DNIT

MINISTÉRIO DOS TRANSPORTESDEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRA-ESTRUTURA DE TRANSPORTES

DIRETORIA DE PLANEJAMENTO E PESQUISACOORDENAÇÃO-GERAL DE ESTUDOS E PESQUISA

INSTITUTO DE PESQUISAS RODOVIÁRIAS

MANUAL DE PAVIMENTAÇÃO

2005

VERSÃO PRELIMINARVERSÃO PRELIMINAR

MINISTRO DOS TRANSPORTESAlfredo Pereira do Nascimento

DIRETOR GERAL DO DNITAlexandre Silveira de Oliveira

DIRETOR DE PLANEJAMENTO E PESQUISALuziel Reginaldo de Souza

COORDENADOR-GERAL DE ESTUDOS E PESQUISAWagner de Carvalho Garcia

COORDENADOR DO INSTITUTO DE PESQUISAS RODOVIÁRIASChequer Jabour Chequer

CHEFE DE DIVISÃO - IPRGabriel de Lucena Stuckert

MANUAL DE PAVIMENTAÇÃO

REVISÃO

Engesur Consultoria e Estudos Técnicos Ltda

EQUIPE TÉCNICA: Eng° José Luis Mattos de Britto Pereira

(Coordenador) Eng° Zomar Antonio Trinta

(Supervisor) Eng° Roberto Young

(Consultor)

Tec° Marcus Vinícius de Azevedo Lima (Técnico em Informática)

Tec° Alexandre Martins Ramos (Técnico em Informática)

Tec° Célia de Lima Moraes Rosa (Técnica em Informática)

COMISSÃO DE SUPERVISÃO: Eng° Gabriel de Lucena Stuckert

(DNIT / DPP / IPR) Eng° Mirandir Dias da Silva

(DNIT / DPP / IPR)

Eng° José Carlos Martins Barbosa (DNIT / DPP / IPR)

Eng° Elias Salomão Nigri (DNIT / DPP / IPR)

2ª EDIÇÃO – Rio de Janeiro, 1996 CONSULTORES RESPONSÁVEIS: Engº Salomão Pinto Engº Ernesto Preussler Engº Clauber Santos Campello Engº Henrique Aléxis Ernesto Sanna

EngºRegis M. Rodrigues Engº João Menescal Fabrício Engº Alayr Malta Falcão Engº Arjuna Sierra

COMISSÃO DE REVISÃO TÉCNICA Engº Sílvio Figueiredo Mourão (Departamento Nacional de Estradas de Rodagem) Engº Abner Ávila Ramos (Departamento Nacional de Estradas de Rodagem) Engº Alberto Costa Mattos (Departamento Nacional de Estradas de Rodagem) Engº Jorge Nicolau Pedro (Departamento Nacional de Estradas de Rodagem) Engº Celito M. Brugnara (Departamento Nacional de Estradas de Rodagem) Engº Gervásio Rateke (Departamento Nacional de Estradas de Rodagem) Engº Henrique Wainer

(Associação Brasileira de Normas Técnicas) Engº Guioberto Vieira Rezende (Associação Brasileira de Normas Técnicas) Engº Paulo José Guedes Pereira (Associação Brasileira de Normas Técnicas) Engº Galileo A. de Araújo (Associação Brasileira de Normas Técnicas) Engº Reynaldo Lobianco (Associação Brasileira de Normas Técnicas) Engº Belmiro P.T. Ferreira Associação Brasileira de Normas Técnicas) Econ. Nilza Mizutani (Associação Brasileira de Normas Técnicas)

1ª EDIÇÃO ELABORADA EM 1960 POR: Eng° Rosendo de Souza Engº Aloísio Bello Gomes de Mattos Engº Guilherme Furtado Schmidt Engº Antônio Pimenta Engº Renato Ribeiro Alves Engº Edmilson Tavares Lemos Engº Paulo Alvim Monteiro de Castro Engº Ernesto Baron Engº Washington Juarez de Brito Engº Francisco Assis Basílio Engº José de Arimathéa Machado Engº Francisco de Faria Vaz Engº Armando Martins Pereira Engº Galileo Antenor de Araújo Engº Francisco Bolívar Lobo Carneiro

Engº Gontran do Nascimento Maia Eng° Hélio Melo Pinto Eng° Henrique Aléxis Ernesto Sanna Eng° Heretiano Zenaide Filho Eng° Jacques de Medina Eng° Mário Kabalem Restom Eng° João Maggioli Dantas Eng° Murillo Lopes de Souza Eng° Paulo de Castro Benigno Químico Raimundo Isalo Vieira Químico Paulo Baptista Rodrigues Eng° Ruy Barbosa da Silva Eng° Rafael Gontijo de Assunção Eng° Saul Birman Química Wanda Trigo Loureiro

Brasil. Departamento Nacional de Infra-Estrutura de

Transportes. Diretoria de Planejamento e Pesquisa.

Coordenação Geral de Estudos e Pesquisa.

Instituto de Pesquisas Rodoviárias.

Manual de pavimentação. 3.ed. - Rio de Janeiro,

2005.

334p. (IPR. Publ., xxxx).

1. Pavimentação– Manuais. I. Série. II. Título.

Impresso no Brasil / Printed in Brazil

MINISTÉRIO DOS TRANSPORTES DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRA-ESTRUTURA DE TRANSPORTES

DIRETORIA DE PLANEJAMENTO E PESQUISA COORDENAÇÃO GERAL DE ESTUDOS E PESQUISA

INSTITUTO DE PESQUISAS RODOVIÁRIAS

MANUAL DE PAVIMENTAÇÃO

3ª Edição

VERSÃO PRELIMINAR

Rio de Janeiro 2005

MINISTÉRIO DOS TRANSPORTES DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRA-ESTRUTURA DE TRANSPORTES DIRETORIA DE PLANEJAMENTO E PESQUISA COORDENAÇÃO GERAL DE ESTUDOS E PESQUISA INSTITUTO DE PESQUISAS RODOVIÁRIAS

Rodovia Presidente Dutra, Km 163, Vigário Geral, Rio de Janeiro, 21240-000, RJ

Tel.: (0XX21) 3371-5888 Fax.: (0XX21) 3371-8133 E-mail.: ipr@dnit.gov.br

TÍTULO: MANUAL DE PAVIMENTAÇÃO

Primeira Edição: 1960

Revisão: DNIT / Engesur Contrato: DNIT / Engesur PG – 157/2001-00

Aprovado pela Diretoria Colegiada do DNIT em

APRESENTAÇÃO

O Instituto de Pesquisas Rodoviárias do Departamento de Infra-Estrutura de Transportes, dando prosseguimento ao Programa de Revisão e Atualização de Normas e Manuais Técnicos vem apresentar à Comunidade Rodoviária a 3ª Edição do seu Manual de Pavimentação. As obras de pavimentação rodoviária tiveram um grande incremento na década de 50, quando, fruto do intenso intercâmbio de técnicos do DNER, produziu-se uma grande transferência de tecnologia oriunda dos Estados Unidos da América do Norte. Houve, em conseqüência, a necessidade de normalizar e uniformizar as especificações de serviços e as técnicas de construção, dando, pois, em função do esforço de um grupo de técnicos do DNER, origem à 1ª Edição do Manual de Pavimentação, em 1960. Esse Manual foi amplamente utilizado, tendo em vista a realização de programas intensivos de pavimentação lançados em seguidos exercícios, propiciando, inclusive, a instalação de um parque industrial com empresas de construção altamente eficientes. Ocorre que o progresso tecnológico presente ao longo dos anos, não só quantos aos materiais e técnicas de construção, mas também quanto aos equipamentos em uso, conduziu à necessidade de revisão e atualização da 1ª Edição do Manual. Em 1996 procedeu o DNER, sob a Coordenação do IPR, a revisão e atualização supracitadas, dando origem à 2ª Edição do Manual de Pavimentação. Passados praticamente 10 anos da 2ª Edição, e tendo permanecido em evolução o processo de progresso tecnológico, julgou o DNIT ser apropriado que se procedesse a um novo processo de revisão e atualização do Manual que, ainda sob a Coordenação do IPR, dá origem a esta 3ª Edição do Manual de Pavimentação. A par da adequação das atividades ambientais (Capítulo 5) aos mais recentes procedimentos metodológicos estabelecida pelo DNIT, e de pequenos ajustamentos na redação dos textos, e na montagem dos quadros e gráficos ilustrativos, do processo de revisão e atualização agora realizado resultou basicamente um re-ordenamento dos diversos temas que constituem o Manual, não tendo havido modificações conceituais que pudessem implicar em seu conteúdo técnico. Assim, o IPR apreciaria receber quaisquer comentários, observações e críticas que possam contribuir para o aperfeiçoamento da técnica e do estado da arte das atividades de pavimentação rodoviária.

Eng° Chequer Jabour Chequer Coordenador do Instituto de Pesquisas Rodoviárias

Endereço para correspondência: Instituto de Pesquisas Rodoviárias A/C Divisão de Capacitação Tecnológica Rodovia Presidente Dutra, Km 163, Centro Rodoviário, Vigário Geral, Rio de Janeiro CEP – 21240-330, RJ

Tel.: (21) 2471-5785 Fax.: (21) 2471-6133 e-mail: ipr@dnit.gov.br

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 Perfil Resultante da Decomposição das Rochas ...................................... 18 Figura 2 Local de Solos Transportados ................................................................... 19 Figura 3 As Bases Sucessivas de Construção de Rodovias na Baixada ................ 21 Figura 4 Depósito de Tálus...................................................................................... 22 Figura 5 Índices Físicos........................................................................................... 26 Figura 6 Correlação entre os Diversos Índices Físicos............................................ 28 Figura 7 Resistência ao Cisalhamento .................................................................... 30 Figura 8 Dimensões das Partículas ......................................................................... 33 Figura 9 Prensa para Índice de Suporte Califórnia .................................................. 39 Figura 10 Curva Pressão-Penetração ....................................................................... 40 Figura 11 Curvas de Massa Específica ..................................................................... 40 Figura 12 Gráfico de Compactação ........................................................................... 42 Figura 13 Curvas de Compactação para Diferentes Energias................................... 43 Figura 14 Evolução de um Solo Compactado ao Sofrer o Efeito do Tráfego ............ 47 Figura 15 Fatores que Afetam o Módulo Resiliente................................................... 53 Figura 16 Esquema do Equipamento para Ensaios Triaxiais Dinâmicos................... 54 Figura 17 Gráfico de Plasticidade.............................................................................. 61 Figura 18 Método Auxiliar de Identificação de Plasticidade em Laboratório.............. 62 Figura 19 Ábaco para Classificação MCT.................................................................. 68 Figura 20 Classificação Resiliente de Solos Granulares ........................................... 71 Figura 21 Classificação Resiliente de Solos Finos .................................................... 73 Figura 22 Variação da Relação Módulo CBR com Classificação MCT...................... 77 Figura 23 Gráfico CBR Versus Porcentagem de Argila ............................................. 78 FIgura 24 Curva de Granulometria de Agregados ..................................................... 80 Figura 25 Curva de Distribuição Granulométrica ....................................................... 81 Figura 26 Esquema de um Grão de Agregado .......................................................... 84 Figura 27 Esquema de Determinação de Densidade de um Agregado..................... 85 Figura 28 Esquema Simplificado das Fases da Emulsão Asfáltica ........................... 95 Figura 29 Esquema dos Ligantes Betuminosos......................................................... 97 Figura 30 Sensibilidade do CAP em Relação às Variações de Temperaturas .......... 100 Figura 31 Suscetibilidade Térmica em Termos de Penetração ................................. 101 Figura 32 Relação Temperatura Versus Viscosidade................................................ 104 Figura 33 Esquema da Experiência de Newton para Determinação de Viscosidade 106 Figura 34 Determinação do Coeficiente de Viscosidade ........................................... 107 Figura 35 Esquema do Ensaio de Determinação de Polaridade dos Glóbulos de CAP114 Figura 36 Classificação das Bases e Sub-bases Flexíveis e Semi-rígidas................ 138 Figura 37 Classificação dos Revestimentos .............................................................. 140 Figura 38 Esquema da Seção Transversal do Pavimento......................................... 147

Figura 39 Raio de Curva Circular .............................................................................. 149 Figura 40 Determinação de LC.................................................................................. 150 Figura 41 Curva de Transição ................................................................................... 155 Figura 42 Superelevação........................................................................................... 158 Figura 43 Esquema de Superelevação...................................................................... 158 Figura 44 Croqui de Marcação de Note (Trecho em Tangente) ................................ 163 Figura 45 Croqui de Marcação de Note (Trecho em Curva) ...................................... 164 Figura 46 Conversão para Representação dos Materiais.......................................... 174 Figura 47 Perfil Longitudinal com Indicação dos Grupos de Solos............................ 175 Figura 48 Esquema de Sondagem para Prospecção de Materiais............................ 176 Figura 49 Análise Estatística dos Resultantes de Sondagens................................... 180 Figura 50 Planta das Situação das Ocorrências........................................................ 181 Figura 51 Perfis de Sondagens Típicas..................................................................... 182 Figura 52 Fatores de Equivalência de Operação....................................................... 185 Figura 53 Determinação de Espessuras do Pavimento............................................. 190 Figura 54 Estrutura do Pavimento Semi-rígido .......................................................... 198 Figura 55 Distribuição de Tensões no Ensaio com FWD .......................................... 202 Figura 56 Fases do Trincamento ............................................................................... 205 Figura 57 Pavimento Invertido ................................................................................... 206 Figura 58 Seções Transversais para Determinação da Largura das Áreas de

Contribuição .............................................................................................. 211 Figura 59 Nomograma para Solução da Equação de Manning ................................. 213 Figura 60 “Impluvium” Correspondente à Largura do Acostamento .......................... 214 Figura 61 Correlação entre as Diversas Rampas e a Capacidade Máxima de Vazão 214 Figura 62 Drenos Profundos em Corte ...................................................................... 217 Figura 63 Alguns Tipos de Drenos Utilizados em Projetos de Rodovias ................... 217 Figura 64 Curvas granulométricas............................................................................. 219 Figura 65 Trecho em Curva (Contribuição de toda a Plataforma) ............................. 220 Figura 66 Fluxograma – Instalação de Britagem Móvel de Pequeno Porte (CAP 25

m3/h) .......................................................................................................... 252 Figura 67 Fluxograma – Instalação de Britagem Móvel de Médio Porte (CAP 50 m3/h)253 Figura 68 Fluxograma – Instalação de Britagem Móvel de Grande Porte (CAP 100

m3/h) .......................................................................................................... 254 Figura 69 Representação do Aclimatador Frio .......................................................... 256 Figura 70 Posições da Chapa Oscilante.................................................................... 256 Figura 71 Relações: Abertura e Vazão do Agregado ................................................ 257 Figura 72 Corte A – A do Secador............................................................................. 258 Figura 73 Usina com três Silos Frios e dois Silos Quentes ....................................... 264 Figura 74 Agregado do Secador para Silos Quentes ................................................ 266 Figura 75 Folha de Ensaio......................................................................................... 267 Figura 76 Determinação dos Valores Mímimos para Aceitação de Produtos............ 291

Figura 77 Fluxograma de Composição dos Custos Unitários .................................... 293 Tabela 1 Decomposição de Rochas......................................................................... 17 Tabela 2 Granulometria ............................................................................................ 32 Tabela 3 Correlação das Aberturas das Peneiras em Polegadas e Milímetros........ 32 Tabela 4 Classificação dos Solos (Transportation Research Board)........................ 57 Tabela 5 Sistema Unificado de Classificação de Solos............................................ 60 Tabela 6 Escala Granulométrica Utilizada pelos Solos ............................................ 63 Tabela 7 Terminologia Usada no Solos.................................................................... 63 Tabela 8 Grupo de Solos.......................................................................................... 64 Tabela 9 Classicação MCT....................................................................................... 69 Tabela 10 Classificação dos Solos Frios (Método Indireto)........................................ 72 Tabela 11 Interrelações entre a Classificação TRB e a Unificada ............................. 74 Tabela 12 Interrelações entre a Classificação Unificada e TRB................................. 74 Tabela 13 Valores Possíveis de CBR para os Grupos de Solos ................................ 75 Tabela 14 Valores Prováveis de CRB para Grupos de Classificação TRB ................ 75 Tabela 15 Interrelação entre a Classificação MCT e a Resiliente .............................. 75 Tabela 16 Relação Módulo – CBR ............................................................................. 77 Tabela 17 Quantidades de CAP e de Diluentes ......................................................... 104 Tabela 18 Especificações para Cimento Asfáltico de Petróleo................................... 109 Tabela 19 Especificações para Cimento Asfáltico de Petróleo do Tipo CAP ............. 110 Tabela 20 Especificações para Asfaltos Diluídos Tipo Cura Rápida .......................... 112 Tabela 21 Especificações para Asfaltos Diluídos Tipo Cura Média............................ 113 Tabela 22 Especificações para Emulsões Asfálticas Catiônicas ................................ 119 Tabela 23 Especificações para Emulsões Asfálticas Aniônicas ................................. 120 Tabela 24 Especificações para Emulsões de Lama Asfáltica..................................... 121 Tabela 25 Especificações de Alcatrões para Pavimentação ...................................... 123 Tabela 26 Sugestões para Utilização dos Ligantes Betuminosos em Pavimentação. 124 Tabela 27 Parâmetros da Composição Química da Cal Hidráulica............................ 126 Tabela 28 Resistência à Compressão........................................................................ 126 Tabela 29 Cálculo dos Elementos para Relocação de Curvas em Estradas Construídas151 Tabela 30 Estudos de Classe II e III – Comprimento de Transição e Utilização ........ 152 Tabela 31 Valores para Superelevação ..................................................................... 154 Tabela 32 Determinação da Distância em Curvas de PI Inacessível ......................... 156 Tabela 33 Valores de Superelevação......................................................................... 167 Tabela 34 Caderneta –Tipo (Exemplo Numérico) ...................................................... 162 Tabela 35 Boletim de Sondagem ............................................................................... 168 Tabela 36 Resumo de Resultados de Ensaios........................................................... 171 Tabela 37 Perfil Longitudinal dos Solos ..................................................................... 173 Tabela 38 Granulometria dos Materiais...................................................................... 177

Tabela 39 Granulometria para Bases Granulares ...................................................... 184 Tabela 40 Determinação do Fator de Operações....................................................... 186 Tabela 41 Coeficientes de Equivalência Estrutural .................................................... 187 Tabela 42 Espessura Mínima de Revestimento Betuminoso ..................................... 188 Tabela 43 Classificação dos Solos Finos Quanto à Resistência ................................ 193 Tabela 44 Valor Estrutural de Camadas Betuminosas ............................................... 194 Tabela 45 Coeficientes de Escoamento Usuais em Rodovias ................................... 212 Tabela 46 Coeficientes de Rugosidade (Manning)..................................................... 213 Tabela 47 Requisitos Básicos das Mantas Geotêxteis............................................... 218 Tabela 48 Compatibilização das Fases do Empreendimento com as Etapas do

Licenciamento ........................................................................................... 231 Tabela 49 Matriz de Correlação de Impactos Ambientais de Obras Rodoviárias...... 233 Tabela 50 Avaliação de Impactos de Obras Rodoviárias –

Fase de Estudos e Projetos....................................................................... 234 Tabela 51 Avaliação de Impactos de Obras Rodoviárias –

Fase de Engenharia e Obras..................................................................... 235 Tabela 52 Avaliação de Impactos de Obras Rodoviárias – Fase de Operação.......... 237 Tabela 53 Definição dos Valores das Aberturas dos Portões do Silo......................... 255 Tabela 54 Massas Acumuladas em t. min.................................................................. 267 Tabela 55 Densidades e Massas Específicas Equivalentes de Materiais Betuminosos a

600F (15,60C)............................................................................................. 273 Tabela 56 Conversão Temperatura – Volume Peso para Materiais Betuminosos ..... 274 Tabela 57 Itens – serviços – Equipamentos Utilizados .............................................. 279 Tabela 58 Produção dos Equipamentos..................................................................... 283 Tabela 59 Determinação da Probabilidade de Ocorrência de z ................................. 289 Tabela 60 Escala Salarial de Mão-de-Obra................................................................ 313 Tabela 61 Pesquisa de Mercado – Materiais.............................................................. 314 Tabela 62 Pesquisa de Mercado – Equipamentos ..................................................... 315 Tabela 63 Custo Horário de Utilização de Equipamentos .......................................... 317 Tabela 64 Produção de Equipes ................................................................................ 320 Tabela 65 Custo Horário de Equipamentos................................................................ 322

SUMÁRIO

APRESENTAÇÃO .......................................................................................................... 3

LISTA DE ILUSTRAÇÃO................................................................................................ 5

1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 11

2 MATERIAIS INCORPORADOS AS OBRAS DE PAVIMENTAÇÃO ....................... 15

2.1. Materiais Terrosos ......................................................................................... 17

2.2. Materiais Pétreos ........................................................................................... 78

2.3. Materiais Betuminosos................................................................................... 92

2.4. Materiais Diversos ......................................................................................... 124

3 MODALIDADES E CONSTITUIÇÃO DE PAVIMENTOS ....................................... 135

3.1. Generalidades................................................................................................ 137

3.2. Classificação dos Pavimentos ....................................................................... 137

3.3. Bases e Sub-Bases Flexíveis e Semi-Rígidos............................................... 137

3.4. Bases e Sub-Bases Rígidas .......................................................................... 139

3.5. Revestimentos ............................................................................................... 140

4 PROJETO EXECUTIVO......................................................................................... 143

4.1. Considerações Gerais ................................................................................... 145

4.2. Projeto Geométrico ........................................................................................ 146

4.3. Projeto de Pavimentação............................................................................... 165

4.4. Projeto de Drenagem..................................................................................... 207

5 INTERFERÊNCIAS COM O MEIO AMBIENTE...................................................... 223

5.1. Genrealidades................................................................................................ 225

5.2. Estudos de Impacto Ambiental ...................................................................... 226

5.3. Procedimentos Administrativos da AIA .......................................................... 227

5.4. Impactos Ambientais de Obras Rodoviárias .................................................. 230

6 CANTEIRO DE SERVIÇOS E INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS .............................. 239

6.1. Canteiro de Serviços...................................................................................... 241

6.2. Instalações de Pedreira e Esquemas de Britagem ........................................ 244

6.3. Exploração de Pedreira ................................................................................. 248

6.4. Usinas de Asfalto ........................................................................................... 255

6.5. Usina de Solos............................................................................................... 270

7 EQUIPAMENTOS .................................................................................................. 277

7.1. Generalidades................................................................................................ 279

7.2. Manutenção do Equipamento ........................................................................ 280

7.3. Operação do Equipamento ............................................................................ 281

7.4. Produção dos Equipamentos......................................................................... 281

7.5. Constituição das Equipes .............................................................................. 282

8 CONTROLE DA QUALIDADE ............................................................................... 285

8.1. Considerações Gerais ................................................................................... 287

8.2. Análise Estatística.......................................................................................... 287

9 RECEBIMENTO E OBSERVAÇÃO DE OBRAS .................................................... 293

9.1. Introdução...................................................................................................... 293

9.2. Recebimento de Obras .................................................................................. 295

10 MANUTENÇÃO DO PAVIMENTO ......................................................................... 295

10.1. Considerações Iniciais ................................................................................... 297

10.2. Tarefas Típicas da Manutenção Rodoviária - Terminologia e Definições ...... 299

11 ESTIMATIVA DE CUSTOS DAS OBRAS .............................................................. 299

11.1. Estudo Preliminar........................................................................................... 311

11.2. Pesquisa de Mercado .................................................................................... 313

11.3. Custos Diretos e Custos Indiretos.................................................................. 313

11.4. Produção das Equipes................................................................................... 316

11.5. Custo dos Transportes................................................................................... 318

11.6. Custo Unitário de Serviços ............................................................................ 319

11.7. Custos Untiários de serviços.......................................................................... 321

ANEXO A – NORMAS E DOCUMENTOS DE CONSULTA............................................ 325

BIBLIOGRAFIA............................................................................................................... 331

11

11 -- IINNTTRROODDUUÇÇÃÃOO

13

1 INTRODUÇÃO

O presente Manual de Pavimentação tem por objetivo estruturar, de forma acadêmica, os procedimentos para a execução de pavimentos flexíveis em rodovias sob a jurisdição do DNIT.

As obras de pavimentção no Brasil, já foram objetos de estudos e práticas de construção, desde longa data, onde experientes técnicos do então DNER formularam e desenvolveram técnicas e procedimentos que se tornaram, com suas atualizações, o estado de arte na Engenharia Rodoviária.

A partir da década de 50, as técnicas de pavimentação tiveram um grande incremento proveniente do intercâmbio entre ténicas brasileiras e americanas.

Houve, em conseqüência, a necessidade de normalizar e uniformizar as especificações de serviços e as técnicas de construção, dando, pois, em função do esforço de um grupo de técnicos do DNER, origem à 1ª Edição do Manual de Pavimentação, em 1960.

Esse Manual foi amplamente utilizado, tendo em vista a realização de programas intensivos de pavimentação lançados em seguidos exercícios, propiciando, inclusive, a instalação de um parque industrial com empresas de construção altamente eficientes.

Ocorre que o progresso tecnológico presente ao longo dos anos, não só quantos aos materiais e técnicas de construção, mas também quanto aos equipamentos em uso, conduziu à necessidade de revisão e atualização dessa 1ª Edição do Manual.

Em 1996 procedeu o DNER, sob a Coordenação do IPR, a revisão e atualização supracitadas, dando origem à 2ª Edição do Manual de Pavimentação.

Passados praticamente 10 anos dessa 2ª Edição, e tendo permanecido em evolução o processo de progresso tecnológico, julgou o DNIT ser apropriado que se procedesse a um novo processo de revisão e atualização do Manual que, ainda sob a Coordenação do IPR, dá origem a esta 3ª Edição do Manual de Pavimentação.

A par da adequação das atividades ambientais aos mais recentes procedimentos metodológicos estabelecida pelo DNIT, e de pequenos ajustamentos na redação dos textos, e na montagem dos quadros e gráficos ilustrativos, do processo de revisão e atualização agora realizado resultou basicamente um re-ordenamento dos diversos temas que constituem o Manual, não tendo havido modificações conceituais que pudessem implicar em seu conteúdo técnico.

Basicamente, as modificações estruturais desta 3ª Edição, em relação à edição anterior, se consubstanciou na eliminação do Capítulo 3 – Definições Básicas, na incorporação do texto sobre Análise Mecanicista no item 4.3 – Projeto de Pavimentação e a exclusão das referências à Reciclagem do Pavimento, tema que constará, com mais propriedade , do manual de Reabilitação de Pavimentos Asfálticos. A par das atualizações

15

22 -- MMAATTEERRIIAAIISS IINNCCOORRPPOORRAADDOOSS ÀÀSS OOBBRRAASS DDEE PPAAVVIIMMEENNTTAAÇÇÃÃOO

17

2 MATERIAIS INCORPORADOS ÀS OBRAS DE PAVIMENTAÇÃO

2.1 MATERIAIS TERROSOS

2.1.1 INTRODUÇÃO

Solo, do latim solum, o material da crosta terrestre, não consolidado, que ordinariamente se distingue das rochas, de cuja decomposição em geral provêm, por serem suas partículas desagregáveis pela simples agitação dentro da água [Holanda, A. Buarque de].

Geologicamente, define-se solo como o material resultante da decomposição das rochas pela ação de agentes de intemperismo.

No âmbito da engenharia rodoviária, considera-se solo todo tipo de material orgânico ou inorgânico, inconsolidado ou parcialmente cimentado, encontrado na superfície da terra. Em outras palavras, considera-se como solo qualquer material que possa ser escavado com pá, picareta, escavadeiras, etc., sem necessidade de explosivos.

2.1.2 ORIGEM DOS SOLOS

Com base na origem dos seus constituintes, os solos podem ser divididos em dois grandes grupos: solo residual, se os produtos da rocha intemperizada permanecem ainda no local em que se deu a transformação; solo transportado, quando os produtos de alteração foram transportados por um agente qualquer, para local diferente ao da transformação.

2.1.2.1 SOLOS RESIDUAIS

Os solos residuais são bastante comuns no Brasil, principalmente na região Centro-Sul, em função do próprio clima.

Todos os tipos de rocha formam solo residual. Sua composição depende do tipo e da composição mineralógica da rocha original que lhe deu origem. Por exemplo, a decomposição de basaltos forma um solo típico conhecido como terra-roxa, de cor marrom-chocolate e composição argilo-arenosa. Já a desintegração e a decomposição de arenitos ou quartzitos irão formar um solos arenosos constituído de quartzo. Rochas metamórficas do tipo filito (constituído de micas) irão formar um solo de composição argilosa e bastante plástico. O Quadro 5 apresenta alguns exemplos.

Tabela 1 - Decomposição de Rochas

Tipo de rocha Composição mineral Tipo de solo Composição

basalto plagioclásio piroxênios

argiloso (pouca areia)

argila

quartzito quartzo arenoso quartzo

filitos micas

(sericita) argiloso argila

18

Tipo de rocha Composição mineral Tipo de solo Composição

granito quartzo

feldspato mica

areno-argiloso (micáceo)

quartzo e argila (micáceo)

calcário calcita argila

Não existe um contato ou limite direto e brusco entre o solo e a rocha que o originou. A passagem entre eles é gradativa e permite a separação de pelo menos duas faixas distintas; aquela logo abaixo do solo propriamente dito, que é chamada de solo de alteração de rocha, e uma outra acima da rocha, chamada de rocha alterada ou rocha decomposta (Figura 1).

Figura 1 - Perfil Resultante da Decomposição das Rochas

A SOLORESIDUAL

B SOLO DEALTERAÇÃODE ROCHA

C ROCHAALTERADA

D ROCHA SÃ

O solo residual é subdividido em maduro e jovem, segundo o grau de decomposição dos minerais.

O solo residual é um material que não mostra nenhuma relação com a rocha que lhe deu origem. Não se consegue observar restos da estrutura da rocha nem de seus minerais.

O solo de alteração de rocha já mostra alguns elementos da rocha-matriz, como linhas incipientes de estruturas ou minerais não decompostos.

A rocha alterada é um material que lembra a rocha no aspecto, preservando parte da sua estrutura e de seus minerais, porém com um estágio de dureza ou resistência inferior ao da rocha.

A rocha-sã é a própria rocha inalterada.

As espessuras das quatro faixas descritas são variáveis e dependem das condições climáticas e do tipo de rocha.

A ação intensa do intemperismo químico nas áreas de climas quentes e úmidos provoca a decomposição profunda das rochas com a formação de solos residuais, cujas propriedades dependem fundamentalmente da composição e tipo de rocha existente na área. Basicamente, numa região de granito e gnaisse distinguem-se três zonas distintas de material decomposto. Próximo à superfície, ocorre um horizonte de características silto-arenosas e finalmente aparece uma faixa de rocha parcialmente decomposta

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(também chamada de solo de alteração de rocha), na qual se pode distinguir ainda a textura e estrutura da rocha original. Esse horizonte corresponde a um estágio intermediário entre solo e rocha. Abaixo desta faixa, a rocha aparece ligeiramente decomposta ou fraturada, com transições para rocha-sã.

Não se deve imaginar que ocorra sempre uma decomposição contínua, homogênea e total na faixa de solo (regolito). Isso porque em certas áreas das rochas pode haver minerais mais resistentes à decomposição, fazendo com que essas áreas permaneçam como blocos isolados, englobados no solo. Esses blocos, às vezes de grandes dimensões, são conhecidos como matacões e são bastante comuns nas áreas de granitos, gnaisse e basaltos. Exemplos dessas ocorrências aparecem na Serra do Mar.

2.1.2.2 SOLOS TRANSPORTADOS

Os solos transportados formam geralmente depósitos mais inconsolidados e fofos que os residuais, e com profundidade variável. Nos solos transportados, distingue-se uma variedade especial que é o solo orgânico, no qual o material transportado está misturado com quantidades variáveis de matéria orgânica decomposta, que em quantidades apreciáveis, forma as turfeiras. Como exemplo, tem-se o trecho da Via Dutra, próximo a Jacareí, em São Paulo, apresentando sempre danos no pavimento.

De um modo geral, o solo residual é mais homogêneo do que o transportado no modo de ocorrer, principalmente se a rocha matriz for homogênea. Por exemplo, uma área de granito dará um solo de composição areno-siltosa, enquanto uma área de gnaisses e xistos poderá exibir solos areno-siltosos e argilo-siltosos, respectivamente. O solo transportado, de acordo com a capacidade do agente transportador, pode exibir grandes variações laterais e verticais na sua composição. Por exemplo: um riacho que carregue areia fina e argila para uma bacia poderá, em períodos de enxurrada, transportar também cascalho, provocando a presença desses materiais intercalados no depósito. A Figura 2 ilustra um local de solos transportados.

Figura 2 - Local de Solos Transportados

CASCALHO

ARGILA

AREIA

FURO 2FURO 1

Entre os solos transportados, é necessário destacar-se, de acordo com o agente transportador, os seguintes tipos ainda: coluviais, de aluvião, eólicos (dunas costeiras). Não serão considerados os glaciais, tão comuns da Europa, América do Norte, etc. e a variação eólica (loess), uma vez que ambos não ocorrem no Brasil.

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O solo residual é mais comum e de ocorrência generalizada, enquanto que o transportado ocorre somente em áreas mais restritas.

2.1.2.2.1 SOLOS DE ALUVIÃO

Os materiais sólidos que são transportados e arrastados pelas águas e depositados nos momentos em que a corrente sofre uma diminuição na sua velocidade constituem os solos aluvionares ou aluviões. É claro que ocorre, ao longo de um curso d'água qualquer, uma seleção natural do material, segundo a sua granulometria e dessa maneira deve ser encontrado, próximo às cabeceiras de um curso d'água, material grosseiro, na forma de blocos e fragmentos, sendo que o material mais fino, como as argilas, é levado a grandes distâncias, mesmo após a diminuição da capacidade de transporte do curso d'água. Porém, de acordo com a variação do regime do rio, há a possibilidade de os depósitos de aluviões aparecerem bastante heterogêneos, no que diz respeito à granulometria do material.

Os depósitos de aluvião podem aparecer de duas formas distintas: em terraços, ao longo do próprio vale do rio, ou na forma de depósitos mais extensos, constituindo as planícies de inundação. Estas últimas são bastante freqüentes ao longo dos rios. São exemplos os rios Tietê, Paraná, etc. São os banhados, várzeas e baixadas de inundação.

Como exemplos de depósitos de aluvião, citam-se os depósitos de argila cerâmica nos banhados da área de Avanhandava, Rio Tietê em São Paulo, e os de cascalho, usados como agregado natural para concreto, encontrados ao longo do Rio Paraná, e sendo bastante utilizados como agregado. A melhor fonte de indicação de áreas de aluvião, de várzeas e planícies de inundação é a fotografia aérea. Embora os solos que constituem os aluviões sejam, via de regra, fonte de materiais de construções, são, por outro lado, péssimos materiais de fundações.

2.1.2.2.2 SOLOS ORGÂNICOS

Os locais de ocorrência de solos orgânicos são em áreas topográficas e geograficamente bem caracterizadas: em bacias e depressões continentais, nas baixadas marginais dos rios e nas baixadas litorâneas. Como exemplo dessas ocorrências, tem-se no estado de São Paulo a faixa ao longo dos rios Tietê e Pinheiros, dentro da cidade de São Paulo. Neste caso, a urbanização da cidade mascarou parte da extensa faixa de solo de aluvião orgânico. Exemplo de ocorrências de solos de origem orgânica em baixadas litorâneas são encontrados nas cidades de Santos e do Rio de Janeiro e na Baixada do Rio Ribeira, em São Paulo. Para a abertura da Linha Vermelha no Rio de Janeiro, que atravessa região de manguesais com grandes espessuras de argila orgânica, foi necessário a construção de uma laje de concreto apoiada em estacas para servir de infra-estrutura ao pavimento. Uma sondagem na Av. Presidente Vargas, no Rio de Janeiro, mostra a partir da superfície, 10 m de areia média a fina, compacta, arenosa dura e rija. Na Figura 3, é apresentado um exemplo de processo construtivo de rodovia sobre solos orgânicos.

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Figura 3 - As Bases Sucessivas da Construção de Rodovia na Baixada

2.1.2.2.3 SOLOS COLUVIAIS

Os depósitos de coluvião, também conhecidos por depósitos de tálus, são aqueles solos cujo transporte deve exclusivamente à ação da gravidade (Figura 4). São de ocorrência localizada, situando-se, via de regra, ao pé de elevações e encostas, etc. Os depósitos de tálus são comuns ao longo de rodovias na Serra do Mar, no Vale do Paraíba, etc. A composição desses depósitos depende do tipo de rocha existente nas partes mais elevadas. A existência desses solos normalmente é desvantajosa para projetos de engenharia, pois são materiais inconsolidados, permeáveis, sujeitos a escorregamentos, etc.

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Figura 4 - Depósitos de Tálus

GRANITOTÁLUS

TÁLUS

ARENITO

2.1.2.2.4 SOLOS EÓLICOS

São de destaque, apenas os depósitos ao longo do litoral, onde formam as dunas, não sendo comuns no Brasil. O problema desses depósitos existe na sua movimentação. Como exemplo, temos os do estado do Ceará, e os de Cabo Frio no Rio de Janeiro.

2.1.3 DESCRIÇÃO DOS SOLOS

A terminologia de Solos e Rochas - TB-3 (de 1969), da ABNT, e a TER-268/94, do DNER, estabelecem que os solos serão identificados por sua textura (composição granulométrica), plasticidade, consistência ou compacidade, citando-se outras propriedades que auxiliam sua identificação, como: estrutura, forma dos grãos, cor, cheiro, friabilidade, presença de outros materiais (conchas, materiais vegetais, micas, etc).

Sob o ponto de vista de identificação, a textura, é uma das mais importantes propriedades dos solos,mesmo que não seja suficiente para definir e caracterizar o comportamento geral desses materiais. De fato, no caso de solos de granulação fina, a presença da água entre os grãos, em maior ou menor quantidade, confere ao solo um comportamento diverso sob ação de cargas, enquanto os solos de granulação grossa não são afetados, praticamente, pela presença de água.

Para fins de terminologia é, ainda, uma tradição a divisão dos solos, sob o ponto de vista exclusivamente textural, em frações diversas, cujos limites convencionais superiores e inferiores das dimensões variam conforme o critério e as necessidades das organizações tecnológicas e normativas. O DNIT adota a seguinte escala granulométrica, considerando as seguintes frações de solo:

a) Pedregulho: é a fração do solo que passa na peneira de (3") e é retida na peneira de 2,00 mm (nº 10);

b) Areia: é a fração do solo que passa na peneira de 2,00 mm (nº 10) e é retida na peneira de 0,075 mm (nº 200);

c) Areia grossa: é a fração compreendida entre as peneiras de 2,0 mm (nº 10) e 0,42 mm (nº 40);

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d) Areia fina: é a fração compreendida entre as peneiras de 0,42 mm (nº 40) e 0,075 mm (nº 200);

e) Silte: é a fração com tamanho de grãos entre a peneira de 0,075 mm (nº 200) e 0,005 mm;

f) Argila: é a fração com tamanho de grãos abaixo de 0,005 mm (argila coloidal é a fração com tamanho de grãos abaixo de 0,001 mm).

Na natureza, os solos se apresentam, quase sempre, compostos de mais de uma das frações acima definidas. Uma dada fração, nesses casos, pode influir de modo marcante no comportamento geral dos solos (principalmente os naturais). Há necessidade de levar em conta todas as propriedades, além da distribuição granulométrica. Sob esse aspecto, então, empregam-se as seguintes denominações:

a) Areias e Pedregulhos (solos de comportamento arenoso) - são solos de granulação grossa, com grãos de formas cúbicas ou arredondadas, constituídos principalmente de quartzo (sílica pura). Seu comportamento geral pouco varia com a quantidade de água que envolve os grãos. São solos praticamente desprovidos de coesão: sua resistência à deformação depende fundamentalmente de entrosamento e atrito entre os grãos e da pressão normal (à direção da força de deformação) que atua sobre o solo.

b) Siltes - são solos intermediários, podendo tender para o comportamento arenoso ou para o argiloso, dependendo da sua distribuição granulométrica, da forma e da composição mineralógica de seus grãos. Assim, usar-se-ão as designações de silte arenoso ou silte argiloso, conforme a tendência preferencial de comportamento.

c) Argilas (solos de comportamento argiloso) - são solos de granulação fina, com grãos de formas lamelares, alongadas e tubulares (de elevada superfície específica1), cuja constituição principal é de minerais argílicos: caulinita, ilita e montmorilonita, isto é, silicatos hidratados de alumínio e/ou ferro e magnésio, que formam arcabouços cristalinos constituídos de unidades fundamentais. Devido à finura, forma e composição mineralógica de seus grãos, o comportamento geral das argilas varia sensivelmente com a quantidade de água que envolve tais grãos. Assim, apresentam esses solos em determinada gama de umidade, características marcantes de plasticidade, permitindo a mudança de forma (moldagem) sem variação de volume, sob a ação de certo esforço. Sua coesão é função do teor de umidade: quanto menos úmidas (mais secas), maior a coesão apresentada, podendo variar o valor da coesão (do estado úmido ao seco), numa dada argila, entre limites bem afastados.

NOTA: Superfície específica é a superfície por unidade de volume ou de massa da partícula.

Nessa base de considerações poder-se-á ter um mesmo solo designado de duas maneiras diversas, conforme o critério adotado:

d) silte argilo-arenoso - ponto de vista exclusivamente textural - indicando predominância, em peso, da fração silte, seguida da fração argila, e em menor proporção, a fração areia;

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e) argila silto-arenosa - ponto de vista de comportamento geral - a fração argila impõe suas propriedades ao conjunto, mesmo quando não predominante em peso.

São usados, também, na descrição de solos, alguns termos como os seguintes:

a) Turfa - solo sem plasticidade, com grande percentagem de partículas fibrosas de material ao lado de matéria orgânica coloidal, marrom-escuro a preto, muito compressível, e combustível quando seco;

b) Cascalho - solo com grande percentagem de pedregulho, podendo ter diferentes origens - fluvial, glacial e residual; o cascalho de origem fluvial é chamado comumente de seixo rolado;

c) Solo laterítico - é um solo que ocorre comumente sob a forma de crostas contínuas, como concreções pisolíticas isoladas ou, ainda, na forma de solos de textura fina mas pouco ou nada ativos. Suas cores variam do amarelo ao vermelho mais ou menos escuro e mesmo ao negro. Diversas designações locais existem para os solos ou cascalhos lateríticos, tais como: piçarra, recife, tapiocanga e mocororó;

d) Saibro - solo residual areno-argiloso, podendo conter pedregulhos, proveniente de alteração de rochas graníticas ou gnáissicas;

e) Topsoil - solo areno-siltoso, com pouca ou nenhuma argila, encontrado nas camadas superficiais de terrenos de pequena declividade, ou nas partes baixas de bacias hidrográficas.

f) Massapê - solo argiloso, de plasticidade, expansibilidade e contratilidade elevadas, encontrado, principalmente, na bacia do Recôncavo Baiano. Suas características decorrem da presença da montmorilonita. No Paraná, materiais semelhantes são designados sabão-de-caboclo.

2.1.4 IDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS

Para facilidade de identificação dos solos, sob o ponto de vista do seu comportamento, existe uma série de testes simples, visuais e manuais, prescindindo de qualquer instrumento de laboratório, que permitem distinguir entre um tipo e outro de solo. A seguir são enumerados e sucintamente explicados tais testes:

a) Teste Visual - que consiste na observação visual do tamanho, forma, cor e constituição mineralógica dos grãos do solo - teste que permite distinguir entre solos grossos e solos finos.

b) Teste do Tato - que consiste em apertar e friccionar, entre os dedos, a amostra de solo: os solos ásperos são de comportamento arenoso e os solos macios são de comportamento argiloso.

c) Teste do Corte - que consiste em cortar a amostra com uma lâmina fina e observar a superfície do corte: sendo polida (ou lisa), tratar-se-á de solo de comportamento argiloso; sendo fosca (ou rugosa), tratar-se-á de solo de comportamento arenoso.

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d) Teste da Dilatância (também chamado da mobilidade da água ou ainda da sacudidela) - que consiste em colocar na palma da mão uma pasta de solo (em umidade escolhida) e sacudí-la batendo leve e rapidamente uma das mãos contra a outra. A dilatância se manifesta pelo aparecimento de água à superfície da pasta e posterior desaparecimento, ao se amassar a amostra entre os dedos: os solos de comportamento arenoso reagem sensível e prontamente ao teste, enquanto que os de comportamento argiloso não reagem.

e) Teste de Resistência Seca - que consiste em tentar desagregar (pressionando com os dedos) uma amostra seca do solo: se a resistência for pequena, tratar-se-á de solo de comportamento arenoso; se for elevada, de solo de comportamento argiloso.

2.1.5 PROPRIEDADES GERAIS DOS SOLOS

2.1.5.1 FORMA DAS PARTÍCULAS

A parte sólida de um solo é constituída por partículas e grãos que têm as seguintes formas:

a) esferoidais;

b) lamelares ou placóides;

c) fibrosas.

As partículas esferoidais possuem dimensões aproximadas em todas as direções e poderão, de acordo com a intensidade de transporte sofrido, serem angulosas ou esféricas. Exemplo: solos arenosos ou pedregulhos.

Nos solos de constituição granulométrica mais fina, onde as partículas são microscópicas, apresentam-se lamelares e placóides, ou seja, há predomínio de duas das dimensões sobre a terceira.

As partículas com forma fibrosa ocorrem nos solos de origem orgânica (turfosos), onde uma das dimensões predomina sobre as outras duas.

A forma das partículas influi em certas características dos solos. Assim, por exemplo, as partículas placóides e fibrosas podem se dispor em estrutura dispersa e oca, ocasionando porosidade elevada.

2.1.5.2 ÍNDICES FÍSICOS

Os índices físicos são relações entre volume e peso das fases (sólida, líquida e gasosa) do solo. São utilizados na definição de propriedades físicas dos solos.

26

Figura 5 - Índices Físicos

Onde:

Var = volume de ar (gases ou vapor)

Va = volume de água

Vg = volume de grãos sólidos

Vt = Vv + Vg = volume total

Vv = Vt - Vg = volume de vazios km

Pa = peso de água

Pg = peso dos grãos sólidos

Par = peso de ar (desprezível)

Pt = Pa + Pg = peso total

a) Índice de vazios

eVV

v

g=

b) Porosidade

nVV

v

t=

c) Teor de umidade (higroscópica, natural ou de saturação, conforme as condições do

solo)

hPP

a

g= x 100

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NOTA: Pa = Ph - Pg, em que Ph é o peso do material úmido e Pg é o do material seco em estufa a 105º - 110 ºC até constância de peso.

d) Grau de saturação

100VV

Sv

a ×=

e) Grau de aeração

AVV

ar

t= x 100

f) Percentagem de ar (air-voids)

100 x t

ar

VVa =

g) Massa específica real dos grãos de solo

γ = PV

gg

g NOTA: Determina-se γg pelo método do picnômetro (ver Método DNER-ME 093/94). O

valor de γg é utilizado nos cálculos da análise granulométrica por sedimentação, na determinação de relações volumétricas das fases do solo e como indicação da natureza mineralógica do solo ou de suas frações. Encontram-se, em geral, valores compreendidos entre 2,60 g/cm3 e 2,80 g/cm3. A areia quartzosa apresenta γg de 2,67 g/cm3 e os cascalhos ferruginosos valores superiores a 3,0 g/cm3.

h) Massa específica aparente úmida

γ ht

t

PV

=

i) Massa específica aparente seca

t

gs V

P=γ

hh hh

s +×γ=

+

γ=γ

100100

1001

j) Massa específica aparente do solo saturado (Vv = Va)

γγ γ

γ γsatt

t

a g

t

v a l v g

ta g =

PV

= P + P

V =

V x + (V - V ) x V

= n + (1 - n)

k) Massa específica aparente do solo submerso γsubm = γsat - γa = (l - n) (γg - γa) (ação do empuxo hidrostático)

NOTA: Os índices de a) a f) são adimensionais e os de g) a k) são dimensionais. As densidades se obtêm, dividindo as diversas massas específicas pela da água γa (g/cm3), à temperatura do ensaio; nos ensaios correntes, poder-se-á considerar γa = l g/cm3.

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Na Figura 6, tem-se, de forma esquemática, as correlações dos diversos índices físicos e as fórmulas que permitem calculá-las, diretamente, a partir de valores de pesos e volumes determinados em laboratório.

Figura 6 - Correlações entre os Diversos Índices Físicos

Vt Pt Pg δg

γg PtVt= h Pt

=Pg

Pgγg= δgγe

γsI+h=γh

e = γsγg

l S = ehσ A = Sl

nl+e=e

γset= g(l-n)+nγsubn = (γ - γ ) (l-n)g e

S = 100

Determinaçõesfundamentais nolaboratório

Recipientede volumeconhecido Balança PicnômetroBalança

2.1.5.3 PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS

Dentre as propriedades físicas e mecânicas de maior interesse no campo rodoviário, destacam-se as seguintes: permeabilidade, capilaridade, compressibilidade, elasticidade, contratilidade e expansibilidade e resistência ao cisalhamento.

a) Permeabilidade

É a propriedade que os solos apresentam de permitir a passagem da água sob a ação da gravidade ou de outra força. A permeabilidade dos solos é medida pelo valor do coeficiente de permeabilidade (k), que é definido como a velocidade de escoamento de água, através da massa do solo, sob a ação de um gradiente hidráulico unitário. Esse coeficiente pode ser determinado, no campo ou no laboratório.

A permeabilidade de um solo é função, principalmente, do seu índice de vazios, do tamanho médio dos seus grãos e da sua estrutura.

Os pedregulhos e as areias são razoavelmente permeáveis; as argilas, ao contrário, são pouco permeáveis. Ainda sob o ponto de vista de granulometria, os solos granulares, de graduação aberta, são mais permeáveis do que os de graduação densa.

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b) Capilaridade

É a propriedade que os solos apresentam de poder absorver água por ação da tensão superficial, inclusive opondo-se à força da gravidade.

A altura que a água pode atingir num solo, pela ação capilar, é função inversa do tamanho individual dos vazios e, portanto, do tamanho das partículas do solo. Além disso, num dado solo, no processo de ascensão capilar, à medida que a água sobe a velocidade diminui.

A altura de ascensão capilar nos pedregulhos e nas areais grossas é desprezível, nas areias finas é de poucos centímetros e nas argilas pode atingir a vários metros.

c) Compressibilidade

É a propriedade que os solos apresentam de se deformar, com diminuição de volume, sob a ação de uma força de compressão.

A compressibilidade manifesta-se, quer na compactação dos solos não saturados, quer no adensamento ou consolidação dos solos saturados. No caso da compactação, a redução de vazios dá-se à custa da expulsão de ar, enquanto no adensamento, faz-se pela expulsão da água.

A velocidade de adensamento de um solo saturado é função de sua permeabilidade. Nos solos arenosos, o adensamento é rápido; nos argilosos é lento, podendo prolongar-se por muitos anos quando se tratar de argilas moles ou muito moles.

O estudo do adensamento lento apresenta interesse especial no caso de aterros executados sobre camadas espessas de argila compressível. Na escolha do tipo de pavimento dever-se-á, nesse caso, considerar a ocorrência de recalques diferenciais.

d) Elasticidade

É a propriedade que os solos apresentam de recuperar a forma primitiva cessado o esforço deformante; não sendo os solos perfeitamente elásticos, tal recuperação é parcial.

Para cargas transientes ou de curta duração, como as do tráfego, verifica-se a recuperação quase completa das deformações do subleito e do pavimento, desde que aquele tenha sido compactado convenientemente e este, dimensionado de modo a evitar deformações plásticas de monta.

A repetição de deformações elásticas excessivas nos pavimentos resulta em fissuramento dos revestimentos betuminosos (ruptura por fadiga).

As deformações elásticas dos subleitos têm sido chamadas de resilientes, visto dependerem de fatores que não se costumam associar ao comportamento de outros materiais de construção (aço, concreto, etc). No caso dos solos, aqueles fatores incluem a estrutura e as proporções das três fases (sólida, líquida e gasosa) logo após a compactação do subleito e durante a vida útil do pavimento.

Assume especial importância, atualmente, a consideração da elasticidade dos subleitos no desenvolvimento dos métodos de dimensionamento de pavimentos baseados na aplicação da teoria da elasticidade.

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e) Contratilidade e Expansibilidade

São propriedades características da fração argila e, por isso, mais sensíveis nos solos argilosos. Contratilidade é a propriedade dos solos terem seu volume reduzido por diminuição de umidade. Expansibilidade é a propriedade de terem seu volume ampliado por aumento de umidade.

f) Resistência ao Cisalhamento

A ruptura das massas de solo dá-se por cisalhamento, isto é, por deformação distorcional.

Figura 7 - Resistência ao Cisalhamento

C

τ

σ

φ

A resistência ao cisalhamento é regida pela Lei de Coulomb (Figura 7) cuja expressão é:

τ = σe tg ϕ + c

ou

τ = (σt - u)tgϕ+c

em que:

τ = resistência ao cisalhamento (ou corte);

ϕ = ângulo de atrito interno;

σe = pressão efetiva normal ao plano de cisalhamento;

σt = pressão total normal ao plano de cisalhamento;

u = pressão neutra (não contribui para a resistência ao cisalhamento) ou pressão nos poros (ar e água);

c = coesão (resistência ao cisalhamento quando a pressão efetiva σe é nula).

Entre os fatores extrínsecos que influem no valor de τ, estão a velocidade de aplicação dos esforços e a maior ou menor facilidade de escoamento do fluido contido nos poros. Tal influência condiciona os tipos clássicos de ensaios de cisalhamento: rápido, rápido-

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adensado e lento, executados em laboratórios de solos, nos aparelhos de compressão simples e/ou triaxial, e de cisalhamento direto.

Os fatores intrínsecos dividem-se em: físicos e físico-químicos.

Os fatores físicos dependem da pressão efetiva normal ao plano de ruptura, e são significativos para as partículas arenosas. Compreendem o atrito ou fricção entre as partículas e o entrosamento das partículas.

Os fatores físico-químicos da resistência ao cisalhamento são os que se manifestam na coesão; têm importância no caso da argila, pois é nas frações coloidais que as forças intergranulares são significativas em relação às massas das partículas. Estas forças resultam das atrações intermoleculares (forças de Van Der Waals), nos pontos de mais próximo contato, e das repulsões eletrostáticas dos íons dispersos na dupla camada que envolve as partículas coloidais. A água absorvida, apesar de sua viscosidade elevada, não aumenta a coesão, pelo contrário, tende a reduzi-la.

A cimentação das partículas pelos óxidos de ferro e alumínio e pelos carbonatos, que se precipitam em torno dos pontos de contato, contribui para a coesão. Existem, por exemplo, depósitos de laterita formados pela precipitação dos óxidos de ferro e alumínio, transportados pelas águas do solo, em terrenos aluvionares que, deste modo, adquirem coesão. Nos solos residuais, a coesão pode resultar da cimentação dos grãos por produtos remanescentes da rocha de origem ou precipitados no perfil do solo.

Aspecto importante a levar em conta, em projetos de pavimentos, é o comportamento dos solos compactados. Tenha-se em vista que os solos usados nos subleitos ou em camadas dos pavimentos são geralmente retirados de jazidas, transportados, misturados ou não com outros solos ou pedras, umedecidos ou secados, e compactados com rolos pé-de-carneiro, pneumáticos e vibratórios. A resistência ao cisalhamento desses solos depende então, fundamentalmente, da estrutura assumida por eles, em função do tipo de compactação empregado.

A deformação plástica (ruptura por cisalhamento) de um subleito sob a ação da carga no pavimento é evitada ou reduzida, dando-se ao pavimento uma espessura suficiente de modo a limitar as tensões de cisalhamento no subleito a valores compatíveis com a resistência ao cisalhamento do solo. Esta, entretanto, é raramente determinada mediante os ensaios clássicos da Mecânica dos Solos. Razões de ordem prática levam a adotar ensaios como o de penetração de um pistão (CBR) ou do estabilômetro (de HVEEM), em que se determinam índices ou resistências que se correlacionam à experiência de comportamento de pavimentos sob condições de tráfego diversas.

2.1.6 CARACTERÍSTICAS DOS SOLOS

2.1.6.1 GRANULOMETRIA (DNER - ME 051/94 E DNER - ME 080/94)

A análise granulométrica consiste na determinação das porcentagens, em peso, das diferentes frações constituintes da fase sólida do solo. Para as partículas de solo maiores do que 0,075 mm (peneira nº 200 da ASTM) o ensaio é feito passando uma amostra do solo por uma série de peneiras de malhas quadradas de dimensões padronizadas.

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Pesam-se as quantidades retiradas em cada peneira e calculam-se as porcentagens que passam em cada peneira.

Damos abaixo as aberturas das malhas das peneiras normais da ASTM mais usadas nos laboratórios rodoviários.

Tabela 2 - Granulometria

Nº Abertura

mm

200 0,075

100 0,15

40 0,42

10 2,09

4 4,8

Tabela 3 - Correlação das Aberturas das Peneiras em Polegadas e Milímetros

Abertura Abertura

pol. mm

3/8” 9,5

3/4” 19,1

1” 25,4

1 1/2” 38,1

2” 50,8

Para as partículas de solo menores do que 0,075 mm utiliza-se o método de sedimentação contínua em meio líquido. Este método é baseado na lei de Stokes, a qual estabelece uma relação entre o diâmetro das partículas e a sua velocidade de sedimentação em um meio líquido de viscosidade e peso específico conhecidos.

dn

=1800

γ γg a - x

at

onde:

d = diâmetro equivalente da partícula, isto é, o diâmetro de uma esfera de mesmo peso específico e que sedimenta com a mesma velocidade;

γ = peso específico das partículas de solo;

n = coeficiente de viscosidade do meio dispersor;

a = altura de queda das partículas, correspondentes à leitura do densímetro;

t = tempo de sedimentação.

A porcentagem de material ainda não sedimentado é dada pela fórmula:

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QLP

g

g

c

s=

−α

γ

γ 1 x

onde:

Q = porcentagem de solo em suspensão no instante da leitura do densímetro;

α = porcentagem de material que passa na peneira de 2,0 mm (peneira nº 10);

Lc = Leitura corrigida do densímetro (Lc = L + ∆L; em que L é a decimal da leitura na parte superior do menisco multiplicada por 103 e ∆L a correção);

Ps = peso do solo seco usado na suspensão;

Para maiores detalhes do método de sedimentação, ver o método DNER-ME 051/94.

Com os resultados obtidos no ensaio de granulometria traça-se a curva granulométrica em um diagrama semi-logarítmico que tem como abscissa os logaritmos das dimensões das partículas e como ordenadas as porcentagens, em peso, de material que tem dimensão média menor que a dimensão considerada (porcentagem de material que passa).

Segundo a forma da curva, podemos distinguir os seguintes tipos de granulometria uniforme (curva-A); bem graduada (curva-B); mal graduada (curva-C).

Figura 8 - Dimensões das Partículas

CB A

Dimensões das Partículas

100

% q

ue p

assa

Na prática, utilizam-se faixas granulométricas entre as quais deverá se situar a curva granulométrica do material a utilizar. Tem-se, assim, as faixas granulométricas para materiais a serem usados como solo estabilizado ou as faixas granulométricas para materiais filtrantes dos drenos. Quando o solo estudado não se enquadrar dentro da faixa granulométrica especificada, deve-se misturá-lo com outro solo, de maneira a obter uma mistura com granulometria dentro das especificações.

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A análise granulométrica não basta, por si só, para caracterizar um solo sob todos os aspectos que interessam à técnica rodoviária, devendo ser completada, na maioria das vezes, por outros ensaios.

a) Ensaios de Granulometria por Peneiramento

Toma-se uma amostra representativa do solo a ser ensaiado e pesa-se. Tem-se, então, o peso de amostra úmida que deve ser aproximadamente 1500 g. Passa-se toda a amostra na peneira nº 10. A fração retida será lavada na peneira nº 10, para eliminar todo o material fino aderente às partículas de solo. Transfere-se o solo lavado para uma cápsula e seca-se a temperatura de 105 ºC a 110 ºC. Faz-se, então o peneiramento do solo até a peneira nº 10. Da fração que passa na peneira nº 10 toma-se cerca de 100 g para o peneiramento fino (da peneira nº 10 à de nº 200), e cerca de 50 g para determinação da umidade higroscópica. Lava-se a amostra destinada ao peneiramento fino na peneira nº 200, seca-se a parte retida, em estufa a 105 ºC a 110 ºC, procedendo-se, então, ao peneiramento entre as peneiras nº 10 e nº 200.

b) Ensaios de Granulometria por Sedimentação

O Ensaio é realizado, com a fração da amostra representativa do solo que passa na peneira nº 10. Toma-se cerca de 120 g, no caso de solos arenosos, ou cerca de 70 g, no de solos siltosos ou argilosos, daquela fração e coloca-se em um recipiente com água destilada, devendo o solo permanecer em imersão durante 18 horas. Passando este tempo, adicionam-se 20 cm de deflocutante. Leva-se ao dispersor. Transfere-se o solo dispersado para um proveta de capacidade de 1000 ml. Completa-se o volume adicionado água destilada até o traço indicando 1000 ml. Agita-se, deposita-se a proveta e faz-se as leituras densimétricas de acordo com os tempos especificados para o ensaio de sedimentação, que são: 30 segundos, 1 minuto, 2 minutos, 4 minutos, 8 minutos, 15 minutos, 30 minutos, 60 minutos, 240 minutos e 1500 minutos. Terminando o ensaio de sedimentação, lava-se o solo na peneira nº 200, seca-se em estufa à temperatura de 105 ºC a 110 ºC, procedendo-se ao peneiramento compreendido entre as peneiras nº 10 e nº 200.

Para o cálculo da granulometria por sedimentação é necessário conhecer o peso específico dos grãos do solo. O ensaio para determinação do peso específico dos grãos do solo é realizado com um picnômetro de 500 ml e usando a fração da amostra representativa do solo que passa na peneira nº 10 e coloca-se em uma cápsula com água destilada em quantidade suficiente para se obter pasta fluida. Coloca-se a pasta no dispersor e liga-se este durante 15 minutos. Transfere-se a amostra para o picnômetro e junta-se água destilada até aproximadamente metade de seu volume. Faz-se vácuo no picnômetro durante 15 minutos, no mínimo, para extrair o ar contido na amostra e, em seguida, adiciona-se água destilada até a marca de calibração. Enxuga-se o picnômetro e pesa-se, anotando-se, a seguir, a temperatura da água.

Tira-se, na curva de calibração, o peso do picnômetro cheio de água, para a temperatura do ensaio. O peso específico dos grãos do solo é dado pela fórmula:

γ γgs

s a as

PP P P

=+ +

at

35

sendo,

γg = peso específico real dos grãos do solo, em g/cm3;

Ps = peso em gramas do solo seco em estufa a 105 ºC - 110 ºC;

Pa = peso em gramas do picnômetro cheio de água à temperatura t;

Pas = peso em gramas do picnômetro, mais solo, mais água;

γat = peso específico da água (g/cm3) à temperatura do ensaio.

(Nos ensaios correntes poder-se-á considerar γat = 1 g/cm3)

Com os valores obtidos no ensaio de sedimentação, e conhecido o peso específico dos grãos do solo, calculam-se os diâmetros d das partículas, pela lei de Stokes, para cada leitura do densímetro.

A porcentagem de solo em suspensão Q no instante da leitura densimétrica é calculada pela expressão vista anteriormente. Com os valores de d e Q podemos traçar a curva granulométrica.

2.1.6.2 LIMITES DE CONSISTÊNCIA

Esses limites permitem avaliar a plasticidade dos solos. Esta propriedade dos solos argilosos consiste na maior ou menor capacidade de serem eles moldados sem variação de volume, sob certas condições de umidade. Entre os ensaios de rotina, objetivando a caracterização de um solo segundo sua plasticidade, estão a determinação do limite de liquidez e a do limite de plasticidade. Quando a umidade de um solo é muito grande, ele se apresenta como um fluido denso e se diz no estado líquido.A seguir, à medida que se evapora a água, ele se endurece, passando do estado líquido para o estado plástico. A umidade correspondente ao limite entre os estados líquido e plástico é denominada limite de liquidez. Ao continuar a perda de umidade, o estado plástico desaparece, passando o solo para o estado semi-sólido. Neste ponto, a amostra de solo se desagrega ao ser trabalhado. A umidade correspondente ao limite entre os estados plásticos e semi-sólido é denominada limite de plasticidade. Continuando a secagem, ocorre a passagem para o estado sólido. O limite entre esses dois últimos estados é denominado limite de contração.

LL LP LC

_______ ________ _________ _____________ umidade

estado estado estado estado decrescendo

líquido plástico semi-sólido sólido

A diferença numérica entre o limite de liquidez (LL) e o limite de plasticidade (LP) fornece o índice de plasticidade (IP)

IP = LL - LP

Este índice define a zona em que o terreno se acha no estado plástico e, por ser máximo para as argilas e mínimo para as areias, fornece um valioso critério para se avaliar o caráter argiloso de um solo. Quanto maior o IP, tanto mais plástico será o solo. O índice de plasticidade é função da quantidade de argila presente no solo, enquanto o limite de

36

liquidez e o limite de plasticidade são funções da quantidade e do tipo de argila. Quando um material não tem plasticidade (areia, por exemplo), escreve-se IP = NP (não plástico).

O limite de liquidez indica a quantidade de água que pode ser absorvida pela fração do solo que passa pela peneira nº 40. Observa-se que quanto maior o LL tanto mais compressível o solo.

a) Ensaio do Limite de Liquidez (DNER-ME 122/94)

O ensaio do limite de liquidez é realizado em um aparelho denominado aparelho de Casagrande, que consiste essencialmente de uma concha metálica que, acionada por uma manivela, golpeia a base do citado aparelho. O ensaio é feito com a fração da amostra representativa do solo que passa na peneira de 0,42 mm de abertura de malha (peneira nº 40).

A quantidade de material necessária para o ensaio é de cerca de 70 g. Colocam-se os 70 g de material em uma cápsula e homogeneiza-se com adição de água, aos poucos, até resultar massa plástica. Transfere-se parte da massa plástica, assim obtida, para a concha do aparelho, moldando-a de modo que, na parte central da concha, apresente uma espessura aproximada de 1 cm. Com um dos cinzéis, o julgado mais aconselhável para o caso (solo arenoso, siltoso ou argiloso), divide-se a massa do solo contida na concha em duas partes, abrindo-se uma canelura em seu centro, normalmente à articulação da concha. Coloca-se a concha no aparelho, procedendo-se, por meio de acionamento da manivela, o golpeamento da concha contra a base do aparelho. Golpeia-se à razão de duas voltas por segundo até que as bordas inferiores da canelura se unam em 1 cm de comprimento, sendo registrado o número de golpes e retirada uma pequena quantidade de solo no ponto onde a canelura fechou, para determinação do teor de umidade.

O limite de liquidez será determinado em um gráfico de coordenadas retangulares no qual, no eixo das abcissas e em escala aritmética, são apresentadas as porcentagens de umidade e no eixo das ordenadas em escala logarítmicas são representados os números de golpes. Os pontos obtidos no gráfico originam uma reta. O ponto de ordenadas 25 golpes determina, no eixo das abcissas, uma umidade que é o limite de liquidez do solo ensaiado.

b) Ensaio do Limite de Plasticidade (DNER-ME 082/94)

O ensaio do limite de plasticidade é realizado com uma fração da amostra representativa do solo que passa na peneira de 0,42mm de abertura de malha (peneira nº 40). A quantidade de material necessária para o ensaio é de cerca de 50g. A amostra é colocada em uma cápsula e homogeneizada com adição de água aos poucos, até resultar massa plástica. Com uma quantidade de massa plástica obtida, forma-se uma pequena bola, que será rolada sobre uma placa de vidro esmerilhada com pressão suficiente da mão, de modo a resultar a forma de cilindro. Quando este atingir a 3mm (verificado com o cilindro de comparação) sem se fragmentar, amassa-se o material e procede-se como anteriormente. Repete-se a operação até que, por perda de umidade, o cilindro se fragmenta quando atingir 3 mm de diâmetro. Transfere-se alguns pedaços do cilindro fragmentado para um recipiente e determina-se a umidade em estufa à temperatura de 105 ºC - 110ºC. Repete-se o procedimento

37

acima referido até serem obtidos 3 valores que não difiram da respectiva média de mais de 5%.

2.1.6.3 ÍNDICE DE GRUPO

Chama-se Índice de Grupo a um valor numérico, variando de 0 a 20, que retrata o duplo aspecto de plasticidade e graduação das partículas do solo. O IG é calculado pela fórmula:

IG = 0,2 a + 0,005 ac + 0,01 bd

em que:

a = % de material que passa na peneira nº 200, menos 35. Se a % obtida nesta diferença for maior que 75, adota-se 75; se for menor que 35, adota-se 35. (a varia de 0 a 40).

b = % de material que passa na peneira nº 200, menos 15. Se a % obtida nesta diferença for maior que 55, adota-se 55; se for menor que 15, adota-se 15. (b varia de 0 a 40).

c = Valor do Limite de Liquidez menos 40. Se o Limite de Liquidez for maior que 60, adota-se 60; se for menor que 40, adota-se 40 (c varia de 0 a 20).

d = Valor de Índice de Plasticidade menos 10. Se o índice de Plasticidade for maior que 30, adota-se 30; se for menor que 10, adota-se 10 (d varia de 0 a 20).

2.1.6.4 EQUIVALENTE DE AREIA (EA) – (DNER – ME 054/94)

Equivalente de Areia é a relação entre a altura de areia depositada após 20 minutos de sedimentação e a altura total de areia depositada mais a de finos (silte e argila) em suspensão, após aquele mesmo tempo de sedimentação, numa solução aquosa de cloreto de cálcio.

O Equivalente de Areia é utilizado no controle de finos de materiais granulares usados em pavimentação.

