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AUTOR:

Prof. GERALDO LUCIANO DE OLIVEIRA MARQUES

FACULDADE DE ENGENHARIA UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA CAMPUS UNIVERSITÁRIO – CEP 36036-330 CP 422 – JUIZ DE FORA – MG e-mail: [email protected]

Universidade Federal de Juiz de Fora Faculdade de Engenharia – Departamento de Transportes e Geotecnia TRN 032 - Pavimentação – Prof. Geraldo Luciano de Oliveira Marques

SUMÁRIO

Capítulo 1 - O PAVIMENTO RODOVIÁRIO 1.1 - Funções do pavimento 1.2 - Aspectos funcionais do pavimento 1.3 - Classificação dos pavimentos

1.3.1- Pavimentos flexíveis: 1.3.2 - Pavimentos rígidos: 1.3.3 - Pavimentos semi-rígidos (semi-flexíveis):

1.4 - Nomenclatura da seção transversal 1.4.1 - Sub-leito: 1.4.2 - Leito: 1.4.3 - Regularização do sub-leito (nivelamento): 1.4.4 - Reforço do sub-leito: 1.4.5 - Sub-base: 1.4.6 - Base: 1.4.7 - Revestimento: 1.4.8 - Acostamento:

Capítulo 2 - PROJETO DE PAVIMENTAÇÃO 2.1 - Estudos geotécnicos

2.1.1- Reconhecimento do subleito 2.1.2 - Estudo das ocorrências de materiais para pavimentação

2.2 – Dimensionamento do Pavimento 2.2.1 – As cargas rodoviárias 2.2.2 – Dimensionamento de pavimentos flexíveis (método do

DNIT)

1 1 2 3 3 4 4 6 6 6 6 6 6 7 7 7 8 9 9

18 26 26 41


Capítulo 3 - BASES E SUB-BASES FLEXÍVEIS 3.1 - Terminologia das bases 3.2 - Construção das camadas do pavimento

3.2.1 – Operações preliminares 3.2.2 - Operação de construção de sub-bases e bases

Capítulo 4 - ESTABILIZAÇÃO DOS SOLOS PARA FINS DE

PAVIMENTAÇÃO 4.1 - Conceito de estabilização para rodovias e aeroportos 4.2 - Objetivo 4.3 - Importância 4.4 - Estudos e análises 4.5 - Métodos de estabilização 4.6 - Estabilização solo-cimento

4.6.1 - Tipos de misturas de solos tratados com cimento 4.6.2 - Mecanismos de reação da mistura solo-cimento 4.6.3 - Fatores que influenciam na estabilização solo-cimento 4.6.4 - A dosagem do solo-cimento 4.6.5 - A nova norma de dosagem solo-cimento (NBR 12253) 4.6.6 - Execução na pista (Senço, 1972) 4.6.7 - Operações básicas para solo-cimento in-situ

4.7 - Estabilização solo-cal: 4.7.1 - A mistura solo-cal 4.7.2 - Mecanismos de reação da mistura solo-cal 4.7.3 - Fatores que influenciam no processo de estabilização dos

solos com cal 4.7.4 - Tipos de estabilização com cal

4.8 - Estabilização solo-betume 4.8.1 - Tipos de misturas 4.8.2 - Principais funções do betume 4.8.3 - Teor de betume 4.8.4 - Métodos de dosagem

4.9 – Estabilização granulométrica 4.9.1 - Métodos de misturas 4.9.2 - Método analítico 4.9.3 - Método das tentativas

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50 57 57 57

64 64 64 64 64 65 66 66 67 68 69 71 76 78 81 82 82 83 83 83 83 84 84 84 84 85 85 86 88


Capítulo 5 - AGREGADOS PARA PAVIMENTAÇÃO 5.1 - Produção de agregados 5.2 - Operação na pedreira 5.3 - Amostragem de agregados 5.4 - Propriedades químicas e mineralógicas dos agregados

5.4.1 - Propriedades químicas de agregados 5.4.2 - Propriedades mineralógicas

5.5 - Propriedades físicas dos agregados 5.5.1 - Tenacidade, resistência abrasiva e dureza 5.5.2 - Durabilidade e sanidade 5.5.3 - Forma da partícula e textura superficial 5.5.4 - Limpeza e materiais deletérios 5.5.5 - Afinidade ao asfalto 5.5.6 - Porosidade e absorção 5.5.7 - Características expansivas 5.5.8 - Polimento e características de atrito 5.5.9 - Densidade específica / massa específica 5.5.10 - Análise granulométrica

Capítulo 6 - MATERIAIS ASFÁLTICOS 6.1 - Definições 6.2 - Classificação quanto à aplicação 6.3 – Classificação quanto à origem 6.4 – Asfaltos para Pavimentação

6.4.1 - Cimento Asfáltico do Petróleo (CAP) 6.4.2 - Asfaltos Diluídos 6.4.3 - Emulsões Asfálticas 6.4.4 - Asfaltos Modificados (Asfaltos Polímeros)

6.5 - Asfaltos Industriais 6.6 - Principais funções do asfalto na pavimentação 6.7 – Serviços de imprimação / pintura de ligação

6.7.1 - Imprimação 6.7.2 - Pintura de ligação

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122 123 123 123 123 129 131 132 132 133 133 133 136


Capítulo 7 - ENSAIOS EM MATERIAIS ASFÁLTICOS 7.1 - Ensaios em Cimentos Asfálticos do Petróleo (CAP)

7.1.1 - Determinação de água 7.1.2 - Determinação do teor de betume em CAP 7.1.3 - Determinação da Consistência de materiais asfálticos 7.1.4 - Determinação da Ductilidade de materiais asfálticos 7.1.5 - Ensaio da mancha (ensaio Oliensis ou Spot Test) 7.1.6 - Determinação do Ponto de Fulgor

7.2 - Ensaios em Asfaltos Diluídos e Emulsões 7.2.1 - Determinação da destilação de asfaltos diluídos 7.2.2 - Ensaio de Flutuação

Capítulo 8 - REVESTIMENTOS 8.1 - Principais funções 8.2 - Terminologia dos revestimentos

8.2.1 - Concreto de cimento 8.2.2 - Macadame cimentado 8.2.3 - Paralelepípedos rejuntados com cimento 8.2.4 - Em solo estabilizado 8.2.5 - Revestimento de alvenaria poliédrica / paralelepípedos 8.2.6 - Blocos de concreto pré-moldados e articulados 8.2.7 - Macadame betuminoso 8.2.8 - Tratamentos superficiais 8.2.9 - Concreto asfáltico (CBUQ) 8.2.10 - Pré-misturado à quente (PMQ) 8.2.11 - Areia asfalto à quente 8.2.12 - Camada porosa de atrito (CPA) 8.2.13 - Stone matrix asphalt (SMA) 8.2.14 - Pré-misturado a frio 8.2.15 - Areia asfalto a frio 8.2.16 - Lama asfáltica 8.2.17 - Misturas graduadas 8.2.18 - Areia asfalto no leito

8.3 - Revestimentos flexíveis por penetração 8.3.1 - Tratamento superficial simples 8.3.2 - Tratamento superficial duplo 8.3.3 - Tratamento superficial triplo

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137 138 138 138 143 144 145 145 146 146

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8.3.4 - Macadame betuminoso por penetração direta. 8.4 - Revestimentos flexíveis por mistura

8.4.1 - Concreto Asfáltico (Concreto Betuminoso Usinado a Quente-CBUQ)

8.4.2 - Pré-Misturado a Quente (PMQ) 8.4.3 - Argamassas asfálticas 8.4.4 - Pré-Misturado a Frio (PMF) 8.4.5 - Areia-asfalto a frio 8.4.6 - Lama-asfáltica (não é revestimento) 8.4.7 - Misturas graduadas 8.4.8 - Areia-asfalto no leito

8.5 - Revestimentos flexíveis em solo estabilizado (revestimento primário)

8.6 - Revestimentos de alvenaria poliédrica / paralelepípedos Capítulo 9 - CONCRETO ASFÁLTICO 9.1 - Equipamentos utilizados 9.2 - Distribuição e compressão da mistura 9.3 - Controles 9.4 - Propriedades básicas 9.5 - Constituição da mistura 9.6- Parâmetros de interesse 9.7 - Dosagem do concreto asfáltico 9.8 - O Ensaio Marshall para misturas asfálticas 9.9 - Controle do teor ótimo de ligante e granulometria Capítulo 10 - A DEFORMABILIDADE EM MISTURAS ASFÁLTICAS 10.1 – Introdução 10.2 - O comportamento dinâmico de misturas asfálticas 10.3 - O Ensaio de tração diametral indireta 10.4 - O Conceito de Módulo de Resiliência de Misturas Asfálticas 10.5 - O Conceito de Módulo de Resiliência de Solos 10.6 - O equipamento para determinação do Módulo de Resiliência

de Misturas Asfálticas 10.7 - O equipamento para determinação do MR de Solos 10.8 - Referências Bibliográficas

158 160 161 161 161 162 162 165 165 165 166 166

166

169

170 172 173 174 174 175 176 183 184

186 186 187 188 190 193

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Universidade Federal de Juiz de Fora Faculdade de Engenharia – Departamento de Transporte s e Geotecnia TRN 032 - Pavimentação – Prof. Geraldo Luciano de Oliveira Marques

Capítulo 1

O PAVIMENTO RODOVIÁRIO

Em obras de engenharia civil como construções de rodovias, aeroportos, ruas, etc, a superestrutura é constituída por um sistema de camadas de espessuras finitas, assente sobre o terreno de fundação, considerado como semi-espaço infinito e designado como sub-leito (SENÇO, 1997). Segundo SANTANA (1993), Pavimento é uma estrutura construída sobre a superfície obtida pelos serviços de terraplanagem com a função principal de fornecer ao usuário segurança e conforto, que devem ser conseguidos sob o ponto de vista da engenharia, isto é, com a máxima qualidade e o mínimo custo. Para SOUZA (1980), Pavimento é uma estrutura construída após a terraplanagem por meio de camadas de vários materiais de diferentes características de resistência e deformabilidade. Esta estrutura assim constituída apresenta um elevado grau de complexidade no que se refere ao cálculo das tensões e deformações. 1.1 - Funções do pavimento Segundo a NBR-7207/82 da ABNT tem-se a seguinte definição: "O pavimento é uma estrutura construída após terraplenagem e destinada, econômica e simultaneamente, em seu conjunto, a:

a) Resistir e distribuir ao subleito os esforços verticais produzidos pelo tráfego; b) Melhorar as condições de rolamento quanto à comodidade e segurança; c) Resistir aos esforços horizontais que nela atuam, tornando mais durável a

superfície de rolamento."

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1.2 - Aspectos funcionais do pavimento Quando o pavimento é solicitado por uma carga de veículo Q, que se desloca com uma velocidade V, recebe uma tensão vertical σo (de compressão) e uma tensão horizontal τo (de cisalhamento), conforme figura 01 (SANTANA, 1993). A variadas camadas componentes da estrutura do pavimento também terão a função de diluir a tensão vertical aplicada na superfície, de tal forma que o sub-leito receba uma parcela bem menor desta tensão superficial (p1). A tensão horizontal aplicada na superfície exige que esta tenha uma coesão mínima.

Figura 01 - Cargas no Pavimento (SANTANA, 1993)

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1.3 - Classificação dos pavimentos Essencialmente pode-se classificar a estrutura de um pavimento em: 1.3.1- Pavimentos flexíveis: São aqueles constituídos por camadas que não trabalham à tração. Normalmente são constituídos de revestimento betuminoso delgado sobre camadas puramente granulares. A capacidade de suporte é função das características de distribuição de cargas por um sistema de camadas superpostas, onde as de melhor qualidade encontram-se mais próximas da carga aplicada. Um exemplo de uma seção típica pode ser visto na figura 02, a seguir. No dimensionamento tradicional são consideradas as características geotécnicas dos materiais a serem usados, e a definição da espessura das várias camadas depende do valor da CBR e do mínimo de solicitação de um eixo padrão(8,2 ton.).

Figura 02 - Seção Transversal Típica de Pavimento Flexível

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1.3.2 - Pavimentos rígidos: São constituídos por camadas que trabalham essencialmente à tração. Seu dimensionamento é baseado nas propriedades resistentes de placas de concreto de cimento Portland, as quais são apoiadas em uma camada de transição, a sub-base. A determinação da espessura é conseguida a partir da resistência à tração do concreto e são feitas considerações em relação à fadiga, coeficiente de reação do sub-leito e cargas aplicadas. São pouco deformáveis com uma vida útil maior. O dimensionamento do pavimento flexível é comandado pela resistência do sub-leito e do pavimento rígido pela resistência do próprio pavimento. Seção característica pode ser visto na figura 03.

Figura 03 - Seção Transversal Típica de Pavimento Rígido 1.3.3 - Pavimentos semi-rígidos (semi-flexíveis): Situação intermediária entre os pavimentos rígidos e flexíveis. É o caso das misturas solo-cimento, solo -cal, solo-betume dentre outras, que apresentam razoável resistência à tração. Para (MEDINA, 1997), consideram-se tradicionalmente duas categorias de pavimentos: - Pavimento flexível: constituído por um revestimento betuminoso sobre uma base granular ou de solo estabilizado granulometricamente. - Pavimento rígido: construído por placas de concreto (raramente é armado) assentes sobre o solo de fundação ou Sub-base intermediária.

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Quando se tem uma base cimentada sob o revestimento betuminoso, o pavimento é dito semi-rígido. O pavimento reforçado de concreto asfáltico sobre placa de concreto é considerado como pavimento composto.

Segundo MEDINA (1997), perde-se o sentido a definição das camadas quanto às suas funções específicas e distintas umas das outras, à medida que se passou a analisar o pavimento como um sistema de camadas e a calcular as tensões e deformações. A partir daí começou-se a considerar a absorção dos esforços de tração pelas camadas de rigidez como o concreto asfáltico. Ainda, segundo MEDINA (1997), “A mecânica dos pavimentos é uma disciplina da engenharia civil que estuda os pavimentos como sistemas em camadas e sujeitos a cargas dos veículos. Faz-se o cálculo de tensões, deformações e deslocamentos, conhecidos os parâmetros de deformabilidade, geralmente com a utilização de programas de computação. Verifica-se o número de aplicações de carga que leva o revestimento asfáltico ou a camada cimentada à ruptura por fadiga” (figura 04)

Figura 04 – Tensões no pavimento (MEDINA, 1997)

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1.4 - Nomenclatura da seção transversal A nomenclatura descrita a seguir refere-se às camadas a aos componentes principais que aparecem numa seção típica de pavimentos flexíveis e rígidos. 1.4.1 - Sub-leito: É o terreno de fundação onde será apoiado todo o pavimento. Deve ser considerado e estudado até as profundidades em que atuam significativamente as cargas impostas pelo tráfego (de 60 a 1,50 m de profundidade). Se o CBR do sub-leito for <2% , ele deve ser substituído por um material melhor, (2%≤CBR≤20) até pelo menos 1 ,00 metro. Se o CBR do material do sub-leito for ≥ 20% , pode ser usado como sub-base. 1.4.2 - Leito: É a superfície do sub-leito (em área) obtida pela terraplanagem ou obra de arte e conformada ao greide e seção transversal. 1.4.3 - Regularização do sub-leito (nivelamento): É a operação destinada a conformar o leito, transversal e longitudinalmente. Poderá ou não existir, dependendo das condições do leito. Compreende cortes ou aterros até 20 cm de espessura. 1.4.4 - Reforço do sub-leito: É a camada de espessura constante transversalmente e variável longitudinalmente, de acordo com o dimensionamento do pavimento, fazendo parte integrante deste e que, por circunstâncias técnico econômicas, será executada sobre o sub-leito regularizado. Serve para melhorar as qualidades do sub-leito e regularizar a espessura da sub-base. 1.4.5 - Sub-base: Camada complementar à base. Deve ser usada quando não for aconselhável executar a base diretamente sobre o leito regularizado ou sobre o reforço, por circunstâncias técnico-econômicas. Pode ser usado para regularizar a espessura da base.

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1.4.6 - Base: Camada destinada a resistir e distribuir ao sub-leito, os esforços oriundos do tráfego e sobre a qual se construirá o revestimento. 1.4.7 - Revestimento: É camada, tanto quanto possível impermeável, que recebe diretamente a ação do rolamento dos veículos e destinada econômica e simultaneamente:

- a melhorar as condições do rolamento quanto à comodidade e segurança; - a resistir aos esforços horizontais que nele atuam, tornando mais durável a superfície de rolamento.

Deve ser resistente ao desgaste. Também chamada de capa ou camada de desgaste. 1.4.8 - Acostamento: Parte da plataforma contígua à pista de rolamentos, destinado ao estacionamento de veículos, ao transito em caso de emergência e ao suporte lateral do pavimento.

Nos pavimentos rígidos também são feitas as operações de regularização do sub-leito e reforço, quando necessário. A camada de sub-base tem o objetivo de evitar o bombeamento dos solos do sub-leito. A placa de concreto de cimento tem a função de servir ao mesmo tempo como base e revestimento.

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Capítulo 2

PROJETO DE PAVIMENTAÇÃO

Segundo o DNER (1996) um Projeto de Engenharia tem sua versão final intitulada Projeto Executivo e 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. O processo comporta três etapas que se caracterizam pelo crescente grau de precisão: Estudos Preliminares; Anteprojeto e Projeto Executivo. 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 alocados e materiais e mão-de-obra em correlação com os cronogramas físicos e financeiros. Na fase de anteprojeto são desenvolvidos, ordinariamente os Estudos de Tráfego, Estudos Geológicos, Estudos Topográficos, Estudos Hidrológicos e Estudos Geotécnicos.

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Na fase de projeto são complementados os estudos e desenvolvidos o 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. Neste capítulo será abordado o Projeto de Pavimentação 2.1 - Estudos geotécnicos É a parte do projeto que analisa o comportamento dos elementos do solo no que se refere diretamente à obra. Os estudos geotécnicos, de um modo gerral podem ser assim divididos:

Reconhecimento do subleito Estudos Estudos de jazidas Correntes Estudos de Empréstimos Sondagens para obras de arte

Estudos Geotécnicos Estudos Estudo de fundações Especiais Estudo de taludes Estudo de maciço para túneis

Os estudos geotécnicos para um Projeto de Pavimentação compreendem: - Reconhecimento do Subleito - Estudos de Ocorrências de Materiais para Pavimentação 2.1.1- Reconhecimento do subleito Para o dimensionamento de um pavimento rodoviário é indispensável o conhecimento do solo que servirá para a futura estrutura a ser construída. Este solo de fundação, chamado subleito, requer atenção especial, através de estudos geotécnicos, que possibilitam o seu reconhecimento, identificação e quantificação das suas características físicas e mecânicas assim como a obtenção dos parâmetros geotécnicos necessários ao dimensionamento da estrutura.

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A espessura final do pavimento, assim como os tipos de materiais a serem empregados são função das condições do subleito. Quanto pior forem as condições do subleito, maior será a espessura do pavimento, podendo muitas vezes, ser requerida a substituição parcial do mesmo, com troca por outro de melhores condições. O estudo do reconhecimento do solo do subleito, normalmente é feito em estradas com terraplanagem concluída embora haja também, uma tendência no sentido de que todos os estudos tratados sejam feitos previamente à terraplanagem. Desta forma o projeto da rodovia englobaria os projetos de terraplanagem e pavimentação. a) Objetivos 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 (DNER, 1996). Nestes estudos são fixadas as diretrizes que devem reger os trabalhos de coleta de amostras do subleito, de modo que se disponha de elementos necessários para o projeto de pavimentação. b) Seqüência dos serviços O reconhecimento do subleito é normalmente feito em três fases:

Inspeção expedita no campo:

Nesta fase são feitas sondagens superficiais 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. Coleta de amostras / ensaios:

Estas amostras visam fornecer material para a realização dos ensaios geotécnicos e posterior traçado dos perfis de solos. São definidos a partir dos elementos fornecidos pela inspeção expedia do campo.

Traçado do perfil longitudinal:

De posse dos resultados dos ensaios feitos em cada camada ou horizonte de cada furo, traça-se o perfil longitudinal de solos constituintes do subleito estudado.

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c) Inspeção expedita de campo Este item foi extraído de DNER (1996) 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 m a 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: - Bloco de rocha: pedaço isolado de rocha que tenha diâmetro superior a 1 m; - Matacão: pedaço de rocha que tenha diâmetro médio entre 25cm e 1m; - Pedra de mão: pedaço de rocha que tenha diâmetro médio entre 76 mm e 25 cm; - Pedregulho: fração de solo entre as peneiras de 76 mm (3") e de 2,0 mm (nº 10); - Areia: . Grossa: fração de solo entre as peneiras de 2,0 mm (nº 10) e 0,42 mm (nº 40); . Fina: fração de solo entre as peneiras de 0,42 mm (nº40) e 0,075 mm (nº 200); - Silte e Argila: fração de solo constituída por grãos de diâmetro abaixo de 0,075mm. 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.

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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 (nº 40). O solo tomará o nome da fração dominante, para os casos em que a fração passando na peneira nº 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" (Figura 1) d) Coleta de amostras e execução dos ensaios Este item foi extraído de DNER (1996) A medida que forem sendo executadas as sondagens e procedida a inspeção expedita no campo, são coletadas amostras para a realização dos seguintes ensaios de laboratório: - Granulometria por peneiramento com lavagem do material na peneira de 2,0 mm (nº

10) e de 0,075 mm (nº 200); - Limite de Liquidez; - Limite de Plasticidade; - Limite de Contração em casos especiais de materiais do subleito; - Compactação; - Massa Específica Aparente "in situ"; - Índice Suporte Califórnia (ISC); - Expansibilidade no caso de solos lateríticos. A coleta das amostras 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.

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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. e)Traçado do perfil longitudinal / apresentação dos resultados Segundo o DNER (1996) os resultados dos ensaios de laboratórios devem constar de um "Quadro - Resumo de Resultados de Ensaios" (Figura 2), notando-se que, para dar generalidade ao modelo, figuram ensaios que podem não ser feitos durante o reconhecimento do subleito. Com base no "Quadro-Resumo", 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 nº 10, nº 40 e nº 200.

• LL • IP • IG • ISC • Expansão (ISC) O DNER tem utilizado o seguinte plano de amostragem para a análise estatística dos resultados dos ensaios:

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Chamando X1, X2, X3 ...., Xn, os valores individuais de qualquer uma das características citadas, tem-se:

X XN

XX

Nmax = + + =∑1 29

0 68,

,σ

σ

1

)X-(X= 68,0

29,1min −

∑−−=

NNXX σσ

σ

onde: N = Número de amostras X = valor individual X = média aritmética σ = desvio padrão Xmin. = valor mínimo provável, estatisticamente Xmáx. = valor máximo provável, estatisticamente N ≥ 9 (número de determinações feitas) 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 o Quadro da Figura 3. Um perfil longitudinal com indicação dos grupos de solos pode ser visto na figura 4.

