na #200 = 85% LL = 67% LP = 31% e = 1,2% CBR = 5% máx = 0,6 mm

Avalie a possibilidade de se utilizar diretamente este material como camada(s) de pavimentos

flexíveis. Em quais camadas sua aplicação direta seria possível? Caso não seja possível seu uso

direto, proponha uma alternativa.

2) Conhecidas as propriedades de um material, juntamente com a curva pressão-penetração, determine se o mesmo poderá ser utilizado diretamente em camadas de pavimentos e, caso não seja possível, proponha as medidas necessárias para sua aplicação:

Passante na #200 = 28% LL = 34% LP = 26% e = 0,8% máx = 2 mm (#10)

Dados do material padronizado:

Penetração (mm)

Pressão padrão (Mpa)

2,54 5,08

6,90 10,35


7. Revestimentos:

7.1. Introdução:

Dentre as várias camadas que formam a estrutura de um pavimento, o revestimento é a que se destina a receber a carga dos veículos e a ação direta do clima. Portanto, de acordo com o tráfego previsto e o clima, deverá atender a vários requisitos técnicos como: ________________________________, ___________________________________________, ________________________________, __________________________________________, ________________________________, ________________________________________ e ________________________________.

7.2. Tipos:

7.2.1. Rígidos:

São placas de concreto, o que em realidade constitui o pavimento rígido, desempenhando o papel de Rev e B ao mesmo tempo. Ex.: concreto compactado com rolo (CCR), concreto vibrado (concreto simples, com barras de transferência, com armadura contínua ou descontínua, etc.).

7.2.2. Flexíveis:

Podem ser agrupados em duas outras categorias:

7.2.2.1. Para calçamento:

Conhecidos como pavimentos drenantes, pois assentados sobre uma base de solo ou areia (colchão drenante), permitem que a água da chuva escoe (com o projeto de drenagem adequado) para bueiros e galerias, evitando alagamentos. Ex.: alvenaria poliédrica, paralelepípedos, blockrets, blocos intertravados (“pavers”).

7.2.2.2. Flexíveis betuminosos:

São formados pela associação entre agregados e ligantes betuminosos. Os materiais mais adequados variam em função do tráfego.

Basicamente, poderão ser aplicados por meio de dois procedimentos distintos:

a) Por penetração: quando os ligantes asfálticos e agregados são aplicados diretamente na pista, sem mistura prévia.


Direta:

Invertida ou Tratamentos Superficiais (TS): - TSS: - TSD: - TST:

b) Misturas: quando os materiais são misturados previamente à compactação. Deverão possuir as seguintes propriedades:

Resistência a esforços verticais e de cisalhamento

Resistência à flexão, fadiga e acomodação a pequenos recalques

Resistência ao “envelhecimento” (oxidação do ligante), intempérie e abrasão dos agregados

Textura que proporcione a aderência, mesmo na incidência de chuvas

Evitar, tanto quanto seja possível, a infiltração de água e humidade


A quente: são misturadas em usinas (fixas ou móveis) e aplicadas na pista, com temperatura variando entre 120ºC e 170ºC. Ex.: CA ou CBUQ (_______________________), CPA (________________________), SMA (____________________) e PMQ (__________________________________).

- CA ou CBUQ: mistura bem distribuída (com a adição de CAP), formando um material de elevada capacidade de suporte. É o mais utilizado em todo o mundo, e é a mais resistente dentre as demais.

- CPA: camada porosa de atrito, também conhecida como mistura asfáltica (ou concreto asfáltico) drenante. Aplicações: aeroportos (ex.: Santos Dumont), rodovias, etc. Principais vantagens: maior segurança, maior aderência pneu/pavimento, redução do efeito “spray”, ruído e aquaplanagem.