2.1.6.5 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA (CALIFORNIA BEARING RATIO) (DNER – ME 049/94)

O ensaio de CBR consiste na determinação da relação entre a pressão necessária para produzir uma penetração de um pistão num corpo-de-prova de solo, e a pressão necessária para produzir a mesma penetração numa brita padronizada.

O valor dessa relação, expressa em percentagem, permite determinar, por meio de equações empíricas, a espessura de pavimento flexível necessária, em função do tráfego.

Em linhas gerais, a seqüência do ensaio é a seguinte:

a) Compacta-se no molde o material, em cinco camadas iguais de modo a se obter uma altura total de solo com cerca de 12,5 cm, após a compactação. Cada camada recebe 12 golpes do soquete (caso de materiais para subleito), 26 ou 55 (caso de materiais para sub-base e base), caindo de 45,7 cm, distribuídos uniformemente sobre a superfície da camada. O peso do soquete é de 4,5 kg.

38

b) Após a compactação, rasa-se o material na altura exata do molde e retira-se do material excedente da moldagem uma amostra representativa com cerca de 100g para determinar a umidade.

c) Compactam-se outros corpos-de-prova com teores crescentes de umidade, tantas vezes quantas necessárias para caracterizar a curva de compactação.

d) Colocam-se os corpos-de-prova imersos em água durante quatro dias.

e) A penetração dos corpos-de-prova é feita numa prensa (Figura 9), a uma velocidade constante de 0,05 pol/min.

f) Traça-se a curva pressão-penetração conforme é mostrado na Figura 10. Caso exista um ponto de inflexão, traça-se uma tangente à curva nesse ponto até que ela intercepte o eixo das abcissas; a curva corrigida será então essa tangente mais a porção convexa da curva original, considerada a origem mudada para o ponto em que a tangente corta o eixo das abcissas. Seja c a distância desse ponto à origem dos eixos. Soma-se às abcissas dos pontos correspondentes as penetrações de 0,1 e 0,2 polegadas a distâncias c. Com isso obtêm-se, na curva traçada, os valores correspondentes das novas ordenadas, que representam os valores das pressões corrigidas para as penetrações referidas.

g) O índice de suporte Califórnia (CBR), em percentagem, para cada corpo-de-prova é obtido pela fórmula:

CBR = pressão calculada ou pressão corrigida pressão padrão

Adota-se para o índice CBR o maior dos valores obtidos nas penetrações de 0,1 e 0,2 polegadas.

h) Para o cálculo do Índice de Suporte Califórnia (CBR) final, registram-se de preferência, na mesma folha em que se representa a curva de compactação, usando a mesma escala das umidades de moldagem, sobre o eixo das ordenadas, os valores dos índices do Suporte Califórnia (CBR) obtidos, correspondentes aos valores das umidades que serviram para a construção da curva de compactação. O valor da ordenada desta curva, correspondente à umidade ótima já verificada, mostra o índice de suporte Califórnia (Figura 11).

39

Figura 9 - Prensa para Índice de Suporte Califórnia

Anel DinamométricoCalibrado

Macaco

40

Figura 10 - Curva Pressão – Penetração

P1

P'1

P2

P'2

c

c

01 02 03 04 05

P/ " penetração/pol

P P' pressões corrigidas para 01" e 02"1 2P P pressões corrigidas para 01" e 02"1 2

PR

ES

SÃO

kg/

cm²

Figura 11 - Curvas Massa Específica - Umidade e CBR-Umidade

UMIDADE ÓTIMA

MASSA ESPECÍFICA APARENTE SECA MÁXIMA

CBR

MA

SS

A ES

PE

CÍF

ICA

APA

REN

TE S

EC

AÍN

DIC

E D

E S

UP

OR

TE C

ALI

FÓ

RN

IA

41

2.1.7 COMPACTAÇÃO DOS SOLOS

Compactação é a operação da qual resulta o aumento da massa específica aparente de um solo (e de outros materiais, como misturas betuminosas, etc), pela aplicação de pressão, impacto ou vibração, o que faz com que as partículas constitutivas do material entrem em contato mais íntimo, pela expulsão de ar; com a redução da percentagem de vazios de ar, consegue-se também reduzir a tendência de variação dos teores de umidade dos materiais integrantes do pavimento, durante a vida de serviço.

Embora de longa data seja prática corrente a compactação de solos, só na década de 30 foram estabelecidos, por R. R. Proctor e O. J. Porter, os princípios que regem a compactação dos solos.

Tomando uma massa de solo úmido Ph, com um dado volume inicial, num cilindro e aplicando-lhe um certo número n de golpes através da queda de altura H, de um soquete de peso P, resulta, após compactação, um certo volume V, chama-se energia de compactação ou esforço de compactação ao trabalho executado, referido à unidade de volume de solo após a compactação.

Neste caso, a energia ou esforço de compactação, Ec é dada por:

En x P x H

c =V

Estando o solo num teor de umidade h%, resulta, após compactação:

a) uma massa específica aparente úmida

γ hhP

V=

b) uma massa específica aparente seca

γγ

sh

h=

+ x 100

100 O procedimento descrito é a denominada compactação dinâmica em laboratório, que é a correntemente utilizada para fins rodoviários, e o método de ensaio, ao qual se fará referência depois, indica como proceder, especialmente como obter sempre o mesmo volume V após a compactação.

Os princípios gerais que regem a compactação são os seguintes:

a) a massa específica aparente seca (γs) de um solo, obtida após a compactação, depende da natureza do solo, de sua granulometria e da massa específica dos grãos (γg); varia, aproximadamente, entre os valores 1400kg/m3 e 2300 kg/m3;

b) para um dado solo e para um dado esforço de compactação, variando-se o teor de umidade do solo, pode-se traçar uma curva de compactação (Figura 12); há um teor de umidade chamado umidade ótima (hot), ao qual corresponde uma massa específica aparente seca máxima (γs.max);

c) para um dado solo (Figura 13), quanto maior for a energia de compactação, tanto maior será o γs e tanto menor será hot;

42

d) para um dado solo e para um dado teor de umidade h, quanto maior for o esforço de compactação, tanto maior será o γs obtido (Figura 13);

e) há uma chamada linha de ótimos, que é o lugar geométrico dos vértices das curvas obtidas com diferentes esforços de compactação; a linha de ótimos separa os chamados ramos secos e ramos úmidos das curvas de compactação (Figura 13);

f) para um dado solo, a massa específica aparente seca máxima varia linearmente com o logaritmo de energia de compactação.

Há dois valores de γs de um solo que tem sentido físico bem definido:

a) a massa específica aparente seca no estado solto, que é a obtida sem exercer nenhum esforço de compactação sobre o solo, sendo um limite inferior de γs;

b) a massa específica aparente seca máxima de um solo compactado até a eliminação dos vazios e que se confunde com a massa específica dos grãos (γg), sendo um limite superior de γs, inatingível.

Figura 12 - Gráfico de Compactação

h ot h

curva de saturaçãoγs

γs.máx.

43

Figura 13 - Curvas de Compactação para Diferentes Energias

h

curva de saturação

linha deótimos

γs

Com baixos teores de umidade (h), os solos oferecem resistência à compactação, resultando baixos valores de γs (para uma dada energia de compactação) e altas percentagens de vazios de ar (a%); quando h aumenta, a água atua como lubrificante, tornando o solo mais trabalhável, resultando maiores valores de γs e menores valores de a %; quando os vazios de ar diminuem e atingem um certo valor (para uma dada energia de compactação), a água e o ar, em conjunto, tendem a manter as partículas de solo afastadas, dificultando qualquer diminuição posterior dos vazios de ar. Aumentando-se os teores de umidade (h) de compactação, os vazios totais (ocupados por ar e por água) continuam a crescer, resultando em menores valores de γs. Resulta, disso, como já se viu, a noção de γsmax e hot.

O efeito do acréscimo da energia nos valores de γs, é mais sensível, para teores de umidade inferiores a hot (como decorre da própria forma das curvas de compactação), onde são maiores as percentagens de vazios de ar.

Os solos bem graduados, geralmente apresentam curvas de compactação com um máximo pronunciado, ao contrário dos solos de graduação uniforme, que se caracterizam por curvas achatadas.

Na construção de todas as camadas de um pavimento, intervém a operação de compactação, cujos objetivos são obter uma máxima estabilidade e atenuar os recalques devidos ao tráfego. Um pavimento, durante sua vida de serviço, sofrerá deformações elásticas (inevitáveis) e deformações plásticas, que podem ter uma dupla origem:

a) com escoamento lateral, o volume aproximadamente constante e correspondente a falta de estabilidade;

b) com diminuição de volume, o que significará recalques e aumento da compacidade.

44

Não se deve perder de vista que as condições de rolamento de um pavimento ou o desempenho de sua superfície, durante a vida de serviço, dependem muito de uma compactação bem executada durante a construção, sendo de todo interesse, pois, uma boa compacidade inicial, sobre a qual o tráfego, em si mesmo não terá muito efeito. Este objetivo não pode, no entanto, obviamente, ser alcançado de um modo absoluto, e variações acidentais no teor de umidade, no próprio solo e no emprego do equipamento de compactação, conduzem a variações na compacidade, na estabilidade e na umidade finais dos materiais.

Pode-se dizer que, de modo quase geral, com um aumento de compacidade, há um aumento de resistência a cisalhamento, e uma diminuição da deformabilidade. Muitas vezes, no entanto, em casos especiais (como no caso de solos expansivos), é unútil uma compacidade inicial muito elevada, que não se manterá em serviço.

a) Ensaio de Compactação (DNER - ME 129/94)

O ensaio original para determinação da umidade ótima e da massa específica aparente seca máxima de um solo é o ensaio de Proctor, proposto em 1933, pelo engenheiro americano que lhe deu o nome. Este ensaio, hoje em dia conhecido como ensaio normal de Proctor (ou AASHTO Standard), padronizado pelo DNER, consiste em compactar uma amostra dentro de um recipiente cilíndrico, com aproximadamente 1000 cm3, em três camadas sucessivas, sob a ação de 25 golpes de um soquete, pesando 2,5 kg, caindo de 30 cm de altura.

O ensaio é repetido para diferentes teores de umidade, determinando-se, para cada um deles, a massa específica aparente seca. Com valores obtidos traça-se a curva γs = f (h), onde se obterá o ponto correspondente a γs.máx e hot.

Para o traçado da curva é conveniente a determinação de uns cinco pontos, procurando-se fazer com que dois deles se encontrem no ramo seco, um próximo a umidade ótima e os outros dois no ramo úmido.

A energia de compactação desse ensaio é de aproximadamente 6 kg x cm/cm3.

Evidentemente, se o esforço de compactação for outro, obter-se-ão valores diferentes para γs.máx e hot. O ensaio é, pois, convencional. Proctor estudou-o para os casos práticos da época. Atualmente, tendo em vista o maior peso dos equipamentos de compactação, tornou-se necessário alterar as condições do ensaio, para manter a indispensável correlação com o esforço de compactação no campo. Surgiu, assim, o ensaio modificado de Proctor ou AASHTO modificado. Nesta nova modalidade de ensaio, embora a amostra seja compactada no mesmo molde, isto é feito, no entanto, em cinco camadas, sob a ação de 25 golpes de um peso de 4,5 kg, caindo de 45 cm de altura. A energia específica de compactação é, para este ensaio, da ordem de 25 kg x cm/cm3.

Posteriormente, alguns órgãos rodoviários adotaram em seus ensaios uma energia de compactação intermediária as dos ensaios de Proctor, normal e modificado.

b) Compactação no Campo

Os princípios gerais que regem a compactação no campo, são semelhantes aos de laboratórios, no entanto, entre outras coisas, podem ser assinaladas:

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• não há, necessariamente, igualdade entre as energias de compactação no campo e no laboratório, conduzindo a um mesmo γs para um dado teor de umidade e isto se deve, principalmente, às diferenças de confinamento do solo, no campo (em camadas) e no laboratório (no interior de um cilindro);

• os equipamentos de compactação conduzem a linhas de ótimos, diferentes das de laboratório, podendo estar mais ou menos próximas das linhas de saturação;

• como está implícito no item acima, podem ser diferentes os teores de umidade, h, de campo e de laboratório, para um mesmo γs de um mesmo material;

• são diferentes as estruturas conferidas ao solo no campo e em laboratório, o que repercute diretamente na estabilidade alcançada.

Pode-se definir a energia ou esforço de compactação no campo (especialmente no caso de equipamento rebocado), como o produto da força exercida na barra de tração pelo caminho percorrido, dividido pelo volume de solo compactado; esta força, que corresponde a uma resistência ao rolamento, diminui, no entanto à medida que o solo se densifica e é uma das maneiras indiretas de se constatar o fim da eficiência do equipamento no aumento da densidade do solo, isto é, a inutilidade, do ponto de vista prático, de se aumentar o número de passadas.

Do ponto de vista da simplicidade, é comum considerar-se, apenas, que, para um dado equipamento, a energia ou esforço de compactação é diretamente proporcional ao número de passada e inversamente proporcional à espessura da camada compactada. Para variar o esforço de compactação no campo, o engenheiro pode atuar:

• no número de passadas, devendo lembrar-se, naturalmente, que �s cresce linearmente com o logaritmo do número de passadas;

• na espessura da camada compactada; Porter afirma que o esforço necessário para obter-se um determinado �s varia na razão direta do quadrado desta espessura e, assim, por exemplo para uma espessura de 20 cm, o número de passadas n é quatro vezes o necessário para uma espessura de 10 cm [n = (20/10) 2];

• mudando as características do equipamento: peso total, pressão de contato ou o próprio tipo de equipamento.

A energia de compactação no campo pode ser aplicada, como em laboratório, de três maneiras diferentes, citadas na ordem decrescente da duração das tensões impostas:

• pressão;

• impacto;

• vibração.

Pode-se dizer, também que o equipamento de compactação é dividido em três grandes categorias:

• rolos estáticos compreendendo os rolos lisos de rodas de aço de pneumáticos e os rolos pé-de-carneiro;

• rolos vibratórios;

46

c) equipamento de percurssão (soquete mecânico).

O objetivo da compactação de solos é, como já se disse, aumentar sua resistência a cisalhamento e diminuir sua deformabilidade, isto é, aumentar o módulo de elasticidade ou deformação, o que se traduz, genericamente, pelo termo estabilidade, e diminuir a absorção de água, o que significa a maior permanência das condições obtidas imediatamente após a compactação. Tem sido verificado que, para um dado teor de umidade de compactação, a estabilidade, medida em termos de CBR, por exemplo, cresce com γs (tanto CBR embebido, como não embebido), a não ser para valores γs e hot muito distantes do par de valores γs.máx e hot; para um dado h de compactação, a variação de volume, por umedecimento ou secagem, pode ser maior para os solos mais densos, mas o γs final é maior e o h final é menor. Do mesmo modo que em laboratórios, a variação de γs, com a energia de compactação é mais sensível nos solos siltosos ou argilosos, do que nos solos pedregulhosos ou arenosos.

A Figura 14 dá idéia da evolução de um solo compactado, ao sofrer o efeito posterior do tráfego e para diferentes hipóteses da evolução do teor de umidade:

• A curva de compactação da Figura 14 é representativa da energia de compactação do tráfego que se está considerando.

• Se o teor de umidade inicial (umidade de compactação) é baixo e varia pouco durante a vida de serviço do pavimento assim também pouco variarão o CBR e γs. Não haverá recalques pronunciados e não haverá ruptura se o CBR inicial for satisfatório (flecha 1).

• Se o teor de umidade inicial é baixo e aumenta rapidamente (flecha 2), o CBR cai bruscamente, podendo haver ruptura sem recalques apreciáveis.

• Se o teor de umidade inicial é baixo e aumenta lentamente (flecha 3), o solo se densificará, podendo haver uma ligeira queda ou aumento do CBR (dependendo dos valores h e γs alcançados), mas haverá recalques pronunciados.

• Se o teor de umidade inicial é alto e decresce lentamente (flecha 5), a situação é semelhante à descrita no item acima.

• Se o teor de umidade inicial é alto e varia pouco (flecha 4), o solo se densificará, havendo pequenos recalques , mas o CBR pode cair e haver ruptura (queda do CBR com aumento de densidade, para altos teores de umidade).

47

Figura 14 - Evolução de um Solo Compactado ao Sofrer o Efeito do Tráfego

γs

h

1 2

4

3 5

Os materiais não coesivos são mais suscetíveis de sofrerem uma rápida recompactação pelo tráfego. É evidente que o efeito do tráfego se faz sentir de acordo com as pressões transmitidas no nível considerado: quanto maior a profundidade, tanto menor a compacidade inicial necessária e tanto menor o efeito de recompactação pelo tráfego.

Na compactação de campo, diz-se que houve um passe ou uma passada do equipamento, quando este executou uma viagem de ida e de volta, em qualquer extensão, na área correspondente a sua largura de compactação; diz-se que houve uma cobertura quando foi executado um número suficiente de passadas para que toda área entre em contato com o equipamento. O número de passadas por cobertura varia com o tipo de equipamento.

Os fatores que influem na compactação de campo são:

• teor de umidade do solo;

• número de passadas de equipamento;

• espessura da camada compactada;

• características do equipamento (pressão, área de contato, etc);

Pode-se falar, então, em curvas de compactação para os equipamentos e o número de passadas desempenha o mesmo papel que o número de golpes de soquete em laboratório.

O aumento contínuo do número de passadas não acarreta um aumento contínuo de γs com o número de passadas. O número (prático) limite do número de passadas depende do material compactado, do tipo de equipamento, do teor de umidade e da espessura de camada compactada.

Um fator na compactação do campo (distinto do que ocorre em laboratório) é a deformabilidade da camada subjacente à que está sendo compactada. O Centro de Ensaios de Rouen, na França, cita um exemplo, em que um mesmo material,

48

compactado com o mesmo equipamento e nas mesmas condições, exigiu 35 minutos de operação, no caso de a camada subjacente ser um pedregulho bem graduado e, 65 minutos, no caso de um material siltoso.

Considerando os equipamentos de compactação e as camadas compactadas, a eficiência de compactação na superfície depende da pressão de contato; sendo constante a pressão de contato, quando há um acréscimo de carga total do equipamento, há um aumento da área de contato e se dilatam os bulbos de pressões transmitidas a várias profundidades. Sob o eixo de carga, a uma profundidade z, tem-se:

σz z=

+

⎡

⎣⎢⎤

⎦⎥q 1-

z(a

3

2 2 )

em que:

σz = pressão transmitida à profundidade z;

a = raio da área circular equivalente de carga;

q = pressão de contato.

Tomando σz como medida da eficiência de compactação, ela cresce com a quando z é constante; inversamente, σz sendo tomado como constante, z cresce com a. Haverá, então, sempre um gradiente vertical de compactação, sendo as camadas inferiores menos compactadas que as camadas superiores. Esta afirmativa não é válida para certos equipamentos onde se desenvolvem cisalhamentos parasitas, que descompactam as camadas superiores.

d) Controle da Compactação (DNER – ME 092/94)

Para comprovar se a compactação está sendo feita devidamente, deve-se determinar sistematicamente a umidade e a massa específica aparente do material.

Para esse controle pode ser utilizado o speedy na determinação da umidade (DNER ME 052/94), e processo do frasco de areia na determinação da massa específica (DNER ME 092/94).

Chama-se grau de compactação, ao quociente resultante da divisão da massa específica obtida no campo, pela massa específica máxima obtida no laboratório.

Gcs

s=

γγ

(campo) (laboratório)

x 100.max

Não sendo atingida a compactação desejada, a qual não deverá ser inferior a determinado valor do grau de compactação (fixada pela especificação adotada), o material será revolvido e recompactado.

Conquanto o grau de compactação Gc, seja de uso generalizado, algumas instituições preferem adotar a chamada razão de compactação (Mc Dowell), definida por:

CR s s

s s(%) .min

.max .min=

−−

γ γγ γ

x 100

49

onde γs, γs.min e γs.max são as massas específicas secas, respectivamente: alcançado no campo, mínimo (no estado solto) e máximo (estabelecido por um ensaio de compactação).

Qualquer que seja o índice adotado, dever-se-á fazer o controle de compactação com o maior número possível de ensaios, para em seguida analisar seus resultados, de preferência por um método estatístico.

2.1.8 RESILIÊNCIA DOS SOLOS (DNER – ME 131/94)

Até a década de 70, os métodos de dimensionamento usualmente empregados no Brasil caracterizavam-se por enfocar, basicamente, a capacidade de suporte dos pavimentos em termos de ruptura plástica sob carregamento estático, retratada através do valor do CBR. No entanto, observa-se que boa parte da malha rodoviária vinha apresentando uma deterioração prematura, que era atribuida à fadiga dos materiais gerada pela contínua solicitação dinâmica do tráfego atuante. Esta realidade acabou por dar ensejo à introdução, no país, de estudos da resiliência de materiais empregáveis em pavimentos, permitindo, assim avaliar-se comportamentos estruturais até então não explicáveis pelos procedimentos clássicos e efetuar-se uma abordagem mais realista desta problemática no meio tropical.

Tal metodologia resultou na possibilidade de analisar e prever estados tensão - deformação de estruturas de pavimentos através de programas computacionais, partindo-se de propriedades dinâmicas expressáveis em termos de valores de módulo resiliente. O módulo de deformação resiliente é determinado pela seguinte expressão:

M Rd

r=

σε

em que:

MR = módulo de deformação resiliente;

σd = tensão-desvio aplicada repetidamente;

εr = deformação específica axial resiliente correspondente a um número particular de repetição da tensão-desvio.

As deformações resilientes são deformações elásticas no sentido de que são recuperáveis. Entretanto, não variam necessariamente de modo linear com as tensões aplicadas, e dependem de vários fatores que não são considerados no conceito convencional de elasticidade.

2.1.8.1 FATORES QUE AFETAM O MÓDULO RESILIENTE DOS SOLOS GRANULARES

Apresenta-se, a seguir, uma descrição resumida dos principais fatores que afetam o comportamento resiliente dos solos granulares (arenosos e pedregulhosos).

50

a) Número de Repetição da Tensão-Desvio

Tem-se observado que o módulo resiliente tanto aumenta como diminui com o número de repetição de tensão-desvio, e que esta variação depende do índice de vazios crítico, da densidade do material, do grau de saturação e do valor da tensão repetida aplicada.

b) História de Tensões

Os materiais de pavimentos tem um comportamento não linear, dependente do tempo e da história de tensões. Por isso, é necessário ensaiá-los sob condições aplicáveis àquelas encontradas nos pavimentos.

Para que uma única amostra de solo seja ensaiada a vários níveis de tensões e determinado o módulo resiliente para cada nível, é necessário eliminar ao máximo o efeito da história de tensões no comportamento resiliente.

Quando um determinado solo não-coesivo (areia ou pedregulho) é submetido a um carregamento repetido, grandes deformações permanentes ocorrem durante os primeiros ciclos da carga, como conseqüência de movimentos relativos entre partículas, ou fratura das mesmas nos pontos de contato. Com a repetição do carregamento, o material adquire rigidez e as deformações permanentes ao final de cada ciclo da carga aplicada diminuem até tornarem-se muito pequenas ou nulas. A partir deste instante, o solo apresenta um arranjo estável de partículas e um comportamento quase elástico no sentido de que toda a deformação nele causada pelo carregamento é recuperável quando este é retirado. Nessas condições, o módulo do material torna-se aproximadamente constante.

Em ensaios triaxiais de carga repetida, uma única amostra de solo pode ser utilizada para determinar o módulo em vários níveis de carregamento, desde que:

• a amostra seja previamente submetida a carregamentos repetidos de valores variados, compatíveis com os encontrados nos pavimentos, a fim de eliminar as deformações permanentes iniciais, dando ao material uma condição de pré-adensamento;

• em materiais saturados ou próximos da saturação estes carregamentos prévios devem ser realizados na condição drenada, evitando mudanças a curto prazo na pressão neutra;

• o módulo resiliente deve ser determinado após um número mínimo de repetições, acima do qual ele permanece aproximadamente constante.

Este procedimento de ensaio de laboratório submete o material a condições similares às encontradas nos pavimentos. No período inicial pós-construção, carregamentos variados e repetidos, provenientes de veículos com diferentes pesos, provocam no pavimento grandes deformações permanentes. Após este período inicial de acomodamento, os pavimentos adquirem um comportamento tensão-deformação aproximadamente constante. Contudo, variações a longo prazo no módulo resiliente e nas propriedades tensão-deformação poderão ser função de vários outros fatores não representáveis em ensaios correntes de laboratório.

51

c) Duração e Freqüência do Carregamento

O tempo de duração de carga repetida é estabelecido em função da velocidade dos veículos e do ponto no interior dos pavimentos onde deseja calcular o módulo resiliente. A freqüência de aplicação é função das condições de tráfego da estrada em estudo.

Os ensaios triaxiais dinâmicos em solos arenosos mostra pequena influência da freqüência de aplicação da tensão-desvio no valor do módulo resiliente até 40 aplicações por minuto. Entretanto, para 60 aplicações por minuto os módulos normalmente tornam-se bem maiores. A duração da tensão-desvio teve influência apenas para níveis de tensões elevados, superiores aos comumente existentes nas camadas de um pavimento.

d) Nível de Tensão Aplicada

Estudos sobre o comportamento resiliente de solos não-coesivos (areias e pedregulhos) submetido a tensões axiais repetidas, indicam que o módulo resiliente aumenta muito com a pressão confinante e é relativamente pouco atingido pelo valor da tensão desvio repetida, desde que esta tensão não cause excessiva deformação plástica.

Biarez definiu a seguinte relação: 2K

Ο1R σKM =

onde:

σ θ = soma das tensões principais (σ1 + σ2 + σ3) K1 e K2 = constantes determinadas experimentalmente.

Dunlap definiu a seguinte relação:

MR = K3 + K4 (σR + σθ) em que:

K3 = módulo para condição não confinada

σR σθ = tensões radial e tangencial K4 = constante determinada experimentalmente Também muito utilizada é a relação:

2K31R σKM =

em que: K1 e K2 são constantes determinadas experimentalmente.

2.1.8.2 FATORES QUE AFETAM O MÓDULO RESILIENTE DOS SOLOS FINOS COESIVOS

Apresenta-se, a seguir, uma descrição resumida sobre os principais fatores que afetam o comportamento resiliente dos solos finos coesivos.

52

a) Número de Repetição da Tensão-Desvio e História de Tensões

Os solos arenosos podem sofrer esses efeitos, diminuídos ou eliminados, através de um pré-condicionamento que consiste em ciclos de carregamento e descarregamento. Os solos argilosos têm deformações resilientes que diminuem com o número de repetições de cargas, produzindo um efeito de enrijecimento que pode ser atribuído a um acréscimo do peso específico devido ao carregamento repetido e a um provável rearranjo estrutural das partículas.

b) Duração e Freqüência de Aplicação das Cargas

Não se tem notado influência substancial para freqüências de 20 a 60 aplicações por minuto, com duração de 0,86 a 2,86 segundos e umidade dos corpos-de-prova próxima à ótima.

c) Umidade e Massa Específicas de Moldagem

Exercem as condições de compactação grande influência no módulo resiliente, vale dizer na deformação recuperável sob determinada tensão-desvio. O módulo diminui muito com o aumento da umidade de compactação. A prática de compactação no ótimo ou aquém deste é, portanto, muito recomendável. O método de compactação-estático, impacto, amassamento, etc., faz-se sentir nos solos argilosos acima do teor ótimo, e pouco ou nenhuma influência tem aquém do ótimo, o que se explica pelo tipo de estrutura produzido na compactação.

d) Tixotropia dos Solos Argilosos

O ganho tixotrópico de resistência ou rigidez pela alteração da estrutura em período de repouso ou cura não é significativo, principalmente após algumas repetições de carga.

e) Nível de Tensão

Enquanto nos solos granulares o módulo resiliente depende da tensão confinante, é pouco afetado pela tensão-desvio, nos solos finos coesivos o módulo depende da tensão-desvio (pouco atingido pela tensão confinante). Os solos finos coesivos compactados próximos ao teor ótimo mostram uma correlação de forma bilinear entre o módulo resiliente e a tensão-desvio (Figura 15), cujas equações são: MR = K2 + K3 {K1 - (σ1 - σ3)} Κ1 > (σ1 − σ3) MR = K2 + K4 {( σ1 − σ3) − Κ1} Κ1 < (σ1 − σ3)

'2

d'1R σKM K−=

53

Figura 15 - Fatores que Afetam o Módulo Resiliente

h

MÓ

DU

LO R

ESIL

IEN

TE-M

R

K 2

K 1

K 3

K4

1

1

TENSÃO-DESVIO - s d

em que:

MR = módulo de deformação resiliente

(σ1 - σ3) = tensão-desvio aplicada repetidamente

K1, K2, K3, K4 = constantes determinadas experimentalmente

54

2.1.8.3 MÉTODO DE ENSAIO (DNER ME 131/94)

O equipamento para ensaios triaxiais dinâmicos está esboçado na Figura 16.

Figura 16 - Esquema do Equipamento para Ensaios Triaxiais Dinâmicos

DISPOSITIVO PARA CONTROLE DA FREQUÊNCIA E DURAÇÃO DA

TENSÃO DESVIO - “TIMER”

REGULADOR DEPRESSÃO PARAAPLICAÇÃO DA

TENSÃO DESVIO

AR

CO

MPR

IMID

O

VÁLVULA“THREE-WAY”

1

2

3

4

5

6

78

9

10

AR

C

OM

PRIM

IDO

REGULADOR DEPRESSÃO PARAAPLICAÇÃO DA

TENSÃO COEFICIENTE

AMPLIFICADORDE SINAL

OSCILÓGRAFO

SISTEMAPARA VÁCUO

11

12

1 - CILINDRO DE PRESSÃO

2 - PISTÃO DE CARGA

3 - CONEXÃO

4 - HASTE

5 - CABEÇOTE

6 - LVDT

7 - CORPO-DE-PROVA

8 - ALÇAS PARA FIXAÇÃO DOS LVDT

9 - BASE

10 - SUPORTE CENTRAL

11 - CÉLULA TRIAXIAL

12 - ESTRUTURA DE SUPORTE

55

a) Preparação dos Corpos-de-prova

Os corpos-de-prova são obtidos por compactação por impacto.

b) Instalação dos Corpos-de-prova

A instalação dos corpos-de-prova na câmara triaxial (Figura 16) é uma operação que exige cuidado, pois, dela depende a qualidade da experimentação, e compreende as etapas seguintes: • assentamento do corpo-de-prova na base da célula com a pedra porosa; • colocação de cabeçote e da membrana envolvente; • verificação de furos que possam existir na membrana, aplicando-se vácuo na base

da amostra e observando a formação de bolhas num recipiente com água; • colocação do par de alças presas lateralmente ao corpo-de-prova, e fixação dos

transdutores nessas alças; • medição da distância entre alças; esta será o comprimento de referência para o

cálculo das deformações específicas verticais. Completada a instalação do corpo-de-prova, aplica-se uma seqüência de carregamentos dinâmicos com a finalidade de eliminar as grandes deformações permanentes que ocorrem nas primeiras aplicações da tensão-desvio, assim como de reduzir o efeito da história de tensões no valor do módulo resiliente.

c) Ensaios de solos granulares (arenosos e pedregulhos)

• Pressões de condicionamento - antes de fazer as condições de deformação, com a pressão de confinamento σ3 = 0,7 kgf/cm2, a razão de tensões principais σ1/σ3 = 2, aplicar 200 vezes a tensão-desvio a 60 ciclos por minuto, duração de 0,14 segundos. A seguir, com a mesma pressão confinante aplicada e com razão de tensões principais igual a 4, aplicar o mesmo número de repetições da tensão-desvio.

• Medições de deformação - a fim de obter o módulo resiliente, aplicam-se as seguintes tensões:

σ3 = 0,21 - 0,35 - 0,525 - 0,70 - 1,05 e 1,4 kgf/cm2; para cada uma destas, aplica-se uma tensão tal que se obtenham as seguintes razões: σ1/σ3 = 2, 3, 4. Registram-se as deformações no oscilógrafo após 200 aplicações de cada tensão-desvio.

d) Ensaios de Solos Finos Coesivos (solos argilosos e siltosos)

Tanto o condicionamento como o registro das deformações são feitos à pressão confinante de 0,21kgf/cm2. A razão de tensões principais máximas adotadas depende do tipo de solo, de modo a serem evitadas grandes deformações plásticas. Aplicam-se 200 repetições de tensão-desvio, entre 0,21 e 2 kgf/cm2.

2.1.9 CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS

O solo sendo um material que ocorre na natureza nas mais diferentes formas, para ser utilizado como fundação ou material de construção, necessita ser classificado de modo que se possam formular métodos de projetos baseados em algumas propriedades de

56

cada grupo. Deste modo foram desenvolvidos vários sistemas de classificação, cada um adequado a uma utilização dos solos ou a métodos de projeto.

Um sistema de classificação de solos bastante utilizado em pavimentação é o do Highway Research Board (HRB), aprovado em 1945 e que constitui um aperfeiçoamento do antigo sistema da Public Roads Administration, proposto em 1929. Neste sistema, denominado HRB, considera-se a granulometria, o limite de liquidez, o índice de liquidez e o índice de grupo. Este sistema de classificação liga-se intimamente ao método de dimensionamento de pavimentos pelo índice de grupo.

O Sistema Unificado de Classificação de Solo (SUCS) resultante de um trabalho conjunto do Bureau of Reclamation e do Corps of Engineers, assistido pelo professor Arthur Casagrande, da Universidade de Harvard, foi publicado, em 1953, pelo Waterways Experiment Station como aperfeiçoamento e ampliação do sistema elaborado por Casagrande para aeroportos em 1943. O SUCS baseia-se na identificação dos solos de acordo com as suas qualidades de textura e plasticidade, agrupando-lhes de acordo com seu comportamento quando usados em estradas, aeroportos, aterros e fundações.

A partir da década de 70, a sistemática de caracterização e classificação de solos evolui significativamente, com os estudos desenvolvidos por Nogami e Villibor, que tratam da aplicação do princípio do ensaio MCV (moisture condition value) na identificação do comportamento de solos tropicais, bem como os estudos de resiliência de materiais iniciados na COPPE/UFRJ. Até então, os solos brasileiros eram caracterizados e classificados por metodologias baseadas nas determinações da granulometria, limite de liquidez e índice de plasticidade, com a finalidade de avaliar preliminarmente a qualidade dos solos, com base na experiência norte-americana, e delimitar universo de solos para escolha de amostras representativas para execução de ensaios com vistas ao projeto rodoviário. Dos estudos de Nogami e Villibor, surgiu a classificação MCT que permite retratar as pecularidades dos solos quanto ao comportamento laterítico ou saprolítico. Já os estudos iniciados na COPPE/UFRJ em 1976, resultaram na Classificação Resiliente que qualifica os solos quanto ao comportamento mecânico em termos de deformabilidade elástica.

2.1.9.1 CLASSIFICAÇÃO TRB (ANTIGO HRB)

Nesta classificação, os solos são reunidos em grupos e subgrupos, em função de sua granulometria, limites de consistência e do índice de grupo. No Quadro 8 é mostrado o quadro de clasificação dos solos, segundo o TRB. Determina-se o grupo do solo, por processo de eliminação da esquerda para a direita, no quadro de classificação. O primeiro grupo a partir da esquerda, com o qual os valores do solo ensaiado coincidir, será a classificação correta.

57

Tabela 4 - CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS (Transportation Research Board)

CLASSIFICAÇÃO

MATERIAIS GRANULARES 35% (ou menos) passando na peneira N.º

MATERIAIS SILTO-ARGILOSOS

A - 1 A - 2 CLASSIFICAÇÃO EM GRUPOS A -1 -

A A - 1 -

B

A - 3A - 2 -

4 A - 2 -

5 A - 2 -

6 A - 2 -

7

A - 4 A - 5 A - 6 A - 7

A - 7 - 5 A - 7 - 6

Granulometria - % passando na peneira N.º 10.............................. N.º 40.............................. N.º 200............................

50 máx. 30

máx. 15

máx.

30 máx. 25

máx.

51 min.10

máx.

35 máx.

35 máx.

35 máx.

35 máx.

36 min.

36 min.

36 min.

36 min.

Características da fração passando na peneira N.º 40: Limite de Liquidez................ Índice de Plasticidade............

6 máx.

6 máx.

NP

40 máx.

10

máx.

41 min.

10

máx.

40 máx.

11

min.

41 min.

11

min.

40 máx.

10

máx.

41 min.

10

máx.

40 máx.

11

min.

41 min.

11 min.*

Índice de Grupo.....................

0 0 0 0 0 4 máx.

4 máx.

8 máx.

12 máx.

16 máx.

20 máx.

Materiais constituintes

Fragmentos de pedra, pedregulho fino e

areia

Pedregulho ou areias siltosos ou argilosos

Solos siltosos Solos argilosos

Comportamento como subleito

Excelente a bom Sofrível a mau

* O IP do grupo A - 7 - 5 é igual ou menor do que o LL menos 30.

A seguir são listadas as características dos solos de cada um dos grupos e subgrupos deste sistema de classificação relacionadas a sua utilização em pavimentação.

Solos granulares ou de granulação grossa são os que contêm 35% ou menos de material passando na peneira nº 200.

Grupo A-1 - O material típico deste grupo é constituído de mistura bem graduada de fragmentos de pedra ou pedregulhos, areia grossa, areia fina e um aglutinante de solo não plástico ou fracamente plástico. No entretanto, este grupo inclui também fragmentos de pedra, pedregulho, areia grossa, cinzas vulcânicas, etc., que não contêm aglutinantes de solo.

Subgrupo A-1-a - Inclui os materiais contendo, principalmente, fragmentos de pedra ou pedregulho, com ou sem material fino bem graduado, funcionando como aglutinante.

Subgrupo A-1-b - Inclui os materiais constituídos, principalmente, de areia grossa, com ou sem aglutinante de solo bem graduado.

58

Grupo A-2 - Este grupo inclui grande variedade de materiais que se situam entre os grupos A-1 e A-3 e também entre os materiais constituídos de mistura silte-argila dos grupos A-4, A-5, A-6 e A-7. Inclui todos os solos com 35% ou menos passando na peneira nº 200, mas que não podem ser classificados como A-1 ou A-3, devido ao teor de finos que contêm, ou a plasticidade, ou ambos excedendo os limites estabelecidos para os citados grupos.

Subgrupos A-2-4 e A-2-5 - Incluem solo contendo 35% ou menos, passando na peneira nº 200, com uma porção menor retida na peneira nº 40, possuindo as características dos grupos A-4 ou A-5. Estes grupos abrangem os materiais tais como pedregulho e areia grossa, em que o teor de silte e o índice de plasticidade ultrapassam os limites estabelecidos para o Grupo A-1, e ainda areia fina com silte não plástico excedendo os limites do Grupo A-3.

Subgrupos A-2-6 e A-2-7 - Incluem solos semelhantes aos descritos nos subgrupos A-2-4 e A-2-5-, exceção feita da porção de finos que contem argila plástica com características dos grupos A-6 ou A-7. Os efeitos combinados dos índices de plasticidade maiores que 10 e percentagem passando na peneira nº 200, maiores que 15, estão refletidos nos valores dos índices do grupo de 0 a 4.

Grupo A-3 - O material típico deste grupo é areia fina de praia ou de deserto, sem silte ou argila, ou possuindo pequena quantidade de silte não plástico. O grupo inclui também misturas de areia fina mal graduada e quantidades limitadas de areia grossa e pedregulho depositados pelas correntes.

Grupo A-4 - O solo típico deste grupo é siltoso não plástico, ou moderadamente plástico, possuindo, geralmente, 5% ou mais passando na peneira n º 200. Inclui também misturas de solo fino siltoso com até 64% de areia e pedregulho retidos na peneira nº 200. Os valores dos índices do grupo vão de 1 a 8, as percentagens crescentes de material grosso, dando origem a valores decrescentes para os índices de grupo.

Grupo A-5 - O solo típico deste grupo é semelhante ao que foi descrito no A-4, exceto que ele é, geralmente, de caráter diatomáceo ou micáceo, altamente elástico, conforme indica seu elevado limite de liquidez. Os valores dos índices do grupo vão de 1 a 12; esses valores crescentes revelam o efeito combinado do aumento dos limites de liquidez e das percentagens decrescentes de material grosso.

Grupo A-6 - O solo típico deste grupo é argiloso, plástico, tendo, geralmente, 75% ou mais de material passando na peneira n º 200. O grupo inclui também misturas de solos finos argilosos, podendo conter até 64% de areia e pedregulho retidos na peneira n º 200. Os solos deste grupo comumente sofrem elevada mudança de volume entre os estados seco e úmido. Os valores dos índices do grupo vão de 1 a 16, esses valores crescentes mostram o efeito combinado do aumento dos índices de plasticidade e diminuição dos materiais grossos.

Grupo A-7 - O solo típico deste grupo é semelhante ao descrito no grupo A-6, com a diferença que possui as características de alto limite de liquidez do grupo A-5, podendo ainda ser elástico e estar sujeito a elevada mudança de volume. Os valores dos índices do grupo vão de 1 a 20; este aumento indica o efeito combinado de crescimento dos

59

limites de liquidez e dos índices de plasticidade, bem como a diminuição dos materiais grossos.

Subgrupo A-7-5 - Encerra materiais com índice de plasticidade moderado em relação ao limite de liquidez, podendo ser altamente elástico e sujeito a elevadas mudanças de volume.

Subgrupo A-7-6 - Inclui materiais com elevados índices de plasticidade em relação aos limites de liquidez, estando sujeitos a elevadas mudanças de volume.

2.1.9.2 SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS

O SUCS baseia-se na identificação dos solos de acordo com as suas qualidades de textura e plasticidade, e grupa-os de acordo com seu comportamento quando usados em estradas, aeroportos, aterros e fundações.

Neste sistema, consideram-se as seguintes características dos solos:

a) Percentagens de pedregulhos, areia e finos (fração que passa na peneira nº 200: silte e argila);

b) Forma da curva granulométrica; c) Plasticidade e Compressibilidade.

As principais divisões são: solos de granulação grossa (mais de 50% em peso retido na peneira nº 200), solos de granulação fina (mais de 50% em peso passando na peneira nº 200) e solos altamente orgânicos (facilmente identificáveis pelo seu aspecto). O critério granulométrico empregado diverge do correspondente do TRB e da AASHTO.

Para a aplicação do SUCS fornecem os Quadros (9,10, 11 e 12), a seguir, os métodos de identificação de campo e de laboratório, e as características dos grupos de solos referentes a estradas e aeroportos.

As vantagens do emprego do SUCS estão no exercício da identificação de campo, na adoção de uma simbologia que diz da natureza do solo, e no valor prático das indicações que a classificação proporciona a vários ramos da engenharia de solos.

60

Tabela 5 - Sistema Unificado de Classificação de Solos

GW GP

GM

GC

SW SP

SM SC ML

CL

OL

MH

CH

OH

PT

SOLO

S D

E G

RAD

UAÇ

ÃO

GR

OSS

A:

m

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0% re

tido

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elá

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SILT

ES e

AR

GIL

AS c

om L

L ≤

50

SILT

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50

61

2.1.9.3 GRÁFICO DE PLASTICIDADE

Idealizado pelo Prof. Artur Casagrande, é um diagrama cartesiano com limite de liquidez (LL) em abcissas e o índice de plasticidade (IP) em ordenadas, onde traçadas duas linhas, uma reta inclinada, chamada linha "A", e a outra vertical com LL = 50. A linha "A" representa uma importante fronteira empírica entre as argilas tipicamente sem matéria orgânica (CL e CH), em geral acima dessa linha; os solos plásticos contendo colóides orgânicos (OL e OH) ou solos siltosos sem matéria orgânica (ML e MH). A linha vertical LL = 50 separa os siltes e argilas, com baixo LL (L), daqueles que têm LL alto (H).

Na parte inferior do gráfico, abaixo de LL = 50, com aproximadamente IP entre 4 e 7, há considerável superposição nas propriedades dos solos argilosos e dos siltosos. Por esse motivo, a linha "A" nessa zona transforma-se numa área, e os solos aí situados são classificados como limítrofes.

A experiência tem demonstrado que a compressibilidade é aproximadamente proporcional ao LL, e que os solos com o mesmo LL têm aproximadamente a mesma compressibilidade, supondo que os outros fatores sejam essencialmente os mesmos.

Verificou-se que nos solos com o mesmo LL, quando cresce o IP, crescem também as características coesivas e diminui a permeabilidade.

Figura 17 - Gráfico de Plasticidade

60

50

40

30

20

10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Argilas Inorgânicosde Baixa Plasticidade

Siltes Inorgânicosde Baixa Compressibilidade

LL = 30

Argilas Inorgânicosde Plasticidade

Média

CL

CH

LL = 50

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CH ou MH

Siltes Orgânicos de AltaCompressibilidade e Argilas Orgânicas

Siltes Inorgânicos de Compressibilidade Média e Siltes Orgânicos

LINHA “A” IP

=0,73(LL-20)

62

Figura 18 - Método Auxiliar de Identificação de Plasticidade em Laboratório

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63

a) Terminologia básica para os vários componentes dos solos

Os nomes pedras, cascalho ou pedregulho (gravel), areia (sand) e finos - compreendendo silte (silt) e argila (clay) - são usados para definir a escala de granulometria no tamanho das partículas do solo, tendo sido adotados, arbitrariamente, os limites de tamanho, do Quadro 12.

Tabela 6 - Escala Granulométrica Utilizada pelo SUCS

Pedras acima de 3 polegadas ( 76 mm)

Cascalho grosso entre 3”e 3/4” (76 e 19 mm)

Cascalho fino entre 3/4” e a peneira nº 4 (19 e 4,76 mm)

Areia grossa entre as peneiras n

os 4 e 10 (4,76 e 2 mm)

Areia média entre as peneiras n

os 10 e 40 (2 e 0,43 mm)

Areia fina (limo ou mó) entre as peneiras n

os 40 e 200 (0,42 e 0,075 mm)

Finos (silte e argila) passando na peneira nº 200 (menor que 0,075 mm)

O silte e a argila distinguem-se pela baixa plasticidade do primeiro e pela alta plasticidade da segunda. No gráfico de plasticidade da Figura 17, quando um ponto, tendo como coordenadas o LL e o IP do material fino, ficar abaixo da linha "A", ele será silte, caso contrário, será uma argila. Os limites da Atterberg (LL, LP e IP) determinam-se com o material que passa na peneira normal nº40. Essa definição pelo gráfico de plasticidade é válida para siltes, quer orgânicos; mas não é válida para as argilas orgânicas porque seus pontos representativos também se situam abaixo da linha "A". No sistema unificado, como indica na Tabela 5, as três primeiras colunas mostram as maiores divisões da classificação, e os símbolos dos grupos que distinguem os tipos individuais de solos, de acordo com a terminologia mostrada nas Tabelas 7 e 8.

Tabela 7 - Terminologia Usada no SUCS

Significado Símbolos

inglês português

G gravel cascalho (pedregulho)

S sand areia

C clay argila

W well graded bem graduado

P poor graded mal graduado

F fines finos (passando na peneira nº 200)

M mo mó ou limo (areia fina)

O organic matéria orgânica

L low liquid limit LL baixo

H high liquid limit LL alto

Pt peat turfa

64

Tabela 8 - Grupos de solos

Símbolos dos Grupos Significados dos Símbolos dos Grupos de Solos

GW Cascalho bem graduado, cascalho e areia sem muitos finos

GP Cascalho mal graduado, cascalho e areia sem muitos finos

GM Cascalho siltoso com areia

GC Cascalho argiloso com areia

SW Areia bem graduada, com cascalho e sem muitos finos

SP Areia mal graduada, com cascalho e sem muitos finos

SM Areia siltosa, mistura de areia e silte ou limo

SC Areia argilosa, mistura de areia e argila

ML Material siltoso e areias muito finas, pó-de-pedra, areias finas siltosas ou argilosas, ou siltes argilosos com baixa plasticidade

CL Argilas magras, argilas de plasticidade baixa ou média, argilas com cascalho, areia ou silte

OL Siltes orgânicos, argilosos ou não, com baixa plasticidade

MH Siltes, limos, areia finas micáceas ou diatomáceas, solos siltosos, siltes elásticos

CH Argilas gordas, de plasticidade média ou alta

OH Argilas orgânicas de plasticidade média ou alta, siltes orgânicos

Pt Turfa e outros solos altamente orgânicos

b) As Grandes Categorias de Solos

No sistema unificado, os solos são fundamentalmente divididos em: • Solos de granulometria grossa; • Solos de granulometria fina; • Solos altamente orgânicos. São considerados de granulometria grossa, os solos dos quais 50% ficam retidos na peneira normal nº 200; caso contrário, o solo será considerado de granulometria fina. Em geral os solos altamente orgânicos são identificados, com facilidade, pelo exame visual. Os solos de granulometria grossa são cascalhos e solos contendo cascalho (símbolo G, de gravel), e areias e solos arenosos (símbolo S, de sand). Os solos de granulometria fina se subdividem, de acordo com seu LL,em baixo (símbolo L, de low), quando for igual ou inferior a 50; e alto (símbolo H, de high), em caso contrário. Os solos altamente orgânicos não comportam subdivisões. Os solos de granulometria grossa são considerados cascalhos (G), quando a maior parte da fração, retida na peneira normal nº 200, também é retida na peneira normal nº 4. Caso contrário, o solo é considerado arenoso (S). Cada um dos grupos cascalho (G) e areia (S) subdivide-se nos seguintes quatro grupos secundários: • Material bem graduado (well graded), com poucos finos ou sem finos (sem muito

finos). Símbolo W, grupos GW e SW;

65

• Material mal graduado (poor graded), com poucos finos ou sem finos. Símbolo P, grupos GP e SP;

• Material de granulometria grossa com finos plásticos (clay, argila). Símbolo C, grupos GC e SC.

Os solos de granulometria fina são subdivididos em grupos, de acordo com o LL, baixo (low), símbolo L; ou alto (high), símbolo H. Esses subgrupos ainda são subdivididos em: • Siltes ou limos sem matéria orgânica e solos arenosos muito finos; areias siltosas

ou argilosas; solos micáceos e solos diatomáceos, silte elásticos. Símbolo M (de mó, limo ou silte), grupos ML e MH;

• Argilas (clay) sem matéria orgânica. Símbolo C, grupos CL e CH; • Siltes e argilas contendo matéria orgânica. Símbolo O, grupos OL e OH.

c) Descrição dos Solos de Granulometria Grossa

• Grupos GW e SW Esses grupos compreendem solos bem graduados, com cascalho, arenosos e sem muitos finos (menos de 5% passando na peneira 200). A presença de material fino não alterna sensivelmente as características da fração grossa, e não interfere também nas características de drenagem. Se o solo contiver menos de 5% de finos com plasticidade, ele deverá ser submetido à identificação de laboratório. Nas regiões sujeitas a congelamento, o material não deve conter mais de 3% de solo com diâmetro menor que 0,02 mm.

• Grupos GP e SP Solos mal graduados contendo cascalho e areia, sem muito finos (menos de 5% passando na peneira normal nº 200). Esses materiais podem ser classificados como cascalhos uniformes (também chamados macadames), areias uniformes, ou misturas não-uniformes de material muito grosso, e areia muito fina, faltando partículas com tamanho intermediário. O último subgrupo se obtém com freqüência em cavas de empréstimos onde se misturam cascalho e areia proveniente de camadas diferentes. Se a fração fina for plástica, sua plasticidade deverá ser medida, e o solo será classificado de acordo com a identificação de laboratório.

• Grupos GM e SM Compreendem cascalhos ou areias com maior quantidade de finos (mais de 12% passando na peneira 200). Os solos contendo entre 5% e 12% de finos passando na peneira 200 são considerados como limítrofes; são descritos em outros parágrafos mais adiante. O IP e o LL da fração desses solos que passa na peneira nº 40 devem identificar, no gráfico de plasticidade, mais adiante descrito, um ponto abaixo da linha "A". Alguns cascalhos e areias desses grupos podem conter um cimento natural de boa liga, sendo insignificantes as propriedades de expansão e de contração do material. A resistência desses materiais secos decorre de pequena quantidade de solo aglutinante, de cimentação de material calcário ou de

66

óxido de ferro. Em outros materiais desses grupos GM e SM, a fração fina pode ser silte ou pó-de-pedra quase sem plasticidade, e a mistura seca não tem resistência.

• Grupos GC e SC Solos com cascalho, ou arenosos, com finos (mais de 12% passando na peneira 200) cuja plasticidade pode ser baixa ou alta. O IP e o LL devem identificar pontos acima da linha "A" no gráfico de plasticidade. Não importa se o material é bem ou mal graduado. A plasticidade da fração aglomerante influi mais no comportamento de solo do que sua composição granulométrica. Os finos são argilosos.

d) Descrição dos Solos de Granulometria Fina

• Grupos ML e MH O símbolo M (de mó, limo) serve para indicar solos com predominância de silte o limo, solos micáceos e solos diatomáceos. Os símbolos L (de low, baixo) e H (de high, alto) representam LL baixo ou alto, sendo esses dois grupos separados por uma linha divisória arbitária no LL = 50. Esses solos são siltes arenosos ou argilosos, sem matéria orgânica, com plasticidade relativamente baixa. Incluem solos do tipo loess e o pó-de-pedra. Os solos micáceos e diatomáceos, em geral no grupo MH, podem estender-se até o ML. O mesmo acontece com certas argilas caoliníticas ou ilíticas de plasticidade relativamente baixa.

• Grupo CL e CH O símbolo C (de clay) significa argila, e os símbolos L (de low) e H (de high) significam, respectivamente, baixo e alto LL. São essencialmente argilas sem matéria orgânica. As de baixa plasticidade (CL) são em geral magras, arenosas ou siltosas. As com plasticidade média ou alta (CH) incluem argilas gordas, gumbos, massapês, algumas argilas vulcânicas e a betonita. As argilas do norte dos Estados Unidos também são classificadas nesses dois grupos.

• Grupos OL e OH São caracterizados pela presença de matéria orgânica indicada pelo símbolo O. Os siltes e as argilas orgânicas fazem parte desses dois grupos. A faixa de plasticidade desses grupos corresponde à dos grupos ML e MH.

e) Descrição dos Solos Altamente Orgânicos

• Grupo Pt (peat, turfa) São em geral muito compressíveis e têm características inadequadas para construção. Estão todos classificados no grupo Pt sem subdivisões, turfa, humos; solos pantanosos, com textura altamente orgânica, são típicos desse grupo. São componentes comuns nesses solos: pedaços de folhas, capim, gravetos e outras substâncias vegetais fibrosas.

67

2.1.9.4 CLASSIFICAÇÃO MCT (DNER - ME 254/97 , DNER - ME 256/94 , DNER - ME 258/94)

Este sistema classificatório foi desenvolvido, por Nogami e Villibor, com a finalidade básica de melhor caracterizar os solos tropicais. A técnica permite avaliar propriedades fundamentais dos solos associados à contração, permeabilidade, expansão, coeficiente de penetração d'água, coesão, capacidade de suporte e famílias de curvas de compactação, utilizando corpos-de-prova de dimensões reduzidas (50 x 50 mm).

Essa sistemática inicialmente desenvolvida foi simplificada com a introdução do ensaio de compactação desenvolvido por Parsons (1976), envolvendo a determinação do parâmetro MCV, que adaptado a corpos-de-provas miniaturas foi designado ensaio mini-MCV. Este ensaio permite determinar, dentre outras, uma propriedade empírica do solo (mini-MCV), que está associada a sua aptidão à compactação: indicação do teor de umidade e energia de compactação mais adequados, identificação dos solos problemáticos à compactação.

Para fins de classificação dos solos lateríticos ou saprolíticos, foi introduzido por aqueles pesquisadores um novo ensaio para avaliar o comportamento de corpos-de-prova obtidos no ensaio mini-MCV, após imersão em água e sob condições padronizadas, resultando como subproduto, uma nova sistemática classificatória de solos para fins rodoviários, denominada MCT - Miniatura Compactado Tropical.

A metodologia MCT permite retratar as peculiaridades dos solos quanto ao comportamento laterítico ou saprolítico, quantificando propriedades importantes para uso em serviços rodoviários. Considera duas classes distintas de solos, ou seja, de comportamento laterítico (L) e de comportamento não laterítico (N) e sete subclasses correspondentes, conforme Figura 18. A execução da metodologia MCT baseia-se resumidamente no seguinte procedimento:

a) Compactação de cerca de 200 g de solo com diferentes umidades, em molde cilíndrico de 50 mm de diâmetro, para determinação de curvas de compactação (ys x h) em diferentes energias, ou número de golpes aplicados por soquete padronizado e curvas correlacionando a redução de altura do corpo-de-prova (∆h) em função do número de golpes aplicados;

b) Perda por imersão (Pi) dada pela relação percentual entre o peso seco erodito e o saliente cerca de 1 cm do molde de compactação. Os resultados obtidos são associáveis ao valor mini-MCV definido pela expressão: MINI - MCV = 10 log N em que: N é o número de golpes a partir do qual o solo compactado não sofre redução sensível de altura (∆h ≤ 1 mm).

c) Conforme Figura 19, determinam-se os parâmetros classificatórios C', d', P1 e e', onde: C' é a inclinação da reta que passa pelo ponto de mini-MCV = 10, interpolada entre os trechos retos das curvas mais próximas;

68

d' é a inclinação, multiplicada por 103, do ramo seco da curva de compactação correspondente a 10 golpes; Pi é determinado para o mini-MCV = 10 e na curva que relaciona as pedras por imersão dos corpos-de-prova ensaiados e os mini-MCVs correspondentes, para ∆H = 2 mm;

3 i

d'20

100Pe' +=

d) Com os valores de e' e C', o solo é classificado em subclasses (Figura 19); A Tabela 9 apresenta as propriedades típicas dos solos, segundo os diferentes grupos classificatórios.

Figura 19 - Ábaco para Classificação MCT

69

Tabela 9 - Classificação MCT

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70

2.1.9.5 CLASSIFICAÇÃO RESILIENTE

A partir dos estudos de Mecânica dos Pavimentos iniciados na COPPE/UFRJ em 1976, por Pinto e Preussler, sob a orientação de Medina, foi possível desenvolver uma classificação de solos baseada em suas propriedades resilientes, permitindo, assim, qualificá-los quanto ao comportamento mecânico em termos de deformabilidade elástica.

A Classificação fundamenta-se no conhecimento do módulo resiliente dos solos (M R ), determinado pelo DNER – ME 131/94)

f) Solos Granulares

Entende-se por solos granulares, para fins de classificação quanto à resiliência, aqueles que apresentam menos de 35% em peso de material passando na peneira nº 200 (0,075 mm). A Figura 20 apresenta os grupos de solos A, B e C, que retratam o comportamento deles, definido pelo modelo: M KR = 1 3 x K2σ

sendo K1 e K2 os parâmetros de resiliência determinados em ensaios triaxiais de carregamento repetido sob tensões de confinamento,σ3, e M R o módulo de resiliência correspondente. Grupo A - solos com grau de resiliência elevado - não deve ser empregado em estruturas de pavimentos e constituem subleitos de péssima qualidade. Grupo B - solo com grau de resiliência intermediário - pode ser empregado em estrutura de pavimentos como base, sub-base e reforço do subleito, ficando seu comportamento dependente das seguintes condições: K2 ≤ 0,50; bom comportamento; K2 > 0,50; comportamento dependente da espessura da camada e da qualidade do subleito. Grupo C - solos com baixo grau de resiliência – pode ser usado em todas as camadas do pavimento, resultando em estruturas com baixas deflexões.

71

Figura 20 - Classificação Resiliente de Solos Granulares

GRUPO A

GRUPO C

GRUPO B

10.000

5.000

1.000

500

2000,1 0,2 0,3 0,4 0,5 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0

TENSÃO CONFINANTE, s (kgf/cm )32

MÓ

DU

LO R

ESI

LIEN

TE, M

R(k

gf/c

m)2

g) Solos Finos

Entende-se por solos finos, para fins de classificação quanto a resiliência, aqueles que apresentam mais de 35% em peso de material passando na peneira nº 200 (0,075 mm). A Figura 24 apresenta os grupos de solos Tipo I, Tipo II e Tipo III, que retratam o comportamento dos mesmos, definido pelo modelo: K2 + K3 (K1 - σd) para σd < K1

M R =

K2 + K4 (σd - K1) para σd > K1

sendo K1, K2, K3 e K4, os parâmetros de resiliência determinados em ensaios triaxiais de carregamento repetido sob tensões-desvio,σd, e M R o módulo de resiliência correspondente.

72

Solo Tipo I - solo de bom comportamento quanto à resiliência como subleito e reforço do subleito, podendo ser utilizado também como camada de sub-base. Solo Tipo II - solo de comportamento regular quanto à resiliência como subleito e reforço do subleito. Solo Tipo III - solo de comportamento ruim quanto à resiliência. É vedado seu emprego em camadas do pavimento. Para o subleito, requerendo cuidados e estudos especiais. Na impossibilidade de determinar os valores de M R , pode-se estimar a Classificação indiretamente, a partir da percentagem de silte na fração que passa na peneira nº 200, S% e do CBR(Tabela 10).

Tabela 10 - Classificação dos Solos Finos (Método Indireto)

CBR

S%

≤ 35 35 - 65 ≥ 65

≤5 III III III

6 - 9 II II III

≥10 I II III

Solo Tipo I: MR = 4874 �d-1,129 Solo Tipo II: MR = 1286�d-0,5478 Solo Tipo III: MR = 530 kgf/cm2

2.1.9.6 ANÁLISE DAS CLASSIFICAÇÕES

De acordo com T. K. Liu, a classificação unificada dos solos é mais apropriada a uma descrição de solos com finalidade gerais, enquanto a classificação TRB se adapta melhor à avaliação do suporte destes materiais.

Nas Tabelas 11 e 12 são mostradas as possíveis interrelações entre os sistemas de Classificação do TRB e SUCS, enquanto que nos Tabelas 13 e 14 aparecem faixas de valores mais comuns de CBR [Liu].

73

Figura 21 - Classificação Resiliente de Solos Finos

74

Tabela 11 - Interrelações entre a Classificação TRB e a Unificada

Classificação Classificação Unificada

TRB Mais provável Possível Possível, mas improvável

A-1-a GW - GP SW - SP GM - SM

A-1-b SW - SP - GM - SM GP —

A-3 SP — SW - GP

A-2-4 GM - SM GC - SC GW - GP - SW - SP

A-2-5 GM - SM — GW - GP - SW - SP

A-2-6 GC - SC GM - SM GW - GP - SW - SP

A-2-7 GM - GC - SM - SC — GW - GP - SW - SP

A-4 ML - OL CL - SM - SC GM - GC

A-5 OH - MH - ML - OL — SM - GM

A-6 CL ML - OL - SC GC - SM - GC - SC

A-7-5 OH - MH ML - OL - CH GM - SM - GC - SC

A-7-6 CH - CL ML - OL - SC OH - MH - GC - GM - SM

Tabela 12 - Interrelações entre a Classificação Unificada e TRB

TRB SUCS

Mais provável Possível Possível, mas improvável

GW A-1-a A-2-4, A-2-5, A-2-6, A-2-7

GP A-1-a A-1-b A-3, A-2-4, A-2-5, A-2-6, A-2-7

GM A-1-b, A-2-4, A-2-5, A-2-7

A-2-6 A-4, A-5, A-6, A-7, A-7-6, A-1-a

GC A-2-6, A-2 A-2-4, A-6 A-4, A-7-6, A-7-5

SW A-1-b A-1-a A-3, A-2-4, A-2-5, A-2-6, A-2-7

SP A-3, A-1-b A-1-a A-2-4, A-2-5, A-2-6, A-2-7

SM A-1-b, A-2-4, A-2-5, A-2-7

A-2-6, A-4, A-5 A-6, A-7-5, A-7-6, A-1-a

SC A-2-6, A-2-7 A-2-4, A-6, A-4, A-7-6 A-7-5

ML A-4, A-5 A-6, A-7-5 —

CL A-6, A-7-6 A-6, A-7-5, A-4 —

OL A-4, A-5 A-6, A-7-5, A-7-6 —

CH A-7-6 A-7-5 —

OH A-7-5, A-5 — A-7-6

PT — — —

75

Tabela 13 - Valores prováveis de CBR para os grupos de SUCS

Solos CBR

GW 40 a mais de 80

GP 30 a mais de 60

GM 20 a mais de 60

GC e SW 20 a 40

SP e SM 10 a 40

SC 5 a 20

ML, CL, CH 15 a menos de 2

MH 10 a menos de 2

OL, OH 5 a menos de 2

Tabela 14 - Valores prováveis de CBR para os Grupos da Classificação TRB

Solos CBR

A-1-a 40 a mais de 80

A-1-b 20 a mais de 80

A-2-4 e A-2-5 25 a mais de 80

A-2-6 e A-2-7 12 a 30

A-3 15 a 40

A-4 4 a 25

A-5 menos de 2 a 10

A-6 e A-7 menos de 2 a 15

A partir de pesquisa conduzida pelo IPR/DNER sobre solos tropicais quando analisou-se um total de 355 amostras de solos, observou-se a seguinte correlação entre as classificações MCT e a resiliente.

Tabela 15 - Interrelação entre a Classificação MCT e a Resiliente

MCT Resiliente Predominância Comportamento

NA III III grau de resiliência alto

LA III III grau de resiliência alto

NA’ II - III II grau de resiliência médio e alto

NS’ II - III II grau de resiliência médio a alto

NG’ II - I II grau de resiliência médio a baixo

LA’ II - I II - I grau de resiliência médio a baixo

LG’ I - II I grau de resiliência baixo

76

Estudos realizados por Nogami e Villibor, bem como os resultados obtidos nos trabalhos já mencionados, mostram dificuldades em se associar as classificações TRB, SUCS e MCT. Verifica-se que as diferenças de propriedades que caracterizam os solos lateríticos e saprolíticos, retratados na classificação MCT, não se refletem no gráfico de plasticidade ou no grupo das classificações tradicionais. Quanto à classificação resiliente para solos finos, a consideração do valor CBR e a relação silte-argila, não levadas em conta nas classificações tradicionais, dificultam uma análise comparativa. Portanto, solos do tipo A-7 ou A-6 podem ser classificados em qualquer tipo quanto à resiliência dependendo do seu valor CBR. Esta mesma consideração se reflete no SUCS.

Os estudos indicam uma pequena correlação entre as classificações MCT e Resiliente. Este fato também ocorre entre estas classificações e as norte-americanas (TRB e SUCS).

Em função de suas diferentes características granulométricas, os solos tendem a apresentar comportamento mecânico (resposta às cargas aplicadas) variado. Assim, os solos granulares teriam resistência à penetração elevada, devido ao atrito intergranular e ao entrosamento de partículas. Ao mesmo tempo, sua deformabilidade elástica tende a ser elevada, pois as partículas têm liberdade o suficiente para rolarem uma sobre as outras, devido à baixa coesão e pequena influência das forças de campo em relação aos pesos das partículas. Já nos solos finos coesivos, a resistência à penetração tende a ser baixa, pois as partículas são plaquetas com baixo grau de entrosamento, e sua deformidade elástica tende a ser baixa, devido aos campos eletromagnéticos que existem entre as partículas, os quais se opõem a seus deslocamentos relativos, tendo importância devido ao pequeno peso das partículas.

Em vista desses aspectos, pode-se esperar que a relação M R /CBR para os solos finos coesivos seja mais elevada que no caso dos solos granulares, uma vez que o módulo de resiliência mede a deformabilidade elástica do solo, enquanto o CBR se relaciona com a resistência do solo saturado.

Uma outra diferença se refere à variação do módulo de resiliência com o estado de tensões. Os campos eletromagnéticos entre as partículas dos solos finos coesivos são vencidos por deformações cisalhantes. Assim, o módulo desses solos devem variar com a tensão-desvio, �d. Da mesma forma, com o aumento das deformações volumétricas, aumenta o atrito entre as partículas nos solos granulares, explicando o aumento de M R com �3, já nos solos lateríticos, a cimentação das partículas produzida pela laterização tem o efeito de reduzir a dependência de M R com estado de tensões. Ao mesmo tempo, o próprio valor do módulo tende a aumentar, juntamente com a resistência. Dessa forma, se M R crescer bem mais que o CBR, a relação M R /CBR aumentará.

Em vista dessas considerações, a relação M R /CBR pode ser um parâmetro bem mais indicativo da natureza dos solos que o valor de M R ou do CBR isoladamente, sendo mais capaz de diferenciar grupos ou tipos de solos existentes.

Agrupando-se os pontos no ábaco da classificação MCT, obtêm-se os resultados mostrados na Figura 20, que indica relações características para cada região delimitada.

77

Investigando os parâmetros que afetariam a relação M R /CBR foi possível identificar três regiões distintas com características mostradas na Figura 20. Estes grupos foram designados pelas letras:

G - solos de comportamento granular

I - solos de comportamento intermediário

C - solos de comportamento coesivo

A relação M R /CBR média de todos os solos analisados, é de 100, que coincide com a relação de Heukelom & Klomp. A dispersão, contudo, é muito grande, sendo recomendável considerar-se os resultados da classificação mostrada na Figura 22 e na Figura 23.

Foram identificados três grupos de solos com relação à razão MR/CBR, tendo como parâmetro diferenciador a relação entre o CBR e a percentagem total de argila.

A Tabela 16 resume os valores da relação módulo - CBR para cada um dos grupos de solos identificados.

Tabela 16 - Relação Módulo - CBR

Grupo CBR/ (% argila) M R /CBR

G maior que 0,474 40

I entre 0,202 e 0,474 120

C menor que 0,202 440

SAF* — 700

* Solo Arenoso Fino

Figura 22 - Variação da Relação Módulo - CBR com Classificação MCT

78

Figura 23 - Gráfico CBR versus Porcentagem de Argila

2.2 MATERIAIS PÉTREOS

2.2.1 DEFINIÇÃO

Os materiais pétreos usados em pavimentação, normalmente conhecidos sob a denominação genérica de agregados, podem ser naturais ou artificiais. Os primeiros, são aqueles utilizados como se encontram na natureza, como o pedregulho, os seixos rolados, etc., ao passo que os segundos compreendem os que necessitam uma transformação física e química do material natural para sua utilização, como a escória e a argila expandida.