B O L E T I M D E S O N D A G E M Interessado: Procedência: Nº Finalidade: Data Sondador: Visto:

Estaca Furo nº Posição Profundidade total

D e s c r i ç ã o

Figura 1 – Boletim de Sondagem (DNER, 1996)

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S U B T R E C H O : Q U A D R O - R E S U M O D O S

R E S U L T A D O S D O S E N S A I O S

Figura 2 – Quadro Resumo dos Resultados dos Ensaios

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A N Á L I S E D O S S O L O S D O S U B T R E C H O n º _ _ _ _ _ _ _

E S T A C A _ _ _ _ _ _ _ _ _ A E S T A C A _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Figura 3 – Análise Estatística dos Resultados (DNER, 1996)

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Figura 4 – Exemplo de Perfil Longitudinal (DNER, 1996)

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2.1.2 - Estudo das ocorrências de materiais para pavimentação Nesta fase são feitos estudos específicos nas Jazidas da região próxima à construção da rodovia que serão analisadas para possível emprego na construção das camadas do pavimento (regularização do sub-leito, reforço, subbase, base e revestimento ). Estes estudos são baseados nos dados da Geologia e Pedologia da região e podem ser utilizados fotografias aéreas, mapas geológicos, além de pesquisa com os moradores da região, reconhecimento de jazidas antigas, depósitos aluvionares às margens dos rios, etc. Durante os trabalhos é feita também a localização das fontes de abastecimentos de água. O termo “Jazida” denomina todo depósito natural de material capaz de fornecer matéria-prima para as mais diversas obras de engenharia e o termo “Ocorrêmcia” é empregado quando a matéria-prima ainda não está sendo explorada O DNER fixa modo como deve ser procedido o estudo de jazidas. Normalmente são feitas em duas etapas :

- Prospecção preliminar - Prospecção definitiva

Os próximos itens fora adaptados do Manual de Pavimentação do DNER (DNER, 1996) a) Prospecção preliminar 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: - Inspeção expedita no campo; - Sondagens; e - Ensaios de laboratórios. Assim sendo nas ocorrências de materiais julgados aproveitáveis na inspeção de campo, procede-se de seguinte modo: • 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;

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• 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;

• 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 5 – Esquema de Locação de Jazida Uma ocorrência será considerada satisfatória para a prospecção definitiva, quando os materiais coletados e ensaiados quanto a: • Granulometria por peneiramento com lavagem do material na peneira de 2,0 mm

(nº 10) e de 0,075 mm (nº 200); • Limite de Liquidez LL.; • Limite de Plasticidade LP; • Equivalente de Areia; • Compactação; • 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:

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Para reforço do subleito: características geotécnicas superiores a do subleito, demonstrados pelos ensaios de I.S.C. e de caracterização (Granulometria, LL, LP). Para sub-base granulometricamente estabilizada: ISC > 20 e Índice do Grupo IG = 0 para qualquer tipo de tráfego. Para base estabilizada granulometricamente: • Limite de Liquidez máximo: 25% • Índice de Plasticidade máximo: 6% • 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:

TIPOS I II PENEIRAS A B C D E F

% em peso passando 2” 100 100 — — — — 1” — 75-90 100 100 100 100

3/8” 30-65 40-75 50-85 60-100 — — Nº 4 25-55 30-60 35-65 50-85 55-100 70-100

+Nº 10 15-40 20-45 25-50 40-70 40-100 55-100 Nº 40 8-20 15-30 15-30 25-45 20-50 30-70 Nº 200 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: - O volume de capa ou de expurgo da pedreira; - A altura e a largura da frente de exploração de rocha aparentemente sã da pedreira. b) Prospecção definitiva A prospecção definitiva das ocorrências de materiais compreende: - Sondagens e coleta de amostras - Ensaios de laboratório - Avaliação de volume das ocorrências

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Sondagens e coleta de amostras 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. Ensaios de laboratório 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". Avaliação de volume das ocorrências – cubagem Com a rede de furos lançada (de 30 em 30m) e com a profundidade de cada furo e cada horizonte, pode-se calcular o volume de cada tipo de material encontrado na jazida. As quantidades mínimas de materiais de ocorrência a serem reconhecidas, para cada quilômetro de pavimento de estrada, são aproximadamente as seguintes:

Regularização e reforço do subleito .............. 2 500m3 Sub-base ..................................................... 2 000m

3

Base ........................................................... 2 000m3

Areia ........................................................... 300m3

Revestimento (Pedreiras) ........................... 500m3

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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 Abrasão Los Angeles, Sanidade e Adesividade 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 pelos 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. c) Apresentação dos resultados Os resultados das sondagens e dos ensaios dos materiais das amostras das ocorrências de solos e materiais granulares são apresentados através dos seguintes elementos: • Boletim de Sondagem (Figura 1) • Quadro-resumo dos Resultados dos Ensaios (Figura 2) • Análise Estatística dos Resultados (Figura 6) • Planta de Situação das Ocorrência (Figura 7) • Perfis de Sondagem Típicos (Figura 8) Geralmente para cada ocorrência é apontada a designação de J-1, 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.

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Figura 6 - Análise Estatística dos Resultados

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SUBTRECHO:

-

Figura 7 - Planta de Situação das Ocorrências

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P R O P R I E T Á R I O D A Á R E A

A u sência de mater ia i s de le té r icos

Figura 8 - Perfis de Sondagem Típico

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2.2 – Dimensionamento do Pavimento Neste item será estudado o dimensionamento de pavimentos flexíveis. Será abordado o método de dimensionamento adotado pelo DNER (DNIT) denominado método do Engenheiro Murilo Lopes de Souza. Todo o procedimento de dimensionamento aqui apresentado foi retirado do Manual de Pavimentação do DNER (DNER, 1996), tendo sido modificado apenas a numeração dos itens para adaptação a estas notas de aula. Na parte inicial será apresentado o estudo sobre as cargas rodoviárias, obtido das seguintes referências: DNER (1996), SOUZA (1980) e NEVES (2002). 2.2.1 – As cargas rodoviárias As cargas dos veículos são transmitidas ao pavimento através das rodas dos pneumáticos. Para efeito de dimensionamento de pavimentos o tráfego de veículos comerciais (caminhões, ônibus) é de fundamental importância. No projeto geométrico são considerados tanto o tráfego de veículos comerciais quanto o tráfego de veículos de passageiros (carro de passeio), constituindo assim o tráfego total. a) Os eixos As rodas dos pneumáticos (simples ou duplas) são acopladas aos eixos, que podem ser classificadas da seguinte forma: Eixos Simples: Um conjunto de duas ou mais rodas, cujos centros estão em um plano transversal vertical ou podem ser incluídos entre dois planos transversais verticais, distantes de 100 cm, que se estendam por toda a largura do veículo. Pode-se ainda definir: EIXO SIMPLES DE RODAS SIMPLES: com duas rodas, uma em cada extremidade (2 pneus); e EIXOS SIMPLES DE RODAS DUPLAS: com quatro rodas, sendo duas em cada extremidade (4 pneus). Eixos Tandem: Quando dois ou mais eixos consecutivos, cujos centros estão distantes de 100 cm a 240 cm e ligados a um dispositivo de suspensão que distribui a carga igualmente entre os eixos (balancin). O conjunto de eixos constitui um eixo tandem. Pode-se ainda definir:

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EIXO TANDEM DUPLO: com dois eixos, com duas rodas em cada extremidade de cada eixo (8 pneus). Nos fabricantes nacionais o espaçamento médio de 1,36 m; EIXO TANDEM TRIPLO: com três eixos, com duas rodas em cada extremidade de cada eixo (12 pneus).

(a) (b) Figura 9 – Exemplos de Eixos Simples (a) e Tandem duplo (b) b) Os veículos No Brasil os veículos comerciais devem obedecer a certos limites e as cargas por eixo não podem ser superiores a determinados valores, segundo a legislação em vigor. Quem regulamenta estes limites para as cargas máximas legais é a chamada lei da balança. Segundo NEVES (2002) esta lei tem o número original 5-105 de 21/09/66 do CNT (Código Nacional de Trânsito), que depois foi alterada por: - Decreto Nº 62.127 de 16/10/68; - Com modificações introduzidas pelo Decreto Nº 98.933 de 07/02/90; - Lei Nº 7.408 de 25/01/85, que fixava uma tolerância máxima de 5%. Código de Trânsito Brasileiro através da Lei No 9.043 de 23/09/97 e da Resolução No 12 de 6/12/98 do CONTRAN regulamentou as seguintes cargas máximas legais no Brasil:

Eixo Carga Máxima Legal Com Tolerância de 7,5 % Dianteiro simples de roda simples 6 t 6.45 t

Simples de roda simples 10 t 10,75 t Tandem duplo 17 t 18,28 t Tandem Triplo 25,5 t 27,41 t

Duplo de Tribus 13,5 t 14,51

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O dimensionamento do pavimento é feito com base na carga máxima legal. Ainda pose-se encontrar as seguintes limitações: - Peso bruto por eixo isolado: 10 ton. quando o apoio no pavimento se dá em 4 pneus e 5 ton. quando o apoio no pavimento se dá em 2 pneus. - Peso bruto por conjunto de 2 eixos tandem de 17 ton., quando a distância entre dois planos verticais que contenham os centros das rodas estiver compreendida entre 1,20m e 1,40m. - Peso bruto por conjunto de 2 eixos não em tandem de 15 ton., quando a distância entre dois planos verticais que contenham os centros das rodas estiver compreendida entre 1,20m e 1,40m. - Peso bruto total por veículo ou combinação de veículo de 40 ton. Nenhuma combinação poderá ter mais de 2 unidades. Se a distância entre dois planos paralelos contenham os centros das rodas de dois eixos adjacentes for inferior a 1,20m, a carga transmitida ao pavimento por esses dois eixos em conjunto não poderá ser superior a 10 ton. Se a distância for superior a 2,40m, cada eixo será considerado como se fosse isolado e poderá transmitir ao pavimento 10 ton de carga. Para o DNER, os veículos podem ser classificados em veículos leves e veículos de carga ou comerciais. Segundo NEVES (2002) os veículos são assim denominados: Veículos leves: CARRO DE PASSEIO, automóveis e utilitários leves (Kombi, Pick-up), todos com dois eixos e apenas rodas simples com dois pneumáticos por eixo (total de 4 pneus). Dividem-se em duas subclasses: Automóveis e Utilitários (furgões, Kombi e Pick-up). CAMINHÃO LEVE (2C-Leve): inclui caminhonetes e caminhões leves com dois eixos, sendo o dianteiro de rodas simples e o traseiro de rodas duplas, 6 pneus, (tipo 608, F 4000, etc.), além de veículos de camping leves; Veículos de carga ou comerciais: ÔNIBUS, para transporte de passageiros, compreendendo: - Ônibus Urbano e Ônibus de Viagem (similar ao Caminhão 2C), com dois eixos: o

dianteiro de rodas simples e o traseiro de rodas duplas (6 pneus); - Tribus: ônibus com três eixos (similar ao Caminhão 3C), com eixo dianteiro de rodas

simples e traseiro especial, compreendendo conjunto de um eixo de rodas duplas e outro de rodas simples (8 pneus).

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CAMINHÃO DE DOIS EIXOS, EM UMA SÓ UNIDADE (2C-Pesado): esta categoria inclui os caminhões basculantes, de carroceria, baú e tanque, veículos de camping e de recreação, veículos moradia, etc, tendo dois eixos com rodas simples no dianteiro e rodas duplas na traseira (6 pneus); CAMINHÃO DE TRÊS EIXOS, EM UMA SÓ UNIDADE (3C): todos os veículos que, em um mesmo chassi, tenham três eixos. Esta categoria inclui caminhões betoneira, caminhões basculantes pesados, caminhões de carroceria e baús longos, etc, tendo três eixos: dianteiro de rodas simples e traseiros (tandem duplo ou não) de rodas duplas (10 pneus); CAMINHÃO DE QUATRO EIXOS, EM UMA SÓ UNIDADE (4C): todos os veículos que, em um mesmo chassi, tenham quatro eixos (geralmente basculantes de minérios): eixo dianteiro de rodas simples e traseiro (tandem) de rodas duplas (14 pneus). Raro. Caminhões com semi-reboques (carretas): CAMINHÃO COM SEMI-REBOQUE COM TRÊS EIXOS (2S1): veículos com três eixos, formados por duas unidades, sendo que uma das quais é um cavalo motor (com dois eixos) e o reboque com eixo (10 pneus). CAMINHÃO COM SEMI-REBOQUE, COM QUATRO EIXOS (2S2): veículos com quatro eixos, consistindo de duas unidades, uma das quais é um cavalo motor (com dois eixos) e o reboque com 2 eixos (tandem duplo), com 14 pneus; CAMINHÃO COM SEMI-REBOQUE, COM CINCO EIXOS (2S3): veículos com cinco eixos, constituídos por duas unidades, uma das quais é um cavalo motor (com dois eixos), e o reboque com 3 eixos (tandem triplo), com 18 pneus; CAMINHÃO COM SEMI-REBOQUE, COM CINCO EIXOS (3S2): veículos com cinco eixos, constituídos por duas unidades, uma das quais é um cavalo motor (com três eixos, sendo o traseiro duplo), e o reboque com 2 eixos (tandem duplo), com 18 pneus; CAMINHÃO COM SEMI-REBOQUE, COM SEIS EIXOS (3S3): veículos com seis eixos, constituídos de duas unidades, uma das quais é um cavalo motor (com três eixos, sendo o traseiro tandem duplo), e o reboque com 3 eixos (tandem triplo), com 22 pneus;

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Caminhões com reboques (“Romeu e Julieta” ou “TREMINHÃO”): CAMINHÃO TRACIONANDO UNIDADES MÚLTIPLAS, COM CINCO EIXOS OU MENOS (2C2/2C3/3C2): veículos com cinco eixos ou menos, constituídos por duas unidades, uma das quais é a unidade motora, com várias configurações; CAMINHÃO TRACIONANDO UNIDADES MÚLTIPLAS, COM SEIS EIXOS (3C3): veículos de seis eixos, constituídos por duas unidades, uma das quais é a motora, em várias configurações; CAMINHÃO TRACIONANDO UNIDADES MÚLTIPLAS, COM SETE EIXOS OU MAIS (3C4): veículos com sete ou mais eixos, constituídos por duas unidades ou mais, uma das quais é a motora; Caminhões especiais: BITREM (3S2S2): unidade tratora e 2 semi-reboques, com 4 conjuntos de eixos (7

eixos individuais); TRITREM (3S2S2S2): unidade tratora e 3 semi-reboques, com 5 conjuntos de eixos (9

eixos individuais); RODO-TREM (3S2C4): unidade tratora e 1 semi-reboque, e um reboque, com total de

5 conjuntos de eixos (9 eixos individuais). CAMINHÕES COM SEMI-REBOQUE DE VÁRIOS EIXOS - para grandes cargas; SEMI-REBOQUE 3 S 1 - Raro. Outros: MOTOCICLETAS, TRICICLOS, BICICLETAS, CARROÇAS, ETC.

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Figura 10 – Tipos de Veículos e Carga Máxima Legal (NEVES, 2002)

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c) Área de contato entre pneumático e pavimento Quando os pneus são novos a área de contado é elíptica, tornando-se velhos a área toma o formato retangular. Pode ser expressa da seguinte forma: A = P onde A → Área de contato K.p P → Carga atuando sobre pneumático p → Pressão de enchimento do pneumático k → Fator que leva em consideração a rigidez do pneu (1 a 1,3) d) - O tráfego rodoviário No estudo do tráfego rodoviário são comuns as seguintes definições: Volume de tráfego: Número de veículos que passa em um ponto da rodovia, em determinado intervalo de tempo: hora, dia, mês, ano. Volume médio diário (Vm ou VMD): Número de veículos que circulam em uma estrada durante um ano, dividido pelo número de dias do ano Volume diário de tráfego Capacidade de tráfego de uma faixa : Número máximo de veículos de passageiros que podem passar por hora na faixa de tráfego. Para o dimensionamento do pavimento os dois primeiro são mais importantes. e) Crescimento do tráfego O projeto de um pavimento é feito para um período de tempo, denominado período “P”, expresso em anos. No início do período “P” admite-se um volume inicial de veículos denominado “Vo”. Durante o decorrer do período de utilização da rodovia o volume de veículos tenderá a aumentar, aparecendo daí as denominações de tráfego Atual, tráfego Desviado e tráfego Gerado. No final do período “P” o volume final de veículos é chamado de tráfego final, designado pelo termo “Vt”.

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O crescimento do tráfego durante o período de utilização da rodovia poderá ser previsto através projeções matemáticas, que são baseadas no volume de veículo inicial, período de projeto, taxa de crescimento anual, dentre outros. As duas formas de crescimento do tráfego mais utilizadas são as seguintes: Crescimento em progressão aritmética ou crescimento linear Vt = 365 x P x Vm Vm = Vo ( 2 + P.t) K 2 onde

Vt → Volume total de tráfego para um período P Vm → Volume médio diário Vo → Volume médio diário no ano anterior ao período considerado t → Taxa de crescimento anual

k → Fator que leva em consideração o tráfego gerado e desviado Tráfego Gerado: é o tráfego que surge pelo estímulo da pavimentação, restauração ou duplicação da Rodovia. Normalmente é gerado por empreendimentos novos (Indústrias, Minerações, etc) atraídos pelas boas condições de transporte. Tráfego Desviado: é o tráfego atraído de outras rodovias existentes, em função da pavimentação, restauração ou duplicação da Rodovia. Crescimento em progressão geométrica ou crescimento exponencial Vt = 365 x Vo x (1 + t)P - 1 K t f) O conceito de eixo padrão rodoviário Como em uma rodovia trafegam vários tipos de veículos com variadas cargas em cada eixo foi necessário introduzir o conceito de Eixo Padrão Rodoviário. Este eixo é um eixo simples de rodas duplas com as seguintes características: Carga por Eixo (P): 18 Kips = 18.000 lb = 8.165 Kgf = 8,2 tf = 80 KN Carga por roda (P/4): 4,5 Kips = 4.500 lb = 2.041 Kgf = 2,04 tf = 20 KN Pressão de Enchimento dos Pneus (p): 80 lb/Pol2 = 5,6 Kgf/cm2 Pressão de Contato Pneu-Pavimento (q): 5,6 Kgf/cm2 Raio da Área de Contato Pneu-Pavimento (r): 10,8 cm Afastamento entre Pneus por Roda (s): 32,4 cm

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Figura 11 – Eixo Padrão Rodoviário g) Estudo do tráfego Para efeito de dimensionamento de pavimentos, existem dois parâmetros de grande interesse: Número de eixos que solicitam o pavimento durante o período de projeto → “n” n = Vt x FE Onde: FE → Fator de Eixo: É o número que multiplicado pela quantidade de veículos dá o

número de eixos. É calculado por amostragem representativa do trafego em questão, ou seja:

FE = namost Vtamost Número “N” Representa o número de repetições de carga equivalente a um eixo de 8,2 ton tomado como padrão (Eixo Padrão Rodoviário). Este é o parâmetro de maior importância na maioria dos métodos e processos de dimensionamento de pavimentos. É definido da seguinte maneira: N = n x FC Sendo FC (Fator de carga) o número que multiplicado pelo número de eixos dá o número equivalente de eixos padrão. É conseguido através de gráficos específicos e é função da valor da carga de eixo (simples, tandem duplo, tandem triplo). A Figura 12, dá os fatores de equivalência de operação entre eixos simples e "tandem", com diferentes cargas e o eixo simples padrão com carga de 8,2t (18.000 lbs). O valor a ser adotado em projeto é dado pela seguinte expressão:

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FC = ∑ Pj x FCj 100 Onde: Pj → Porcentagem com que incidem cada categoria de veículos “j” FCj → Fator de carga para cada categoria de veículo “j” Conclusão n = Vt x FE (1) N = n x FC (2) (1) em (2) N = Vt x FE x FC N = 365 x P x Vm x FE x FC Obs.: (FE x FC Também chamado de FV)

Figura 12 – Fatores de equivalência de Operações

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h) - Exemplos numéricos 1) Calcular o número “N” a ser utilizado no dimensionamento do pavimento de uma rodovia que terá um volume médio diário de 2500 veículos para um período de projeto de 10 anos. Uma amostragem representativa do tráfego para esta rodovia contou com 300 veículos comerciais, distribuídos da seguinte forma: 200 veículos com 2 eixos; 80 veículos com 3 eixos e 20 veículos com 4 eixos. As porcentagens com que incidem eixos simples e também por diferentes categorias de peso, são dados no quadro abaixo.