- SMA: “stone matrix asphalt”, com agregados de grãos de maiores dimensões preponderando sobre os de dimensões intermediárias. Aplicações: uso em pátio de portos, aeroportos, autódromos, etc. Vantagens: boa resistência à derrapagem, redução do “spray” e ruído, maior durabilidade, entre outros. Para tráfego pesado em geral.

- PMQ: pré-misturado a quente, que consiste em mistura de CAP e agregados, podendo ser empregado para regularização, camada de ligação, ou com adição de polímeros. Possui funções similares às da CPA, com alta porcentagem de vazios.

A frio: misturadas em usina (fixa ou móvel), porém usando EMA como ligante. - PMF: pré-misturado a frio, com granulometria de agregados que pode ser densa, semidensa ou aberta. A principal vantagem é que não é necessário aquecer agregados e ligantes. Seu uso geralmente é restrito a vias de baixo volume de tráfego.

De um modo geral, a escolha do tipo de Rev. Betuminoso flexível dependerá das características do tráfego. Recomendações gerais:

- Para tráfego leve:

< 5 Características: não aumentam de forma significativa a resistência da estrutura, e sua principal função é proteger as outras camadas do desgaste e impermeabilizar sem grandes custos (aspecto econômico).

- por penetração (TS)

- por mistura (PMF, CBUQ)


- Para tráfego pesado:

5 ≤ < 15 Características: contribuição significativa para a resistência mecânica e suporte.

7.3. Execução:

Logicamente, a execução do revestimento dependerá do tipo de material e aplicação. Por exemplo, na família dos Tratamentos Superficiais por penetração, temos:

Macadame betuminoso: após a B e imprimação, aplicar os agregados, material betuminoso e compactar. Equipamentos necessários: caminhão com agregados graúdos, motoniveladora, caminhão distribuidor de agregados e asfalto (ou com lança), rolo compactador (de pneus é desejável, para o revestimento).

Tratamentos Superficiais: se aplicam principalmente a pavimentos novos com tráfego leve a médio, acostamentos e conservação. Aplicar o ligante e em seguida os agregados (a superfície prévia deverá estar limpa, senão deve-se varrer para prepará-la). Equipamentos: caminhão distribuidor de asfalto, caminhão distribuidor de agregados e compactação com rolo. Repetir, no caso de tratamentos múltiplos. Aplicar em dias secos, com temperatura superior a 10ºC. Ligantes, conforme o caso, deverão ser aquecidos.

Capa selante por penetração: espalhamento de ligante betuminoso (com ou sem cobertura de agregado miúdo) para a selagem de um revestimento betuminoso. Espessura ≈ 5 mm.

“Antipó”: tratamento superficial primário por penetração, de baixo custo, para o controle de poeira de estradas de terra ou revestimento primário, por espalhamento do ligante betuminoso de baixa viscolidade (com ou sem cobertura de agregado miúdo).

7.4. Produção das misturas a quente:

A mistura entre agregados e o ligante é realizada em usinas e depois transportada (por caminhão) ao local da obra, onde é lançada por equipamento apropriado (vibroacabadora). Em seguida é compactada conforme especificação.

As usinas onde são produzidas podem ser:

- Descontínuas: chamadas também gravimétricas, produzem quantidades unitárias de misturas;

- Contínuas: produzem mistura de forma contínua. Ex.: drum-mixer.

Na etapa de produção estão envolvidas as operações de: estocagem, alimentação a frio e secagem dos agregados, aquecimento dos agregados para preparação da mistura, controle e coleta de pó, alimentação e mistura do ligante com os agregados aquecidos, estocagem, distribuição e pesagem das misturas.

- por mistura (PMQ, CBUQ)


EXERCÍCIOS:

1) Complete o quadro-resumo abaixo, com os tipos de revestimentos e misturas apresentados em aula.


8. Projeto de dosagem de misturas asfálticas:

8.1. Introdução:

A dosagem de misturas asfálticas consiste na busca, através de procedimentos experimentais, de um teor ótimo de ligante, a partir de uma determinada faixa granulométrica para os agregados. Existem vários métodos: Hubbard-Field, Triaxial de Schmidt, Hveen, Marshall, Superpave entre outros, dependendo do tipo de ligante empregado.