2.2.2 CLASSIFICAÇÃO

Os agregados usados em pavimentação podem ser classificados segundo a natureza, tamanho e distribuição dos grãos.

agregado natural Quanto à natureza agregado artificial agregado graúdo Agregados Quanto ao tamanho agregado miúdo agregado de enchimento denso Quanto à graduação aberto tipo macadame

79

Quanto à natureza das partículas:

a) Agregados naturais são constituídos de grãos oriundos da alteração das rochas pelos processos de intemperismo ou produzidos por processos de britagem: pedregulhos, seixos, britas, areias, etc.

b) Agregados artificiais são aqueles em que os grãos são produtos ou subprodutos de processo industrial por transformação física e química do material: escória de alto forno, argila calcinada, argila expandida.

Quanto ao tamanho individual dos grãos:

a) Agregado graúdo é o material retido na peneira nº 10 (2,0 mm): britas, cascalhos, seixos, etc.

b) Agregado miúdo é o material que passa na peneira nº 10 (2,0 mm) e fica retido na peneira nº 200 (0,075 mm): pó-de-pedra, areia, etc.

c) Agregado de enchimento ou material de enchimento (filler) é o que passa pelo menos 65 % na peneira nº 200 (0,075 mm): cal extinta, cimento Portland, pó de chaminé, etc.

Os agregados graúdos, miúdos e material de enchimento são não-plásticos e inertes em relação aos demais componentes de uma mistura de agregados.

Quanto à distribuição ou graduação dos grãos:

a) Agregado de graduação densa é aquele que apresenta uma curva granulométrica de material bem graduado e contínua, com quantidade de material fino, suficiente para preencher os vazios entre as partículas maiores.

b) Agregado de graduação aberta é aquele que apresenta uma curva granulométrica de material bem graduado e contínua, com insuficiência de material fino, para preencher os vazios entre as partículas maiores.

c) Agregado tipo macadame é aquele que possui partículas de um único tamanho, o chamado "one size agregate". Trata-se, portanto, de um agregado de granulometria uniforme onde o diâmetro máximo é, aproximadamente, o dobro do diâmetro mínimo.

O diâmetro máximo de um agregado é a abertura da malha da menor peneira na qual passam, no mínimo, 95 %, do material. O diâmetro mínimo é a abertura da malha da maior peneira na qual passam, no máximo, 5 % do material.

80

Figura 24 - Ensaio de Granulometria de Agregados

3/8” 1/2” 3/4” 1”

95%

5%

% P

AS

SAN

DO

D = 1” = 25,4 mm

d = 3/8” = 9,5 mm0

Existem equações que permitem determinar, sob o ponto de vista granulométrico, qual a classificação de um agregado. Uma delas é a seguinte:

Pn

=⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟100

d - dD - d

0

0

em que:

D - diâmetro máximo

d 0 - diâmetro mínimo

P - percentagem, em peso, que passa na peneira de diâmetro d

n - constante

Dessa forma, tem-se a seguinte classificação:

a) Agregado de graduação densa: 0,35 < n < 0,55 b) Agregado de graduação aberta: 0,55 < n < 0,75 c) Agregado tipo macadame: D ≅ 2d n ≅ 1,0

A equação anterior, para n = 0,50 e d 0 ≅ 0 é chamada equação de Füller:

P = 100dD

Quanto à continuidade da curva de distribuição granulométrica os agregados podem ser classificados em agregados de granulometria contínua e de granulometria descontínua. O de granulometria contínua apresenta todas as frações em sua curva de distribuição

81

granulométrica sem mudanças de curvatura. O de granulometria descontínua apresenta ausência de uma ou mais frações, em sua curva de distribuição granulométrica, dando formação de patamares, caracterizando-se pela mudança de curvatura da curva granulométrica, ou seja, por pontos de inflexão.

Figura 25 - Ensaio de Distribuição Granulométrica

3/8” 1/2”DIÂMETROS DAS PARTICULAS

% PASSAN

DO

CONTÍNUA

DESCONTÍNUA

3/4” 1”

90

80

70

60

50

Os agregados necessitam muitas vezes de uma operação de aperfeiçoamento para sua utilização, como a pedra britada e o pó-de-pedra. Daí as seguintes definições serem consideradas:

Pedra afeiçoada: é a pedra bruta trabalhada para determinados fins específicos, tais como: pedra para paralelepípedos, para meios-fios, etc.

Pedra marroada: é a pedra bruta fragmentada por meio de marrão e com dimensões tais que possa ser manuseada.

Pedra não marroada: é uma porção de rocha não trabalhada, ou seja, rocha bruta.

Brita: é o material resultante da britagem de pedra, escória de alto forno, etc.

Brita classificada ou graduada: é a brita obedecendo a determinados limites de diâmetro. Às vezes, para fins práticos, essa brita é numerada de acordo com o seu diâmetro máximo.

Brita corrida: é o resultante da britagem, sem haver qualquer processo de separação granulométrica.

Pedrisco: é o material proveniente de britagem da pedra e com diâmetro compreendido entre 6,4 mm e 2,0 mm.

Pó-de-pedra: é o produto da britagem, com diâmetro das partículas menores que 2,0 mm.

2.2.3 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS

2.2.3.1 CONCEITUAÇÃO

As características tecnológicas de um agregado servem para assegurar uma fácil distinção de materiais, de modo a se poder comprovar sua uniformidade, bem como a

82

escolha de um material que resista, de forma adequada, as cargas que o pavimento irá suportar.

As características dos agregados que devem ser levadas em conta nos serviços de pavimentação, são as seguintes:

a) Granulométrica b) Forma c) Absorção de água d) Resistência ao choque e ao desgaste e) Durabilidade f) Limpeza g) Adesividade h) Massa específica aparente i) Densidade real e aparente do grão

A granulometria do agregado, representada pela curva de distribuição granulométrica, é uma das características que asseguram estabilidade aos pavimentos, em conseqüência do maior atrito interno obtido por entrosamento das partículas, desde a mais graúda à partícula mais fina.

Entre nós, a forma predominante entre os grãos de um agregado é avaliada por um índice, denominado Índice de Forma, cuja determinação se faz por meio de ensaio específico, normalizado pelo DNER. Na construção de revestimentos asfálticos do tipo tratamento superficial é importante que a maioria dos agregados empregados tenham a forma cúbica. No caso de revestimento por mistura admite-se agregados com formas lamelares ou alongadas.

A porosidade do agregado é avaliada através de ensaios de absorção de água. Indica a quantidade de água que um agregado é capaz de absorver quando em contato com a mesma. É determinada em função da diferença de pesos, expressos em percentagem, observados em uma amostra que, inicialmente é mergulhada em água por 24 horas e depois seca em estufa a 100 ºC - 110 ºC, até constância de peso.

A resistência ao choque e ao desgaste está associada à ação do tráfego ou aos movimentos recíprocos das diversas partículas. A resistência ao choque é avaliada pelo ensaio Treton e a resistência ao desgaste pelo ensaio Los Angeles, ambos normalizados pelo DNER.

A durabilidade do agregado está relacionada a resistência ao intemperismo. É avaliada por meio de um ensaio em que o agregado é submetido ao ataque de uma solução padronizada de sulfatos de sódio ou de magnésio. Esse ensaio é descrito com detalhes nos métodos de ensaios do DNER. Por outro lado, os agregados para serem usados na pavimentação betuminosa devem ser isentos de substâncias nocivas, tais como argila, matéria orgânica, etc, caracterizando, assim, a limpeza do agregado.

Uma das qualidades essenciais a se exigir de um agregado a ser usado em revestimentos asfálticos é que tenha boa adesividade, isto é, não haja possibilidade de deslocamento da

83

película betuminosa pela ação de água. Em geral, os agregados básicos ou hidrofílicos (calcários, basaltos) têm maior adesividade do que os ácidos ou hidrofóbicos (granitos, gnaisses). Existem vários procedimentos para avaliar essa característica dos agregados, alguns dos quais normalizados no meio rodoviário. A adesividade satisfatória pode ser conseguida mediante o emprego de pequenas percentagens de substâncias melhoradoras de adesividade. Esses corretivos de adesividade podem dividir-se em dois grandes grupos: os sólidos (cal extinta, pó calcário, cimento Portland) e os líquidos (alcatrão e dopes). Os mais largamente utilizados são os dopes de adesividade devido a sua eficiência e facilidade de aplicação no campo. São produtos líquidos ou pastosos, à base de aminas terciários e quartenários, facilmente miscíveis no cimento asfáltico. Os dopes são utilizados normalmente na proporção de 0,5 % para 99,5 % de cimento asfáltico. Muitas vezes o asfalto dopado não apresenta boa adesividade ao agregado devido a um dos seguintes fatores: quantidade do dope inferior à necessária, má qualidade do dope, falta de homogeneização do dope no asfalto. Existem métodos para testar a eficiência do dope.

A massa específica aparente de um agregado é necessária para transformação de unidades gravimétricas em volumétricas e vice-versa, muito em uso nos serviços de pavimentação. Sua determinação é preconizada por métodos normalizados pela ABNT e pelo DNER. A massa específica do grão identifica o material, a partir do qual se obteve o agregado.

2.2.3.2 DETERMINAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTAIS

2.2.3.2.1 AGREGADO GRAÚDO

a) Amostragem

Para que as características dos agregados possam ser determinadas de modo correto é necessário que a amostra ensaiada seja representativa do agregado. Nos agregados amontoados no canteiro de obras, há a formação de uma segregação natural de material devido à tendência dos grãos maiores se acumularem na zona periférica do monte. Para a formação de amostra representativa são colhidas, em diferentes pontos do depósito ou do material amontoado, amostras parciais que após reunidas formarão a amostra total. Esta amostra total deverá ser misturada e quarteada através de quarteador ou quarteamento manual. Para o quarteamento com quarteador, procede-se do seguinte modo: Verte-se o agregado no quarteador, recolhendo-se a amostra dividida através da grade, em dois recipientes. Os agregados de um dos recipientes são separados, e o outro, é então passado outra vez no quarteador, dividindo-se em duas outras porções. Este procedimento é feito até que se obtenha a quantidade de amostra desejada em um dos recipientes. Para o quarteamento pelo processo manual, procede-se do seguinte modo:

84

Os agregados são colocados em um monte em forma de cone, o qual será transformado em tronco de cone com o auxílio de uma pá para achatamento. Em seguida, divide-se diametralmente o tronco do cone em quatro partes mais ou menos iguais e tomam-se duas partes opostas de agregados misturando-os. Essa operação é repetida tantas vezes quantas forem necessárias para se obter uma quantidade de material desejado para a realização dos ensaios de caracterização.

b) Densidade Real do Grão (Apparent Specific Gravity) e Densidade Aparente do Grão (Bulk Specific Gravity) (DNER – ME 081/98)

A massa específica de um material é a relação entre a massa (M) e o volume (V) do material; é um número dimensional. A densidade de um material é a relação entre a massa específica do material e a massa específica da água (γa) nas condições de ensaio; é adimensional. Como a massa específica da água é praticamente igual a 1,0, pode-se confundir numericamente densidade e massa específica. Na determinação da massa específica real e aparente do grão de um agregado graúdo, deve ser levado em consideração o volume da parte sólida e o volume dos poros dos agregado. Tem-se, portanto, em um grão de agregado:

Figura 26 - Esquema de um Grão de Agregado

Vs

Vpi

Vpp

Vs - Volume da parte sólida Vpi - Volume de poros impermeáveis Vpp - Volume de poros permeáveis Dessa forma, definem-se os seguintes parâmetros característicos de um agregado: Massa específica real do grão (µR ) é a relação entre a massa do grão e o volume da parte sólida. Como é muito difícil a determinação do volume de poros impermeáveis considera-se esse volume como parte integrante do volume dos sólidos, ou seja:

µRs pi

MV V

=+

Massa específica aparente do grão (µa) é a relação entre a massa do grão e o volume da parte sólida mais os volumes dos poros impermeáveis e permeáveis.

85

µas pi pp

MV V V

=+ +

As densidades real e aparente do grão são portanto:

Dr =µγ

r

a

Da =µγ

a

a A determinação em laboratório requer o seguinte procedimento: A amostra quarteada ( ≅ 800 g) é lavada e imersa em água a temperatura ambiente por 24 horas. Após, é retirada da água de imersão e enxuta superficialmente com uma toalha e pesada (Ph). Determina-se o peso da amostra úmida imersa em uma cesta de malha nº 10 (Pi). Posteriormente seca-se em estufa a 105 ºC - 110 ºC até peso constante (Ps ). Deve-se sempre levar em conta que o peso da cesta deve ser descontado. Tem-se, assim:

DP

P Prs

s i=

−

DP

P Pah

h i=

−

Figura 27 - Esquema de Determinação de Densidade de um Agreagado

BALANÇA

ÁGUA

BALDE

AGREGADO

Pi

Ps E

86

onde: Ps - Pi = Volume de partículas sólidas Ph - Pi = Volume de partículas sólidas + volume de poros preenchidos pela água Exemplificando, vem:

DP

P PP

P P Ers

s i

s

s s=

−=

− −( )

DP

P PP

P P Eas

h i

s

h s=

−=

− −( )

DP

P P VP

V Vas

h s s a

s

a a s a=

− +=

+γ γ γ

DP

Vas

t a=

γµγ

= a

a Um agregado de origem de rocha granítica tem densidade real (Dr) e aparente do grão (Da), da ordem de Dr = 2,75 e Da = 2,70 A finalidade principal da determinação das densidades é o cálculo de densidades teóricas de misturas betuminosas. Uma parcela do material betuminoso penetra nos poros do agregado e outra parcela envolve o agregado. Como o veículo para a determinação das densidades é a água e, conseqüentemente, o volume de poros preenchidos pelo asfalto é menor do que o volume de poros preenchidos pela água, a densidade efetiva (Def)a ser considerada numa mistura betuminosa é diferente das densidades anteriormente determinadas. Assim, a densidade efetiva ou massa específica efetiva é a relação entre a massa do grão do agregado e seu volume de partículas sólidas, mais o volume de poros impermeáveis e o de poros no qual o material betuminoso penetrou durante o tempo de recobrimento do agregado, ou seja:

µefs pi pa

MV V V

=+ +

Como os estudos a respeito do assunto não fornecem dados concretos para a definição do parâmetro efetivo a ser considerado, pode-se admitir o seguinte critério prático:

− Considerando a água como veículo:

87

− Considerando o asfalto na mistura:

onde: Vpa - Volume de poros preenchidos pelo asfalto logo, tem-se: Vpp > Vpa Vs + Vpi + Vpp > Vs + Vpi + Vpa > Vs + Vpi Conseqüentemente, vem: µr > µef > µa Admitindo que o critério do valor médio é adequado, tem-se:

µµ µ

efr a=

+2

ou

DD D

efr a=

+2

Portanto, a densidade efetiva a ser considerada numa mistura betuminosa é o resultado da média aritmética entre as densidades real e aparente dos grãos do agregado. Assim, a diferença principal entre a "bulk" e a "apparent specific gravity" é que os vazios permeáveis são incluidos no volume do agregado para a "bulk" e excluidos no volume do agregado para a "apparent". Estes valores podem variar de maneira sensível em agregados, tendo uma quantidade relativamente grande de vazios permeáveis, e a diferença será tanto menor quanto mais diminuir a quantidade de vazios permeáveis. De qualquer maneira a "bulk specific gravity" é menor que a "apparent specific gravity". A porosidade do agregado avaliada através do ensaio de absorção é um parâmetro importante a ser considerado no projeto de uma mistura betuminosa.

c) Absorção - É a relação entre peso da água absorvida pelo material após 24 horas de imersão à temperatura ambiente e o peso de material seco (DNER - ME 081/98 , DNER - ME 195/97)

Este valor é determinado quando da realização do ensaio de µa e µr

aP P

Ph s

s=

− x 100

onde: a - absorção da água, em % em peso Para a absorção maior que 1 %, alguns autores consideram o seguinte critério para o cálculo da densidade efetiva:

88

DD

efr=

+ 2D3

a

d) Massa Específica Aparente

A massa específica aparente ( µ ) é a relação entre a massa (M) e o volume total (Vt) do agregado:

µ =MVt

O agregado é colocado e pesado (M1) em um recipiente de madeira de forma cúbica com 12 cm de lado. Pesa-se o recipiente (M2), tem-se assim:

µ =−M M1 2

312( ) A massa específica é influenciada pela forma do recipiente, pelo teor de umidade do agregado bem como pelo modo como é colocado no recipiente. A finalidade do ensaio é a de transformar unidades volumétricas em unidades gravimétricas, e vice-versa.

e) Granulometria (DNER – ME 083/98)

Visa determinar a distribuição dos diferentes tamanhos dos grãos do agregado. A amostra seca em estufa é pesada e peneirada em uma série de peneiras padrões. Com o material retido em cada peneira é calculada a percentagem, em peso, passando, do total da amostra ensaiada.

f) Adesividade (DNER – ME 078/94)

A adesividade do agregado ao ligante betuminoso é medida em laboratório misturando cerca de 500 g de agregado entre as peneiras 3/4" e 1/2", limpo e seco, com 17,5 g de asfalto com e sem o dope. No caso de uso do dope, testa-se inicialmente a proporção de 99,5 % de asfalto para 0,5 % de dope, em peso. No caso de cimento asfáltico, este é aquecido a cerca de 130 ºC para proporcionar uma boa mistura com o agregado. Após o resfriamento da mistura, ou cura ou rompimento, conforme o ligante utilizado, os agregados envolvidos são colocados em um vidro com água e levados à estufa a 40 ºC por 72 horas. É verificado se o recobrimento é perfeito (boa adesividade) ou se houve o deslocamento de películas de ligante betuminoso (má adesividade). Há um ensaio rápido para saber se um ligante betuminoso foi ou não dopado. Consiste em recobrir o agregado com o ligante, deixar esfriar a mistura, ou curar conforme o ligante.Joga-se o agregado recoberto com o ligante dentro de um recipiente com água em ebulição e espera-se três minutos. Após, verifica-se a condição agregado-ligante. Se decorrido os três minutos de fervura não houver deslocamento da película de ligante a adesividade é boa e o dope é de boa qualidade, caso contrário o dope é de má qualidade ou ligante não foi dopado adequadamente. É um ensaio de resistência ao calor. Um outro método para medir a eficiência dos dopes consiste em submeter durante dois dias numa estufa a 140 ºC e mais um dia a 160 ºC, uma amostra de cimento asfáltico dopado. Após esse período o material é retirado da estufa e é realizado o

89

ensaio de adesividade convencional: agregado recoberto de ligante betuminoso submetido a 40 ºC em estufa por 72 horas. Os dopes de boa qualidade têm boa resistência ao calor não havendo, portanto, alteração dos seus constituintes fundamentais. Existe um método para medir a adesividade de uma mistura asfáltica, e que reproduz na prática o problema da ação da água sobre a mistura de agregados. Tomam-se seis corpos-de-prova, de acordo com a dosagem pré-estabelecida; com três deles, determina-se a resistência à compressão (R) por exemplo; os outros três c.p. são mergulhados em água a 50 ºC durante 24 horas; ao fim dessas 24 horas, determina-se sua resistência à compressão (R'). A relação de perda de resistência havida pela ação da água é:

RR

'⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

Para que se considere que a mistura não é afetada pela ação da água, essa relação deve ser maior ou igual a 0,75 (não deve haver uma perda de resistência maior que 25 %) RR

',≥ 0 75

São dois os casos em que se deve tomar cuidado com o problema de adesividade:

− Serviços por penetração

− Serviços em que se utilizem asfaltos diluídos

g) Perda à Abrasão (DNER – ME 035/98)

A perda à abrasão Los Angeles, consiste em submeter cerca de 5000g (mi) de agregado a 500 a 1000 revoluções no interior do cilindro de uma máquina Los Angeles. Cerca de dez esferas padrões de aço misturadas ao agregado induzem impactos violentos nos grãos por ocasião do movimento de rotação do cilindro. O resultado do ensaio é avaliado pela perda de material em relação a massa inicial da amostra:

LAm m

mi f

i=

− x 100

Este ensaio tem sido bastante criticado no meio rodoviário devido não representar a ação do tráfego sobre o revestimento betuminoso. O valor Los Angeles deve ser baixo para os serviços do tipo tratamento superficial e macadame betuminoso. Nas misturas betuminosas, em geral, pode-se projetar uma matriz argamassada de modo a atenuar a má qualidade do agregado, por exemplo, uma argamassa com excesso de agregado miúdo, "filler" e cimento asfáltico, minimiza o atrito dos grãos, sem alterar as demais características da mistura betuminosa.

h) Forma (DNER - ME 086/94)

O ensaio de cubicidade tem por finalidade medir a forma do grão. No ensaio, os agregados são passados por crivos redutores e é calculado um índice de forma (f) que

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varia de 0 a 1,0. Quando f = 1, diz-se que o agregado é de ótima cubicidade; quando f=0, ele é lamelar (achatado ou alongado). As especificações preconizam um f > 0,50 para que o agregado passe no teste de forma. Nos tratamentos superficiais é importante trabalhar com agregados com f > 0,50. Os agregados lamelares são facilmente quebrados pela ação do tráfego, dando origem à formação acelerada de buracos na pista da rodovia. O ensaio de índice de forma não é indicado para os seixos rolados, pois estes, tem sempre f ≅ 1,0, ou seja, ótima cubicidade.

i) Resistência ao Choque (DNER – ME 399/99)

O ensaio de impacto ou choque consiste em dar uma série de golpes com um soquete padrão no agregado colocado dentro de um cilindro-aparelho Treton. Determina-se a perda de peso do agregado após a ação do impacto.

j) Esmagamento (DNER – ME 197/97)

O ensaio de esmagamento mede a resistência do agregado à compressão de uma carga de 40 tf, aplicado uniformemente sobre os agregados colocados dentro de um cilindro, a razão de 4 tf/min.

k) Sanidade (DNER – ME 089/94)

Visa determinar a resistência dos agregados à desintegração química. O basalto se deteriora formando argila, que não serve para pavimentação, logo este ensaio é bastante importante para este tipo de agregado. Consiste em atacar o agregado com solução saturada de MgS04 ou Na2S04, por cinco ciclos de 16 a 18 horas a 21 ºC. O resultado é dado como perda de peso, que deve ser menor ou igual a 12 %.

2.2.3.2.2 AGREGADO MIÚDO

a) Amostragem

Nos agregados miúdos o problema de amostragem é bem mais atenuado que nos agregados graúdos. A segregação dos grãos é menor, pois trata-se de material de granulometria fina, passando na peneira de malha 2,0 mm (Nº10). Contudo, devem ser tomados cuidados para que a amostra coletada seja representativa do material.

b) Densidade Real do Grão (DNER - ME 084/95 , DNER - ME 194/98)

Tem por finalidade caracterizar o material, sendo um dos parâmetros destinados ao cálculo da densidade teórica de misturas betuminosas. Consiste em pesar um picnômetro vazio (A) de capacidade 500 ml.Adicionar uma quantidade de cerca 50 g de agregado miúdo e pesar (B). Adicionar água até uma referência marcada no picnômetro e pesar (C).Posteriormente, determinar o peso do picnômetro cheio de água (D). Calcular a densidade pela fórmula:

DB A

D A C Br =−

− − −( ) ( )

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c) Massa Específica Aparente

O ensaio é similar ao realizado para o agregado graúdo. O material deve ser ensaiado no estado seco. A massa específica aparente tem como finalidade a transformação de unidades volumétricas em gravimétricas e vice-versa.

d) Granulometria

É utililizado o mesmo procedimento do agregado graúdo e tem a mesma finalidade.

e) Adesividade (DNER - ME 079/94)

Tem a mesma finalidade que para os agregados graúdos. O procedimento usado no meio rodoviário é preconizado pelo DNER através do método Riedel-Weber. As areias por serem constituídas de grãos de quartzo, não tem boa adesividade ao cimento asfáltico.

f) Matéria Orgânica (DNER - ME 055/95)

A matéria orgânica é nociva aos revestimentos de concreto de cimento, diminuindo a resistência à compressão do concreto. Contudo, como nas misturas betuminosas a quente, os agregados são aquecidos a elevadas temperaturas (≅ 160 ºC), o material orgânico é queimado, não causando danos a essas misturas. O ensaio para verificar a existência de material orgânico consiste em atacar a amostra com ácido tânico durante 24 horas, e, comparativamente com um "branco", verificar visualmente ou colorimetricamente a intensidade de coloração do material.

g) Equivalente de Areia(DNER - ME 054/97)

Tem por finalidade detectar a presença de finos plásticos nos agregados míudos. Esses finos provocam fenômenos de retração e inchamentos quando estão presentes nas misturas betuminosas. O teste consiste em colocar o agregado passando na peneira nº 4 em uma proveta que contêm uma solução de: cloreto de cálcio x glicerina x formaldeído, em repouso por vinte minutos. Em seguida, agitar o conjunto por 30 s e, posteriormente, completar a proveta com a mesma solução até o nível pré-determinado - operação de lavagem do agregado. Deixar mais vinte minutos em repouso e ler com uma régua graduada a altura do floculado (h1). Com uso de um pistão padronizado introduzido na proveta, lê-se a altura do material depositado (h2). O equivalente de areia é determinado pela fórmula:

EAhh

= 2

1 x 100

O equivalente de areia deve ser superior ou igual a 55 %, para que o agregado miúdo possa ser utilizado em misturas betuminosas.

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2.2.3.2.3 MATERIAL DE ENCHIMENTO: FILLER

a) Amostragem

Esses materiais são fornecidos a granel ou ensacados. Como são de granulometria muito fina, não tem problemas de segregação. O importante é verificar se atendem perfeitamente os condicionantes exigidos nas especificações de serviço.

b) Grumos

São pequenos torrões formados pela aglutinação de partículas quando o material está úmido. Os grumos não podem estar presentes no "Filler" por não ser este submetido, necessariamente, ao aquecimento por ocasião da confecção das misturas betuminosas. O cimento, por exemplo,fica endurecido com a presença de umidade. O ensaio consiste em verificar se há presença ou ausência de grumos, pelo simples atrito entre os dedos. É um teste qualitativo.

c) Massa específica real

A finalidade é caracterizar o material, sendo um dos parâmetros usados para o cálculo de densidades teóricas de misturas betuminosas. O ensaio é realizado com o frasco Le Chatelier. Enche-se o frasco com querosene até a referência 0 a 1 e faz-se a leitura (L1). Coloca-se cerca de 50 g do material (M) que vai ser ensaiado e lê-se, na graduação do frasco, a leitura (L2). Tem-se, assim:

12 LLMµ−

=

2.3 MATERIAIS BETUMINOSOS

2.3.1 GENERALIDADES

Em serviços de pavimentação são empregados os seguintes tipos de materiais betuminosos: cimentos asfálticos, asfaltos diluídos, emulsões asfálticas e alcatrões.

2.3.2 CIMENTO ASFÁLTICO

O cimento asfáltico é o asfalto obtido especialmente para apresentar características adequadas para o uso na construção de pavimentos, podendo ser obtido por destilação do petróleo em refinarias ou do asfalto natural encontrado em jazidas. O cimento asfáltico de petróleo recebe o símbolo CAP e o cimento asfáltico natural o símbolo CAN. São semi-sólidos à temperatura ambiente, e necessitam de aquecimento para terem consistência apropriada ao envolvimento de agregados, possuem características e flexibilidade, durabilidade, aglutinação, impermeabilização e elevada resistência à ação da maioria dos ácidos, sais e álcalis.

Os cimentos asfálticos de petróleo são classificados pelo seu "grau de dureza" retratado no ensaio de penetração, ou pela sua viscosidade.

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A penetração de um CAP é definida como a distância em décimos de milímetro que uma agulha padronizada penetra verticalmente em uma amostra de cimento asfáltico, sob condições especificadas de carga, tempo e temperatura, ou seja, 100 g, 5s e 25 ºC. Por exemplo, se a agulha penetrou 5,7 mm = 57 (1/10 mm), diz-se que o CAP tem uma penetração 57. Quanto menor a penetração, "mais duro" é o cimento asfáltico. O Instituto Brasileiro de Petróleo e o Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER) especificam quatro tipos de CAP, pela sua penetração: CAP 30-45; CAP 50-60, CAP 85-100 e CAP 150-200.

A classificação pela viscosidade contempla três tipos: CAP-7; CAP-20 e CAP-40.

2.3.3 ASFALTO DILUÍDO

Os asfaltos diluídos ou "cut-backs" são diluições de cimentos asfálticos em solventes derivados do petróleo de volatilidade adequada, quando há necessidade de eliminar o aquecimento do CAP, ou utilizar um aquecimento moderado.

Os solventes funcionam somente como veículos para utilizar o CAP em serviços de pavimentação. A evaporação total do solvente após a aplicação do asfalto diluído deixa como resíduo o CAP que desenvolve, então, as propriedades cimentícias necessárias. A essa evaporação dá-se o nome de cura do asfalto diluído.

2.3.4 EMULSÃO ASFÁLTICA

A emulsão asfáltica é uma dispersão coloidal de uma fase asfáltica em uma fase aquosa (direta), ou, então, uma fase aquosa dispersa em uma fase asfáltica (inversa), com ajuda de um agente emulsificante. São obtidas combinando com água o asfalto aquecido, em um meio intensamente agitado, e na presença dos emulsificantes, que têm o objetivo de dar uma certa estabilidade ao conjunto, de favorecer a dispersão e de revestir os glóbulos de betume de uma película protetora, mantendo-os em suspensão.

Para a fabricação das emulsões são utilizados equipamentos que realizam uma agitação intensa a fim de obter as dispersões mais finas e mais estáveis possíveis. São utilizados na fabricação os moinhos coloidais, moinhos de bolas, homogeneizadores, agitadores mecânicos, misturadores, emulsionadores por injeção etc.

Os emulsificantes ou produtos tensoativos utilizados na fabricação das emulsões são divididos em duas grandes categorias: aniônicos e catiônicos.

Os emulsificantes aniônicos são sabões onde um ânion orgânico está associado a um álcali, como por exemplo o estearato de sódio. É solúvel no betume, conferindo aos glóbulos de betume na emulsão uma carga elétrica negativa, mantendo-os separados. As emulsões obtidas com esses emulsificantes são denominadas de Emulsões Aniônicas.

Os emulsificantes catiônicos, que são geralmente os sais de amina, conferem aos glóbulos de betume uma carga elétrica positiva, dando origem as Emulsões Catiônicas.

Os emulsificantes são adicionados em pequena quantidade, da ordem de 1,5% em peso, sobre a emulsão, enquanto que o material betuminoso constitui cerca de 60% do produto.

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Os asfaltos diluídos e os cimentos asfálticos mais mole são normalmente os mais utilizados na fabricação das emulsões, embora os procedimentos mais modernos contemplem também os asfaltos mais duros.

As emulsões catiônicas rompem por reação química entre o emulsificante e o agregado e por evaporação da água. A esse fenômeno de separação material betuminoso - água, dá-se o nome de ruptura da emulsão. Nas aniônicas a ruptura se dá principalmente por evaporação da água. O sinal de ruptura é dado pela mudança de cor da emulsão, que passa da marrom para a preta.

Para garantir o transporte e armazenagem, as emulsões devem ter um mínimo de estabilidade à ruptura, que é garantida pela quantidade e qualidade do emulsificante empregado.

Quanto à velocidade de ruptura, as emulsões asfálticas classificam-se em três tipos:

– Ruptura Rápida - RR – Ruptura Média - RM

– Ruptura Lenta - RL

As emulsões de ruptura rápida, com uma percentagem relativamente baixa de emulsificante, são indicadas para pinturas de ligação e na construção de revestimentos por penetração. As de ruptura média e ruptura lenta são utilizadas principalmente para mistura com agregados graúdos e miúdos, respectivamente. Desempenham papel importante no processo de ruptura o tipo de agregado e o estado de sua superfície: seco ou molhado.

As emulsões especiais são fabricadas sem carga elétrica (não-iônica).

As especificações de serviço fixam as características básicas para emulsões asfálticas catiônicas, aniônicas e especiais.

As catiônicas e aniônicas são classificadas pela sua ruptura, viscosidade, teor de solvente e resíduo asfáltico, nos seguintes tipos:

– RR-1C; RR-2C - emulsões asfálticas catiônicas de ruptura rápida – RM-1C; RM-2C - emulsões asfálticas catiônicas de ruptura média – RL-1C - emulsão asfáltica catiônica de ruptura lenta

A letra C é um indicativo de emulsão catiônica e os números 1 e 2 de viscosidades crescentes, respectivamente.

– RR-1; RR-2 - emulsões asfálticas aniônicas de ruptura rápida

– RM-1; RM-2 - emulsões asfálticas aniônicas de ruptura média – RL-1 - emulsão asfáltica aniônica de ruptura lenta

As emulsões especiais utilizadas na fabricação de lamas asfálticas recebem o símbolo LA, seguido de uma ou duas indicações, conforme sua ruptura e carga de partícula:

– LA-1; LA-2 - emulsões aniônicas de lama asfáltica – LA-1C; LA-2C - emulsões catiônicas de lama asfáltica

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– LA-E - emulsão especial de lama asfáltica

As emulsões asfálticas são constituídas basicamente de uma fase ligante (60% CAP) e de uma fase aquosa (40%), de acordo com a Figura 28:

Figura 28 - Esquema Simplificado das Fases de Emulsão Asfáltica

ASFALTO FLUXANTESOLVENTE ÁCIDO ÁGUA SOLVENTE

FASELIGANTE

FASEAQUOSA

MOINHO

EMULSÃO

As emulsões catiônicas apresentam boa adesividade aos agregados com cargas elétricas superficiais eletronegativas, tais como os arenitos e granitos (elevada percentagem de sílica). As aniônicas, contudo, têm boa adesividade aos agregados do tipo eletropositivo, ou seja, os de natureza calcária. Na presença de agregados do tipo eletronegativo necessitam do emprego de melhoradores de adesividade.

Entre as vantagens das emulsões em serviços de pavimentação destacam-se o transporte, a estocagem e a aplicação a frio na temperatura ambiente.

2.3.5 ALCATRÃO

A grande maioria dos alcatrões usados na pavimentação são subprodutos de destilação destrutiva do carvão em coquerias de usina siderúrgicas. O carvão nos fornos das usinas é aquecido a cerca de 1000 ºC, resultando então o coque, vapores e gases, que após resfriamento e condensação constituem a fase líquida, que desidratada, dá origem ao alcatrão bruto. O alcatrão para pavimentação resulta da destilação do alcatrão bruto, obtido especialmente para apresentar características próprias para a utilização na construção de pavimentos. Dependendo do grau de destilação são obtidos diferentes tipos de resíduos: alcatrão líquido, viscoso (semi-sólido) e piche.

A composição química do alcatrão é afetada principalmente pelo tipo de material utilizado na sua fabricação: carvão, linhito, madeira, etc.

Os alcatrões para pavimentação recebem o símbolo AP que deve preceder às indicações de vários tipos, conforme sua viscosidade ou sua flutuação:

– AP-1; AP-2; AP-3; AP-4; AP-5; AP-6 - alcatrões para pavimentação líquidos. – AP-7; AP-8; AP-9; AP-10; AP-11; AP-12 - alcatrões para pavimentação semi-sólidos

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2.3.6 CARACTERÍSTICAS ORGANOLÉPTICAS DOS MATERIAIS BETUMINOSOS

Essas características estão associadas a cor, odor e estado em que os materiais betuminosos se encontram na temperatura ambiente:

a) Cimento Asfáltico

− estado: sólido ou semi-sólido

− cor: preta brilhante

− odor: inodoro

b) Asfalto Diluído

− estado: líquido

− cor: preta brilhante

− odor: do solvente

c) Emulsão Asfáltica

− estado: líquido

− cor: marrom

− odor: do solvente ou emulsificante

d) Alcatrão

− estado: líquido ou semi-sólido

− cor: preta

− odor: do creosoto

Resumidamente os ligantes betuminosos podem ser assim classificados:

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Figura 29 - Esquema dos Ligantes Betuminosos

LIGANTESBETUMINOSOS

NATURAL(AN)

PETRÓLEO(AP)

ALCATRÃO(AP)

LÍQUIDOS - AP-1 a A-6SEMI-SÓLIDOS - AP-7 a AP-12

LÍQUIDOS

SEMI-SÓLIDO

SÓLIDOS - OXIDADOS, SOPRADOS

ROCHAS ASFÁLTICAS - XISTOS, ARENITOSLAGOS ASFÁLICOS

EMULSÃOASFÁLTICA

ASFALTODILUÍDO

CIMENTOASFÁLTICO

ANIÔNICA

CATIÔNCA

CURA RÁPIDA - CRCURA MÉDIA - CMCURA LENTA - CL

CAP - 30/45CAP - 50/60CAP - 85/100CAP - 150/200

RUPTURA RÁPIDA - RRRUPTURA MÉDIA - RMRUPTURA LENTA - RL

RUPTURA RÁPIDA - RRRUPTURA MÉDIA - RMRUPTURA LENTA - RL

As propriedades importantes dos materiais betuminosos dizem respeito a sua aglutinação, impermeabilização, durabilidade, e versatilidade de utilização. São materiais de comportamento tensão x deformação dependentes do tempo de aplicação da carga e fundamentalmente termoplásticos, isto é, sua consistência varia com a temperatura. Assim, os efeitos da temperatura, tempo de aplicação da carga e de seu valor são condicionantes importantes a serem consideradas no projeto de pavimentos asfálticos. A durabilidade é a sua capacidade de resistir as mudanças de suas propriedades devido ao imtemperismo nas pistas e também devido ao aquecimento. É normalmente caracterizada pela manutenção das qualidades coesivas, plásticas, e pela resistência ao endurecimento com o tempo.

Os principais fatores que contribuem para o endurecimento do material betuminoso com o tempo são: oxidação, volatilização, polimerização, tixotropia.

A oxidação é a reação do oxigênio do ar com o ligante, enquanto que a volatilização é a evaporação dos constituintes voláteis - função da temperatura.

A polimerização é a formação de uma grande molécula pela combinação de moléculas pequenas. O fenômeno de tixotropia explica porque há um maior aumento de consistência do CAP, em locais onde não ocorrem as solicitações do pavimento pelo tráfego.

O endurecimento do ligante por um dos fenômenos mencionados é uma das causas de ocorrência de trincas prematuras na superfície dos pavimentos, daí a importância de um controle da qualidade adequado, para o recebimento e aplicação do material betuminoso. Esses fenômenos estão sempre associados às temperaturas de refino, de recebimento, de aplicação, e à suscetibilidade térmica do ligante betuminoso produzido.

98

2.3.7 ENSAIOS E ESPECIFICAÇÕES

2.3.7.1 CIMENTO ASFÁLTICO

2.3.7.1.1 PENETRAÇÃO (DNER - ME 003/99 , MB - 107)

A consistência de um cimento asfáltico no estado semi-sólido ainda é medida pelo ensaio de penetração. Consiste em determinar a profundidade, em décimos de milímetro, que uma amostra de cimento asfáltico numa temperatura de 25 ºC. A massa total atuante na agulha é de 100 g.

O grau de dureza do CAP é tanto maior quanto menor for o valor da penetração da agulha na amostra: CAP-30/45 é mais duro do que o CAP-85/100.

Este ensaio isoladamente não caracteriza perfeitamente a qualidade de um cimento asfáltico, contudo, dá uma indicação do seu grau de dureza, sendo utilizado em algumas especificações como parâmetro de classificação e, principalmente, para caracterizar o comportamento do material betuminoso recuperado de um revestimento existente. Valores de penetração abaixo de 15 (0,1mm) estão associados a betumes envelhecidos e quebradiços. Os resultados dos ensaios de penetração têm sido bastante utilizados no estudo da Reologia dos Asfaltos.

2.3.7.1.2 ESPUMA – ÁGUA (MB - 37)

Os cimentos asfálticos de petróleo (CAP) não devem conter água, porque espumam com o aquecimento, causando até explosões. À medida que se precede o aquecimento do CAP contaminado com água, há uma resistência natural proporcionada pelo CAP à evaporação da água, que quando vencida, pode lançar a longas distâncias partículas de asfalto, causando graves acidentes de entrada de água no caminhão de transporte ou nos tambores de depósito dos cimentos asfálticos. O ensaio para verificar a presença de água é do tipo qualitativo e está descrito em método aprovado pelo DNER.

2.3.7.1.3 DENSIDADE RELATIVA (MB - 387)

É a relação entre a massa do CAP a 20 ºC e a massa de igual volume de água a 4 ºC. Caracteriza a natureza do material, por exemplo, para o CAP a densidade é da ordem de 1,02 enquanto que para o CAN o valor é da ordem de 1,12. Tem por finalidade a transformação de unidades gravimétricas em volumétricas e é utilizada no cálculo do volume de vazios de mistura betuminosa. A sistemática de ensaio está padronizada no DNER.

2.3.7.1.4 SOLUBILIDADE - TEOR DE BETUME (DNER - ME 010/94 , MB - 166)

O ensaio de solubilidade no bissulfeto de carbono tem por finalidade determinar o grau de pureza do material, ou seja, quantidade de betume contida no material betuminoso, expressa em percentagem. A porção insolúvel é constituída por impurezas, enquanto que a solúvel representa os constituintes ativos aglutinantes.

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Como o bissulfeto de carbono é muito inflamável, de odor desagradável e bastante tóxico, tem-se empregado o tricloroetileno ou o tetracloreto de carbono - CCL4, que tem a vantagem de apresentar essas características mais atenuadas. As experiências de laboratório têm revelado resultados satisfatórios em que pese a insolubilidade dos carbenos no CCL4. Entretanto, como a percentagem de ocorrência dos carbenos normalmente é muito pequena (cerca de 0,2%) os resultados não são afetados significativamente. No caso de CAP que sofrerem um superaquecimento, esse valor pode até ultrapassar a 0,5%.

Os asfaltos derivados do petróleo são cerca de 99,5% solúveis, os asfaltos naturais cerca de 75%, enquanto que os alcatrões são solúveis de 75% a 90%, devido à presença do carbono livre.

O ensaio consiste em tratar uma determinada massa de ligante betuminoso (2g) com tricloroetileno ou com o CCL4 e deixar por 15 minutos. Após, é feita a filtração da solução assim obtida, em um cadinho de Gooch forrado em seu fundo com amianto calcinado. A diferença de massa entre a amostra inicial e a parte insolúvel - massa da fração solúvel - é expressa em percentagem da massa inicial da amostra. Este ensaio está normalizado no DNER.

2.3.7.1.5 PONTO DE FULGOR (DNER - ME 148/94 , NBR - 11341)

É a menor temperatura na qual os vapores emanados durante o aquecimento do material betuminoso se inflamam quando sobre ele passa uma chama sob determinadas condições. Tem por finalidade evitar acidentes de trabalho e verificar possível contaminação do cimento asfáltico com asfalto diluído. Alguns estudiosos acham que os CAP com elevado ponto de fulgor têm elevada durabilidade, embora não esteja ainda perfeitamente comprovado.

Os CAP têm Ponto de Fulgor normalmente superior a 230 ºC. Portanto, a sua contaminação com asfalto diluído diminui sensivelmente a temperatura de inflamação do CAP e se reflete também, na aptidão à compactação da mistura betuminosa.

O equipamento adotado para a realização do ensaio é o chamado Vaso Aberto Cleveland e o procedimento detalhado encontra-se descrito em método aprovado pelo DNER.

2.3.7.1.6 DUCTILIDADE (NB - 167)

É a distância em centímetros que uma amostra de material betuminoso, em condições padronizadas, submetida a uma tração, em condições especificadas, se rompe. A temperatura do ensaio é de 25 ºC e a velocidade de deformação de 5 cm/min.

A ductilidade é a propriedade de um material suportar grandes deformações (alongamento) sem ruptura, caracteriza uma resistência à tração e a flexibilidade do CAP. Quanto mais dúctil, maior a flexibilidade do material. O ensaio está normalizado no método aprovado pelo DNER.

100

2.3.7.1.7 PONTO DE AMOLECIMENTO (NBR - 6560)

Os asfaltos amolecem pouco a pouco quando submetidos ao aquecimento e não possuem ponto de fusão bem definido. Com a finalidade de se ter uma referência semelhante ao ponto de fusão, vários métodos foram desenvolvidos para medir a temperatura na qual o asfalto possui uma determinada consistência. O mundialmente conhecido é o Ponto de Amolecimento Anel e Bola, que determina a temperatura na qual o asfalto amolece quando aquecido em condições padronizadas. Assim, o ponto de amolecimento é a mais baixa temperatura na qual uma esfera metálica padronizada, atravessando um anel também padronizado e cheio com o material betuminoso, pecorre uma determinada distância, sob condições especificadas. O ensaio é normalizado em método aprovado pelo DNER.

2.3.7.1.8 ÍNDICE DE SUSCETIBILIDADE TÉRMICA

Estudos de laboratório têm mostrado que a medida que a temperatura (t) aumenta, o asfalto amolece e, conseqüentemente, a penetração (P) aumenta. A curva da Figura 30 caracteriza a sensibilidade do CAP às variações da temperatura.

Figura 30 - Sensibilidade do CAP em Relação à Variações de Temperaturas

Esses estudos têm também evidenciado que a variação da penetração com a temperatura num sistema "log Pxt", é uma linha reta, cujo coeficiente angular traduz a suscetibilidade térmica do CAP. Como a penetração é muito próxima de 800 (0,1mm) na temperatura do ponto de amolecimento (PA), é possível, portanto, definir a suscetibilidade térmica em termos de penetração a partir da Figura 31.

101

Figura 31 - Suscebilidade Térmica em Termos de Penetração

Pfeiffer e Van Doormaal definiram uma equação, onde a suscetibilidade térmica tem um valor próximo a zero para os asfaltos usados em pavimentação. Introduziram o chamado Índice de Penetração (IP) sob a forma:

020,dt

Plogd= (1) 20 - IP

10 + IP (2)

Confrontando (1) e (2) chegaram a expressão:

IP =+ −500 20 1951 P PA

120 - 50 log P + PAlog

O IP é um índice de suscetibilidade térmica de Pfeiffer e Van Doormaal que nas especificações brasileiras pode variar de (-1) a (+1); valores maiores que (+1) indicam asfaltos oxidados, ou seja, pouco sensíveis a elevadas temperaturas e quebradiços quando a temperatura é baixa e valores menores que (-1) indicam asfaltos muito sensíveis a altas temperaturas, ou seja, amolecem rapidamente.

Estudos têm mostrado que é conveniente determinar a temperatura na qual a penetração é 800 (T800 pen), do que o ponto de amolecimento, como temperatura de referência. O índice de Pfeiffer tem sido muito utilizado para explicar o comportamento reológico dos asfaltos na tecnologia rodoviária, permitindo individualizar rapidamente e de forma simples, os materiais betuminosos mais suscetíveis, ou seja, aqueles que amolecem mais acentuadamente pela ação de temperaturas elevadas.

102

Verifica-se, conseqüentemente, a necessidade de sempre definir uma faixa de temperatura para uma melhor trabalhabilidade das misturas asfálticas, associada a consistência do ligante betuminoso.

Um outro índice que também procura caracterizar a suscetibilidade térmica é o chamado Ponto de Ruptura FRAASS (Fraass Breaking Point), que consiste em curvar repetidamente uma delgada lâmina de aço pintada com asfalto numa espessura de 0,5 mm. Cada curvatura da lâmina dura cerca de 11 segundos, em um banho onde a temperatura vai diminuindo. A temperatura na qual surgem pequenas fissuras no asfalto é chamada de Ponto de Ruptura Fraass. Nesta temperatura, a penetração do CAP é próxima a 1,25 e as especificações européias condicionam uma ruptura Fraass menor do que -10 ºC, para que o CAP possa ser utilizado em regiões muito frias.

A conclusão que se pode chegar, é que a consistência dos materiais betuminosos pode ser definida em métodos empíricos que tentam selecioná-los a partir dos estados em que eles se encontram:

– o ponto de ruptura Fraass, no domínio frágil;

– a penetração, no domínio semi-sólido;

– o ponto de amolecimento, início do domínio fluído;

– a viscosidade, no domínio fluído.

A introdução do módulo de rigidez dos betumes puros para caracterizar todos os domínios, representa uma grande evolução no estudo reológico dos asfaltos para pavimentação.

2.3.7.1.9 ENSAIO DE OLIENSIS "SPOT TEST"

A finalidade deste ensaio é verificar se durante o processo de obtenção do CAP ou durante o transporte não houve um superaquecimento, provocando o craqueamento. Temperaturas muito elevadas, superiores a 180 ºC, podem modificar sensivelmente a estrutura molecular do asfalto, principalmente se este aquecimento ocorreu por ocasião da mistura do asfalto com o agregado.

O ensaio consiste em tomar cerca de 2 g de CAP e adicionar 10,2 ml de nafta padrão, aquecer em banho-maria por 8 minutos e deixar em repouso no referido banho durante 30 minutos numa temperatura de 32 ºC. Posteriormente, pinga-se uma gota da solução obtida em um papel de filtro e observa-se à formação de mancha. O ensaio é dito negativo, quando a mancha é homogênea, em coloração: o material é aceitável. Quando há formação de uma mancha heterogênea, com o centro negro, o teste é dito positivo e o material é inaceitável, ou seja o CAP se encontra carbonizado, perdendo conseqüentemente, suas propriedades essenciais para outros pavimentos asfálticos. Este ensaio é conhecido no meio rodoviário como ensaio de "toque" e se encontra normalizado pela AASHTO sob a designação T- 102.

103

2.3.7.1.10 EFEITO DO CALOR E DO AR - PERDA POR AQUECIMENTO (DNER - 001/94, MB - 425)

É a variação de massa que o material betuminoso sofre quando submetido a aquecimento, sob condições padronizadas. Este ensaio dá uma idéia do envelhecimento (endurecimento) do cimento asfáltico, por perda de constituintes voláteis, fundamentalmente devido a estocagem e durante o período de transporte.

O ensaio para determinar o efeito do calor e do ar: % penetração original, mínimo e % variação em peso, máximo, encontra-se normalizado em método aprovado no DNER.

Recentemente tem-se utilizado também o ensaio de Película Delgada Rolada, denominado pelo AASHTO (T-240) de "Rolling Thin Film Oven Test" - RTFOT, onde uma amostra de asfalto fica em movimento sobre as paredes de um frasco de vidro que rola em uma estufa durante 75 minutos a 163 ºC, com ventilação.

2.3.7.1.11 TEOR DE PARAFINA

A determinação do teor de parafina no asfalto é importante quando o petróleo é de base parafínica, pois a cera parafínica em quantidade elevada diminui significativamente o poder de aglutinação do CAP e que geralmente envolve uma diminuição da ductilidade e da coesão intrínseca. Alguns pesquisadores enfocam o problema de expansão ou contração do CAP com alto teor de parafina, devido o elevado coeficiente linear de expansão desta em relação ao do asfalto. É importante lembrar que é de fundamental importância o tipo de parafina e o estado em que ela se encontra no asfalto. A remoção da parafina do asfalto em laboratório, é feita de acordo com norma alemã DIN-52015 por congelamento a - 20 ºC. As especificações brasileiras não contemplam o teor de parafina, enquanto que, em alguns países europeus o teor máximo admissível é da ordem de 2%.

2.3.7.1.12 VISCOSIDADE

a) Viscosidade Saybolt-Furol (DNER - NE 004/94 , MB - 517)

A viscosidade Saybolt-Furol é o tempo, em segundos, que uma determinada quantidade de material betuminoso (60 ml) leva para fluir através de um orifício de dimensões padronizadas, a uma determinada temperatura. O ensaio se destina a medir a consistência dos materiais betuminosos em estado líquido, de uma forma prática. São utilizados o viscosímetro Saybolt para os materiais asfálticos e o Engler para os alcatrões. Esses equipamentos se destinam, portanto, em medir a resistência ao escoamento desses materiais, a temperaturas variáveis, de acordo com as suas consistências. São utilizadas temperaturas no intervalo de 25 ºC a 170 ºC.

Os asfaltos diluídos são classificados em três tipos, de acordo com o tempo de cura - tempo de evaporação do solvente:

− Asfalto Diluído tipo Cura Rápida - CR: (CAP + fração leve, gasolina).

− Asfalto Diluído tipo Cura Média - CM: (CAP + fração média, querosene).

− Asfalto Diluído tipo Cura Lenta - CL: (CAP + fração pesada, óleo diesel).

104

As especificações brasileiras contemplam os asfaltos diluídos de cura rápida (CR) e de cura média (CM), a partir de suas viscosidades:

− CR-70, CR-250, CR-800, e CR-3000

− CM-30, CM-70, CM-250, CM-800 e CM-3000

A consistência do cimento asfáltico obtida após a evaporação do solvente é próxima ao do cimento asfáltico originalmente empregado na fabricação do asfalto diluído. As quantidades de cimento asfáltico e de diluentes utilizados na sua fabricação variam com as características dos componentes, sendo, em média, as seguintes:

Tabela 17 - Quantidades de CAP e de Dilientes

TIPO CAP DILUENTE

30 52% 48%

70 63% 37%

250 70% 30%

800 82% 18%

3000 86% 14%

Os asfaltos diluídos CR-70, e CM-70 têm, por exemplo, a mesma viscosidade na mesma temperatura, embora tenham tempos de cura diferentes.

A tendência atual é definir relações entre a viscosidade e a temperatura com a finalidade de quantificar de forma adequada as temperaturas de trabalho no laboratório e no campo, ou seja, definir consistências apropriadas para as operações de mistura, espalhamento e compactação de massas betuminosas. As chamadas curvas temperatura x viscosidade são fundamentais para os serviços de campo. O aquecimento inadequado do ligante betuminoso pode trazer consequências graves. A Figura 25 representa a relação temperatura versus viscosidade (T x VSSF), de um CAP 50/60, verificada nos ensaios laboratoriais, através de três determinações (A, B e C). O procedimento a seguir descrito, mostra como se deve proceder para definir a consistência do CAP, nas diferentes etapas de um serviço.

Figura 32 - Relação Temperatura Versus Viscosidade

75

125

95

Log VssF

TºC

A

B

C

155

T1 T2 T3 T4

105

A temperatura ideal de aquecimento do CAP para a confecção de um concreto asfáltico, por exemplo, corresponde a uma viscosidade do CAP de 85 ± 10 segundos preconizada em especificação. Assim, para os valores 75 e 95 é determinada a faixa de aquecimento do ligante (T3 a T4). Com a viscosidade de 140 ± 15 segundos, obtêm-se da mesma forma, os valores T1 e T2, que definem o intervalo de temperatura para a compactação da massa betuminosa. Portanto, as temperaturas de trabalho são definidas pelas equações a seguir apresentadas:

− Temperatura de aquecimento do CAP:

T TT T

CAP = +−

34 3

2 − Temperatura de aquecimento do agregado:

T Tag CAP= + 13 − Temperatura de compactação da massa betuminosa:

T TT T

c = +−

12 1

2 Dependendo da consistência do CAP, os valores das temperaturas poderão variar significativamente. A mistura asfáltica pode apresentar aspecto de excesso de ligante ou de deficiência de ligante no caso das temperaturas não terem sido determinadas corretamente, mesmo que o teor de ligante esteja atendendo ao projeto desenvolvido corretamente no laboratório. Esquematicamente, tem-se:

− temperatura acima da temperatura ótima; exsudação (fluimento do asfalto)

− temperatura abaixo da temperatura ótima; envelhecimento prematuro (fragilidade)

A viscosidade é função da temperatura e dela depende a espessura da película de asfalto que envolve o agregado e que consequentemente influencia acentuadamente a vida de serviço do revestimento betuminoso.

A medida da viscosidade Saybolt dos cimentos asfálticos está padronizada no método aprovado no DNER.

b) Viscosidade Absoluta e Cinemática (NBR - 14756)

A determinação da consistência do asfalto mediante os métodos empírico já descrito, tem uso bastante difundido, devido a sua simplicidade, porém só fornecem valores aproximados da consistência real do material. No caso específico dos asfaltos, é importante o conhecimento do conceito de líquidos newtonianos, para melhor compreender o parâmetro viscosidade, de grande significado no estudo reológico dos materiais betuminosos.

A experiência clássica de Newton constou em considerar um líquido viscoso aderente a duas placas paralelas de vidro de espessuras delgadas e distanciadas de H. Aplicou em uma das placas um esforço tangencial (F) durante um intervalo de tempo ∆t. A outra placa foi mantida fixa de modo que a placa solicitada percorresse um espaço ∆x, com uma velocidade constante (V), ou seja:

106

Figura 33 - Esquema da Experiência de Newton para a Determinação de Viscosidade

A Figura 33 mostra que o líquido sofreu cisalhamento, ou melhor, distorção, de tal forma que a sua velocidade de deformação é dada pela relação ∆γ/∆t. Admitindo atrito ou cisalhamento entre as placas e denominando de γ a tensão correspondente, tem-se:

τ η

τ η

=∆γ∆ t

ou

FA

= =VH

onde:

velocidade de deformação, angular

t

y

∆∆

= velocidade de deformação, angular

HV = gradiente de velocidade

τ = tensão cisalhante

η = coeficiente de viscosidade ou simplesmente viscosidade.

107

Os líquidos que obedecem a essa lei são denominados de líquidos newtonianos. Tem-se como exemplo os hidrocarbonetos, a água, a glicerina, etc.; os asfaltos nem sempre obedecem a essa lei (Figura 34).

Figura 34 - Determinação do Coeficiente de Viscosidade

A unidade de viscosidade bastante usada é o poise, em homenagem ao físico Poiseuille. No sistema CGS tem-se, portanto:

V/Hτη =

η = = = =dina cmcm s cm

dinacm s

gcm s

// / . .

2

2 poise

Poise é portanto "a viscosidade de um líquido cuja lâmina de 1 cm de espessura quando submetida a um tensão de cisalhamento de 1 dina/cm2 sua face superior se desloca em relação a face inferior com uma velocidade de 1 cm/s ou é a viscosidade de um líquido que para apresentar uma velocidade de deformação relativa de 1 s-1 necessita de uma tensão de cisalhamento de 1 dina/cm2". A água na temperatura de 25 ºC apresenta uma viscosidade de 0,01 poise = 1 centipoise. Acima de 60 ºC o CAP tem comportamento aproximadamente newtoniano e conseqüentemente e caracterizam bem a consistência. Entre 0 ºC e 60 ºC os CAP não apresentam comportamento newtoniano, e neste caso é importante informar à

velocidade de deformação ∆ γ∆ t

ou τ, para o qual foi determinado o valor de η.

Para temperaturas menores do que zero graus centígrado o seu comportamento é similar a de um sólido elástico e sua consistência pode ser dada pelo valor do módulo de elasticidade. Estes tipos de comportamento são influenciados significativamente pela composição química do asfalto.

Resumidamente, tem-se: – Comportamento elástico, ou seja, as tensões são proporcionais às deformações

para t ≤ 0 ºC: S=E

108

– Comportamento viscoso, newtoniano, onde as tensões são proporcionais às velocidades de deformação para t ≥ 60 ºC: S = 3η /t.

– Entre 0 ºC e 60 ºC o comportamento é viscoelástico, sendo importante informar a velocidade de deformação, temperatura e tempo de aplicação da carga para os quais foi determinada a consistência. Esquematicamente, tem-se:

Elástico ⏐ Viscoelástico ⏐ Viscoso

S = E 0 ºC S=f(T,t) 60 ºC St

=3η

As especificações modernas adotam a viscosidade absoluto a 60 ºC (Cannon-Manning) e a viscosidade cinemática a 135 ºC (Cannon-Fenske) para classificar os asfaltos em termos de consistência.

Alguns pesquisadores como Saal e Koens propuseram uma equação para relacionar a viscosidade (η) com a penetração (P):

η =1 58, x 10

p (poise)

10

2,16

Isto mostra que as suscetibilidades térmicas da penetração e da viscosidade estão ligadas conforme demonstrou Henkelon em estudos experimentais de laboratório.

Os Quadros 23 e 24 apresentam as características básicas dos cimentos asfálticos para fins rodoviários e aeroportuários, em vigor, contemplando a penetração e a viscosidade absoluta.

Os métodos - MB-826 e MB-827 descrevem detalhadamente os procedimentos para a determinação da viscosidade cinemática absoluta dos asfaltos.

2.3.7.2 ASFALTO DILUÍDO

2.3.7.2.1 ÁGUA (DNER - ME 012/94 , MB - 43)

Os asfaltos diluídos não devem conter água, embora as especificações admitam um valor máximo de até 0,2% em volume. Esta determinação é feita por ocasião do ensaio de destilação onde o aparelho é equipado com um condensador que descarrega num recipiente graduado. O volume de água é medido e expresso como percentagem do volume inicial da amostra. O ensaio é padronizado em método aprovado pelo DNER.

109

Tabela 18 - Especificações para Cimento Asfáltico de Petróleo

DN

ERAB

NT

30/4

550

/60

85/1

0015

0/20

0

a) P

enet

raçã

o, 1

00g,

5s

a 25

ºC, 0

,1m

mM

E -

003/

99M

B -

107

30 -

4550

- 60

85 -

100

150

- 200

b) P

onto

de

fulg

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C, m

ínim

oM

E -

148/

94M

B -

5023

523

523

522

0

c) D

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25ºC

, 5cm

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, cm

, mín

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MB

- 16

760

6010

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0

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135

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04/9

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1711

011

085

70

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tum

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pes

o, m

ínim

oM

E - 0

10/9

4M

B - 1

6699

,599

,599

,599

,5

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Sus

cetib

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)( -

1,5

) A (+

1,0)

( - 1

,5) A

(+1,

0)( -

1,5

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1,0)

( - 1

,5) A

(+1,

0)

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feito

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ME

- 00

1/94

MB

- 42

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% P

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5047

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1,0

1,0

1,5

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- 16

4

O p

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ão d

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quec

ido

a 17

5ºC

CAR

ACTE

RÍS

TIC

ASM

étod

os d

e En

saio

Tipo

s

110

Tabela 19 - Especificações para Cimento Asfáltico de Petróleo do Tipo CAP

DN

ERAB

NT

CAP

- 7

CAP

- 2

0C

AP -

40

1 -

Vis

cosi

dade

a 6

0ºC

, poi

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B -

827

700

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00

2 -

Vis

cosi

dade

a 1

35ºC

, SSF

, mín

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ME

- 00

4/94

MB

- 51

710

0

3 -

Vis

cosi

dade

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77ºc

, SS

FM

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004/

94M

B -

517

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Pen

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5s,

25º

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003/

94M

B -

107

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Pon

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mín

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ME

- 14

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MB

- 50

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6 -

Sol

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MB

- 16

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60º

C, p

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, máx

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MB

- 82

730

0090

0024

000

8.3

- D

uctil

idad

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25ºC

, cm

, mín

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MB

- 16

750

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(*) Í

ndic

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feiff

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, MB

- 164

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quec

ido

a 17

5ºC

CAR

ACTE

RÍS

TIC

ASM

étod

os d

e En

saio

Tipo

s

111

2.3.7.2.2 DENSIDADE RELATIVA (MB - 387)

A sua determinação é similar a do CAP e tem por finalidade principal caracterizar o asfalto diluído. O seu valor é da ordem de 0,97 e a sua determinação é padronizada no método aprovado pelo DNER.

2.3.7.2.3 DESTILAÇÃO (DNER - ME 012/94 , MB - 43)

Este ensaio tem por finalidade determinar qualitativa e quantitativamente os constituintes do asfalto diluído: voláteis destilados e resíduos asfáltico.

Fornece, portanto, o tipo e as quantidades do diluente e do cimento asfáltico de petróleo empregado. O ensaio consiste em colocar 200 ml de asfalto diluído em um balão de vidro de um aparelho de destilação, equipado com um condensador, que descarrega num recipiente graduado. O balão é aquecido de forma que a primeira gota destilada deve cair em 5 a 15 minutos após o início do aquecimento. O procedimento é mantido numa velocidade controlada de aquecimento até ser atingindo a temperatura de 360ºC. O resíduo, em volume, é anotado como diferença entre o volume da amostra inicial e o volume do destilado total a 360ºC. Este valor é expresso como percentagem do volume inicial. O ensaio está normalizado no DNER.

No resíduo asfáltico da destilação são realizados os ensaios de penetração, ductilidade e solubilidade.

2.3.7.2.4 PONTO DE FULGOR (DNER - ME 148/94 , MB - 50)

Este ensaio é feito de modo similar ao do CAP, porém utilizando um aparelho denominado TAG. O ponto de fulgor dos asfaltos diluídos é função do tipo de diluente, podendo se encontrar, em média, nas proximidades dos 45 ºC. O método de ensaio está normalizado em método aprovado pelo DNER.

2.3.7.2.5 VISCOSIDADE (DNER - ME 004/94 , MB - 517)

Os asfaltos diluídos de cura rápida (CR) e cura média (CM) são classificados em faixas de viscosidades cinemáticas a 60 ºC, onde cada categoria é designada pelo limite inferior da faixa em que se situa: o limite superior de cada faixa é o dobro do limite inferior.

As viscosidades Saybolt-Furol são determinadas em temperaturas que variam entre 25ºC a 82ºC, dependendo do tipo de asfalto diluído. O asfalto diluído CM-30 tem, por exemplo, viscosidade cinemática entre 30 e 60 cSt, na temperatura de 60 ºC. Os ensaios de viscosidades desses materiais estão normalizados em método aprovado pelo DNER. Os Quadros 25 e 26 apresentam as características fundamentais dos asfaltos diluídos para pavimentação.

112

Tabela 20 - Especificações para Asfaltos Diluídos Tipo Cura Rápida

DN

ERAB

NT

CR

- 7

0C

R -

250

CR

- 8

00C

R -

300

0

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7060

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0,2

0,2

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Say

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300

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com

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ntes

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:

113

Tabela 21 - Especificações para Asfaltos Diluídos Tipo Cura Média

DN

ERAB

NT

CR

- 3

0C

R -

70

CR

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50C

R -

800

CR

- 3

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s

114

2.3.7.3 EMULSÃO ASFÁLTICA

2.3.7.3.1 CARGA DE PARTÍCULA

O ensaio tem por finalidade determinar a polaridade dos glóbulos de CAP e conseqüentemente caracterizar a emulsão quanto a carga da partícula: catiônica, aniônica, não iônica ou biônica.

O ensaio consiste em colocar cerca de 100 ml de emulsão em um bécher e introduzir um eletrodo positivo fazendo passar uma corrente elétrica de 8 m A. Após decorridos 30 minutos, retiram-se os eletrodos lavando-os com água corrente. Em seguida, verifica-se em qual dos eletrodos ficou depositado o cimento asfáltico:

– Emulsão catiônica (+) - CAP depositou no catodo – Emulsão aniônica (-) - CAP depositou no anodo – Emulsão não iônica - não há depósito

Figura 35 - Esquema para Determinação da Polaridade dos Glóbulos de CAP

+

++

+ + +

+ + +

+

- - --

--

---EMULSÃO

CATODO

ANODO

O agente emulsificante é o responsável pela carga da partícula, bem como facilita a dispersão do CAP na água, diminuindo significativamente a tensão interfacial entre o asfalto e a água. Melhora conseqüentemente a adesividade do agregado ao ligante betuminoso.

Se o emulsificante é uma amina (R - NH3Cl) a emulsão é catiônica, se for uma caseína a emulsão é aniônica e se for um lignosulfosucinato de sódio, por exemplo, a emulsão é não iônica.

A emulsão asfáltica após sofrer o processo de ruptura (separação asfalto-água) pode passar por um processo de cura, caso contenha também, pequena percentagem de solvente.

2.3.7.3.2 ENSAIO DE PH

Este ensaio tem por finalidade avaliar o pH (logarítmo do inverso da concentração dos íons hidrogênio H+) da fase aquosa das emulsões. Consiste em medir a diferença de potencial, em unidades de pH, entre um eletrodo tomado como referência e um eletrodo

115

de medida. Utiliza-se o aparelho de pH, estando o método normalizado em método aprovado pelo DNER.

2.3.7.3.3 PENEIRAMENTO (DNER - ME 005/94 , MB - 14393)

O ensaio se destina em verificar a presença de glóbulos de asfaltos de grandes dimensões, consistindo em passar 1000 ml de emulsão na peneira nº 20 (0,84 mm), determinando-se a percentagem, em peso, retida. As especificações admitem uma percentagem máxima retida de 0,10%:

100 x 1000

retido resíduo do massa=P %

2.3.7.3.4 SEDIMENTAÇÃO (DNER – ME 006/94 , MB - 722)

Caracteriza a capacidade de uma emulsão apresentar uma estabilidade à estocagem prolongada sem que haja separação das fases constituintes. O ensaio é adaptado ao controle de fabricação e consiste em colocar 500 ml de emulsão em uma proveta e deixar em repouso por cinco dias. Após retirar 50 g de amostra do topo da proveta e 50 g do fundo e levar a estufa até evaporação total da fase aquosa, determina-se a sedimentação como a diferença entre os resíduos dividido por 50 g:

100 x 50

topo resíduo - fundo resíduo%5 =

É admitida uma percentagem máxima de sedimentação de 5%, para que a emulsão seja considerada de boa estabilidade à estocagem na obra. O ensaio está normalizado no meio rodoviário.

2.3.7.3.5 VISCOSIDADE (MB - 722)

A viscosidade de uma emulsão é influenciada pela consistência da fase dispersante e pelo teor de resíduo asfáltico existente. A ruptura parcial da emulsão no nível do orifício de escoamento pode falsear a medida da viscosidade sendo, portanto, conveniente utilizar o termo pseudoviscosidade no lugar de viscosidade.

Este ensaio é realizado em temperaturas que variam de 25 ºC a 50 ºC, dependendo do tipo de emulsão.

2.3.7.3.6 MISTURA COM FILLER SILÍCIO - RUPTURA

O ensaio tem por finalidade verificar a estabilidade das emulsões destinadas a misturas com agregados finos.

É realizado para as emulsões do tipo RL e consiste em verificar a quantidade de fíller necessária para provocar a ruptura completa de 100 g de emulsão.