Eixos Simples

(t)

% de ocorrências na amostragem

(Pi)

Frequência Fator de equivalência

de carga (FCj)

Fator de Carga (FC)

2 4 6

10

41 28 14 14

295 202 101 101

0,003 0,04 0,30 3,00

0,0012 0,0112 0,0420 0,4200

Eixos Tandem

(t)

10 16

2 1

14 7

0,6 6,0

0,0120 0,0600

Total 100 720 (n) - 0,5464 Solução: a) Cálculo do número total de eixos da amostragem (n) n = 200 x 2 + 80 x 3 + 20 x 4 = 720 b) Cálculo de FE n amost = Vt amost x FE FE = 720 / 300 ? FE = 2,4 c) Cálculo de FC FC = 0,5464 (coluna 5) d) Cálculo do “N” N = 365 x P x Vm x FE x FC N = 365 x 10 x 2500 x 2,4 x 0,5464 N = 1,19 x 107

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2) (SOUZA, 1980) Uma estrada apresenta um volume de tráfego, nos dois sentidos, de 2Vo = 4000 veículos por dia com a seguinte distribuição: Carros de passeio → 30% Caminhões leves → 4% Caminhões médios → 55% Caminhões pesados → 6% Ônibus → 0% Reboques e semi-reboques → 5% Considerando um período de projeto de 10 anos, Vm = 3000 veículos, e tomando como base os dados de pesagem apresentados no quadro abaixo, pede-se: 1) Calcular os fatores de veículos (FV) de acordo com os fatores de equiv. do DNER. 2) Determinar o número N, considerando o tráfego total. 3) Determinar o número N, considerando apenas o tráfego comercial. Dados de uma estação de pesagem para veículos pesados:

Caminhões Médios (FEi = 2,00) Eixos Simples

(t) Porcentagem

(Pji) Fator de

Equivalência (FCj) Equivalência

(Pji) (FCj) 1 6 - - 2 32 0,004 0,128 3 18 0,020 0,360 4 9 0,050 0,450 5 5 0,100 5,000 6 3 0,300 0,900 7 3 0,500 1,500 8 7 1,000 7,000 9 9 2,000 18,00

10 4 3,500 14,00 11 2 6,000 12,00 12 1 10,00 10,00 13 1 15,00 15,00 ∑ 100 84,338

Obs.: j → Carga; i → Categoria

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Caminhões Pesados (FEi = 2,00) Eixos Simples

(t) Porcentagem

(Pji) Fator de


(Pji) (FCj) 2 3 0,005 0,012 3 8 0,020 0,120 4 26 0,050 1,300 5 13 0,100 1,300 6 1 0,300 0,300

Eixos Tandem (t) 3 1 0,005 0,005 5 2 0,020 0,040 6 2 0,060 0,120 7 1 0,100 0,100 8 1 0,200 0,200

12 1 1,000 1,000 13 1 2,000 2,000 14 2 2,600 5,200 15 1 4,000 4,000 16 3 6,000 18,00 17 5 7,000 35,00 18 7 10,00 70,00 19 10 15,00 150,0 20 6 20,00 120,0 21 3 30,00 90,00 22 1 35,00 35,00 24 1 55,00 55,00 25 1 70,00 70,00 ∑ 100 658,697

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Reboques e Semi-Reboques (FEi = 3,00) Eixos Simples

(t) Porcentagem

(Pji) Fator de


(Pji) (FCj) 1 2 - - 2 11 0,004 0,044 3 13 0,020 0,260 4 16 0,050 0,800 5 4 0,100 0,400 6 2 0,300 0,600 7 4 0,500 2,000 8 7 1,000 7,000 9 8 2,000 16,00

10 5 3,500 17,50 11 5 6,000 30,00 12 6 10,00 60,00 13 3 15,00 45,00 14 1 25,00 25,00

Eixos Tandem (t) 5 2 0,020 0,040 6 1 0,060 0,060 7 1 0,100 0,100

14 1 2,600 2,600 16 1 6,000 6,000 17 2 7,000 14,00 18 1 10,00 10,00 19 1 15,00 15,00 20 1 20,00 20,00 21 1 30,00 30,00 22 1 35,00 35,00 ∑ 100 337,404

Solução Obs.: Consideram-se desprezíveis as repetições de eixo devidas as cargas de carros de passeio e caminhões leves. 1) Cálculo do FV Calcula-se FVi (para cada categoria) da seguinte forma: - Caminhões Médios: 100 (FCi) = 84,338 → FCi = 0,84338 FVi = (FEi) x (FCi) = 2 x 0,84338 = 1,68676 - Caminhões Pesados: 100 (FCi) = 658,697 → FCi = 6,58697 FVi = (FEi) x (FCi) = 2 x 6,58697 = 13,17394 - Reboques e SR: 100 (FCi) = 337,404 → FCi = 3,37404 FVi = (FEi) x (FCi) = 3 x 3,37404 = 10,12212 FV = ∑(Pj) x (FVi) 100 FV = 0,55x1,69 + 0,06x13,17 + 0,05x10,12 → FV = 2,22

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2) Cálculo de N (Tráfego total) N = 365 x P x Vm x FV N = 365 x 10 x 3000 x 2,22 N = 2,4 x 107

3) Cálculo de N (Tráfego comercial)

Porcentagem do tráfego total

Porcentagem do tráfego comercial

FVi

Caminhões leves 4% 5,7% Desprezível Caminhões médios 55% 78,6% 1,68676 Caminhões pesados 6% 8,6% 13,17394

Reboques e SR 5% 7,1% 10,12212 Soma 70% 100%

Vm = 0,70 x 3000 = 2100 veículos FV = 0,786x1,69 + 0,086x13,17 + 0,071x10,12 = 3,18 N = 365 x P x Vm x FV N = 365 x 10 x 2100 x 3,18 N = 2,4 x 107

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2.2.2 – Dimensionamento de pavimentos flexíveis (método do DNIT) 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. O subleito 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 deve ser inferior a 100%. 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 Expansão ≤ 1% (medida com sobrecarga de 10 lb) b) Materiais para sub-base, os que apresentam: C.B.R. ≥ 20% I.G. = 0 Expansão ≤ 1% (medida com sobrecarga de 10 1bs) c) Materiais para base, os que apresentam: C.B.R. ≥ 80% Expansão ≤ 0,5% (medida com sobrecarga de 10 1bs) Limite de liquidez ≤ 25% Índice de plasticidade ≤ 6%

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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 ≤ 5x106, 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:

Percentagem em peso passando PENEIRAS A B C D

2” 100 100 — — 1” — 75-90 100 100

3/8” 30-65 40-75 50-85 60-100 Nº 4 25-55 30-60 35-65 50-85 Nº 10 15-40 20-45 25-50 40-70 Nº 40 8-20 15-30 15-30 25-45 Nº 200 2-8 5-15 5-15 10-25

A fração que passa na peneira nº 200 deve ser inferior a 2/3 da fração que passa na peneira nº 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. O 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. 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 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

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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: Componentes do pavimento Coeficiente K Base ou revestimento de concreto betuminoso 2,00 Base ou revestimento pré-misturado a quente, de graduação densa 1,70 Base ou revestimento pré-misturado a frio, de graduação densa 1,40 Base ou revestimento betuminoso por penetração 1,20 Camadas granulares 1,00 -Solo cimento com resistência à compressão a 7 dias, superior a 45 kg/cm2 1,70

-Idem, com resistência à compressão a 7 dias, entre 45 kg/cm2 e 28 kg/cm2 1,40

-Idem, com resistência à compressão a 7 dias, entre 28 kg/cm2 e 21 kg/cm2 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

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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.

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 13 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 = 1,00, 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, 1 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 14 apresenta simbologia utilizada no dimensionamento do pavimento, Hm designa, de modo geral, a espessura total de pavimento necessário para proteger um

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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 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 43, 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: R KR + B KB ? H20 R KR + B KB + h20 KS ? Hn R KR + B KB + 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.

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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.

Figura 13 - Espessura Total do Pavimento

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Figura 14 - Simbologia Utilizada Exemplo Numérico Dimensionar o pavimento de uma rodovia em que N=6x107, sabendo-se que o sub-leito possui um isc=6%, dispondo-se de material de sub-base com isc=40% e para base de isc=80%. 1ª Solução: a)Revestimento para N=6x10¦→ Espessura = 12,5 cm de CBUQ ou CAUQ (Tabela de espessura mínima de revestimento betuminoso que depende do número N) b)Determinação de H40 e H6 (figura 13 – Espessura Total do Pavimento) Os índices 40 e 6 indicam o Índice de Suporte Califórnia de cada camada. Porém, não se tem no gráfico isc>20%, logo, usa-se isc=20%, assim se terá H20 que equivalerá ao H40 do exemplo. Assim: H20 = 30 cm e H6 = 65 cm. c)Como N>10¦, ao se utilizar a inequação, deve-se usar um fator de segurança de 1,2 multiplicando a espessura de proteção da sub-base. Tem-se: R x KR + B x KB ≥ H20 x 1,2 → 12,5 x 2,0 + B x 1,0 ≥ 30 x 1,2 B ≥ 11 cm → B = 15 cm (Espessura mínima exigida pelo DNIT) R x KR + B x KB + h20 x KSB ≥ H6 → 12,5 x 2,0 + 15 x 1,0 + h20 x 1,0 ≥ 65 h20 ≥ 25 cm Onde K é o coeficiente de equivalência estrutural ( 1,0 ≤ K ≤ 2,0)

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2ª Solução: Adotar base B = 20 cm R = 12,5 cm 12,5 x 2,0 + 20 x 1,0 + h20 x 1,0 ≥ 65 → h20 ≥ 20 cm

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3ª Solução: Se adotar R = 15 cm 15 x 2,0 + B x 1,0 ≥ 30 x 2,0 → B ≥ 6 cm → B = 15 cm (mínimo exigido DNIT) 15 x 2,0 + 15 x 1,0 + h20 x 1,0 ≥ 65 → h20 ≥ 20 cm

4ª Solução: Se houver possibilidade de material para Reforço do Sub-Leito com

isc=12% H12 = 42 cm → 12,5 x 2,0 + B x 1,0 ≥ 30 x 1,2 → B ≥ 11 → B = 15 cm 12,5 x 2,0 + B x 1,0 + h20 x 1,0 ≥ 42 → h20 ≥ 2 cm → h20 = 15 cm 12,5 x 2,0 + B x 1,0 + h20 x 1,0 + href x 1,0 ≥ 65 href ≥ 10 cm → href = 15 cm

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Capítulo 3

BASES E SUB-BASES FLEXÍVEIS 3.1 - Terminologia das bases As Bases podem ser agrupadas segundo a seguinte classificação:

Rígidas Concreto de cimento Concreto Compactado com Rolo (CCR) Macadame cimentado Semi-rígidos Solo-cimento - solo melhorado com cimento Solo-cal - solo melhorado com cal Base Granular Tratada com Cimento (BGTC)

Pela correção granulométrica Solos estabilizados Com adição de ligantes betuminosos Com adição de sais minerais Com adição de resinas Brita graduada Solo-brita Flexíveis Macadame hidráulico Macadame betuminoso Alvenaria poliédrica Paralelepípedo

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a) Base de Concreto de Cimento Executada através da construção de placas de concreto, separadas por juntas transversais e longitudinais. O concreto é lançado e depois vibrado por meio de placas vibratórias e/ou vibradores especiais. Em um pavimento rígido esta camada tem as funções de base e revestimento e será estudada no capítulo sobre pavimentos rígidos. b) Concreto Compactado com Rolo (CCR) Concreto com baixo consumo de cimento, consistência seca e trabalhabilidade que permite o adensamento por rolos compressores. Suas principais vantagens são: – Baixo consumo de cimento – Pouco material fino – Transporte por betoneira ou caminhão basculante (produção próxima à obra) – Especificado pela resistência à tração na flexão ou compressão – Consistência seca – Adensado com rolo compressor c) Macadame Cimentado Uma camada de brita é espalhada sobre a pista e sujeita a uma compressão, com o objetivo de diminuir o número de vazios, tornando a estrutura mais estável. Logo após é lançada uma argamassa de cimento e areia que penetra nos espaços vazios ainda existentes. O produto assim formado tem característica de um concreto pobre. d) Solo-Cimento É uma mistura de solo, cimento Portland e água, devidamente compactada, resultando um material duro, cimentado e de elevada rigidez à flexão. A porcentagem de cimento varia de 5 a 13% e depende do tipo de solo utilizado. Solos argilosos exigem porcentagens maiores de cimento. O resultado da dosagem é a definição da quantidade de solo, cimento e água de modo que a mistura apresente características adequadas de resistência e durabilidade. A dosagem requer a realização de alguns ensaios de laboratório, sendo a resistência à compressão axial o parâmetro mais utilizado. Será estudado no capítulo sobre estabilização dos solos para fins de pavimentação. A figura 15 mostra a preparação de um trecho em solo-cimento .

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Figura 15 – Trecho executado em solo-cimento e) Base Granular Tratada com Cimento (BGTC) É uma mistura de agregados minerais, cimento Portland e água. Tem procedimento de mistura e execução semelhante ao solo -cimento. A mistura de agregados é constituída de produtos de britagem e areias, muito semelhante a uma brita graduada. O teor de cimento é menor que de um solo-cimento por se tratar de mistura granular. Normalmente a água é incorporada aos agregados na própria usina de mistura, podendo também ser incorporada na própria pista. A compactação é feita mediante rolagem com vibração. f) Solo Melhorado com Cimento Mistura de solo e pequena quantidade de cimento objetivando causar ao material natural uma modificação de suas características de plasticidade (reduzindo o IP) e também promover um ganho de resistência mecânica. Outra modificação que importa

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ao solo é a alteração da sensibilidade à água, sem causar necessariamente uma cimentação acentuada. A porcentagem de cimento varia de 1 a 5% e o ensaio mais empregado para a definição da qualidade da mistura é o CBR. As bases feitas dessa forma são consideradas flexíveis. g) Solo-Cal: É uma mistura de solo, cal e água. Também pode ser acrescido a esta mistura uma pozolana artificial, chamada fly-ash, que é uma cinza volante. Geralmente, solos de granulometria que reagem com a cal, proporcionando trocas catiônicas, floculações, aglomerações, produzem ganhos na trabalhabilidade, plasticidade e propriedades de caráter expansivo. Estes fenômenos processam-se rapidamente e produzem alterações imediatas na resistência ao cisalhamento das misturas. As reações pozolânicas resultam na formação de vários compostos cimentantes que aumentam a resistência e a durabilidade da mistura. A carbonatação é uma cimentação fraca. h) Solo Melhorado com Cal É a mesma idéia do solo -cal, porém neste caso há predominância dos fenômenos que produzem modificações do solo, no que se refere à sua plasticidade e sensibilidade à água, não oferecendo à mistura características acentuadas de resistência e durabilidade. As bases feitas desta maneira são consideradas flexíveis. i) Solo Estabilizado por Correção Granulométrica: Também chamada de “estabilização granulométrica”, “estabilização por compactarão” ou “estabilização mecânica”. São executadas pela compactação de um material ou de misturas apropriadas de materiais que apresentam granulometria deferente e que são associados de modo a atender uma especificação qualquer. É o processo mais utilizado no pais. Quando o solo natural não apresenta alguma característica essencial para determinado fim de engenharia, é usual melhorá-lo através da mistura com outros que possibilitem a obtenção de um produto com propriedades de resistência adequadas. j) Solo Estabilizado com Adição de Ligantes Betuminosos É uma mistura de solo, água e material betuminoso. A modalidade solo-betume engloba mistura de materiais betuminosos e solos argilo-siltosos e argilo-arenosos. A presença do material betuminoso vai garantir a constância do teor de umidade da compactação na mistura, propiciando também uma impermeabilização no material. A obturação dos vazios do solo dificulta a ação de água capilar devido à criação de uma película hidrorrepelente que envolve aglomerados de partículas finas.

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Nas chamada “areia betume” a função do material betuminoso é gerar força de natureza coesiva, uma vez que as areias não possuem estas características. Também encontramos designações como Solo-alcatrão e Solo-asfalto. k) Solo Estabilizado com Adição de Sais Minerais Assim como o cimento, a cal e o betume, a adição de sais minerais faz parte dos estudos de estabilização química. O cloreto de sódio e o de cálcio podem ser misturados ao solo com o objetivo de modificar alguns índices físicos, melhorando suas características resistentes. No Brasil é utilizado o cimento com uma proporção de até 5% , conforme visto anteriormente. l) Solo Estabilizado com Adição de Resinas

Nestes casos é adicionada ao solo uma resina para fazer a função de material ligante. Como exemplo pode-se citar a lignina que é proveniente da madeira, utilizada na fabricação do papel. A utilização de resinas, assim como de sais minerais para fins de estabilização são de pouco uso no Brasil. m) Brita Graduada Também chamada de brita corrida. É uma mistura de brita, pó de pedra e água. São utilizados exclusivamente produtos de britagem que vem preparado da usina (figura 16). Este tipo de material substituiu o macadame hidráulico. Também encontramos a designação “bica corrida” que é uma graduação da brita corrida, porém todo o material proveniente da britagem é passado através de uma peneira com malha de um diâmetro máximo, sem graduação uniforme.

Figura 16 – Foto de uma pedreira em atividade produzindo materiais para

execução de base de brita graduada

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n) Solo Brita É uma mistura de material natural e pedra britada. Usado quando o solo disponível (geralmente areno-argiloso) apresenta deficiência de agregado graúdo (retido na # 10). A pedra britada entra na mistura para suprir esta deficiência, aumentando as características de resistência do material natural. (figura 17)

Figura 17 – Preparação e execução de Trecho em solo-brita o) Macadame Hidráulico Sua execução consiste no espalhamento de uma camada de brita de graduação aberta que é compactada para a redução dos espaços vazios. Em seguida espalha-se uma camada de pó de pedra sobre esta camada com a finalidade de promover o

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preenchimento dos espaços vazios deixados pela brita. Para facilitar a penetração do material de preenchimento, molha-se o pó de pedra (também pode ser usado solo de granulometria e plasticidade apropriado) e promove-se outra compactação. Esta operação é repetida até todos os vazios serem preenchidos pelo pó de pedra. Este tipo de procedimento foi substituído pela pedra britada, que já vem preparada da usina. (figura 18).

Figura 18 – Execução de trecho em macadame hidráulico p) Macadame Betuminoso O macadame betuminoso por penetração consiste do espalhamento do agregado, de tamanho e quantidades especificadas, nivelamento e compactação. Em seguida é espalhado o material betuminoso que penetra nos vazios da agregado, desempenhando a função de ligante. Todas estas operações são executadas na própria pista. A base feita por meio de macadame betuminoso é chamada de “base negra” e será vista no capítulo sobre revestimentos.

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q) Alvenaria Poliédrica ou Paralelepípedo São pedras irregulares ou paralelepípedos assentados num colchão de areia sobre uma sub-base. Podem funcionar como base, quando um outro revestimento é usado sobre sua superfície. Também são usados como revestimento final, desempenhando, as funções de revestimentos. 3.2 - Construção das camadas do pavimento 3.2.1 – Operações preliminares a ) Regularização do sub-leito

São operações de corte ou aterro para conformar transversal e longitudinalmente a estrada. Engloba pista e acostamento com movimentos de terra máximo de 20 cm de espessura. Os principais serviços a serem executados são a busca da umidade ótima e a compactação até atingir 100% de densidade aparente máxima seca. b) Reforço do sub-leito

O reforço do sub-leito é executado sobre o sub-leito regularizado. As características do material a ser utilizado devem ser superiores ao do subleito e largura de execução desta camada é igual à da regularização ou seja ( pista + acostamento ).

3.2.2 - Operação de construção de sub-bases e bases As operações aqui descritas podem ser aplicadas para construção de sub-bases e bases estabilizadas granulometricamente, solo-brita, brita graduada, havendo alguns pequenos detalhes que diferem para cada caso em particular. As bases em cimentadas (solo-cimento, BGTC, CCR) serão consideradas separadamente a) Escavação, carga e descarga Os tratores produzem o material na jazida e armazenam numa praça. As carregadeiras retiram o material da praça e carregam os caminhões. Estes últimos transportam o material da jazida até a pista, descarregando em pilhas.

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b) Empilhamento Ao descarregar o material na pista, os caminhões formam pilhas. c) Mistura e espalhamento

Mistura

No caso de haver 2 ou mais materiais a serem utilizados, procede-se a mistura antes do espalhamento. A mistura pode ser feita com o emprego de:

- Máquinas agrícolas e motoniveladora (Patrol) - Máquinas móveis: equipamento pulvimisturador (pulvimix) ou usina móvel - Máquinas estacionárias ou usinas fixas.

Espalhamento

É feito com o emprego de motoniveladora. A espessura solta do material a ser espalhado pode ser calculada, sendo função da espessura da camada acabada (Figura 19)

γ = M / V → M = γ . V Ms = Mc γs . (1 x 1 x es) = γc . (1 x 1 x ec)

cs

cs ee ×=

γγ

Onde: Ms → Massa solta Mc → Massa compactada ec → Espessura compactada (normalmente é a de projeto + 1 cm para raspagem ) es → Espessura solta γc → Densidade compactada (de laboratório γ máx) γs → Densidade solta: determina-se o peso de um volume conhecido.

O controle da espessura durante o espalhamento e feito através de linhas e estacas.

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Figura 19 – Esquema de Espalhamento de Material na Pista Para o caso de dois ou mais materiais (mistura) a espessura solta pode ser calculada da seguinte forma:

MMM cecM γ×= (1)

MMX

M ×=1001

(2)

MMYM ×=1002

(1) ⇒ (2) M1 = X / 100 x ecM x γcM ⇒ esM1 x γsM1 = X / 100 x ecM x γcM M2 = Y / 100 x ecM x γcM ⇒ esM2 x γsM2 = Y / 100 x ecM x γcM

Então :

1

1 100 M

MMM s

cec

Xes

γγ

××=

2

2 100 M

MMM s

cec

Yes

γγ

××=

O volume de material solto (Vs) a ser importado para a pista é calculado da seguinte maneira:

Vs = es x L ?x E

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Onde : E → extensão do trecho L → largura da pista es → espessura solta

O número de viagens necessárias (N) para transportar o material para a pista é assim determinado:

N = Vs / q Onde q = capacidade de cada caminhão . O espaçamento das pilhas (d) (Figura 20) é determinado da seguinte maneira:

d = E / N

Figura 20 – Esquema do Espalhamento de Pilhas As operações de mistura e espalhamento podem ser executadas por Pulvimisturadoras e Usinas Móveis onde os materiais empilhados são carregados, pulverizados, misturados e espalhados diretamente na estrada, na espessura solta desejada. A figura 05 mostra um esquema destas operações. Também podem ser utilizadas Usinas Fixas, onde as misturas de materiais, as proporções corretas, a granulometria, a adição de água e aditivo são controladas e permitem a produção de volumes maiores de materiais misturados.

d) Pulverização Esta operação normalmente é utilizada em materiais de natureza coesiva. Podem ser usados escarificadores, grades de disco, arados, ou mesmo uma pulvimix. As funções principais da pulverização são:

- destorroar o material sem promover quebra de partículas. - Mistura de água ou aditivo ao solo (solo cimento). - Fazer aeração do solo quando a hcampo encontra-se acima da hot

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e) Umidificação ou secagem Operação feita por caminhão pipa munidos de bombas para enchimento. Se o caminhão for munido de distribuidor de água de pressão, pode-se calcular a quantidade de água a ser misturada ao solo para deixa-lo na condição de hot. Se o caminhão for munido de distribuidor de água por gravidade, a umidificação é feita por tentativas. Pode-se usar também a pulvimisturadora para misturar água ao solo. O controle da umidade na pista normalmente é feita pelo método do Speedy ou frigideira. Após a distribuição da água, em várias passadas, pelo caminhão pipa, a homogeneização da mistura é feita com grade de disco ou motoniveladora (Patrol). f) Compactação no campo A aplicação de energia no campo pode ser feita utilizando-se os seguintes meios: Por pressão ou rolagem: São utilizados vários tipos de rolos, onde o princípio básico é: p = P / A Onde : P → peso do equipamento A → área de contato

p → pressão de compactação Rolo Liso: - para solos granulares

- para acabamento Rolo Pneumático (pressão variável): - pneu vazio⇒ maior área : menor pressão

- pneu cheio ⇒menor área : maior pressão Rolo Pé de Carneiro: - para solos argilosos - compacta de baixo para cima Por impacto ou percussão: São utilizados bate-estacas, martelos automáticos ou sapos mecânico. Usados em locais de difícil acesso: perto de edifícios, valetas, ruas, calçadas.

Por vibração: São considerados por vibração quando os impactos impostos pelo equipamento são maiores que 500 r.p.m (1500 e 2000 r.p.m). A vantagem deste tipo de compactação é a

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possibilidade de compactação de espessuras maiores devido ao efeito das ondas de propagação de energia. A grande desvantagem é a possibilidade de se causar danos ao equipamento quando se compacta um solo já compactado. São utilizados os seguintes rolos:

- Rolo Liso vibratório - Rolo Pé-de-carneiro vibratório - Placas vibratórias

A execução da compactação deve ser conduzida de forma adequada, observando-se o formato da superfície a ser compactada:

- Trechos em tangente a compactação deve ser feita dos bordos para o eixo. Este procedimento é justificado pelo acúmulo de material que se dará no centro da pista. - Nos trechos em curva a compactação deve ser feita do bordo interno para externo . O controle da compactação é feito em duas etapas:

Ao se iniciar um serviço de compactação, controla-se preliminarmente o número de passadas, a espessura das camadas e o teor de umidade (método de campo). Ao se definir estes parâmetros experimentalmente passa-se a controlar o grau de compactação (GC).