8.2. Tipos:

8.2.1. Método Marshall (DNER-ME 043/95):

Concebido durante a 2ª Guerra Mundial para projetar pistas de aeronaves militares. Este método é utilizado para misturas asfálticas a quente (CAP + agregados), para misturas densas (para as demais o processo é similar, considerando obviamente as respectivas particularidades).

Etapas:

1) Determinação da granulometria dos agregados;

2) Determinação das massas específicas reais dos agregados;

3) Escolha da faixa granulométrica a ser utilizada, compatível com o objetivo da mistura:

4) Determinação da mistura de agregados + fíler que satisfaça a faixa desejada (exercício em anexo).


5) Com o ligante, realiza-se ensaio de viscosidade (absoluta Brookfield ou Saybolt-Furol) para determinação das temperaturas de mistura e compactação. Ex.:

6) Adotam-se 5 teores de asfalto (T, T±0,5% e T±1%) para moldagem de 15 corpos de prova (3 para cada teor) e ensaio.

7) Após resfriamento e desmoldagem dos corpos de prova, obtêm-se as dimensões dos mesmos e são determinadas, para cada um as massas especifica real, aparente, seca, submersa.

8) Realiza-se um ajuste com cada teor de asfalto e os percentuais dos agregados, ou seja: . Usando os parâmetros do item anterior e os teores de asfalto, obtém-se a densidade máxima teórica da mistura (DMT).

9) Após a obtenção dos parâmetros volumétricos, os corpos de prova são ensaiados na prensa Marshall (à compressão), onde se obtêm os parâmetros estabilidade (em Kgf ou N) e fluência (em mm) para os distintos teores de mistura.

10) Com todos os parâmetros volumétricos e mecânicos determinados, são traçadas 6 curvas (onde os teores de asfalto são representados no eixo das abscissas) para definição do teor de projeto.


11) Os gráficos devem ser comparados com os valores limites dados pelas especificações (ex. DNIT-ES 031/2004). Mediante análise, o procedimento para escolha do teor ótimo é variável, de acordo com o projetista (Pavimentação Asfáltica – Formação básica para Engenheiros – PROASFALTO diversos autores). Um procedimento poderia ser, por exemplo, analisar somente dois parâmetros (Vv e RBV).


EXERCÍCIOS:

1) Adequar os agregados disponíveis (indicados na tabela abaixo, em termos de material retido), cuja composição final deverá atender à faixa C do DNIT 031/2006-ES. Em seguida, dosar a composição com um concreto asfáltico, considerando os teores de 4,5%, 5% e 5,5% de CAP 50-70:

Brita ¾” = 26% Brita 3/8” = 20% Pedrisco + Pó = 40% Areia = 13% Fíler (cal hidratada) = 1%

(% passante em cada peneira)

Peneiras Brita

3/4”

Brita

3/8”

Pedrisco + pó Areia Fíler Mistura Faixa C

Pol. (mm) ___% ___% ___% ___% ___% ___% Lim.

Inf.

Lim.

Sup. 3/4” 19,1 100 100 100 100 100 100 100

1/2” 12,7 59,3 100 100 100 100 80 100

3/8” 9,5 29,8 100 100 100 100 70 90

# 4 4,8 1,1 14,2 97,5 99 100 44 72

# 10 2,0 0,8 0,5 64,4 91,9 100 22 50

# 40 0,42 0,8 0,5 34,8 26,2 100 8 26

# 80 0,18 0,7 0,3 26,2 16,0 97,0 4 16

#

200

0,075 0,7 0,3 17,9 0,8 89,0 2 10

anotaÇÕes de aula pavimentaÇÃo · - apostila (slides) de pavimentação – prof. mário h. f....

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