Adiciona-se à emulsão o fíller silícico misturando-se lentamente em uma cápsula até a completa ruptura da emulsão. Esta ruptura é verificada quando a mistura se solta inteiramente da cápsula, formando um coágulo. A massa do fíller adicionado que

116

provocou a ruptura da emulsão dividida pela quantidade de emulsão (100 g) define o índice de ruptura. O método de ensaio para determinação da ruptura de emulsões asfáltica é aprovado pelo DNER.

2.3.7.3.7 DESTILAÇÃO

Tem por finalidade determinar os constituintes da emulsão: quatitativamente - resíduo asfáltico.

Coloca-se 200 g de emulsão em um alambique metálico e procede-se o aquecimento através de anéis queimadores e do bico de Bunsen. Faz-se a leitura do destilado em uma proveta graduada e calcula-se a percentagem da fase aquosa em relação a massa inicial da emulsão, bem como a percentagem do resíduo asfáltico existente.

No resíduo de destilação são feitos os ensaios de penetração, solubilidade e ductilidade.

Este ensaio está aprovado pelo DNER.

2.3.7.3.8 MISTURA COM CIMENTO - RUPTURA (DNER - ME 007/94 , NBR - 6297)

É um ensaio destinado a classificar as emulsões como de ruptura lenta e consiste em adicionar cimento à emulsão determinando-se a massa de cimento asfáltico obtida, que é expressa como percentagem da massa inicial da emulsão, ou seja:

– diluir a emulsão com água de modo a obter 55% de resíduo asfáltico, ou seja:

QE (R R

Rf

f=

−i )

onde: Q - quantidade de água de diluição, em ml E - quantidade de emulsão concentrada a ser diluída, em ml

Ri - resíduo asfáltico inicial, em % Rf - resíduo asfáltico final desejado, em % Por exemplo, para 100 ml de emulsão com 60% de resíduo é necessário para a redução do resíduo a 55% determinar:

Q = =100

9 0 (60 -55)

55 ml,

Adicionando a 100 ml de emulsão 9,0 ml de água a emulsão resultante terá 55 % de resíduo asfáltico.

– tomar 50 g de cimento e misturar com 100 ml de emulsão diluída a 55%. Verter a massa obtida na peneira de 1,4 mm lavando com água corrente. Determinar após secagem, o resíduo retirado na malha da peneira e calcular a sua percentagem em relação a quantidade de emulsão utilizada:

100100

×=PeneiranatidoResíduoRe%P

117

2.3.7.3.9 RESISTÊNCIA À ÁGUA

Tem por finalidade verificar se o asfalto residual, proveniente da ruptura da emulsão, tem boa adesividade com o agregado selecionado para a obra. O ensaio consiste em pesar 300 g de agregado, passando na peneira 3/4" e retido na peneira nº 4, e recobrí-lo com emulsão até a formação de uma película contínua de asfalto emulsionado. Após a ruptura da emulsão, colocar o agregado em um bécher com água e submetê-lo a uma temperatura de 40 ºC, por período de 72 horas.

O resultado do ensaio consiste em anotar, após a observação visual, a percentagem de ligante que ficou aderida ao agregado: percentagem de cobertura.

A sistemática detalhada do ensaio encontra-se aprovada no DNER.

2.3.7.3.10 DESEMULSÃO

É em ensaio destinado a classificar as emulsões catiônicas de ruptura rápida e média, ou seja, determinar a "velocidade" de ruptura, sendo portanto, um ensaio de estabilidade. Toma-se, por exemplo, 100 ml de emulsão e adiciona-se aos poucos 35 ml de Aerosol OT para acelerar a ruptura; separa-se o CAP obtido por peneiramento (retido na peneira de 1,4 mm) e determina-se o seu peso (P1). O resultado do ensaio é a relação, em percentagem, entre o peso (P1) do CAP obtido no ensaio e o peso (P2) do CAP, determinado a partir da destilação de uma amostra de emulsão de igual volume:

1002

1 ×=PPD

O procedimento detalhado do ensaio encontra-se aprovado no DNER.

Nos Quadros 27, 28 e 29 estão sumariadas as características básicas das emulsões asfálticas para uso em serviço de pavimentação.

2.3.7.4 ALCATRÃO

2.3.7.4.1 FLUTUAÇÃO

Este ensaio tem por objetivo medir a consistência do alcatrão, sendo utilizado um "flutuador" que tem um bocal destacável onde é colocado o ligante betuminoso. O conjunto é resfriado até 5 ºC, por imersão em água. O anel ou bocal do flutuador preenchido com alcatrão é, então, colocado imerso em água a uma temperatura de 32 ºC ou 50 ºC. O material amolece, e o tempo, em segundos, que a água leva para passar através do material, corresponde ao valor da flutuação. Quanto maior o tempo, tanto mais consistente é o alcatrão. O ensaio se encontra normalizado pela ASTM sob a designação D 139, sendo dirigido para certos tipos de alcatrões, que apresentam uma consistência intermediária entre os asfaltos diluídos e os cimentos asfálticos, ou seja, para os alcatrões "semi-sólidos" (AP - 7 a AP - 12).

118

2.3.7.4.2 ÍNDICE DE SULFONAÇÃO

É um parâmetro que se destina em verificar a presença de materiais naftênicos e parafínicos indesejáveis para o alcatrão de pavimentação.

O ensaio consiste em atacar o material betuminoso com ácido sulfúrico, uma vez que, os produtos parafínicos e naftênicos não são atacados pelo ácido. As especificações contemplam um valor máximo para este índice, que está diretamente relacionado com a quantidade de materiais indesejáveis existente no alcatrão.

O ensaio encontra-se normalizado pela ASTM sob a designação D 872.

2.3.7.4.3 VISCOSIDADE ENGLER

É a relação entre o tempo, em segundos, que determinado volume (50 cm3) de alcatrão leva para fluir através de um orifício de dimensões padronizadas numa dada temperatura e o tempo, em segundos, que o volume de água destilada a 25 ºC leva para fluir através do mesmo orifício. Como a água leva 11 segundos para fluir, vem:

VT

e =11

119

Tabela 22 - Especificações para Emulsões Asfálticas Catiônicas

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Tabela 23 - Especificações para Emulsões Asfálticas Aniônicas

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121

Tabela 24 - Especificações de Emulsões de Lama Asfáltica

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122

A viscosidade Saybolt-Furol (VSSF) relaciona-se com a viscosidade Engler (Ve) pela expressão aproximada:

VSSF = 4 Ve

No ensaio é utilizado um viscosímetro Engler para os alcatrões líquidos (AP - 1 a AP - 6), e a sistemática é a mesma adotada para os materiais asfálticos.

O ensaio encontra-se normalizado pela ASTM sob a designação D 1665.

2.3.7.4.4 ENSAIO DE ÁGUA

A presença de água nos alcatrões líquidos é tolerada até cerca de 2% em volume. O ensaio é similar ao do CAP e se encontra aprovado no DNER.

2.3.7.4.5 DESTILAÇÃO

Tem por objetivo determinar qualitativa e quantitativamente os componentes do alcatrão. A destilação é feita de modo similar a do asfalto diluído e se encontra normalizada na ASTM sob a designação D 20.

2.3.7.4.6 PONTO DE AMOLECIMENTO

Este ensaio é feito no resíduo da destilação dos alcatrões e se encontra normalizado no MB-164.

2.3.7.4.7 SOLUBILIDADE

O betume total solúvel no bisulfeto de carbono dos alcatrões é normalmente superior a 75%, em peso. O método de ensaio encontra-se normalizado na ASTM sob a designação D 4.

2.3.7.4.8 DENSIDADE RELATIVA

A densidade relativa dos alcatrões é da ordem de 1,12 e sua determinação encontra-se normalizada no método ASTM D 70.

O Quadro 30 mostra os condicionantes básicos que os alcatrões devem atender para uso em serviços de pavimentação betuminosa.

2.3.8 UTILIZAÇÃO DOS MATERIAIS BETUMINOSOS EM SERVIÇOS DE PAVIMENTAÇÃO

As sugestões para utilização dos materiais betuminosos em serviços de pavimentação têm por objetivo principal orientar de forma simples a adequação dos materiais aos diversos tipos de serviços. Contudo, o projetista deve indicar em função do tipo de problema, os ligantes mais adequados, levando em conta, por exemplo: as condições ambientais, tráfego esperado, tipo de agregado, topografia da região, estrutura do pavimento proposta, viabilidade econômica, etc.

123

Tabela 25 - Especificações de Alcatrões para Pavimentação

AP -

1AP

- 2

AP -

3AP

- 4

AP -

5AP

- 6

AP -

7AP

- 8

AP -

9AP

- 10

AP -

11AP

- 12

Visc

osid

ade

espe

cífic

a EN

GLE

R a

40º

C.

ASTM

D 1

665

5 - 8

8 - 1

313

- 22

22 -

35-

--

--

--

-

Visc

osid

ade

espe

cífic

a EN

GLE

R a

50º

C.

ASTM

D 1

665

--

--

17 -

2626

- 40

--

--

--

Flut

uaçã

o a

32ºC

, sA

STM

D 1

39-

--

--

-50

- 80

80 -

120

120

- 200

--

-

Flut

uaçã

o a

50ºC

, sA

STM

D 1

39-

--

--

--

--

75 -

100

100

- 150

150

- 220

Den

sida

de re

lativ

a s

25ºC

mín

.AS

TM D

70

1,08

1,08

1,09

1,09

1,10

1,10

1,12

1,14

1,14

1,15

1,16

1,16

Betu

me

tota

l (so

lúve

l em

su

lfato

de

carb

ono)

% e

m

ASTM

D 4

8888

8888

8383

7878

7875

7575

Água

, % e

m v

olum

e, m

áx.

MB

- 37

2,0

2,0

2,0

2,0

1,5

1,5

1,0

00

00

0

Des

tilaç

ão s

obre

am

ostra

livr

e de

águ

a: to

tal d

estil

ado

em

peso

, %AS

TM D

20

Até

170º

C, m

áx.

7,0

7,0

7,0

5,0

5,0

5,0

3,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

Até

270º

C, m

áx.

35,0

35,0

30,0

30,0

25,0

25,0

20,0

15,0

15,0

10,0

10,0

10,0

Até

300º

C, m

áx.

45,0

45,0

40,0

40,0

35,0

35,0

30,0

25,0

25,0

20,0

20,0

20,0

Pont

o de

am

olec

imen

to d

o re

sídu

o da

des

tilaç

ão, º

CM

B -

164

30 -

6030

- 60

35 -

6535

- 65

35 -

7035

- 70

35 -

7035

- 70

35 -

7040

- 70

40 -

7040

- 70

Índi

ce d

e su

lfona

ção

(qua

ndo

espe

cific

ado)

sob

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Tota

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tilad

o at

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0ºC

, máx

.AS

TM D

872

87

66

55

--

--

--

Fraç

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do e

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20

0ºC

e 3

55ºC

, máx

.1,

51,

51,

51,

51,

51,

5-

--

--

-

CAR

ACTE

RÍS

TIC

ASM

ÉTO

DO

DE

ENSA

IOTI

POS

124

O Quadro 31 a seguir, sumaria uma diretriz geral de utilização dos materiais, em função do tipo de serviço, podendo contudo, ser alterado, levando em conta os condicionantes acima expostos.

Tabela 26 - Sugestão para Utilização dos Ligantes Betuminosos em Pavimentação

Tipo de Serviço Ligante Betuminoso

Imprimação CM - 30; CM - 70

Pintura de Ligação RR - 1C; RR - 2C

RM - 1C; RM - 2C; RL - 1C

Tratamento Superficial

CAP - 150/200; CAP - 7

RR - 2C; RR - 1C RR - 2; RR - 1

Macadame Betuminoso CAP - 85/100; CAP -7

RR - 2C; RR - 1C RR - 2; RR - 1

Pré-misturado a Frio RM - 2C; RM - 1C

RM - 2; RM - 1 RL - 1C RL - 1

Pré-misturado a Quente CAP - 85/100 CAP - 20 CAP - 50/60; CAP - 40;

CAP - 30/45

Concreto Betuminoso Usinado a Quente CAP - 85/100; CAP - 20

e Areia Asfalto a Quente CAP - 50/60; CAP - 40

CAP - 30/45

Lama Asfáltica LA - 1C; LA - 2C LA - 1; LA - 2

LA - E

Solo Betume

RL - 1C; LA - 1C; LA - 2C

2.4 MATERIAIS DIVERSOS

Neste Item são apresentados os materiais de uso mais freqüente em pavimentação e que não se enquadram nas Seções anteriormente apresentadas. Assim, serão feitas aqui referências a estes materiais, algumas mais aprofundadas, outras mais superficiais, conforme estejam mais ou menos desenvolvidos os estudos com relação a eles e suas aplicações.

2.4.1 AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Chamam-se aglomerantes hidráulicos as substâncias cuja propriedade principal é de, por ação da água em proporções e condições adequadas, apresentarem os fenômenos de pega e endurecimento.

125

Dentre os aglomerantes hidráulicos, citam-se aqueles de uso mais comum em pavimentação, justificando, pois, sem inclusão citação neste Manual. São eles: Cal Hidráulica, Cimento Portland.

2.4.1.1 CAL HIDRÁULICA

2.4.1.1.1 DEFINIÇÃO

Cal Hidráulica é o aglomerante que resulta da calcinação e posterior pulverização por processos de imersão ou suspensão em água, de calcários argilosos a uma temperatura inferior à da fabricação dos cimentos.

Em função de sua composição química, a cal hidráulica é definida pelo índice de hidraulicidade de VICAT (I) ou pelo módulo de hidraulicidade (M), que são dados pelas relações que se seguem, em que se consideram as percentagens em peso de seus elementos constituintes:

IS O Al O Fe O Fe O

CaO MgO

MCaO MgO

SiO Al O Fe O

i=+ + +

+

=+

+ +

2 2 3 2 3 2 3

2 2 3 2 3 O tempo de pega, não só das cales mas dos aglomerantes hidráulicos em geral, é função do índice de hidraulicidade: quanto maior o índice de hidraulicidade I, tanto mais rápida a pega da cal, ou do aglomerante.

2.4.1.1.2 MATÉRIAS-PRIMAS E FABRICAÇÃO

As matérias-primas para a fabricação das cales hidráulicas são os calcários impuros: com 20% - 30% de argila e 70% - 80% de calcário (CaCO3).

A fabricação da cal hidráulica é realizada nos mesmos tipos de fornos empregados para a obtenção de cal aérea, que tanto podem ser intermitentes como contínuos.

2.4.1.1.3 ESPECIFICAÇÕES

A "American Society for Testing Materials" (ASTM), em sua designação C 141-67, atualizada em 1978, estabelece as seguintes especificações para os tipos definidos de cal hidráulica:

Cal hidráulica de alto teor em cálcio - cal que não contém mais de 5% de óxido de magnésio (da porção não volátil).

Cal hidráulica magnesiana - cal que contém mais de 5% de óxido de magnésio (da porção não volátil).

a) Composição química: a cal hidráulica, conforme sua composição química calculada com base nos não-voláteis, deve ser enquadrada nas seguintes especificações:

126

Tabela 27 - Parâmetros de Composição de Cal Hidráulica

Componentes Máx

%

Mín

%

Óxido de cálcio e óxido de magnésio (CaO e MgO) 75 65

Sílica (SiO2) 26 16

Óxido de ferro e óxido de alumínio (Fe2O3 e Al2O3) 12 —

Dióxido de Carbono (CO2) 8 —

b) Finura: para todos os tipos de cal hidráulica, a amostra não deverá deixar um resíduo maior que 0,5% na peneira de 0,6 mm (nº 30), e não mais de 10% de resíduo na peneira de 0,075 mm (nº 200) quando ensaiada em conformidade com o prescrito nesta especificação.

c) Tempo de pega: a pasta de consistência normal não deverá apresentar um início de pega com menos de 2 horas, quando ensaiada pelo método da agulha de GILMORE. O final de pega deve se verificar com 24 horas.

d) Expansibilidade: todos os tipos de cal hidráulica, A e B, quando submetidos ao ensaio de expansibilidade em autoclave, não devem apresentar uma expansão superior a 1%;

e) Resistência à compressão: a resistência média à compressão de, no mínimo, três corpos-de-prova cúbicos de 2 polegadas de aresta, moldados, armazenados e ensaiados de acordo com os métodos próprios, deverá apresentar os seguintes valores:

Tabela 28 - Resistência à Compressão

Idade 7 dias 28 dias

Rc’ mínima 17,0 kg/cm2 (1,7 Mpa) 34 kg/cm

2 (3,4 MPa)

f) Rejeição: a cal hidráulica poderá ser rejeitada caso não se enquadre em qualquer dos itens destas especificações; entretanto, se não for atingida a resistência à compressão exigida para os 7 dias de idade, deve-se aguardar o resultado do ensaio aos 28 dias, antes da rejeição definitiva do material. Devem ser concedidos prazos de 10 e 31 dias, após a amostragem, respectivamente, para o término dos ensaios de compressão aos 7 e 28 dias.

2.4.1.2 CIMENTO PORTLAND

Dentre as categorias de cimentos atualmente fabricados no Brasil, destacam-se os do tipo Portland comum, composto, de alto-forno, pozolânico, de alta resistência inicial, e resistentes a sulfatos.

Assim, tem-se:

a) Cimento Portland comum - CP I e CP I - S: (ABNT EB - 1/91)

b) Cimento Portland composto - CP II - E, CP II - Z e CP II - F: (ABNT EB - 2138/91)

127

c) Cimento Portland de alto-forno - CP III: (ABNT EB-208/91) d) Cimento Portland pozolânico - CP IV (ABNT EB - 758/91)

e) Cimento Portland de alta resistência inicial - CP V - ARI: ( ABNT EB - 2/91) f) Cimentos Portland resistentes à sulfatos - RS: (NBR - 5737)

2.4.1.2.1 DEFINIÇÕES:

a) Cimento Portland comum - é o aglomerante hidráulico obtido pela moagem de clínquer Portland ao qual se adiciona, durante a operação, a quantidade necessária de uma ou mais formas de sulfato de cálcio. Durante a moagem é permitido adicionar a esta mistura materiais pozolânicos, escórias granuladas de alto-forno e/ou materiais carbonáticos, nos teores especificados na EB - 1/91.

b) Cimento Portland composto - é definido de modo semelhante ao descrito em a), sendo que, durante a moagem é permitido adicionar a esta mistura, matérias pozolânicos, escórias granuladas de alto forno e/ou materiais carbonáticos nos teores especificados na EB - 2138/91, e sensivelmente maiores de que em a).

c) Cimento Portland de alto-forno - é o aglomerante hidráulico obtido pela mistura homogênea de clínquer Portland e escória granulada de alto-forno, moídos em conjunto ou em separado. Durante a moagem é permitido adicionar uma ou mais formas de sulfato de cálcio e materiais carbonáticos, nos teores especificados na EB - 208/91.

d) Cimento Portland pozolânico: é o aglomerante hidráulico obtido pela mistura homogênea de clínquer Portland e materiais pozolânicos, moídos em conjunto ou em separado. Durante a moagem é permitido adicionar uma ou mais formas de sulfato de cálcio e materiais carbonáticos, nos teores especificados na EB - 758/91.

e) Cimento Portland de alta resistência inicial: é o aglomerante hidráulico que atende às exigências de alta resistência inicial, obtido pela moagem de clínquer Portland, constituído em sua maior parte de silicatos de cálcio hidráulicos, ao qual se adiciona, durante a operação, a quantidade necessária de uma ou mais formas de sulfato de cálcio. Durante a moagem é permitido adicionar a esta mistura materiais carbonáticos, nos teores especificados na EB - 2/91.

f) Cimento Portland resistente a sulfatos: é definido de modo semelhante ao descrito em a), desde que atenda à condição de resistência aos sulfatos. São considerados resistentes:

− cimentos cujo teor de C3A do clínquer seja igual ou inferior a 8% e cujo teor de adições carbonáticas seja igual ou inferior a 5% da massa do aglomerante total e/ou;

− cimentos Portland de alto-forno (CP - III) cujo teor de escória granulada de alto-forno esteja entre 60% e 70% e/ou;

− cimentos Portland pozolânicos (CP - IV) cujo teor de materiais pozolânicos esteja entre 25% e 40%, e/ou;

128

− cimentos que tenham antecedentes com base em resultados de ensaios de longa duração, ou referências de obras que comprovadamente indiquem resistência a sulfatos.

A homogeneização de cimento com água e sua transformação em massa compacta compreende duas etapas distintas: a pega e o endurecimento. A pega do cimento, etapa inicial da transformação citada, processa-se em poucas horas e é caracterizada pelo aumento de viscosidade da pasta. Considera-se pega terminada (final de pega) quando a pasta não se deforma sob a pressão de esforços moderados, definidos em ensaio-padrão.

Terminada a pega, inicia-se a etapa de endurecimento, que corresponde ao aumento crescente da resistência da pasta de cimento, sob condições favoráveis. Esse processamento se desenvolve por vários anos.

Os compostos químicos C3S e o C2S são os responsáveis pela pega do cimento, durante a qual ambos se combinam com a água para formar o silicato inferior hidratado de cálcio. O C3S responde pela resistência inicial e o C2S pela resistência final. O C3S desenvolve maior calor de hidratação que o C2S.

2.4.1.2.2 ESPECIFICAÇÕES:

As Normas Brasileiras fixam valores para aceitação dos cimentos Portland normalizados.

2.4.2 ADITIVOS PARA CONCRETOS

2.4.2.1 GENERALIDADES

Visando a melhoria das características de um concreto, tendo em vista o fim a que se destina, ou as condições de concretagem, surgiram, ultimamente, diversos produtos de adição. Entre nós, embora já bastante difundidos, tais produtos ainda não têm efeitos e conseqüências de seu emprego perfeitamente caracterizados, sendo, pois, interessante aqui a apresentação, embora sumária, desses aditivos.

2.4.2.2 DEFINIÇÃO

Consideram-se aditivos quaisquer substâncias que não os cimentos, água ou agregados usados como ingredientes para melhorar e/ou alterar características de um concreto ou as condições de concretagem. Assim, quaisquer substâncias que se adicionem à água de amassamento ou aos demais componentes do concreto, antes ou durante a mistura, serão consideradas aditivos, desde que produzam modificações sensíveis nas características deste material.

O CEB - 90 recomenda cautela no emprego dos aditivos, de uma forma geral, principalmente pelo risco de trazer substâncias deletérias para o concreto.

2.4.2.3 CLASSIFICAÇÃO E FINALIDADES

Diversos são os tipos de aditivos e suas finalidades, o que dificulta a elaboração de uma classificação detalhada dos mesmos e o relacionamento completo de seus efeitos no

129

concreto. Assim, serão apresentados, sucintamente, os tipos considerados mais importantes, tendo em vista seu emprego em pavimento de concreto de cimento.

2.4.2.3.1 ACELERADORES

São aditivos que, por meio de um crescimento mais rápido da resistência dos concretos, têm por objetivo:

a) Redução do tempo de remoção das fôrmas; b) Redução do período de cura; c) Redução do prazo de entrega da obra;

d) Compensação do retardamento do crescimento de resistência provocado por baixas temperaturas;

e) Redução do período de proteção para reparos de emergência ou outros trabalhos.

Os aceleradores mais conhecidos são, em geral, o cloreto de sódio, o cloreto de cálcio, alguns compostos orgânicos como trietanolamina, alguns carbonatos solúveis, silicatos e fluossilicatos e cimentos aluminosos. Dentre estes, o de efeitos mais conhecidos é o cloreto de cálcio que pode ser utilizado em percentagem de 2% a 3% no máximo, de preferência dissolvido na água de amassamento. Utilizando-se 2% de cloreto de cálcio (em relação ao peso do cimento empregado) pode-se conseguir uma elevação de 28 a 70 kg/cm2 da resistência à compressão do concreto, para 1 e 7 dias de cura a 21 ºC.

2.4.2.3.2 INCORPORADORES DE AR

São substâncias que, adicionadas aos concretos, provocam a formação de pequeníssimas bolhas de ar que as distribuem uniformemente na massa, melhorando, em geral, suas propriedades, permitindo a redução do fator água-cimento sem prejuízo da trabalhabilidade. São, em geral, emulsificadores que, reduzindo a tensão superficial da água, garantem a estabilidade das bolhas formadas durante a mistura, sua uniformidade volumétrica e a regularidade de sua distribuição na massa.

Como substâncias que atribuem tais propriedades aos concretos, poderiam ser citadas resinas naturais, sebos, óleos ou sabões sulfonados, que são adicionados geralmente em quantidades que variam de 0,005% a 0,05% em peso do cimento. Existem já, também, produtos industrializados, de eficiência comprovada por sua utilização em diversas obras correntes.

Dentre as vantagens proporcionadas aos concretos pela incorporação de ar, podem-se citar:

a) Melhora a reologia do concreto fresco; b) Redução da água de amassamento; c) Melhor trabalhabilidade;

d) Eliminação ou redução da segregação e exsudação; e) Grande impermeabilidade; f) Maior resistência ao intemperismo.

130

No concreto endurecido, melhoram a durabilidade, tornando-o mais resistente à ação do gelo e degelo, bem como de elementos agressivos.

A adição sem controle de incorporadores de ar pode, entretanto, causar redução das resistências à flexão e à compressão, bem como prejudicar a aderência ao aço nos concretos armados. O ar incorporado pode também, nos concretos já lançados, tornar a taxa de exsudação menor que a de evaporação, o que faz com que a superfície se apresente seca e viscosa, obrigando o encurtamento do intervalo de tempo entre o lançamento e o acabamento.

O controle da incorporação de ar pode ser feito através da massa específica do concreto fresco ou utilizando-se aparelhos medidores apropriados.

2.4.2.3.3 MATERIAIS POZOLÂNICOS

São materiais silicosos e argilosos finamente divididos que, em temperatura ordinária e em presença da água, combinam-se com cal hidratada para formar compostos cimentícios estáveis.

Esses materiais podem substituir de 10% a 40% do cimento nos concretos, melhorando sua trabalhabilidade e reduzindo a exsudação, a segregação e o calor de hidratação. O aumento da impermeabilidade e da resistência às águas agressivas dos concretos em que se introduzem estes materiais, recomendam seu uso em grandes estruturas encontradas em solos (condições agressivas).

Os materiais pozolânicos mais comumente empregados são: microssílica, cinzas volantes, cinzas vulcânicas, terras diatomáceas tratadas pelo calor, xisto bruto ou argilas tratadas pelo calor.

2.4.2.3.4 RETARDADORES

São substâncias que, adicionadas aos concretos, prolongam a secagem inicial do mesmo com o objetivo principal de equilibrar o efeito acelerador da temperatura durante a concretagem em tempo quente. São também, algumas vezes, aplicadas às fôrmas para evitar a aderência da camada superficial da argamassa, permitindo pronta remoção por escovação.

Essas substâncias retardadoras são, em geral, derivados de carboidratos ou ligno sulfonatos, cuja adição se faz em torno de 1% do peso do cimento.

Deve-se lembrar que certos retardadores orgânicos reduzem as resistências dos concretos. Substâncias há que, para certos tipos de cimento, agem como retardadores e para outros, como aceleradores, ou também, em certas quantidades retardam e em outras, aceleram.

Em vista dos problemas citados, o uso de retardadores deve ser precedido de experimentações que esclareçam seus efeitos nos concretos em que são empregados.

131

2.4.2.3.5 PLASTIFICANTES E SUPERPLASTIFICANTES

São substâncias, cujo emprego como aditivos permitem a preparação de concretos mais densos, de maior resistência mecânica, maior aderência, menor fissuração e melhor trabalhabilidade (apesar da redução do fator água-cimento) em virtude de promoverem a redução do tamanho do "gel" e causarem o retardamento da hidratação.

Ao iniciar-se a hidratação de um cimento, logo que este é colocado em contato com a água, forma-se, em torno de cada grão, uma película gelatinosa cujo tamanho varia em função da quantidade de água e da temperatura.

Esta película, a que se chama "gel" do cimento, é responsável por qualidades do concreto fresco (untuosidade e coesão) e por características importantes do concreto endurecido (fissuração, uniformidade, resistência mecânica). O prosseguimento da hidratação promove a cristalização parcial do "gel" que se torna então menos espesso, retornando o grão de cimento praticamente ao seu tamanho original.

As altas temperaturas provocam mais rápida formação de "gels" aumentando também o seu tamanho, o que acarreta maior consumo de água, para uma dada trabalhabilidade do concreto, influenciando decididamente as principais características do material.

Hoje já se faz o controle do tamanho e da atividade do "gel" do cimento por meio de agentes químicos chamados dispersores.

O consumo de dispersores em concreto varia com a temperatura de trabalho, não ultrapassando, entretanto, em geral, a 1% em peso do cimento empregado.

Além dos aditivos apresentados e caracterizados por seus efeitos nos concretos em que são empregados, alguns existem que podem apresentar efeitos combinados como dispersor-acelerador-incorporador de ar, etc.

Quando se desejam efeitos combinados podem ser utilizados também mais de um aditivo, no mesmo concreto, com propriedades diversas.

O uso de aditivo, entretanto, só deve ser adotado quando com expresso consentimento da Fiscalização e após a comprovação dos resultados de seu emprego por laboratórios especializados.

2.4.2.3.6 CINZA VOLANTE ("FLY-ASH")

Constitui um subproduto das usinas termelétricas e provém de carvão ou de combustíveis derivados do petróleo.

A aplicação de cinza volante tem sido feita com êxito como aditivo para concretos de cimento e na estabilização química de solos. Sua composição química depende do tipo de combustível queimado na usina.

2.4.2.3.7 MICROSSÍLICA

A microssílica, constituída por cerca de 90 % de sílica amorfa (Si O2), em pequenos glóbulos de diâmetro da ordem de 10-4 mm, é um subproduto da fabricação do metal sílico e das ligas de ferro-silício, quando adicionada ao concreto, em cerca de 10 a 15 % do

132

peso do cimento, modifica suas propriedades, devido à forma de suas partículas e a sua extrema finura (de ordem de 100 vezes menor que o cimento), dentre outras causas.

A ação conjunta de adições minerais (microssílica), e aditivos superplastificantes, reduz extremamente a permeabilidade do concreto, podendo atingir valores inferiores a 10-6 cm/h, cerca de sete vezes menor do que nos concretos convencionais, face principalmente a transformações ocorridas na estrutura dos poros e dos produtos cristalinos, nas fases correspondentes à pasta de cimento hidratada e a zona de transição entre a pasta e o agregado.

2.4.2.3.8 CLORETO DE CÁLCIO

É um produto químico de experiência comprovada na técnica rodoviária - reduz espessura da película de água adesiva nas partículas de solos, assegurando massas específicas mais elevadas, a fim de obter misturas estabilizadas.

Retém a umidade na fração fina do solo e facilita, pela ação do tráfego, a compactação de misturas graduadas.

Em razão da solubilidade na água, e higroscopicidade, o cloreto de cálcio é recomendado para aplicações em regiões secas ou, após as chuvas,em regiões de períodos sazonais definidos.

Outra aplicação eficiente apresenta-se, para o cloreto de cálcio, quando estabelecida em laboratório; é a de agente acelerador de pega nas obras de concreto de cimento.

O cloreto de cálcio é um produto resultante da fabricação de álcalis. No processo patenteado SOLVAY, é o produto residual; no processo eletrolítico, é obtido a partir do cloro.

O cloreto de cálcio não deverá ser empregado em pavimentos de concreto armado, pelo risco de corrosão nas armaduras.

A AASHTO, na designação M 144 - 86, fixa o método de amostragem, os métodos de ensaio e requisitos exigidos para o cloreto de cálcio.

2.4.2.3.9 ÁGUA PARA OS CONCRETOS

Do ponto de vista qualitativo, deve ser limpa e isenta, tanto quanto possível, de impurezas tais como argilas ou matérias húmicas em suspensão, sais minerais em proporções prejudiciais, açúcares, ácidos, álcalis, óleos ou quaisquer outras substâncias que possam influir prejudicialmente nas características dos concretos. De um modo geral, as águas potáveis apresentam condições consideradas boas para utilização em concretos de cimento. A NBR - 6118 estabelece as condições de utilização da água.

Quando, face à inexistência de outras fontes, for necessário empregar águas provenientes de poços, rios, etc., cujas características sejam desconhecidas ou duvidosas, é recomendável a realização dos ensaios comparativos de pega e resistência à compressão. Por meio deles, usando-se um mesmo cimento e uma mesma areia para composição de argamassas, é possível estabelecer-se uma comparação entre as características da água em estudos e de uma água reconhecida como de boa qualidade.

133

Em casos em que haja suspeição quanto à qualidade da água disponível, a Fiscalização deverá remeter amostras da mesma a um laboratório especializado para a realização dos ensaios citados.

135

33 -- MMOODDAALLIIDDAADDEESS EE CCOONNSSTTIITTUUIIÇÇÃÃOO DDEE PPAAVVIIMMEENNTTOOSS

137

3 MODALIDADES E CONSTITUIÇÃO DE PAVIMENTOS

3.1 GENERALIDADES

Pavimento de uma rodovia é a superestrutura constituída por um sistema de camadas de espessuras finitas, assentes sobre um semi-espaço considerado teoricamente como infinito - a infra-estrutura ou terreno de fundação, a qual é designada de subleito.

O subleito, limitado assim superiormente pelo pavimento, deve ser estudado e considerado até a profundidade onde atuam, de forma significativa, as cargas impostas pelo tráfego. Em termos práticos, tal profundidade deve situar-se numa faixa de 0,60 m² 1,50 m.

O pavimento, por injunções de ordem técnico-econômicas é uma estrutura de camadas em que materiais de diferentes resistências e deformabilidades são colocadas em contato resultando daí um elevado grau de complexidade no que respeita ao cálculo de tensões e deformações e atuantes nas mesmas resultantes das cargas impostas pelo tráfego.

3.2 CLASSIFICAÇÃO DOS PAVIMENTOS

De uma forma geral, os pavimentos são classificados em flexíveis, semi-rígidos e rígidos:

– Flexível: aquele em que todas as camadas sofrem deformação elástica significativa sob o carregamento aplicado e, portanto, a carga se distribui em parcelas aproximadamente equivalentes entre as camadas. Exemplo típico: pavimento constituído por uma base de brita (brita graduada, macadame) ou por uma base de solo pedregulhoso, revestida por uma camada asfáltica.

– Semi-Rígido: caracteriza-se por uma base cimentada por algum aglutinante com propriedades cimentícias como por exemplo, por uma camada de solo cimento revestida por uma camada asfáltica.

– Rígido: aquele em que o revestimento tem uma elevada rigidez em relação às camadas inferiores e, portanto, absorve praticamente todas as tensões provenientes do carregamento aplicado. Exemplo típico: pavimento constituído por lajes de concreto de cimento Portland.

3.3 BASES E SUB-BASES FLEXÍVEIS E SEMI-RÍGIDAS

As bases e sub-bases flexíveis e semi-rígidas podem ser classificadas nos seguintes tipos:

138

Figura 36 - Classificação das Bases e Sub-bases Flexíveis e Semi-flexíveis

estabilização granulométrica solo brita

brita graduadaGranulares brita corrida

Base e macadame hidráulico e 29000Sub-basesFlexíveis e - com cimento solo cimentoSemi-rígidas solo melhorado c/ cimento

Estabilizados(com aditivos) - com cal solo-cal

solo melhorado c/ cal

- com betume solo-betumebases betuminosas diversas

3.3.1 BASES E SUB-BASES GRANULARES

a) Estabilização Granulométrica

São as camadas constituídas por solos, britas de rochas, de escória de alto forno, ou ainda, pela mistura desses materiais. Estas camadas, puramente granulares, são sempre flexíveis e são estabilizadas granulometricamente pela compactação de um material ou de mistura de materiais que apresentem uma granulometria apropriada e índices geotécnicos específicos, fixados em especificações. Quando esses materiais ocorrem em jazidas, com designações tais como "cascalhos", "saibros", etc., tem-se o caso de utilização de "materiais naturais" (solo in natura). Muitas vezes, esses materiais devem sofrer beneficiamento prévio, como britagem e peneiramento, com vista ao enquadramento nas especificações.

Quando se utiliza uma mistura de material natural e pedra britada tem-se as sub-bases e bases de solo-brita.

Quando se utiliza exclusivamente produtos de britagem tem-se as sub-bases e bases de brita graduada ou de brita corrida.

b) Macadames Hidráulico e 29000

Consiste de uma camada de brita de graduação aberta de tipo especial (ou brita tipo macadame), que, após compressão, tem os vazios preenchidos pelo material de enchimento, constituído por finos de britagem (pó de pedra) ou mesmo por solos de granulometria e plasticidade apropriadas; a penetração do material de enchimento é promovida pelo espalhamento na superfície, seguido de varredura, compressão (sem ou com vibração) e irrigação, no caso de macadame hidráulico. O macadame seco ou macadame a seco, ao dispensar a irrigação, além de simplificar o processo de construção evita o encharcamento, sempre indesejável, do subleito.

139

3.3.2 BASES E SUB-BASES ESTABILIZADAS (COM ADITIVOS)

Estas camadas têm, quase todas, processos tecnológicos e construtivos semelhantes às granulares por estabilização granulométrica, diferente apenas em alguns detalhes.

a) Solo-cimento

É uma mistura devidamente compactada de solo, cimento Portland e água; a mistura solo-cimento deve satisfazer a certos requisitos de densidade, durabilidade e resistência, dando como resultado um material duro, cimentado, de acentuada rigidez à flexão. O teor de cimento adotado usualmente é da ordem de 6% a 10%.

b) Solo Melhorado com Cimento

Esta modalidade é obtida mediante a adição de pequenos teores de cimento (2% a 4%), visando primordialmente à modificação do solo no que se refere à sua plasticidade e sensibilidade à água, sem cimentação acentuada, são consideradas flexíveis.

c) Solo-cal

É uma mistura de solo, cal e água e, às vezes, cinza volante, uma pozolona artificial. O teor de cal mais freqüente é de 5% a 6%, e o processo de estabilização ocorre:

− por modificação do solo, no que refere à sua plasticidade e sensibilidade à água;

− por carbonatação, que é uma cimentação fraca;

− por pozolanização, que é uma cimentação forte.

Quando, pelo teor de cal usado, pela natureza do solo ou pelo uso da cinza volante, predominam os dois últimos efeitos mencionados, tem-se as misturas solo-cal, consideradas semi-rígidas.

d) Solo Melhorado com Cal

E a mistura que se obtém quando há predominância do primeiro dos efeitos citados em 6.3.2.3, e é considerada flexível.

e) Solo-betume

É uma mistura de solo, água e material betuminoso. Trata-se de uma mistura considerada flexível.

f) Bases Betuminosas Diversas

Estas camadas serão descritas nos itens referentes a revestimentos betuminosos, pois as técnicas construtivas e os materiais empregados são idênticos.

3.4 BASES E SUB-BASES RÍGIDAS

Estas camadas são, caracteristicamente, as de concreto de cimento. Esses tipos de bases e sub-bases têm acentuada resistência à tração, fator determinante no seu dimensionamento. Podem ser distinguidos dois tipos de concreto:

– concreto plástico - próprio para serem adensados por vibração manual ou mecânica;

140

– concreto magro - semelhante ao usado em fundações, no que diz respeito ao pequeno consumo de cimento, mas com consistência apropriada à compactação com equipamentos rodoviários.

3.5 REVESTIMENTOS

Os revestimentos podem ser grupados de acordo com o esquema apresentado a seguir:

Figura 37 - Classificação dos Revestimentos Tratamento Superficiais Betuminosos

Por Penetração Macadames Betuminosos

Betuminosos pré-misturado de graduação tipo abertapré-misturado de graduação tipo densa

Na Usina areia betumeconcreto betuminoso

Revestimento Por Mistura "sheet-asphalt"Flexíveis

"road mix" tipo abertaNa Estrada "road mix" tipo densa

areia betumeAlvenaria Poliédrica

PorCalçamento pedra

Paralelepípedos betumecimentocerâmica

Pavimentos Concreto CimentoRígidos Macadame Cimentado

3.5.1 REVESTIMENTOS FLEXÍVEIS BETUMINOSOS

Os revestimentos betuminosos são constituídos por associação de agregados e materiais betuminosos.

Esta associação pode ser feita de duas maneiras clássicas: por penetração e por mistura.

a) Revestimentos por Penetração

Esta modalidade envolve dois tipos distintos: por penetração invertida e por penetração direta.

b) Revestimentos Betuminosos por Penetração Invertida

São os revestimentos executados através de uma ou mais aplicações de material betuminoso, seguida(s) de idêntico número de operações de espalhamento e compressão de camadas de agregados com granulometrias apropriadas. Conforme o número de camadas tem-se os intitulados, tratamento superficial simples, duplo ou triplo. O tratamento simples, executado com o objetivo primordial de impermeabilização ou para modificar a textura de um pavimento existente, é denominado capa selante.

141

c) Revestimentos Betuminosos por Penetração Direta

São os revestimentos executados através do espalhamento e compactação de camadas de agregados com granulometria apropriada, sendo cada camada, após compressão, submetida a uma aplicação de material betuminoso e recebendo, ainda, a última camada, uma aplicação final de agregado miúdo. Revestimento típico, por "penetração direta", é o Macadame Betuminoso.

O Macadame Betuminoso tem processo construtivo similar ao Tratamento Duplo e comporta espessuras variadas e bem maiores, em função do número de camadas e das faixas granulométricas correspondentes. Com freqüência, ele é usado como camada de base.

d) Revestimentos por Mistura

Nos revestimentos betuminosos por mistura, o agregado é pré-envolvido com o material betuminoso, antes da compressão. Quando o pré-envolvimento é feito em usinas fixas, resultam os "Pré-misturados Propriamente Ditos" e, quando feito na própria pista, têm-se os "Pré-misturados na Pista" (road mixes).

Conforme os seus respectivos processos construtivos, são adotadas ainda as seguintes designações:

− Pré-misturado a Frio - Quando os tipos de agregados e de ligantes utilizados permitem que o espalhamento seja feito à temperatura ambiente (embora a mistura tenha sido feita à quente).

− Pré-misturado a Quente - Quando o ligante e o agregado são misturados e espalhados na pista ainda quentes.

Conforme a graduação dos agregados com que são executados, os "Pré-misturados" e os "Road mixes" podem ser de graduação aberta ou densa. Os de graduação densa em geral não requerem capa selante, que é obrigatória nos de graduação aberta. Quando o agregado natural ou artificial, é constituído predominantemente de material passando na peneira n° 10 (abertura 2,0 mm) ou seja, de areia, tem-se os "Road-mixes" e os "Pré-misturados" Areia-Betume.

A designação Concreto Betuminoso Usinado à Quente ou Concreto Asfáltico tem sido reservada para pré-misturados a quente de graduação densa, em que são feitas rigorosas exigências no que diz respeito a equipamentos de construção e índices tecnológicos - como granulometria, teor de betume, estabilidade, vazios, etc. Do mesmo modo, a designação "Sheet-AsphaIt" tem sido usado para os pré-misturados areia-betume que satisfazem a exigência semelhantes às feitas para o concreto betuminoso.

Os pré-misturados e road-mixes podem ser usados como bases de pavimento e como revestimento. Neste último caso, desde que atenda a faixa granulométrica adequada.

142

3.5.2 REVESTIMENTOS FLEXÍVEIS POR CALÇAMENTO

A utilização destes tipos de pavimento, em rodovias caiu consideravelmente, na medida em que se intensificou a utilização de pavimentos asfálticos e de concreto.

Assim é que, de uma maneira geral, a sua execução se restringe a pátios de estacionamento, vias urbanas e alguns acessos viários - muito embora tal execução envolva algumas vantagens nos seguintes casos:

– Em trechos com rampas mais íngremes - aonde, por exemplo, os paralelepípedos promovem uma maior aderência dos pneus, aumentando a segurança - evitando dificuldades de transposição, principalmente na época das chuvas.

– Em trechos urbanos, onde a estrada coincide com zonas densamente povoadas, para os quais estão previstos os serviços de redes de água e esgotos.

– Em aterros recém-construídos e subleito sujeitos a recalques acentuados.

a) Alvenaria Poliédrica

Estes revestimentos consistem de camadas de pedras irregulares (dentro de determinadas tolerâncias), assentadas e comprimidas sobre um colchão de regularização, constituído de material granular apropriado; as juntas são tomadas com pequenas lascas de pedras e com o próprio material do colchão.

b) Paralelepípedos

Estes revestimentos são constituídos por blocos regulares, assentes sobre um colchão de regularização constituído de material granular apropriado. As juntas entre os paralelepípedos podem ser tomadas com o próprio material do colchão de regularização, pedrisco, materiais ou misturas betuminosas ou com argamassa de cimento Portland.

Os paralelepípedos podem ser fabricados de diversos materiais sendo os mais usuais constituídos de blocos de granito, gnaisse ou basalto.

NOTA: São muito utilizados também, revestimentos constituídos por blocos intertravados de concreto de cimento, denominados "blockrets,". A execução é semelhante à dos paralelepípedos, mas requer cuidados apropriados a cada caso, de modo a assegurar o necessário intertravamento e a decorrente distribuição de tensões entre blocos adjacentes.

3.5.3 REVESTIMENTOS RÍGIDOS

O concreto de cimento, ou simplesmente "concreto" é constituído por uma mistura relativamente rica de cimento Portland, areia, agregado graúdo e água, distribuído numa camada devidamente adensado. Essa camada funciona ao mesmo tempo como revestimento e base do pavimento.

143

44 -- PPRROOJJEETTOO EEXXEECCUUTTIIVVOO

145

4 PROJETO EXECUTIVO

4.1 CONSIDERAÇÕES GERAIS

O Projeto de Engenharia em sua versão final intitulada Projeto Executivo visa, além de permitir a perfeita execução da obra, possibilitar a sua visualização, o acompanhamento de sua elaboração, seu exame e sua aceitação e o acompanhamento da obra. Ele é o resultado de aproximações sucessivas, e sua elaboração deve ser precedida de duas etapas, de sorte que todo o processo comporta três etapas que se caracterizam pelo crescente grau de precisão -"Estudos Preliminares", "Anteprojeto" e "Projeto Executivo".

A comparação dos resultados de uma etapa com os da etapa subseqüente poderá confirmá-las ou indicar a necessidade de sua reformulação.

Essas etapas podem ser definidas por seus objetivos:

Estudos Preliminares - Determinação preliminar, por meio de levantamento expedito de todas as condicionantes do projeto das linhas a serem mais detalhadamente estudadas com vistas à escolha do traçado.

Tais estudos devem ser subsidiados pelas indicações de planos diretores, reconhecimentos, mapeamentos e outros elementos existentes.

Anteprojeto - Definição de alternativas, em nível de precisão que permita a escolha do(s) traçado(s) a ser(em) desenvolvido(s) e a estimativa do custo das obras.

Projeto Executivo - Compreende o detalhamento do Anteprojeto e perfeita representação da obra a ser executada, devendo definir todos os serviços a serem realizados devidamente vinculados às especificações Gerais, Complementares ou particulares, quantificados e orçados segundo a metodologia estabelecida para a determinação de custos unitários e contendo ainda o plano de execução da obra, listagem de equipamentos a serem alceados e materiais e mão-de-obra em correlação com os cronogramas físicos e financeiros.

Na fase de anteprojeto são desenvolvidos, ordinariamente os seguintes estudos:

Estudos de Tráfego, Estudos geológicos, Estudos topográficos, Estudos hidrológicos e Estudos geotécnicos.

Na fase de projeto são complementados os estudos e desenvolvidos as competentes fases de projeto, a saber:

Projeto geométrico, Projeto de Terraplenagem, Projeto de Drenagem, Projeto de Pavimentação, Projeto de Obra-de-Arte Especiais, Projeto de Interseções, Projeto de Obras Complementares (envolvendo. Sinalização, Cercas e Defensas) e Projeto de Desapropriação.

Nos itens, que se seguem será feita a abordagem do Projeto geométrico, do Projeto de Pavimentação e do Projeto de Drenagem.

146

4.2 PROJETO GEOMÉTRICO

4.2.1 INTRODUÇÃO

Neste capítulo serão tratados os assuntos referentes à fixação das características geométricas da plataforma, e em particular, da pista de rolamento, em função da classe da rodovia e da região por ela atravessada.

Deste modo, serão estabelecidas as diretrizes básicas para o cálculo da Nota de Serviço, definidas as larguras das diversas camadas componentes do pavimento e fornecido modelo de Caderneta - Tipo de Nota de Serviço, para uso nos trabalhos de pavimentação.

4.2.2 ELEMENTOS GEOMÉTRICOS

Neste item serão tratados os assuntos referentes à fixação das características geométricas da pista de rolamento em função da região atravessada e da classe da rodovia.

Deste modo, serão estabelecidas as diretrizes básicas para o cálculo da nota de serviço, bem como definidas as larguras das diversas camadas componentes do pavimento, assim como fornecido um modelo de uma caderneta-tipo de nota de serviço para uso nos serviços de pavimentação.

Os elementos numéricos constituintes da nota de serviço de pavimentação serão obtidos a partir das características apresentadas pela plataforma construída, mesmo quando são desconhecidos os elementos da implantação básica. No caso da pavimentação ser feita logo em seguida à terraplenagem, haverá evidente simplificação de trabalho com supressão da operação descrita no item 7.2.4.

De acordo com o artigo 30 das Normas Para Projeto das Estradas de Rodagem, as larguras do revestimento para as diversas classes de rodovias, nas regiões planas, onduladas montanhosas ou escarpadas, são as seguintes:

Classe especial . 7,50 m

Classe I 7,00 m

Classe II e III 6,00 m a 7,00 m

São definidos, a seguir, alguns elementos geométricos que embora não constituam parte integrante do pavimento, acham-se intimamente ligados à pavimentação:

Pista de rolamento: parte da rodovia destinada ao trânsito de veículos.

Faixa de trânsito: porção da pista cuja largura permite, com segurança, a circulação de veículos em fila única.

Greide: inclinação longitudinal em relação à horizontal, geralmente expressa em percentagem.

Superelevação: inclinação transversal da pista nas curvas horizontais, para compensar o efeito da força centrífuga sobre os veículos.

Abaulamento: declividade transversal da superfície da estrada.

147

4.2.3 SEÇÃO TRANSVERSAL DO PAVIMENTO

A definição dos diversos constituintes do pavimento, em seção transversal, é a que se segue:

a) Pavimento - é a estrutura construída após a terraplenagem e destinada, econômica e simultaneamente em seu conjunto, a:

− resistir a distribuir ao subleito os esforços verticais oriundos do tráfego;

− melhorar as condições de rolamento quanto à comodidade e conforto;

− resistir aos esforços horizontais (desgaste), tomando mais durável a superfície de rolamento.

b) Subleito - é o terreno de fundação do pavimento;

c) Leito - é a superfície obtida pela terraplenagem ou obra-de-arte e conformada ao seu greide e perfis transversais;

d) Greide do leito - é o perfil do eixo longitudinal do leito; e) Regularização - é a camada posta sobre o leito, destinada a conformá-lo transversal e

longitudinalmente de acordo com as especificações; a regularização não constitui, propriamente uma camada de pavimento, sendo, a rigor, uma operação que pode ser reduzida em corte do leito implantado ou em sobreposição a este, de camada com espessura variável;

f) Reforço do subleito - é uma camada de espessura constante, posta por circunstâncias técnico-econômicas, acima da de regularização, com características geotécnicas inferiores ao material usado na camada que lhe for superior, porém melhores que o material do subleito;

g) Sub-base - é a camada complementar à base, quando por circunstâncias técnico-econômicas não for aconselhável construir a base diretamente sobre regularização;

h) Base - é a camada destinada a resistir e distribuir os esforços oriundos do tráfego e sobre a qual se constrói o revestimento;

i) Revestimento - é a camada, tanto quanto possível impermeável, que recebe diretamente a ação do rolamento dos veículos e destinada a melhorá-la, quanto à comodidade e segurança e a resistir ao desgaste.

Figura 38 - Esquema de Seção Transversal do Pavimento

5 2 2

5

5

6

4 45% 5%2%

2/1

2/10,20

1/1

Talude de Corte

Regularização

Reforço de Subleito

Sub-baseBase

Talude de Aterro

148

4.2.4 RELOCAÇÃO DO EIXO

Para se obter elementos necessários à confecção da nota de serviço, é preciso que se tenha o eixo locado e nivelado. Deve ser feito, paralelamente, o nivelamento dos bordos, isto é, pontos distantes do eixo, o equivalente à semilargura da regularização.

Nos casos de terraplenagem recente ou que se disponha dos elementos definidores do projeto, o problema da relocação é muito simplificado, dependendo de ter havido uma execução criteriosa.

Na maior parte das vezes não se dispõe dos elementos do projeto, de modo que o problema da relocação se complica, pois será necessário determinar os elementos dos trechos em curva (R, AC, LC, etc...), a partir dos quais, será possível não só fazer a relocação como também fornecer a nota de serviço.

Para determinação desses elementos dos trechos em curva existem dois Quadros (ver Tabelas 29 e 32), dos quais o primeiro serve para se determinar os citados elementos, e o segundo presta-se como auxiliar do outro, conforme explicação dada a seguir:

a) Tabela 29 é para o cálculo dos elementos no caso ocorrente onde se pode medir a distância "e" (ver Figura 39) do PI ao vértice da curva circular. A disposição dos elementos na Tabela é de tal sorte que possibilita uma seqüência normal e cronológica no cálculo, de modo a se obter os elementos necessários à locação da curva. No caso de curva circular utiliza-se o item II do Quadro onde se termina, determinando o valor de R. No caso de curva com transição em espiral (item III da Tabela), lança-se uma curva circular-tentativa de raio R (medido no campo). Determina-se então o valor de "e" e "ti" conforme mostra o Quadro; com "Rs" e "ti" calcula-se "LC", utilizando-se o ábaco da Figura 40, ou segundo a fórmula dada na Tabela. De posse do valor de "LC" e "Rs" obtém "p" tabelado no livro "Emprego da Transição em Espiral no Traçados Rodoviários" do Eng.° Manoel P. de Carvalho. Obtido "p" calcula-se "t" pela fórmula dada no Quadro.

O valor de "LC" será ideal quando a diferença (ti -1) for a menor possível, correspondendo a um valor de "Rs" que será então o raio adotado na elaboração da nota de serviço. Na Tabela há margem para se fazer até quatro tentativas.

b) A Tabela 32 é para cálculo de "e" (distância do PI ao vértice da curva) nos casos em que se defronta com uma situação em que o PI é inacessível. Obtido o valor de "e" e do "AC" passa-se ao cálculo dos elementos para relocação, utilizando a Tabela 29.

149

Figura 39 - Raio da Curva Circular

TS

AC

ACPI

SC

CS

RS

RS

AC

R

ei

e

Tl

ST

PLA

TAFO

RM

A

150

Figura 40 - Cálculo do “LC”

151

Tabela 29 - Cálculo dos Elementos para Relocação de Curvas em Estradas Construídas

152

Tabela 30 - Estradas de Classe III e III - Comprimento de Transição a Utilizar

30 1,80 9,60 11,11 20,7140 1,40 10,01 11,11 21,1250 1,20 10,50 11,39 21,8960 1,00 10,56 11,39 21,9770 0,90 10,91 11,56 22,4780 0,80 11,03 11,59 22,6290 0,75 11,36 11,85 23,24100 0,70 11,60 12,04 23,64110 0,70 12,20 12,67 24,87120 0,70 12,77 13,19 25,96130 30 0,60 12,77 13,19 25,96140 0,60 12,78 13,19 25,97150 0,60 13,25 13,61 26,86160 0,60 13,68 13,96 27,64170 0,60 14,12 14,54 28,66180 0,50 14,12 14,54 28,66190 0,50 14,12 14,54 28,66200 0,50 14,12 14,54 28,66300 0,40 15,40 15,33 30,93400 0,20 15,40 15,33 30,93440 0,10 15,40 15,33 30,93

50 1,60 12,09 13,18 25,2760 1,30 12,09 13,18 25,2770 1,20 12,57 13,34 25,9180 1,10 12,92 13,59 26,5190 1,00 13,11 13,72 26,87100 0,90 13,15 13,72 27,48110 0,86 13,50 13,98 28,60120 0,82 13,80 14,80 28,83130 0,78 14,03 14,80 29,00140 40 0,74 14,20 14,80 29,10150 0,70 14,30 14,80 29,16160 0,66 14,36 14,80 29,16170 0,62 14,36 14,80 29,16180 0,58 14,36 14,80 29,16190 0,54 14,36 14,80 29,16200 0,50 14,36 14,80 29,16300 0,40 15,40 15,53 30,93400 0,35 16,64 16,99 33,63440 0,33 16,97 17,15 34,12

100 1,06 14,20 14,78 28,98110 1,00 14,57 15,04 29,61120 0,95 14,85 15,36 30,21130 0,90 15,09 15,50 30,59160 60 0,78 15,59 16,01 31,60170 0,76 15,90 16,32 32,22180 0,74 16,19 16,44 32,63190 0,72 16,39 16,09 33,08400 0,45 18,89 19,08 37,97440 0,42 19,39 19,45 38,84

200 0,80 17,71 18,03 35,74300 80 0,60 18,85 19,02 37,87400 0,50 19,91 20,01 39,92440 0,48 20,47 20,73 41,20

TOTAL

Nota - Foram feitas no sentido de que o valor T`+1 fosse crescente com o raio de curvatura

RAIOS VELOCIDADES DIRETRIZES T` I

153

Os pontos A e B são dois pontos quaisquer situados sobre as tangentes ou no prolongamento das mesmas, e conforme se meça o valor AB pelo lado interno ou externo da curva tem que se dotar o MN de um sinal negativo ou positivo respectivamente.

4.2.5 NOTA DE SERVIÇO

Nota de serviço é o conjunto de dados numéricos destinados a definir, em planta e em perfil, o desenvolvimento do pavimento.

Assim numa nota de serviço constarão todos os elementos que possibilitem a marcação de uma das camadas do pavimento visando sua execução.

Tome-se como referência básica a regularização, ou mesmo o reforço, não só por ser a camada mais inferior como também a mais larga e, uma vez executada, procede-se a marcação da camada subseqüente, de acordo com a sua largura e sua espessura. A largura da regularização será chamada de regularização adotada.

A espessura do pavimento, determinada por intermédio de ensaio específico, será decomposta em parcelas correspondentes às camadas constituintes do pavimento, inclusive a regularização.

Na elaboração da nota de serviço é necessário ter, além da relocação e nivelamento, os dados referentes à superlargura e à superelevação calculadas da maneira exposta a seguir.

4.2.5.1 SUPERLARGURA

Superlargura é uma largura adicional dada à pista nos trechos em curva de modo a assegurar ao tráfego condições de segurança e comodidade.

De acordo com o artigo 32 das Normas para o Projeto de Estradas de Rodagem, superlargura será determinada pela fórmula:

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛+−−=

R10VbRRn∆ 22

onde:

∆ = a largura, em m

n = o número de faixas de tráfego de uma pista

R = o raio de curvatura do eixo da pista, em m

V = a velocidade diretriz, em km/h

b = a distância, em m, entre os eixos da parte rígida do veículo e que normalmente

considera-se igual a 6 m.

O valor de A encontra-se tabelado a seguir, em função da velocidade diretriz e do raio de curvatura, considerando a pista com duas faixas de tráfego. Os valores de R em cada tabela foram tomados até um máximo, acima do qual a superlargura pode ser considerada como constante.

154

Tabela 31 - Valores para Superlargura

Velocidade 30 km/h

R 30 40 50 60 70 80 100 150 200 300 500

1,80 1,40 1,20 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30

V-40 km/h

R 50 60 70 80 100 150 200 300 500 1,80 1,40 1,20 1,00 0,90 0,70 0,50 0,40 0,30

V = 60 km/h

R 110 150 200 300 500 800 1.0C 0,8C 0,7C 0,5C 0,4C 0,3C

V - 80 km/h

R 200 300 400 600 1000

0,80 0,60 0,50 0,40 0,30

V - 100 km/h

R 340 400 600 1000 1 300

0,70 0,60 0,50 0,40 0,30

A marcação da superlargura far-se-á de modo crescente a partir do TS, segundo a fórmula:

c

S1

1 ∆⋅=

onde:

S = é a superlargura em seção transversal situada na curva de transição l = distância dessa seção ao TS ou ST medida ao longo do eixo. lc = comprimento da curva de transição.

Nas curvas circulares, de raio superior a 600 m, onde não há necessidade de transição, o valor de S será marcado todo no lado interno e será locado ao longo de um comprimento de transição fictício, tomado metade antes e metade após o PC, dado pela fórmula.

0025031,

% SIc =

onde:

I é a inclinação transversal total (superevelação total) tabelada de acordo com as Normas para o Projeto das Estradas de Rodagem.

I • 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10

1cm • 28 42 56 70 84 98 112 126 140

Nos casos de estrada de classe Especial e classe I, para curvas com raio menor que 600 m, e estradas de Classe II e III, para curvas de raio menor que 440 m, será usado,

155

obrigatoriamente, a transição em espiral, determinada de acordo com o item 7.2.4, ao longo da qual fará linearmente a transição para a superlargura e para a superelevação.

Para as estradas de classe II e III, com raio de curvatura inferior a 440 m, a transição a empregar é a denominada circular de raio duplo, conforme o Art. 11 das Normas. O comprimento de transição nesse caso será estabelecido de acordo com o estudo feito pelo Eng" Manoel Pacheco de Carvalho (ver Figura 41).

Se 1R é o raio do bordo interno:

21

1 RR = -— e de acordo com Collins, as fórmulas que resolvem o problema são:

Figura 41 - Curvas de Transição

DR'R −= 12 'R'T ∆=

'Rtgarca ∆

= 2

O comprimento de transição medido sobre o eixo curvo da estrada a partir do PC é dado por:

απ

=180

1 R

O comprimento de transição propriamente dito é a soma de c'T 11 =+ valor esse tabelado.

156

Tabela 32 - Determinação da Distância em Curvas de PI Inacessível

1 BMA

E D

N

C/2C

a b

ACPI

1 - DADOS

AB

AB

===

II - VALORES AUXILIARES

Ângulos:

A B+=AC =

C

C

AC

AC

=

=

=

=

180-

180-

180- ACC= =

2 2

D=180-B-C2

=

E= =180- D

Senos: sen

sen

sen

sen

sen

sen

ABCC2

D

E

===

=

==

III - VALORES DOS PONTOS A e B ao PI

a = A.PI = AB . sen B sen C

= =

b B.PI= =AB . sen A

sen C= =

IV - DEFINIÇÃO DO PONTO DE INTERSEÇÃO (M) DA BISSETRIZNO PI COM BASE AB

AM

BM

a sen C/2 sen E

b sen C/2 sen D

=

=

=

=

=

=

V - VALOR DO SEGMENTO MN MEDIDO NO CAMPO

MN SentidoInterno

Externo=

VI - CÁLCULO DE “e”

e

e =

=

a . Sen A sen E

b . Sen E sen D

±

±

MN

MN

=

=

=

=

=

=

NOTA: O valor de MNserá positivo quando AB for medido pelo lado externo da curva e negativo no caso contrário.

157

4.2.5.2 SUPERELEVAÇÃO

Superelevação é a inclinação transversal da pista nas curvas, feitas em tomo do bordo de referência, de modo a assegurar ao tráfego condições de segurança e conforto.

A mudança das condições de inclinação transversal nas curvas para as condições de pista em tangente, é feita ao longo da espiral de transição, calculada conforme já exposto. Ao longo da espiral a inclinação transversal cresce gradativamente, girando em tomo do bordo de referência, segundo a fórmula:

c

Ixi11

=

onde:

l = a distância da seção considerada ao TS ou ST;

I - a Superelevação total, tabelada de acordo com o artigo 33 das Normas;

lc - o comprimento da espiral de transição.

Tabela 33 - Valores de Superelevação

Especial

Raios 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720

760 780 800

Incl. % 10,00 9,5 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2.0

Classe I

Raios 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600

Incl. % 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0

Classe II

Raios 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440

Incl. % 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0

Classe III

Raios 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440

Incl. % 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0

A mudança da situação da pista no TS ou ST para um trecho imediatamente antes ou após, conforme o caso, se faz ao longo dos 20 metros contíguos situados no trecho em tangente, isto é, para se atingir as condições da chapa de rolamento no TS (que é plana), partindo das condições em tangente (que é diedro), processa-se a elevação gradativa dos bordos, segundo uma inclinação constante, de modo a que se obtenha no TS uma situação em que o eixo e os bordos tenham a mesma cota. A partir daí começa-se, então, a girar a pista conforme já exposto, em torno do bordo da referência, até se atingir o valor tabelado (I) no SC (ver Figura 42).

158

Figura 42 - Superelevação

Bordo interno

Bordo dereferência

Bordo externo

C.S

S.C

T.S

1%

1%

Deste modo tem-se, esquematicamente e em perfil, conforme mostra a Figura 43.

Figura 43 - Esquema de Superelevação

EIXO

EIXO

BORDOS 0,35%

BORDO EXTERNO

BORDO DE REFERÊNCIA

BORDO INTERNO

TSPC

SC

LC

20.000

SU

PE

RE

LEV

AÇ

ÃO

TO

TAL

4.2.5.3 CÁLCULO DA NOTA DE SERVIÇO

Uma vez o eixo locado, nivelado e desenhado o perfil juntamente com os dos bordos, fica-se dispondo dos elementos para elaboração da nota de serviço, de preferência referente à regularização.

Nos trechos em tangente lança-se um greide, sobre o do leito, de modo a se ter, sempre que possível, aterros de no mínimo 8 cm e no máximo 15 cm. Essa exigência deve

159

também ser verificada para os bordos (pontos distantes do eixo metade da largura da regularização adotada).

As cotas decorrentes do lançamento desse greide, obedecidas as exigências das Normas, serão denominadas de cotas do projeto correspondentes ao eixo do bordo direito e do bordo esquerdo. Estas duas últimas são iguais a menores que a do eixo, diferença essa dada pelo produto de 0,02 vezes a metade da largura da regularização adotada, correspondente à declividade transversal de 2%.

Assim, nos trechos em tangente, a confecção da nota de serviço resume-se em se lançar um greide de regularização sobre o leito existente, pelo eixo já locado e nivelado, observando-se as evidências das "Instruções para Regularização e Reforço do Subleito com Material Terroso" vigentes no DNER. De posse das cotas do eixo, deduz-se as dos bordos subtraindo-se 0,02 vezes a semilargura da regularização adotada.

Nos trechos em curva a grande diferença dos trechos em tangentes reside no fato de que nestes a chapa de rolamento apresenta-se, a grosso modo, sob a forma de um diedro ao passo que nas curvas a chapa de rolamento é chata, ou melhor é um plano, que sofrendo inclinação gradativamente crescente a partir do TS, atinge o valor preceituado para a superelevação no SC, em função do raio da curva, de acordo com as tabelas constantes nas Normas, mantendo-se constante até o CS, onde volta a decrescer até o ST onde volta a ter a forma de um diedro (ver Figura 42). Essa movimentação da chapa de rolamento nas curvas é feita em tomo do lado interno, sobre um ponto situado a uma distância do eixo igual à semilargura da regularização adotada. O lugar geométrico desses pontos ao longo da curva é chamado de bordo de referência.

Deste modo, o greide lançado sobre o perfil desenhado a partir de nivelamento feito, representará as cotas do projeto do eixo nos trechos em tangente e a partir dos TS representará as cotas de bordo de referência. Essa transposição do eixo para o bordo de referência, não apresenta maiores dificuldades porque no TS (e ST) os 3 pontos (eixo e bordos) tem a mesma cota (ver Figura 42).

Na Figura 42 pode-se observar que se adota uma zona de aplanamento da pista, situada toda sobre a tangente, com uma extensão de 20 metros. A finalidade dessa zona é fazer com que a seção transversal no TS (ou ST) seja plana, a partir da qual se procede a inclinação transversal gradativa até se obter o valor 1% preceituado pelas Normas. Vê-se, pois, que no TS (ou ST) os bordos têm a mesma cota que o eixo. No caso de se ter uma curva situada num trecho de rampa máxima, pode-se aumentar a extensão da zona de aplanamento, devendo, nesse caso, anotar-se o acréscimo correspondente nas cotas de projeto dos bordos, da estaca que precede o TS ou que sucede o ST.

4.2.6 CADERNETA - TIPO

A caderneta-tipo de nota de serviço de pavimentação, em cujas colunas se anotam, cronologicamente, os elementos numéricos, consta de 23 colunas discriminadas de acordo com o modelo anexo (ver Tabela 34), onde consta um exemplo.

a) As duas primeiras colunas destinam-se à anotação das estacas (inteiras e intermediárias).

160

b) Na coluna 3 anotam-se os elementos característicos do traçado em planta, localizando-se TS, SC, CS, etc-, ao passo que na coluna 4 são anotados os de perfil.

c) Nas colunas 5 e 6 anotam-se as semilarguras da pista para a qual se calcula a nota de serviço (no caso a regularização). Para os trechos em tangentes elas são iguais, como também para as curvas com transição em espiral, sendo desiguais para as curvas circulares de raio maior que 600 m.