O grau de compactação é encontrado através da seguinte relação:

GC = γd campo x 100% ⇒ (método do frasco de areia é o mais usado) γd max

Este controle é feito, normalmente de 100 em 100m, alternando-se o local de verificação, ou seja, o controle é feito na sequência: bordo direito, eixo, bordo esquerdo, eixo, bordo direito, ... Quando o GC encontrado é menor que o especificado (p.e GC < 100%), deve-se abrir todo o trecho compactado, escarificando-o, e repetindo-se todas as operações de compactação novamente. A espessura de compactação mínima é de 10cm e a máxima é de 20cm. O teor de umidade deve ser controlado de 100 em 100m, tolerando-se uma variação de ± 2% em relação ao valor da umidade ótima do solo. g) Controles

Controle tecnológico (Recomendações do DNIT)

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⇒ Para regularização e reforço do sub-leito Ensaios de caracterização : de 250 em 250m ou 2 ensaios por dia . ISC ou CBR : de 500 em 500m ou 1 ensaio para cada 2 dias. GC : de 100 em 100m ( massa esp. aparente in situ )

⇒ Para sub-base e base :

Ensaios de caracterização : de 150 em 150 m CBR : de 300 em 300 m GC : de 100 em 100 m EA : de 100 em 100 m . Se LL > 25 e/ou IP > G ( base) Controles Geométricos (Recomendações do DNIT) ⇒ Para regularização e reforço do sub-leito + 3 cm em relação às cotas do projeto + 10 cm em relação à largura da plataforma até 20% na flecha de de abaulamento ⇒ Para sub-base e base + 2 cm em relação às costas de projeto idem anterior idem anterior Aceitação ( Análise Estatística)

Os parâmetros especificados para as variadas fases da construção de sub-bases e bases (granulometria, LL, IP, CBR, GC, etc) devem ser submetidos a uma análise estatística para aceitação. Os valores máximos e mínimos decorrentes da amostragem a serem confrontados com os valores especificados serão calculados pelas fórmulas de controle estatístico recomendadas pelo contratante. h) Acabamento

São feitos os ajustes finais, com pequenos serviços de acabamento, limpeza, correções da seção transversal, varredura, etc.

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Capítulo 4

ESTABILIZAÇÃO DOS SOLOS PARA FINS DE PAVIMENTAÇÃO

4.1 - Conceito de estabilização para rodovias e aeroportos Estabilizar um solo significa conferir-lhe a capacidade de resistir e suportar as cargas e os esforços induzidos pelo tráfego normalmente aplicados sobre o pavimento e também às ações erosivas de agentes naturais sob as condições mais adversas de solicitação consideradas no projeto. 4.2 - Objetivo Compreende todos os processos naturais e artificiais aplicados aos solos, objetivando melhorar suas características de resistência mecânica, bem como garantir a constância destas melhorias no tempo de vida útil das obras de engenharia. 4.3 - Importância O domínio das técnicas de estabilização pode conduzir a sensíveis reduções nos tempos de execução das obras, viabilizando a industrialização do processo construtivo, propiciando uma economia substancial para o empreendimento. 4.4 - Estudos e análises Essencialmente, a estabilização de um solo consiste de um estudo da resistência do solo e da suplementação necessária desta resistência. Baseado neste estudo é

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escolhido um método qualquer para a suplementação da resistência, e isto é feito segundo análises econômicas e técnicas do problema em questão. 4.5 - Métodos de estabilização Devido às disparidades e semelhanças nos processos e mecanismos utilizados para a estabilização de solos, adota -se a natureza da energia transmitida ao solo como um critério para a classificação dos métodos de estabilização. Desta forma podem ser citados os seguintes tipos de estabilização: mecânica, granulométrica, química, elétrica e térmica. Além destes, tem surgido nos últimos tempos, uma grande variedade de outros métodos e processos construtivos que visam oferecer ao solo, características de resistência e melhoria de suas qualidades naturais e que podem ser classificados como Métodos especiais de estabilização: Solos Reforçados com Geossintéticos; Solo pregado; Colunas Solo-Cal; Colunas Solo-Brita; Compactação Dinâmica; Jet Grounting; Compaction Grounting; Drenos Verticais de Areia; Micro Estacas; Estabilização Via Fenômenos de Condução em Solos. A Estabilização Mecânica visa dar ao solo (ou mistura de solos) a ser usado como camada do pavimento uma condição de densificação máxima relacionada a uma energia de compactação e a uma umidade ótima. Também conhecida como estabilização por compactação. É um método que sempre é utilizado na execução das camadas do pavimento, sendo complementar a outros métodos de estabilização. A Estabilização Granulométrica consiste da alteração das propriedades dos solos através da adição ou retirada de partículas de solo. Este método consiste, basicamente, no emprego de um material ou na mistura de dois ou mais materiais, de modo a se enquadrarem dentro de uma determinada especificação. Também é chamada de Estabilização Granulométrica. A Estabilização Química quando utilizada para solos granulares visa principalmente melhorar sua resistência ao cisalhamento (causado pelo atrito produzido pelos contatos das superfícies das partículas) por meio de adição de pequenas quantidades de ligantes nos pontos de contato dos grãos. Os ligantes mais utilizados são o Cimento Portland, Cal, Pozolanas, materiais betuminosos, resinas, etc. Nos solos argilosos (coesivos) encontramos estruturas floculadas e dispersas que são mais sensíveis a presença de água, influenciando a resistência ao cisalhamento. É comum a adição de agentes químicos que provoquem a dispersão ou floculação das partículas ou uma substituição prévia de cátions inorgânicos por cátions orgânicos hidrorrepelentes seguida de uma adição de cimentos.

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A Estabilização Elétrica consiste na passagem de uma corrente elétrica pelo solo a estabilizar. As descargas sucessivas de alta tensão são usadas no adensamento de solos arenosos saturados e as de baixa tensão contínua são usadas em solos argilosos empregando os fenômenos de eletrosmose, eletroforese e consolidação eletroquímica. Não tem sido utilizada em pavimentos. A Estabilização Térmica é feita através do emprego da energia térmica por meio de congelamento, aquecimento ou termosmose. A solução do congelamento normalmente é temporária, alterando-se a textura do solo. O aquecimento busca rearranjos na rede cristalina dos minerais constituintes do solo. A termosmose é uma técnica de drenagem onde se promove a difusão de um fluido em um meio poroso pela ação de gradientes de temperatura. Também não é utilizada em pavimentos. 4.6 - Estabilização solo-cimento “Solo-cimento é o produto endurecido resultante da mistura íntima compactada de solo, cimento e água, em proporções estabelecidas através de dosagem racional, executada de acordo com as normas aplicáveis ao solo em estudo”. No Brasil, o solo cimento passou a ser utilizado a partir de 1940 na área de pavimentação. e em 1948 já havia aplicação na construção de paredes de solo-cimento. Mais de meio século de experiência brasileira com a tecnologia do solo-cimento possibilitaram o aparecimento de variadas aplicações dentro das obras de engenharia como: Pavimentação de ruas e estradas; passeios para pedestres; quadras esportivas; revestimento de barragens; silo -trincheira; terreiros de café; obras de contenção; canalização e proteção de pontes; habitação (tijolos, blocos, lajotas, paredes monolíticas, fundações e pisos). 4.6.1 - Tipos de misturas de solos tratados com cimento Toda mistura envolvendo solo e qualquer teor de cimento tem sido erroneamente chamado de mistura solo -cimento. Existem três diferentes tipos de misturas de solo estabilizado com cimento, sendo o solo -cimento, apenas uma delas: a) Mistura de solo-cimento Produto obtido pela compactação e cura de uma mistura íntima de solo, cimento e água, de modo a satisfazer a critérios de estabilidade e durabilidade exigidos.

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b) Solo melhorado com cimento (modificado com cimento) Quando um solo mostrar-se economicamente inviável de ser estabilizado com cimento, ainda poderá ser utilizado para fins de pavimentação através da adição de pequenas quantidades de cimento (1 a 5%), que visam modificar algumas de suas propriedades físicas, por exemplo, baixar o índice de plasticidade através do aumento do LP e da diminuição do LL ou diminuir as mudanças de volume e inchamento do solo. c) Solo-cimento plástico Material endurecido formado pela cura de uma mistura íntima de solo, cimento e quantidade suficiente de água para produzir uma consistência de argamassa. A quantidade de água no solo-cimento é apenas para permitir uma boa compactação e completa hidratação do cimento. No solo-cimento plástico a quantidade de cimento é aproximadamente 4% a mais para satisfazer os critérios de durabilidade e estabilidade exigidos e também devido a maior quantidade de água necessária para deixar a mistura na consistência de argamassa. 4.6.2 - Mecanismos de reação da mistura solo-cimento O processo de estabilização do solo com o cimento ocorre a partir do desenvolvimento das reações químicas que são geradas na hidratação do cimento (mistura do cimento com água). A partir daí, desenvolvem-se vínculos químicos entre as superfícies dos grãos do cimento e as partículas de solo que estão em contato com o mesmo. Sendo assim, durante o processo de estabilização do solo com cimento, ocorrem dois tipos de reações: as reações de hidratação do cimento Portland e as reações entre os argilominerais e a cal liberada na hidratação do cimento ( C3S, β-C2S, C3A, C4AF + H2O). Estas reações podem ser exemplificadas da seguinte forma: a) Reações de hidratação do cimento C3S + H2O → C3S2Hx (gel hidratado) + Ca(OH)2 Ca(OH)2 → Ca++ + 2(OH)- Se o PH da mistura abaixar: C3S2Hx → CSH + Cal b) Reações entre a cal gerada na hidratação e os argilominerais do solo: Ca++ + 2(OH)- + SiO2 (Sílica do solo) → CSH Ca++ + 2(OH)- + Al2O3 (Alumina do solo) → CAH As últimas reações são chamadas pozolânicas e ocorrem em velocidade mais lenta. O CSH é um composto cimentante semelhante ao C3S2Hx.

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Nos solos granulares desenvolvem-se vínculos de coesão nos pontos de contato entre os grãos (semelhante ao concreto, porém o ligante não preenche todos os espaços). Nos solos argilosos a ação da cal gerada sobre a sílica e alumina do solo resulta o aparecimento de fortes pontos entre as partículas de solo. Surge então a seguinte questão: Por que os solos granulares respondem melhor à estabilização com cimento? Porque nos solos argilosos a reação da cal gerada na hidratação e os argilominerais ocasionam uma queda no PH da mistura, afetando a hidratação e o endurecimento do cimento. Se o PH abaixar, o composto C3S2Hx reage novamente formando CSH e cal. Como o C3S2Hx é responsável pela maior parte da resistência da mistura solo-cimento, o aparecimento do CSH é indesejável quando provém deste composto, sendo benéfico apenas quando origina-se das reações da cal com os argilominerais. Portanto as reações de hidratação do cimento são as mais importantes e respondem pela maior parte da resistência final alcançada para a mistura. Nos solos argilosos a resistência devido às reações pozolânicas se dão às custas de um decréscimo de contribuição da matriz cimentante. 4.6.3 - Fatores que influenciam na estabilização solo-cimento Por envolver aspectos físico-químicos tanto do cimento quanto do solo, este tipo de estabilização é influenciada por inúmeros fatores: a) Tipo de solo Todo solo pode ser estabilizado com cimento, porém os solos arenosos (granulares) são mais eficientes que os argilosos por exigirem baixos teores de cimento. b) Presença no solo de materiais nocivos ao cimento A presença de matéria orgânica no solo afeta a hidratação do cimento devido à absorção dos ions de cálcio gerado, resultando uma queda no PH da mistura. Os sulfatos geralmente encontrados nas águas do solo combinam com o aluminato tricálcico do cimento hidratado formando o sulfo-aluminato de cálcio (sal de Candlot) que ocupa grande volume, provocando quebra de ligações cimentícias. c) Teor de cimento A resistência da mistura solo-cimento aumenta linearmente com o teor de cimento, para um mesmo tipo de solo. O teor de cimento depende do tipo de solo, quanto maior a porcentagem de silte e argila, maior será o teor de cimento exigido. Para alcançar o valor ideal do teor de cimento para um tipo de solo, deve -se recorrer aos procedimentos de dosagem.

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d) Teor de umidade da mistura Assim como nos solos naturais, as misturas solo-cimento exigirão um teor de umidade que conduza a uma massa específica seca máxima, para uma dada energia de compactação. O acréscimo de cimento ao solo tende a produzir um acréscimo no teor de umidade e um decréscimo na massa específica seca máxima, devido a ação floculante do cimento. O teor de umidade ótimo que conduz à máxima massa específica seca não é necessariamente o mesmo para a máxima resistência. Este último está localizado no ramo seco para os solos arenosos e no ramo úmido para os solos argilosos. e) Operações de mistura e compactação A demora de mais de duas horas entre a mistura e a compactação pode trazer significantes decréscimos tanto na massa específica seca máxima quanto na resistência do produto final. O decréscimo na massa específica seca máxima é causado pelo aumento do PH da água quando esta entra em contato com o cimento, causando floculação das partículas de argila. Se o tempo mistura-compactação for grande, são produzidos grandes quantidades de argila floculada, que irá absorver da compactação. Recomenda-se que a compactação deva iniciar-se logo após a mistura e complementada dentro de duas horas. f) Tempo e condições de cura Como no concreto, a mistura solo -cimento ganha resistência por processo de cimentação das partículas durante vários meses ou anos, sendo maior até os 28 dias iniciais. Neste período deve ser garantido um teor de umidade adequado à mistura compactada. Diferente do concreto, a temperatura de cura deve ser elevada para propiciar elevadas resistências. Durante as reações pozolânicas, a temperatura tende a elevar-se. Nos países de clima quente pode-se empregar um teor de cimento menor para atingir a mesma resistência à compressão que seria alcançada em um pais de clima frio. 4.6.4 – A dosagem do solo-cimento Solo-cimento é o produto endurecido resultante da mistura íntima compactada de solo, cimento e água, em proporções estabelecidas através de dosagem racional, executada de acordo com as normas aplicáveis ao solo em estudo. (ABCP, 1986) Dosagem de solo-cimento é a seqüência de ensaios realizados com uma mistura de solo, cimento e água, seguida de interpretação dos resultados por meio de critérios

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preestabelecidos, sendo o resultado final, a fixação das três varáveis citadas (ABCP, 1986). Em 1935, a Portland Cement Association (PCA) fez as primeiras tentativas para criação de normas para a mistura solo-cimento. Em 1944 e 1945 a ASTM e AASHO, respectivamente, adotaram o método de dosagem idealizado pela PCA. Aqui no Brasil, já em 1941, a ABCP publicou métodos análogos que constavam procedimentos análogos ao da PCA. Em 1962, foram feitas algumas modificações (simplificações) na Norma Geral de Dosagem do Solo-Cimento, dando origem à chamada Norma Simplificada de Dosagem Solo-Cimento. Em 1990, após ter sido estudada e aprovada pela comissão de estudos da ABCP (Associação Brasileira de Normas Técnicas), surgiu a nova norma de dosagem de mistura solo-cimento que recebeu o número de registro NB 01336, designada “Solo-cimento - dosagem para emprego como camada de pavimento (NBR 12253). As normas brasileiras baseiam-se nos métodos de dosagem da Portland Cement Association (PCA) e na comprovação dos resultados de um grande número de obras executadas e em uso, com uma enorme variedade de solos, desde 1939. Serão mostrados aqui, os procedimentos para dosagens de mistura solo-cimento pela nova norma (NBR 12253) assim como breve resumo das antigas “Norma geral” e “Norma Simplificada”. Breve resumo da norma geral de dosagem solo-cimento A dosagem de uma mistura solo-cimento pode ser considerada como experimental, onde diferentes teores de cimento são empregados nos ensaios e a análise dos resultados indica o menor deles capaz de estabilizar o solo sob a forma de solo-cimento. Como resumo das principais operações pode-se citar: a) Identificação e classificação do solo b) Escolha do teor de cimento para ensaio de compactação c) Execução do ensaio de compactação do solo-cimento d) Escolha dos teores de cimento para o ensaio de durabilidade e) Moldagem do corpo de prova para o ensaio de durabilidade f) Execução do ensaio de durabilidade por molhagem e secagem g) Escolha do teor de cimento adequado em função dos resultados do ensaio

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Breve resumo da norma simplificada de dosagem do solo-cimento A duração do ensaio de durabilidade por molhagem e secagem pode ser apontada como a maior desvantagem da aplicação da norma geral para uma dosagem de solo-cimento. Procurou-se então uma correlação entre o ensaio de durabilidade e outro ensaio mais simples. A PCA (Portland Cement Association), baseada em análises estatísticas dos resultados de ensaios de durabilidade e ensaios de compressão simples aos 7 dias criou a norma simplificada de dosagem solo-cimento. Esta análise foi baseada em amostras de 2438 solos arenosos. (ABCP, 1986) O fundamento do método foi extraído dos resultados desta série de resultados, onde foi constatado que um solo arenoso, com determinada granulometria e massa específica aparente máxima seca, requererá o mesmo teor de cimento indicado pelo ensaio de durabilidade se alcançar uma resistência à compressão aos 7 dias superior a um determinado valor especificado. Aplicação da Norma Simplificada Esta norma simplificada só é aplicável a solos que satisfaçam ao mesmo tempo às seguintes condições: - Possuir no máx. 50% de material com diâmetro médio menor que 0,05mm (Silte +

Argila). - Possuir no máx. 20% de material com diâmetro médio menor que 0,005mm (Argila). Métodos Empregados - Método A: Usado quando toda amostra original passar na peneira de 4,8mm. - Método B: Usado quando parte da amostra original de solo ficar retida na peneira

4,8mm (material passante na peneira 19mm). Sequência de Dosagem a) Ensaios preliminares de solo b) Ensaio de compactação do solo-cimento (hot e γdmax) c) Determinação da resistência à compressão simples aos 7 dias

d) Comparação entre a resistência à compressão simples média obtida e a resistência à compressão simples admissível para o solo em estudo.

4.6.5 - A nova norma de dosagem solo-cimento (NBR 12253) Baseado na experiência brasileira adquirida ao longo dos anos, o uso dos solos a serem utilizados nas bases e sub-bases de solo-cimento restringiu-se aos tipos A1, A2, A3 e A4. Desta forma os solos siltosos e argilosos foram descartados devido a dificuldades do processo de execução.

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Todo tipo de solo pode, a princípio, ser estabilizado com cimento, porém os solos finos requerem teores elevados de cimento, tornando-se assim inadequados para fins de estabilização devido ao fator econômico. Devido a esta limitação da utilização dos solos finos para a estabilização solo-cimento, eliminou-se também o ensaio de durabilidade por molhagem e secagem. Surgiu daí a necessidade de criação de um novo procedimento de dosagem mais preciso. (Nascimento, 1991). Procedimentos de dosagem a) Ensaios preliminares do solo: Visando sua identificação e classificação, utiliza-se a classificação HRB e somente os solos tipo A1, A2, A3 e A4 são estudados para a mistura solo-cimento, descartando-se assim os solos argilosos e siltosos. b) Escolha do teor de cimento para ensaio de compactação É baseado no quadro a seguir. Este quadro foi retirado da Norma Geral de dosagem e pode ser usado quando não se tenham experiências anteriores com o solo em questão.

Classificação do solo Teor de Cimento. Sugerido em Massa ( % )

A1-a 5 A1-b 6 A2 7 A3 9 A4 10

c) Execução do ensaio de compactação Feito para obtenção de hot e γdmax para o teor de cimento indicado. d) Determinação do teor de cimento para ensaio de compressão simples. Para solos que apresentam 100% de material passante na peneira de 4.8 mm utilizar a Figura 21 a seguir. Para solos que apresentam até 45% de material retido na peneira de 4.8 mm utilizar a Figura 22 a seguir.

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Figura 21 - Teor de Cimento em Massa Indicado

Figura 22 - Teor de Cimento em Massa Indicado

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e) Moldagem de 3 corpos de prova (no mínimo) para o teor de cimento selecionado

Para execução do ensaio de compressão simples. Podem ser moldados corpos-de- prova com um ou mais teores de cimento. Após a moldagem os corpos de prova devem ser submetidos ao período de cura. f) Execução do ensaio de compressão simples (MB 03361 - NBR 12025) g) Resultado da dosagem. Após a execução dos ensaios de compressão simples, calcula -se a média aritmética das resistências à compressão simples correspondentes a um mesmo teor de cimento. Não considerar os corpos de prova cuja resistência à compressão se afaste mais de 10% da média calculada. O número de corpos de prova mínimo para cálculo da média é dois. O teor de cimento a ser adotado, capaz de estabilizar uma camada de pavimento através de uma mistura solo-cimento, será o menor dos teores que forneça resistência média à compressão simples aos 7 dias igual ou superior a 2.1 Mpa ( 2100 Kpa ). O valor de 2.1 Mpa foi fixado por ser um número já consagrado no meio rodoviário devido ao bom desempenho dos pavimentos conseguido com solos estudados com este valor de resistência. Para a determinação do teor de cimento a ser adotado é permitida a interpolação dos dados de modo a indicar o valor mínimo de resistência à compressão média especificado de 2.1 Mpa. A extrapolação de dados não é permitida. O teor mínimo recomendado pela norma é de 5%. Para se transformar o traço obtido em peso (% massa) em volume (% volume) utilizar o ábaco da figura 23.

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Figura 23 - Ábaco de Transformação do Teor de Cimento em Massa em Teor de

Cimento em Volume (%) h) Exemplos numéricos

1) Considerar um solo com os seguintes resultados prévios de laboratório: - Granulometria: Pedregulho grosso: 10% Pedregulho fino: 5% Areias grossa: 23% Areia fina: 33% Silte: 6% Argila: 23% % pass. # nº 200: 32% - Índices de consistência: LL = 25% LP = 19% IP = 6% - Massa específica (agregado grosso): 2630 Kg/cm3 - Absorção (agregado graúdo): 1,2% - Umidade do solo miúdo: 3%

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2) Determinar o teor de cimento indicado para a realização do ensaio de compressão simples para o solo com as seguintes características: - Pedregulho fino: 3% - Areia fina: 60% - Argila: 18% - Areia grossa: 12% - Silte: 7% - Classificação segunda a HBR: A2 - Após execução do ensaio de compactação: σdmax = 1930 g/cm3 hot = 11,2 % 3) Para o exemplo acima, supondo que tenha sido executado o ensaio de compressão simples com os teores de 5%, 6% e 7%, qual o teor que você adotaria como definitivo com base nos seguintes resultados: CP 01 (5%) → RCS = 2080 Kpa CP 02 (6%) → RCS = 2355 Kpa CP 03 (7%) → RCS = 2400 KPa 4) Determinar o teor de cimento indicado para a realização do ensaio de compressão simples para o solo com a seguintes características: - Pedregulho grosso: 20% - Areia grossa: 19% - Silte: 12% - Pedregulho fino: 3% - Areia fina: 31% - Argila: 15% - Classificação segunda a HBR: A1a - Após execução do ensaio de compactação: σdmax = 2000 g/cm3 hot = 8,7 % 5) No exemplo anterior, supondo terem sido moldados 3 corpos de prova com os teores de cimento de 4%, 5% e 6% e estes submetidos a ensaios de compressão simples, cujos resultados encontram-se abaixo, determine qual o teor adotado para o caso em análise.

CP 01 (4%) → RCS = 1860 Kpa CP 02 (5%) → RCS = 2080 Kpa CP 03 (6%) → RCS = 2150 KPa

4.6.6 - Execução na pista (Senço, 1972) A mistura solo-cimento pode ser executada de duas formas: Mistura no local: com material da própria estrada com material vindo de fora Mistura em Central: usinas fixas: Betoneira, grandes centrais usinas móveis: Pulvi-mix

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As misturas feitas em usinas fixas (centrais de usinagem) constituem um processo mais eficiente, uma vez que o produto final é praticamente perfeito e muito mais rápido que o processo de mistura na pista. A utilização de usinas de solo-cimento é justificada em função da quantidade do serviço a ser executado, não sendo utilizada para pequenas quantidades. As instalações de uma usina de solo-cimento são praticamente as mesmas de uma usina de solos convencional, podendo-se destacar os seguintes componentes principais: a) Silos de solos Depósitos destinados a receber o solo (ou solos) que serão utilizados na mistura, construídos de madeira ou chapa metálica, normalmente em forma de tronco de pirâmide. A calibração é feita pelo processo usual onde a comporta de saída é aberta com diversas alturas, anotando-se a quantidade que se escoa em um determinado tempo. Com os pares de valores Abertura da comporta x Produção horária pretendida, traçados em um gráfico, obtém-se a abertura necessária do silo. Esta calibração também pode ser feita em função da quantidade de material que cai em um espaço linear de um metro da esteira transportadora. Neste caso varia-se a abertura da comporta ou a velocidade de transporte das correias. b) Silo de cimento Geralmente em formato cilíndrico, tem a função de armazenar o cimento a ser usado na mistura. Para grandes volumes de mistura, o carregamento do cimento é feito diretamente dos caminhões transportadores por meio de sucção. Nestes casos é recomendado a utilização de cimento a granel. O processo de calibração deste silo é similar ao de solo. c) Correias transportadoras São as responsáveis pelo transporte dos solos e do cimento dos silos até o misturador. Devem ter uma inclinação suficiente para levar os materiais desde as comportas dos silos até a boca do misturador. d) Depósito de água: Reservatório destinado a fornecer água para que a mistura solo-cimento já saia da usina com o teor ótimo de umidade. Dependendo da distância até o local da obra este teor pode ser majorado, para haver uma compensação devido as perdas por evaporação.

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e) Misturador É o compartimento destinado a execução da mistura propriamente dita do solo com o cimento e água. Normalmente é constituído por eixos dotados de pás (paletas) que giram em sentidos contrários, jogando os materiais contra as paredes do compartimento. A mistura da água pode ser feita continuamente (junto com o solo e o cimento) ou logo após a mistura “seca” (solo e cimento). Na figura 24 é mostrado um esquema de funcionamento de uma usina de solo-cimento.

Figura 24 - Esquema de uma usina de Solo-Cimento (Senço, 1972) 4.6.7 – Operações básicas para solo-cimento in-situ Nas misturas de solo-cimento feitas no local (mistura in situ) destacam-se as seguintes operações básicas: 1)Pulverização e determinação da umidade natural 2)Distribuição e espalhamento do cimento 3)Mistura do cimento com o solo pulverizado 4)Adição de água à mistura do solo-cimento 5)Mistura do solo-cimento umedecido 6)Compactação e acabamento 7)Cura 8)Preparo para execução do novo trecho

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a) Pulverização e homogeneização do solo O material vindo da jazida (ou já escarificado ) deve ser pulverizado e homogeneizado até que 80% do material miúdo esteja reduzido a partículas de diâmetro inferior a 4,8 mm .Usa-se Patrol, grade de disco, Pulvi-mix,etc. b) Distribuição e espalhamento do cimento Após a regularização do solo pulverizado em toda a seção transversal espalha-se o cimento (em sacos) nas quantidades projetadas, distribuindo-os uniformemente por toda a superfície de modo a assegurar posterior espalhamento por processo mecânico. Um esquema da distribuição manual dos sacos se cimento pela seção transversal é mostrado na figura 25. Este esquema será utilizado no exemplo numérico ao final deste assunto.

Figura 25 - Esquema de Distribuição Manual do Cimento na pista (Senço, 1972) c) Mistura do cimento com o solo pulverizado Executada através de escarificadores e pela lâmina da Patrol. A mistura do solo com o cimento deverá ocorrer em toda a espessura da camada, repetidas vezes até se conseguir uma tonalidade uniforme em toda a espessura. Em seguida a mistura deve ser nivelada obedecendo ao greide e a seção transversal. d) Adição de água a mistura Deverá ser feita progressivamente. É aconselhável que a umidade não aumente mais de 2% em cada passada do Carro-tanque. O caminhão Pipa deve ser equipado,

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quando possível, com dispositivo de controle de água por pressão. Desta forma pode-se calcular a quantidade de água a ser distribuída (função também do teor de umidade do solo) em cada passada. Pode-se ajuntar a água ao solo pulverizado na véspera, antes da adição do cimento, até atingir uma umidade próxima da hot. Tolera-se uma variação de 0,9 a 1,1 vezes o teor indicado (hot). e) Mistura do solo-cimento umedecida Feita por Pulvi-mix ou grade de disco. Na fase final a umidade deve ser controlada de 40 em 40 m. Qualquer deficiência deve ser corrigida. f) Compactação e acabamento Para solos arenosos deve-se empregar rolos pneumáticos ou lisos e para solos argilosos o rolo pé-de-carneiro deve ser usado no início e os pneumáticos ou lisos usados ao final. A espessura de compactação não deve ser menor que 5cm. A camada superficial deve ser mantida na umidade ótima ou ligeiramente acima e feita a conformação do trecho ao greide e abaulamento desejados. Após a conclusão da compactação deve ser feito um acerto final na superfície para eliminação de saliências, não podendo fazer correções de depressão através de adição de material. Pode-se usar grades de dentes ou escova metálica. g) Cura Após a compactação o trecho deverá ser protegido por um período de 7 dias. Usa-se cobrir o trecho com uma camada de solo de mais ou menos 5 cm ou capim (10 cm) que deverão ser mantidos unidos para conservação da umidade. Também pode ser usado material betuminoso para proteção. h) Controles de Execução Sendo feitas as misturas na pista ou em usinas, são realizados os seguintes controles tecnológicos: Granulometria; ensaio de finura do cimento; grau de pulverização; teor de cimento; teor de umidade; massa específica aparente “In situ”; ensaio de compactação; ensaio de resistência à compressão. Também são feitos os controles Geométricos necessários em relação à largura da plataforma, flecha de abaulamento e espessura média. i) Exemplo numérico Deseja-se construir uma camada de base de um pavimento rodoviário em solo-cimento. A execução deverá ser feita na própria pista, uma vez que não se dispõe de usina misturadora nas proximidades da obra. A seguir são dados todas as características técnicas dos materiais, do projeto e dos equipamentos a serem

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utilizados. Determine: a quantidade de solo a ser importado para a pista (n° de viagens, espessura solta, espaçamento p/ descarga), a quantidade de cimento (massa de cimento, n° de sacos, espaçamento dos sacos) e a quantidade de água (volume de água, número de viagens do carro-pipa) a ser utilizado no processo construtivo. L → extensão do trecho = 30 Km ec → espessura compactada = 15 cm L → largura da plataforma = 8m c → teor de cimento em volume = 10% δci → densidade do cimento = 1,42 g/cm3 δmax sc → densidade máxima do solo-cimento = 2,00 g/cm3 δs → densidade do solo solto = 1,50 g/cm3 Hosc → umidade ótima do solo -cimento = 11% Hn → umidade do solo natural = 4% He → perda por evaporação = 2% q → capacidade dos caminhões transportadores = 6 m3 Q → capacidade das irrigadoras = 8000 l Referências Bibbliográficas 1) ABCP. “Dosagem das misturas de solo-cimento - Normas de dosagem”. ET 35, São

Paulo, 1986. 2) Nascimento, A. A. P.; Junior, F. A. “Solo-cimento - a nova norma de dosagem”. 29ª

Reunião Anual de Pavimentação, São Paulo, 1991. 3) Senço, W. “Pavimentação” Escoloa Politécnica de São Paulo, Vol 1 e 2, 2ª edição,

São Paulo, 1972. 4.7 - Estabilização solo-cal: A Cal é um aglomerante resultante da calcinação de rochas calcárias (calcários ou dolomitos), a uma temperatura inferior à do início de fusão do material. Dentre as várias opções de aplicação da cal pode-se citar: dar plasticidade às argamassas, construção de sub-bases e bases, fabricação de tijolos, blocos e painéis. O esquema de produção da cal pode ser assim resumido: CaCO3 (calcário) + calor → CaO + CO2 CaCO3MgCO3 (dolomito) + calor→ CaOMgO + 2CO2 CaO → óxido de cálcio não hidratado → cal cálcica ou calcítica CaOMgO → cal dolomítica

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O processo de hidratação da cal acontece da seguinte maneira: CaO + H2O → Ca(OH)2 (cal cálcica hidratada) + calor CaCO3MgCO3 + H2O → Ca(OH)2MgO (cal dolomítica hidratada) + calor 4.7.1 - A mistura solo-cal É uma técnica de estabilização utilizada em vários países. Suas principais funções são: - Melhoria permanente das características do solo; - Aumenta a resistência à ação da água; - Melhoria do poder de suporte; - Melhoria da trabalhabilidade de solos argilosos. Ao misturar a cal ao solo em condições ótimas de umidade, ocorrem reações químicas que provocam alterações físicas nos mesmos, tais como: - O índice de plasticidade (IP) cai; - O limite de plasticidade (LP) aumenta e o limite de liquidez (LL) cai; - A fração do solo passante na peneira n°80 (0,42mm) decresce; - A contração linear e expansão decrescem;

- A água e a cal aceleram a desintegração dos torrões de argila durante a pulverização, tornando os solos mais trabalháveis;

- A resistência à compressão aumenta; - Aumento da capacidade de carga; - Facilita a secagem do solo em áreas alagadiças;

-Nas bases e sub-bases estabilizadas com cal, produz uma barreira resistente à penetração da água por gravidade e promove rápida evaporação da umidade existente.

4.7.2 - Mecanismos de reação da mistura solo-cal a) Troca catiônica: A adição de cal ao solo provoca substituição de cátions monovalentes por cátions bivalentes. b) Floculação e aglomeração: As reações provocam diminuição da dupla camada resultando na floculação das partículas argilosas. c) Reações pozolânicas: Reação da sílica e alumina do solo com a cal, formando os agentes cimentantes, que são os responsáveis pelo aumento de resistência na mistura solo-cal. d) Carbonatação: A cal reage com dióxido de carbono da atmosfera formando carbonatos de cálcio e/ou magnésio, que são compostos cimentantes fracos.

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4.7.3 - Fatores que influenciam no processo de estabilização dos solos com cal

a) Tipo de cal empregado: Pode-se empregar tanto cal virgem quanto cal hidratada. Cales calcíticas hidratadas produzem menores resistências que cales dolomíticas hidratadas. b) Tipo de solo: Solos finos correspondem melhor à estabilização com cal que solos granulares porque uma maior superfície específica refletirá em reações mais intensas entre a cal e as partículas de solo. A mineralogia do solo também influencia nas reações. c) Tempo de cura: Ganhos muito pequenos de resistência nas idades iniciais e maiores desenvolvimentos para maiores períodos de tempo. d) Influência da temperatura: Quando a cura for a baixas temperaturas, o aumento de resistência é lento, a temperaturas normais a velocidade é maior, e a altas temperaturas (60°C) as resistências evoluem rapidamente. 4.7.4 - Tipos de estabilização com cal a) Solo modificado com cal: visa reduzir a plasticidade do solo e aumentar a

trabalhabilidade. b) Solo cimentado com cal: visa obter um material com maior resistência e

durabilidade. Não existe no Brasil metodologia para dosagem e dimensionamento de misturas solo-cal. Para misturas que apresentam ganhos de resistência, o ensaio de compressão simples é utilizado para dosagem. A avaliação da capacidade de suporte das misturas solo-cal é feita mediante o ensaio de ISC (CBR). Normalmente são utilizados procedimentos de dosagem experimentais. 4.8 - Estabilização solo-betume É uma mistura de materiais betuminosos (emulsão, asfaltos líquidos, alcatrões) e solos argilo-siltosos ou argilo-arenosos para trabalharem como material estabilizado para base ou sub-base, impermeabilizando o solo e aumentando o seu suporte.

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4.8.1 - Tipos de misturas - Areia-asfalto ou areia-betume: é a mais difundida, com facilidade de controle da

qualidade e economicamente mais competitiva. - Solo-betume: seu controle é mais rigoroso, maior teor de betume e com funções de

impermeabilização. 4.8.2 - Principais funções do betume a) Quando usado em solos granulares (areia-betume): A função do ligante é gerar forças de natureza coesiva ao solo, aumentando de certa forma o seu valor de suporte. b) Quando usada em solos argilosos (solo-betume): A função do ligante é garantir a constância, na mistura, do teor de umidade de compactação, promovendo uma ação impermeabilizante. Esta ação é realizada tanto pelo obturamento dos canalículos do solo, por onde poderia ocorrer uma ação capilar da água, como pela criação de películas hidrorrepelentes envolvendo agregação de partículas finas que impedem que a água penetre na mistura. 4.8.3 - Teor de betume Varia em torno de 4 a 6% em peso de solo seco, sendo função da quantidade de argila, silte, areia, vazios e densidade do solo. Quanto mais fino o solo, maior será a quantidade de betume requerida. Quando usado em excesso, diminui a estabilidade e passa a agir como lubrificante. 4.8.4 - Métodos de dosagem Existem alguns métodos que podem ser utilizados, sendo todos extraídos da literatura americana: Método Califórnia modificado; Método Hubbard Field; Ensaio do penetrômetro de cone; Ensaio do valor do suporte Flórida; Ensaio do índice de suporte Texas.

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4.9 – Estabilização granulométrica Neste item serão abordados os processos pelos quais se misturam dois ou mais agregados de granulometrias diferentes de modo a enquadrá-los em uma especificação qualquer. É comum a apresentação da especificação em “faixas de trabalho” onde são mostrados os limites inferior e superior da granulometria. Desta forma, a granulometria ideal a ser alcançada ou exigida é aquela que representar o ponto médio dos limites extremos. Os projetos de mistura de agregados são muito utilizados na execução de bases e sub-bases estabilizadas granulometricamente, em misturas betuminosas ou quaisquer outras misturas que envolvam dois ou mais materiais de granulometrias diferentes (misturas solo-cimento, solo -cal, macadames, etc.). Os solos arenosos são, de um modo geral, facilmente destruídos por ações abrasivas, quando analisados separadamente, devido a falta do “ligante”. Já os solos argilosos, também analisados separadamente, são muito deformáveis, com baixa resistência ao cisalhamento, quando absorvem água. Na prática, é comum e necessário misturarmos estes dois tipos de solos, ou seja, solos com características granulares e solos com características coesivas, para obtermos uma mistura com propriedades ideais de resistência e trabalhabilidade. Surgiram então duas idéias básicas para as técnicas de correção de algumas propriedades dos solos através da manipulação de suas granulometrias:

a) Hipótese de graduação ideal: Em geral, a uma maior compacidade corresponde uma maior resistência. As diferentes formas das partículas têm grande influência neste conceito.

b) Hipótese de “Binder”: Nesta, além de levar em cinta a hipótese anterior, considera-se o solo constituído de duas frações (agregado e ligante) onde busca-se o máximo de compacidade para cada fração.

4.9.1 - Métodos de misturas Para se atender uma determinada granulometria, exigida por uma especificação qualquer, e dispondo-se de dois ou mais materiais, podemos construir um material ideal que seja uma mistura conveniente dos outros materiais. Para a perfeita execução desta mistura em causa, depõe-se de alguns processos de cálculo, quais sejam: - MÉTODO ANALÍTICO - MÉTODO DAS TENTATIVAS - MÉTODOS GRÁFICOS: - MÉTODO DO TRIÂNGULO EQUILÁTERO - MÉTODO DE RUTHFUCHS - MÉTODO DAS COMPOSIÇÕES SUCESSIVAS

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4.9.2 - Método analítico Sendo dados os agregados A, B, C, ..., com, respectivamente x%, y%, z%, ..., passante numa série de peneiras e desejando-se projetar uma mistura “M” com m1%, m2%, m3%, ..., passante na mesma série de peneiras, pode-se sempre estabelecer um sistema de N equações em que uma delas é:

x% + y% + z% + ... = 100

E as outras N - 1 equações são do tipo:

x An + y Bn + z Cn + ... = mn 100 100 100

Onde: x,y,z, ... ⇒ Porcentagens de cada material (A,B,C, ...) que entrará na mistura

para se obter o material M An,Bn,Cn, ⇒ Porcentagens passantes nas “n” peneiras de uma série mn ⇒ Porcentagens passantes, requeridas pela especificação, para as

“n” peneiras da série n ⇒ número de peneiras de uma série (N - 1)

Exemplo numérico e especificação Executar uma mistura com os materiais 1, 2 e 3 de modo a satisfazer a especificação dada a seguir, utilizando o método analítico.

Peneiras % em Peso Passante Especificação Especificação (Pol.) (mm) Mat 1 Mat 2 Mat 3 % Peso Pass. Ponto Médio

1” 25,40 100 100 100

3/4” 19,10 88 80 - 100 90 1/2” 12,70 75 65 - 95 80 3/8” 9,50 53 45 - 80 62 nº 4 4,80 31 100 28 - 60 44 nº 10 2,00 17 95 20 - 45 32 nº 40 0,42 8 70 100 10 - 32 21 nº 80 0,18 6 40 83 8 - 20 14

nº 200 0,074 3 0 52 3 - 8 5 Solução Armam-se tantas equações quantas forem o número de peneiras:

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Equações: 1) 100x + 100y + 100z = 100 2) 88x + 100y + 100z = 90 3) 75x + 100y + 100z = 80 4) 53x + 100y + 100z = 62 5) 31x + 100y + 100z = 44 6) 17x + 95y + 100z = 32 7) 8x + 70y + 100z = 21 8) 6x + 40y + 83z = 14 9) 3x + 0y + 52z = 5 Resolvendo o sistema: 1 - 2 ⇒ 100x + 100y + 100z = 100 88x + 100y + 100z = 90 12x = 10 então x = 10 / 12 = 83,33 % 1 - 3 ⇒ 100x + 100y + 100z = 100 75x + 100y + 100z = 80 25x = 20 então x = 20 / 25 = 80,00 % 1 - 4 ⇒ 100x + 100y + 100z = 100 53x + 100y + 100z = 62 47x = 38 então x = 38 / 47 = 80,85 % 1 - 5 ⇒ 100x + 100y + 100z = 100 31x + 100y + 100z = 44 69x = 56 então x = 56 / 69 = 81,15 % Adotando-se um valor médio para x = 80 % 5 - 6 ⇒ 31x + 100y + 100z = 44 17x + 95y + 100z = 32 14x + 5y = 12 então y = (12 - 14 x 0,80) / 5 = 16% z = 100 - 80 - 16 = 4% Outra opção: de (9) vem: 3 x 0,80 + 52z = 5 então z = (5 - 3 x 0,80) / 52 = 5%

y = 100 - 80 - 5 = 15% Solução final: x = 80% y = 16% z = 4% ou x = 80% y = 15% z = 5% Com as porcentagens encontradas para cada material, calcula-se a granulometria do material M e compara-se com a especificação.

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% em Peso Passante Especif. Especif. Peneiras Material M % Peso Pass. Pto. Médio

1” 0,80 x 100 + 0,15 x 100 + 0,05 x 100 = 100 100 100 3/4” 0,80 x 88 + 0,15 x 100 + 0,05 x 100 = 90,40 80 - 100 90 1/2” 0,80 x 75 + 0,15 x 100 + 0,05 x 100 = 80,00 65 - 95 80 3/8” 0,80 x 53 + 0,15 x 100 + 0,05 x 100 = 62,40 45 - 80 62 nº 4 0,80 x 31 + 0,15 x 100 + 0,05 x 100 = 44,80 28 - 60 44 nº 10 0,80 x 17 + 0,15 x 95 + 0,05 x 100 = 32,85 20 - 45 32 nº 40 0,80 x 8 + 0,15 x 70 + 0,05 x 100 = 21,90 10 - 32 21 nº 80 0,80 x 6 + 0,15 x 40 + 0,05 x 83 = 14,95 8 - 20 14 nº 200 0,80 x 3 + 0,15 x 0 + 0,05 x 52 = 5 3 - 8 5

Para o caso de três materiais e três faixas granulométricas, tem-se:

% em Peso Retido Peneiras Mat 1 Mat 2 Mat 3 Especificação

Ag. Graúdo (Ret.# 10) a = 83 d = 5 g = 0 M1 = 68 (80-55)

Ag. Miudo (#10 e #200) b = 14 e = 95 h = 48 M2 = 27 (17-37) Filler (Pass. # 200) c = 3 f = 0 i = 52 M3 = 5 (3-8)

% na Mistura x y z Seguindo-se uma formulação específica para o caso de três equações e três incógnitas, temos os seguintes va lores para o exemplo dado: x = (M2-h)(d-g) - (M1-g)(e-h) = (27-48)(5-0)-(68-0)(95-48) = (-21x5)-(68x47) = - 3301 (b-h)(d-g) - (a-g)(e-h) (14-48)(5-0)-(83-0)(95-48) (-34x5)-(83x47) -4071 x = 81,08% y = (M2-h) - x(b - h) = (27-48) - 0,8108 (14 - 48) = -21 + 27,57 = 6,57 ( e - h ) ( 95 - 48 ) 47 47 y = 13,97% z = 1 - ( x + y ) = 1 - ( 0,8108 + 0,1397 ) z = 4,95% 4.9.3 - Método das tentativas Neste processo são feitas tentativas sucessivas para se determinar as porcentagens com que cada material deve entrar na mistura. Após cada tentativa são feitas algumas comparações com a especificação a atender. As operações são repetidas até conseguir o atendimento satisfatório da especificação.

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O sucesso deste método depende da primeira tentativa. Quando se trabalha com três agregados com granulometrias próximas do agregado graúdo, agregado miúdo e filer, recomenda-se como regra prática para a primeira tentativa as seguintes correlações: M1 → Agregado Graúdo → X % M2 → Agregado Miúdo → Y % ⇒ X = 2Y M3 → Filer → Z % Z = ± 5 %

Por exemplo: X= 65%; Y= 30%; Z= 5% ou X= 60%; Y= 35%; Z= 5%; etc.

A metodologia consiste dos seguintes passos, de acordo com o quadro abaixo: 1- Arbitrar a primeira tentativa. Para o exemplo dado: X= 65%; Y= 30%; Z= 5% 2- Preencher as colunas 2, 5 e 8 com a granulometria de cada material a ser misturado 3- Preencher as colunas 3, 6 e 9, somando os resultados na coluna 11 4- Comparar os valores da coluna 11 com os da coluna 14 (faixa granulométrica

especificada) 5- Comparar os valores da coluna 11 com os da coluna 13 (ponto médio da

especificação) 6- Caso a primeira tentativa não tenha atendido a especificação fazer nova tentativa

baseada nos resultados encontrados até o momento. Analisar quais os materiais a serem diminuídos na mistura e quais a serem aumentados. Para o exemplo dado: X= 80%; Y= 15%; Z= 5%

7- Preencher as colunas 4, 7 e 10, somando os resultados na coluna 12 8- Comparar os valores da coluna 12 com os das colunas 14 e 13 Obs: No caso de 4 materiais, a primeira deve ser feita segundo o seguinte esquema:

M1 e M2 → Brita 1 e 2 → X% M1 e M2 → Dobro de M3 M3 → Areia → Y% ⇒ M1 ≈ M2 M4 → Filler → Z% M4 = ± 5%

1 M1 M2 M3 11 12 13 14

Penei ras 2

3

65%

4

80% 5

6

30%

7

15% 8

9

5%

10

5%

1ª Tent

2ª Tent

Ponto Médio

Espec.