Nestas colunas anota-se, portanto, a semilargura da regularização adotada mais a metade da superlargura na estaca considerada.

d) Na coluna 7 anota-se a taxa de inclinação transversal (superevelação) na estaca considerada, calculada de acordo com item 7.2.5.2.

e) Na coluna 8 (acréscimo de cota para o eixo) será anotado o produto da semilargura da regularização adotada pela taxa de inclinação transversal (coluna 7) na estaca considerada. Nos trechos em tangente será o produto das colunas 5 ou 6 (iguais neste caso) pela taxa de abaulamento (2%).

f) Na coluna 9 (acréscimo de cota para o bordo externo) será anotado o produto da largura da regularização adotada mais a metade da superlargura (coluna 5 ou 6), pela taxa de inclinação transversal na estaca considerada (coluna 7). No caso de curvas circulares com raio maior que 600 m, não haverá necessidade de se adicionar a metade da superelevação, pois sua marcação se faz toda pelo bordo interno.

g) Na coluna 10 será adotado o produto da semi-superlargura (nos casos de transição em espiral) ou da superlargura total (nos casos de curvas com maior que 600 m) pela inclinação transversal na estaca considerada (coluna 7).

h) Na coluna 11 será anotada a cota de projeto do bordo de referência, obtida pelo lançamento do greide sobre o subleito, isto é, o bordo de referência tem nas curvas a função fundamental de referência em perfil, tal como o eixo nas tangentes, a partir do qual são galgadas as outras cotas restantes do pavimento (eixo e bordo externo e interno), função essa exercida entre o TS e ST.

i) Na coluna 12, bem como na coluna 20, anotam-se cotas obtidas pelo nivelamento de piquetes situados distantes do eixo, valores dados pelas colunas 5 e 6.

j) Na coluna 16 é anotada a cota obtida pelo nivelamento do eixo.

k) Nas colunas 13, 17 e 21 anotam-se as cotas do projeto tiradas do greide do projeto, isto é, daquele lançado sobre o do subleito em função das condições geométricas da rodovia. Nas tangentes projeta-se um greide para o eixo, tirando a partir daí o dos bordos. Nas curvas lança-se um greide correspondendo ao bordo de referência, galgando daí o do eixo e dos bordos interno e externo. É permitido, porém, se projetar o greide sempre por um dos bordos, mesmo nos trechos em tangente, o qual será tido como o de referência e a partir do qual se determinará o greide do eixo e do outro bordo. Nas curvas, a coluna 17 será a soma das colunas 11 e 8 e a coluna 13 será a soma das colunas 11 e 9, no caso de curva para a direita, e será igual à coluna 11 menos a 10, no caso de curva para a esquerda; analogamente a coluna 21 será a soma das colunas 11 e 9, no caso de curva para a esquerda, e será igual à coluna 11 menos a 10, no caso de curva para a direita.

161

l) As colunas 14,15, 18 e 19, 22 e 23 são diferenças entre as colunas 12 e 13, 16 e 17 e 20 e 21, respectivamente. Toda vez em que as colunas 13, 17 e 21 forem maiores que as correspondentes 12, 16 e 20 ocorre um aterro,devendo-se anotar a diferença nas colunas 15, 19 e 23. Em caso contrário, ocorre um corte, devendo-se anotar nas colunas 14,18 e 22, respectivamente.

m) Na Tabela 34 consta um exemplo numérico abrangendo ambas as situações, em tangente e em curva.

162

Tabela 34 - Caderneta – Tipo (Exemplo máximo)

i = ta

xa d

e su

pere

leva

ção

no p

onto

co

nsid

erad

o

Inte

iras

Inte

r.Es

q.D

ir.C

ota

dos

Piqu

etes

Cot

a do

Pr

ojet

oC

orte

Ater

roC

ota

dos

Piqu

etes

Cot

a do

Pr

ojet

oC

orte

Ater

roC

ota

dos

Piqu

etes

Cot

a do

Pr

ojet

oC

orte

Ater

ro

219

5,50

5,50

0,11

027

1909

2715

8127

1909

0,32

527

1912

2720

190,

107

2716

6527

1909

0,24

4+

105,

505,

500,

110

2720

1027

1710

2720

100,

306

2719

6327

2120

0,15

727

1758

2720

100,

252

220

5,50

5,50

0,11

027

2086

2718

3127

2086

0,35

227

2037

2721

960,

159

2718

2827

2086

0,26

0+

105,

505,

500,

110

2721

6227

1922

2721

620,

240

2721

0927

2272

0,16

327

1945

2721

620,

217

19,8

5T.

S.D

.5,

505,

500,

110

2722

6327

2007

2722

630,

256

2721

8427

2373

0,18

927

2053

2722

630,

210

221+

105,

535,

530,

0033

0,11

00,

0033

2723

8727

2117

2721

200,

273

2723

3027

2497

0,15

827

2177

2723

870,

210

222

5,56

5,56

0,00

60,

110

0,06

627

2536

2723

1327

2602

0,28

927

2505

2726

460,

141

2733

6327

2536

0,17

3+

10=8

0+1

,6%

5,59

5,59

0,60

90,

110

0,10

00,

001

2726

9627

2500

2727

960,

296

2726

9227

2806

0,11

427

2546

2726

950,

149

223

I=2,

5%I=

2,5%

5,62

5,62

0,01

20,

110

0,13

30,

001

2728

8127

2660

2730

110,

354

2728

9427

2991

0,09

727

2723

2728

800,

157

+10

=0,2

505,

665,

660,

016

0,11

00,

178

0,00

327

3116

2731

0227

3294

0,19

227

3168

2732

260,

058

2729

5127

3113

0,16

222

45,

695,

690,

019

0,11

00,

213

0,00

427

3390

2732

7627

3603

0,32

727

3414

2735

000,

086

2732

2727

3386

0,15

9+

105,

725,

720,

022

0,12

10,

247

0,00

527

3691

2731

9827

3938

0,44

027

3687

2738

120,

125

2735

2727

3366

0,15

9+

19,8

5S.

C.

5,75

5,75

0,02

50,

137

0,28

10,

006

2710

0127

3839

2712

820,

443

2739

7327

4138

0,16

527

3803

2739

950,

192

225+

10+3

,15%

5,75

5,75

0,02

50,

137

0,28

10,

006

2713

2127

1011

2716

020,

558

2742

9827

4458

0,16

027

4165

2743

150,

150

226

5,75

5,75

0,02

50,

137

0,28

10,

006

2746

3627

4375

2749

170,

542

2746

1227

4773

0,16

127

4515

2746

300,

115

+3,

50C

.S.

5,75

5,75

0,02

50,

137

0,28

10,

006

2717

5827

1175

2750

390,

564

2747

0427

4895

0,19

127

4637

2747

520,

115

+10

5,73

5,73

0,02

30,

126

0,25

80,

005

2719

8627

1710

2752

110,

504

2749

6227

5112

0,15

027

4853

2749

810,

128

227

5,70

5,70

0,02

00,

110

0,22

10,

004

2753

3627

5139

2755

600,

421

2753

2027

5416

0,12

627

5170

2753

320,

162

+10

+3,1

5%5,

675,

670,

017

0,11

00,

190

0,00

327

5686

2755

7527

5876

0,30

127

5679

2757

960,

117

2755

0327

5683

0,18

022

85,

645,

640,

014

0,11

00,

156

0,00

327

6036

2769

1027

6192

0,25

227

6002

2761

460,

144

2758

6527

6033

0,16

8+

105,

605,

600,

010

0,11

00,

111

0,00

227

6386

2762

1627

6497

0,25

127

6347

2764

960,

149

2761

8027

6384

0,20

422

95,

575,

570,

007

0,11

00,

077

0,00

127

6736

2766

6927

6813

0,14

127

6667

2768

460,

179

2765

0427

6735

0,23

1+

105,

545,

540,

004

0,11

00,

044

0,00

127

7086

2769

0627

7130

0,22

427

6994

2771

960,

202

2768

9627

7085

0,18

923

05,

515,

510,

001

0,11

00,

011

2774

3627

7219

2771

170,

198

2773

7327

7546

0,17

327

7298

2774

360,

208

+3,

50S.

T.5,

505,

5027

7511

2773

5027

7514

0,19

427

7449

2776

540,

205

2773

3327

7544

0,21

1+

10+3

,1%

5,50

5,50

2777

1627

7582

2777

160,

164

2777

0227

7856

0,15

427

7543

2777

460,

203

231

5,50

5,50

2780

5627

7893

2780

560,

163

2780

1327

8166

0,15

327

7922

2780

560,

131

+10

5,50

5,50

2783

5027

8141

2783

500,

209

2782

1427

8460

0,14

627

8251

2783

500,

099

232

5,50

5,50

2786

1127

8173

2786

110,

138

2785

5327

8721

0,16

827

8512

2786

110,

099

+10

5,50

5,50

2788

1527

8671

2788

150,

174

2788

5527

8955

0,10

027

8766

2788

150,

089

+13

,60

T.S.

E.5,

505,

5027

8913

2787

1927

8913

0,16

427

8931

2790

230,

092

2788

5127

8913

0,06

223

35,

525,

520,

005

0,05

527

9036

2788

6127

9036

0,17

527

9072

2791

460,

074

2789

6827

9091

0,12

3+

10+1

,8%

5,55

5,55

0,01

30,

113

0,00

127

9216

2790

8127

9215

0,13

427

9256

2793

260,

070

2791

5827

9359

0,19

123

45,

585,

580,

021

0,11

50,

233

0,00

227

9396

2792

1127

9391

0,15

327

9422

2795

110,

089

279

8527

9629

0,24

4+

10L C

=100

5,61

5,61

0,02

90,

159

0,32

20,

003

2795

5627

9325

2795

530,

128

2795

8227

9715

0,13

327

9561

2798

780,

317

235

I=8%

5,64

5,64

0,03

70,

203

0,41

20,

005

2796

7627

9151

2796

710,

217

2797

2527

9879

0,15

427

9735

2800

880,

353

+10

0,06

05,

675,

670,

045

0,24

70,

502

0,00

827

9753

2791

7327

9715

0,27

227

9809

2800

000,

191

2798

1028

0225

0,44

523

65,

705,

700,

053

0,29

10,

594

0,01

127

9790

2795

1827

9789

0,14

127

9837

2800

810,

143

2798

3628

0384

0,54

8+

105,

735,

730,

061

0,33

50,

685

0,01

127

9823

2796

7627

9809

0,13

327

9865

2801

580,

293

2798

2428

0508

0,68

123

75,

765,

760,

069

0,37

60,

777

0,01

827

9889

2796

2127

9871

0,25

027

9951

2802

680,

317

2708

5428

0666

0,81

2+

105,

795,

790,

077

0,42

30,

869

0,02

227

9971

2797

0527

9949

0,24

427

9989

2803

940,

405

2799

3128

0840

0,90

9+

13,6

0S.

C.

5,80

5,80

0,08

00,

440

0,90

10,

021

2800

0027

9725

2799

760,

251

2800

1728

0440

0,42

327

9975

2809

040,

929

238

5,80

5,80

0,08

00,

440

0,90

10,

021

2800

5327

9829

2800

290,

200

2800

7528

0493

0,41

827

9895

2809

571,

062

+10

5,80

5,80

0,08

00,

440

0,90

10,

021

2801

3528

0013

2801

110,

098

2801

6628

0575

0,40

928

0337

2810

390,

702

239

+0,8

2%5,

805,

800,

080

0,44

00,

901

0,02

128

0217

2800

1528

0193

0,14

828

0244

2806

570,

413

2801

5228

1121

0,96

9+

8,95

C.S

.5,

805,

800,

080

0,44

00,

904

0,02

128

0290

2801

0128

1266

0,16

228

0207

2807

00,

423

2801

9728

1194

0,99

7+

105,

795,

790,

079

0,43

40,

892

0,02

328

0299

2802

7628

0308

2807

330,

425

2802

0628

1191

0,98

51

23

45

67

89

1011

1213

1415

1617

1819

2021

2223

ESTA

CAS

Alinhamento

Rampas do Greide

Larg

ura

da

Sem

i-Pis

taBO

RD

O E

SQU

ERD

OEI

XO

BOR

DO

DIR

EIT

O

Acréscimo de Cota Para o Eixo

Acréscimo de Cota Para o Bordo

Externo

Decréscimo de Cota Para o Bordo

Interno

Cot

a do

bo

rdo

de

refe

rênc

ia

163

4.2.7 MARCAÇÃO NO CAMPO

A marcação da nota de serviço, consiste em se transportar para o campo os elementos numéricos constante da mesma.

a) Trecho em tangente

Serão cravadas, junto aos piquetes de bordo (ver Figura 44) estacas com cerca de 0,50 m de comprimento (podem ser usadas varas de bambu) nas quais serão postas duas marcas: uma correspondente à cota do eixo e outra à do bordo. Essas marcas são feitas da seguinte maneira: marca-se, com uso de uma escala métrica de madeira na vertical do piquete do eixo, a altura correspondente à coluna 17 da nota de serviço; com uso de uma linha e um nível de bolha se transporta essa cota para os bambus, (off-sets), fixados juntos aos piquetes dos bordos, pintando um traço vermelho horizontal. Abaixo dessa marca, feita em cada um dos off-sets e que corresponde à cota do eixo, pinta-se outro traço horizontal corresponde à cota do eixo, pinta-se outro traço horizontal correspondente à cota do bordo, distante do outro um comprimento dado pelo produto da semilargura da regularização pela declividade transversal (2%), esse traço inferior deve estar acima do piquete do bordo correspondente, uma distância dada pelas colunas 22 e 14 da nota de serviço, conforme seja este o bordo direito ou o bordo esquerdo.

Figura 44 - Croqui da Marcação da Nota (Trecho em Tangente)

CROQUI DA MARCAÇÃO DA NOTA (TRECHO EM TANGENTE)

OFF-SETALTURA DADA PELA COLUNA 19

DA CADERNETA OFF-SET

COTA DO BORDO(COLUNA 13)

COTA DO BORDO(COLUNA 21)

2% 2%COTA DO EIXO DA COLUNA 17

PIQUETE DOBORDO ESQUERDO

ALTURAS DADAS PELAS COLUNAS 15 E 23DA CADERNETA

PIQUETE DOBORDO DIREITO

PIQUETE DO EIXO

A Figura 44 é um croqui em que são mostrados os detalhes da marcação da nota para os trechos em tangente, mostrando inclusive em pontilhado a conformação futura do pavimento, pois este será composto por camadas sucessivas e paralelas à regularização, não modificando assim a conformação inicial apresentada, havendo mudança somente no tocante à largura das camadas superiores.

164

A marcação das camadas seguintes à de regularização será feita obedecendo ao dimensionamento, no tocante à espessura, e a plataforma no que diz respeito à largura.

Para isso, e no caso da camada seguinte ser mais estreita, deverão ser tomados como referência os off-sets da regularização, a partir dos quais será medida para dentro da pista, a metade do excesso de cada lado, da largura da regularização sobre a camada subseqüente. Será então, neste ponto, cravado o off-set da nova camada, onde será então marcada a espessura preconizada, conforme as prescrições do dimensionamento do pavimento.

No caso de se tratar de uma camada com a mesma largura da regularização, bastará pintar (com tinta diferente da usada anteriormente), acima das marcas existentes nos off-sets de regularização, outras cujas distâncias das primeiras definam a espessura da nova camada.

b) Trecho em curva

De modo análogo serão pintadas nos off-sets, usando o mesmo raciocínio as marcas correspondentes à cota do eixo, isto é, com uso de uma escala métrica, de uma linha e do nível de bolha se marca nos off-sets a cota do eixo (ver Figura 35). A marcação das cotas dos bordos é feita a partir dos piquetes correspondentes, tomando as alturas respectivas da nota de serviço.

Figura 45 - Croqui da Marcação da Nota (Trecho em Curva)

CROQUI DA MARCAÇÃO DA NOTA (TRECHO EM CURVA)

OFF-SET OFF-SETALTURA DADA PELA COLUNA 19

DA CADERNETA

COTA DO EIXO(COLUNA 17)

COTA DO BORDO(COLUNA 21)

COTA DO BORDO(COLUNA 13)

PIQUETE DO EIXO

PIQUETE DOBORDO ESQUERDO

PIQUETE DOBORDO DIREITO

ALTURAS DADAS PELAS COLUNAS 15 A 23DA CADERNETA

COLUNA COLUNA

Do mesmo modo, a marcação da camada imediatamente superior, deverá ser feita a partir dos off-sets da regularização, da maneira já descrita para os trechos em tangente.

A fim de facilitar qualquer relocação posterior, no caso de destruição dos off-sets, deve-se amarrar os TS e ST usando-se piquetões situados fora da plataforma (um de cada lado), anotando-se sua distância do ponto considerado, bem como a diferença de cotas entre os piquetões e do piquete do referido ponto.

165

Além disso, deve-se estabelecer, no mínimo, um RN a cada 2 km, aproveitando sempre que possível as cabeças e caixas de bueiros de greide ou outra qualquer obra-de-arte corrente.

4.3 PROJETO DE PAVIMENTAÇÃO

4.3.1 ESTUDOS GEOTÉCNICOS

4.3.1.1 GENERALIDADES

Os estudos geotécnicos para o Projeto de Pavimentação compreendem:

a) Estudos do Subleito

b) Estudos de Ocorrências de Materiais para Pavimentação

O estudo do subleito de estradas de rodagem com terraplenagem concluída tem como objetivo o reconhecimento dos solos visando à caracterização das diversas camadas e o posterior traçado dos perfis dos solos para efeito do projeto de pavimento.

O estudo de ocorrências de materiais para Pavimentação tem como objetivo o reconhecimento e a caracterização dos materiais de jazidas como fonte de matéria-prima para a utilização na construção das diversas camadas de Reforço do Subleito, Sub-base, Base e Revestimento, de acordo com o projeto do pavimento.

Para efeito dos estudos geotécnicos são adotadas as seguintes definições:

a) Prospecção e classificação expedida no campo: é a que resulta das sondagens e observação dos materiais quanto a cor, textura e consistência;

b) Camadas de solos: são massas de solos continuas e consideradas homogêneas sob o ponto de vista da classificação;

c) Perfil de solos: é o desenho em escala conveniente, de um corte do subleito ou de uma seção de uma jazida até a profundidade sondada e que deverá ser feito de acordo com a classificação de laboratório.

Na execução dos estudos geotécnicos para o Projeto de Pavimentação são feitos os seguintes ensaios:

a) Granulometria por peneiramento com lavagem do material na peneira de 2,0 mm (n° 10) e de 0,075 mm (n° 200);

b) Limite de Liquidez;

c) Limite de plasticidade;

d) Limite de Construção em casos especiais de materiais do subleito;

e) Compactação;

f) Massa específica Aparente "in situ";

g) índice Suporte Califórnia (ISC)

h) Expansibilidade no caso de solos lateríticos.

166

4.3.1.2 ESTUDO DO SUBLEITO

O reconhecimento dos solos do subleito é feito em duas fases:

a) Sondagem no eixo e nos bordos da plataforma da rodovia para identificação dos diversos horizontes de solos (camadas) por intermédio de uma inspeção expedida do campo e coleta de amostras.

b) Realização dos ensaios já citados nas amostras das diversas camadas de solo para um posterior traçado dos perfis de solos.

Para a identificação das diversas camadas de solo, pela inspeção expedita no campo, são feitas sondagens no eixo e nos bordos da estrada, devendo estas, de preferência, serem executadas a 3,50 m do eixo. Os furos de sondagem são realizados com trado ou pá e picareta.

O espaçamento máximo, entre dois furos de sondagem no sentido longitudinal, é de 100 m a 200 m, tanto em corte como em aterro, devendo reduzir-se, no caso de grande variação de tipos de solos. Nos pontos de passagem de corte para aterro devem ser realizados também furos de sondagem.

A profundidade dos furos de sondagem será, de modo geral, de 0,60 ma 1,00 m abaixo do greide projetado para a regularização do subleito. Furos adicionais de sondagem com profundidade de até 1,50 m abaixo do greide projetado para regularização poderão ser realizados próximos ao pé de talude de cortes, para verificação do nível do lençol de água (ver Projeto de Drenagem) e da profundidade de camadas rochosas.

Em cada furo de sondagem, devem ser anotadas as profundidades inicial e final de cada camada, a presença e a cota do lençol de água, material com excesso de umidade, ocorrência de mica e matéria orgânica.

Os furos de sondagem devem ser numerados, identificados - com o número de estaca do trecho da estrada em questão, seguidos das letras E, C ou D, conforme estejam situados no bordo esquerdo, eixo ou bordo direito. Deve ser anotado o tipo de seção: corte, aterro, seção mista ou raspagem, com as iniciais C, A, SM, R.

Os materiais para efeito de sua inspeção expedita no campo, - serão classificados de acordo com a textura, nos seguintes grupos:

a) Bloco de rocha: pedaço isolado de rocha que tenha diâmetro superior a l m;

b) Matacão: pedaço de rocha que tenha diâmetro médio superior a 25 cm e inferior a l m;

c) Pedra de mão: pedaço de rocha que tenha diâmetro médio compreendido entre 76 mm e 25 cm;

d) Pedregulho: fração de solo que passa na peneira de 76 mm (3") e é retida na peneira de 2,0 mm (n° 10);

e) Areia:

− Grossa: fração do solo compreendida entre as peneiras de 2,0 mm (n° 10) e 0,42 mm (n°40);

− Fina: fração de solos compreendida entre as peneiras de 0,42 mm (n°40) e 0,075 mm (n° 200);

167

f) Silte e Argila: fração de solo constituída por grãos de diâmetro abaixo de 0,075 mm.

São usadas, na descrição das camadas de solos, combinações dos termos citados como, por exemplo, pedregulho areno-siltoso, areia fina-argilosa, etc.

Deverão também ser anotadas as presenças de mica e matéria orgânica.

As anotações referentes a Bloco de Rocha, Matacão e Pedra de Mão, complementarão a descrição das camadas, quando for o caso.

Para a identificação dos solos pela inspeção expedita, são usados testes expeditos, como: teste visual, do tato, do corte, da dilatância, da resistência seca, etc. A cor do solo é elemento importante na classificação de campo. As designações "siltoso" e "argiloso" são dadas em função do I.P., menor ou maior que 10, do material passando na peneira de 0,42 mm (n° 40). O solo tomará o nome da fração dominante, para os casos em que a fração passando na peneira n° 200 for menor ou igual a 35%; quando esta fração for maior que 35%, os solos são considerados siltes ou argilas, conforme seu I.P. seja menor ou maior que 10.

Todos os elementos referidos, obtidos durante a inspeção expedita, são anotados no "Boletim de Sondagem", conforme a Tabela 35.

168

Tabela 35 - Boletim de Sondagem

Nº:

Sondador: Visto:

Procedência:

Furo nº Posição Descrição

Interessado:

Finalidade:

Profundidade total

Data:

BOLETIM DE SONDAGEM

Estaca

169

A medida que forem sendo executadas as sondagens e procedida a inspeção expedita no campo, são coletadas amostras para a realização dos ensaios de laboratório; esta coleta deve ser feita em todas as camadas que aparecem numa seção transversal, de preferência onde a inspeção expedita indicou maiores espessuras de camadas. Para os ensaios de caracterização (granulometria, LL e LP) é coletada, de cada camada, uma amostra representativa para cada 100 m ou 200 m de extensão longitudinal, podendo o espaçamento ser reduzido no caso de grande variação de tipos de solos. Tais amostras devem ser acondicionadas convenientemente e providas de etiquetas onde constem a estaca, o número de furo de sondagem, e a profundidade, tomando, depois, um número de registro em laboratório.

Para os ensaios de Índice Suporte Califórnia (I.S.C.) retira-se uma amostra representativa de cada camada, para cada 200 m de extensão longitudinal, podendo este número ser aumentado em função da variabilidade dos solos.

As determinações de massa específica aparente seca "in situ" do subleito e retiradas de amostras para o ensaio de compactação, quando julgadas necessárias são feitas com o espaçamento dos furos no sentido longitudinal, no eixo e bordos, na seguinte ordem: bordo direito, eixo, bordo esquerdo, etc. As determinações nos bordos devem ser em pontos localizados a 3,50 m do eixo. Mediante comparação entre os valores obtidos "in situ" e os laboratórios, para cada camada em causa, determina-se o grau de compactação.

Para materiais de subleito, o DNER utiliza o ensaio de compactação AASHTO. normal, exigindo um grau mínimo de compactação de 100% em relação a este ensaio, sendo o I.S.C. determinado em corpos-de-prova moldados nas condições de umidade ótima e densidade máxima correspondentes a este ensaio.

Em geral, o I.S.C. correspondente a estas condições é avaliado mediante a moldagem de 3 corpos-de-prova com umidades próximas a umidade ótima.

Para fins de estudos estatísticos dos resultados dos ensaios realizados nas amostras coletadas no subleito, as mesmas devem ser agrupadas em trechos com extensão de 20 km ou menos, desde que julgados homogêneos dos pontos de vista geológico e pedológico.

Os resultados dos ensaios de laboratórios devem constar de um Resumo de Resultados de Ensaios", conforme Tabela 36, notando-se que, para dar generalidade ao modelo, figuram ensaios que podem não ser feitos durante o reconhecimento do subleito.

Com base na Tabela 36, é feita separadamente, para cada grupo de solos da classificação TRB, uma análise estatística dos seguintes valores:

– Percentagem, em peso, passando nas peneiras utilizadas no ensaio de granulometria. Geralmente são analisadas as percentagens, passando nas peneiras n° 10, n° 40 e n° 200.

– LL

– IP

– IG

170

– ISC

– Expansão (ISC)

O DNER tem utilizado o seguinte plano de amostragem para a análise estatística dos resultados dos ensaios:

Chamando X1, X2, X3 ...., Xn, os valores individuais de qualquer uma das características citadas, tem-se:

σ+σ

+= 680291 ,N

,XXmax N

XX ∑=

σ−σ

−= 680291 ,N

,XXmin ( )

1−

−=σ ∑

NXX

onde:

N = Número de amostras

X = valor individual

X = média aritmética

a = desvio padrão

minX = valor mínimo provável, estatisticamente

.máxX = valor máximo provável, estatisticamente

N >. 9 (número de determinações feitas)

171

Tabela 36 - Resumo dos Resultados dos Ensaios

Reg. Amostra

Obs

erva

ções

RO

DO

VIA

:.....

......

......

......

......

......

......

......

....

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......

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......

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ADR

O-R

ESU

MO

DO

S R

ESU

LTAD

OS

DO

S EN

SAIO

S

......

......

......

......

......

......

......

......

......

......

......

....

PROFUNDIDADE

EIXO L.Esq.

L.Dir.

3/8"

1"

2"

GR

ANU

LOM

ETR

IAP

ENE

IRA

S

200

40

10

4

I.G.

F.A.

IP

LL

LIM

ITE

S

FÍS

ICO

S

Dens.

Umid.

LAB

CO

MPA

CTA

ÇÃO

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E ÍN

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POR

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Dens.

Umid.

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C...

..Gol

pes

I.S.C.

Exp.

Dens.

Umid.

CP

C...

..Gol

pes

CP

C...

..Gol

pes

I.S.C.

Exp.

Dens.

Umid.

I.S.C.

Exp.

Dens.

Umid.

EEP Final

I.S.C. Final

FAIXA

Classificação HRB

172

Outros critérios de análise estatística para a determinação de valores máximos e mínimos prováveis poderão ser utilizados desde que devidamente justificados.

A análise estatística dos diversos grupos de solos encontrados no subleito pode ser apresentada, conforme a Tabela 37.

Os perfis (longitudinal) dos solos poderão ser desenhados de acordo com as convenções da Figura 46 e do exemplo anexo.

173

Tabela 37 - Perfil Longitudinal dos Solos

2" 1" 3/8"

Nº 4

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GRANULOMETRIA

174

Figura 46 - Convenção para representação dos materiais

SILTE AREIA ARGILA

ROCHA ALTERADA ROCHA PEDREGULHO

ARGILA ORGÂNICA SOLO .ORGÂNICO MATACÃO

FOLHELHO MICA SILTE ORGÂNICO

Solos A-1-a e A-1-b

Solos A-2-4 e A-2-5

Solos A-2-6 e A-2-7

Solos A-4 e A-5

Solos A-6 e A-7

Solo A-3

175

Figura 47 - Perfil Longitudinal com Indicação dos Grupos de Solos

= 4,

275

A-2

-4

PIV=181,100

170

5

PTV=188,700

A-6

+ 0,

040

200,

00

180

PCV=196,700

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0

km

105

+462

PIV=201,500

190

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00

5

A-6

A-6

A-6

+0,0

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200

PTV=203,700

PTV=203,500

5

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0

km

105

+462

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PTV=200,100

220

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00

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FIL

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4.3.1.3 ESTUDO DAS OCORRÊNCIAS DE MATERIAIS PARA PAVIMENTAÇÃO

O estudo das ocorrências de Materiais para Pavimentação é feito em duas fases com base nos dados de geologia e pedologia da região isto é:

a) Prospecção Preliminar

176

b) Prospecção Definitiva Durante os trabalhos é feita também a localização das fontes de abastecimentos de água.

A prospecção é feita para se identificar as ocorrências que apresentam a possibilidade de seu aproveitamento, tendo em vista a qualidade do material e seu volume aproximado. A prospecção preliminar, compreende:

a) Inspeção expedita no campo;

b) Sondagens; e c) Ensaios de laboratórios.

Assim sendo nas ocorrências de materiais julgados aproveitáveis na inspeção de campo, procede-se de seguinte modo:

a) Delimita-se, aproximadamente, a área onde existe a ocorrência do material; Faz-se 4 e 5 furos de sondagem na periferia e no interior da área delimitada, convenientemente localizados até à profundidade necessária, ou compatível com os métodos de extração a serem adotados;

b) Coleta-se em cada furo e para cada camada, uma amostra suficiente para o atendimento dos ensaios desejados. Anota-se as cotas de mudança de camadas, adotando-se uma denominação expedita que as caracterize. Assim, o material aparentemente imprestável, constituinte da camada superficial, será identificado com o nome genérico de capa ou expurgo. Os outros materiais próprios para o uso, serão identificados pela sua denominação corrente do lugar, como: cascalho, seixos, etc;

c) Faz-se a amarração dos furos de sondagem, anotando-se as distâncias aproximadas entre os mesmos e a posição da ocorrência em relação à rodovia em estudo.

Figura 48 - Esquema de Sondagem para Prospecçãp de Materiais

Distância do Eixo

F-4F-3

F-2F-1

F - Furo

Limite da área de ocorrênciado material

Eixo da Rodovia

500 505

F-5

Uma ocorrência será considerada satisfatória para a prospecção definitiva, quando os materiais coletados e ensaiados quanto a:

a) Granulometria por peneiramento com lavagem do material na peneira de 2,0 mm (n° 10) e de 0,075 mm (n° 200);

b) Limite de Liquidez LL.; c) Limite de plasticidade LP;

d) Equivalente de Areia;

177

e) Compactação; f) índice Suporte Califórnia - ISC;

ou pelo menos, parte dos materiais existentes satisfizerem as especificações vigentes, ou quando houver a possibilidade de correção, por mistura, com materiais de outras ocorrências.

As exigências para os materiais de reforço do subleito, sub-base e base estabilizada, são as seguintes:

Para reforço do subleito: características geotécnicas superiores a do subleito, demonstrados pêlos ensaios de I.S.C. e de caracterização (Granulometria, LL, LP).

Para sub-base granulometricamente estabilizada: ISC3 ≥ 20 e índice do Grupo IG = O para qualquer tipo de tráfego.

Para base estabilizada granulometricamente:

a) Limite de Liquidez máximo b) 25% índice de plasticidade máximo: 6% c) • Equivalente de Areia mínimo: 30%

Caso o Limite de Liquidez seja maior que 25% e/ou índice de plasticidade, maior que 6, poderá o solo ser usado em base estabilizada, desde que apresente Equivalente de Areia maior que 30%, satisfaça as condições de índice Suporte Califórnia e se enquadre nas faixas granulométricas citadas adiante. O índice Suporte Califórnia deverá ser maior ou igual a 60 para qualquer tipo de tráfego; a expansão máxima deverá ser 0,5%. Poderá ser adotado um ISC até 40, quando economicamente justificado, em face da carência de materiais e prevendo-se a complementação da estrutura do pavimento pedida pelo dimensionamento pela construção de outras camadas betuminosas.

Quanto à granulometria, deverá estar enquadrada em uma das faixas das especificações:

Tabela 38 - Granolometria dos Materiais

I II

A B C D E F TIPOS

PENEIRA % em peso passando

2" 100 100 — — — — l" 75-90 100 100 100 100

3/8" 30-65 40-75 50-85 60-100 ... — Nº4 25-55 30-60 35-65 50-85 55-100 70-100

+Nº10 15-40 20-45 25-50 40-70 40-100 55-100Nº40 8-20 15-30 15-30 25-45 20-50 30-70

Nº200 2-8 5-15 5-15 10-25 6-20 8-25

A prospecção preliminar das pedreiras é realizada mediante as indicações geológicas, procurando-se avaliar no local por meio de sondagens e de levantamento expeditos:

a) O volume de capa ou de expurgo da pedreira;

178

b) A altura e a largura da frente de exploração de rocha aparentemente sã da pedreira. A prospecção definitiva das ocorrências de materiais compreende:

c) Sondagens e coleta de amostras d) Ensaios de laboratório

e) Avaliação de volume das ocorrências

Uma vez verificada a possibilidade de aproveitamento técnico-econômico de uma ocorrência, com base nos ensaios de laboratório - realizados nas amostras coletadas nos furos feitos de acordo com a prospecção preliminar, será, então, feito o estudo definitivo da mesma e sua cubagem. Para isso, lança-se um reticulado com malha de 30 m ou mais de lado, dentro dos limites da ocorrência selecionada, onde serão feitos os furos de sondagem.

Em cada furo da malha ou no seu interior, para cada camada de material, será feito um Ensaio de Granulometria por peneiramento, de Limite de Liquidez de Limite de plasticidade e de Equivalente de Areia (quando for indicado).

No caso de existirem camadas com mais de 1,00 m de espessura, deve-se executar os ensaios acima citados, para cada metro de profundidade dessa camada. Para determinação do índice Suporte Califórnia (ISC) a mesma orientação deverá ser seguida, ensaiando-se materiais de furos mais espaçados, se for o caso.

O Ensaio de índice Suporte Califórnia para ocorrência de solos e materiais granulares, é feito utilizando os corpos-de-prova obtidos no ensaio de compactação, ou os três que mais se aproximem do ponto de massa específica aparente máxima, de acordo com o método padronizado do DNER.

Quando solicitado, são realizados também ensaio de Determinação de Massa Específica Aparente "in situ" do material "in natura".

As quantidades mínimas de materiais de ocorrência a serem reconhecidas, para cada quilometro de pavimento de estrada, são aproximadamente as seguintes

Regularização e reforço do subleito ..........2 500m³

Sub-base ...................................................2 000m³

Base ..........................................................2 000m³

Areia ..........................................................300m³

Revestimento (Pedreiras) 500m³

No que se refere às pedreiras, será obedecido o que recomenda a Norma ABNT 6490/85 (NB-28/68), para "Reconhecimento e Amostragem para Fins de Caracterização das Ocorrências de Rochas".

A coleta de amostras de rochas para serem submetidas aos ensaios correntes de:

a) Abrasão Los Angeles

b) Sanidade c) Adesividade

179

é realizada através de sondagens rotativas ou então, quando a ocorrência assim o permitir, por extração por meios de furos com barra-mina e explosivos no paredão rochoso.

Quando for necessário, os ensaios correntes poderão ser complementados pêlos exames de Lâmina e de Raio X do material coletado.

A cubagem do material poderá ser realizada por auscultação a barra-mina. Quando necessário, poderá ser providenciado o lançamento de um reticulado com lados de 10m a 20m aproximadamente. Admite-se que seja considerado como rocha, o maciço abaixo da capa de pedreira.

Os resultados das sondagens e dos ensaios dos materiais das amostras das ocorrências de solos e materiais granulares são apresentados através dos seguintes elementos:

a) Boletim de Sondagem (Tabela 35)

b) Quadro-resumo dos Resultados dos Ensaios (Tabela 36) c) Análise estatística dos Resultados (Figura 49) d) Planta de Situação das Ocorrência (Figura 50)

e) Perfis de Sondagem típicos (Figura 51)

Geralmente para cada ocorrência é apontada a designação de J-l, J -2 etc...

Os resultados das sondagens e dos ensaios dos materiais rochosos (Pedreiras) são também apresentados de maneira similar às ocorrências de solos e materiais granulares, sendo apontado para cada pedreira a designação de P1, P2 etc... (Ver exemplo anexo).

A apresentação dos resultados é complementada mediante um esquema geral de todas as ocorrências e das fontes de abastecimento de água do trecho estudado, conforme mostrado no exemplo anexo.

180

Figura 49 - Análise Estatística dos Resultados de Sondagem

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km

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182

Figura 51 - Perfis de Sondagens Típicas

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183

4.3.2 DIMENSIONAMENTO DO PAVIMENTO

4.3.2.1 PAVIMENTO FLEXÍVEL - MÉTODO DO DNER

O método tem como base o trabalho "Design of Flexible Pavements Considering Mixed Loads and Traffic Volume", da autoria de W.J. Turnbull, C.R. Foster e R.G. Ahlvin, do Corpo de Engenheiros do Exército dos E.E.U.U. e conclusões obtidas na Pista Experimental da AASHTO.

Relativamente aos materiais integrantes do pavimento, são adotados coeficientes de equivalência estrutural tomando por base os resultados obtidos na Pista Experimental da AASHTO, com modificações julgadas oportunas.

A Capacidade de Suporte do subleito e dos materiais constituintes dos pavimentos é feita pelo CBR, adotando-se o método de ensaio preconizado pelo DNER, em corpos-de-prova indeformados ou moldados em laboratório para as condições de massa específica aparente e umidade especificada para o serviço.

O subleito e as diferentes camadas do pavimento devem ser compactadas de acordo com os valores fixados nas "especificações Gerais", recomendando-se que, em nenhum caso, o grau de compactação calculado estaticamente deve ser inferior a 100% do que foi especificado.

Para solos granulares com granulação grossa deverá ser empregada a energia de compressão correspondente ao proctor modificado.

Os materiais do subleito devem apresentar uma expansão, medida no ensaio C.B.R., menor ou igual a 2% e um C.B.R. ≥ 2%.

Classificação dos materiais empregados no pavimento.

a) Materiais para reforço do subleito, os que apresentam C.B.R. maior que o do subleito e expansão ≤1% (medida com sobrecarga de 10 Ib)

b) Materiais para sub-base, os que apresentam C.B.R. ≥ 20%, I.G. = 0 e expansão ≤ 1% (medida com sobrecarga de 10 lb)

c) Materiais para base, os que apresentam: C.B.R. ≥ 80% e expansão ≤ 0,5% (medida com sobrecarga de 10 Ib), Limite de liquidez ≤ 25% e Índice de plasticidade ≤ 6%

Caso o limite de liquidez seja superior a 25% e/ou índice de plasticidade seja superior a 6; o material pode ser empregado em base (satisfeitas as demais condições), desde que o equivalente de areia seja superior a 30.

Para um número de repetições do eixo-padrão, durante o período do projeto N ≤ 5 x 106, podem ser empregados materiais com C.B.R. ≥ 60% e as faixas granulométricas E e F já citadas

Os materiais para base granular devem ser enquadrar numa das seguintes faixas granulométricas:

184

Tabela 39 - Granulometria para base granular

Percentagem em peso passando PENEIRAS A B C D

2" 100 100 — —

l" . 75-90 100 100 3/8" 30-65 40-75 50-85 60-100 N° 4 25-55 30-60 35-65 50-85

N° 10 15-40 20-45 25-50 40-70 N° 40 8-20 15-30 15-30 25-45 N° 200 2-8 5-15 5-15 10-25

A fração que passa na peneira n° 200 deve ser inferior a 2/3 da fração que passa na peneira n° 40. A fração graúda deve apresentar um desgaste Los Angeles igual ou inferior a 50. Pode ser aceito um valor de desgaste maior, desde que haja experiência no uso do material.

Em casos especiais podem ser especificados outros ensaios representativos da durabilidade da fração graúda.

Para o caso de materiais lateríticos, as "especificações Gerais" fixarão valores para expansão, índices de consistência, granulometria e durabilidade da fração graúda.

Tráfego - O pavimento é dimensionado em função do número equivalente (N) de operações de um eixo tomado como padrão, durante o período de projeto escolhido. A Figura 52, dão os fatores de equivalência de operação entre eixos simples e em "tandem", com diferentes cargas e o eixo simples padrão com carga de 8,2 t (18.000 Ib).

Sendo VI o volume médio diário de tráfego no ano de abertura, num sentido e admitindo-se uma taxa t% de crescimento anual, em progressão aritmética, o volume médio diário de tráfego, Vm, (num sentido) durante o período de P anos, será:

[ ]2

100121 /t)P(VVm −+=

O volume total de tráfego, (num sentido) durante o período, Vt, será:

Vt = 365 x P x Vm

Admitindo-se uma taxa t% de acrescimento anual em progressão geométrica, o volume total do tráfego, Vt, durante o período é dado por:

[ ]100

110011365/t

)/t(VVtp −+

=

Conhecido Vt, calcula-se N, que é o número equivalente de operações do eixo simples padrão durante o período de projeto e o parâmetro de tráfego usado no dimensionamento.

N = Vt x (F.E) x (F.C) (F.E) x (F.C) = F.V

N=Vt x (F.V)

F.E é um fator de eixos, isto é, um número que, multiplicado pelo número de veículos, dá o número de eixos correspondentes. F.C é um fator de carga, isto é, um número que,

185

multiplicado pelo número de eixos que operam, dá o número de eixos equivalentes ao eixo padrão. F.V é um fator de veículo, isto é, um número que multiplicado pelo número de veículos que operam, dá, diretamente, o número de eixos equivalentes ao eixo padrão.

Para o cálculo de F.E, F.C e F.V, é necessário conhecer a composição de tráfego. Para isto, é necessário fazer uma contagem do tráfego na estrada que se está considerando, estudando-se um certo volume total do tráfego, Vt (para o período de amostragem). Faz-se contagem do número total de eixos n, e pesam-se todos esses eixos.

Figura 52 - Fatores de Equivalência de Operação

EIXOS SIMPLES

024

68

10

12

14

16182022242628

30

0,0001 0,001 0,01 0,1 1,0 10 100 1000

0,0001 0,001 0,01 0,1 1,0 10 100 100002468

101214161820C

arga

por

eix

o em

tone

lada

EIXOS EM TANDEM

Tem-se n = Vt x (F.E), donde, F. E = Vtn

Com os dados de pesagem, organiza-se uma tabela, como o seguinte, grupando-se os diversos eixos por intervalos de carga, representados pelo seu ponto central:

186

Tabela 40 - Determinação do fator de operações

(l) (2) (3) (4)

percentagem Fator de equivalência Fator de operações

Eixos Simples (t)

Eixos tandem (t)

Os valores da coluna 3 são obtidos da Figura 42. Os valores da coluna 4 são os produtos dos valores da coluna 2 pêlos da coluna 3. O somatório dos valores da coluna 4 representa o produto 100 x (F.C), isto é, Equivalência =100 F.C

100iaEquivalêncCF,Donde =⋅

F.V = (F.E) x (F.C) Normalmente, o cálculo de N é feito de acordo com as seguintes etapas:

a) Cálculo de Vt através de dados estatísticos da estrada que se está considerando, incluindo-se a fixação de VI (onde devem ser levados em conta os tráfegos gerado e desviado), do tipo de crescimento e de sua taxa t. O cálculo de Vt pode ser feito também em face de um estudo econômico da região.

b) Cálculo de F.V, através dos F.V individuais (F.Vi) para as diferentes categorias de veículos, determinadas numa estação de pesagem representativa da região e das percentagens Pi (determinada no item a ) com que estas categorias de veículos ocorrem na estrada que está sendo considerada.

( ) ( )100

∑ ⋅=⋅

ViFxPiVF

Os diferentes veículos são classificados pelo DNER nas seguintes categorias:

a) automóveis b) ônibus

c) caminhões leves, com dois eixos simples, de rodas simples d) caminhões médios, com dois eixos, sendo o traseiro de rodas duplas e) caminhões pesados, com dois eixos, sendo o traseiro "tandem"

f) reboques e semi-reboques: as diferentes condições de veículos, em unidades múltiplas.

Os F.Vi para automóveis e caminhões leves (embora calculáveis) são desprezíveis, interessando especialmente, os F. Vi para caminhões médios, pesados e reboques e semi-reboques.

NOTA: Fator climático Regional - Para levar em conta as variações de umidade dos materiais do pavimento durante as diversas estações do ano (o que se traduz em variações de capacidade de suporte dos materiais) o número equivalente

187

de operações do eixo-padrão ou parâmetro de tráfego, N, deve ser multiplicado por um coeficiente (F.R.) que, na pista experimental da AASHTO, variou de 0,2 (ocasião em que prevalecem baixos teores de umidade) a 5,0 (ocasiões em que os materiais estão praticamente saturados). É possível que, estes coeficientes sejam diferentes, em função da diferença de sensibilidade à variação do número N; é possível, ainda, pensar-se num fator climático que afetaria a espessura do pavimento (em vez do número N), e que seria, ao mesmo tempo, função desta espessura.

O coeficiente final a adotar é uma média ponderada dos diferentes coeficientes sazonais, levando-se em conta o espaço de tempo em que ocorrem.

Parece mais apropriado a adoção de um coeficiente, quando se toma, para projeto, um valor C.B.R compreendido entre o que se obtém antes e o que se obtém depois da embebição, isto é, um valor correspondente à umidade de equilíbrio. Tem-se adotado um FR = 1,0 face aos resultados de pesquisas desenvolvidas no IPR/DNER.

Coeficiente de Equivalência Estrutural - São os seguintes os coeficientes de equivalência estrutural para os diferentes materiais constitutivos do pavimento:

Tabela 41 - Coeficiente de equivalência Estrutural

Componentes do pavimento Coeficiente K

Base ou revestimento de concreto betuminoso

Base ou revestimento pré-misturado a quente, de graduação densa

Base ou revestimento pré-misturado a frio, de graduação densa

Base ou revestimento betuminoso por penetração

2,00

1,70

1,40

1,20

Camadas granulares 1,00

Solo cimento com resistência à compressão

a 7 dias, superior a 45 kg/cm

Idem, com resistência à compressão a 7

dias, entre 45 kg/cm e 28 kg/cm

Idem, com resistência à compressão a 7

dias, entre 28 kg/cm e 21 kg/cm

1,70

1,40

1,20

Nota: Pesquisas futuras podem justificar mudanças nestes coeficientes. Os coeficientes estruturais são designados, genericamente por:

– Revestimento: KR – Base: KB – Sub-base: KS

– Reforço: KRef

188

Espessura Mínima de Revestimento - A fixação da espessura mínima a adotar para os revestimentos betuminosos é um dos pontos ainda em aberto na engenharia rodoviária, quer se trate de proteger a camada de base dos esforços impostos pelo tráfego, quer se trate de evitar a ruptura do próprio revestimento por esforços repetidos de tração na flexão. As espessuras a seguir recomendadas, visam, especialmente, as bases de comportamento puramente granular e são definidas pelas observações efetuadas.

Tabela 42 - Espessura Mínima de Revestimento Betuminosos

N Espessura Mínima de Revestimento Betuminoso

N ≤ 106 Tratamentos superficiais betuminosos

106< N ≤ 5 x 106 Revestimentos betuminosos com 5,0 cm de espessura

5 x 106< N ≤ 107 Concreto betuminoso com 7,5 cm de espessura

107< N ≤ 5 x 107 Concreto betuminoso com 10,0 cm de espessura

N > 5 x 107 Concreto betuminoso com 12,5 cm de espessura

No caso de adoção de tratamentos superficiais, as bases granulares devem possuir alguma coesão, pelo menos aparentes, seja devido à capilaridade ou a entrosamento de partículas.

Dimensionamento do Pavimento - O gráfico da Figura 43 dá a espessura total do pavimento, em função de N e de I.S. ou C.B.R.; a espessura fornecida por este gráfico é em termos de material com K = l ,00, isto é, em termos de base granular. Entrando-se em abcissas, com o valor de N, procede-se verticalmente até encontrar a reta representativa da capacidade de suporte (I.S. ou C.B.R.) em causa e, procedendo-se horizontalmente, então, encontra-se, em ordenadas, a espessura do pavimento.

Supõe-se sempre, que há uma drenagem superficial adequada e que o lençol d'água subterrâneo foi rebaixado a, pelo menos, 1,50 m em relação ao greide de regularização.

No caso de ocorrência de materiais com C.B.R. ou I.S. inferior a 2, é sempre preferível a fazer a substituição, na espessura de, pelo menos, l m, por material com C.B.R. ou I.S. superior a 2.

A espessura mínima a adotar para compactação de camadas granulares é de 10 cm, a espessura total mínima para estas camadas, quando utilizadas, é de 15 cm e a espessura máxima para compactação é de 20 cm.

A Figura 44 apresenta simbologia utilizada no dimensionamento do pavimento, Hm designa, de modo geral, a espessura total de pavimento necessário para proteger um material com C.B.R. ou I.S. = CBR ou IS = m, etc., hn designa, de modo geral, a espessura de camada do pavimento com C.B.R. ou I.S. = n, etc.

Mesmo que o C.B.R. ou I.S. da sub-base seja superior a 20, a espessura do pavimento necessário para protegê-la é determinada como se esse valor fosse 20 e, por esta razão, usam-se sempre os símbolos, H20 e h20 para designar as espessuras de pavimento sobre

189

sub-base e a espessura de sub-base, respectivamente. Os símbolos B e R designam, respectivamente, as espessuras de base e de revestimento.

Uma vez determinadas as espessuras Hm, Hn, H20, pelo gráfico da Figura 53, e R pela tabela apresentada, as espessuras de base (B), sub-base (h20) e reforço do subleito (hn), são obtidas pela resolução sucessiva das seguintes inequações:

RKR+BKB ≥ H20

RKR+BKB+h20 Ks ≥ Hn

RKR+BKB+h20 KS +hn KRef ≥ Hm,

Acostamento - Não se dispõe de dados seguros para o dimensionamento dos acostamentos, sendo que a sua espessura está, de antemão, condicionada à da pista de rolamento, podendo ser feitas reduções de espessura, praticamente, apenas na camada de revestimento. A solicitação de cargas é, no entanto, diferente e pode haver uma solução estrutural diversa da pista de rolamento.

A adoção nos acostamentos da mesma estrutura da pista de rolamento tem efeitos benéficos no comportamento desta última e simplifica os problemas de drenagem; geralmente, na parte correspondente às camadas de reforço e sub-base, adota-se, para acostamentos e pista de rolamento, a mesma solução, procedendo-se de modo idêntico para a parte correspondente à camada de base, quando o custo desta camada não é muito elevado. O revestimento dos acostamentos pode ser, sempre, de categoria inferior ao da pista de rolamento.

Quando a camada de base é de custo elevado, pode-se dar uma solução de menor custo para os acostamentos.

Algumas sugestões têm sido apontadas para a solução dos problemas aqui focalizados, como:

a) adoção, nos acostamentos, na parte correspondente à camada de base, de materiais próprios para sub-base granular de excepcional qualidade, incluindo solos modificados por cimento, cal, etc.

b) consideração, para efeito de escolha de revestimento, de um tráfego nos acostamentos da ordem de, até 1% do tráfego na pista de rolamento.

Pavimentos por etapas - Muitas vezes, quando não se dispõe de dados seguros sobre a composição de tráfego, é conveniente a pavimentação por etapas, havendo ainda a vantagem de, ao se completar o pavimento para o período de projeto definitivo, eliminarem-se as pequenas irregularidades que podem ocorrer nos primeiros anos de vida do pavimento.

A pavimentação por etapas é especialmente recomendável quando, para a primeira etapa, pode-se adotar um tratamento superficial como revestimento, cuja espessura é, perfeitamente desprezível; na segunda etapa a espessura a acrescentar vai ser ditada, muitas vezes, pela condição de espessura mínima de revestimento betuminoso a adotar.

190

Figura 53 - Determinação de Equipamentos do Pavimento

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140103 104 105 106 107 108 109

I.S. OU CBR = 20

I.S. OU CBR = 15

I.S. OU CBR = 12I.S. OU CBR = 10

I.S. OU CBR = 08I.S. OU CBR = 7I.S. OU CBR = 6

I.S. OU CBR = 5I.S . OU CBR = 4

I.S. OU CBR = 3

I.S. OU CBR = 2

Operações de eixo de 18.000 Ib (8,2 ton.)

Espe

ssur

a do

Pav

imen

to e

m c

entím

etro

CBR ≥ 60

LS = 20

IS = n

IS = m

Hm

Hn H20

R RB

h20 hn

191

4.3.2.2 PAVIMENTO FLEXÍVEL - MÉTODO DA RESILIÊNCIA

Convencionou-se chamar, em mecânica dos Pavimentos, de deformação resiliente a deformação elástica ou recuperável de solos e de estruturas de pavimentos sob a ação de cargas repetidas.

A resiliência excessiva faz-se notar mesmo em pavimentos bem dimensionados por critérios de resistência à ruptura plástica, sempre que as deflexões (deslocamentos elásticos verticais) medidas em provas-de-carga com viga Benkelman são grandes, ou quando o trincamento da superfície é prematuro. É o fenômeno da fadiga dos materiais que se manifesta em revestimentos asfálticos e bases cimentadas.

Quando se utiliza o método CBR de dimensionamento de pavimentos flexíveis, desenvolvimento pelo "U.S. Corps of Engineers", como é o caso corrente no Brasil, não há como considerar explicitamente a resilência. Pode-se quando muito, estabelecer restrições específicas a determinados materiais e estruturas de pavimentos, e isto de modo totalmente empírico.

A análise de tensões e deformações de estruturas de pavimentos como sistemas de múltiplas camadas e a aplicação da teoria da elasticidade e do método dos elementos finitos, deram ensejo à consideração racional das deformações resilientes no dimensionamento de pavimentos. Esta é a tendência observada a partir da década de 60. Assim, cresceu em importância a obtenção dos parâmetros elásticos ou resilientes dos solos e de materiais utilizados em pavimentos.

Os ensaios triaxiais de carga repetida para solos, assim como os de tração indireta por compressão diametral, também sob ação de carga repetida, para materiais asfálticos e cimentados, têm propiciado a determinação das características resilientes e o comportamento à fadiga destes materiais sob condições que se aproximam das existentes no campo. Muitos estudos vêm sendo realizados recentemente no sentido de incorporar os seus resultados em procedimentos de projetos de pavimentos. Assim, os métodos do projeto correntes ao estabelecerem empiricamente as espessuras necessárias sobre os solos de fundação de diferentes capacidades de suporte, não consideram, de modo explícito, a compatibilidade das deformações das várias camadas do pavimento e do subleito. Portanto, pode acontecer que um pavimento, embora bem dimensionado para um subleito de CBR conhecido, apresente deformações resilientes que solicitem demasiadamente à flexão o revestimento ou uma camada cimentada e estes, ao trincarem, dão início ao processo de desagregação da estrutura do pavimento. Um projeto racional de pavimento deve considerar não só o CBR do subleito e das camadas granulares, como também suas características elásticas ou resilientes.

O método é um procedimento baseado em modelos de resiliência, tendo em vista a necessidade de um método de análise mecanística que calcule a deflexão máxima prevista de uma estrutura proposta para uma determinada expectativa de vida de fadiga. Na metodologia, considera-se o valor estrutural da camada betuminosa em função do tipo de subleito e do tráfego futuro, leva-se em conta o comportamento elástico não-linear dos solos e materiais granulares, toma-se partido da boa qualidade dos solos argilosos de comportamento laterítico, diminuindo-se consideravelmente a parcela da espessura total

192

do pavimento que corresponde a camada granular. Além desses fatores, como um projeto de pavimentação requer a análise de um número considerável de perfis, as equações apresentadas simplificam significativamente este processo, com a vantagem que os modelos de resiliência resultaram da aplicação racional do programa FEPAVE 2 em projetos fatoriais para estruturas típicas de pavimentos rodoviários.

Admite-se o método de projeto de pavimentos flexíveis do DNER, para o cálculo espessura total do pavimento em termos de camada granular, de forma a proteger o subleito

quanto ao aparecimento de deformações permanentes excessivas. Os materiais de base e sub-base devem ter uma capacidade de carga definida no ensaio CBR superior a 80% e 20%, respectivamente. Dessa forma, reconhece-se o que MEDINA, PREUSSLER & PINTO têm freqüentemente afirmado: "um projeto racional de pavimento deveria considerar não somente o valor do CBR do subleito e das camadas terrosas e granulares, mas, também,suas propriedades resilientes". O procedimento leva, portanto, em consideração os indicadores mais importantes na definição de uma estrutura de pavimento: deflexão na superfície, diferença entre as tensões horizontal de tração e vertical de compressão na fibra inferior do revestimento, tensão vertical no subleito. Os dois primeiros estão relacionados com a fadiga e o outro com a deformação permanente ou plástica. A consideração da resiliência excessiva da estrutura projetada é levada em conta através da limitação da espessura máxima da camada granular e do cálculo da espessura mínima de solo argiloso de baixo grau de resiliência, capaz de proteger o subleito de má qualidade quanto à sua deformabilidade. A espessura mínima da camada betuminosa está também associada às propriedades resilientes do conjunto pavimento-fundação e à fadiga do revestimento.

– classificação dos Solos Finos quanto à Resiliência

Os solos finos coesivos que com freqüência encontram-se em subleitos ou em camadas de reforço do subleito, são classificados, de acordo com os parâmetros de resiliência determinados em ensaios triaxiais dinâmicos, nos seguintes tipos:

Solos Tipo I: Solos com baixo grau de resiliência - apresentam bom comportamento, como subleito e reforço de subleito, com possibilidade de utilização em camada de sub-base.

Solos Tipo II: Solos com grau de resiliência intermediário - apresentam comportamento regular como subleito. Seu uso como reforço de subleito requer estudos e ensaios especiais.

Solos Tipo III: Solos com grau de resiliência elevado - não é aconselhável seu emprego em camadas de pavimentos. Como subleito requerem cuidados e estudos especiais.

A tabela 43 permite classificar o solo em função da percentagem de silte na fração fina (S), ou seja, fração que passa na peneira de número 200, e do valor CBR correspondente:

193

Tabela 43 - Classificação dos solos finos quanto à resiliência

S (%) CBR (%)

≤ 35 35 a 65 >65

≥ 10 I II III

6a9 II II III 2a5 III III III

1001002

1 xPPS −=

S = percentagem de silte na fração fina que passa na peneira n° 200 (0,075 mm);

PI = percentagem, em peso, de material cujas partículas tenham diâmetro inferior a 0,005 mm, determinada na curva de distribuição granulométrica;

P, = percentagem, em peso, de material cujas partículas tenham diâmetro inferior a 0,075 mm, determinada na curva de distribuição granulométrica.

Os ensaios de granulometria com sedimentação devem ser realizados de acordo com o método DNER ME 51/64, para os solos contendo mais de 35% em peso, passando na peneira de 0,075 mm de abertura (n° 200).

− Determinação de Espessura Total do Pavimento A equação abaixo permite o cálculo da espessura total do pavimento (Ht) em termos de material granular com coeficiente de equivalência estrutural K = 1,00, em função do parâmetro de tráfego N e do CBR do subleito.

5980048206777 ,, CBRN,Ht −=

− Espessura Mínima do Revestimento Betuminoso

21 101497209618077375 I,I,D,,HP

CB +++−=

21 I,I - constantes relacionados às características resilientes do subleito:

Tipo I: 1I = 0 e 2I = 0

Tipo II: 1I = 1 e 2I = 0

Tipo III: 1I = 0 e 2I = 1

Dp - deflexão de projeto, 0,01 mm HCB - espessura mínima da camada betuminosa em cm

− Critério de Deflexão Admissível Os estudos sobre o comportamento à fadiga dos concretos asfálticos fabricados nas faixas A, B e C do DNER, para diferentes tipos de cimentes asfálticos, vêm sendo realizados no país desde 1980. Os modelos de fadiga obtidos resultam de ensaios de compressão diametral de cargas repetidas sob tensão controlada e permitiram, para fins de projeto, relacionar a deflexão do pavimento com o número de aplicações de carga. O critério de cálculo da

194

deflexão admissível (D) a partir dos estudos de PREUSSLER, PINTO & MEDINA e dos estudos de PREUSSLER & PINTO, permitiu estabelecer uma equação para quantificar o número cumulativo de repetições (N) da deflexão (D), que provoca a ruptura por fadiga da camada betuminosa de concreto asfáltico, ou seja: log D =3.148-0,188logN

Portanto, a deflexão de projeto Dp deve satisfazer a condição de Dp < D Valor Estrutural do Revestimento Betuminoso O valor estrutural (VE) da camada betuminosa (HCB) é estabelecido conforme a tabela 44. Esse conceito caracteriza-se por depender da qualidade da mistura betuminosa e da constituição da estrutura do pavimento como um todo. Estudos mostram a precariedade em considerar o coeficiente de equivalência estrutural adotado no método de dimensionamento de pavimentos flexíveis do DNER. Este é considerado constante para cada tipo de material, não dependendo, assim, das características elásticas do sistema estrutural, mostra também, a cautela excessiva de se adotar o valor 2 para as misturas do tipo concreto asfáltico. Os valores apresentados na Quadro 40, para caracterizar o valor estrutural do revestimento, foram obtidos através de análises de segmentos construídos na rodovia BR - 101/Niterói - Manilha.

Tabela 44 - Valor Estrutural da Camada Betuminosa

N Tipo de Subleito

104 105 106 107 108

I 4,0 4,0 3,4 2,8 2,8

II 3,0 3,0 3,0 2,8 2,8

III 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0

Espessura da Camada Granular A espessura da camada granular (HCG) é determinada a partir da equação:

HCBxVE+HCG=Ht HCG ≤ 35 cm (4) Consideram-se, para fins de espessura, como camadas granulares, as bases, sub-bases e/ou reforço do subleito, constituídos por materiais granulares tais como: solo arenoso, pedregulhoso, solo estabilizado granulometricamente, solo brita, brita graduada e macadames, desde que contenham menos de 35%, em peso, passando na peneira de abertura de 0,075 mm (n° 200). A limitação da espessura de no máximo 35 cm está calcada nos estudos de resiliência de solos e de estruturas de pavimentos desenvolvidos nos últimos anos. Sub-Base e/ou Reforço do Subleito

A opção da sub-base ou reforço do subleito com solos finos classificados quanto à resiliência como do Tipo I ou ü, mostra-se vantajosa no caso de subleito Tipo III. Nestas condições, os critérios para dimensionamento estabelecidos nos itens anteriores poderão ser aplicados levando-se em conta o valor CBR e a classificação

195

quanto à resiliência do solo da camada de sub-base ou reforço do subleito. A espessura HR desta camada será determinada pela seguinte expressão:

cmH;,

HHH R

ttR 30

70021 ≥

−=

Ht1 – espessura equivalente correspondente ao CBR do subleito Ht2 - espessura equivalente correspondente ao CBR da sub-base ou reforço do subleito. Revestimento Betuminoso em Camadas Integradas

A adoção de um revestimento betuminoso em camadas integradas de concreto asfáltLCo e pré-misturados constitui uma alternativa a ser abordada a partir das características de deformabilidade das misturas utilizadas. Dispõe-se de um procedimento aplicando os coeficientes de equivalência estrutural dos materiais ou um procedimento analítico utilizando o critério da igualdade de deflexões. Este último é caracterizado pelas equações:

31 /CACB

PMHHH

µ−

=

CA

PM

MM

=µ

onde:

HCB - espessura total do revestimento betuminoso, cm HCA - espessura de concreto asfáltLCo, cm HPM - espessura de pré-misturado, cm

MPM - módulo de resiliência do pré-misturado, kgf/cm2 MCA - módulo de resiliência do concreto asfáltico, kgf/cm2 É conveniente analisar a combinação de HCA e HPM de forma a satisfazer os seguintes condicionantes: HPM > HCA HPM + HCA = HCB HPM = 1,4 a 1,6 HCA HPM = 0,60 HCB

Procedimento do Dimensionamento Terminologia Utilizada N - parâmetro de tráfego; número equivalente de operação do carregamento eleito como padrão para fins rodoviários. CBRP - valor CBR de projeto correspondente a subtrechos homogêneos, obtido a partir de análise estatística dos resultados de ensaios em laboratório. HT - espessura equivalente do pavimento, determinada pela equação (l), em função do CBRP do subleito e número N. HCB - espessura total da camada betuminosa. No caso de camadas integradas, como por exemplo, concreto asfáltico e pré-misturado ou concreto asfáltico e macadame betuminoso, HCB representa o somatório das espessuras correspondentes.

196

HCG - espessura da camada granular: engloba as camadas de base ou base e sub-base, constituídas de brita graduada, macadames, solo-brita, solo arenoso, pedregulho, solo estabilizado granulometricamente.

Tipo I, Tipo II, Tipo III - classificação dos solos finos (argilo-siltosos, siltosos, silto-arenosos) quanto à resiliência.

VE - valor estrutural da camada betuminosa (HCB) quando constituída por concreto asfáltico tipo capa e binder, concreto asfáltico e macadame betuminoso, concreto asfáltLCo e pré-misturado. Nos dois últimos casos, deve ser atendida a relação de espessura estabelecida na metodologia do projeto proposta. HB - espessura da camada de base HSB- espessura da camada de sub-base

HR - espessura da camada de reforço do subleito HCA - espessura de concreto asfáltlco HMB - espessura de macadame betuminoso

HPM - espessura de pré-misturado TS - tratamento superficial MCA - módulo de resiliência do concreto asfáltico

MPM - módulo de resiliência do pré-misturado DP - deflexão de projeto (valor máximo admissível)

– Etapas de Projeto Etapa l - Estabelecer o número equivalente de operação do eixo padrão de 8,2 tf para um determinado período de projeto, a partir das características do tráfego: N.

Etapa 2 - Determinar o valor do CBR do subleito de projeto, correspondente a subtrechos homogêneos, obtidos a partir de análise estatística dos resultados de ensaios de laboratório. Etapa 3 - classificar o solo do subleito quanto à resiliência: solo Tipo I, solo Tipo II e solo Tipo III. Etapa 4 - Determinar a espessura equivalente do pavimento (Ht), a partir do CBR do subleito e do número N. Etapa 5 - Calcular a deflexão prevista na superfície do revestimento: D = Dp Etapa 6 - Determinar a espessura mínima do revestimento betuminoso: HCB Etapa 7 - Determinar o valor estrutural do revestimento betuminoso, em função do número N e do tipo de solo do subleito: VE Etapa 8 - Calcular a espessura da camada granular que engloba as camadas de base, sub-base e/ou reforço do subleito, constituídas de materiais arenosos, solo-brita, brita gradruada, macadame, solo estabilizado granulometricamente: HCG Etapa 9 - Para as camadas de base e sub-base pode-se considerar: • Caso l: A espessura total da camada granular (HCG) é adorada como camada de

base (HB) :HCG = MB

197

• Caso 2: A espessura da camada granular (HCG) dividida em duas camadas de forma a se obter uma base (HB) e uma sub-base (HSB). O material de sub-base deverá ter um CBR > 20% e uma expansão inferior a 1%. Neste caso tem-se:

cmH;HHeHHB BCG

SBCG 10

22>==

• Caso 3: Sub-base ou reforço do subleito constituída de solo fino de CBR < 20% classificado como Tipo I ou Tipo II quanto à resiliência. Esta opção mostra-se adequada no caso do subleito ter sido classificado como Tipo III. Neste caso: Redimensionar o pavimento a partir da etapa 3, considerando o valor CBR e o tipo do solo quanto à resiliência correspondente à camada de sub-base ou reforço do subleito. A espessura HR desta camada será determinada pela seguinte expressão:

cmH;,

HHH R

ttR 30

70021 ≥

−=

onde: Ht1 - espessura equivalente correspondente ao CBR do subleito.

Ht2 - espessura equivalente correspondente ao CBR da camada de sub-base ou do reforço do subleito.

(O valor 0,70 na expressão acima pode ser alterado desde que sejam realizados estudos especiais.)

− Estudos Especiais Estudos especiais consistem na realização de ensaios triaxiais dinâmicos para determinação de características resilientes dos materiais e na utilização de programa computacional de análise mecanística para o dimensionamento do pavimento. Estes estudos permitem avaliar melhor o desempenho de uma estrutura de pavimento através do conhecimento das tensões e deformações nas camadas constituintes.

198

4.3.2.3 MÉTODO DE PROJETO DE PAVIMENTO SEMI-RÍGIDO

Figura 54 - Estrutura do Pavimento Semi-Rígido

subleito ou sub-base3ª CAMADA

2ª CAMADA

1ª CAMADA

ESTRUTURA

CimentadaBase

Revestimentobetuminoso

HB

HR

σ1 σ1

σV

σO

EB

Define-se o tipo do solo da 3a camada quanto à resiliência: Tipo l, 11 ou 111. Sub-bases granulares são consideradas como solo Tipo III para o cálculo de бt e бv

Cálculo da Tensão de Tração (бt) e da Tensão vertical de Compressão (бy) na Fibra Inferior Camada Cimentada:

a) A 3a camada é de solo Tipo I: 66 105973015101006400170 −− −++−=σ xE,H,xEH,, BRBBt

61037310270020901 −−−−−=σ xE,H,H,, BBRV

b) A 3a camada é do Tipo II: 66

1 1065950345010129605450 −− −++−=σ xE,H,xEH,, BRBB 6103731002700057709960 −−−−=σ xE,H,H,, BBBV

c) A 3a camada é do Tipo III: 61064910588005290742 −−++−=σ xE,H,H,, BBRt

610422000520001803640 −−−−=σ xE,H,H,, BBRV

Determinação do Módulo de elasticidade da Camada de Base (EB) em função da resistência à compressão simples a 28 dias de cura (бC):

EB=3744+2044 бC

20000kgf/cm2 ≤ EB ≤ 1000000kgf/c

Valores Admissíveis de Tensões e Condições de Fronteira

199

бt ≤ 0,70 бR

бV ≤: 0,50 kgf/cm2, solo Tipo II e III

бV ≤ 1,00 kgf/cm2, solo Tipo I

БR - resistência à tração estática por compressão diametral, kgf/cm2

HR ≤. 2,5 cm e HB > 15 cm

4.3.2.4 PAVIMENTOS FLEXÍVEIS – ANÁLISE MECANÍSTICA

Finalidades

O método de dimensionamento do DNER, baseado no método original do USACE, e o da AASHTO visam a proteção do subleito contra a geração de deformações plásticas excessivas durante o período de projeto. São métodos empíricos, com base experimental referente a condições climáticas e de solos nos EUA. e que tem garantido essa proteção quando aplicados no Brasil, haja vista a rara ocorrência de afundamentos em trilha de roda, significativos nos pavimentos dimensionados por esses métodos. Pode-se até mesmo falar em um superdimensionamento, que seria explicado pela ausência, no Brasil, da condição crítica correspondente ao degelo da primavera.