1” 100 65,00 80,00 100 30,00 15,00 100 5,00 5,00 100,0 100,0 100 100

3/4” 88 57,20 70,40 100 30,00 15,00 100 5,00 5,00 92,20 90,40 90 80-100

1/2” 75 48,75 60,00 100 30,00 15,00 100 5,00 5,00 83,75 80,00 80 65-95

3/8” 53 34,45 42,40 100 30,00 15,00 100 5,00 5,00 69,45 62,40 62 45-80

nº 4 31 20,15 24,80 100 30,00 15,00 100 5,00 5,00 55,15 44,80 44 28-60

nº 10 17 11,05 13,60 95 28,50 14,25 100 5,00 5,00 44,55 32,85 32 20-45

nº 40 8 5,20 6,40 70 21,00 10,50 100 5,00 5,00 31,20 21,90 21 10-32

nº 80 6 3,90 4,80 40 12,00 6,00 83 4,15 4,15 20,05 14,95 14 8-20

nº200 3 1,95 2,40 0 0,00 0,00 52 2,60 2,60 4,55 5,00 5 3-8

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Capítulo 5

AGREGADOS PARA PAVIMENTAÇÃO O material aqui apresentado sobre “agregados” foi extraído do relatório final do 1° Seminário de Qualificação Acadêmica ao Doutorado do autor, apresentado ao Programa de Engenharia Civil (PEC) da COPPE / UFRJ. Maiores detalhes podem ser vistos em MARQUES (2001). Segundo o ASPHALT INSTITUTE (1989) a quantidade de agregado mineral em misturas asfálticas de pavimentação é geralmente de 90 a 95% em peso e 70 a 85% em volume e esta parcela mineral é em parte a responsável pela capacidade de suporte de cargas dos revestimentos, influenciando assim o desempenho dos pavimentos. Na pavimentação asfáltica o agregado é também usado comumente na base e eventualmente na sub-base. Na pavimentação rígida o agregado é usado na confecção do concreto de cimento Portland. De acordo com a NBR 9935, que determina a terminologia dos agregados, o termo “agregado” é definido como material sem forma ou volume definido, geralmente inerte, de dimensões e propriedades adequadas para produção de argamassa e concreto. Já WOODS (1960) define agregado como sendo uma mistura de pedregulho, areia, pedra britada, escória ou outros materiais minerais, usada em combinação com um ligante para formar um concreto, uma argamassa, etc. Quanto à classificação dos agregados segundo sua natureza, encontra-se a seguinte classificação como sendo a mais usada no Brasil, na qual os agregados são divididos em Naturais: aqueles que são utilizados tal como se encontram na natureza, salvo operações de britagem e lavagem como, por exemplo, os cascalhos, saibros, areias; e em artificiais: aqueles que resultam de uma alteração física ou química de outros materiais, como a escória de alto forno, argila expandida, ou que exige extração como é o caso das rochas, sendo a pedra britada o tipo mais comum.

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Segundo ROBERTS et al (1996), os agregados usados em construção rodoviária são largamente obtidos de depósitos de rochas naturais. As rochas naturais ocorrem como afloramentos ou próximo à superfície ou como depósitos de agregados ao longo de velhos extratos aluvionares. As rochas naturais são classificadas pelos geólogos em 3 grupos dependendo da sua origem: ígneas (magmáticas), sedimentares e metamórficas. Outros tipos de agregados que às vezes são usados em misturas a quente são os agregados leves, produzidos pelo aquecimento de argila a temperaturas muito altas e escórias, normalmente produzidas nos alto-fornos durante a produção de aço. Estes dois agregados artificiais produzem boa resistência ao escorregamento quando usados em misturas a quente. Denomina-se “ocorrência” o depósito natural de pedregulho ou areia possível de emprego em rodovias, também chamadas de cascalheiras. Quanto à origem geológica as ocorrências podem ser classificadas como residual, eólico, ou aluvial; quanto à formação, em bancos (acima do terreno), minas (abaixo do terreno), de rio, de mar. No Brasil existe abundância de depósitos de saibro, e pouca ocorrência de depósitos de areia (climas áridos). Areias quartzosas de formação eólica são bastante puras (mais de 90% de teor de sílica), porém exibem granulometria uniforme e fina. Areias quartzosas de origem fluvial não são tão puras (80 a 85% de sílica), mas apresentam em geral granulometria adequada aos trabalhos de pavimentação rodoviária. As areias de depósitos residuários apresentam boa granulometria, porém seu grau de pureza está na faixa de 70%. Segundo MARTINS (1995) grande parte das rochas duras exploradas para a indústria de construção encontra-se em áreas de alto valor paisagístico ou em áreas de preservação ambiental, sendo necessário um planejamento cuidadoso para minimizar perturbações ambientais e danos á paisagem. Não há escassez previsível de recursos de rocha para produção de brita no Brasil, a despeito da extração anual (estimada) superar 100 milhões de metros cúbicos e do consumo per capita ser muito baixo, denotando uma enorme demanda reprimida. Em regiões que apresentam escassez de material para produção de britas, como a região norte do Brasil, por exemplo, é possível o uso de argila expandida com agregado para utilização em serviços de pavimentação. 5.1 - Produção de agregados As características físicas dos agregados como resistência, abrasão e dureza são determinadas pelas características da rocha de origem. Entretanto, o processo de produção nas pedreiras podem afetar significativamente a qualidade dos agregados,

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pela eliminação das camadas mais fracas da rocha e pelo efeito da britagem na forma de partícula e graduação do agregado. Em quase toda pedreira existe uma camada de solo sobrejacente que deve ser removido antes que a rocha sã seja encontrada. Esta parte superficial e não aproveitável na produção de britas é designada por “estéril”. 5.2 - Operação na pedreira O propósito básico da operação em uma pedreira é a remoção da rocha sã através de dinamite e então usar uma série de britadores e outras unidades para reduzir o material em um número suficiente de componentes de modo a produzir os materiais de construção utilizáveis no pavimento. Também é desejável produzir agregado britado que tenha formato cúbico e não achatado ou alongado. A Figura 26 mostra o esquema do processo de operação em uma pedreira que normalmente usa um britador de mandíbula como britador primário e um britador de cone como secundário.

Figura 26 – Esquema Simplificado do processo de Britagem (ROBERTS et al, 1996)

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A rocha, removida da superfície da pedreira depois de dinamitada, é transportada para o britador por um caminhão. O material mais fraco normalmente se quebra em pequenos pedaços e são removidos antes da britagem. O britador de mandíbula (primário) quebra a rocha em tamanhos que possam ser trabalhados pelos outros britadores. Após a britagem primária, a próxima operação é peneirar os agregados em vários tamanhos. O material maior que 1” (25,4mm) é colocado no britador de cone para britagem adicional. O material menor que 1” (25,4mm) e maior que ¾” (19 mm) é estocado. O material menor que ¾” (19mm) é levado para um segundo peneirador para separações futuras. O material maior que ¾” (19 mm), que ainda aparecer é retornado ao britador de cone para nova britagem. O material menor que ¾” (19mm) é peneirado e estocado em 3 pilhas separadas: material entre 3/4” e 3/8” (9,5mm), entre 3/8” e # n° 4 (4,8mm) e menor que 4,8mm. Esta é uma descrição de operação de britagem muito simplificada que identifica os métodos que são normalmente usados para britar agregados e separá-los em tamanhos comerciais. A maioria das operações nas centrais de britagem apresenta maior complexidade que estas descritas, ou apresentam procedimentos diferentes, porém a operação é sempre feita com britadores e peneiradores. Outras centrais apresentam a capacidade de lavar os agregados em certos pontos da operação. Durante a operação de britagem é essencial que as propriedades do produto final sejam consistentes. Quando a rocha é removida de várias localizações na pedreira, as propriedades físicas dos agregados podem variar substancialmente. Controle de qualidade durante as operações de britagem devem assegurar que as propriedades físicas dos agregados não variem excessivamente. O ideal é que a quantidade de material que alimenta as operações de britagem deve ser aproximadamente constante. O aumento da vazão de fluxo de material do britador, normalmente resulta em mais transbordamento de agregado mais fino sobre as peneiras. Este excesso resulta em um estoque de material mais fino. O britador primário produz uma redução mecânica inicial de 8” (200mm) para 1” (25,4mm). Os britadores secundário e terciário reduzem os agregados até o tamanho desejado. 5.3 - Amostragem de agregados Antes de se fazer qualquer ensaio em agregados, as amostras devem ser obtidas da origem usando técnicas de amostragem próprias. Para projeto de misturas asfálticas são usadas amostras representativas e para controle de qualidade são tomadas amostras aleatórias. Se amostras representativas não são tomadas, todos os ensaios conduzidos nos agregados não tem sentido, e isto pode resultar em um projeto ou execução de mistura asfáltica com má qualidade, resultando em um desempenho insatisfatório.

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Amostras de agregados são normalmente tomadas de pilhas de estocagem, correias transportadoras, silos quentes ou às vezes de caminhões carregados. O pessoal encarregado da amostragem deve evitar coletar material que segregue quando obtido de pilhas de estocagem, caminhões ou silos. Conseqüentemente, o melhor local para obter uma amostra é de uma correia transportadora, entretanto, a largura total de fluxo na correia deve ser amostrada, uma vez que o agregado também segrega na correia. Uma amostra representativa é obtida pela combinação de um número de amostras aleatórias por toda parte em um período de tempo (um dia para amostras em correias) ou tomando amostras de várias locações em pilhas de estocagem e combinando estas amostras. As amostras devem ser tomadas de modo que o efeito da segregação seja minimizado nas pilhas. O agregado no fundo da pilha é usualmente mais graúdo que no resto da pilha. O método preferido de amostragem em uma pilha é escalar seu lado, entre o fundo e a ponta, remover o agregado superficial e obter uma amostra debaixo da superfície. Às vezes é necessário colocar uma tábua acima do local a ser amostrado para evitar que o agregado caia sobre a área que está sendo amostrada. No Brasil, as normas que tratam de amostragem de agregados são a NBRNM 26 (antiga NBR 7216) e a PRO 120/97 do DNER. Em ambas são fixadas as exigências para amostragem de agregados no campo. Utiliza-se a norma intitulada “Redução de amostra de campo de agregados para ensaios de laboratórios”, NBRNM 27 (antiga NBR 9941) que fixa condições exigíveis na redução de amostra de agregado formado no campo, para ensaios de laboratório. A PRO 257/99 do DNER descreve o estudo e amostragem de rochas em pedreiras para fins rodoviários. 5.4 - Propriedades químicas e mineralógicas dos agregados Segundo ROBERTS et al (1996) são as propriedades físicas dos agregados que determinam principalmente a adequação para o uso em misturas asfálticas e em menor extensão as propriedades químicas. São propriedades físicas/mecânicas básicas a densidade, porosidade e a resistência. Propriedades químicas/físico-químicas tais como umidade, adesão e descolamento são função da composição e estrutura dos minerais no agregado. Uma compreensão da mineralogia e identificação de minerais pode produzir informações sobre propriedades físicas e químicas potenciais de um agregado para um determinado uso, e pode ajudar a evitar o uso de um agregado que tenha constituintes minerais nocivos. Exigências em especificações devem ser selecionadas para que os agregados que tenham componentes minerais indesejáveis não sejam aceitos para uso.

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5.4.1 - Propriedades químicas de agregados As propriedades químicas de um agregado identificam a composição química e/ou determinam as transformações que um agregado pode estar sujeito devido à ação química. Composições químicas de agregados baseadas em análises químicas são usualmente dadas em termos de óxidos, sem consideração se tais óxidos estão atualmente presentes na amostra. Estes dados podem não trazer informações quanto à composição mineral e às vezes podem ser confusos. Alguns agregados contêm substâncias que: 1 – São solúveis em água (ex. gesso) 2 – São sujeitas à oxidação, hidratação e carbonatação 3 – Podem reagir com os componentes do Cimento Portland, mas a reatividade de

alguns agregados com o cimento asfáltico não é conclusivamente estabelecida. Propriedades químicas de agregados têm pequeno efeito no desempenho, exceto quando elas afetem a adesão do ligante asfáltico ao agregado e a compatibilidade com aditivos antidescolamento que podem ser incorporados ao ligante asfáltico (ROBERTS et al, 1996). A adesão do cimento asfáltico ao agregado e o deslocamento do filme asfáltico pela água é um fenômeno complexo segundo ROBERTS et al (1996), envolvendo interações físico-químicas entre muitos parâmetros. Várias teorias têm sido sugeridas para explicar os mecanismos de adesão e adesividade (descolamento). Porém nenhum deles pode ser completamente exp licado e mais de um mecanismo pode ocorrer ao mesmo tempo. A afinidade dos agregados ao asfalto é melhor analisada na seção seguinte que aborda as propriedades físicas dos agregados, especialmente no que diz respeito ao descolamento e aos danos causados pela presença de água. Existem grandes evidências que indicam que alguns agregados parecem ter mais afinidade pela água que pelo cimento asfáltico, e os filmes asfálticos nestas partículas de agregados podem tornar-se destacados (separados) ou não aderidos depois de exposto à água. Estes agregados são chamados hidrofílicos e eles tendem a ser ácidos na natureza. Por outro lado, agregados que tem afinidade com cimento asfáltico são chamados hidrofóbicos e eles tendem a ser básicos na natureza. É comumente aceito que a natureza da carga elétrica da superfície dos agregados, quando em contato com água, afete significativamente a adesão entre o agregado e o cimento asfáltico e sua resistência ao dano por umidade. A maioria dos agregados silicosos tais como arenito, quartzo e cascalho tornam-se negativamente carregados na presença de água, enquanto materiais calcários conduzem carga positiva na presença de água. Muitos agregados contêm ambos tipos de carga porque eles são compostos de minerais tais como sílica com carga negativa e também cálcio, magnésio, alumínio ou ferro com carga positiva. Agregados típicos que conduzem cargas misturadas incluem

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basaltos e calcários silicosos. Dolomita é exemplo de caso extremo de agregado eletropositivo e quartzo exemplo de agregado eletronegativo. As normas brasileiras que visam avaliar características químicas de agregados estão relacionadas diretamente ao concreto de cimento Portland. Apesar destas normas serem utilizadas mais freqüentemente para concreto de cimento Portland, dependendo da necessidade, estes ensaios podem ser solicitados para agregados a serem usados em misturas asfálticas. Dentre vários ensaios pode-se citar: Verificação da reatividade potencial pelo método químico (NM 28), Determinação de sais, cloretos e sulfatos (NM 50), Reatividade potencial de álcalis em combinações cimento -agregado (NBR 9773). 5.4.2 - Propriedades mineralógicas A maioria de agregados é composta de uma combinação de minerais. Dentre os minerais mais importantes pode-se citar os minerais de sílica (quartzo), os feldspatos (ortoclásio, plagioclásio), os minerais ferromagnésicos (muscovita, vermiculita), minerais carbonatados (calcita, dolomita) e minerais argílicos (ilita, caulinita e montmorilonita). Minerais Segundo FRASCÁ e SARTORI (1998) durante o processo de diferenciação geoquímica da terra, que resultou na formação da sua parte sólida mais externa (crosta terrestre), dez elementos ali se concentraram, totalizando cerca de 99% da sua composição. O oxigênio (46,6%) e o silício (28,2%) são os elementos mais comuns nos minerais formadores de rochas, chamados de silicatos. Os demais são: Al (8,2%), Fe (5,6%), Ca (4,2%) e outros (Na, K, Mg, Ti e P). Embora já tenham sido descritas e classificadas mais de 2000 espécies minerais, apenas um pequeno número é formador das rochas. Rochas ígneas São chamadas de rochas ígneas ou magmáticas aquelas resultantes da solidificação de material rochoso, parcial ou totalmente fundido, denominado magma, gerado no interior da crosta terrestre. As rochas formadas em profundidade no interior da crosta terrestre são chamadas plutônicas ou intrusivas e as que são formadas na superfície terrestre pelo extravasamento da lava são chamadas de vulcânicas ou extrusivas (FRASCÁ e SARTORI, 1998).

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Segundo FRASCÁ e SARTORI (1998) as rochas magmáticas são as mais utilizadas em construção civil no Brasil. Os granitos e os basaltos são, respectivamente, as rochas plutônicas e vulcânicas mais abundantes no Brasil. Rochas sedimentares Segundo FRASCÁ e SARTORI (1998) as rochas sedimentares são resultantes da consolidação de sedimentos, como partículas minerais provenientes da desagregação e do transporte de rochas preexistentes ou da precipitação química, ou ainda da ação biogênica. Constituem uma camada relativamente fina (± 0,8 Km) da crosta terrestre. Os folhelhos, arenitos e calcários constituem 95% das rochas sedimentares e compõem as bacias sedimentares como do Paraná, Amazonas e outras. Rochas metamórficas São derivadas de outras preexistentes que, no decorrer dos processos geológicos, sofreram mudanças mineralógicas, químicas e estruturais, no estado sólido, em resposta a alterações das condições físicas (temperatura, pressão) e químicas, impostas em profundidades abaixo das zonas superficiais de alteração e cimentação, ou seja, no domínio das transformações diagenéticas (FRASCÁ e SARTORI, 1998). Desta forma, a Tabela a seguir sintetiza os minerais e as rochas associados e descritos por FRASCÁ e SARTORI (1998). A próxima tabela mostra a composição mineral média comumente encontrada nos agregados das principais rochas, segundo ROBERTS et al (1996).

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Principais Rochas e Constituintes Minerais (FRASCÁ e SARTORI, 1998) Minerais Rochas Ígneas Rochas

Sedimentares Rochas

Metamórficas Silicatos Não silicatos Granitos Dentríticas Hornfels Neossilicatados Elementos

nativos Riolitos Ruditos Serpentinito

Olivina Grafita Dioritos Conglomerados

Esteatitos

Granada Sulfetos Andesitos Brecha Ardósia Titanita Pirita Sienitos Arenitos Filito Zircão Óxidos e

Hidróxidos Traquitos Quartzo

arenito Xistos

Inossilicatos Magnetita Fonólitos Arcóseo Gnaisses Piroxênios Hematita Basaltos Grauvaca Migmatitos Augita Ilmenita Gabros Lutitos Mármores Hiperstenio Limonita Diabásios Siltito Quartizitos Anfibólios Goethita Anortositos Follhelho

síltico Anfibolitos

Hornblenda Bauxita Peridotitos Ritmito Calciossilicatos Filossilicatos Pirolusita Piroxenitos Calcários e

Dolomitos Cataclasitos

Micas Carbonatos Piroclásticas Carvão Brechas Tectônicas

Muscovita Calcita Turfa Milonitos Biotita Dolomita Linhito Argilominerais

Halóides Carvão Mineral

Caulinita Halita Antracito Montmorilonita

Sulfatos Folhelho Pirobetu-

Ilita Gipso Minoso Clorita Evaporitos Serpentinita Chert Talco Diatomitas Tectossilicatos Feldspatos F. Potássico

Plagioclásios

Sílicas Quartzo Calcedônia

Opala Feldspatóides

Nefelina Zeólitas Analcita

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Composição Mineral Média das Rochas (Roberts et al, 1996) Rocha Quartz

o Ortoclásio Plagio-

clásio Au-gita

Hormblenda Bio-tita

Muscovita Epídoto Vi-dro

Rochas Ígneas Granito 30 41 8 - - 3 3 1 - Diorito 8 7 30 3 27 4 0,1 5 - Gabro 0,5 - 44 28 9 2 - 1 - Diabásio - - 44 46 - - - - 2 Riolito 32 45 3 - 0,7 3 2 2 0,4 Traquito 3 42 1 2 6 0,5 - 8 0 Andesito 0,6 - 48 14 3 - - 3 13 Basalto - - 36 35 - - - - 21 Rochas metamórficas Quartzito 84 3 - - 1 2 2 2 - Feldspato-Quartzito

46 27 1 - - 2 5 1 -

Hormblenda-Gnaisse

10 16 15 3 45 3 1 2 -

Granito-Gnaisse

37 32 3 - - 7 11 2 -

Biotita-Xisto 34 13 3 - 1 38 3 2 - Mica-Xisto 37 16 1 - - 13 26 2 - Ardósia 29 4 - - - - 55 2 - Mármore 3 0,2 0,2 - - - Calcita= 96 - - Amfibolito 3 1 8 - 70 1 0,2 12 - Rochas Sedimentares Arenito 79 5 0,3 - - 0,2 1 - - Feldspato-Arenito

35 26 2 - - 0,6 2 1 -

Calcário-arenito

46 3 2 - - - Calcita= 42 - -

Silex 93 - - - - - Calcita= 1 - - Calcário 6 - - - Dolomita = 8 Calcita= 83 - - Dolomito 5 - - - Dolomita = 82 Calcita= 11 - -

Em sua maioria, os agregados são compostos de muitos minerais, com composições variáveis. Mesmo com agregados de mineralogia uniforme, as propriedades podem ser alteradas pela oxidação, hidratação, lixiviação, intemperismo ou coberturas estranhas. Entretanto, a mineralogia não pode produzir sozinha uma base para predizer o comportamento de um agregado em serviço. Exames petrográficos são úteis, e desempenho anterior de agregados similares sob condições ambientais e de carregamento semelhantes pode ser útil na avaliação de agregados. O quartzo e o feldspato são minerais duros e resistentes ao polimento e são normalmente encontrados em rochas ígneas, tais como granito e granito -gnaisse. Por outro lado calcita e dolomita que ocorrem em calcário são exemplos de minerais macios. O calcário tem uma alta porcentagem de materiais macios que tendem ao polimento mais rapidamente que a maioria dos outros tipos de agregados. A instrução de ensaio do DNER IE 006/94 denominada “Análise petrográfica de Materiais Rochosos Usados em Rodovias” pode dar indicação da presença de

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minerais que podem dar às rochas uma tendência maior ou menor ao polimento quando usada como agregados para fins rodoviários. A NBR 7389 trata da “Apreciação Petrográfica de Materiais Naturais para Utilização como Agregado em Concreto” e descreve procedimento semelhante ao anterior, porém a finalidade é o uso para concreto de cimento Portland. Com esta finalidade existe também a NM 54. Para entendimento dos constituintes mineralógicos dos agregados deve ser consultada a TER 198/87 (Terminologia) do DNER ou a NBRNM 66 (antiga NBR 9942) que é adotada pelo DNER pelo processo de referência. O outro fator que afeta a utilização dos agregados em misturas betuminosas, até certo grau relacionado à Mineralogia, é a presença de coberturas superficiais e outras substâncias deletérias. Estas substâncias deletérias podem incluir argila, xisto argiloso, silte, óxidos de ferro, gesso, sais dissolvidos e outras partículas frágeis que afetam a ligação com o asfalto. Também podem aumentar a susceptibilidade à umidade de uma mistura asfáltica e não devem ser usados a menos que a quantidade de matéria estranha seja reduzida por lavagem ou por outros meios. Um dos efeitos mais importantes da mineralogia dos agregados no desempenho de misturas asfálticas segundo ROBERTS et al (1996) é a adesividade da película de asfalto à brita e a resistência ao descolamento por ação da água. A ligação entre o cimento asfáltico e os agregados é melhor com certos tipos de minerais. Num primeiro instante, o cimento asfáltico normalmente se liga melhor aos agregados “carbonatados” (calcário) que aos agregados “silicosos” (cascalhos). Apesar da ligação do cimento asfáltico não ser boa em relação a determinados tipos de agregados, esta ligação pode ser melhorada através da adição de determinadas substâncias tais como cal, pó calcário ou os agentes melhoradores de adesividade, também chamados “dopes”. Estes materiais associados aos agregados fazem com que a ligação do cimento asfáltico seja aumentada, possibilitando misturas asfálticas melhores. 5.5 - Propriedades físicas dos agregados Agregados para misturas asfálticas são usualmente classificados pelo tamanho como agregados graúdos, miúdos e fileres mineral. A ASTM C294 “Nomenclatura descritiva dos constituintes dos agregados minerais naturais” define agregado graúdo como partículas retidas na peneira n° 4 (4,8mm), agregado fino como aquele que passa na peneira n° 4 e filer mineral como o material com um mínimo de 70% passante na peneira n° 200 (0,075mm). As especificações americanas SUPERPAVE do programa SHRP definem o material passante na peneira nº 200 (0,075mm) como “dust”, podendo ser traduzido como “pó” para diferenciar de termo filer. Outras agências usam a peneira n° 8 (2,36mm) como o Instituto de Asfalto ou a peneira n° 10 (2,0mm) como a linha que divide os agregados graúdos dos miúdos.

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Para o DNER considera-se agregado graúdo aquele cujas partículas ficam retidas na peneira de 2,0 mm (n° 10), agregado miúdo aquele cujas partículas ficam retidas entre as peneiras de 2,0 mm (n° 10) e 0,075 mm (n°200). O filer ou material de enchimento é aquele que deve ter pelo menos 65% passante na peneira de 0,075 mm (n° 200). A Especificação de Material EM 367/97 “Material de enchimento para misturas betuminosas” do DNER determina uma faixa granulométrica para o filer, onde o material deve ser 100% passante na peneira de 0,42 mm (n° 40), ter entre 95 e 100% de material passante na peneira de 0,18 mm (n° 80) e entre 65 e 100% passante na peneira de 0,075 mm (n° 200). Cita como exemplos de filer o cimento Portland, o pó calcário e a cal hidratada. A NBR 9935 que define os termos relativos a agregados em concreto de cimento Portland adota como agregado graúdo todo material granular com pelo menos 95%, em massa, dos grãos retidos na peneira de 4,8 mm (n° 4), agregado miúdo aquele com pelo menos 95% em massa que passa pela peneira de 4,8 mm (n° 4). O filer é definido, segundo esta especificação, como todo material granular que passa na peneira de 0,15 mm (n° 100). Agregado para misturas asfálticas geralmente deve ser: duro, tenaz, forte, durável (são), bem graduado, ser constituído de partículas cúbicas com baixa porosidade e com superfícies limpas, rugosas e hidrofóbicas. A adequação de agregados para uso em misturas asfálticas é determinada pela avaliação das seguintes características:

1 – Tenacidade 2- Resistência Abrasiva 3- Dureza 4- Durabilidade 5- Sanidade 6- Forma da Partícula (lamelaridade e angulosidade) 7- Textura Superficial 8- Limpeza / Materiais Deletérios 9- Afinidade ao asfalto 10- Porosidade e Absorção 11- Características expansivas 12- Polimento e Características Friccionais 13- Tamanho e graduação 14- Densidade Específica / Massa Específica

Todas estas características também são abordadas de alguma forma pelas normas brasileiras, através de vários métodos de ensaios, instruções de ensaios, especificações de serviço e materiais e procedimentos de órgãos rodoviários como o DNER ou pela ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). KANDHAL et al (1997) afirmam que muitos dos ensaios de agregados correntes foram desenvolvidos para caracterizar as propriedades dos agregados empiricamente sem,

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necessariamente, ter relações fortes com o desempenho do produto final (tais como misturas asfálticas) que incorpore agregado. 5.5.1 - Tenacidade, resistência abrasiva e dureza Os agregados devem transmitir as cargas de rodas às camadas sobrejacentes por intermédio do atrito interno e também devem ser resistentes à abrasão e ao polimento devido ao tráfego. São sujeitos à fragmentação (quebra) e ao uso abrasivo durante sua produção, transporte e compactação das misturas asfálticas. Eles devem ser duros e tenazes para resistir a britagem, degradação e desintegração quando estocados, manipulados através de algum equipamento durante a produção de uma mistura asfáltica, espalhadas no pavimento, compactados com rolos e quando solicitados por caminhões (ROBERTS et al 1996). A Abrasão Los Angeles é uma medida preliminar da resistência do agregado graúdo à degradação por abrasão e impacto; entretanto, segundo ROBERTS et al (1996), observações de campo não mostram uma boa relação entre a perda de abrasão Los Angeles e o desempenho. Este ensaio não é satisfatório para uso em escórias, cinzas vulcânicas ou outros agregados leves. A experiência mostra que muitos destes agregados produzem excelente desempenho mesmo com valor de abrasão Los Angeles alto. Um detalhe que deve ser observado quando se utilizam agregados com alto valor de abrasão Los Angeles em misturas asfálticas é a produção de pó durante sua manipulação e a produção da mistura asfáltica. O alto índice de pó poderá causar problemas ambientais assim como problemas no controle da mistura.O ensaio LA foi originalmente desenvolvido no meio dos anos 20 pelo Laboratório Municipal de ensaios da Cidade de Los Angeles, Califórnia. A tenacidade e resistência abrasiva são tratadas por algumas normas brasileiras, mesmo que indiretamente através das metodologias citadas abaixo. Nestes ensaios, os agregados são submetidos a algum tipo de degradação mecânica e medida a alteração provocada, principalmente na granulometria original, ao final da degradação. Desta forma, as características de tenacidade, resistência abrasiva e até mesmo de dureza dos agregados são presumidamente avaliadas. Em virtude destas características de procedimentos serem semelhantes nestes ensaios, foram assim agrupados:

- DNER ME 035/98 ou NBRNM 51 “Agregados – determinação da abrasão Los Angeles” - DNER ME 197/97 ou NBR 9938 “Agregados – determinação da resistência ao

esmagamento de agregados graúdos” - DNER ME 096/98 “Agregado graúdo – avaliação da resistência mecânica pelo

método dos 10% de finos” - DNER ME 397/99 “Agregados – determinação do índice de degradação Washington – IDW”

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- DNER ME 398/99 “Agregados – determinação do índice de degradação após compactação Proctor IDP”

- DNER ME 399/99 “Agregados – determinação da perda ao choque no aparelho Treton” - DNER ME 401/99 “Agregados – determinação do índice de degradação de rochas

após compactação Marshall, com ligante – IDML e sem ligante – IDM” As especificações brasileiras para serviços de pavimentação que envolvem o uso de agregados como execução de camadas de base e revestimento, normalmente limitam o valor da Abrasão Los Angeles (LA) entre 40 e 55%. Agregados de algumas regiões do Brasil, como por exemplo a região do município do Rio de Janeiro, apresentam o valor da abrasão Los Angeles muito acima de 55%, em alguns casos, chegando a 65%. Devido à impossibilidade de se encontrar agregados com este parâmetro atendido nas proximidades da obra, muitas rodovias foram pavimentadas usando-se os agregados da região do Rio de janeiro, embora estivessem em desacordo com a especificação vigente, mas com a autorização do DNER para tal procedimento. O trecho da BR-040, próximo ao município do Rio de Janeiro, foi assim constituído. Em virtude desta experiência e de outras em que agregados com abrasão Los Angeles acima do limite superior foram usados e o desempenho ao longo dos anos mostrou-se satisfatório quanto a este parâmetro, o DNER passou a recomendar a execução de outros ensaios a serem conduzidos nos agregados que apresentassem o valor da abrasão Los Angeles acima do limite superior especificado. A indicação destes ensaios assim com a adoção de valores limites para os mesmos foram sugeridos em recente pesquisa do IPR-DNER (IPR, 1998). Estes ensaios mais recentes são os seguintes: DNER ME 397/99, DNER ME 398/99, DNER ME 399/99, DNER ME 400/99 e DNER ME 401/99 que serão descritos a seguir. A tabela a seguir apresenta para estes métodos de ensaios para agregados mais recentemente padronizados no Brasil os valores limites que foram estabelecidos em recente pesquisa do DNER (IPR, 1998).

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Métodos de Ensaios de Características Mecânicas e Valores de Aceitação de Agregados (IPR, 1998)

Métodos de Ensaios Valores Limite – Tentativa DNER ME 35/94 “Agregado – determinação da abrasão Los Angeles”

LA ≤ 65%

DNER ME 399/99 “Agregados – determinação da perda ao choque no aparelho Treton”

T ≤ 60%

DNER – ME 96/98: Agregado graúdo avaliação da resistência mecânica pelo método dos 10% de finos”

10% Finos ≥ 60 KN

ME 401/99 “Agregados – determinação do índice de degradação de rochas após compactação Marshall, com ligante – IDML e sem ligante – IDM”

IDM c/ Ligante ≤ 5 IDM s/ Ligante ≤ 8

ME 398/99 “Agregados – determinação do índice de degradação após compactação Proctor IDP”

IDP ≤ 6

ME 397/99 “Agregados – determinação do índice de degradação Washington – IDW”

IDW ≥ 30

ME 197/97 ou NBR 9938 “Agregados – determinação da resistência ao esmagamento de agregados graúdos”

E ≥ 60

5.5.2 - Durabilidade e sanidade Os agregados também devem ser resistentes ao quebramento ou desintegração quando sujeitos ao umedecimento e secagem e/ou congelamento e degelo. Se a cobertura de cimento asfáltico permanece intacta, estes ciclos de intemperismo não afetam significativamente as misturas asfálticas. Entretanto, a água pode penetrar nas partículas de agregados se alguma degradação da mistura asfáltica ocorreu durante a construção. Partículas frágeis e fracas que se quebram durante a compactação produzem fácil acesso para a água. A água também pode penetrar se a mistura asfáltica apresentar descolamento (WU et al 1998). Segundo ROBERTS et al (1996) os agregados devem ser resistentes ao colapso ou desintegração sob a ação de molhagem e secagem e/ou congelamento e degelo (intemperismo). A durabilidade e a Sanidade podem ser avaliadas pelas normas brasileiras através das seguintes normas: - ME 089/94 – “Agregados: Avaliação da durabilidade pelo emprego de Soluções de

Sulfato de Sódio ou de Magnésio” - ME 400/99 – “Agregados – Desgaste após fervura de agregado pétreo natural”

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A norma ME 089/94 fixa o modo pelo qual se determina a resistência à desintegração dos agregados sujeitos a ação do tempo, pelo ataque de soluções saturadas de sulfato de sódio ou de magnésio. As especificações brasileiras para serviços de pavimentação que envolvem o uso de agregados, como camadas de base e revestimento, aconselham que não se deve utilizar agregados que apresentem perda superior a 12% em 5 ciclos.O ensaio de sanidade tem a intenção de produzir uma estimativa da resistência do agregado à ação do intemperismo. 5.5.3 - Forma da partícula e textura superficial Para uso em misturas asfálticas as partículas de agregados devem ser mais cúbicas que planas (chatas), finas ou alongadas. Em misturas compactadas, as partículas de forma angular exibem um maior intertravamento e atrito interno, resultando consequentemente em uma maior estabilidade mecânica que partículas arredondadas. Por outro lado, misturas que contém partículas arredondadas, tais como a maioria dos cascalhos naturais e areias, tem uma melhor trabalhabilidade e requerem menor esforço de compactação para se obter a densidade requerida. Esta facilidade de compactar não constitui necessariamente uma vantagem, visto que as misturas que são mais fáceis de compactar durante a construção podem continuar a densificar sob ação do tráfego, levando à deformações permanentes devido aos baixos índices de vazios e fluxo plástico (ROBERTS et al, 1996). Tanto a forma da partícula como a textura superficial também influencia na trabalhabilidade e na resistência da mistura asfáltica. Uma textura superficial rugosa, como uma lixa, encontrada na maioria das rochas britadas tende a aumentar a resistência e requerem cimento asfáltico adicional para superar a perda de trabalhabilidade, quando comparada com agregados de superfícies lisas como cascalhos e areias de rio. Vazios na massa compactada de agregados de textura rugosa também são normalmente altos produzindo espaço adicional para o cimento asfáltico. Agregados de textura lisa podem ser mais facilmente cobertos pelo filme asfáltico, mas o cimento asfáltico forma usualmente ligações mecânicas mais fortes com os agregados de textura rugosa (ROBERTS et al, 1996). No Brasil, os ensaios que são utilizados para avaliar a forma de partícula e textura superficial de agregado graúdo são os seguintes:

- ME 086/94 “Agregado – determinação do índice de forma” - ABNT NBR 7809 “Agregado Graúdo – determinação do índice de forma pelo método do paquímetro”

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No Brasil não existe ensaio específico que determine a forma de partícula ou a textura superficial de agregados finos. O Método ME 086/94 do DNER, citado anteriormente só é aplicável para agregados acima de 4,8mm (ou 3,2mm segundo a direção menor). A NBR 7809 também não contempla agregados miúdos por ser impraticável o procedimento para partículas pequenas. 5.5.4 - Limpeza e materiais deletérios Para ROBERTS et al (1996) a limpeza refere-se à ausência de certos materiais estranhos e deletérios que tornam os agregados indesejáveis para misturas asfálticas. Lavar agregados sujos pode reduzir a quantidade de matéria estranha indesejada a um nível aceitável. Estes materiais objetivamente incluem vegetação, xisto argiloso, partículas frágeis, torrão de argila, argila cobrindo partículas de agregados e às vezes, excesso de pó da operação de britagem.

Para KANDHAL et al (1997) a limpeza tem a ver com as coberturas presentes nas partículas de agregado ou o excesso de partículas mais finas que 75µm (peneira N° 200), ao passo que material deletério se refere a partículas individuais que são feitas de materiais inadequados ou insalubres.

Além da análise petrográfica, já citada, outros ensaios podem ser usados para identificar e medir a quantidade de materiais deletérios. Com a introdução das regulamentações ambientais e a adoção subsequente de sistemas de coleta de pó, passou a existir um retorno da maior parte dos finos para as misturas asfálticas. Segundo KANDHAL et al (1998) os finos podem influenciar o desempenho de misturas asfálticas nas seguintes circunstâncias: 1 – dependendo do tamanho das partículas, os finos podem atuar como um filer ou como um componente do ligante asfáltico. Em certos casos pode-se uma mistura muito rica em asfalto (“gorda”) levar a fluência e/ou a deformação permanente. Em muitos casos a quantidade de cimento asfáltico usado deve ser reduzida para prevenir a perda de estabilidade ou uma exsudação. 2 – Alguns finos tem um considerável efeito sobre o cimento asfáltico fazendo-o atuar como um cimento asfáltico mais rígido comparado ao cimento asfáltico puro e isso afeta o desempenho da mistura asfáltica no comportamento à fadiga. 3 – Alguns finos tornam as misturas asfálticas sensíveis ao dano induzido por umidade. As normas Brasileiras que tratam deste assunto são as seguintes: - ME 054/97 – “Equivalente de areia” - ME 082/94 – “Solos – determinação do limite de plasticidade” - ME 122/94 – “Solos – determinação do limite de líquidos” - ME 266/97 ou NBR 7219 - “Agregados – determinação do teor de materiais pulverulentos”

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- ME 055/95 – “Impurezas orgânicas na areia” - NBR 7220 – “Agregados – determinação de impurezas húmicas em agregado miúdo” - NM 32 – “Agregado Graúdo – método de ensaio de partículas friáveis” - NBR 7218 – “Agregados: Determinação do teor de argila em torrões e materiais friáveis”

O ensaio ME 054/97 “Equivalente de Areia” determina a proporção relativa de finos no agregado fino ou em solos. O ensaio de equivalente de areia foi desenvolvido por Hveen para determinar a quantidade de argila presente no agregado fino é prejudicial ao desempenho de misturas asfálticas. É usado para determinar a proporção relativa de finos plásticos e pó em agregados finos. Os ensaios ME 082/94 e ME 122/94 determinam o limite de plasticidade e o limite de liquidez de solos. A determinação do Índice de plasticidade (IP) se faz pela subtração do Limite de Plasticidade (LP) do Limite de Liquidez (LL). O IP é uma medida do grau de plasticidade dos finos (material passante na peneira n° 200) e pode indicar indiretamente a quantidade e o tipo de finos plásticos. Este parâmetro (IP) é utilizado pelo DNER para medir o grau de plasticidade dos solos quando estes são usados como agregados finos nos serviços de pavimentação. As especificações de serviços para confecção de camadas do pavimento limitam os valores para estes parâmetros. Para bases estabilizadas granulometricamente (DNER ES 303/97), o LL deverá ser inferior ou igual a 25% e o IP deve ser inferior ou igual a 6. Para outros tipos de camadas os limites podem ser diferentes destes citados.

O ensaio ME 266/97 ou NBR 7219 prescreve o método para a determinação de materiais pulverulentos presentes em agregados destinados ao preparo do concreto. Esta norma define como materiais pulverulentos as partículas minerais com dimensão inferior a 0,075 mm, inclusive os materiais solúveis em água, presentes nos agregados. O ensaio ME 055/95 determina o teor de impurezas orgânicas presente em areias. É mais utilizado na dosagem de concretos de cimento Portland.

A NBR 7220 da ABNT prescreve o método de determinação colorimétrica de impurezas orgânicas húmicas em agregado miúdo, também destinado ao emprego em concreto de cimento Portland. A NM 32 da ABNT define o método para determinação da porcentagem de partículas friáveis presentes no agregado graúdo para concretos de cimento Portland.

A NBR 7218 da ABNT prescreve o método para a determinação do teor de argila em torrões e materiais friáveis, eventualmente presentes em agregados, destinados ao preparo do concreto de cimento Portland.

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5.5.5 - Afinidade ao asfalto A presença de finos plásticos na porção fina dos agregados de misturas asfálticas pode induzir descolamento na mistura quando exposta à água ou umidade. A presença de pó e cobertura de argila no agregado graúdo e/ou fino pode inibir a cobertura entre o cimento asfáltico e o agregado e produzir canais para a penetração da água. O cimento asfáltico fica sobre a cobertura de pó e não entra em contato com a superfície do agregado resultando em descolamento da mistura asfáltica. Existe também a hipótese de que algum material argiloso muito fino possa causar deslocamento pela emulsificação do cimento asfáltico na presença de água. Finos plásticos em excesso também podem enrijecer o cimento asfáltico, e conseqüentemente levar a mistura asfáltica a trincamento por fadiga. O ensaio de Azul de Metileno é um método francês, recomendado pela Associação Internacional de Lama Asfáltica (ISSA) para avaliar a quantidade de argila nociva do grupo das montmorilonitas, matéria orgânica e hidróxido de ferro presentes em agregados finos. O equivalente de areia mede a quantidade relativa de partículas de argila em um agregado fino. O ensaio do Azul de Metileno determina a quantidade e a natureza do material potencialmente prejudicial, tal como argila ou matéria orgânica, que pode estar presente em um agregado. De todos os métodos avaliados para medir suscetibilidade à umidade, o AASHTO T 283 “Resistência de mistura betuminosa compactada ao dano induzido de umidade” (Ensaio de Lottman modificado) é o mais usado e sua confiabilidade é considerada melhor que numerosos outros métodos testados. Nas normas brasileiras, a avaliação do descolamento da película asfáltica devido a exposição à água ou umidade é feita através dos ensaios de adesividade. O DNER recomenda os métodos ME078/94 “Agregado graúdo – Adesividade a ligante betuminoso” e o ME 079/94 “Agregado – Adesividade a ligante betuminoso” O DNER ME 078/94 fixa o modo pelo qual se verifica a adesividade de agregado graúdo ao ligante betuminoso. Define-se adesividade de agregado ao material betuminoso como a propriedade que tem o agregado de ser aderido por material betuminoso. É verificada pelo não deslocamento da película betuminosa que recobre o agregado, quando a mistura agregado-ligante é submetida, a 40° C, à ação de água destilada, durante 72 horas. O DNER ME 079/94 é uma norma que descreve método para determinar adesividade de agregado a ligante betuminoso. É aplicado para agregado passante na peneira com 0,59 mm de abertura. Neste ensaio a adesividade é avaliada pelo não deslocamento da película betuminosa que recobre o agregado, quando a mistura agregado-ligante é

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submetida à ação da água destilada fervente e às soluções molares de carbonato de sódio ferventes. A ABNT prescreve os métodos NBR 12583 “Agregado graúdo – verificação da adesividade a ligante betuminoso” e NBR 12584 “Agregado miúdo – verificação da adesividade a ligante betuminoso” para a avaliação da adesividade. Os procedimentos são semelhantes aos descritos anteriormente. 5.5.6 - Porosidade e absorção Segundo KANDHAL et al (1997) nenhum dado significativo de pesquisa ainda é apropriado para indicar alguma relação entre a absorção de água do agregado e o desempenho da mistura asfáltica que utilize aquele agregado. O valor máximo permitido para a absorção de água pelos estados americanos varia muito: de 2 a 6%. No Brasil, absorção de agregados graúdos é determinada pelas normas ME 195/98 ou NBR 9937/87 “Agregados - determinação da absorção e da massa específica de Agregado graúdo” A normas DNER ME 084/95 e NM 52 da ABNT que tratam da determinação da densidade de agregados miúdos não tratam da determinação da absorção. Mas para agregados miúdos existe a NM 30 da ABNT denominada “Agregado miúdo – Determinação da absorção de água”. 5.5.7 - Características expansivas Um método que mede característica de inchamento, no sentido de empolamento de agregado é o ME 192/97 ou NBR 6467 “Agregados – determinação do inchamento de Agregado miúdo”. O inchamento do agregado miúdo é o fenômeno da variação do volume aparente, provocado pela absorção de água livre pelos grãos e que incide sobre a sua massa unitária. Este também é um ensaio mais usado durante os procedimentos de dosagem de concreto de cimento Portland, onde o inchamento da areia deve ser determinado para uma precisa quantificação volumétrica do traço. Existem outros ensaios que medem expansibilidade de solos como a ME 029/94 “Solos- determinação da expansibilidade” ou o próprio ensaio para a determinação do Índice de Suporte Califórnia (ISC ou CBR) através da ME 049/94. 5.5.8 - Polimento e características de atrito Teor de cal/carbonatos e exigências de resíduos insolúveis são incluídos em especificações para restringir a quantidade de agregados “carbonatados” usados em misturas superficiais e/ou restringir os agregados de mineralogia calcária usada em

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misturas superficiais. A intenção destas restrições é assegurar que algum mineral resistente ao polimento (silicoso) esteja exposto na interface superfície/pavimento/ pneu.