Esses métodos devem ser completados, contudo, por análises que permitam considerar-se, no dimensionamento, o problema do trincamento por fadiga das camadas asfálticas. nos pavimentos flexíveis, e das camadas cimentadas, nos pavimentos semi-rígidos. Para esse objetivo. o procedimento mais eficaz é a aplicação de modelos de previsão de desempenho do tipo mecanístico-empírico, em vista de seu maior campo de aplicação e por estarem embasados em propriedades mecânicas fundamentais dos solos e materiais de pavimentação. Uma outra vantagem desses modelos, em relação àqueles puramente empíricos, é a possibilidade de se otimizar o dimensionamento da estrutura, tomando-se partido da capacidade de cada camada em resistir aos processos de deterioração provocados pelas cargas do tráfego. Também no caso de projetos de restauração, o dimensionamento de recapeamentos asfálticos contra a reflexão de trincas e a consideração dos efeitos de camadas especiais intermediárias podem ser efetuados de forma confiável apenas por meio de modelos mecanístico-empíricos.

Conceitos

Um modelo de previsão de desempenho é uma função que permite quantificar a redução do nível de serventia ou a geração de defeitos ao longo da vida de serviço do pavimento. Tal modelo é denominado "mecanístico-empírico" quando é constituído por três partes:

a) Um Modelo Estrutural para cálculo das respostas induzidas pelas cargas de roda em movimento nas camadas do pavimento, na forma de tensões.deformações ou deflexões elásticas que estejam relacionadas ao surgimento ou à propagação de defeitos na estrutura;

b) Funções de Transferência, capazes de relacionar as respostas da estrutura às cargas do tráfego, à geração e propagação de defeitos. Além de atenderem a determinadas condições de contorno, exigidas pelo problema, essas funções deverão basear-se em

200

teorias. empiricamente validadas, que descrevam o mecanismo com que a deterioração se processa:

c) Fatores ou Funções de Calibração, que ajustam as previsões das Funções de Transferência de modo a se reproduzir dados de uma determinada base empírica. São responsáveis, portanto, pela consideração de parâmetros que não puderam ser explicitados, seja no modelo estrutural ou nas Funções de Transferência, tais como: clima, características específicas do tráfego atuante. particularidades dos materiais e de sua variabilidade.

Um aspecto que assume especial relevância quando da aplicação de modelos mecanístico-empíricos. tanto no projeto de pavimentos novos como no de resturação, é a caracterização adequada do comportamento tensão-deformação dos materiais sob as cargas transientes dos veículos. O módulo de elasticidade ou "young" se reveste de duas definições nesse contexto, a saber:

– Módulo de Deformação Resiliente (MR): determinado em laboratório por meio de ensaios de cargas repetidas, com duração de carga da ordem de 0,10 s e tempo de repouso de 0,9 s. Utiliza toda a deformação recuperável no seu cálculo, embutindo. portanto, as parcelas elástica instantânea e viscoelástica, geradas pelo pulso de carga de 0,1 s de duração;

– Módulo de Elasticidade Efetivo "in situ" (Eef): é o módulo determinado por retroanálise das bacias de deflexões lidas através de equipamentos para ensaios não destrutivos.

Enquanto MR se refere às condições de compactação e de solicitação do ensaio de laboratório, Eef reflete ou sintetiza o estado de tensões, a compactação e o modo de solicitação a que a camada é submetida pelas cargas dos veículos em movimento. Não existem, portanto. correlações universais entre esses dois parâmetros, embora possa estabelecer-se comparações em casos particulares. Tais comparações são importantes, visto que. no projeto de pavimentos novos, pode-se dispor apenas de MR, enquanto nos projetos de restauração, apenas Eef pode estar disponível, de modo geral.

Avaliação Estrutural

A "condição estrutural" de um pavimento pode ser definida como um "retrato" composto pêlos seguintes elementos:

a) A capacidade apresentada pelas camadas de solos e de materiais granulares de resistir às deformações elásticas e plásticas induzidas pelas cargas do tráfego;

b) A integridade estrutural das camadas asfálticas e cimentadas, relacionadas ao grau e extensão do fissuramento existente.

Para se avaliar essa condição, os seguintes procedimentos alternativos são recomendáveis:

– Procedimento I: O pavimento é avaliado continuamente por meio de levantamentos defletométricos com a viga Benkelman. medindo-se a deflexão máxima (Dg) e o raio de curvatura (R). Esses são os únicos parâmetros confiáveis que podem ser medidos com a viga. Como eles são insuficientes para se determinar os módulos de elasticidade das camadas, ainda mais levando-se em conta o fato de se estar diante

201

de um carregamento quase-estático. devem ser coletadas amostras de alguns ou de todos os materiais, em alguns subtrechos homogéneos. para determinação de MR em laboratório. Uma análise conjunta de todos esses parâmetros possibilitará efetuar-se análises de fadiga, já que a deformação máxima de tração sob um revestimento asfáltico (£,) é função de :

)M,h,R,D(f Rrt 0=ε

onde hr. é a espessura do revestimento e MR é o módulo de resilência do subleito: – Procedimento II: O pavimento é avaliado por meio de defletômetros dinâmicos,

medindo-se os módulos de elasticidade efetivos (Eef) de cada camada. A retirada de amostras para determinação de MR em laboratório ficaria restrita a poucos locais, com a finalidade única de ser um teste de verificação dos valores calculados para Eef, a fim de se evitar erros grosseiros no processo de retroanálise das barras de deflexões, como é recomendada no Guia da AASHTO.

Com relação aos equipamentos existentes para as avaliações estruturais não destrutivas, pode-se classificá-los nas seguintes categorias:

– Deflectômetros Quase-estáticos: são equipamentos baseados na tradicional Viga Benkelman, (de afeição e calibração fácil em qualquer laboratório de solos que possui uma prensa para ensaios do Índice Suporte Califórnia)sendo que o aperfeiçoamento introduzido refere-se à automatização do processo de leitura das deflexões. Sua característica fundamental é que as cargas aplicadas ao pavimento movem-se a baixas velocidades (da ordem de 3 km/h) e são cargas de eixos de caminhões em verdadeira grandeza. Este último aspecto tem sido favorável, pois as deflexões medidas com estes aparelhos correlacionam-se bem com o desempenho dos pavimentos flexíveis e semi-rígidos. Não servem, contudo, para pavimentos rígidos, por falta de acurácia na leitura de deflexões menores que 10 x 10-2 mm. Os equipamentos desta categoria, são os seguintes:

• Viga Benkelman; • Deflectógrafo Lacroix; • Califórnia Traveling Deflectometer.

– Deflectômetros Dinâmicos: são aqueles que aplicam cargas senoidais e medem as correspondentes deflexões dinâmicas em diversos pontos afastados das cargas, por meio de sensores sísmicos (geofones). Permitem, portanto, a determinação dos módulos de elasticidade dinâmicos dos materiais das camadas, por retroanálise das bacias de deflexões medidas. Apresentam a desvantagem de ser necessária a aplicação de uma pré-carga estática da ordem de três vezes a carga dinâmica, a fim de se evitar ao repique da placa de carga no topo do pavimento, o que altera todo estado de tensões do pavimento. Os seguintes equipamentos fazem parte desta categoria: • Road Rater;

• Dynaflect: suas deflexões não se correlacionam muito bem com o desempenho dos pavimentos. A razão disto está nas cargas extremamente baixas que são

202

aplicadas pelo aparelho, ou seja, cargas que não mobilizam as deformações que são produzidas pelas cargas dos caminhões ou aeronaves.

– Deflectômetros de Impacto: são os Falhng Weight Deflectometers (FWD's), equipamentos que aplicam cargas impulsivas, cuja duração é tal que simula cargas de roda a velocidades da ordem de 70 km/h. Não requerem aplicação de pré-carga estática, e podem ser aplicadas cargas de magnitude das dos eixos de caminhões ou dos trens-de-pouso de aeronaves. Aplicam-se a quaisquer tipos de pavimentos, inclusive para a avaliação de juntas e detecção de solapamentos em placas de concreto de cimento Portland. A calibração e afeição destes aparelhos porem, deve ser executado em laboratórios especiais com instalações próprias para este fim. A determinação dos módulos de elasticidade das camadas é feita por um processo de "retroanálise". onde se utiliza um modelo estrutural para o pavimento, como a Teoria de Camadas Elásticas ou o Método dos Elementos Finitos, e se encontra a combinação de módulos que faz com que o modelo reproduza, da melhor forma possível, a bacia de deflexões lida pelo FWD no campo. Para tanto, devem ser conhecidas: a carga aplicada e as espessuras das camadas. Os coeficientes do Poisson são fixados em valores típicos para cada material, já que interferem pouco com a bacia de deflexões. Como não se dispõe de uma solução analítica "fechada" para o problema, a retroanálise deve ser feita por meio de ajustes iterativos. enquanto se tenta minimizar uma Função Erro. definida como a distância entre as bacias medidas e teórica. Apesar deste processo de ajuste iterativo, a combinação de módulos mais adequada ou correia é única. O que garante essa univocidade é a forma como as tensões se distribuem em uma estrutura de pavimento. Como ilustrado na Figura 63, o bulbo de tensões produzido pela carga aplicada na placa circular tem forma cónica, onde o ângulo médio com que as tensões se espraiam varia em função da espessura e rigidez das camadas. A deflexão lida em um determinado geofone pode ser dada por:

∫∞

ε=0

DZ)Z(D vii (1)

Figura 55 - Distribuição de Tensões no Ensaio com o FWD ok

(1) q

h2

h1

h3

E1

E2

E3

E4

Zi

203

onde viε (Z) representa o campo de deformações verticais ao longo da vertical que passa pelo geofone "i". Como a região que está fora do bulbo de tensões tem deformações quase nulas, a equação acima pode ser escrita como:

∫∞

ε=iZ vii DZ)Z(D (2)

onde Z, é a profundidade onde as camadas começam a influir na deflexão do geofone "i". Assim, todas as camadas situadas acima da profundidade Z, não contribuem para deflexão d|. sofrendo apenas deslocamento de corpo rígido ao longo desta vertical. Dessa forma, apenas os módulos de elasticidade das camadas situadas abaixo da profundidade das camadas de Z, tem alguma influência em Di. Quanto mais afastado da carga estiver o geofone. tanto menor o número de camadas que influenciarão a sua deflexão. Este fato indica como deve ser executado o processo de retroanálise: variando-se os módulos de elasticidade das camadas de baixo para cima. do subleilo até o revestimento, ajustam-se as deflexões dos geofones mais afastados até o centro da placa de carga, sequencialmente. O processo é. portanto, análogo à resolução de um sistema de equações lineares quando a matriz do sistema é triangular.

Por mais bem executada que seja a retroanálise raramente se ajustará a bacia teórica à bacia medida de forma perfeita, ou seja, com erro nulo em todos os geofones, pelas seguintes razões:

a) Existe um erro experimental. A precisão dos geofones é de 2 micra (0.2 x 10" mm); b) Existe uma certa distância entre modelo teórico e o pavimento real, e sempre haverá,

por mais bem elaborado e complexo que seja o modelo.

Uma regra prática deve ser imposta, portanto, para se indicar o momento de interromper as iterações. Pode-se dizer que os resultados obtidos tendem a ser consistentes e estáveis quando o erro em cada um dos geofones for inferior a 1,5%. Outro aspecto, também de natureza prática, diz respeito ao número máximo de parâmetros que podem ser determinados por meio de uma bacia com sete geofones, como é usual. Dificilmente determinar, confíavelmente, mais do que cinco parâmetros independentes, já levando-se em conta que, no caso de retroánalises não lineares, uma só bacia é insuficiente, devendo-se dispor de pelo menos duas. referentes a níveis de carga distintos.

Modelos de Previsão de Desempenho

Um modelo de previsão de desempenho é chamado "empírico" quando se constitui de uma correlação direta entre alguns parâmetros relacionados ao desempenho do pavimento e a evolução dos defeitos ou queda da serventia. Os modelos do tipo "mecanístico-empírico" já foram comentados no item 2. Em outra classificação, os modelos podem ser "determinísticos". quando prevêem um único valor para a condição futura do pavimento, ou "probabilísticos". quando fornecem as possibilidades de diversas condições. Em projetos. os modelos mais adequados são os determinísticos do tipo mecanístico-empírico. enquanto que. em Sistemas de Gerência de Pavimentos em nível de rede. os modelos probabilísticos do tipo empírico são preferíveis.

204

No caso do dimensionamento estrutural de pavimentos novos, deve-se aplicar modelos apropriados para a consideração de:

a) Trincamento por fadiga das camadas asfálticas e cimentadas;

b) Acúmulo de deformações permanentes nos solos, materiais granulares e camadas asfálticas.

No caso de projetos de restauração em que o revestimento do pavimento existente esteja severamente trincado, deve-se considerar a reflexão de trincas para as camadas asfálticas de recapeamento.

Em termos de proteção contra fadiga dos revestimentos asfálticos, os modelos a serem aplicados deveriam ser capazes de identificar duas fases no processo de trincamento:

a) O início do trincamento. quando o revestimento se encontra íntegro. Ao final desta fase. surgem as primeiras trincas de fadiga na superfície;

b) A propagação das trincas do revestimento, quando as trincas, originalmente isoladas. aumentam de comprimento e se interligam.

A previsão da duração da primeira fase pode ser feita por meio de modelos do tipo:

FNFKN flab

n

t

×=×⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ε

=1

0

onde:

No = número de repetições da carga que produz a deformação máxima de tração tε requerido para o surgimento das primeiras trincas de fadiga na superfície;

F = fator laboratório-campo ("shift factor"), responsável pelo ajuste das previsões da equação de fadiga de laboratório (N^ab) para se reproduzir o que se observa no campo;

K,n = constantes da equação de fadiga de laboratório.

A deformação de tração ( tε )pode ser calculada pela teoria de camadas elásticas. O fator de calibração F é responsável pela inclusão dos parâmetros que não puderam ser explicitados pelo modelo, tais como as condições climáticas e características específicas do tráfego amante.

Para segunda fase, deve-se estimar o número adicional de repetições de carga necessário para que seja atingida uma certa extensão do trincamento de superfície, medida, por exemplo, pela percentagem de área trincada (TR), como ilustrado na Figura 56.

205

Figura 56 - Fases do Trincamento

TR (%)

100

0NC

N

O número total de repetições de carga, referente à percentagem de área trincada TR, é dado, portanto, por:

)TR(NN)TR(N ∆+= 0

A consideração das duas fases do trincamento é essencial para se evitar conclusões errôneas quando se compara o desempenho de seções de projeto alternativas. Assim, se duas seções com espessuras de revestimento asfáltico diferentes mas a deformação de tração (e,) na sua fibra inferior é idêntica, a formação das primeiras trincas de fadiga será simultânea em ambas as seções, mas a seção mais espessa levará mais tempo para apresentar uma certa percentagem de área trincada, por ser a propagação de trincas mais lenta no revestimento mais espesso.

No caso de pavimentos semi-rígidos, há uma distância considerável entre as equações de fadiga de laboratório das misturas cimentadas e as equações desenvolvidas a partir da interpretação do desempenho de rodovias em serviço. As mais recomendáveis para projeto, portanto, são essas últimas, das quais pode-se citar as oriundas dos ensaios de fadiga "in situ" com o "Heavy Vehicle Simulator" (HVS) da África do Sul, ou com um veículo semelhante já construído no Brasil no R.G. do Sul

)/(,f

RtN εε−= 8119710

onde:

Nf = número de repetições da deformação máxima de tração sob a camada cimentada (e,), requerido para se iniciar o trincamento por fadiga;

Rε = deformação de ruptura do material.

A este modelo, deve-se associar um outro, que prevê a progressão do trincamento através da camada cimentada e que, em termos da redução do módulo de elasticidade efetivo (Eef) da camada, pode ser expresso pela seguinte fórmula, que representa uma síntese dos ensaios com o (HVS).

206

731012505050

110 20

,NN,

NN,

,EE

ff

ef

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

onde:

Eo = módulo de elasticidade da mistura, que é igual ao da camada íntegra;

N = número acumulado de repetições de carga.

No caso de pavimentos do tipo invertido (Figura 57), a fadiga do revestimento asfáltico e a da sub-base ocorrerão simultaneamente, sendo aplicáveis os modelos válidos para os pavimentos flexíveis e semi-rígidos. Deve-se considerar, além disso, a elevação das deformações de tração no revestimento ( tε ) à medida que a progressão do trincamento da sub-base provocar a queda de seu módulo efetivo (E3).

Figura 57 - Pavimento Invertido

h1

h3

h2

CBUQ

BRITA GRADUADADRENANTE

SUB-BASECIMENTADA

REFORÇO + SUBLEITO

t1ε

t2ε

Q

E1

E = K 2 1K2Θ

E3

E = K 4 dmσ

Cálculo de Tensões e Deformações

Uma série de modelos e programas de computador estão disponíveis para se calcular as tensões e deformações provocadas pelas cargas de roda em uma estrutura de pavimento. No que diz respeito à sua escolha e modo de utilização, as seguintes observações devem ser feitas:

a) A teoria de camadas elásticas, onde cada camada é simulada por um meio elástico linear, homogêneo e isotrópico. é o modelo estrutural mais simples capaz de reproduzir as tensões e deformações tidas em pavimentos instrumentados. Modelos que incorporem a dependência dos módulos de elasticidade de solos e de materiais granulares em função do estado de tensões têm representado um aperfeiçoamento útil na prática. Outros modelos mais complexos, que incluam os efeitos de: anisotropia. trajetória de tensões efetivas no ensaio triaxial e viscoelasticidade têm

207

encontrado aplicação prática em problemas específicos e ainda não puderam ser incorporados aos projetos rotineiros;

b) Os modelos de previsão de desempenho do tipo mecanístico-empírico estão calibrados para um determinado modelo estrutural, o qual compreende: • um processo para cálculo de tensões e deformações; e • uma forma de se considerar as propriedades elásticas dos materiais (módulos de

resiliência, por exemplo).

Assim, esses modelos de previsão de desempenho são dependentes do modelo estrutural associado, não se podendo aplicá-los com outros modelos estruturais.

Finalmente, embora o aperfeiçoamento progressivo dos modelos estruturais seja importante para se elevar a confiabilidade dos modelos de previsão de desempenho mecanístico-empíricos, a situação atual (1994) é a de que as maiores incertezas se encontram na calibração experimental dos modelos. Assim, antes de se aplicar modelos deste tipo, é fundamental reavaliar-se os fatores de calibração utilizando-se os dados de desempenho locais ou regionais disponíveis.

4.4 PROJETO DE DRENAGEM

4.4.1 GENERALIDADES

Quase todos os materiais empregados em pavimentação tem o seu comportamento grandemente afetado por variações no seu teor de umidade. São fatos de conhecimento geral que os solos argilosos se tomam escorregadios e oferecem difíceis condições de trânsito; os escorregamentos de taludes ocorrem, geralmente, após chuvas intensas ou prolongadas; por outro lado, as areias, são mais estáveis quando inteiramente secas. E necessário, pois, ter um conhecimento da "ambiência" hidrológica que afeia os pavimentos e os subleitos.

A água está num movimento entre a superfície e a atmosfera terrestre, no que se constitui o denominado "ciclo hidrológico".

O vapor d'água das nuvens se condensa, sob o efeito de mudança de temperatura e precipita sob a forma de chuva, neve, etc. Parte desta precipitação não atinge, propriamente, a superfície terrestre, evaporando-se durante a queda sobre a vegetação ou superfícies impermeáveis; a maior parte no entanto, atinge o solo e segue os seguintes caminhos:

evapora-se de sobre o solo, escoa sob a forma de água de escoamento ("run-off"). A água de infiltração e a água de escoamento, terminam alcançando os rios, lagos e os oceanos, donde se evapora novamente, recomeçando o ciclo hidrológico.

O encaminhamento da água de escoamento constitui o objetivo da drenagem superficial e o da água de infiltração, o objetivo da drenagem profunda, subdrenagem ou drenagem subterrânea.

208

Intenta-se, com a drenagem, evitar que os materiais constitutivos do pavimento e do subleito sofram grandes variações de teor de umidade e, conseqüentemente, de volume e de capacidade suporte, durante o período de serviço.

Em resumo a falta de uma drenagem adequada provoca, de uma maneira geral, os seguintes efeitos danosos nos pavimentos:

a) Redução da capacidade de suporte do solo de fundação (subleito), em virtude de sua saturação, podendo também, em maior ou menor grau, ser acompanhado de mudança de volume (expansão);

b) Bombeamento de finos de solo do subleito e materiais granulares das demais camadas do pavimento, com perda de capacidade de suporte;

c) Arrastamento de partículas dos solos e materiais granulares superficiais, em virtude da velocidade do fluxo das águas.

4.4.2 SISTEMA DE DRENAGEM DO PAVIMENTO

Entende-se por sistema de drenagem do pavimento de uma rodovia o conjunto de dispositivos, tanto de natureza superficial como de natureza subsuperfícial ou profunda, construídos com a finalidade de desviar a água de sua plataforma.

Os principais dispositivos de drenagem do pavimento, mostrados esquematicamente nas seções transversais da Figura 45, são os seguintes:

a) Sarjetas de Corte: São sarjetas abertas no interior dos cortes junto ao pé dos taludes. Servem para coletar as águas da chuva que correm pêlos taludes e pelo leito estradal, para Caixas Coletoras ou para fora do corte;

b) Meio-Fio e/ou Banquetas de Aterros: São dispositivos construídos junto ao bordo da plataforma dos aterros, destinados a encaminhar as águas da chuva para as Saídas de Água, impedindo a erosão da plataforma da rodovia e dos taludes de aterros;

Drenos Profundos: São dispositivos escavados e enterrados no leito estradal, em corte (mais profundos) ou em aterros (mais rasos), que servem para coletar as águas, tanto de infiltração superior quanto de lençóis subterrâneos, conduzindo-as para fora do leito estradal. Os drenos subterrâneos, em alguns projetos, são construídos conjugados com uma camada drenante do próprio pavimento ou de regularização dos cortes em rocha;

Camada Drenante: É uma camada do pavimento (Camada de Base ou Camada de Ligação do tipo Binder) destinada a conduzir as águas que penetram através do revestimento para fora do pavimento até a borda de acostamento ou até o topo dos Drenos Profundos ou subsuperficiais.

Nota: Os demais elementos de drenagem, como Valetas de Proteção de Pé-de-Aterro, Caixas Coletoras, Descidas de Águas, Bueiros de Grade e Bueiros de Fundo de Grota, são dispositivos construídos na implantação das rodovias.

209

4.4.3 CÁLCULO DAS DESCARGAS DE CONTRIBUIÇÃO PARA O PROJETO DE DRENAGEM DO PAVIMENTO

4.4.3.1 ELEMENTOS DE PROJETO

O cálculo das descargas de contribuição, que atingem os diversos dispositivos de drenagem, é efetuado através dos seguintes elementos:

a) Equação de Chuvas do Posto Meteorológico, em cuja área de influência está inserida a rodovia;

b) Desenho em planta e perfil da rodovia, com as respectivas seções transversais tipo em corte e aterro.

A equação de chuvas mais divulgada para esta finalidade é do tipo:

( )n

M

BtKTi+

=

onde:

i = Precipitação pluviométrica, em mm/hora;

K = coeficiente

T = Período de recorrência, em anos;

m = coeficiente;

t = Duração da chuva, em minutos;

b = coeficiente;

n = coeficiente.

Quando não se dispõe desta equação, correlacionando o tempo de recorrência com a duração das chuvas, já calculados em projetos do DNER ou em publicações especializadas, a mesma deverá ser estabelecida por método próprio, utilizando séries de observações pluviométricas do posto escolhido. Recomenda-se que o período da série histórica de observações do posto seja maior do que 20 anos. . ,

Os tempos recorrência T adotados pelo DNER para cálculo da intensidade das chuvas em seus projetos de drenagem superficial são os seguintes:

Rodovias de Classe Especial ou Classe I - 10 anos a 15 anos Rodovias de Classe II e Classe III - l ano a 5 anos

Os desenhos em planta, o perfil e as seções transversais das rodovias são utilizados para o estabelecimento das larguras das áreas de contribuição da plataforma da rodovia, tanto em corte como em aterro e das inclinações a serem consideradas. (Ver Figura 58).

210

4.4.3.2 CÁLCULO DAS DESCARGAS DE CONTRIBUIÇÃO E CAPACIDADE DE VAZÃO DOS DISPOSITIVOS DE DRENAGEM E SUAS RESPECTIVAS LOCALIZAÇÕES

4.4.3.2.1 SARJETAS DE CORTE E MEIO-FIO OU BANQUETAS DE ATERRO

O cálculo das Descargas de Contribuição para as sarjetas de Corte e Meio-Fio ou Banquetas de Aterro é efetuado pela Fórmula Racional:

63,ACiQ m=

Q - Descarga, em m3/s;

C - Coeficiente de escoamento (Run-off) - Ver tabela 45;

im - Intensidade de precipitação, em mm/hora, para uma duração de t = 5 minutos (equivalente ao tempo de concentração de uma bacia pequena);

A - Área da bacia de contribuição, em km2.

211

Figura 58 - Seções Transversais para Determinação da Largura das Áreas de Contribuição

Largura de Contribuição Largura de Contribuição

Seções Mistas

Seções em Aterro

largura de Contribuição

largura de Contribuição

Largura de Contribuição

Largura de Contribuição

Seções em Corte

ContribuiçãoLargura

largura de Contribuição

212

Tabela 45 - Coeficientes de Escoamento Usuais em Rodovias

Coeficiente C Tipo de Cobertura da Área Drenada

Máximo Mínimo

- Pavimentos '

Revestimento de Concreto de Cimento ou Concreto Betuminoso 0,75 0,95

Revestimento de Macadame Betuminoso ou Tratamento

0,65 0,80

superficial

Revestimento Primário (cascalho ou macadame) 0,40 0,60

- Solo com ou sem Cobertura Vegetal

Solo Arenoso, vegetação cultivada ou leve 0,15 0,30

Solo Arenoso, mata ou vegetação rasteira densa 0,15 0,30 Cascalho, desprovido de vegetação ou vegetação rala 0,20 0,40 Cascalho, mata, vegetação densa 0,15 0,35 Solo argiloso, desprovido de vegetação ou vegetação rala 0,35 0,75 Solo argiloso, mata ou vegetação densa 0,25 0,60 Canteiro central e valetas gramadas 0,20 0,35 Taludes enleivados, com declividade de l :2 0,50 0,70

A área drenada é determinada através das seções transversais, tipo rodovia, para as diversas situações de corte, aterro e seções mistas, tanto em tangente como em curva, conforme mostrado nos desenhos da Figura 58.

Em geral, os projetistas determinam esta área para condições médias de corte e aterro, ocorrentes na rodovia, multiplicando o comprimento médio de um corte ou aterro pela largura média da área de contribuição.

A descarga Q, é geralmente expressa em descarga de contribuição por metro linear de rodovia.

A capacidade de vazão das sarjetas de Corte e Meio-Fio de Aterro é determinada pela Fórmula de Manning.

nSR

AQVSRA

nQ

////

213221321 ⋅

==∴⋅⋅⋅=

Q - Descarga, em m3/s;

V - Velocidade de escoamento, em m/s - Ver tabela para velocidade limite;

n - coeficiente de rugosidade (coeficiente de Manning) – ver tabela 46;

A - Área molhada, em m2;

R - Raio hidráulico (área molhada/perímetro molhado);

S - Declividade da lâmina de água, em m/m (declividade longitudinal).

213

Tabela 46 - Coeficiente de Rugosidade (Manning)

NATUREZA DO REVESTIMENTO DO CANAL

COEFICIENTES

ÓTIMO BOM REGULAR MAUVELOC.LIMITES

m/s

Concreto de Cimento e de AlvenariaPedras grandes e lisasPedras irregularesTerra enleivada (com vegetação)Terra emperrada

0,017 0,0200,0250,0250,025

0,025

0,028 0,035

0,0300,0300,0300,030

0,0300,0330,0330,0330,033

0,0350,0350,035

4,02,52,5

1,2 - 1,80,5 - 1,8

Figura 59 - Nomograma para Solução da Equação de Manning

Equação: V = R S2 / 3 1 / 2

n

20,3

0,2

0,10,090,080,070,060,050,04

0,030,02

0,010,0090,0080,0070,0060,005

0,004

0,003

0,002

0,0010,00090,00080,00070,00060,00050,0004

0,0003

40,06

0,070,080,090,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,60,70,8

0,91

2

3

4

56

3

0,01

0,02

0,03

0,04

0,050,06

0,07

0,080,090,1

0,2

0,3

0,4

NOMOGRAMA PARA SOLUÇÃODA EQUAÇÃO DE MANNING

Decl

ivid

ade

em m

etro

por

met

ro -

S

Rai

o H

idrá

ulic

o em

met

ros

- R

Linh

a de

Giro

515

1098765

4

3

2

10,90,80,70,6

0,50,4

0,3

0,2

0,10

Velo

cida

de e

m m

etro

s po

r seg

undo

- V

Coe

ficie

nte

de R

ugos

idad

e - n

214

No intuito de minimizar custos das obras é usual considerar-se no cálculo da área molhada para projeto, um "impluvium" correspondente à parte da largura do acostamento, conforme mostrado nos esquemas da Figura 60.

Figura 60 - "Impluvium" correspondente à largura do acostamento

ACOSTAMENTO

ACOSTAMENTO

Para uma maior facilidade na elaboração dos projetos é usual a construção de gráficos do tipo mostrado na Figura 61, correlacionando as diversas rampas de projeto com o comprimento limite correspondente à capacidade máxima de vazão das sarjetas e meio-fio ou banquetas de aterro, calculadas para as condições da região.

Figura 61 - Correlação entre as diversas rampas e a capacidade máxima de vazão

2,0

RAMPAS EM %

DE

SC

ARG

AS

EM

m /s

0,5 1,0

0,200

0,400

0,300

0,5003

1,000

ES

CA

LA D

E V

ELO

CID

ADE

CR

ÍTIC

AS m

/s

ES

CA

LA D

E V

ELO

CID

ADE

CR

ÍTIC

AS m

/s

8,04,03,0 5,0

215

Sempre que o comprimento limite é atingido, é necessário providenciar saídas de água em uma caixa coletora ou em uma descida de água, no caso de aterros.

As sarjetas de corte são localizadas no interior dos mesmos, e o tipo de revestimento é escolhido em função da velocidade limite de fluxo, mostrado no Quadro 42. Em geral, para a rampa maior do que 4,5% há necessidade de se providenciar o revestimento. Nas rodovias de Classe Especial ou Classe I, costuma ser generalizado o emprego de valetas revestidas de concreto ou alvenaria de pedra, em todas as situações de rampa.

Quanto à localização dos meios-fios ou banquetas de aterro, os estudos desenvolvidos para o DNER, levando-se em consideração as velocidades do fluxo das águas em diversos projetos conjugados com observações de campo, mostraram que estes elementos são necessários sempre que ocorrem as seguintes situações:

a) Ocorrência de rampas com declividades maiores do que 4,5%;

b) Ocorrência de cotas de aterro maiores do que 4,5 m, qualquer que seja a rampa.

4.4.3.2.2 DRENO PROFUNDO E DRENO SUBSUPERFÍCIAL

A descarga para os drenos profundos e drenos subsuperficiais longitudinais não é geralmente calculada, pois pesquisas já realizadas no Estado do Paraná e observações nas mais diversas regiões do País, permitiram as seguintes constatações principais:

a) A capacidade de vazão dos drenos profundos e subsuperficiais construídos atualmente, ó muito superior às descargas de contribuição que chegam a estes dispositivos, mesmo considerando-se precipitações com tempo de recorrência superior à vida útil dos pavimentos;

b) Os métodos teóricos de cálculo de descargas de contribuição, espaçamento de drenos, tempo de resposta, etc., são de difícil aplicação prática, em virtude das anisotropias e heterogeneidades dos solos presentes nos segmentos rodoviários (mesmo naqueles considerados homogêneos).

Desta maneira, pode-se considerar como suficientes os projetos-tipo de drenagem do DNER, mostrados na Figura 62. Convém notar, que no caso dos Drenos Profundos de Corte a profundidade da vala é de 1,5 m abaixo da camada de base ou sub-base do pavimento. Esta profundidade é considerada suficiente para o rebaixamento do lençol freático, até a um nível aceitável de segurança.

Quanto aos Drenos Subsuperficiais é adotada uma profundidade de 40 cm abaixo do fundo da camada drenante.

A localização dos drenos profundos e subsuperficiais se dá nos acostamentos da rodovia, conforme mostrado no desenho da Figura 62.

Em casos especiais de surgimento de água na plataforma da rodovia no interior dos cortes, e também no final das rampas em declive, há necessidade de construção, de drenos profundos ou subsuperficiais, transversais, inclinados em relação ao eixo da rodovia. Esta situação também está ilustrada na Figura 62.

Para o projeto e seleção da granulometria dos materiais filtrantes ou material único dos drenos subterrâneos, é necessário conhecer basicamente:

216

– Ensaios de granulometria do solo local; – Diâmetro dos furos do dreno;

– Ensaio de granulometria dos materiais disponíveis para uso dos drenos. – Com ampla base experimental, foi determinado que haverá boas condições de

permeabilidade entre solo local e os drenos, quando se tem as seguintes características para os materiais filtrantes, drenantes ou material único para enchimento da vala do dreno:

O material filtrante não deve ter mais do que 5% de finos passando na peneira n° 200;

– Devem ser verificadas as seguintes inequações, obtidas dos ensaios de granulometria do solo local, do material filtrante para o enchimento da vala, do material drenante para envolvimento do tubo e do diâmetro do furo do dreno.

• 40515

115 ≤≤solo

F

DD

• 585

115 ≤solo

F

DD

• 405185

215 ≤≤F

F

DD

• 5185

215 ≤F

F

DD

• 2285 ≤furo

F

DD

em que:

D15F1 e D85F1 - Diâmetro das partículas do material filtrante para enchimento da vala, correspondente a uma porcentagem de 15% e de 85% passando no ensaio de granulometria;

D15F2 e D85F2 - Idem, idem para o material drenante de envolvimento do tubo;

D15solo e D85solo - idem, idem para o solo local;

Dfuro - Diâmetro do furo do tubo.

Boas condições de filtragem e de drenagem são também asseguradas quando as curvas granulométricas dos materiais filtrantes drenantes ou material único e do solo local são aproximadamente paralelas.

Convém notar que, praticamente, as areias grossas do tipo usado na confecção de concreto de cimento e que apresentam no ensaio de granulometria menos do que 5% de material passando na peneira n° 200, são aptas para serem usadas como materiais filtrantes, ou até mesmo como material único na confecção dos dreno.

217

Figura 62 - Drenos Profundos em Corte

Figura 63 - Alguns Tipos de Drenos Utilizados em Projetos de Rodovias DRENOS SUBSUPERFICIAIS NA PLATAFORMA DO INTERIOR DE CORTES

DRENO SUBSUPERFICIAL TRANSVERSAL

218

Os drenos mais modernos construídos, com "mantas de geotêxtil," aderentes às paredes das valas só utilizam como enchimento o material drenante, pois o tecido das mantas já é filtrante.

Quanto as pesquisas realizadas (Estado do Paraná) a este respeito, mostraram que os drenos construídos com "mantas de geotêxtil", além das facilidades executivas que oferecem, são mais eficientes na retenção de finos dos solos locais, que não são carreados para o interior do material drenante e interior dos tubos, retardando o processo de "colmatação" destes dispositivos.

Chamamos atenção de que os drenos subsuperficiais podem também ser projetados com a "manta de geotêxtil", conforme mostrado nos esquemas da Figura 63.

As Mantas Geotêxteis utilizadas como materiais filtrantes nos drenos devem ser não-tecidas, agulhadas e atender aos seguintes requisitos básicos, abaixo relacionados:

Tabela 47 - Requizitos Básicos dos Materiais Geotexteis

Unidade Dreno Profundo

Dreno subsuperfícial

Permeabilidade (AFNOR G 38.016) cm/s ≥ 3 x 10-1 ≥ 3 x 10-1

Abertura de Filtração (AFNOR G 30.017) µ m ≤2D85solo ≤2D85solo

Resistência à Tração (ABNT NBR 12.824) kN/M ≥ 12 ≥ 8

Alongamento Er (ABNT NBR 12.824 % ≥ 30 ≥ 30

Resistência ao Funcionamento (ABNT PNB 02:0004.19-010) kN ≥ 2,5 ≥ 1,5

As curvas granulométricas, apresentadas na Figura 50, mostram a permeabilidade de diversos meios drenantes e filtrantes.

– Camada Drenante

O cálculo das descargas de contribuição que devem ser escoadas pela camada drenante do pavimento, é efetuado pela metodologia da publicação "Drainage of Highway and Airfield Pavements" de H.R. Cedergren e as últimas recomendações do "FHWA - USA - Federal Highway Administration" que estabelecem:

a) Uma das maiores parcelas de contribuição da água para drenagem subterrânea são as águas de infiltração superficial dos pavimentos.

219

Figura 64 - Curvas Granulométricas

PENEIRAS 200 10080 60 50 4030 20 16 10 4 3/8”1/2” 3/4” 1” 1 1/2”2”

5

4

3

2

1

VIV

III III

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1000,001 0,01 0,070 0,1 0,16 0,175

0,20 0,480,800,841,0 1,2 2,0 4,6 9,51012,70 18,10 23,434,10

36,3

Faixa RecomendadaDiâmetro das Partículas (mm)

0

5

10

15

20

30

40

50

60

70

80

85

90

100

% P

ASS

AN

DO

% R

ETI

DO

ARGILA SILTE AREIAGrossa

AREIAFina

PEDREGULHOFina Grossa

BASES DRENANTES TRATADAS C/2% DE C.A.CURVA ICURVA IICURVA IIICURVA IVCURVA V

PERMEABILIDADEPERMEABILIDADEPERMEABILIDADEPERMEABILIDADEPERMEABILIDADE

36.580 m/dia10.975 m/dia

4.265 m/dia1.830 m/dia6.095 m/dia

OBSERVAÇÕES

MATERIAIS FILTRANTESCURVA 1CURVA 2CURVA 3CURVA 4CURVA 5 PERMEABILIDADE

PERMEABILIDADEPERMEABILIDADEPERMEABILIDADEPERMEABILIDADE

15 m/dia30 m/dia

6 m/dia3 m/dia1 m/dia

b) A contribuição das águas superficiais deverá ser calculada multiplicando-se a precipitação pluviométrica na superfície pavimentada da rodovia, ocasionada por uma chuva de duração igual a l hora e tempo de recorrência de l ano, por um coeficiente variando de 0,33 a 0,50 (1/3 e 1/2).

As águas de infiltração no pavimento deverão ser conduzidas pelas camadas drenantes do mesmo, desde a entrada até à borda do acostamento ou ao dreno, em um intervalo de tempo de l hora aproximadamente.

Assim sendo, o projeto procura determinar, de acordo com a largura do pavimento (pista + acostamento) e das condições médias de rampa do projeto, a linha de percurso máxima das águas na superfície do pavimento com largura de 1,0 m, conforme mostrado no esquema da Figura 65.

220

Figura 65 - Trecho em Curva

- Gradiente hidráulica calculado em função de .- Linha de Escoamento com um gradiente g- Inclinação transversal (superevelação)- Inclinação Longitudinal (rampa)

Lg ß

ß

a

a

TRECHO EM CURVA (CONTRIBUIÇÃO DE TODA A PLATAFORMA)

gß

BORDO DO ACOSTAMENTO

a

BORDO DA PISTA

PISTA / ACOSTAMENTO1.00 L

Conhecendo-se ainda a espessura h, em cm, da camada drenante, estabelecida pelo projeto de pavimentação, e a precipitação local, calculada por intermédio da equação de chuvas da região, utiliza-se a Equação de Darcy para se estabelecer o coeficiente de permeabilidade da camada drenante da seguinte maneira:

AgQK

gQKA

⋅=∴=

onde:

Q = Vazão calculada em m3/dia em função da precipitação em mm/h para uma chuva com a duração de l hora, com um tempo de recorrência de l ano, multiplicado por um coeficiente de 0,33 a 0,50 de acordo com o projetista (quantidade de água que penetra no pavimento);

g = Gradiente hidráulico em m/m calculado em função das condições médias estabelecidas no projeto geométrico;

A = Área de escoamento, em m2, calculada em função da faixa de 1,00 m e da espessura da camada drenante do projeto;

K= coeficiente de Permeabilidade em m3/dia.

Em função do coeficiente de Permeabilidade K, pode-se escolher a faixa granulométrica do material granular da camada drenante, que satisfaz ao problema por intermédio da Figura 64.

221

Convém observar que a camada drenante possui uma granulometria aberta, e que a sua estabilidade é garantida pelo intertravamento entre os grãos. Em muitos projetos, é utilizada também a confecção de um pré-misturado betuminoso a frio, ou a quente, com uma baixa taxa de ligante como camada drenante, o que melhora bastante a qualidade estrutural da mesma.

4.4.4 DISPOSITIVOS DE DRENAGEM PADRONIZADOS

O DNER dispõe de modelos padronizados relativos aos vários dispositivos de drenagem sejam aqueles que ordinariamente são executados por ocasião da implantação da estrada, sejam aqueles cuja execução toma-se mais apropriada por ocasião da pavimentação.

Assim é que, no "Álbum de Projetos - Tipo de Dispositivos de Drenagem" do DNER, para cada tipo de dispositivo são apresentadas várias alternativas de solução as quais diferem entre si nos seguintes tópicos:

a) Configuração e dimensões dos dispositivos; b) Tipo de revestimento adotado;

c) Materiais utilizados em sua construção.

A adoção do referido álbum se recomenda, ante o objetivo de racionalizar e sistematizar o tratamento do assunto, facilitando o seu entendimento e produzindo benefícios a nível de execução.

Fica, ao projetista, franqueada a liberação de selecionar o dispositivo mais apropriado ao seu problema específico, procedendo aos dimensionamentos hidráulicos necessários à confirmação de sua adequação. Maiores detalhes podem ser obtidos através de consulta ao Manual de Drenagem de Rodovias do DNER. Rio de Janeiro, 1990.

223

55 -- IINNTTEERRFFEERRÊÊNNCCIIAASS CCOOMM OO MMEEIIOO AAMMBBIIEENNTTEE

225

5 INTERFERÊNCIAS COM O MEIO AMBIENTE

5.1 GENERALIDADES

Entende-se por meio ambiente o espaço onde se desenvolvem as atividades humanas e a vida dos animais e vegetais - envolvendo, assim, todo o conjunto de condições, leis, influências e interações de ordem física, química e biológica, que permite abrigar e reger a vida em todas as suas formas.

Poluição ou degradação ambiental se define como qualquer alteração das qualidades físicas, químicas ou biológicas do meio ambiente que possam: I - prejudicar a saúde ou o bem estar da população; II - criar condições adversas às atividades sociais e econômicas; III - ocasionar danos relevantes à flora, à fauna e a qualquer recurso natural; IV - ocasionar danos relevantes aos acervos histórico, cultural e paisagístico.

Impacto ambiental é qualquer alteração significativa provocada pela ação humana em um ou mais componentes do meio ambiente.

A avaliação de impacto ambiental - AIA - deve ser entendida como sendo: "um instrumento de política ambiental formado por um conjunto de procedimentos capaz de assegurar, desde o início do processo de execução, que se faça um exame sistemático dos impactos ambientais de uma ação proposta (projeto, programa, plano ou política) e de suas alternativas, e que os resultados sejam apresentados de forma adequada ao público e aos responsáveis pela tomada de decisão, e por eles devidamente considerados".

Para os objetivos da AIA de um determinado empreendimento onde o importante é a previsão das alterações que ocorrerão no meio ambiente quando de sua implantação, o impacto ambiental pode ser visto como parte de uma relação de causa e efeito . Do ponto de vista analítico pode ser considerado como a diferença entre as condições ambientais que existiriam com a implantação de um projeto e as condições ambientais que existiriam sem essa ação.

Nestas condições, os impactos ambientais são analisados a partir de dois atributos principais, ou seja, sua magnitude e a sua importância. "A magnitude é a grandeza de um impacto em termos absolutos, podendo ser definida como a medida de alteração no valor de um fator ou parâmetro ambiental, em termos quantitativos ou qualitativos". Dependendo do caso, considera-se na determinação da magnitude o grau de intensidade, a periodicidade e a amplitude temporal.

A importância, por sua vez, é a ponderação do grau de significação de um impacto em relação ao fator ambiental afetado e a outros impactos.

Deve-se atentar para o fato de que podem ocorrer impactos de magnitude elevada, mas de relativa importância quando comparados a outros.

Os impactos ambientais, por força de suas peculiaridades, podem receber várias qualificações. Assim é que:

a) Impacto positivo ou benéfico - Impacto negativo ou adverso;

b) Impacto direto ou Impacto indireto;

226

c) Impacto imediato, Impacto a médio ou longo prazo; d) Impacto temporário e Impacto Permanente.

Em consonância com o disposto na Constituição Federal, a execução de obras ou de atividades potencialmente causadoras de significativa degradação do meio ambiente - entre as quais se inclui a construção/pavimentação de estradas de rodagem com duas pistas ou mais faixas de rolamento dependerá da elaboração de Estudo de Impacto Ambiental - EIA e respectivo Relatório de Impacto Ambiental - RIMA, a serem submetidos à aprovação do órgão estadual competente, e o IBAMA em caráter supletivo, o licenciamento das atividades modificadoras do meio ambiente.

Devem-se destacar, por outro lado, as atividades associadas, como a extração de mineral de classe II e usinas de asfalto, que também estão sujeitas a licenciamento, e que, dependendo da magnitude e importância, são passíveis de exigência de estudo específico.

5.2 ESTUDO DE IMPACTO AMBIENTAL

Segundo a resolução CONAMA nº 001/86 o EIA - Estudo de Impacto Ambiental deverá contemplar, os seguintes tópicos principais:

a) Diagnóstico ambiental da área de influência do empreendimento: que compreende o conhecimento dos componentes ambientais e suas interações, procurando caracterizar o meio ambiente antes da obra;

b) Identificação dos impactos: esta atividade é feita considerando o empreendimento com suas alternativas sobre o meio ambiente, conhecido através do diagnóstico;

c) Previsão e mensuração dos impactos: é o chamado prognóstico, onde se procura prever e caracterizar os impactos sobre seus diversos ângulos e, a partir de então, suas magnitudes são analisadas, através de técnicas específicas;

d) Interpretação e avaliação dos impactos: a interpretação estabelece a importância de cada um dos impactos em relação aos fatores ambientais afetados; a avaliação consiste na determinação da importância relativa de cada impacto, quando comparado aos demais;

e) Definição das medidas mitigadoras e de compensação e do programa de monitorização dos impactos;

f) Comunicação dos resultados: os resultados obtidos nas atividades anteriores devem ser apresentados de forma objetiva e adequada à sua compreensão pelos agentes envolvidos e interessados no processo. O instrumento de comunicação dos resultados é o que se denomina de RIMA - Relatório de Impacto Ambiental.

NOTA.: O proponente ou empreendedor deve procurar o órgão ambiental licenciador desde os estágios iniciais do planejamento de proposta, de forma que os estudos sejam iniciados quando as alternativas de projeto, localização e traçado ainda não foram definidos; a elaboração dos estudos deve ficar a cargo de uma empresa de consultoria ou equipe técnica independente, cadastrada junto ao IBAMA;

227

A elaboração dos estudos de impacto ambiental, principalmente os itens referentes à identificação, previsão e valoração dos impactos exige a utilização de métodos e técnicas especiais. Estes instrumentos vem sendo desenvolvidos e adaptados ao longo do tempo de forma a possibilitar uma maior objetividade e previsibilidade para cada tipo de empreendimento e de local.

A bibliografia técnica procura fazer uma distinção entre método e técnicas utilizadas. Os métodos de AIA são aqueles instrumentos estruturados visando coletar, avaliar, comparar, organizar e apresentar as informações e os dados sobre os prováveis impactos ambientais de uma proposta. As técnicas, por sua vez, são definidas como instrumentos destinados à coleta e tratamento estatístico de dados básicos, ao mapeamento de informações, à previsão de impactos ambientais e à comunicação de resultados. Destacam-se, neste contexto, as técnicas de previsão de impactos que são instrumentos pré-definidos, formais ou mesmo informais, usados para medir as condições futuras de fatores ambientais específicos.

5.3 PROCEDIMENTOS ADMINISTRATIVOS DA AIA

Procedimentos administrativos são o conjunto de regras para utilização de AIA no processo de licenciamento. Tais procedimentos definem a responsabilidade estabelecida pelo poder público no processo de AIA e de licenciamento das atividades modificadoras do meio ambiente, de acordo com as diretrizes estabelecidas pela legislação ambiental.

O primeiro passo para entender os procedimentos administrativos é através das estruturas institucionais existentes.

A Política Nacional do Meio Ambiente, instituída pela Lei nº 6.938/81, criou o Sistema Nacional do Meio Ambiente - SISNAMA, que tem como órgão superior o Conselho Nacional do Meio Ambiente - CONAMA, e como órgão de assessoria à Presidência da República a Secretaria Nacional do Meio Ambiente - SEMAM e ainda o Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis - IBAMA; que é o órgão executivo de ambos. O SISNAMA é ainda constituído por todos os órgãos e entidades federais (órgãos setoriais), estaduais (órgãos seccionais) e municipais (órgãos locais) envolvidos com o disciplinamento do uso racional dos recursos ambientais e a preservação da qualidade ambiental.

Quanto à AIA e o licenciamento ambiental das atividades modificadoras do meio ambiente, a legislação federal vigente atribui aos Estados a coordenação do processo, exceção feita aos pólos petroquímicos e cloroquímicos e ainda às instalações nucleares.

Desta forma, cada Estado, em função de suas peculiaridades administrativas, possui a sua estrutura institucional para o estabelecimento dos procedimentos administrativos, atuando os órgãos federais de forma normativa, limitada, porém a diretrizes gerais.

Quanto aos procedimentos administrativos propriamente ditos, é ao licenciamento ambiental que está associada a AIA.

De acordo com o Decreto nº 88.351/83, são três as licenças que o proponente deve requerer junto ao órgão ambiental:

228

LICENÇA PRÉVIA (LP): Deve ser pedida na fase preliminar do planejamento da atividade; ao expedi-la o órgão licenciador discriminará os requisitos básicos a serem atendidos pelo empreendedor nas fases de localização, instalação e operação.

LICENÇA DE INSTALAÇÃO (LI): Deve ser solicitada para iniciar-se a implantação do empreendimento. Seu requerimento será instruído com a apresentação do projeto de engenharia correspondente, sendo que o grau de detalhamento do projeto deve permitir que o órgão licenciador tenha condições de julgá-lo do ponto de vista do controle ambiental. Isso se fará pela observância às normas editadas pelo Estado sobre a matéria, ou por entendimentos diretos com o órgão licenciador. Na falta de normas específicas, a expedição da licença importará na aprovação do projeto apresentado, com as ressalvas acaso feitas.

LICENÇA DE OPERAÇÃO (LO): Deve ser requerida antes do início efetivo das operações, competindo ao órgão licenciador verificar a compatibilidade com o projeto e a eficácia das medidas mitigadoras dos impactos ambientais negativos; de seu corpo constarão as restrições eventualmente necessárias nas diversas avaliações de operação.

O artigo 4º da Resolução CONAMA, sugere que os chamados órgãos setoriais do SISNAMA, mais precisamente aqueles concessionários do serviço público para as estradas de rodagem, devem, juntamente com os órgãos públicos competentes, compatibilizar as etapas com o licenciamento.

Sob o aspecto ainda do licenciamento, deve-se atentar para as atividades modificadoras do meio ambiente que estão associadas às obras rodoviárias, como usinas de asfalto, extração de areia e brita, e infra-estrutura e obras de apoio como o canteiro de obras, alojamento e depósitos. Para cada um desses casos, dependendo do porte, do período de funcionamento e da localização, pode estar sujeito ao licenciamento ou à adoção de medidas mitigadoras de impacto.

O processo de licenciamento,uma série de etapas a serem seguidas e a documentação a ser apresentada em cada fase. É fundamental observar a questão dos prazos para realização do EIA/RIMA e para avaliação do empreendimento pelos órgãos estaduais de meio ambiente, visando à concessão das licenças ambientais, que serão fixados para cada caso, em função da complexidade do empreendimento.

Deve-se observar que o licenciamento é um processo complexo e lento, principalmente, quando se considera que em alguns Estados a decisão sobre cada licença é atribuição de uma instância colegiada, composta de representantes de diversas entidades do governo e da sociedade civil. Em outros Estados, a decisão é do órgão executivo de meio ambiente, que analisa o empreendimento considerado fundamentalmente os aspectos técnicos.

Esse processo pode ser descrito da seguinte forma:

Contatos preliminares - O proponente do projeto, no caso o DNER ou o DER estadual, procura o órgão ambiental, já acompanhado da equipe de consultores (empresa de consultoria independente), que se responsabilizará pela elaboração do EIA/RIMA. Na ocasião deverá ser entregue o F.C.E., Formulário de Caracterização do Empreendimento, contendo as informações preliminares.

229

Nos contatos preliminares o órgão de meio ambiente fornecerá as diretrizes adicionais, contendo o prazo par elaboração do EIA/RIMA e o prazo que será necessário para sua análise, bem como as informações sobre o seu escopo, chamado Termo de Referência. Alguns órgãos ambientais facultam ao empreendedor a apresentação de um Plano de Trabalho sobre o Termo de Referência, onde podem ser eliminados estudos e informações considerados desnecessários em função do empreendimento ou da área a ser atingida pelo projeto.

Normalmente, o Termo de Referência exige estudos e levantamentos ambientais específicos na área de influência, quando a região onde se localizará o empreendimento não tiver estudos básicos já realizados por institutos de pesquisa, universidades ou outras empresas de consultoria.

Durante a elaboração dos estudos é importante que a equipe de consultores e o empreendedor mantenham o órgão ambiental informado sobre o andamento dos trabalhos e que as dificuldades sejam discutidas para facilitar posteriormente a análise técnica.

LICENÇA PRÉVIA - Concluídos os estudos e levantamentos ambientais, o proponente poderá requerer a Licença Prévia, que deverá ser acompanhado pelo EIA/RIMA, certidão ou certidões das Prefeituras Municipais, atestando que a localização do empreendimento está de acordo com as normas administrativas municipais e ainda o comprovante de recolhimento dos custos de indenização da licença e da análise técnica do EIA.

Após análise preliminar dos documentos entregues, o órgão ambiental ou empreendedor deve fazer publicar, no Diário Oficial do Estado e nos jornais de grande circulação na região do empreendimento, que a licença foi solicitada e que os documentos estão disponíveis para consulta pública.

O órgão ambiental, dentro do prazo estipulado para revisão e análise técnica e jurídica do EIA, poderá solicitar informações complementares e, caso julgue necessário, poderá promover audiência pública ou aceitar pareceres ou fornecer informações às prefeituras e entidades de sociedade civil sobre o empreendimento, que terão prazo e condições para se manifestar.

Cabe lembrar, que o RIMA é um documento público para esclarecimentos à sociedade e deve ficar disponível para outros órgãos de governo e para as prefeituras municipais e acessível ao público durante o período da análise técnica.

Após esses procedimentos, é emitido um parecer conclusivo sobre a concessão da licença que poderá acatar as sugestões da sociedade. Em alguns Estados,o processo passa ainda pelo julgamento das câmaras técnicas do órgão ambiental.

LICENÇA DE INSTALAÇÃO - Concedida a Licença prévia, o empreendedor deve requerer a Licença de Instalação mediante a apresentação do requerimento específico, acompanhado do Projeto Executivo Final, o Plano de Controle Ambiental, o parecer técnico do IBAMA ou órgão estadual de florestas, estabelecendo as condições para desmatamento, e o comprovante do recolhimento dos custos de indenização da LI.

230

O projeto executivo final é analisado para verificar a adoção das medidas técnicas e mitigadoras previstas quando da Licença Prévia e é emitido novo parecer técnico e jurídico, que deverá, em alguns Estados, passar por novo julgamento das câmaras técnicas do órgão ambiental.

LICENÇA DE OPERAÇÃO - Ao final da implantação do empreendimento, o proponente requererá a Licença de Operação, quando então o órgão ambiental deverá realizar vistoria técnica para avaliar as medidas mitigadoras e as condicionantes estabelecidas nas licenças anteriores.

A critério dos órgãos ambientais estaduais, em cada uma das fases do licenciamento devem ser publicados o requerimento e a concessão da licença, de forma que o processo seja público e não ocorram manifestações posteriores fora do prazo de avaliação e análise técnica. Tal procedimento foi estabelecido em caráter geral pela Resolução CONAMA nº 006, de 24 de janeiro de 1986, e em cada Estado foram efetuadas as adaptações peculiares à sua política ambiental.

5.4 IMPACTOS AMBIENTAIS DE OBRAS RODOVIÁRIAS

No caso das obras de infra-estrutura rodoviária, o exame sistemático dos impactos ambientais tem o objetivo de avaliar desde o início os danos potenciais a serem causados ao ambiente, de formar a evitar ou mitigar os seus efeitos.

As obras de infra-estrutura rodoviária, em especial as estradas de rodagem com duas ou mais faixas de rolamento, objeto principal deste estudo, têm características peculiares sob o aspecto ambiental. Por ser uma infra-estrutura fundamental como indutora do desenvolvimento econômico, é também indutora de modificações ambientais significativas.

Seus efeitos sobre o meio ambiente, caso não sejam corretamente avaliados, podem provocar danos irreversíveis em nível local e regional e a médio longo prazo. Diferentemente dos empreendimentos chamados pontuais, cujos efeitos potenciais adversos ficam restritos a uma determinada área, as estradas de rodagem provocam alterações ao longo de extensões territoriais significativas, além das áreas de intervenção de seu eixo, abrangendo dimensões regionais. Por isso, estes empreendimentos devem estar vinculados a planos e programas governamentais de médio e longo prazo.

A proposição aqui, no entanto, é de identificar e caracterizar os impactos ambientais potenciais de uma obra de infra-estrutura rodoviária, sem contudo considerar um caso específico. Portanto, considerou-se, a partir de cada uma das fases do empreendimento, os possíveis impactos potenciais, de forma a caracterizar e avaliar os seus efeitos e/ou impactos ambientais e, quando for o caso, indicar as possíveis medidas mitigadoras.

Como um dos objetivos do trabalho é também considerar o enquadramento à legislação ambiental vigente, particularmente quando ao licenciamento regulamentado através da Resolução CONAMA 001/86, a avaliação dos impactos observa a compatibilização das fases do empreendimento com as etapas do licenciamento, como mostra a tabela 48.

231

Tabela 48 - Compatibilização das fases do empreendimento com as etapas do licenciamento

FASE DO EMPREENDIMENTO ETAPAS DO LICENCIAMENTO

Estudos e Projeto Licença Prévia

Construção/Pavimentação Licença de Instalação

Operação e Conservação Licença de Operação ou Funcionamento

Em decorrência das peculiaridades de cada empreendimento, podem-se prever os impactos ambientais potenciais em cada uma das fases. Conhecidos os efeitos prováveis do empreendimento é possível definir as medidas para evitá-los ou mitigá-los, quando considerados negativos ou adversos a um determinado ecossistema ou comunidade.

Portanto, a legislação ambiental exige que os estudos de impacto ambiental sejam elaborados e avaliados na fase inicial do empreendimento, sendo que a licença prévia só deverá ser expedida com aprovação do EIA/RIMA. Isso ocorre porque é de senso comum nas ciências ambientais que a localização do empreendimento é que determina os impactos ambientais de maior importância ou magnitude. Daí a exigência de, nesta fase, serem contempladas alternativas de localização, para poder definir aquela em que os efeitos adversos ao meio ambiente sejam menos significativos.

Nessa fase, a atenção deve se concentrar na adequada definição das alternativas de traçado, onde a avaliação econômica e de engenharia deverá estar aliada à avaliação das repercussões ambientais. Os efeitos ambientais a serem mais observados referem-se às características do ecossistema a ser afetado; a localização de áreas de preservação permanente, áreas de interesse especial tais como as de proteção de mananciais, de patrimônio cultural, histórico, paisagístico e arqueológico, bem como os parques nacionais, estaduais e municipais, reservas indígenas, etc; a transposição de áreas urbanas; as modificações da paisagem por cortes, aterros e túneis; e até mesmo os impactos indiretos da obra sobre os locais interligados.

As ações modificadoras listadas na fase de estudos e projeto são as seguintes:

a) estudos de viabilidade técnico-econômica; b) estudo de traçado/elaboração de projeto básico.

Impactos decorrentes destas ações afetam geralmente o meio antrópico ou sócio-econômico, conforme pode ser observado na matriz de correlação ou de impacto.

Após essa primeira fase ou etapa, tendo o projeto básico sido aprovado, deverá ser elaborado o projeto executivo final contendo o detalhamento necessário ao início da construção propriamente dita. Nessa fase, deve ser requerida a licença de instalação, onde, após a avaliação do plano de controle ambiental do projeto, o empreendimento pode ser aprovado com as ressalvas técnicas necessárias à sua adequação ambiental.

As principais ações modificadoras do meio ambiente a serem avaliadas na fase de construção são as seguintes:

a) desapropriação de terras; b) alocação de mão-de-obra;

232

c) infra-estrutura e obras de apoio; d) remoção de cobertura vegetal;

e) terraplenagem; f) remoção de rocha; g) construção de túnel;

h) extração de minerais de classe II; i) preparação de base e pavimentação; j) acessos de serviço;

k) obra de drenagem; l) obra-de-arte; m) usina de asfalto;

n) regulamentação de tráfego.

Pelas características das ações, seus impactos afetam de forma significativa o meio físico e biológico e em alguns casos o meio antrópico. Cada ação merece uma avaliação específica por parte do empreendedor e das empresas de construção, no sentido de identificar as medidas mitigadoras, para evitar ou minimizar impactos.

Nessa fase ou etapa, a atuação do órgão ambiental competente será no sentido de fiscalizar as obras para verificar o cumprimento do projeto e das condicionantes estabelecidas quando do licenciamento.

Na fase final, quando a estrada estiver em condição de tráfego, deverá ser realizada vistoria técnica para liberação da licença de operação, expedida após a verificação da compatibilidade do projeto aprovado e a eficácia das medidas mitigadoras dos impactos ambientais negativos identificados no licenciamento. De seu escopo constarão as restrições eventualmente necessárias nas diversas situações de operação. Destes últimos aspectos, as ações mais visadas poderão ser as seguintes:

a) condições de abertura ao tráfego; b) conservação e manutenção.

A matriz de correlação, apresentada a seguir, mostra as possíveis interseções entre as ações modificadoras e os fatores ambientais. Deve-se ressaltar que a matriz é genérica e hipotética, pois para cada empreendimento rodoviário os fatores ambientais podem ser desdobrados, permitindo uma visão mais específica das interferências.

233

Tabela 49 - Matriz de Correlação de Impactos Ambientais de Obras Rodoviárias

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234

Os efeitos e/ou impactos ambientais potenciais decorrentes das intervenções de obras rodoviárias sobre o meio ambiente, conforme demonstrado pelas correspondências apresentadas na matriz de correlação, estão listados e caracterizados, quanto aos seus atributos relativos à natureza, ordem, espaço, temporalidade e reversibilidade, nos Quadros de Avaliação de Efeitos/Impactos Ambientais, a seguir.

Tabela 50 - Avaliação de Impacto de Obras Rodoviárias

FASES DE ESTUDOS E PROJETOS

AÇÃO IMPACTO/EFEITOS AMBIENTAIS ATRIBUTOS MEDIDAS MITIGADORAS

Estudo de Viabilidade

geração de renda e emprego expectativa de desenvolvimento regional

benéfico, direto, regional, temporário, imediato e reversível

especulação imobiliária; geração de conflitos de uso e ocupação do solo; pressão sobre o patrimônio natural e cultural; tensão social

adverso, direto/indireto, regional, temporário, curto prazo e reversível

compatibilidade com planos e programas governamentais; esclarecimento público sobre o empreendimento; considerações dos recursos ambientais e unidades de conservação

Estudo de Traçado/ Projeto Básico

geração de renda e emprego; perspectiva de desenvolvimento regional; melhoria de infra-estrutura

benéfico, direto/indireto, regional estratégico, imediato, médio e longo prazo e reversível

especulação imobiliária; geração de conflitos de uso e ocupação do solo; pressão sobre o patrimônio natural e cultural; tensão social; aumento do fluxo de tráfego e do risco de acidentes; potencial de degradação das áreas de intervenção

adverso, direto/indireto, regional, temporário, curto prazo e reversível

compatibilidade com planos e programas governamentais; discussão das alternativa de traçado; avaliação dos conflitos de uso e operação do solo; análise das condições físicas, biológicas e sócio- econômicas; observação dos aspectos de segurança de tráfego; plano de reabilitação das áreas degradadas.

235

Tabela 51 - Avaliação de Impacto Ambiental De Obras Rodoviárias

FASE DE ENGENHARIA E OBRAS

AÇÃO IMPACTOS/EFEITOS AMBIENTAIS

ATRIBUTOS MEDIDAS MITIGADORAS

Desapropriação de Terras

parcelamento do solo alteração da modalidade de uso; tensão social; deslocamento de população; perdas de áreas produtivas relocamento de infra-estrutura.

adverso, direto, local permanente imediato e irreversível

estudo de alternativas de traçado; avaliação real do patrimônio; planejamento de assentamento.

Alocação de Mão-de-Obra

geração de renda, emprego, impostos e tributos; incremento de estrutura produtiva e estrutura de serviços.

benéfico, direto, local temporário, imediato e reversível

potencial de atração de imigrantes; aumento dos riscos de doenças social-mente transmissíveis; aumento da demanda de infra-estrutura urbana; alteração e hábitos e costumes

adverso, direto, local temporário imediato e reversível

recrutamento local de mão-de-obra; prevenção e controle de saúde humana; aplicação de recursos em investimentos sociais; melhoria dos serviços de assistência social e segurança pública.

Infra-estrutura e Obras de Apoio

(canteiro de obras e

alojamento)

alteração do perfil das encostas; disposição de efluentes do solo; contaminação das águas superficiais e subterrâneas; remoção da cobertura vegetal; conflito de uso do solo.

adverso, direto/indireto, local temporário, imediato e reversível

implantação em locais adequados; terrenos favoráveis; controle de drenagem; efluentes e resíduos sólidos; reabilitação das áreas degradadas.

Remoção da Cobertura Vegetal

alteração de micro-clima; degradação de solos; alterações de habitats e da paisagem.

adverso, direto/indireto, local permanente, imediato/médio e longo prazo e irreversível

revegetação da faixa de domínio; desmate restrito às áreas de intervenção; proteção de árvores de valor paisagístico e/ou imunes de corte; obter licença de desmatamento junto aos órgãos florestais competentes.

Terraplenagem (cortes, aterros

bota-foras e áreas de

empréstimo)

emissão de material particulado, ruído e vibrações; alteração do perfil das encostas; degradação dos solos e riscos de erosão; aumento de carga sólida e redução da disponibilidade hídrica; alteração da paisagem e degradação do patrimônio natural e cultural; modificação na forma de ocupação do solo.

adverso, direto/indireto, local permanente, imediato/médio e longo prazo e reversível/irre-versível

otimização da compensação de cortes e de aterros; limitação da terraplenagem às áreas de intervenção; controle de estabilidade geotécnica de taludes; controle de erosão e reabilitação das áreas degradadas; proteção de nascentes e cursos d’água

Remoção de Rocha

emissão de gases e material particulado; ruídos e vibrações; alteração do perfil das encostas; degradação dos solos e riscos de erosão; alteração da paisagem e degradação do patrimônio natural e cultural.

adverso, direto, local, permanente, imediato, irreversível

plano de fogo adequado; controle de estabilidade geotécnica; controle de erosão e reabilitação das áreas degradadas; proteção do patrimônio natural e cultural.

236

Tabela 51 - Avaliação de Impacto Ambiental De Obras Rodoviárias (Continuação)

FASE DE ENGENHARIA E OBRAS

AÇÃO IMPACTOS/EFEITOS AMBIENTAIS

ATRIBUTOS MEDIDAS MITIGADORAS

Túneis

ruídos e vibrações; alteração na drenagem e recarga de aqüíferos; alteração da paisagem e degradação do patrimônio natural e cultural.

adverso, direto, local permanente, imediato, reversível/ irreversível

plano de fogo adequado; controle de estabilidade geotécnica; controle da drenagem interna e externa; proteção do patrimônio natural e cultural.

Extração de Minerais Classe II

(brita, areia, cascalho)

emissão de material particulado; ruídos e vibrações; alteração do perfil das encostas; degradação dos solos e riscos de erosão; poluição hídrica e degradação dos ecossistemas aquáticos; alteração da paisagem e degradação do patrimônio natural e cultural; degradação da vegetação.

adverso, direto/indireto, local permanente, imediato/médio e longo prazo e reversível/ irreversível

plano de fogo adequado; controle de estabilidade geotécnica; controle de erosão e reabilitação das áreas degradadas; proteção do patrimônio natural e cultural; avaliação ambiental dos locais dos jazimentos.

Preparação da Base e Pavimentação

alteração do microclima; ruídos e vibrações; alteração no “run-off”.

adverso, dire-to/indireto, local temporário/permanente, imediato e reversível/ irreversível

revegetação adequada da faixa de domínio; dimensionamento adequado do sistema de drenagem.

Acessos de Serviços

alteração do perfil das encostas; degradação dos solos e dos riscos de erosão; aumento da carga sólida e redução da disponibilidade hídrica; degradação da vegetação, da paisagem e do patrimônio natural e cultural.

adverso, direto/ indireto, local temporário/ permanente, imediato/médio e longo prazo e reversível/ irreversível

restrição à abertura de vias de acesso; controle de reabilitação das áreas degradadas; proteção de nascentes e cursos d’água; proteção do patrimônio natural e cultural.

Obras e Drenagem degradação dos solos e riscos de erosão alteração no “run-off”

adverso, direto/indireto, local, permanente, imediato e irre-versível

dimensionamento adequado do sistema de drenagem; dissipação de energia e controle de erosão.

Obras-de-Arte

degradação de vegetação ciliar; alteração da paisagem e degradação do patrimônio natural e cultural; alteração da modalidade de uso do solo.

adverso, direto, local permanente, imediato, irreversível

limitação da área de intervenção; redução das áreas de desmate; proteção do patrimônio natural e cultural; reabilitação das áreas degradadas.

Usina de Asfalto

emissão de gases e material particulado; ruídos e vibrações; alteração da paisagem e conflito de uso do solo local.

adverso, direto, local, temporário, imediato, reversível

implantação de sistema de tratamento de emissões; avaliação ambiental dos locais de reabilitação das áreas degradadas.

237

Tabela 52 - Avaliação e Impacto de Obras Rodoviárias

FASE DE OPERAÇÃO

AÇÃO IMPACTOS/EFEITOS AMBIENTAIS

ATRIBUTOS MEDIDAS MITIGADORAS

Abertura de Tráfego

emissão de gases particulados; aumento de pressão sonora; aumento do fluxo de tráfego; risco de acidente.

adverso, direto, local/regional, permanente, imediato, irreversível

monitorização e controle de ruídos e emissões atmosféricas; sinalização de segurança; fiscalização de tráfego.

gerações de impostos e tributos; fomento da estrutura produtiva e de serviços; melhorias das condições de acessibilidade; melhoria do fluxo de circulação de mercadorias e produtos; indução do crescimento econômico; melhoria do nível de vida.

benéfico, direto/indireto, regional, permanente, imediato/médio e longo prazo, irreversível

Conservação e Manutenção

acompanhamento e controle de erosão e reabilitação de áreas degradadas; proteção e limpeza da faixa de domínio; campanhas de educação ambiental e de trânsito; proteção da sinalização de segurança.

benéfico, direto, regional, permanente, curto prazo, irreversível

239

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241

6 CANTEIRO DE SERVIÇOS E INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS

6.1 CANTEIRO DE SERVIÇOS

Canteiro de serviço é a disposição física das fontes de materiais, edificações e construções necessárias para concentrar a estrutura e o apoio logístico indispensáveis ao gerenciamento e à execução da obra.

No apoio logístico há que se considerar as condições sócio-econômicas das comunidades que serão influenciadas pela obra e as cidades mais próximas com bancos, hospitais, aeródromos e hotéis.

A escolha do local para a implantação do canteiro deve levar em consideração a topografia da região e do local, as condições de acesso, a infra-estrutura de energia e telecomunicações, a ocorrência de água e o tipo das instalações industriais necessárias à produção ou beneficiamento dos materiais que constituirão as camadas do pavimento, nos volumes previstos no cronograma da obra. A concepção do canteiro deve ter como principal objetivo a minimização dos custos de produção, a racionalidade do gerenciamento, a integração do homem à obra e conseqüentemente a redução do "turnover".

Com freqüência, divide-se o Canteiro de Serviço em Canteiro Central e Canteiros Auxiliares.

6.1.1 CANTEIRO CENTRAL

O Canteiro Central concentra as edificações dos setores administrativos, técnico, recreativo, ambulatoriais, alimentar, almoxarifados, oficinas, posto de abastecimento e alojamentos. Como se vê, pelo número de edificações, a racionalidade do aproveitamento da área disponível implicará na redução de custos para as implantações das redes de esgoto, água potável, rede elétrica e viária, as quais constituirão a infra-estrutura básica do canteiro. Por outro lado, todo o apoio obtido nas cidades ou comunidades vizinhas acarretará grande economia de recursos e de tempo na construção do canteiro. Nas obras com prazo menor que um ano, esse aproveitamento é vital.

A área utilizada por setor, nos canteiros, será função do organograma da empresa para obra e o seu vulto, conseqüentemente, das quantidades de mão-de-obra empregada e equipamentos mobilizados. Por outro lado, a oferta de mão-de-obra local, inclusive especializada, promoverá grande redução no número de edificações relativas ao alojamento de funcionários.

As edificações são, ou pré-moldadas, que garantem o reaproveitamento em outras obras com perdas reduzidas, em madeira compensada com perda de até 30%, quando parafusadas, ou em tábuas comuns, cujo aproveitamento é praticamente nulo.

Todos os canteiros devem ter, por motivo de segurança e controle, uma única entrada, com uma guarita em forma de portaria, para evitar a entrada de pessoas estranhas aos serviços, e de onde se controla a movimentação de veículos, pessoas ou materiais que entrem ou saiam do canteiro.

242

A edificação do setor administrativo deverá agrupar a superintendência da obra, o gerente administrativo, com os setores de pessoal, financeiro, bem-estar e transportes gerais, e vigilância. O setor técnico, com as seções de controle de custos, serviços de terceiros, medições, de projetos e topografia e computação.

6.1.2 LABORATÓRIO

O laboratório deverá ser instalado em outra construção, e de preferência afastado da via de passagem de máquinas e veículos. Deverá ter todo o equipamento e instrumental para a realização dos ensaios especificados para solos, betumes e concreto-cimento. No projeto de construção, é conveniente ter-se em conta local para recebimento e estocagem das amostras, secagem quarteamento e execução do ensaio de compactação. Dentro do canteiro, este local deve ter acesso independente e, externamente, uma meio-água com varanda onde se pode construir o tanque para imersão dos corpos-de-prova. O laboratório de betume, deve ter alguns instrumentais junto à usina de asfalto para acompanhamento direto e imediato das misturas produzidas.

6.1.3 ALMOXARIFADO

A maior demanda no almoxarifado é por peças, daí procura-se construí-lo perto da oficina. O seu dimensionamento é função da localização da obra em relação a cidades de comércio desenvolvido, da marca e quantidade dos equipamentos alocados à obra e da existência de "dealers" dos veículos e equipamentos. O almoxarifado deve ter boas condições de recepção e atendimento dos materiais e peças, e prateleiras para estoque que permitam controle e fácil manuseio das peças. Os depósitos de pneus, de óleos lubrificantes e graxas, integram o complexo do almoxarifado e devem ser estocados na mesma edificação, ou em outra, próxima a ela.

6.1.4 OFICINA MECÂNICA

A oficina mecânica deve ter uma quantidade de boxes compatível com o números de máquina alocados à obra. Em obras de grande porte, são construídos dois blocos, tipos galpões, um para as máquinas, outro para os veículos. Nas oficinas são feitas as manutenções preventivas e corretivas dos equipamentos. No galpão principal, devem ser construídos boxes para as ferramentas, o torno, a prensa, o setor elétrico, ajustagem de motor, a soldagem, e boxes externos para lanternagem e pintura. Normalmente os galpões têm estrutura metálica, e na sua localização, deve-se levar em conta o nascer e por do sol e a direção dos ventos dominantes. A manutenção, nas frentes de serviços, habitualmente é feita com apoio de um caminhão oficina onde se instalam todos os equipamentos, ferramentas e peças, indispensáveis às correções de pequeno e médio portes.

6.1.5 AMBULATÓRIO

O ambulatório concentra o atendimento médico para seleção dos candidatos ao emprego, como também a prestação dos primeiros socorros nos casos emergenciais e de acidentes. Deve ter dependências para recepção, consultório, enfermaria, salão de

243

repouso e pronto socorro. Em havendo convênio com o INSS, essas instalações poderão ser ampliadas, com seções para internamento.

6.1.6 ALOJAMENTOS

Muitos funcionários da obra são transferidos e portanto residem no canteiro. Normalmente são alojados em construções alongadas, com quartos para duas ou quatro pessoas, circundados por alpendres, e com sanitários e banheiros coletivos em construções apropriadas e separadas.

6.1.7 COZINHA E REFEITÓRIO

A boa alimentação está diretamente ligada à produtividade do operário. Para garantia de uma alimentação de boa qualidade, e racional quanto à nutrição, são construídas instalações para a cozinha e o refeitório. Há no mercado, grandes variedades de cozinhas industriais que asseguram economicidade no preparo da alimentação aliada a uma perfeita higiene. Câmaras de refrigeração para carnes e verduras quando construídas, garantem a conservação dos alimentos "in natura" e evitam grandes desperdícios, assegurando pois, economia no custo da unidade alimentar fornecida. Não custa afirmar, que qualquer investimento feito para preparar-se uma refeição variada e de bom padrão tem como retorno o bom relacionamento, e a satisfação das pessoas envolvidas no gerenciamento e na construção da obra. A auto-estima da equipe é um fator primordial para o bom andamento dos trabalhos e ela passa pela qualidade da alimentação fornecida.

6.1.8 ÁREAS DE LAZER

Para o pessoal que reside no canteiro, há necessidade da construção de áreas de lazer, que vão de um simples campo de futebol de salão, com iluminação noturna, até um salão com televisão e vídeo, e outro para jogos em grupo. Estes salões poderão ser utilizados, também, para aulas de treinamento em determinados horários.

6.1.9 CANTEIROS AUXILIARES

Nos Canteiros Auxiliares, estão as edificações de apoio às instalações industriais ou de frentes de serviços. Neles estão a pedreira, a britagem e a usina de asfalto, quando a solução do revestimento é o concreto asfáltico, a usina de solos, e centrais de concreto e cimento, se for o caso. Na maioria das vezes há condições de montar-se as usinas junto à britagem. Com esse procedimento centraliza-se o controle, a central de geração de energia e os procedimentos que controlam a poluição ambiental. É imprescindível construir-se uma instalação para que os ensaios de granulometria dos agregados, penetração do asfalto e moldagens do Marshall possam ser realizados. Uma balança para pesagem das carretas de asfalto recebidas deve ser instalada e aferida.

244

6.2 INSTALAÇÕES DE PEDREIRAS E ESQUEMAS DE BRITAGEM

6.2.1 INTRODUÇÃO

Para produção de agregados graúdos e miúdos, visando a atender especificações e normas técnicas de projeto, o processo de redução de diâmetro dos agregados se faz por:

Fase 1- Britagem Primária - Britadores de mandíbula

Fase 2- Britagem Secundária - Rebritadores de mandíbula/girosféricos (rebritadores de cone)

Fase 3- Britagem Terciária - Girosféricos (rebritadores de cone)

Fase 4- Britagem Quartenária - Hidrocônicos, girosféricos rocha/rocha, ou moinhos de barra ou de bola

Vale salientar que a necessidade de todas essas fases no processo de britagem estão ligadas diretamente às faixas e aos volumes granulométricos exigidos pelo projeto.

6.2.2 DIMENSIONAMENTO

Em função dos tempos, da demanda mensal, em consonância com as especificações e normas técnicas exigidas pelo projeto, calculam-se as produções efetiva e nominal da instalação, as quais definirão por conseqüência, o porte dos equipamentos, bem como as fases da britagem necessárias à instalação.

6.2.2.1 PRODUÇÃO HORÁRIA EFETIVA

PHEPEAKJ x M

=

PHE - Produção Horária Efetiva

PEAK - Necessidade máxima de produção no mês: (m3)

J - Horas / Dias

M - Dias / Mês

Para este cálculo deve-se considerar os dois períodos distintos na região (seco e chuvoso); sendo assim teremos duas produções horárias efetivas;

6.2.2.2 PRODUÇÃO HORÁRIA NOMINAL

PHNPHE

C=

PHN - Produção Horária Nominal

PHE - Produção Horária Efetiva

C - Eficiência do Sistema

245

Em razão de se estar considerando duas produções horárias em função dos períodos (seco e chuvoso), a eficiência do sistema também é assim considerada.

Eficiência do Sistema = C

C = K1 x K2 x K3 x K4 x K5 x K6

K1 = 0,85 - avarias mecânicas

K2 = 0,97 - lubrificação e limpeza

K3 = 0,752 - utilização do equipamento

K4 = x - dias chuvosos (período seco) valor variável dependendo da região

K4 = Y - dias chuvosos (período chuvoso) valor variável dependendo da região

K5 = 0,90 - rocha basalto

K5 = 1,00 - rocha granito

K5 = 1,20 - rocha calcário

K6 = 0,95 - alimentador com pré-silo

6.2.2.3 BALANÇO DE MASSAS

Para o dimensionamento de todos os equipamentos de britagem para cada fase do processo, deve-se levar em consideração as seguintes características do material, bem como as faixas e a curva granulométrica a serem obtidas.

a) Material - tipo da rocha b) Densidade aparente c) Peso específico

d) Umidade aparente e) Contaminação da rocha f) Compatibilidade do tamanho máximo da pedra da alimentação com a boca de

admissão de agregados do equipamento. g) Curva final a ser obtida.

6.2.2.4 BRITAGEM PRIMÁRIA

Compõe-se dos seguintes equipamentos:

a) Alimentador vibratório com Grizzly b) Britador de mandíbulas primário

Uma vez que a britagem primária depende fundamentalmente do material alimentado, os cálculos são baseados nas seguintes considerações:

a) Considerando-se que o desmonte nas jazidas será por métodos convencionais, a curva tem a composição granulométrica semelhante a britagem primária.

246

b) Utilizando os trilhos do Grizzly espaçados entre si de uma distância igual à metade do diâmetro máximo de admissão do equipamento da britagem secundária, deve-se acrescer, na produção do conjunto primário, 20% do valor da produção nominal do britador primário.

O transporte dos agregados, que passam pelo Grizzly do alimentador e do britador primário à britagem secundária, é realizado por correias transportadoras.

É de todo conveniente, em britagens de grande porte, separar o fluxo do material resultante da britagem no primário, da britagem secundária. A ruptura desse fluxo é feita através da criação de um pulmão. A pedra que passa no Grizzly e a resultante da britagem no primário é elevada através de uma correia que é lançada no terreno natural, formando um cone (pilha). Daí chamar-se de pilha pulmão. Embaixo da base do cone, e encravado no solo, é construído um caixão de concreto ou de chapa metálica pré-montada, onde através de uma calha vibratória alimenta-se uma correia transportadora, protegida por um túnel de chapa metálica ondulada, a qual promove a alimentação do circuito secundário.

Assim os circuitos primário e secundários tornam-se independentes, aumentando conseqüentemente a produção. Em alguns projetos o material da pilha pulmão é utilizado como camada do pavimento.

6.2.2.5 BRITAGEM SECUNDÁRIA

Compõe-se dos seguintes equipamentos:

a) Grizzly intermediário b) Rebritador de mandíbulas ou girosférico cônico

A peneira vibratória poderá ter um ou dois decks, sendo que a malha definirá o diâmetro máximo, bem como, o volume dos agregados que serão encaminhados à britagem secundária.

Vale salientar que se deve evitar o envio do agregado dentro das especificações finais, nesta fase do processo, pois a passagem do mesmo pelo rebritador é considerada perda.

Em função do volume, bem como da curva granulométrica final requerida, dimensiona-se o equipamento, optando-se pela:

a) capacidade produtiva

b) abertura máxima de saída - posição aberta e fechada c) diâmetro máximo de admissão de agregado d) perda final no processo (agregado sem aplicação no projeto)

O transporte dos agregados, que passaram pela peneira vibratória intermediária e rebritador secundário à britagem terciária/quaternária, ou simplesmente, para a classificação final, é realizado por correias transportadoras.

6.2.2.6 BRITAGEM TERCIÁRIA / QUATERNÁRIA E CLASSIFICAÇÃO FINAL

Compõe-se dos seguintes equipamentos:

247

a) Peneira vibratória classificadora b) Rebritador girosférico cônico - terciário

c) Rebritador ou moinhos - quaternário

Os critérios de dimensionamento para os equipamentos acima, estão ligados diretamente à curva granulométrica final requerida, à faixa granulométrica, ao material circulante e às perdas no processo, levando-se em consideração:

a) capacidade produtiva

b) abertura máxima de saída - posições aberta e fechada c) diâmetro máximo de admissão dos agregados d) volume de agregado dentro da faixa granulométrica

Salientamos que toda a flexibilidade de uma instalação de britagem está na capacidade de se poder retornar, para as britagens secundárias, ou terciárias e/ou quaternária, e obter o volume necessário dentro da faixa granulométrica requerida, o agregado retido de qualquer deck da peneira vibratória classificadora final.

Portanto, no dimensionamento da peneira vibratória classificadora, devemos considerar como fundamental, o material circulante no processo, o qual irá somar-se aos agregados e classificar e que são os produtos acabados.

Abaixo apresentamos as funções específicas das britagens terciárias e quaternárias no processo (fluxo) de uma instalação da britagem:

a) Britagem Terciária

− Composição de curva granulométrica final

− Redução total do diâmetro do agregado ao máximo da faixa requerida

− Balanço de massas, diminuindo o material circulante do processo, bem como as perdas.

b) Britagem Quaternária

− Produção de areia artificial

− Correção de finos do agregado miúdo

Todo o fluxo de material de uma fase a outra, bem como classificação final, é realizada por correias transportadoras.

A fim de proteger o meio ambiente, bem como obter agregados quase isentos de finos, costuma-se instalar nas correias transportadoras, e nas bicas de desvio das peneiras e transportadoras, sistema de irrigação de água.

Visando a atender três tipos de projetos de instalação de britagem, (pequeno, médio e de grande porte), apresentamos ao final do capítulo, quatro fluxogramas de britagem, conforme Figuras 66, 67 e 68.

– Pequeno Porte Capacidade Nominal 25 m3/h (móvel) – Médio Porte Capacidade Nominal 50m3/h (móvel)

248

– Grande Porte Capacidade Nominal 100m3/h – Grande Porte com britagem quaternária Capacidade Nominal 100m3/h

6.3 EXPLORAÇÃO DE PEDREIRA

As rochas normalmente utilizadas para fins rodoviários são de origem ígneas ou metamórficas.

Na escolha de uma pedreira deve-se levar em consideração os seguintes fatores:

– Qualidade da rocha – Volume aproveitável

– Espessura do material inerte – Facilidade do desmonte – Distância até a aplicação

– Impedimentos legais e técnicos

6.3.1 INVESTIGAÇÃO

Inicialmente as indicações são feitas através de mapas e fotografias aéreas. No campo, na fase de projeto, são coletadas as amostras através de poços e sondagens rotativas e de pequenas detonações, já que a coleta se faz indispensável para a realização dos ensaios necessários à aprovação da ocorrência.

6.3.2 PLANO DE ATAQUE

Dependendo do volume a ser explorado, prazo, produções e altura do maciço, as praças de trabalho devem ser projetadas estabelecendo-se a altura das bancadas, acessos, declividade, drenagem e locais para bota-fora. É importante a elaboração de um planejamento que minimize a agressão ao meio ambiente e a sua recomposição, parcial ou total, se for o caso, após a exploração. Às vezes, a autorização para a exploração da pedreira exige a elaboração e aprovação do RIMA.

6.3.3 EXPLORAÇÃO

A exploração propriamente dita compõe-se das seguintes atividades:

a) Limpeza da Camada Estéril A limpeza pode ser executada com trator de esteira quando a espessura for pequena e o transporte até 50 metros. As decapagens maiores são feitas com trator de esteira, carregadeira e caminhões basculantes. Sempre que possível deve aproveitar-se o bota-fora para melhorar os acessos. A limpeza fina do maciço deve ser executada com utilização de serviço braçal, deixando-se a rocha em condições de ser perfurada sem o perigo de contaminação do material rochoso, pelo estéril, após a detonação.

249

b) Perfuração da Rocha Não se pode falar em perfuração sem antes definir algumas palavras e conceitos relacionados com o item, ora em análise.

− Malha - conjunto de furos que integram a mesma detonação. A malha é função de duas medidas, que são o afastamento e o espaçamento; numa malha o afastamento e o espaçamento são constantes. A malha deve ser marcada topograficamente.

− Afastamento-A- distância entre o eixo do furo e a face livre da bancada.

O afastamento é função do diâmetro do furo, que por sua vez é função da capacidade da caçamba do equipamento de carregamento em jardas cúbicas. Sendo D o diâmetro do furo em polegadas, C a capacidade da caçamba em jardas cúbicas, e A o afastamento em metros, têm-se: A = C A = 45 D

− Espaçamento - E- distância entre dois furos de uma mesma linha, que determina uma seção paralela à face livre da bancada. A prática recomenda que em bancadas altas deve-se evitar detonações com mais de três linhas.

As malhas podem ser simples ou alongadas. Na malha simples tem-se:

E = 1,30 A Na malha alongada, quando a altura da bancada é igual ou maior que duas vezes o afastamento, tem-se: 3 < E/A < 5 Segundo a disposição dos furos, as malhas podem ser:

• quadrada

• retangular

• estagiada ou pé de galinha.

Subfuração - perfuração abaixo da cota do pé da bancada, representado por X. X = 0,30 A

Dependendo da produção requerida, e da altura da bancada, pode-se usar marteletes manuais pneumáticos, ou perfuratrizes de carreta e ar comprimido, ou hidráulicas. Os marteletes estão limitados a um comprimento efetivo de 6,40m, limite da série 12, a última da série. Na prática, a partir de 4,80 m perde-se o rendimento na perfuração, e a limpeza do furo é difícil. O diâmetro da coroa varia de 40 mm a 33 mm e o comprimento das hastes é um múltiplo de 0,80m. Para esse tipo de perfuração o explosivo mais adequado é a gelatina 60%, 1"x 8".

250

As perfuratrizes de carreta podem perfurar bancadas de grandes alturas. O limite prático de utilização é de até 20 m; as bancadas de 14 metros de altura têm maior rendimento. As coroas [bits] mais utilizadas são as que têm os diâmetros se 2 1/2" ou de 3", e os explosivos, 2" e 2 1/4" respectivamente. As coroas mais comuns são as do tipo de pastilha ou de botões. Os materiais de extensão utilizados são: punho, luvas, hastes que podem ter seção cilíndrica ou sextavada e comprimento de 3,050 m. O furo, preferencialmente, deve ser feito com inclinação de 15 a 20 graus em relação à vertical. Esse procedimento oferece algumas vantagens como:

• aumento da área de superfície livre de reflexão da onda de choque

• diminuição do sopé

• fragmentação melhor

• lançamento melhor do material

• menos quebra na parte de trás (no maciço)

• menor razão de carga.

Como desvantagens pode-se citar:

• a furação tem que ser cuidadosa e a inclinação exata

• maior desgaste das hastes e do bits.

c) Carregamento e Detonação

− Explosivos

Para a carga de fundo são usadas as gelatinas, as lamas e as emulsões puras. Para a carga de coluna são usadas as lamas menos densas, as gelatinas, os nitrocarbonitratos, os semigelatinosos e as emulsões misturadas com ANFO.

− Carga de Fundo

A altura da carga de fundo, onde se usa explosivo de alta densidade, pode ser definida como sendo função do afastamento; sendo h a altura de carga de fundo, tem-se:

h = 1,30 x A

− Tampão

Parte superior do furo preenchida com material inerte, de preferência material argiloso. Sendo T a altura do tampão, tem-se: T = 0,70 a 1,0 A

− Carga de Coluna

A carga de coluna será a altura do furo com a subfuração menos a carga de fundo e a altura do tampão. Usa-se explosivo de baixa densidade. Sendo L a carga de coluna, tem-se:

251

L = H-[1,30 A + 0,7 a 1,0 A]

− Razão de Carregamento

Chama-se razão de carregamento a quantidade de explosivo necessário ao desmonte de um metro cúbico de rocha no maciço. Depende do tipo de rocha (granito,basalto,etc), da malha adotada, do diaclasamento do maciço, da qualidade do explosivo e do lançamento do material.

− Acessórios

Os principais acessórios de detonação empregados são:

• estopim

• espoletas comuns

• espoletas elétricas

• cordel detonante

• dispositivos de retardo com intervalos de 5, 10, 20 30, 50 milisegundos.

É comum atualmente a substituição do fogo por meio do circuito elétrico pelo cordel detonante. O circuito elétrico tem sido a causa de inúmeros acidentes provocados pela detonação imprevista das espoletas elétricas provocada por fontes elétricas estranhas ao circuito, como relâmpagos, eletricidade estática da atmosfera etc. Assim o cordel detonante é a forma mais segura para a detonação do fogo a céu aberto. Ele consiste de um núcleo explosivo, constituído do tetranitrato pentaeritritol de alta velocidade, 7000 m/s, coberto por um múltiplo revestimento de fibras têxteis e PVC que lhe oferecem alta resistência à tração e segurança contra as intempéries. A iniciação do cordel detonante é feita através de uma espoleta simples.

d) Carga e Transporte O dimensionamento da carga e do transporte depende da instalação de britagem instalada. A carga é usualmente feita com carregadeiras de pneus com correntes de proteção ou escavadeiras. Se usada carregadeira, é conveniente que a rocha seja bem lançada na praça, se escavadeira, a rocha deve ficar mais amontoada. O transporte pode ser executado com caminhões com caçamba minério, desde 8 toneladas até os fora-de-estrada.

e) Licença para Exploração Para explorar-se uma pedreira, como há uso de explosivos, faz-se necessário a concessão de Certificado de Registro de pedreiras obtido no comando da Região Militar do Ministério do Exército com jurisdição na área onde está instalada a pedreira. Por outro lado impõe-se saber se já existe o título autorizador de extração e aproveitamento de substâncias minerais exarado pelo Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM). Essa informação deve constar do relatório do projeto para a indicação da pedreira.

252

Figura 66 - Fluxograma de Britagem Móvel de Pequeno Porte (CAP 25m²/h)

12

35

67

89

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253

Figura 67 - Fluxograma de Instalação de Britagem de Médio Porte (CAP 50m²/h)

254

Figura 68 - Fluxograma de Instalação de Britagem de Grande Porte (CAP 100m²/h)

18

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3

255

6.4 USINAS DE ASFALTO

O concreto betuminoso é produzido em usinas apropriadas com várias capacidades de produção (em termos de toneladas/horas) - existindo dois tipos básicos, a saber:

a) Usinas descontínuas - que apresentam produção descontínua; gravimétricas,

b) Usinas contínuas - que apresentam produção contínua; as volumétricas c) Usinas TSM – Tambor – Secador – Misturador (Drum-Mixer)

6.4.1 USINAS GRAVIMÉTRICAS E VOLUMÉTRICAS

São constituídas de:

6.4.1.1 SILOS FRIOS

Os silos frios são construídos com chapas metálicas em forma de tronco de pirâmide invertido e destinam-se a receber os agregados naturais e artificiais que vão ser utilizados no preparo do concreto asfáltico.

Na parte inferior destes silos localizam-se os chamados alimentadores frios, que permitem regular o fluxo do agregado, na quantidade definida para a mistura.

O alimentador poderá ser constituído, ou de uma chapa com movimento horizontal de elongação constante, ou de calhas vibratórias por ação eletromecânicas instaladas na boca inferior de cada silo. No caso da chapa, o número de elongações é o mesmo para todos alimentadores. Da mesma maneira, são idênticos os valores de a e L, definidos mais adiante. O material, em ambos os casos, é lançado em uma correia transportadora situada abaixo dos alimentadores e que circula por todo o silo frio.

Assim sendo, admitindo-se um conjunto de três silos, nos quais serão depositados, em cada um, tipos distintos de agregados, o cálculo dos valores das aberturas de cada um dos portões é feito a partir dos parâmetros definidos e na forma que se segue:

Tabela 53 - Definição dos Valores das Aberturas dos Portões do Silo

Silo

Produção Horária

Requerida (tonelada)

Massa Específica do Agreg. t/m3

Quantitativos de Agregados Lançados na Correia no

Tempo t.

Relação entre a Massa Específicado Agregado e a

Quantidade Volume

(m3) Massa

(tonelada) Requerida

1

2

3

X

Y

Z

µ1

µ2

µ3

v1

v2

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m1 = µ1 v1

m2 = µ2 v2

m3 = µ3 v3

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=µ1

vy

=µ2

vz

=µ3

Para o tempo de alimentação, tem-se então: mX

mY

mZ

1 2 3 1 2 3= = = = ou

v1X

v2Y

v3Z

e v v1 = sv2 = v3µ µ µ

µ

256

Pela Figura 69, que representa o alimentador frio, verifica-se que, aproximadamente, o volume de material lançado na correia correspondente a uma elongação e equivale a um paralelepípedo com as seguintes dimensões:

Figura 69 - Representação do Alimentador Frio

Estas expressões definem a relação entre as aberturas h, a fim de ser atendida a proporção em massa fixada para a alimentação dos agregados.

Figura 70 - Posições de Chapa Oscilante

1 - posição de recuo da chapa oscilante 2 - posição de avanço 3 - Nova posição de recuo

Para a fixação das aberturas dos portões dos alimentadores o procedimento é o seguinte:

a) Fixar um determinado tempo de alimentação t;

257

b) Recolher e pesar, adotando valores crescentes de h, as quantidades de agregado correspondentes a um tempo de alimentação igual a t.Considerando que em geral os agregados contêm umidade, há necessidade de se efetivar as necessárias correções, no sentido de se obter os pesos secos dos agregados.

c) Desenhar para cada agregado, o diagrama representativo dos pesos secos, p, referidos nas ordenadas, obtidos com os diversos valores das aberturas, h, referidos nas abscissas (gráfico p x h).

d) Entrar, nos diagramas citados, com ordenadas proporcionais a X, Y e Z, respectivamente, e determinar as abscissas correspondentes que são os valores de h, as aberturas dos portões dos silos.

Figura 71 - Relações: abertura e vazão do agregado

Agregado do Silo 2Agregado do Silo 1

P1 (kg)

h1

17,2

P2 (kg)

16,0

h (cm)1 h2

Agregado do Silo 3

P3 (kg)

6,8

h (cm)2 h3

Exemplo:

P = 40 t/h Silos

X = 43% 1 : 40 x 0,43 = 17,2 t/h - h1

Y = 40% 2 : 40 x 0,40 = 16,0 t/h - h2

Z = 17% 3 : 40 x 0,17 = 6,8 t/h - h3

Os silos frios devem ter depósitos para três tipos de materiais no mínimo.

Os agregados são descarregados nos silos frios, por meio de pás carregadeiras ou diretamente dos caminhões basculantes. É conveniente, por outro lado, que durante a operação, os níveis de agregados nos silos sejam mantidos, sempre que possível, constantes, a fim de que as condições de densidade dos agregados no fundo do silo se mantenham uniforme durante a operação da usina.

A qualidade da mistura e a uniformidade da produção depende grandemente da alimentação dos silos frios e do isolamento da cada agregado nos depósitos.

6.4.1.2 CORREIAS TRANSPORTADORAS

A função da correia transportadora é conduzir os agregados provenientes dos alimentadores, para a base do elevador frio.

258

6.4.1.3 ELEVADOR FRIO

É normalmente constituído por transportador de correia ou de caçamba e tem por finalidade elevar a mistura de agregados transportada pela correia dos silos frios para o secador.

6.4.1.4 SECADOR

Figura 72 - Corte A – A

Tubo de exaustão

A

Câmara de combustão(mat. refratário)

Ar primário

Injeção de vaporou de ar A

Tambor

Canaletas

Corte A - A

Ar secundário

Entrada de arInjeção de óleo

diesel

Cone do maçarico

A função do secador é, através do aquecimento dos agregados até a temperatura especificada para a mistura, promover a remoção da água contida neles.

Consiste o secador de um longo cilindro de aço assente sobre roletes, através de dois anéis metálicos externos. Os roletes, acoplados a redutores acionados por motores elétricos e montados em um chassis, imprimem ao cilindro um movimento de rotação. É revestido, internamente, com material refratário na zona de combustão do queimador, e tem um conjunto de aletas dispostas ao longo da circunferência interna do secador, que faz com que a mistura de agregados caia obrigatoriamente através do fluxo de gases quentes, provenientes da chama do queimador. A produção do secador é função do comprimento do tambor, da área da seção transversal e da velocidade do gás no tambor.

O tempo em que o material atravessa o secador é constante. Dentro deste tempo os materiais deverão atingir a temperatura de mistura. O queimador de atomização a ar tem regulagem na sua chama. Alguns fatores influem no menor consumo de combustível do queimador e na capacidade de elevação da temperatura dos materiais.

Para um dado volume o mais importante deles é o teor de umidade que os agregados encerram. Há óbvia vantagem em se introduzir nos silos frios, agregados com baixos teores de umidade. Daí, principalmente em regiões sujeitas a grandes precipitações

259

pluviométricas, a necessidade de se construir coberturas para proteção dos agregados estocados no pátio da usina. Outros fatores são a temperatura ambiente, o correto dimensionamento do secador quanto ao diâmetro e o comprimento, a quantidade de calorias do combustível usado no queimador e a velocidade do gás no tambor.

A mistura dos agregados deve deixar o secador com um teor de umidade inferior a 1,0%. Na prática, obtêm-se agregados com um teor de umidade de 0,5%, pois a remoção da água restante é extremamente difícil. Quando a temperatura especificada para a mistura não é atingida, após a regulagem do maçarico, impõe-se diminuir o fluxo dos agregados, o que se consegue por intermédio de uma redução proporcional das aberturas dos portões dos alimentadores frios. Em certas usinas, é possível conseguir efeito análogo, promovendo uma diminuição na velocidade do conjunto de alimentação. De qualquer forma, uma redução no fluxo dos agregados ocasiona um decréscimo de produção.

6.4.1.5 SISTEMA COLETOR DE PÓ

São instalados sistemas coletores de pó nas usinas, a fim de reduzir os inconvenientes que resultariam do lançamento do pó na atmosfera, bem como para possibilitar a recuperação de uma parcela dos finos que são retirados dos agregados no secador. O sistema coletor é constituído fundamentalmente por uma tubulação na qual são instalados, pela ordem, uma ventoinha e um ciclone. A mistura de gases mais pó succionada no interior do secador por intermédio da ventoinha, é encaminhada para o ciclone, onde os finos são separados dos gases pela força centrífuga. Em certos tipos de usina, a fração de pó recuperada no ciclone retorna ao fluxo de agregado geralmente na base do elevador quente. Em outras usinas tal não ocorre, havendo, porém, a possibilidade de estocar-se, à parte, a parcela de finos recuperada. Os gases são expelidos pela chaminé. Se há uma perfeita combustão no maçarico os gases terão a cor cinza clara. Se tiverem a cor variando de cinza escuro para preta, a combustão é incompleta e há contaminação dos agregados pelo combustível. A usina deve ser parada.

Por causa de problemas ambientais e controle da poluição, em determinadas localizações da usina, é exigida a implantação do controle da poluição provocada pela emissão dos gases. Esse controle pode ser feito por dois processos, quais sejam, o a seco, ou com lavadores de gases. O primeiro, opera com filtros de manga e reintegra ao processo da usinagem os finos retidos na filtragem. O segundo é feito através da passagem dos gases em tanques com água onde há a decantação dos finos; neste caso, não há recuperação deles.

6.4.1.6 ELEVADOR QUENTE

O elevador quente é constituído por caçambas acopladas a correntes para a elevação da mistura quente dos agregados saídos do secador. É recoberto por uma estrutura metálica de seção retangular à qual se conecta com a estrutura da peneira e dos silos. É de todo

conveniente, instalar-se um pirômetro na estrutura do elevador do material quente para poder-se, melhor e mais rapidamente, regular a chama do maçarico.

260

6.4.1.7 DISPOSITIVO DE PENEIRAMENTO

Os agregados aquecidos, provenientes do secador e transportados pelo elevador quente, são introduzidos num dispositivo de peneiramento onde são separados em duas ou mais frações granulométricas. Não é recomendável a utilização de usinas que não possuam, sequer, dispositivo de peneiramento, sendo o agregado, aquecido e armazenado num único silo. É fácil conceber as desvantagens que resultam de tal constituição, uma vez que a composição granulométrica da mistura será norteada exclusivamente pela alimentação fria, não apresentando nenhuma possibilidade posterior de correção. Outro inconveniente é o constituído pela maior possibilidade de segregação do agregado, quando armazenado num único silo quente.

Os dispositivos de peneiramento empregados são do tipo vibratório.

A seleção das malhas que constituirão as peneiras deverá ser feita em função da análise conjunta de vários fatores, tais como: diâmetro máximo do agregado, granulometria da mistura dos agregados, número de silos quentes disponíveis, capacidade de peneiramento dos dispositivos, etc. Os agregados retidos na tela superior são recolhidos num compartimento e descarregados por uma calha no solo.

6.4.1.8 SILOS QUENTES

Os silos quentes, como sugere a própria denominação, são destinados a receber os agregados aquecidos provenientes do peneiramento, nas usinas descontínuas, e do secador, nas usinas contínuas. O número de silos quente que a usina dispõe condiciona o número de frações em que será dividida a mistura de agregados. Devem ter capacidade total de, no mínimo, três vezes a capacidade do misturador.

Cada um dos silos quentes deve ser equipado, na sua parte inferior, com dispositivos destinados à determinação correta da temperatura dos agregados armazenados (termômetros ou pirômetros constituídos por pares termoelétricos). Os silos em questão possuem, na parte superior, "ladrões", que servem para evitar o transbordamento de agregado de um silo para o outro.

Os silos quentes das usinas descontínuas dispõem, em suas bases, de comportas acionadas por alavancas, comportas estas localizadas diretamente sobre o receptáculo da balança. Os silos quentes das usinas contínuas são equipados com portões à semelhança dos alimentadores frios. Através desses portões escoa o agregado quente, que é levado por uma esteira metálica ao segundo elevador quente, ou, em outros tipos, diretamente ao misturador.

6.4.1.9 INTRODUÇÃO DO FÍLER

O fíler é o único material componente da mistura asfáltica que não é aquecido. Ele é estocado em galpões, perto do misturador, e pesado à parte, sendo transportado por um elevador e descarregado diretamente no misturador por intermédio de um parafuso sem fim, seja para as usinas contínuas, seja para as usinas descontínuas.

Há usinas contínuas, (volumétricas) em que o fíler, dosado em bases volumétricas, é lançado no pé do segundo elevador quente.

261

6.4.1.10 BALANÇA

Nas usinas descontínuas, o estágio final da dosagem dos agregados é efetuado sob a forma de pesadas cumulativas em uma balança. Sobre esta, acham-se localizadas diretamente, como já se viu, as comportas dos silos quentes.

As especificações da AASHTO exigem que a sensibilidade do mostrador da balança empregada seja de modo a permitir a acusação de até 0,5% da carga máxima que a mesma pode suportar. O painel da balança é localizado na cabine de comando de operação da usina, onde estão instaladas as chaves elétricas de acionamento de todos os motores. A pesagem dos agregados é cumulativa, a do asfalto em separado. Todas as operações de funcionamento da usina são controladas por dispositivos que as automatizam. Os tempos de pesagem, de mistura, de adição do ligante são definidos quando da calibração da usina. A cabine deve ser instalada numa posição que se tenha uma visão das atividades mais importantes da operação da usina, e deve ser totalmente vedada e dispor de sistema de climatização, de isolamento acústico e de exaustão. Qualquer paralisação da usina inicia-se na interrupção do funcionamento do silo frio. Todos os dias, no início da operação da usina, deve aferir-se o conteúdo do reservatório de ligante, através da pesagem, por diferença, do volume de ligante que será incorporado ao misturador, em cada traço.

6.4.1.11 MISTURADOR - INTRODUÇÃO DO LIGANTE

Os agregados aquecidos e convenientemente proporcionados na balança, no caso das usinas descontínuas, ou provenientes dos portões dos silos quentes, no caso das usinas contínuas, são introduzidos no misturador.

O misturador consiste essencialmente de uma caixa térmica de fundo curvo, com comporta para descarga operada pneumaticamente, com dois eixos horizontais, paralelos, providos de braços com palhetas reversíveis e substituíveis e animados de movimento de rotação quando em operação. Estes movimentos têm sentidos opostos, de forma a promover a ascensão do material localizado entre eles, e, em seguida, lançá-lo de encontro à parede do misturador. A capacidade do misturador é dada pelo volume do sólido formado pelo plano que passa pela secção média dos eixos e o seu fundo, função deste volume, da densidade dos materiais e do tempo de mistura, não menor que quarenta segundos, tem-se a capacidade da usina.

Nas usinas descontínuas, os agregados e o fíler são, inicialmente, misturados sem ligante. O intervalo de tempo que decorre entre a abertura da comporta da balança e o início da injeção do ligante através da barra distribuidora é denominado "tempo de misturação seca". Este intervalo deve ser fixado de forma a ser suficiente para que se possa processar uma homogeneização perfeita entre os agregados e o fíler. O "tempo de misturação úmida" será, por sua vez, o intervalo decorrido entre o término da injeção do ligante e o momento da abertura da comporta do misturador. A delimitação de "tempo de misturação úmida" deve ser feita de forma que, ao cabo do mesmo, todas as partículas da mistura de agregados mais fíler estejam recobertas uniformemente pelo ligante. Obviamente, a fixação dos "tempos de misturação" estará condicionada tanto à ordem de grandeza do "traço", como às características da própria massa produzida, no entanto, o

262

tempo de misturação úmida não poderá ser menor que 20 segundos. A redução deste tempo implicará numa mistura inadequada. A soma dos "tempos" de mistura seca e a úmida não poderá ser menor que 40 segundos.

Diante disso, a produção horária de uma usina será o produto da capacidade do misturador em toneladas por 80 (número das misturas feitas, no intervalo de tempo de 45 segundos, em uma hora).

O controle de tempo das misturas deverá ser flexível e capaz de ser ajustado em intervalos de não mais que 5 (cinco) segundos, através de ciclos de três minutos.

Um contador mecânico de traços deverá ser colocado como parte do equipamento de controle de tempo, e deverá registrar apenas a descarga do recipiente de asfalto e evitar o registro de quaisquer traços secos.

Nas usinas contínuas, a incorporação do ligante aos agregados (ou à mistura de agregados mais fíler) tem lugar, de forma contínua, pouco antes deles penetrarem no misturador. Nos misturadores das usinas contínuas, a disposição das palhetas, além de facultar a operação de mistura, possibilita o deslocamento de massa em direção à saída do misturador; o tempo de misturação (tempo que ocorre entre a entrada de uma partícula no misturador e sua saída do mesmo) pode ser aumentado, ou diminuído, respectivamente pela elevação, ou abaixamento, de uma comporta existente na saída do misturador. Como conseqüência o tempo de misturação pode ser ampliado, sem implicar em decréscimo de produção. A descarga do ligante é assegurada por uma bomba, geralmente do tipo de excêntrico, a cujo eixo está solidária uma engrenagem, a qual é acoplada, por uma transmissão de corrente, a uma outra engrenagem fixa no eixo motriz.

Este eixo é geralmente o próprio eixo que comanda o movimento da esteira do alimentador do silo quente. Como o número de revoluções deste último eixo é constante, a descarga de ligante poderá ser variada, desde que sejam possibilitadas combinações diversas entre as duas engrenagens referidas.

Nas usinas intermitentes, a quantidade do ligante correspondente a uma injeção é dosada, em geral com bases volumétricas, através de um depósito cujo enchimento é comandado por uma válvula de três estágios, a qual regula o fluxo do ligante feito por uma bomba apropriada.

6.4.1.12 DEPÓSITOS

Os depósitos do ligante são tanques que deverão ser capazes de aquecê-lo, sob controle, às temperaturas determinadas nas especificações. O aquecimento deverá ser feito por meio de serpentina e vapor, eletricidade ou outro meio, desde que não haja contato da chama com o tanque. Até uma fornalha com abóbada de tijolo refratário pode ser utilizada.

Um sistema de bombas para circulação do ligante no depósito, deve ser instalado.

Todas as tubulações e acessórios devem ser revestidos com camisas de vapor ou isolamento térmico, de modo a evitar perdas de calor.

263

A capacidade dos depósitos deve ser suficiente para três dias ou mais de serviço, em função da distância dos depósitos da distribuidora de ligantes ao canteiro da obra.

Para evitar a interrupção do funcionamento da usina, debaixo das comportas do misturador, e numa altura que possibilite o esvaziamento sobre a caçamba do basculante, equipam-se as usinas com um pré-silo para estocar por pouco tempo a mistura quente. Este pré-silo tem um alçapão que é aberto pelo contato com a caçamba, descarregando nela a mistura estocada.

6.4.2 USINA - TAMBOR SECADOR MISTURADOR - TSM - DRUM MIXER

Neste tipo de usina, a grande alteração, em relação às gravimétricas, é a eliminação das peneiras, silos quentes, e principalmente do misturador, já que o tambor do secador também faz a função de misturador.

Este tipo de usina, que teve sua aplicação iniciada na França na metade da década de quarenta, só após a crise do petróleo, na década de setenta ela passou a ter uma grande demanda, principalmente nos Estados Unidos e na França, diante da racionalização do consumo de combustível e da necessidade de rejuvenescimento das camadas asfálticas do pavimento, através da reciclagem da mistura fresada

Como foi classificada, a TSM é uma usina contínua, conseqüentemente, a sua calibração é feita através das alturas das comportas dos silos frios, como descrito anteriormente. Na correia que alimenta o secador com os agregados dos silos frios, pode-se adaptar o chamado controle ponderal, que pesa eletronicamente a quantidade de agregado em um determinado comprimento da correia, dada uma determinada velocidade dela. O controle ponderal é comandado da cabine, onde através da mesa de controle, se acompanha a leitura das pesagens dos agregados na correia, como também a rotação da bomba de asfalto e da comporta de descarga da mistura.

O fíler é também incorporado aos agregados nessa correia, após a descarga do depósito em uma correia com dosador ponderal, que quantifica o peso do fíler na mistura. Como se vê, o fíler, nessa usina, é incorporado aos agregados antes da entrada deles no secador.

A grande solução mecânica para o funcionamento dessas usinas está dentro do secador, através da configuração das aletas. No início do tambor do secador, quando da carga, as aletas têm a forma de espirais, que contêm parte do material, evitando, com um véu de pouco material o afogamento da chama do queimador. Na parte média do tambor, as aletas com formato de um "J" promovem a queda do material formando um véu completo que impede a penetração da chama do queimador a partir desta seção. O formato das aletas, pois, cria duas zonas no tambor, a zona de radiação e a zona de convecção. A zona de radiação tem a maior quantidade de energia calorífica, através da chama do queimador a óleo de baixa pressão, e conseqüentemente, onde o agregado sofre maiores aquecimento e secagem.

Em algumas usinas americanas, a zona de queda do agregado é definida por uma chapa metálica, que cria uma coroa circular dentro do tambor através da qual fluem os agregados.

264

Na zona de convecção, o asfalto é injetado no melhor ponto dentro do tambor, iniciando-se a mistura que continua na zona de revestimento, onde os agregados são melhor envolvidos pela ação espumante do ligante. A ação espumante é provocada pela eliminação da água ainda contida no agregado. A incorporação do ligante provocando a aglomeração dos finos evita a perda deles ocasionada pela exaustão dos gases. A cortina de agregados na zona média do tambor evita o contato do asfalto com a chama.

Após a zona de revestimento, há a zona de saída dos gases através de uma câmara de expansão, onde eles perdem a velocidade, provocando a sedimentação dos finos que retornam à mistura.

A descarga da mistura é feita em forma circular, pela lateral do tambor, em silos apropriados.

Esse tipo de usina se adequa à reciclagem dos revestimentos asfálticos, através de adaptações para a incorporação, das misturas fresadas na pista, aos agregados no tambor. Os dois tipos de adaptações mais usados são:

a) adição mediana - quando o material a reciclar é adicionado no tambor, na zona de convecção, por uma correia transportadora, através da janela, tipo chaminé, de um anel de aclopamento dele. Essa é a adaptação mais usada.

b) duplo tambor concêntrico - um tambor com menor diâmetro é inserido dentro do tambor maior. Os agregados da mistura, proveniente dos silos frios, são descarregados no interior do tambor menor, e a mistura, a ser reciclada, é adicionada no vazio entre os dois tambores. Os dois materiais se misturam na zona de convecção, e seguem o processo normal.

As usinas TSM têm hoje grande emprego pelas vantagens que apresentam, como economia de combustível, de ligante e de finos, maior homogeneidade da mistura do ligante com os agregados e redução nos investimentos para proteção do meio ambiente.

Calibração de uma Usina Gravimétrica

Vamos supor uma usina gravimétrica com três silos frios, e dois silos quentes.

Figura 73 - Usina com 3 Silos frios e 2 Silos quentes

(W)

Peneiras

Ladrão

SQ - 1 SQ - 2

3 Silos frios

SF - 1 SF - 2 SF - 3

1 2 3

265

Através do Ensaio Marshall veio a ser definido, por exemplo, a seguinte mistura ideal, com bases nos materiais disponíveis:

Agregado 1 X = 50%

Agregado 2 Y = 25%

Agregado 3 Z = 15%

Fíler F = 5%

Betume B = 5%

Considerando-se que como o ligante só entra no misturador e que o fíler também não entra na alimentação inicial, estes componentes devem ser excluídos da calibração dos silos frios.

Assim, para a calibração dos silos frios tem-se, sucessivamente:

Excluindo-se o Betume:

50% = X X1 = 52,6%

25% = Y -B%→ Y1 = 26,3% Granulometria I

15% = Z Z1 = 15,8%

5% = F F1 = 5,3%

100,0%

Os valores relativos ao novo traço sendo obtidos por regra de três direta:

Agregado 1 (100 - B) - X

100 - X1 X1

100 10052 6%= = =

x X100 - B

x 50100 - 5

,

Agregado 2 (100 - B) - Y

100 - Y1 Y1

100 10026 3%= = =

x Y100 - B

x 2595

,

Agregado 3 (100 - B) - Z

100 - Z1 Z1

100 10015 8%= = =

x Z100 - B

x 1595

,

Fíler (100 - B) - F

100 - F1 F1

100 1005 3%= = =

x F100 - B

x 595

,

Excluindo-se o fíler:

Granulometria X1 = 52,6% X2 = 55,5%

266

Y1 = 26,3% Y2 = 27,8% Granulometria II

Z1 = 15,8%

F1 = 5,3% Z2 = 16,7%

100,0% 100,0%

Agregado 1 (100 - F1) - X1

X2

100 10055 5%= = =

x X100 - F

x 52,6100 - 5,3

1

1,

100 - X2

Agregado 2 (100 - F1) - Y1

Y2100 100

27 8%= = = x Y

100 - F x 26,3

94,71

1,

100 - Y2

Agregado 3 (100 - F1) - Z1

Z2100 100

16 7%= = = x Z

100 - F x 15,894,7

1

1,

100 - Z2

Os valores da granulometria II serão, então, utilizados para calibração dos silos frios. Assim, procedendo-se na forma anteriormente descrita obtêm-se os valores h1, h2 e h3, relativos à abertura das janelas dos silos frios.

Em seqüência, através do confronto da granulometria II com a malha (W) da peneira separadora (que dividirá a mistura em duas porções, uma para cada silo quente), obtém-se os valores de p e q, na forma da Figura 74:

Figura 74 - Agregado do secador para os silos quentes ok

(q%) (p%)

SQ-1 SQ-2

W Peneiras

elevador quente

p = 40%

q = 60%

100%

267

Figura 75 - Folha de ensaio

% q

ue p

assa

abertura da peneira

granulometria

(II)

100

50

nº 200 nº 10 W - nº 4 3/8” 1/ 2” 3/4”

p% = materialretido na peneira == W - SQ . 2 = 40%

q% = materialpassando napeneira = = W SQ . 1 = 60%

Os valores p e q verificados no gráfico devem ser obtidos nos silos quentes.

Admitindo-se um tempo de alimentação t (em min.), com as aberturas, h1, h2 e h3 respectivamente nos silos frios 1, 2 e 3 são efetivadas várias pesagens, para calcular-se o peso médio.

Tabela 54 - Massas Acumuladas em t min

SQ - 1 SQ - 2

q1 q2 q3 - . .

qn

p1 p2 p3 . . .

pn

Σqi Σpi

qmt qn

=1

pmt pn

=1

Caso os valores de pm e qm não se apresentem aproximadamente iguais a p e q, respectivamente, devem ser efetivados os competentes ajustes das aberturas do dosador frio de h1, h2 e h3, até que tal igualdade se verifique.

Uma vez alcançado a igualdade (pm = p e qm = q) e supondo-se p/q = r, tem-se: qp

rm

m= = 1 50,

Num mesmo tempo de alimentação, as massas acumuladas em cada um dos silos quentes, devem guardar a seguinte proporção: mSQ mSQ

r2 1

1=

mSQ1 - massa acumulada no silo quente 1, no tempo t

268

mSQ2 - massa acumulada no silo quente 2, no tempo t

É da máxima importância que, nos silos quentes, seja mantida a proporcionalidade p e q, dada pela curva, pois isto permitirá a permanência dos materiais nos dois silos quentes, evitando a intermitência da operação da usina.

Cabe observar que, a essa altura, já se está trabalhando com agregados aquecidos (à temperatura adequada), ficando evidente que não se deve permitir armazenamento por mais tempo que o necessário ao fluxo normal do material.

Um desequilíbrio nas proporções fixadas poderá resultar numa acumulação excessiva, ocasionando além do resfriamento dos agregados, grande escoamento pelos ladrões, e com a continuação da operação da usina, o excesso continuado provocará o entupimento dos silos quentes, travando o elevador quente e todo o sistema.

Vamos supor que o traço T para cada betonada do misturador tenha 0,4 t de material do SQ-2, pm = 0,40 t.

Assim:

T = pm + qm qm = 1,5 x 0,4 = 0,60 t T = 0,60 + 0,40 = 1,00 t

Sendo: 0,40 t do agregado do SQ - 2 e 0,60 t do agregado do SQ - 1

A granulometria assim obtida (devidamente ajustada) será a (III) - que deverá ser, aproximadamente igual à granulometria II.

Granulometria II = Granulometria III

Para cada traço, a descarga dos silos será feita acumuladamente ou seja:

Abre-se a comporta do SQ - 1 e deixa-se escoar o material até que a balança acuse 0,60 t.

Em seguida, fechada a comporta do SQ - 1, abre-se a comporta do SQ - 2 e deixa-se escoar o material até completar 1,00 t de agregado:

Composta a mistura dos agregados, procede-se à adição do filer.

Se se deseja 5 % na mistura final que corresponde a 5,3% na mistura sem betume (F1) tem-se:

Material do SQ - 1:

T ________________ qm

Q- F

1,011= =

−=

qm (100T

) , ( , ),

0 6 100 5 356 8%

(100 - F1) _________ Q1

Material do SQ - 2

T ________________ pm

Ppm (100

T10 4

1 037 9%= = =

- F ) (100 -5,3)1 ,,

,

269

(100 - F1) _________ P1

Agregado do SQ - 1 = Q1 = 56,8%

Agregado do SQ - 2 = P1 = 37,9%

Fíler F1 = 5,3%

100,0%

Deverá ocorrer:

Granulometria I = Granulometria IV

Com a mistura que é introduzida no misturador (granulometria IV), repete-se o ensaio Marshall para confirmação do valor do teor ótimo de betume.

Confirmado o valor, por exemplo 5%, tem-se estabelecida a fórmula de trabalho:

Q1 = 56,8% Q = 54,0%

P1 = 37,9% P = 36,0%

F1 = 5,3% F = 5,0%

100,0% B = 5,0%

100,0%

já que:

QQ

PP

FF

= = =

= = =

= = =

1

1

1

568100

54 0%

37 9100

36 0%

53100

50%

(100- B)100

x 95 Q -100

Q - (100- B)

(100- B)100

x 95 Q -100

Q - (100- B)

(100- B)100

x 95 Q -100

1

1

1

,,

,,

,,

Como os silos frios foram calibrados para se ter uma pesagem de 1.000 kg de agregados nos dois silos quentes, e que a proporção entre eles é de 600 kg de agregado do silo Q, para 400 kg do silo P e sabendo-se que eles entram na mistura na proporção de 54% de Q e 36% de P, o peso total da mistura, para evitar sobras ou faltas de agregados nos silos quentes, deverá ser:

T = =6000 54

1110,

.

Assim teremos:

Q = 0,54 X 1.110 = 599,4 ∼ 600 kg

P = 0,36 X 1.110 = 399,6 ∼ 400 kg

270

F = 0,05 X 1.110 = 55,5 ∼ 55,5 kg

B = 0,05 X 1.110 = 55,5 ∼ 55,5 kg

1.110,0 kg

Em referência ao betume,como em geral se trabalha com quantitativos em volumes e a temperaturas diferenciadas, há necessidade de se efetuar as devidas conversões, com auxílio de tabelas.

LT B

=⋅

=100

55 5, kg

Seja, por exemplo:

Densidade do ligante a 60 ºF ( 15,6 °C) = d60 = 0,910 temperatura de trabalho do ligante = t° = 350 °F.

Consultando-se as tabelas 55 e 56 constantes ao final deste capítulo, tem-se:

60 °F(d60) Y60 = 0,908 kg/l (tabela 55)

I,,

,YLV 1261

9080555

6060 ===

300 °F M = 0,8909 (tabela 56)

MVV

MVVt

= = =60350

60

350

I,,

,V 606889090

1261350 == por traço

6.5 USINAS DE SOLOS

A usina de solo destina-se a homogeneizar, em planta fixa, a mistura de dois ou mais solos, de solos e agregados, dos agregados provenientes de britagem entre si e de solos ou agregados com aglomerantes ou ligantes betuminosos.

Os materiais resultantes desta mistura serão constituintes das camadas do pavimento, conforme determinação do projeto geotécnico.

Como foi dito na definição, a usina de solos presta-se a executar a adição e homogeneização de cimento e cal aos solos e agregados e também à preparação de pré-misturados a frio.

O funcionamento e calibração da usina quando da sua utilização para mistura com cimento, cal ou emulsões é idêntica à descrita a seguir.

No caso do cimento ou cal, faz-se necessário fazer a dosagem destes materiais, oriundos de um silo vertical, e adicioná-los na correia que transporta o solo ou agregado proveniente do silo de solo para o misturador.

271

A emulsão é adicionada, em quantidade definida no projeto da mistura, aos agregados já no pug-mill, através de uma bomba própria.

Com a utilização da usina, a uniformidade da mistura é praticamente perfeita, desde que se mantenha estreita vigilância nas saídas de materiais dos silos, evitando variações que possam afetar aquela uniformidade.

As principais peças que compõem a usina - bem como o processo executivo correspondente, descrevem-se da seguinte maneira:

Silos de solos - São os depósitos destinados a receber os materiais a serem utilizados na mistura e descarregá-los nas correias transportadoras, nas proporções estabelecidas no projeto.

São constituídos de chapas metálicas, em forma de tronco de pirâmide, com capacidade para permitir a produção contínua da mistura, e nas quantidades requeridas. O nível de carregamento dos silos deve ser mantido constante, a fim de manter um regime igual de saída.

A calibração dos silos de solo obedece ao seguinte esquema: Para cada silo, independentemente, abre-se a comporta durante um tempo adotado e igual para todas as alturas das comportas. Traça-se uma curva relacionando a altura da comporta do silo, em abscissa, e o peso do material para cada altura, em ordenadas. Partindo-se da produção horária pretendida, obtêm-se as aberturas necessárias para as comportas de cada silo.

O carregamento, dos silos da usina de solos, deve ser feito com carregadeira ou basculantes, devendo a usina ser instalada, preferencialmente, junto à jazida cujo material tem maior porcentagem na mistura.

Correias transportadoras - Geralmente, utiliza-se uma única correia transportadora, que passa sob os portões de saída dos silos de solos, com inclinação suficiente para despejar os materiais no misturador em altura conveniente, para que o carregamento dos caminhões se faça por gravidade.

Depósito de água - Deve fornecer a água necessária para se atingir o teor ótimo de umidade. Os depósitos são enchidos por caminhões tanques ou por bombeamento de alguma fonte d'água.

Misturador - Geralmente é constituído por dois eixos dotados de pás, tipo pig-mill. Os eixos giram em sentido contrário, jogando os materiais contra as paredes. É conveniente que, inicialmente, seja feita apenas a mistura com os solos; após a homogeneização dessa mistura "seca", adiciona-se a água de acordo com a proporção prevista.

No caso de misturadores do tipo contínuo, a água é adicionada continuamente, pois o tempo de mistura é limitado pela passagem dos materiais pelas palhetas do eixo misturador.

A mistura de solos, assim usinada é descarregada em caminhão basculante e transportada para a pista.

Como foi escrito acima o misturador tipo pug-mill pode ser usado para a homogeneização do solo com cimento, brita graduada com cimento, solo com cal até a execução do pré-misturado a frio.

272

Tabela 55 - Densidade e Massas Específicas Equivalente de Materiais Betuminosos a 60º F (15,6ºC)

Densidade d 60º ib/U.S. gel Kg/l

0.855 7.121 0.853

0.860 7.162 0.858

0.865 7.204 0.863

0.870 7.246 0.868

0.875 7.287 0.873

0.880 7.329 0.878

0.885 7.371 0.883

0.890 7.412 0.888

0.895 7.454 0.893

0.900 7.495 0.898

0.905 7.537 0.903

0.910 7.579 0.908

0.915 7.620 0.913

0.920 7.662 0.918

0.925 7.704 0.923

0.930 7.745 0.928

0.935 7.787 0.933

0.940 7.829 0.938

0.945 7.870 0.943

0.950 7.912 0.948

0.955 7.954 0.953

0.960 7.995 0.958

0.950 8.037 0.963

0.970 8.078 0.968

0.975 8.120 0.973

0.980 8.162 0.978

0.985 8.203 0.983

0.990 8.245 0.988

1.000 8.328 0.998

1.005 8.370 1.003

1.010 8.412 1.008

1.015 8.453 1.013

1.020 8.495 1.018

1.025 8.536 1.023

1.030 8.578 1.028

1.035 8.620 1.033

1.040 8.661 1.038

1.045 8.703 1.043

273

Densidade d 60º ib/U.S. gel Kg/l

1.050 8.745 1.048

1.055 8.786 1.053

1.060 8.828 1.058

1.065 8.870 1.063

1.070 8.911 1.068

1.075 8.953 1.073

1.076 8.961 1.074

1.080 8.995 1.078

1.085 9.036 1.083

1.090 9.078 1.088

1.095 9.119 1.093

1.100 9.161 1.098

1.110 9.244 1.108

1.120 9.328 1.118

1.130 9.411 1.128

1.140 9.494 1.138

1.150 9.578 1.148

1.160 9.661 1.158

1.170 9.744 1.168

1.180 9.827 1.178

1.190 9.910 1.188

1.200 9.994 1.198

1.210 10.077 1.208

1.220 10.161 1.218

1.230 10.244 1.228

1.240 10.327 1.238

1.250 10.410 1.248

1.260 10.494 1.258

1.270 10.577 1.268

1.280 10.660 1.178

1.290 10.743 1.287

1.300 10.827 1.297

1.310 10.910 1.307

1.320 10.993 1.317

1.330 11.077 1.327

274

Tabela 56 - Conversão Temperatura-Volume Peso para Materiais Betuminosos

Grupo 1 - d 60 entre 0,850 e 0,966

t M t M t M t M

60 1,0000 135 0,9705 210 0,9419 285 0,9142

65 0,9980 140 0,9686 215 0,9401 290 0,9124

70 0,9960 145 0,9667 220 0,9382 295 0,9108

75 0,9940 150 0,9647 225 0,9363 300 0,9088

80 0,9921 155 0,9628 230 0,9345 305 0,9070

85 0,9901 160 0,9608 235 0,9326 310 0,9052

90 0,9881 165 0,9590 240 0,9307 315 0,9034

95 0,9861 170 0,9570 245 0,9289 320 0,9016

100 0,9841 175 0,9551 250 0,9270 325 0,8990

105 0,9822 180 0,9532 255 0,9252 330 0,8980

110 0,9803 185 0,9513 260 0,9234 335 0,8962

115 0,9783 190 0,9494 265 0,9215 340 0,8945

120 0,8763 195 0,9476 270 0,9197 345 0,8927

125 0,9742 200 0,9457 275 0,9179 350 0,8909

130 0,9724 205 0,9438 280 0,9160 355 0,8892

Grupo 0 - d 60 superiores a 0,966

t M t M t M t M

60 1,0000 135 0,9741 210 0,9480 285 0,9248

65 0,9982 140 0,9724 215 0,9474 290 0,9233

70 0,9965 145 0,9707 220 0,9458 295 0,9217

75 0,9948 150 0,9691 225 0,9441 300 0,9201

80 0,9931 155 0,9674 230 0,9425 305 0,9185

85 0,9914 160 0,9657 235 0,9409 310 0,9169

90 0,9896 165 0,9540 240 0,9392 315 0,9154

95 0,9879 170 0,9523 245 0,9376 320 0,9138

100 0,9862 175 0,9506 250 0,9360 325 0,9123

105 0,9844 180 0,9590 255 0,9344 330 0,9107

110 0,9827 185 0,9574 260 0,9328 335 0,9092

115 0,9706 190 0,9456 265 0,9312 340 0,9076

120 0,8792 195 0,9439 270 0,9296 345 0,9061

125 0,9775 200 0,9423 275 0,9280 350 0,9045

130 0,9758 205 0,9407 280 0,9264 355 0,9030

(*) A Tabela referente ao grupo 0 é utilizada também para os alcatrões: RT-1, RT-2, RT-3 e RT-4.

275

Grupo 00 - Alcatrões RT-5, RT-6, RT-7, RT-8, RT-9, RT-10, RT-11, RT-12, RTCB-5, RTCB-6

t M t M t M t M

60 1,0000 110 0,9852 160 0,9709 210 0,9569

65 0,9985 115 0,9838 165 0,9695 215 0,9556

70 0,9970 120 0,9823 170 0,9681 220 0,9542

75 0,9955 125 0,9809 175 0,9667 225 0,9528

80 0,9940 130 0,9794 180 0,9653 230 0,9515

85 0,9926 135 0,9780 185 0,9639 235 0,9501

90 0,9811 140 0,9766 190 0,9625 240 0,9488

95 0,9896 145 0,9751 195 0,9611 245 0,9474

100 0,9881 150 0,9737 200 0,9597 250 0,9481

105 0,9867 155 0,9723 205 0,9583

277

77 -- EEQQUUIIPPAAMMEENNTTOOSS

279

7 EQUIPAMENTOS

7.1 GENERALIDADES

Os serviços de pavimentação, por sua natureza, variedade das soluções para as camadas integrantes dos pavimentos e magnitude dos quantitativos envolvidos, requerem processo executivo mecânico, com a utilização de equipamentos pesados.

Assim é que, para cada um dos itens-serviços dispõe-se de uma série de equipamentos específicos, conforme exemplificado a seguir.

Tabela 57 - Itens-Serviços - Equipamentos Utilizados

Itens-serviços Equipamentos Utilizados

Desmatamento e limpeza Escavação de solos Extração de areia Extração de rocha Cargas de materiais Produção de brita

Tratores de esteira com lâmina S ou A Tratores de esteira com lâminas (A, S, ou U) ou escavadeiras Escavadeiras com caçambas tipo drag-line ou clam-shell, ou bombas de sucção Compressores de ar, marteletes ou perfuratrizes de carreta e tratores de esteira Carregadeiras, escavadeiras Britadores de mandíbulas, girosféricos, peneiras e correias transportadoras

Transporte de materiais Espalhamento de materiais terrosos Umedecimento de solos na pista Misturas de solos e homogeneização de umidade na pista

Caminhões de carroceria, caminhões basculantes, carretas prancha alta, carretas tanque para ligantes, caminhões fora-de-estrada Motoniveladoras, tratores de esteira com lâmina Caminhões tanques Pulvi-misturadoras Arados e grade de discos Motoniveladora

Compactação propriamente dita Espalhamento/distribuição de agregados e solos usinados

Rolo pé-de-carneiro autopropelido Rolo de pneu (pressão variável) Rolo vibratório liso e/ou corrugado Distribuidor de agregados Acabadora com controle eletrônico Motoniveladora com raio laser ou ultra-som

280

Itens-serviços Equipamentos Utilizados

Misturas de solos em central Distribuição de materiais betuminosos

Usina de mistura de solos e carregadeira Caminhão com tanque distribuidor de asfalto

Limpeza e varredura de pista

Vassoura mecânica e trator de pneus

Estocagem de materiais betuminosos Preparo de concreto betuminoso usinado à quente e mistura asfáltica usinada Preparo do pré-misturado a frio Espalhamento de concreto betuminoso usinado a quente Espalhamento de pré-misturado a frio Serviços auxiliares Preparo de concreto de cimento Transporte do concreto de cimento Espalhamento do concreto de cimento

Tanques de asfalto com aquecimento a vapor Usina de asfalto e carregadeira Usina de solos e carregadeira Vibro-acabadora de asfalto, rolos lisos tandem vibratório, rolos de pneus de pressão variável Vibro-acabadora de asfalto, rolos lisos tandem vibratório, rolos de pneus de pressão variável e rolos tandem Tratores de pneus e retro-escavadeiras Central de concreto cimento, ou central dosadora, e carregadeira Caminhões dumpers ou caminhões betoneiras Acabadora de concreto cimento e trilhos de aço

A execução de uma determinada camada de pavimento, compreendendo via de regra vários itens-serviços, demanda, então, a utilização conjugada de equipamentos vários, cujo conjunto constitui a patrulha de equipamentos - dimensionada de modo a atender a produção compatível com o cronograma de obra.

7.2 MANUTENÇÃO DO EQUIPAMENTO

É sumamente importante que todos os equipamentos alocados à obra sejam mantidos sempre em boas condições de trabalho, já que eventuais paralisações de qualquer equipamento poderão acarretar a paralisação de toda uma patrulha, com prejuízos para toda a programação físico-financeira da obra.

Assim, evidencia-se a importância da implantação de uma manutenção adequada, que contemple todos os equipamentos, com intervenções de caráter preventivo e corretivo.

A manutenção preventiva é a intervenção, em horas e dias programados, destinada a prevenir defeitos, corrigir vazamentos ou substituir peças ou conjuntos, cuja vida útil está por vencer. Para manter-se uma eficiente manutenção preventiva faz-se necessário um controle efetivo das horas operadas pela máquina, por cada um dos seus conjuntos e da

281

mensuração daquelas partes sujeitas ao desgaste. Aparentemente pode parecer uma intervenção onerosa, na verdade, ela permite a racionalização do uso do equipamento e um dimensionamento das suas horas operadas corretamente, porque ela reduz as paradas não administradas. Essas intervenções são feitas normalmente no campo, quando os serviços são de pequena monta ou na oficina quando implique na troca de conjuntos. Hoje em dia, com a permuta de conjuntos usados por reformados, com os "dealers", a manutenção preventiva é uma condicionante da racionalização na operação dos equipamentos.

A intervenção corretiva é aquela que ocorre quando da quebra do equipamento. A obra deve estar equipada para resolver com rapidez esta interrupção através da sua estrutura de oficina (pessoal e ferramental), do almoxarifado de peças, ou do setor de aprovisionamento.

7.3 OPERAÇÃO DO EQUIPAMENTO

Para uma operação eficiente do equipamento, torna-se indispensável sua adequação ao serviço que irá fazer. A adequação compreende o tipo de equipamento, sua potência, natureza do implemento acoplado e facilidade de manutenção e de assistência técnica.

Os serviços de pavimentação têm exigências técnicas que impõem uma seleção naqueles que operarão os equipamentos integrantes da patrulha executiva. Assim, operadores qualificados são uma exigência indispensável ao sucesso da camada do pavimento concluída.

As equipes para abastecimento de combustível e de lubrificação devem operar nos momentos em que cada equipamento esteja parado, evitando intervir nas horas de operação.

7.4 PRODUÇÃO DOS EQUIPAMENTOS

Cada equipamento, adequadamente escolhido, tem uma produção teórica dada pelo fabricante. Esta produção é considerada a produção máxima. É necessário, entretanto, dimensionar-se o número de cada equipamento que integra a equipe. Para isso é indispensável a pré-determinação dos tempos de ciclos despendidos na execução dos trabalhos. Estes tempos são o somatório dos tempos elementares gastos nas diversas tarefas que compõem o trabalho, necessitando para alguns equipamentos, o conhecimento prévio das extensões dos trechos a serem executados, das velocidades de operação, e das distâncias das fontes de materiais. Com esses dados, dimensiona-se a produção horária efetiva do equipamento para as condições de trabalho locais.

Função de produção total a ser feita, do número de dias operáveis, do número de horas dos turnos de trabalho, da produção horária e da eficiência mecânica, determina-se o número de equipamentos por equipe. Esse número pode variar ao longo dos meses de produção em função do cronograma de cada mês.

Como os serviços de pavimentação desenvolvem-se com a terraplenagem já concluída, fatores que condicionam a produtividade dos equipamentos de terraplenagem não interferem na dos equipamentos de pavimentação. No entanto, os caminhos de serviços

282

bem conservados, e a transferência do tráfego de veículos que utilizam a estrada para variantes construídas, evitando a sua passagem nos trechos em execução, é uma providência que aumenta grandemente o rendimento operacional das equipes, principalmente em determinadas fases do processo construtivo. Há inclusive determinadas soluções técnicas para camadas do pavimento, que a possibilidade do desvio do tráfego comercial é uma condição imperativa para a racionalidade da solução e qualidade da camada executada.

7.5 CONSTITUIÇÃO DAS EQUIPES

Os tipos de equipamentos usualmente utilizados para a execução dos serviços mais comuns de pavimentação estão consignadas na tabela 58 - onde constam, ainda, referências relativamente às Especificações Gerais do DNER - bem como à unidade de medição e a produção convencionalmente adotada.

283

Tabela 58 - Produção dos Equipamentos

DIS

CR

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11

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398

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11

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11

11

1

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base

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abil,

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m3

981

21

11

Sub

-bas

ede

solo

m

elho

rado

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men

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/71

m3

741

11

11

1

Bas

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sol

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m3

741

11

12

Base

de

mac

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46/7

1m

374

12

11

Sub-

base

est

abil,

gr

ânul

os47

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21

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398

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362

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11

11

Trat

amen

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amen

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m2

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11

31

1

Trat

amen

to

supe

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lo18

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m2

244

11

11

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ton.

431

11

11

11

11

1

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285

88 -- CCOONNTTRROOLLEE DDAA QQUUAALLIIDDAADDEE

287

8 CONTROLE DA QUALIDADE

8.1 CONSIDERAÇÕES GERAIS

O controle da qualidade constitui-se em garantia de sucesso de toda a construção.

As exigências de controle da qualidade e os métodos de ensaio são especificados para se assegurar que a obra responda às normas de qualidade mínima apropriadas ao comportamento desejado. Assim, a qualidade obtida em conformidade com as normas, por ocasião das obras, é um complemento à qualidade do projeto.

Para alcançar o seu objetivo, o controle da qualidade deve ser considerado sobre dois enfoques: O controle administrativo e o controle técnico ou qualitativo. O controle administrativo objetiva a verificação da conformidade do trabalho às exigências legais e administrativas do contrato da obra. O controle técnico assegura a conformidade às normas ou às especificações, verificando, por meio de ensaios e medições, a qualidade dos serviços, dos materiais e suas respectivas utilizações.

Assim, a equipe técnica da obra formula as recomendações, sem lhe ser atribuído a responsabilidade primeira das decisões.

Esta linha de demarcação, não indica evidentemente um estaqueamento entre as duas atividades e se demonstra a mais vantajosa à administração propriamente dita e ao controle técnico ou qualitativo - sendo óbvio o reconhecimento de que um controle técnico eficiente e rigoroso através de laboratórios adequados, é essencial a um controle administrativo.

É de se observar que, embora esses laboratórios possam ser montados em instalações semi-fixas, a sua ação, na realidade, não se limita ao recinto dessas instalações. Uma equipe deverá permanecer nas operações de usinagem, outra equipe nas operações de preparo do subleito, outra equipe acompanhando os serviços de execução de base e sub-base e outra equipe acompanhando os serviços de execução da capa de rolamento. A freqüência mínima de ensaios, definida com base nas seções constantes no item do Controle Tecnológico das Especificações de Obras, deve ser rigorosamente obedecida.

8.2 ANÁLISE ESTATÍSTICA

8.2.1 ESTIMATIVA DE VALORES MÁXIMOS E MÍNIMOS

Em quase todo problema de engenharia tem-se, como uma das suas etapas, o dimensionamento de uma estrutura, envolvendo o cálculo das cargas externas P, das tensões unitárias p na estrutura e das resistências r dos materiais que compõem essa estrutura.

No caso de um pavimento têm-se, de um lado, as cargas do tráfego e as tensões impostas ao pavimento e ao subleito e que são dadas pelos métodos de dimensionamento; de outro lado, as resistências, traduzidas pelas capacidades de suporte dos materiais que compõem o pavimento e o subleito.

288

De um modo geral, não são conhecidos com precisão os valores de P, p e nem os diversos valores r.

Chamando h a espessura do pavimento, tem-se:

p = f1 (P); h = f2 (p, r)

Têm sido adotados coeficientes de segurança para levar em conta o desconhecimento dos valores que interessam ao dimensionamento. Assim, conhecendo-se um valor médio de P, P , toma-se, para projeto, um valor P = C x P .

Os coeficientes de segurança que afetam os valores de p estão implícitos nos diversos métodos de dimensionamento.

No caso dos valores de r - ligados direta ou indiretamente à resistência e à deformabilidade dos materiais - tem sido verificado que suas distribuições de freqüência seguem, pelo menos aproximadamente, a lei normal ou de Gauss, desde que:

a) as amostras sejam colhidas aleatoriamente; b) as amostras provenham de um material produzido - natural ou artificialmente - sob as

mesmas condições essenciais, isto é, pertençam ao mesmo universo.

Para orientar a coleta de amostras aleatórias, podem ser utilizadas tabelas de números aleatórios, mas pode-se dizer, de um modo geral, que a escolha das amostras a serem coletadas, deve ser feita como em um processo de tirar a sorte.

Como exemplos de materiais produzidos sob as mesmas condições essenciais podem ser citados:

a) Misturas betuminosas produzidas na mesma usina e obedecendo ao mesmo traço; b) Solos pertencentes à uma mesma classificação e oriundos dos mesmos processos

geológicos e pedológicos.

No projeto e construção de pavimentos, as especificações e métodos sempre se referem a valores mínimos e/ou máximos a serem respeitados. Uma placa de concreto de cimento, por exemplo, é dimensionada para uma taxa mínima de resistência do concreto à tração na flexão; uma base granular deve ser constituída por material que apresente um determinado índice de plasticidade (I.P.) máximo e se enquadre em uma faixa granulométrica, apresentando valores máximos e mínimos para as percentagens passando em diversas peneiras etc.

No caso dos valores r prefere-se, em lugar dos coeficientes de segurança, lançar mão da análise estatística, para a escolha do valor a adotar em projeto.

Sendo X1, X2, X3 ... Xn os valores individuais referentes a uma determinada característica, chama-se, respectivamente, média e desvio-padrão do universo de valores X, os valores:

289

µ

σµ

=

→ ∞

=−

Σ

Σ

X

XN

NN

( )2

Conhecidos µ e σ, os coeficientes z, constantes da tabela 59, permitem determinar a probabilidade de ocorrência de valores abaixo de µ - zσ e acima de µ + zσ.

Tabela 59 - Determinação da probabilidade de ocorrência de Z

z Probabilidade

p (%)

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0

50,0 46,0 42,1 38,2 30,8 27,4 24,2 21,2 18,4 15,9 13,6 11,5 9,7 8,1 6,7 5,5 4,5 3,6 2,9 2,3 1,8 1,4 1,1 0,8 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

Nota: Só se consideram aqui e a seguir, os valores absolutos de z, [z].

290

Embora teoricamente não se possa anular a probabilidade p, por maior que seja z, considera-se o intervalo µ + 3σ como englobando todos os valores da distribuição, não existindo, praticamente, valores individuais fora deste intervalo.

Assim, se, em um trecho de estrada, o revestimento de concreto betuminoso se caracteriza, no que se refere à estabilidade Marshall, por uma média µ e um desvio-padrão σ, pode-se calcular a percentagem dos valores de estabilidade que ocorrem fora do intervalo µ + zσ e afirmar que, praticamente, não existem valores fora do intervalo µ ± 3σ. Como o que interessa no projeto é o valor mínimo da estabilidade, poder-se-ia tomar este valor como sendo Xmín = µ - 3σ; por razões técnico-econômicas é comum tomar-se em pavimentação um coeficiente z menor que 3, para estimativa dos valores máximo e mínimo. O DNER recomenda atualmente um valor z = 0,68, o que corresponde a um risco de 25%.

8.2.2 PLANOS DE AMOSTRAGEM

Quase sempre não se conhece nem a média µ, nem o desvio-padrão σ do universo de valores X. Praticamente, só é possível conhecer a média e o desvio-padrão de uma amostra de N elementos - sendo N finito e pequeno - determinados pelas fórmulas:

sX X

N=

−=

Σ Σ( )2

X =X

N

Os planos de amostragem para aceitação ou rejeição consistem, justamente, na escolha dos valores z e N que conduzam ao nível de confiança desejado, isto é, evitar aceitação de produtos rejeitáveis ou rejeição de produtos aceitáveis.

Supondo-se um canteiro de pavimentação em que se estabeleça um valor X min. para uma determinada característica e que um valor inferior a X min. conduza a falhas indesejáveis no pavimento, a média µ destes valores X (média do universo de valores) deve ser, como já se disse, bastante superior a X min., para que apenas poucos resultados sejam inferiores a este valor. A percentagem de valores inferiores ao mínimo especificado deve ser previamente fixada, sendo necessário dizer que, teoricamente, é impossível anulá-la.

Deve, assim ser estabelecido um plano de amostragem em que se fixem o número N de amostras a colher (N valores X) e o valor mínimo, min. da média destes N valores, para que se tenha um risco de rejeitar qualidade aceitável (risco do vendedor) e um risco β (risco do comprador) de aceitar qualidade rejeitável.

291

Figura 76 - Determinação de Valores

β

µ1

X min.

α

µ2X min.

O plano de amostragem a adotar em cada caso, deve ser estabelecido, atendendo a condicionantes de ordem financeira e considerando o constante nas competentes Especificações de Obras e peculiaridades dos serviços.

8.2.3 CONCLUSÃO

Em conclusão, pode-se dizer que o Controle da Qualidade é o conjunto de técnicas e atividades operacionais utilizadas para satisfazer os requisitos para a qualidade, de acordo com a ISO - International Organization for Standardization e a que a indústria da construção, face à sua importância no contexto geral e aos recursos que movimenta, mereceria, talvez, maior atenção para o aspecto de obtenção da qualidade.

Torna-se, pois, necessário que haja responsabilidade para fixar um nível de controle e garantia da qualidade, compatíveis com o valor da obra de pavimentação a ser realizada.

Finalmente, é fundamental que os mesmos critérios adotados para o órgão fiscalizador e financiador da obra, sejam adotados para as unidades de execução dos serviços, a fim de garantir a qualidade, de forma a atingir, de maneira objetiva, a segurança o bem-estar dos usuários da rodovia, na realidade, o cliente preferencial.

293

99 -- RREECCEEBBIIMMEENNTTOO EE OOBBSSEERRVVAAÇÇÃÃOO DDEE OOBBRRAASS

295

9 RECEBIMENTO E OBSERVAÇÃO DE OBRAS

9.1 INTRODUÇÃO

Admite-se que ordinariamente as obras de pavimentação tenham sido conduzidas observando-se a adoção de medidas que asseguram sua boa qualidade. Tais medidas incluem, no mínimo:

a) Habilitação e competência de todos os participantes; b) Definição de responsabilidades;

c) Organização de procedimentos de trabalho; d) Controle da qualidade adequado.

O recebimento de uma obra constitui-se em uma decisão global, representando, pois, a sua integral aceitação, ressalvados os dispositivos legais quanto à responsabilidade civil.

9.2 RECEBIMENTO DA OBRA

Ao ser concluída uma obra, deve ser providenciado o seu recebimento formalizado por Comissão de Recebimento, especialmente designada e constituída por, pelo menos, 3 membros.

Estando o pavimento em condições satisfatórias e de acordo com as especificações e o projeto, é lavrado o "Termo de Recebimento" - a partir do qual poderá a obra ser entregue ao tráfego.

9.2.1 TERMO DE VERIFICAÇÃO

Na hipótese de o serviço não se apresentar conforme, será então lavrado apenas "Termo de Verificação", especificando as irregularidades constatadas ou apontando os motivos de sua inaceitação.

9.2.2 CONDIÇÕES DE ACEITAÇÃO

Os serviços que não satisfizerem às condições de aceitação devem ser recusados e, então, refeitos, de modo a atender ao projeto e às especificações competentes.

9.2.3 TERMO DE RECEBIMENTO PROVISÓRIO

Sendo a obra ou serviço passível de aceitação parcial ou por etapas, deve-se admitir a lavratura de Termo de Recebimento Provisório. Estando a obra ou serviço inteiramente concluído e a contento, deve ser, então, lavrado o "Termo de Recebimento Definitivo".

297

1100 -- MMAANNUUTTEENNÇÇÃÃOO DDOO PPAAVVIIMMEENNTTOO

299

10 MANUTENÇÃO DO PAVIMENTO

10.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS

O objetivo maior do pavimento - entendido aqui como a rodovia com todos os seus componentes, deverá se constituir em atender, adequadamente, às suas funções básicas. Por este motivo, deverá ser ele concebido, projetado, construído e conservado de forma a apresentar, invariavelmente, níveis de serventia compatíveis e homogêneos, em toda sua extensão, os quais são normalmente avaliados através da apreciação de três características gerais de desempenho: a segurança, o conforto e a economia (de manutenção, operação e segurança).

A consideração concomitante destas três categorias de desempenho traduzem a denominação "características operacionais do pavimento", enquanto que os "níveis de desempenho ou de serventia" desejáveis são normalmente fixados em função de três condicionantes preponderantes:

a) as características do tráfego;

b) as características inerentes à região (topografia, geologia, climatologia, pedologia, etc);

c) os recursos disponíveis (materiais, técnicos e financeiros).

Paralelamente, para que a rodovia apresente nível de desempenho superior, torna-se fundamental que todos os seus componentes (Pavimento, Terrapleno, Proteção do Corpo Estradal, Obras-de-Arte Correntes, Obra-de-Arte Especiais, Sinalização, Obras Complementares, etc) desempenhem a contento suas funções e se comportem de forma solidária e harmoniosa.

Releva enfatizar que todos os componentes são importantes, cabendo destaque apenas à preponderância exercida pelo "componente Pavimento", no tocante às características de segurança e de conforto da rodovia.

Assim, a manutenção do Pavimento se constitui no conjunto de operações que são desenvolvidas objetivando manter ou elevar, a níveis desejáveis e homogêneos, as Características Gerais de Desempenho - segurança, conforto e economia do Pavimento, considerando globalmente todos os componentes de Rodovia (Pavimento, Terraplenagem, Proteção de Corpo Estradal, Obras-de-Arte Correntes, Obras-de-Arte Especiais, Drenagem, Sinalização, Obras Complementares, etc).

10.2 TAREFAS TÍPICAS DA MANUTENÇÃO RODOVIÁRIA - TERMINOLOGIA E DEFINIÇÕES

10.2.1 TERMINOLOGIA GERAL

Com o objetivo específico de unificar a Terminologia de Manutenção Rodoviária, apresentam-se a seguir algumas definições relativas às principais atividades (ou tarefas) e problemas típicos de conservação.

300

10.2.1.1 CONSERVAÇÃO

É o conjunto de operações destinado a manter as características técnicas e operacionais da rodovia, até que tais operações se tornem antieconômicas e de acordo com a sua concepção original, tem-se:

a) Conservação Preventiva Periódica É o conjunto de operações de conservação realizadas periodicamente com o objetivo de evitar o surgimento ou agravamento de defeitos.

b) Conservação Corretiva Rotineira

Conservação realizada de acordo com uma programação com base em mesma técnica para eliminação de imperfeições existentes.

É o conjunto de operações de conservação realizadas com o objetivo de reparar ou sanar defeitos.

10.2.1.2 REMENDOS

É o conjunto de operações destinadas a corrigir manifestações de ruína específicas, ocorrentes a nível de revestimento betuminoso e em alguns casos extremos, atingindo frações de camada de base; tais operações são bem definidas e de pequeno porte.

10.2.1.3 RECUPERAÇÃO SUPERFICIAL (RECARGAS)

É o conjunto de operações destinadas a corrigir falhas superficiais, tais como fissuração, desagregação, polimento das asperezas (rugosidade), desgaste (perda de agregados), exsudação e, eventualmente, também pequenas deficiências da geometria transversal, (trilha de roda) do pavimento. Trata-se de recapeamentos com delgadas espessuras (da ordem de no máximo 2,5 cm), não apresentando, por conseguinte, efeito estrutural próprio.

10.2.1.4 REFORÇO ESTRUTURAL

É o conjunto de operações destinadas, fundamentalmente, a aumentar a capacidade estrutural do pavimento. Este objetivo é alcançado normalmente pela sobreposição de uma ou mais camadas, as quais responderão ainda pela correção de deficiências superficiais (degradações e deformações) existentes.

10.2.1.5 RESTAURAÇÃO

É o conjunto de operações destinado a restabelecer o perfeito funcionamento do pavimento. Processa-se normalmente pela substituição e/ou reconfecção de uma ou mais camadas existentes, complementadas por outras que deverão conferir ao pavimento o aporte de capacidade estrutural necessário de um bem deteriorado ou avariado, e restabelecer, na íntegra, suas características originais.

301

10.2.1.6 MELHORAMENTOS

É o conjunto de operações que acrescentam às rodovias características novas, ou que modifica as características existentes.

10.2.1.7 AÇÕES EMERGENCIAIS

É o conjunto de ações a serem empreendidas em caráter excepcional e que caracterize uma emergência - com as finalidades de eliminar o risco real ou potencial à vida humana ou ao patrimônio público, ou então, de restabelecer as condições mínimas necessárias ao fluxo de tráfego de uma rodovia, interrompida ou na iminência de interromper, devido a manifestações de ruína e/ou colapso repentino.

10.2.1.8 SERVIÇOS EVENTUAIS

É o conjunto de operações não previstas que podem se fazer eventualmente necessárias, normalmente decorrentes do surgimento de defeitos no intervalo compreendido entre a elaboração e a implementação do PEMR, envolvem em geral, a definição de materiais, mão-de-obra e horas de máquinas diversas.

10.2.2 PRINCIPAIS PROBLEMAS RELACIONADOS COM A MANUTENÇÃO RODOVIÁRIA

Os principais problemas/defeitos relacionados à Manutenção Rodoviária podem ser sistematicamente agrupados para os distintos subsistemas envolvidos.

10.2.2.1 - PISTA DE ROLAMENTO E ACOSTAMENTOS

10.2.2.1.1 PAVIMENTOS FLEXÍVEIS E SEMI-RÍGIDOS

a) Degradações/Defeitos Superficiais:

− fissuração/fendilhamento:

• fissura incipiente;

• trincas interligadas (tipo couro de jacaré);

• trinca nas trilhas de rodas;

• trinca longitudinal na borda do pavimento;

• trinca longitudinal no eixo do pavimento;

• trinca isolada transversal de retração térmica;

• trinca em bloco (de retração térmica);

• trinca parabólica de escorregamento;

• trinca de reflexão;

− desagregação (panelas);

− mancha de água (umidade excessiva);

− bombeamento de água;

302

− bombeamento de água com finos (lama branca);

− espelhamento;

− desgaste;

− polimento dos agregados (aspereza);

− peladas;

− desintegração;

− descolamento do ligante;

− falta de aderência pneu-pavimento;

− estriamento (em tratamentos superficiais).

b) Deformações em Perfil:

− trilha de roda (cavado das rodeiras);

− afundamento;

− afundamento localizado;

− refluimento lateral;

− escorregamento do revestimento;

− ondulação;

− corrugação;

− depressão;

− estufamento.

10.2.2.2 DRENAGEM SUPERFICIAL E PROFUNDA:

a) crescimento de vegetação na entrada ou saída das obras de drenagem; b) entulho e sujeira em sarjetas, valetas e saídas d'água; c) rupturas de meios-fios, banquetas, sarjetas e descidas d'água;

d) obstruções de drenos subsuperficiais e profundos;

10.2.2.3 OBRAS-DE-ARTE CORRENTES:

a) bueiros obstruídos, fora do alinhamento ou com vazão insuficiente;

b) aparecimento de trincas, selagem ou de outros sinais de defeitos nos bueiros; c) bocas dos bueiros, assoreadas e mal posicionadas, alas quebradas, falta de bacias de

dissipação; d) processos erosivos e montante e a jusante; e) necessidade de estruturas adicionais de drenagem.

303

10.2.2.4 OBRAS-DE-ARTE ESPECIAIS:

a) estrutura, guarda-corpo e guarda-roda, danificados ou sem pintura; b) revestimento danificado, escamado, etc.;

c) deslocamento de pilares e vigas de apoio; d) aparecimento de trincas e escamas; e) defeitos nos aparelhos de apoio.

10.2.2.5 OBRAS DE PROTEÇÃO DO CORPO ESTRADAL:

a) instabilidade; b) erosões.

10.2.2.6 SINALIZAÇÃO:

a) desgaste das tintas (faixas e placas); b) refletorização deficiente;

c) depredação (roubo, estragos, pichação, etc.); d) visibilidade deficiente; e) mensagens inadequadas.

10.2.2.7 OBRAS COMPLEMENTARES:

a) falta de revestimento vegetal; b) árvores e arbustos, que representem perigo para a plataforma da estrada ou

interferência na distância de visibilidade nas curvas e na sinalização; c) deficiência na irrigação das áreas recentemente plantadas e na aplicação de

fertilizantes; d) depredação de áreas plantadas, pragas e doenças;

e) ausência de defensas; f) ausência de cercas, arames arrebentados e mourões danificados; g) uso da faixa para fins indevidos;

h) existência de placas de propaganda comercial; i) acessos que representem perigo ao tráfego.

10.2.3 PRINCIPAIS ATIVIDADES TÍPICAS DE MANUTENÇÃO

10.2.3.1 CONSERVAÇÃO PREVENTIVA PERIÓDICA

– Descrição das Principais Atividades: • limpeza de sarjetas e meios-fios: tem como finalidade desobstruir o caminho a ser

percorrido pela água que incide sobre a sarjeta, a qual deve ser dirigida para um adequado escoamento.

304

• limpeza manual de valeta: consiste na remoção do entulho e dos sedimentos acumulados. No caso de valetas não revestidas deverá ser evitada a remoção total da vegetação: apenas aquela que impeça o fluxo da água deverá ser cortada.

• limpeza de bueiros: trata-se da desobstrução dos canais e das bocas de entrada e saída, até o limite da faixa de domínio, bem como da remoção de qualquer material sedimentar acumulado no interior da tubulação.

• limpeza de bocas e drenos profundos e subsuperficiais: trata-se da desobstrução das bocas dos drenos profundos e subsuperficiais.

• limpeza e pintura de pontes: a limpeza do tabuleiro, dos drenos e dos guarda-rodas da ponte tem como finalidade principal mantê-los desobstruídos de areia ou de entulhos depositados pela ação do vento, das chuvas ou do tráfego. A pintura de guarda-corpos e meios-fios visa favorecer a visibilidade noturna.

• limpeza e enchimento de juntas em concreto-cimento: consiste em limpar as juntas dos pavimentos rígidos, calafetando-as com material apropriado que permita a sua livre dilatação e evite a penetração de água e de materiais estranhos. Esta tarefa deverá ser programada preferencialmente para o período de inverno pois, com as baixas temperaturas, o espaço das juntas é maior.

• roçada: é o corte de vegetação de pequeno porte na faixa de domínio, dentro da mata natural ou na arborização implantada. Tem como finalidade tornar as áreas marginais da rodovia livres de vegetação que impeça a fácil visualização da sinalização vertical ou propicie a ocorrência de incêndios; esta tarefa poderá ser feita manual ou mecanicamente .

• capina: consiste na erradicação da vegetação, de forma manual ou química, objetivando evitar sua expansão nos acostamentos e facilitar a drenagem.

10.2.3.2 CONSERVAÇÃO CORRETIVA ROTINEIRA

Descrição das Atividades:

a) selagem de trincas: consiste no enchimento manual de trinca e fissuras no revestimento betuminoso ou pavimento de concreto de cimento, com material asfáltico para impedir a penetração de água nas camadas inferiores do pavimento. No caso de trincas de contração em revestimento betuminoso, o mais aconselhável é ignorá-las, a menos que haja possibilidade de penetração de água.

b) recomposição de obras de drenagem superficial: consiste na recomposição dos trechos danificados, mantendo-se sua forma de declividade original.

c) recomposição de obras de drenagem profunda: consiste na recomposição dos drenos longitudinais profundos, drenos "espinha de peixe", colchões drenantes, etc., obstruídos e responsáveis por degradações refletidas no pavimento e/ou na plataforma.

d) recomposição de obras-de-arte correntes: os trabalhos referentes a essa tarefa consistem no reparo, substituição ou reconstrução de segmentos danificados.

305

e) recomposição das sinalizações horizontal e vertical: consiste na pintura da sinalização horizontal e no reparo, substituição e implantação da sinalização vertical, postes de sinais, balizadores e marcos quilométricos.

f) recomposição de placas de concreto: consiste no reparo de áreas danificadas de pavimento de concreto de cimento Portland, para se evitar a propagação de defeitos, na própria placa e nas placas vizinhas, inclui a correção das condições de suporte deficiente.

g) recomposição de guarda-corpos: consiste na substituição (pré-moldados) ou reconstrução de guarda-corpos danificados.

h) recomposição de cercas: consiste na substituição dos arames e mourões que se encontrarem inutilizados. Esta tarefa tem alta prioridade devido ao perigo que representa, para o usuário da estrada, a presença de animais de grande porte que invadem a faixa de domínio.

i) recomposição de defensa metálica: consiste na limpeza, pintura, reparo ou substituição das defensas metálicas danificadas.

j) recomposição da tela antiofuscante: consiste na limpeza, pintura, reparo ou substituição das telas antiofuscantes.

k) reconformação da plataforma: consiste em conformar superfícies não pavimentadas, com emprego de motoniveladora, sem adição de material, mantendo-as em boas condições de tráfego e drenagem. Esta operação deverá ser executada, de preferência, com a superfície umedecida, não se permitindo o acúmulo de material ao longo das bordas da plataforma, (para que haja liberdade de escoamento das águas superficiais).

l) combate à exsudação: consiste no espalhamento manual de agregado fino sobre a superfície exsudada. Visa a corrigir o excesso de material betuminoso na superfície do revestimento, o que a torna lustrosa e escorregadia.

m) controle de erosão: consiste na aplicação de medidas que eliminem os processos de erosão em cortes, aterros, voçorocas, etc..

10.2.3.3 REMENDOS

Reparações localizadas ou remendos, são as operações corretivas processadas normalmente a nível do revestimento asfáltico, com o objetivo de corrigir manifestações de ruína específicas, bem definidas e de pequenas dimensões; em alguns casos extremos, a sua magnitude pode atingir frações das camadas granulares subjacentes. Tais operações têm sido, de um modo geral, consideradas como de importância secundária ou relativa, e por conseguinte, realizadas, não raras vezes, sem o esmero e a qualidade necessários.

De forma a reverter esta situação, deve-se exigir que a confecção de remendos se processe de acordo com a mais apurada técnica executiva, a qual deverá ser composta, obrigatoriamente, pelas seguintes etapas: regularização da degradação (panelas), impermeabilização (imprimação) das camadas granulares atingidas, espalhamento, conformação e compactação do "material de enchimento" (pré-misturados, areia-asfalto,

306

CBUQ, etc.) e selagem superficial (vedação final) quando o material de enchimento apresentar índice de vazios elevado: maior que 6%. Para a consecução desta selagem final recomenda-se sempre a utilização de CBUQ e, quando não for possível, a composição de agregados finos (pedriscos, pó-de pedra, areia, "filer", etc.) com ligantes betuminosos, seja através de misturas fabricadas na pista (mixed-in-place), seja pela aplicação de banhos de ligantes recobertos.

As principais atividades, neste tipo de Manutenção Rodoviária são discriminadas a seguir:

a) remendo superficial ou tapa-buraco: consiste em reparar degradações localizadas (panelas, depressões secundárias, etc.) no revestimento, de modo a se evitar maiores danos ao pavimento e se obter uma superfície de rolamento segura e confortável.

b) remendo profundo: consiste em operações corretivas localizadas de porte um pouco maior, podendo incluir, em certos casos extremos, a remoção de frações de camadas granulares subjacentes. Nestes casos, dever-se-á proceder à substituição dos materiais de características e suporte deficientes por outros, com propriedades adequadas, concluindo com a reparação do revestimento com misturas asfálticas; se necessário, deverá ser executada inclusive a drenagem superficial e profunda.

10.2.3.4 RECUPERAÇÕES SUPERFICIAIS (RECARGAS)

As recargas superficiais são operações concebidas com a finalidade de corrigir falhas superficiais (fissuração, desagregação, perda de agregados, polimento das asperezas, exsudação, etc.) exteriorizadas pelo revestimento existente. Acessoriamente, em alguns casos, poderão ser concebidas também com o objetivo de corrigir pequenas deficiências de natureza geométrica (trilhas de roda).

Fundamentalmente, destinam-se a impermeabilizar revestimentos abertos e/ou fissurados, a protelar a perda de agregados, a minimizar os efeitos maléficos decorrentes da oxidação dos ligantes betuminosos, a recuperar a rugosidade de revestimentos desgastados pela ação abrasiva do tráfego ou pela inadequabilidade dos agregados pétreos utilizados e, em certa medida, corrigir deficiências do perfil transversal (trilhas de roda). Tais operações, devido às suas delgadas espessuras (da ordem de no máximo 2,5 cm), não carecem de verificação de dimensionamento.

As principais operações neste tipo de Manutenção Rodoviária, são discriminadas a seguir:

Descrição das Atividades:

a) misturas asfálticas usinadas: consiste em se promover o recapeamento do revestimento existente com misturas asfálticas em espessuras bastante delgadas (da ordem de 2,5 cm). Podem ser executadas com pré-misturados a frio, areias-asfalto a frio ou a quente, ou ainda concretos asfálticos, espalhados com vibro-acabadoras e/ou com motoniveladoras.

b) lama asfáltica: consiste na aplicação de uma mistura fluida de agregado miúdo, "fíler", emulsão asfáltica e água, em proporções pré-definidas; suas espessuras delgadas, sempre inferiores a 1,0 cm, não lhe conferem efeitos estruturais próprios.

307

c) capa selante: consiste de um banho de ligante asfáltico, seguido da imediata cobertura com agregados finos (tipo areia ou pó de pedra), os quais deverão ser "paleados" e espalhados a rodo de forma uniforme.

d) tratamentos superficiais simples ou duplos: são aqueles tradicionalmente executados com alternância entre banhos de ligante asfáltico e a cobertura de agregados pétreos. No caso de serem indicados como recargas de revestimentos existentes deverão combinar em parte as técnicas de execução por penetração invertida e penetração direta; no TSD o banho mais rico deverá ser o segundo e, quando utilizado como ligante as emulsões asfálticas, recomenda-se um banho final e superior, diluído em água na proporção de 1:1, com teor da ordem de 0,8 l/m2 e sem cobertura com pedrisco. Quando a rugosidade do revestimento existente for elevada, a execução de tratamentos superficiais poderá tornar-se praticamente impossível: nestes casos, recomenda-se a sua utilização combinada com uma camada de lama asfáltica fina, destinada a constituir um "leito" liso e regular.

10.2.3.5 REFORÇO ESTRUTURAL

O reforço estrutural de um pavimento deverá ser concebido quando as operações corretivas de menor vulto já não se fizerem suficientes para conter o processo evolutivo e inexorável de degradação do pavimento. Com efeito, ao final da "vida útil", o pavimento é atacado por um processo extremamente acelerado de degradação (fadiga intensa e deformação permanente acentuada), o qual realça as características antieconômicas de se promover ações corretivas de pequeno porte. Assim sendo, dada à debilitada e já incompatível capacidade estrutural residual, faz-se mister dotar o pavimento de um aporte estrutural capaz de permitir-lhe cumprir suas finalidades primeiras (conforto e segurança do usuário) sem que se verifique o colapso total da estrutura.

O reforço, embora com funções estruturais intrínsecas, por si só promoverá, concomitantemente, a correção das características funcionais (degradação e deformação superficiais). Obviamente, trata-se agora de uma tarefa que exige determinação específica da capacidade de carga residual e da necessidade de aporte estrutural, de forma a suportar cargas de tráfego ulteriores.

10.2.3.6 RECONSTRUÇÃO

O processo de degradação dos pavimentos rodoviários, dada a forma de solicitação imposta à estrutura pelas cargas do tráfego e pelos agentes do intemperismo é contínuo e inexorável, verificando-se uma atenuação gradual e impiedosa da resistência intrínseca dos materiais constituintes. Desta forma, se ao longo da vida em serviço dos pavimentos não forem promovidas intervenções periódicas de manutenção, suficientes para capacitá-los a suportar solicitações ulteriores - através do alívio da estrutura e do aumento de sua capacidade de tráfego restante - o colapso total da estrutura será fatal: neste instante já não se justifica promover o reforço da estrutura, visto a necessidade de remover as suas camadas que evidenciem falência total (elevado grau de degradação).

308

O processo de reconstrução poderá ser parcial ou até mesmo total. tornando-se necessário promover estudos capazes de permitir a definição das camadas a serem removidas, retrabalhadas ou aditivadas.

Em alguns casos específicos, tais como aqueles em que existam acentuadas diferenças de tráfego (carga por eixo e volume) por faixa de tráfego - como exemplo, citam-se as estradas de pista dupla - a reconstrução de uma única pista poderá se apresentar como opção altamente viável: nestes casos, apresenta-se como alternativa de alto interesse a técnica da "fresagem e reciclagem a frio ou a quente".

10.2.3.7 MELHORAMENTOS

Ao conjunto de operações que acrescentam às rodovias características novas, ou modificam as características existentes, denomina-se Melhoramentos, os quais podem se subdividir em:

a) Complementação: são os melhoramentos que acrescentam condições técnicas não existentes após a construção da rodovia.

b) Modificação: são os melhoramentos que alteram as características existentes na rodovia, levando-a a um nível superior de utilização.

10.2.3.8 AÇÕES EMERGENCIAIS

Ações emergenciais são aquelas a serem implementadas numa excepcionalidade, com as finalidades precípuas de eliminar o risco real,ou potencial à vida humana ou ao patrimônio público, e/ou, de restabelecer as condições mínimas necessárias para garantir o fluxo de tráfego de uma rodovia interrompida (ou na iminência de interrupção) devido a manifestações de ruína (ou colapso) repentinas e catastróficas.

As principais operações neste tipo de manutenção rodoviária são discriminadas a seguir:

a) recomposição de aterros: é a operação destinada a recuperar partes erodidas dos aterros, refazer os perfis dos taludes e providenciar a proteção para evitar novas ocorrências de erosão. Esta operação visa evitar maiores danos aos maciços terrosos e inclui, também, a adição de materiais em aterros com recalques ou onde houver deslizamento. A recomposição de aterros poderá ser realizadas tanto manual como mecanicamente. De qualquer forma, é fundamental que o novo material seja compactado de modo apropriado e colocado de tal maneira que haja uma ligação perfeita com o antigo maciço de aterro.

b) remoção de barreiras: é a operação destinada a remover o material que esteja sobre a pista de rolamento, acostamentos ou sarjeta, resultante de deslizamentos. Esta tarefa também poderá ser realizada tanto manual como mecanicamente;

c) erosões regressivas: são erosões do tipo voçoroca, que, originadas fora do corpo estradal, para ele se deslocam, podendo atingir e destruir os terraplenos.

d) implantação de variantes: são os caminhos implantados, na maior parte das vezes em caráter precário e provisório, com a finalidade precípua de restabelecer o fluxo de tráfego de uma rodovia interditada pelo escorregamento de frações consideráveis de taludes de corte e/ou de aterro. Face à magnitude das obras de recuperação, tais

309

variantes poderão ser dotadas até mesmo de sistemas provisórios de drenagem e de revestimento primário.

10.2.3.9 SERVIÇOS EVENTUAIS

No intervalo de tempo decorrente entre a elaboração e a implantação de um PEMR pode-se deparar com eventualidades não previstas, cujas soluções envolvem a definição de custos específicos para: materiais, mão-de-obra e horas de máquinas diversas. Essas soluções envolvem tarefas que compõem o que se denomina de Serviços Eventuais, podendo-se citar como exemplo:

a) fabricação e assentamento de tubos para bueiros e drenos; b) restauração de bocas e corpos de bueiros; c) escavação, carga e transporte de materiais para recomposição de taludes de aterro

ou reaterros; d) confecção, transporte e aplicação de material de base para confecção de remendos

profundos; e) escavação e compactação manuais;

f) fabricação de concreto de cimento Portland e de guarda-corpos de pontes; g) extração de rocha e areia; h) recuperação de cercas, etc..

311

1111 -- EESSTTIIMMAATTIIVVAA DDEE CCUUSSTTOOSS DDAASS OOBBRRAASS

313

11 ESTIMATIVA DE CUSTOS DAS OBRAS

Para fins de programação das obras de pavimentação, integrando o projeto executivo correspondente, deve-se dispor de uma estimativa de custo das obras, estabelecida dentro de um nível de precisão compatível. Em linhas gerais, a seqüência metodológica a ser adotada na elaboração da referida estimativa de custo é descrita a seguir.

11.1 ESTUDO PRELIMINAR

Nesta fase, deverão ser detectados problemas específicos que envolvam a obra e que se refletirão na estrutura dos custos a serem compostos.

Serão, então elaboradas listagens de equipamentos, materiais e mão-de-obra que serão utilizados na composição dos custos unitários dos serviços - bem como constituídas as equipes para os serviços mecanizados.

11.2 PESQUISA DE MERCADO

A partir das listagens mencionadas no item anterior, é então providenciada a pesquisa a nível nacional para equipamentos e a nível regional/local para os materiais.

Os valores alcançados são registrados em planilhas na forma tabelas 61 e 62.

No que se refere à mão-de-obra é adotada a Escala Salarial de Mão-de-Obra:

Tabela 60 - Escala Salarial da Mão-de-Obra

FUNÇÃO K

1 - Engenheiro

2 - Encarregados 3 - Técnico de Nível Médio

4 - Auxiliares 5 - Operador de Máquina 6 - Profissionais em Geral

7 - Ajudantes de Operação em Geral 8 - Operários não Qualificados

40,0 12,0 6,0 2,5 3,0 2,5 2,0 1,5

onde K é o coeficiente multiplicador do salário mínimo vigente no país, acrescido dos encargos sociais sobre a mão-de-obra.

314

Tabela 61 - Pesquisa de Mercado - Materiais

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315

Tabela 62 - Pesquisa de Mercado - Equipamentos

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316

11.3 CUSTOS DIRETOS E CUSTOS INDIRETOS

11.3.1 CUSTOS DIRETOS

Os custos diretos dizem respeito à remuneração dos fatores que podem ser diretamente atribuídos à execução de um determinado serviço.

Compreendem, assim, os custos referentes à utilização de equipamentos e de materiais a serem incorporados às obras.

Relativamente aos equipamentos, cujo processo de apropriação detém algumas particularidades, cabe registrar o seguinte:

11.3.2 CUSTO HORÁRIO DE UTILIZAÇÃO DE EQUIPAMENTO

Este custo compreende as quatro parcelas, a saber:

a) Custo Horário de Depreciação e Juros Durante a Vida Útil

Esta parcela depende do valor de aquisição do equipamento e seu valor residual (ao final da vida útil), da vida útil do equipamento e da taxa de juros anual considerada.

b) Custo Horário de Manutenção

Este custo oscila, conforme o equipamento entre 50% e 100% do custo de aquisição do equipamento - percentuais estes que incluem os gastos na manutenção preventiva e corretiva dos equipamentos.

c) Custo Horário de Material

Este custo é função, principalmente da potência do equipamento e do custo do combustível - a saber, o óleo diesel para a grande maioria dos equipamentos e a gasolina para alguns tipos de veículos e motores estacionários.

d) Custo Horário de Mão-de-Obra

Este custo é estabelecido com base na escala salarial. NOTA.: Os valores obtidos relativamente a estes 4 (quatro) custos são reunidos na

tabela 63.

317

Tabela 63 - Custo Horário de Utilização de Equipamentos

MAT

ER

IAL

(Mt)

MÃO

-DE-

OBR

A (M

.O.)

IMPR

OD

UTI

VO

D

JM.Q

PRO

DU

TIV

O

DJM

Mt.

MQ

OPE

RAÇ

ÃO

E

JUR

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VALO

R D

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ÃO

(R$)

CÓ

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LOTE

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RO

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VIA:

DAT

A:TR

ECH

O:

CU

STO

HO

RÁ

RIO

DE

UTI

LIZA

ÇÃO

DE

EQ

UIP

AM

ENTO

318

11.3.3 CUSTOS INDIRETOS

Estes custos decorrem da estrutura da obra (e da Empresa) - não podendo ser diretamente atribuídos à execução de um determinado serviço.

Envolvem as seguintes parcelas:

a) Mobilização do Equipamento (M); b) Corresponde ao transporte do equipamento até o canteiro da obra.

c) Este custo em geral se situa entre 2% e 2,5% de custo direto de construção. d) Administração (A)

Compreende a "Administração Direta das Obras", (correspondendo ao custo de instalação do canteiro mais o custo de mão-de-obra no período de construção) e a Administração Central (em geral fixada em 10% a 25% da Administração Direta).

O custo de Administração situa-se entre 5% e 10% do custo direto da construção mais mobilização e administração, para fazer face aos gastos não previstos e que podem ocorrer na execução da obra.

a) Eventuais (E)

Admite-se um percentual de 5% sobre o custo direto de construção mais mobilização e administração, para fazer face aos gastos não previstos e que podem ocorrer na execução da obra.

b) Impostos (I)

Admite-se um percentual de 5% sobre o custos direto de construção mais mobilização, administração e eventuais para fazer face à incidência deste componente

c) Lucros (L)

Admite-se um percentual de 12% sobre o custo total da construção mais mobilização, administração, eventuais e impostos, como lucro normal da Empresa.

11.4 PRODUÇÃO DAS EQUIPES

A produção da equipe, referida sempre a uma unidade de tempo (no caso a hora), é obtida a partir das produções individuais de cada equipamento componente da equipe.

A planilha (Quadro 51), referente ao cálculo de produção, facilita a sistemática de cálculo das produções relativas aos vários itens-serviços, discriminando todas as variáveis interferentes com o processo. Tais variáveis dependem, de um lado, das características específicas do equipamento considerado e, de outro, de condições inerentes aos trabalhos.

A necessidade da utilização conjugada de equipamentos vários - bem como as diferenças de produções horárias proporcionadas pelos vários equipamentos enseja a adoção, para os equipamentos, dos conceitos de Hora Produtiva e Hora Improdutiva e, em conseqüência, Custo Horário Produtivo e Custo Horário Improdutivo.

319

11.5 CUSTO DOS TRANSPORTES

Relativamente a este componente do custo, os conceitos e parâmetros básicos adotados são os seguintes:

Modalidade de Transporte

Transporte comercial - envolve a movimentação dos materiais industrializados desde os respectivos pontos de aquisição até o canteiro de obra.

Transporte local - envolve a movimentação de materiais terrosos, pétreos e areias, desde o local de extração/aquisição até o ponto de sua aplicação na pista (ou no canteiro de obras, conforme o caso) - bem como todos os percursos entre o canteiro da obra e o respectivo ponto de aplicação na pista.

– Formulação básica (y = custo R$/t)

y = C = Custo horário da operação do caminhão P Produção horária do caminhão

PB ix

VTf

=⋅

+2

B - Capacidade nominal do caminhão

i - Fator de eficiência

V - Velocidade do caminhão

Tf - Tempo fixo (manobra/carga/descarga)

x - Distância de transporte a ser vencida

320

Tabela 64 - Produção de Equipamentos UNIDADE:

abcdefghijl

mnopqrstuvx

DISTÂNCIAESPAÇAMENTOESPESSURA

CÓDIGO:

VARIÁVEIS INTERVENIENTES

AFASTAMENTOCAPACIDADE

FATOR DE CARGAFATOR DE CONVERSÃOFATOR DE EFICIÊNCIALARGURA DE OPERAÇÃOLARGURA DE SUPERPOSIÇÃOLARGURA ÚTILNÚMERO DE PASSADASPROFUNDIDADETEMPO (fixo) CARGA, DESCARGA E MANOBRATEMPO PERCURSO (IDA)TEMPO DE RETORNOTEMPO TOTAL DE CICLO

PRODUÇÃO HORÁRIANÚMERO DE UNIDADES

VELOCIDADE (IDA) MÉDIA

SERVIÇO:

UN

IDAD

E

CONSUMO (QUANTIDADE)

OBSERVAÇÕES:FÓRMULAS

VELOCIDADE RETORNO

EQUIPAMENTOS

UTILIZAÇÃOPRODUTIVAIMPRODUTIVAPRODUÇÃO DA EQUIPE

LOTE:

RODOVIA:

TRECHO:

PRODUÇÃO DAS EQUIPES MECÂNICAS

11.5.1.1 CUSTO HORÁRIO DE MÃO-DE-OBRA SUPLEMENTAR

Este custo, envolve a mão-de-obra direta (excluídos os operadores dos equipamentos e eventualmente os ajudantes) que atua na execução dos serviços - a saber, encarregados, feitores, profissionais em geral, ajudantes, etc.

Para seu cálculo, utiliza-se a Escala Salarial de Mão-de-Obra, convertendo-se o salário mensal acrescido dos encargos sociais, em Custo Horário mediante a aplicação do divisor 200.

321

11.5.1.2 CUSTO HORÁRIO TOTAL

Será obtido pela soma das duas parcelas acima descritas.

11.5.1.3 PRODUÇÃO DA EQUIPE

Este componente foi estabelecido na planilha - Quadro 51, devendo ser transposto para a planilha - Quadro 52.

11.5.1.4 CUSTO UNITÁRIO DE EXECUÇÃO

Este custo é obtido dividindo-se o "Custo Horário Total" pela "Produção Horária".

11.5.1.5 CUSTO UNITÁRIO DE MATERIAL SUPLEMENTAR

Este custo, envolvendo os custos de aquisição/elaboração dos materiais incorporados às obras é obtido com base nos respectivos consumos unitários estabelecidos nos projetos e/ou nas especificações e no resultado da Pesquisa de Mercado.

11.5.1.6 CUSTO UNITÁRIO DE TRANSPORTE

Este custo é obtido com base nos consumos unitários e elementos pertinentes outros estabelecidos nos projetos e/ou especificações; nas distâncias de transportes a serem vencidas e nas fórmulas de transportes definidas na forma do item 11.5.

11.5.1.7 CUSTO DIRETO TOTAL

Este custo corresponde à soma do "Custo Unitário de Execução" com o "Custo Unitário de Materiais" e o "Custo Unitário de Transporte".

11.5.2 CUSTO INDIRETO (BONIFICAÇÃO)

É estabelecido multiplicando-se o "Custo Direto Total" pelo Valor da Bonificação (que na falta de dados mais precisos para os itens Mobilização e Administração, costuma ser fixada em 35,8%)

11.5.3 CUSTO UNITÁRIO TOTAL

Corresponde à soma de Custo Direto Total com a Bonificação.

11.6 FLUXOGRAMA GERAL

O fluxograma a seguir ilustra todas as etapas descritas.

322

Tabela 65 - Fluxograma da Composição dos Custos Rodoviários

COMPOSIÇÃO DOS CUSTOS UNITÁRIOS

FATORES DE PRODUÇÃO: EQUIPAMENTOS, MATERIAIS SUPLEMENTARES (DE PISTA) E MÃO-DE-OBRA SUPLEMENTAR (DE PISTA)

1PROJETO EESPECIFICAÇÃODA CONSTRUÇÃO

2CONSTRUÇÃODAS EQUIPES

3CONSUMODE MATERIALSUPLEMENTARPOR UNIDADEDE SERVIÇO

4DMT RELATIVOAO MATERIALSUPLEMENTAR

5ESTABELECIMETODA BONIFICAÇÃO (%)

6PESQUISA DEMERCADO

7EDUCAÇÃODE CUSTO DOTRANSPORTE

8

PRODUÇÃOHORÁRIA

9

CUSTO HORÁRIODE EQUIPAMETOS9.1-DEPRECIAÇÃO E JUROS9.2-MANUTENÇÃO9.3-MTERIAL DE OPERAÇÃO9.4-MÃO-DE-OBRA OPERAÇÃO

10CUSTO HORÁRIODE MATERIALSUPLEMENTAR EMÃO-DE-OBRASUPLEMENTAR

11CUSTO DOTRANSPORTEDO MATERIALSUPLEMENTAR

12VALOR DABONIFICAÇÃO(5) x (15)

FORMULÁRIO-CUSTOHORÁRIOS DOS EQUIPAMENTOS,DEPRECIAÇÃO EJUROSP=V l + (l+i)

MANUTENÇÃOM= x K nhMATERIAL DEOPERAÇÃOm=0,18 x HP x C

0(V -R)l

V

0

0

n-1

13CUSTO HORÁRIOTOTAL (SEM PORTE)

TRANS-(9) + (10)

14CUSTO UNITÁRIO(SEM TRANSPORTE)(13) + (8)

15CUSTO UNITÁRIODIRETO (14) + (11)

16CUSTO UNITÁRIOFINAL (15) + (12)

V e R = VALORES DE AQUISIÇÃO E RESIDUALI = CUSTO DE OPORTUNIDADE DE CAPITALn = VIDA ÚTIL EM ANOSh = HORAS TRABALHADAS POR ANOSK = COEFICIENTE DE PROPORCIONALIDADEHP = POTÊNCIA DO EQUIPAMENTOC = CUSTO DE UM LITRO DE ÓLEO DIESEL

0

CHP (CUSTO HORÁRIO PRODUTIVO DO EQUIPAMENTO) = (9.1) + (9.2) + (9.3) + (9.4)CHI (CUSTO HORÁRIO IMPRODUTIVO DO EQUIPAMENTO) = (9.1) + (9.4)

323

– Valores adotados para os parâmetros

Para transporte comercial: 10 m3 ou 15t

B-

Para transporte local : 6 m3 ou 9t

i - Para todos os casos: 0,833 (50/60)

Para caminhão basculante (9t ou 15t) Carregadeira - 2,5 min.

Tf - Carregadeira - 14,0 min.

Para caminhão carroceria fixa - 43 min.

Carregadeira - 4,0 min.

Rodovia pavimentada : 50 km/h

Transporte comercial

Revestimento primário:40 km/h

V- Rodovia pavimentada : 40 km/h

Transporte local Revestimento primário: 35 km/h

Terra : 15km/h

324

x - Distância de transporte, em km, relativa a cada material/componente, a ser incorporado à obra.

- Equações de transporte

Com base na formulação apresentada, são obtidas as equações, da forma Y = a x + b, sendo a e b funções dos valores adotados para os parâmetros mencionados.

11.7 CUSTOS UNITÁRIOS DE SERVIÇOS

A determinação dos Custos Unitários dos Serviços pode ser efetivado com base na planilha - Quadro 52, cuja sistemática compreende as etapas a seguir.

11.7.1 CUSTOS DIRETOS

11.7.1.1 CUSTO HORÁRIO DE EQUIPAMENTO

A determinação deste custo é efetivado com base nas planilhas, cujos dados são transpostos para a planilha – tabela 66.

Tabela 66 - Custo Horário de Equipamento CÓDIGO DATA SERVIÇO UNIDADE

EQUIPAMENTO QUANT. UTILIZAÇÃO CUSTO OPERACIONAL CUSTO PROD. IMPROD. PRODUTIV

O IMPRODUTIVO HORÁRIO

(A) TOTAL MÃO-DE-OBRA SUPLEMENTAR

K ou R QUANTIDADE SALÁRIO BASE

CUSTO HORÁRIO

(B) TOTAL ( C ) PRODUÇÃO DA EQUIPE

CUSTO HORÁRIO TOTAL ( A + B )

( D ) CUSTO UNITÁRIO DA EXECUÇÃO [ ( A ) + ( B ) ] / ( C ) = ( D ) MATERIAIS UNIDADE CUSTO CONSUMO CUSTO HORÁRIO

(E) TOTAL TRANSPORTE D.M.T. CUSTO CONSUMO CUSTO UNITÁRIO

(F) TOTAL CUSTO DIRETO TOTAL : ( D ) + ( E ) + ( F ) R$ BONIFICAÇÃO R$ CUSTO UNITÁRIO TOTAL R$ OBS.: LOTE - RODOVIA -

CUSTOS UNITÁRIOS

TRECHO -

325

ANEXO A – NORMAS E DOCUMENTOS DE CONSULTA

Aos usuários do Manual de Pavimentação recomenda-se, a consulta aos documentos, listados na seguinte relação:

Relação de Normas Vigentes no DNIT TERMINOLOGIA (TR)

Norma/Ano Tipo da Norma

DNIT 005/2003-TER .... Defeitos nos pavimentos flexíveis e semi-rígidos - TER

ESPECIFICAÇÃO DE MATERIAL (EM) DNER EM 362/97 ........ Asfaltos diluídos tipo cura rápida

DNER EM 363/97 ........ Asfaltos diluídos tipo cura média

DNER EM 364/97 ........ Alcatrões para pavimentação

DNER EM 365/97 ........ Emulsões para lama asfáltica

DNER EM 037/97 ........ Agregado graúdo para concreto de cimento

DNER EM 038/97 ........ Agregado miúdo para concreto de cimento

DNER EM 369/97 ........ Emulsões asfálticas catiônicas

DNER EM 204/95 ........ Cimentos asfálticos de petróleo

DNER EM 396/95 ........ Cimento asfáltico modificado por polímero

ESPECIFICAÇÃO DE SERVIÇOS (ES) DNER ES 173/86......... Método de nível e mira para sistemas medidores de irregularidade

tipo resposta

DNER ES 301/97......... Sub-base estabilizada granulometricamente

DNER ES 302/97......... Sub-base de solo melhorado com cimento

DNER ES 303/97......... Base estabilizada granulometricamente

DNER ES 304/97......... Base de solo melhorado com cimento

DNER ES 305/97......... Base de solo-cimento

DNER ES 306/97......... Imprimação

DNER ES 307/97......... Pintura de ligação

DNER ES 308/97......... Tratamento superficial simples

DNER ES 309/97......... Tratamento superficial duplo

DNER ES 310/97......... Tratamento superficial triplo

DNER ES 311/97......... Macadame betuminoso por penetração

DNIT 032/2003-ES ...... Areia - Asfalto a quente

DNIT 031/2003-ES ...... Concreto asfáltico usinado a quente

326

DNIT 033/2003-ES ...... Concreto asfáltico reciclado à quente na usina

DNIT 034/2003-ES ...... Concreto asfáltico reciclado à quente no local

DNER ES 314/97......... Lama asfáltica

DNER ES 316/97......... Base de macadame hidraúlico

DNER ES 378/98......... Base estabilizada granulometricamente com utilização de solos lateríticos

DNER ES 385/99......... Concreto asfáltico com asfalto polímero

DNER ES 386/99......... Pré-misturado a quente com asfalto polímero – camada porosa de atrito

DNER ES 387/99......... Areia asfalto à quente com asfalto polímero

DNER ES 388/99......... Micro pré-misturado à quente com asfalto polímero

DNER ES 389/99......... Micro revestimento asfáltico a frio com emulsão modificada por polímero

DNER ES 390/99......... Pré-misturado a frio com emulsão modificada por polímero

DNER ES 391/99......... Tratamento superficial simples com asfalto polímero

DNER ES 392/99......... Tratamento superficial duplo com asfalto polímero

DNER ES 393/99......... Tratamento superficial triplo com asfalto polímero

DNER ES 394/99......... Macadame por penetração com asfalto polímero

DNER ES 395/99......... Pintura de ligação com asfalto polímero

DNER ES 405/2000..... Reciclagem de pavimento a frio “in situ” com espuma de asfalto

INSTRUÇÃO DE ENSAIO (IE) DNER IE 002/94 .......... Tomada de amostras de misturas betuminosas

DNER IE 004/94 .......... Solos coesivos - determinação da compressão simples de amostras indeformadas

DNER IE 005/94 .......... Solos - adensamento

MÉTODO DE ENSAIO (ME) DNER ME 001/94 ........ Material asfáltico - determinação do efeito do calor e do método

da película delgada

DNER ME 002/94 ........ Emulsão asfáltica - Carga da partícula

DNER ME 003/94 ........ Materiais betuminosos - determinação da penetração

DNER ME 004/94 ........ Materiais betuminosos - determinação da viscosidade Saybolt-Furol a alta temperatura

DNER ME 005/94 ........ Emulsão asfáltica - determinação da peneiração

DNER ME 006/94 ........ Emulsão asfáltica - determinação da sedimentação

327

DNER ME 007/94 ........ Emulsão asfáltica - determinação da ruptura - método da mistura com cimento

DNER ME 008/94 ........ Emulsão asfáltica - determinação da ruptura - método de mistura com filer silícico

DNER ME 010/94 ........ Cimentos asfálticos de petróleo - determinação do teor de betume

DNER ME 012/94 ....... Asfalto diluído - destilação

DNER ME 024/94 ........ Pavimento - determinação das deflexões pela Viga Benkelman

DNER ME 035/94 ........ Agregados - determinação da abrasão "Los Angeles"

DNER ME 039/94 ........ Pavimento - determinação das deflexões pelo Dynaflect

DNER ME 041/94 ........ Solos - preparação de amostras para ensaios de caracterização

DNER ME 043/94 ........ Ensaio Marshall para misturas betuminosas

DNER ME 045/94 ........ Prospecção geofísica pelo método da sísmica de refração

DNER ME 046/94 ........ Concreto - moldagem e cura de corpos-de-prova cilíndricos prismáticos

DNER ME 049/94 ........ Solos - determinação do Índice de Suporte Califórnia utilizando amostras não-trabalhadas

DNER ME 051/94 ........ Solos - análise granulométrica

DNER ME 052/94 ........ Solos e agregados miúdos - determinação da umidade com emprego de "Speedy"

DNER ME 053/94 ........ Misturas betuminosas - percentagens de betume

DNER ME 054/94 ........ Equivalente de areia

DNER ME 059/94 ........ Emulsão asfálticas - determinação da resistência a água (adesividade)

DNER ME 061/94 ........ Pavimento - delineamento da linha de influência longitudinal da bacia de deformação por intermédio da Viga Benkelman

DNER ME 063/94 ........ Emulsão asfálticas catiônica - determinação da desemulsibilidade

DNER ME 078/94 ........ Agregado graúdo - adesividade a ligante betuminoso

DNER ME 079/94 ........ Agregado - adesividade a ligante betuminoso

DNER ME 080/94 ........ Solos - análise granulométrica por peneiramento

DNER ME 081/94 ........ Agregado graúdo - determinação da densidade

DNER ME 082/94 ........ Solos - determinação do limite de plasticidade

DNER ME 086/94 ........ Agregado - determinação do índice de forma

DNER ME 087/94 ........ Solos - determinação dos fatores de contração

DNER ME 088/94 ........ Solos - determinação da umidade pelo método expedito do álcool

328

DNER ME 089/94 ........ Agregados - avaliação da durabilidade pelo emprego de soluções de sulfato de sódio ou de magnésio

DNER ME 092/94 ........ Solo - determinação da massa específica aparente "in situ", do frasco de areia

DNER ME 093/94 ....... Solos - determinação da densidade real

DNER ME 096/94 ........ Agregado miúdo - avaliação da resistência mecânica pelo método 10% de finos

DNER ME 107/94 ........ Mistura betuminosa a frio, com emulsão asfáltica - ensaio Marshall

DNER ME 117/94 ........ Mistura betuminosa - determinação da densidade aparente

DNER ME 122/94 ........ Solos - determinação do limite de liquidez - método de gerência e método expedito

DNER ME 129/94 ........ Solos - compactação utilizando amostras não-trabalhadas

DNER ME 131/94 ........ Solos - determinação do módulo de resiliência

DNER ME 133/94 ........ Mistura betuminosa - determinação do módulo de resiliência

DNER ME 138/94 ........ Mistura betuminosa - determinação da resistência tração por compressão diametrial

DNER ME 148/94 ........ Mistura betuminoso - determinação dos pontos de fulgor e combustão (vaso aberto de Cleverland)

DNER ME 149/94 ........ Emulsões asfálticas - determinação do pH

DNER ME 150/94 ........ Petróleo e outros materiais betuminosos – determinação de água (método por destilação)

DNER ME 151/94 ........ Asfaltos - determinação da viscosidade cinemática

DNER ME 152/94 ........ Agregado em estado solto - determinação da massa unitária

DNER ME 153/94 ........ Agregado em estado compactado seco - determinação da massa unitária

DNER ME 162/94 ........ Solos - ensaio de compactação utilizando amostras trabalhadas

DNER ME 163/94 ........ Materiais betuminosos - determinação da ductilidade

DNER ME 180/94 ........ Solos estabilizados com cinza volante e cal hidratada - determinação da resistência e compressão simples

DNER ME 181/94 ........ Solos estabilizados com cinza volante e cal hidratada - determinação a resistência a tração por compressão diametral

DNER ME 192/94 ........ Agregados - determinação do inchamento de agregado miúdo

DNER ME 193/94 ........ Produtos betuminosos líquidos e semi-sólidos - determinação da densidade 20/4 C

329

DNER ME 194/94 ........ Agregados - determinação da massa específica de agregados miúdos para concreto por meio do frasco de Chapman

DNER ME 195/94 ........ Agregados - determinação da absorção e da massa específica do agregado graúdo

DNER ME 196/94 ........ Agregados - determinação do teor de umidade total, por secagem, em agregado graúdo

DNER ME 197/94 ........ Agregados - determinação da resistência ao esmagamento de agregados graúdos

DNER ME 201/94 ........ Solo-cimento - compressão axial de corpo-de-prova cilíndricos

DNER ME 202/94 ........ Solo-cimento - moldagem e cura de corpo-de-prova cilíndricos

DNER ME 203/94 ........ Solo-cimento - determinação da durabilidade através da perda de massa por molhagem e secagem

DNER ME 213/94 ........ Solos - determinação do teor de umidade

DNER ME 216/94 ........ Solo-cimento - determinação da relação entre o teor de umidade e a massa específica aparente

DNER ME 222/94 ........ Agregado sintético fabricado com argila - desgaste por abrasão

DNER ME 228/94 ........ Solos - compactação em equipamento miniatura

PROCEDIMENTO (PRO) DNIT 006/2003-PRO ... Avaliação objetiva da superfície de pavimentos flexíveis e semi-

rígidos

DNIT 007/2003-PRO ... Levantamento para avaliação da condição de superfície de subtrecho homogêneo de rodovias de pavimento flexível e semi-rígido para gerência de pavimentos e estudos e projetos

DNIT 008/2003-PRO ... Levantamento visual contínuo para avaliação da superfície de pavimentos flexíveis e semi-rígidos

DNIT 009/2003-PRO ... Levantamento para avaliação subjetiva da superfície do pavimento

DNER PRO 010/79...... Avaliação estrutural dos pavimentos flexíveis: Procedimento "A"

DNIT 011/2004-PRO ... Gestão da qualidade em obras rodoviárias

DNER PRO 011/79...... Avaliação estrutural dos pavimentos flexíveis: Procedimento "B"

DNER PRO 012/94...... Foto-interpretação geológica aplicada a engenharia civil

DNER PRO 013/94...... Coleta de amostra de misturas betuminosas para pavimentação

DNER PRO 159/85...... Projeto de restauração de pavimentos flexíveis e semi-rígidos

DNER PRO 164/94...... Calibração e controle de sistemas medidores de irregularidade de superfície de pavimento (Sistemas integradores IPR/USP e Maysmeter)

330

DNER PRO 182/94...... Medição da irregularidade de superfície de pavimento com sistemas integradores IPR/USP e Maysmeter

DNER PRO 229/94...... Manutenção de sistemas medidores de irregularidade de superfície de pavimento - Integrador IPR/USP e Maysmeter

DNER PRO 269/94...... Projeto de restauração de pavimentos flexíveis – TECNAPAV

DNER PRO 277/97...... Metodologia para controle estatístico de obras e serviços

331

BBIIBBLLIIOOGGRRAAFFIIAA

333

BIBLIOGRAFIA

a) AMERICAN ASSOCIATION HIGHWAY AND TRANSPORTATION OFFICIALS. Guide for design of pavement structures. Washington D.C., 1986.

b) CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos solos e suas aplicações. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1987.

c) CHIOSSI, Nivaldo José. Geologia aplicada à engenharia. Grêmio Politécnico da Universidade de São Paulo. São Paulo, 1987.

d) DE BEER, M., KLEYN, E.G., HORAK, E. Behaviour of cementation gravel pavements with thin surfacings. In: SIMPÓSIO INTERNACIONAL DE AVALIAÇÃO DE PAVIMENTOS E PROJETO DE REFORÇO, 2.; 1989 Rio de Janeiro. Anais ... Rio de Janeiro: ABPv., 1989.

e) FRAENKEL, Benjamim B. Engenharia rodoviária. 3 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 1980.

f) INSTITUTO BRASILEIRO DE PETRÓLEO. Informações básicas sobre materiais asfálticos. Rio de Janeiro, 1994.

g) MOTTA, L.M.G. Método de dimensionamento de pavimentos flexíveis; critério de confiabilidade e ensaios de carga repetidos. Rio de Janeiro, 1991. Tese (Doutorado) - COPPE/UFRJ.

h) PINTO, Salomão. Contribuição ao estudo da classificação de solos e sua aplicação em pavimentação. Rio de Janeiro: COPPE/UFRJ, 1988.

i) _____. Estudo de comportamento à fadiga de misturas betuminosas e aplicação na avaliação estrutural de pavimentos. Rio de Janeiro, 1991. Tese (Doutorado) - COPPE/UFRJ.

j) _____. Materiais Pétreos. Rio de Janeiro: IME, 1994. k) _____. Tópicos especiais em mecânica dos pavimentos. Rio de Janeiro:

COPPE/UFRJ, 1991. l) _____. Materiais betuminosos. Conceituação, especificações e utilização. Rio de

Janeiro: IPR, 1992. m) PINTO, Salomão, PREUSSLER, E.S. Módulos resilientes de concretos asfálticos. In:

REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO, 15., 1980, Belo Horizonte. Anais ... Rio de Janeiro: ABPv, 1980.

n) _____. Proposição de método para projeto de reforço de pavimentos flexíveis, considerando a resilência. Rio de Janeiro: IPR, 1982.

o) _____. _____. Versão II. Rio de Janeiro: IPR, 1984. p) _____. A consideração da resiliência no projeto de pavimentos. Ed. rev. Rio de

Janeiro: DNER. Dr. DTc. DCTec, 1994. q) _____. Tecnologia nacional para restauração de pavimentos rodoviários e

aeroportuários - Programa TECNAPAV. In: REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO, 19., 1984, Rio de Janeiro. Anais ... Rio de Janeiro: ABPv, 1984.

334

r) PREUSSLER, E.S., MEDINA, J., PINTO, S. Resiliência de solos tropicais e sua aplicação á mecânica dos pavimentos. In: SIMPÓSIO DE SOLOS TROPICAIS EM ENGENHARIA, 1981, Rio de Janeiro. Anais ... Rio de Janeiro: COPPE/UFRJ, 1981.

s) PREUSSLER, Ernesto Simões, PINTO, Salomão, CAMPELLO, Clauber Santos. Um estudo das propriedades mecânicas de solos tropicais. In: REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO, 25., 1991, São Paulo. Anais ... Rio de Janeiro: ABPv, 1991.

t) QUEIROZ, C.A.V. de. Performance prediction models for pavement management in Brazil. Austin: University of Texas, 1981. Tese (doutorado) - University of Texas.

u) RODRIGUES, R.M. Trincamento de pavimentos. Rio de Janeiro, 1991. Tese (Doutorado) - COPPE/UFRJ.

v) SOUZA, Murillo Lopes de. Método de projeto de pavimentos fexíveis. 2. ed. rev. atual. Rio de Janeiro: IPR. DITC, 1979.

w) _____. Pavimentação rodoviária. 2. ed. Rio de Janeiro: IPR, Livros Técnicos e Científicos, 1980.

x) VARGAS, Milton. Introdução à mecânica dos solos. São Paulo: MCgraw-Hill, USP, 1977.

y) VASCONCELOS, V. Reciclagem de pavimentos asfálticos “in-situ” pelo processo Remixes Wirting, relatório técnico. São Paulo, 1988.

z) VERTAMATTI, E. Contribuição ao conhecimento geotécnico de solos da Amazônia com base na investigação de aeroportos em metodologias MCT e resiliente. São José dos Campos: ITA, 1988