No Brasil, exige-se um procedimento para avaliação da superfície de rolamento durante a construção e operação do revestimento. A ES 313/97 do DNER “Concreto Betuminoso” que especifica o uso e aplicação do concreto asfáltico, recomenda o uso do Pêndulo Britânico e do ensaio de Mancha de Areia no item sobre condições de segurança. Neste item, recomenda-se que o revestimento acabado deverá apresentar VRD (valor de Resistência à Derrapagem) superior a 55 medido com auxílio do Pêndulo britânico. Ainda existe a avaliação pelo “µ-meter” que é a mais utilizada pelo Ministério da Aeronáutica Brasileiro. O pêndulo britânico é um equipamento tipo impacto dinâmico usado para medir a perda de energia quando uma ponta de borracha é propelida sobre uma superfície de teste. O equipamento é apropriado tanto para laboratório quanto para ensaios em campo sobre superfícies planas e para amostras obtidas de ensaios com rodas de polimento acelerado. O ensaio da Mancha de Areia é a forma mais difundida de se medir a macrotextura (O Pêndulo Britânico mede a microtextura). Este ensaio é de medição pontual sobre a superfície da pista. Segundo PEREIRA (1998), apesar do seu baixo rendimento, o valor da altura de areia é adotada em muitos países e são definidos limites aceitáveis em função de vários tipos de superfícies e das classes das vias. Outros equipamentos baseados em técnicas de medição sem contato, à raio laser, também são utilizados para avaliar a macrotextura em nível de rede, mas suas medições são sempre correlacionadas com a altura de areia para cada tipo de revestimento. O µ-meter é um equipamento que consiste de um reboque constituído por 3 rodas montadas em uma estrutura metálica triangular. Nele registram-se as informações referentes às condições de atrito da pista de forma contínua. 5.5.9 - Densidade específica / massa específica Segundo PINTO (2000) as relações entre quantidade de matéria (massa) e volume são denominadas massas específicas, e expressas geralmente em ton/m3, kg/dm3 ou g/cm3 e as relações entre pesos e volumes são denominados pesos específicos e expressos geralmente em KN / m3. A expressão “densidade”, comum na engenharia, se refere à massa específica e “densidade relativa” é a relação entre a densidade do material e a densidade da água a 4°C. Como esta é igual a 1 kg/dm3, resulta que a densidade relativa tem o mesmo valor que a massa específica (expressa em g/cm3, kg/dm3 ou t/m3), mas é adimensional.

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Como a relação entre o peso específico de um material e o peso específico da água a 4°C é igual à relação das massas específicas, é comum se estender o conceito de densidade relativa à relação dos pesos e se adotar como peso específico a densidade relativa do material multiplicada pelo peso específico da água (PINTO, 2000). O termo Densidade e Massa Específica são freqüentemente usados, o que sugere que eles tenham o mesmo significado, embora isto seja tecnicamente incorreto. A densidade relativa (Specific Gravity) de um agregado é a razão do peso de uma unidade de volume do material para o peso do mesmo volume de água à temperatura de 20 a 25 °C (aproximadamente 23°C) (1) Teoricamente tem-se a seguinte equação que define a Densidade Relativa: Densidade Relativa = Peso . volume (peso unitário de água) Como no sistema métrico o peso unitário da água é 1g por ml, então temos: Densidade Relativa = Peso . Volume Deste modo a Densidade relativa seria então adimensional. O termo “massa específica”, usual no Brasil, é definido pelo Sistema Internacional (S.I.) como “density”. Já o termo “densidade” é definido pelo S.I. por “mass density”. Em ambos, as unidades são Kg/m3, g/m3, etc. e são designados por “ρ”. O termo “peso específico” usado no Brasil é definido por “weight density” pelo S.I. É designado por “η” e a unidade é N/m3. O termo “specific Weight” é incorreto segundo o S.I. O termo “densidade específico” usualmente empregado no Brasil é definido por “relative density” pelo S.I. e designada por “d”. É obtida dividindo-se a massa específica “ρ” do material (agregado) pela massa específica da água a 4º C. É portanto adimensional. O termo “specific gravity” é incorreto segundo o S.I. Portanto, os termos portugueses que melhor atendem ao S.I. seriam, conforme MEDINA (2001): ρ: densidade mássica η densidade ponderal d: densidade relativa Para agregados, são comuns as seguintes definições: Densidade Específica Real (Gsa): É a razão entre o peso seco em estufa, ao ar, de uma unidade de volume de um material impermeável a uma temperatura fixa e o peso de um volume igual de água destilada livre de gás a uma temperatura fixa. Gsa é normalmente usada para cálculos (transformação) de peso para volume dos fileres

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minerais somente, visto que os valores do Gsa desta fração são muito difíceis de obter. Densidade Específica Aparente, Seca (Gsb): A razão entre o peso seco em estufa, ao ar, de um volume unitário de um material permeável (incluindo tanto vazios permeáveis quanto impermeáveis para o material) a uma temperatura fixa e o peso de um volume igual de água destilada livre de gás a uma temperatura fixa. Densidade Específica Aparente na Condição Saturada Superfície Seca (Gsb ssd): É a razão entre o Peso SSS ao ar de um volume unitário de um material permeável (incluindo tanto vazios permeáveis e impermeáveis normal para o material) a uma temperatura fixa e o peso de igual volume de água destilada livre de gás a uma temperatura fixa. Esta densidade específica é raramente usada nos projetos de misturas betuminosas a quente. Densidade Específica Efetiva (Gse): É a razão entre o peso seco em estufa ao ar de um volume unitário de um material permeável (excluindo vazios permeáveis ao asfalto) a uma temperatura fixa e o peso de um volume igual de água destilada livre de gás a uma temperatura fixa.

Os Ensaios para determinação da Densidade / Massa Específica de Agregados são os seguintes: - Para Agregados Graúdos as normas americanas que tratam do assunto (ASTM C127 e AASHTO T85) sugerem as seguintes expressões para determinação da densidade relativa de agregados graúdos: Gsa = A Densidade Real (1) A - C Gsb = A Densidade Aparente (2) B - C Absorção = (B - A) x 100 (3) A Onde: A = Peso do agregado seco em estufa

B = Peso do agregado na condição saturada superfície seca após 24h de imersão em água C = Peso do agregado imerso em água

O método de ensaio adotado pelo DNER (ME-081/94) para determinação de densidades relativas tem os procedimentos análogos aos das normas americanas, já citadas e descritas anteriormente. Porém, a equação (1) é determinada pelo DNER e por PINTO (1996) como sendo a “densidade real do grão”. A equação (2) é denominada por “densidade aparente do grão”.

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A NBR 9937 da ABNT, designada por “Agregados - determinação da absorção e da massa específica de agregado graúdo” define procedimento para a obtenção da massa específica na condição seca (γs) e massa específica na condição saturada superfície seca (γsss), assim como da absorção (a). O procedimento de ensaio é idêntico ao do DNER e das normas americanas já citadas, ou seja, são feitas 3 determinações de peso: peso seco (A), peso na condição saturada superfície seca (B) e peso imerso (C). A expressão que define a massa específica seca (γs) é a seguinte: γs = A . B - C Ou seja, é a mesma que o DNER define como “Densidade Aparente do Grão” e que as normas americanas chamam de Gsb. Já a expressão que define a massa específica da condição saturada superfície seca (γsss) é a seguinte: γsss = B , que difere das demais, anteriormente citadas B – C Esta expressão é a mesma empregada pela ASTM C127 na definição do termo GsbSSD (Bulk Specific Gravity Saturated Surface Dry) A expressão para a absorção é a mesma em todas as referências, ou seja: a = B - A x 100. A Portanto, pelas normas brasileiras o termo “densidade real” é numericamente maior que a densidade aparente. Nas normas americanas o termo “apparent specific gravity” (traduzido como densidade relativa aparente) é numericamente maior que a “bulk specific gravity” (traduzida como densidade relativa global). Dessa forma o termo em inglês “bulk” é que significa aparente e o termo “apparent” é comparado ao termo “real” em português, uma vez que os vazios que são impermeáveis não têm como serem mensurados, daí não ser possível obter a densidade real absoluta. Muito cuidado deve-se tomar com estes termos durante os cálculos das misturas asfálticas. - Para agregados miúdos o DNER indica um procedimento para determinação da densidade relativa de agregados miúdos (ME 084/94) e o denomina de “densidade real dos grãos”. Este procedimento é semelhante ao do ensaio para determinação da “Massa específica aparente seca” (γs) de solos (ME 094/94) e faz uso do picnômetro de 500ml. A densidade real do grão é calculada pela seguinte expressão: DT = P2 - P1 x γat1 γat1 . (P4 - P1) - ( P3 - P2) γat γat2

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Onde: P1 = Peso do picnômetro limpo e seco (P1) P2 = Peso do picnômetro mais amostra P3 = Peso do picnômetro mais amostra e água, após fervura (mede T1) P4 = P2 = Peso do picnômetro mais água (mede T2) γat1 = densidade relativa da água na temperatura T1 γat2 = densidade relativa da água na temperatura T2 γat = densidade relativa da água na temperatura T desejada Quando se trabalha com mistura de 2 ou mais frações (ou 2 ou mais agregados) pode-se computar um valor para a densidade relativa média através de um valor médio ponderado das várias frações (agregados) que constituem a mistura, pela seguinte equação: G = P1 + P2 + ... + Pn (7) P1 + P2 + ... + Pn G1 G2 Gn onde:

G = Densidade relativa média (aparente ou global) G1, G2, ... , Gn = Valores das densidades relativas para as frações (agregado)

1, 2, ... , n (aparente ou real) P1, P2, ... , Pn = Porcentagem em peso das frações (agregado) 1, 2, ... , n.

Em relação aos valores de G1, G2,...,Gn usados na equação (7), PINTO (1996) recomenda que estes valores sejam obtidos pela média entre a densidade real e a aparente para agregados graúdos e miúdos e pelo valor da densidade real para o filer mineral usado. Segundo o ASPHALT INSTITUTE (1995) estes valores devem ser tomados pelo Gsb (densidade aparente) dos constituintes da mistura. A maioria das misturas betuminosas contém vários agregados diferentes (pedregulho, areia, filer, etc.) que são combinados para encontrar a graduação desejada. Usualmente, estes agregados têm densidades específicas diferentes que necessitam serem combinados para determinar as relações peso-volume das misturas. (ROBERTS et al 1996). A densidade específica aparente de filer mineral é difícil de se determinar corretamente até o presente segundo ROBERTS et al (1996). Entretanto, a densidade específica aparente do filer pode ser usada e o erro será desconsiderado. 5.5.10 - Análise granulométrica A graduação do agregado é a distribuição dos tamanhos de partículas expressa em porcentagem do peso total. A graduação é obtida fazendo-se passar o material através de uma série de peneiras empilhadas com aberturas progressivamente menores, e pesando-se o material retido em cada uma.

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Para ROBERTS et al (1996), no entanto, expressar a graduação como uma porcentagem do volume total é mais importante, porém a graduação como uma porcentagem do peso é mais fácil e já é um padrão tradicional. As graduações pelo volume e peso são aproximadamente iguais. Se existem grandes diferenças nas densidades específicas dos agregados usados para uma mistura em particular, então a graduação deve ser determinada como uma porcentagem do volume total. A graduação de um agregado pode ser graficamente representada por uma curva granulométrica na qual a ordenada é a porcentagem total de peso passante em um dado tamanho sobre uma escala aritmética, enquanto que a abscissa é o tamanho da partícula plotada sob uma escala logarítmica. As peneiras que têm designação em polegadas (3/4, 3/8, etc.) significam que a abertura das malhas é aquela referida. Quando a designação é por nº da peneira (nº 10, 4, 40, 80, 200, etc.) significa que existe aquele nº de aberturas por polegada quadrada, levando-se em consideração a espessura do fio usado na malha da peneira. A peneira nº 10, por exemplo, significa que em 25,4mm2 de malha existem 10 orifícios. O tamanho do orifício é menor que 1/10 de polegada, uma vez que a espessura do fio deve ser descontada. A graduação é talvez a propriedade mais importante de um agregado. Ela afeta quase todas as propriedades importantes de uma mistura incluindo rigidez, estabilidade, durabilidade, permeabilidade, trabalhabilidade, resistência à fadiga, resistência por atrito e resistência ao dano por umidade. Por isso, a graduação é a primeira consideração num projeto de mistura asfáltica e as especificações usadas pela maioria dos estados americanos colocam limites na graduação do agregado que pode ser usado numa mistura asfáltica. A graduação de um agregado pode ser expressa como a porcentagem passante total, porcentagem retida total (ou acumulada) ou porcentagem retida (porcentagem do total que passa numa peneira e é retida na imediatamente inferior). Usualmente as graduações são expressas como porcentagem passante total, que indica o percentual total de agregado em peso que passa em cada uma das peneiras. A percentagem retida total é o somatório do peso retido em cada uma das peneiras. A porcentagem retida, de dois tamanhos sucessivos de peneiras ou porcentagem individual de cada tamanho é o percentual retido em peso em cada peneira. Em todas as especificações de pavimentos asfálticos de mistura a quente é estabelecido que as partículas de agregado devam estar dentro de uma gama de tamanhos e que cada tamanho de partícula esteja presente em certa proporção. Esta distribuição dos vários tamanhos de partículas do agregado é conhecida como graduação do agregado ou graduação da mistura. Para se determinar se uma graduação satisfaz ou não às especificações, é necessário compreender como é feita a medição do tamanho das partículas. Para ROBERTS et al (1996) a melhor graduação para uma mistura betuminosa é aquela que proporcione um arranjo das partículas mais denso. Com a máxima

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densidade ter-se-ia aumento na estabilidade, através do aumento dos contatos interpartículas e se reduziria os vazios no agregado mineral. Porém, deverão existir suficientes espaços vazios para permitir que o cimento asfáltico seja incorporado para assegurar durabilidade e para evitar exsudação e/ou afundamento. Misturas densas também são mais sensíveis a pequenas variações do teor de asfalto. Têm sido propostas numerosas graduações ideais para densidade máxima. Uma das mais conhecidas é aquela proposta por Fuller e Thompson em 1907, conhecida por Curva de Fuller na qual a equação para a densidade máxima é a seguinte: P = (d/D)n x 100 onde “d” é o diâmetro da peneira em questão, P é a porcentagem total passante ou mais fina que a peneira, “D” é o tamanho máximo do agregado e “n” é um coeficiente variável. Para se obter a densidade máxima de um agregado o coeficiente “n” deve ser igual a 0,5. No início dos anos 60, a FHWA (Federal Highway Administration) introduziu um gráfico de graduação de agregados que é baseado na Curva de Fuller mas usa o expoente 0,45 na equação. Este gráfico é muito conveniente para determinar a linha de densidade máxima e para ajustar a graduação do agregado. Usado este gráfico a linha de densidade máxima pode ser obtida facilmente ligando através de uma reta a origem do gráfico (canto inferior esquerdo) até o ponto da porcentagem total do tamanho nominal máximo. O tamanho nominal máximo é definido como o maior tamanho de peneira, acima do qual nenhum material é retido. A FHWA recomenda que este gráfico seja usado como parte do processo de dosagem de misturas asfálticas. Exemplos desta forma de apresentação da granulometria pode ser vista nas figuras 27 e 28.

Figura 27 – Modelo da forma gráfica de representação da granulometria utilizada pela

FHWA

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Figura 28 – Linha de densidade máxima e pontos de controle utilizando o gráfico de

potencia 0,45 A maioria das especificações para misturas asfálticas americanas requer agregados de graduação bem graduados ou graduação densa, com metade da curva aproximadamente paralela à Curva de densidade máxima. Outro problema, citado por ROBERTS et al (1996), frequentemente causado por graduação não adequada de agregado é a produção de misturas fracas (sensíveis). Estas misturas não podem ser compactadas de maneira normal, porque elas são lentas no desenvolvimento de estabilidade suficiente para suportar o peso do equipamento de compactação. Na curva granulométrica destas misturas nota-se uma “corcunda” perto da peneira nº 40 e uma inclinação quase plana entre as peneiras nº 40 e nº 8. Isto é usual quando se usam areias naturais mal graduadas. A análise granulométrica por lavagem é uma medida mais precisa da verdadeira graduação, mas a determinação a seco é mais rápida e frequentemente usada para estimar a graduação real. Quando se usa o método a seco, a quantidade medida de material passante na peneira 200 é significativamente menor que a quantidade real da mistura de agregado. Para agregados limpos, o método a seco pode ser preciso desde que a quantidade de material passante na peneira 200 seja baixa. O peneiramento a seco é usualmente satisfatório nos ensaios de rotina de agregados graduados. Se o agregado contem pó muito fino ou argila, que pode agarrar às

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partículas graúdas de agregado, deve ser feita a análise por peneiramento com lavagem. Por várias razões, principalmente aquelas associadas com a obtenção da máxima densidade e propriedade de vazios desejada, certos limites de graduação são usualmente exigidos dos agregados para uso em misturas asfálticas. Por ser improvável que um simples material natural ou britado alcance estas especificações, dois ou mais agregados de diferentes graduações são tipicamente misturados para alcançarem os limites especificados. Agregados são também separados em tamanhos para produzir características de manuseio. Misturas de agregados graúdos e miúdos em um estoque resulta em segregação. Conseqüentemente, agregados devem ser separados em tamanhos, por exemplo 3/4” a 3/8” (19 a 9,5 mm), 3/8” a nº 4 (9,5 a 4,8 mm) e menor que nº 4 (4,8 mm) antes de transportar e estocar. Outra razão para a mistura de agregados é que é freqüentemente mais econômico (nos EUA) combinar materiais naturais e processados para alcançar as especificações do que usar materiais totalmente processados (ROBERTS et al, 1996).

Segundo a NBR 7211 - Agregado para concreto, define-se como agregado miúdo o material cujos grãos passam pela peneira de 4,8 mm (nº 4) e ficam retidos na peneira de 0,075 mm (nº 200) e agregado graúdo aquele cujos grãos ficam retidos na peneira de 4,8 mm. Esta mesma norma determina que a granulometria dos agregados miúdos seja dividida em 4 zonas (1, 2, 3, e 4 ) e a dos agregados graúdos em 5 graduações (0, 1, 2, 3 e 4). Segundo o Prof. Murilo Lopes de Souza, assim como no caso dos solos, existe uma escala granulométrica para os agregados. Esta classificação, normalmente seguida nos serviços de pavimentação, fixa como agregado graúdo a fração retida na peneira de 2,00 mm (nº 10), designada fração pedregulho e como agregado miúdo a fração que passa na peneira de 2,00 mm e fica retido na peneira de 0,075 mm (nº 200), designada fração areia. A fração que passa na peneira de 0,075 mm é chamada de filer ou material de enchimento. A NBR 7217, denominada: Agregados - Determinação da composição granulométrica, define duas grandezas bastante utilizadas no estudo dos agregados, quais sejam: a) Dimensão máxima característica: Grandeza associada a distribuição granulométrica do agregado, correspondente à abertura nominal, em mm, da malha de peneira da série normal ou intermediária, na qual o agregado apresenta uma porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5% em massa. Este termo é costumeiramente chamado de “Diâmetro Máximo” e também pode ser designado pela abertura nominal de uma peneira pela qual a porcentagem passante seja igual ou imediatamente superior a 95% em massa. b) Módulo de finura: Soma das percentagens retidas acumuladas em massa de um agregado, nas peneiras da série normal, dividida por 100. Relembrado a NBR 5734 -

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Peneiras para ensaio, a série normal e intermediária são assim constituídas, de acordo com o tamanho nominal das aberturas (em mm): Série Normal: 76 - 38 - 19 - 9,5 - 4,8 - 2,4 - 1,2 - 0,6 - 0,3 - 0,15 Série Intermediária: 64 - 50 - 32 - 25 - 12,5 - 6,3 O cimento Portland é considerado um filer, do ponto de vista granulométrico, bastante usado nas misturas betuminosas, mas em concreto de cimento é considerado como elemento aglutinante (ligante). Os resultados de análises granulométricas de um agregado pode ser apresentado sob a forma tabular (Quadro 1) ou de curva granulométrica (Figura 2), geralmente sob a forma de percentagem total passante em cada peneira. Para o DNER :

- pedrisco: 6,4 mm > d > 2,00 mm - pó de pedra : d < 2,00 mm

As curvas granulométricas podem se apresentar segundo duas formas típicas: A granulação descontínua é aquela na qual existe uma fa lta ou deficiência de certa fração de tamanho de partículas ( curva 3 da Figura 28). A granulometria contínua é aquela onde estão presentes todos os tamanhos de partículas, desde o tamanho máximo até o mínimo ( curva 1,2,4 e 5 da Figura.28). É a forma adequada e preferencial de se trabalhar em pavimentação, pois evita a segregação no decorrer do processo construtivo. São classificadas em: Curvas de graduação densa (fechada): São aqueles que contém de forma adequada todas as frações granulométricas (curva 1) e satisfazem a equação de Fuller-Talbot : P = 100 (d/D)n onde: P : percentagem, em peso, que passa na peneira de abertura “d” d : diâmetro da abertura da peneira D : diâmetro máximo do agregado n : expoente que varia de 0,4 a 0,6 . Para valores de “n” abaixo de 0,4 , há excesso de finos (curva 5) e acima de 0,6 há deficiência de finos (curva 2). Misturas densas apresentam pequena percentagem de vazios e boa estabilidade. Curvas de graduação aberta: são aquelas onde existe uma deficiência de finos, sobretudo de material que passa na # 200. Satisfazem a equação de F.T. para n > 0,6. (curva 2)

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Curvas de graduação uniforme: são aqueles que apresentam curva granulométrica onde o tamanho máximo. é próximo do tamanho mínimo. (curva 4). Satisfazem a equação de F.T. para n>>>>0,6. Os agregados cujo tamanho mínimo está acima da # 4 são chamados de agregados tipo macadame (one size agregades). Outra maneira de estimar a graduação dos agregados é através do coeficiente de curvatura (Cc) onde os agregados de graduação densa devem apresentar um Cc compreendido entre 1 e 3 .

Cc = ( D30)2

D10 x D60

Onde : Cc : coeficiente de curvatura D30 : tamanho correspondente a porcentagem passante de 30% D10 : tamanho correspondente a porcentagem passante de 10% D60 : tamanho correspondente a porcentagem passante de 60% Os exemplos citados neste item estão expostos no Quadro a seguir e na Figura 29 . Exemplos Numéricos

Diâmetro (Peneiras) % em Peso Passane Pol (nº) (mm) Agreg.

01 Agreg.

02 Agreg.

03 Agreg.

04 Agreg.

05 1” 25,40 100 100 100 100

3/4” 19,10 86 84 83 64 1/2” 12,70 71 68 65 26 3/8” 9,50 61 57 52 0 1/4” 6,35 50 47 52 nº 4 4,80 44 40 52 nº 10 2,00 28 23 34 100 nº 40 0,42 13 7 16 80

nº 200 0,074 6 0 7 50

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0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10 100Abertura (mm)

% P

assa

nte

Agreg.1 Agreg.2 Agreg.3 Agreg. 4 Agreg.5 Peneiras

PENEIRAS 0,150,18

0 , 30 ,075 0 , 4 2

0 , 61,2 2,4 4 , 8

9 , 51 2 , 7

19,12 5 , 4 3 8 , 12 , 0

Figura 29 – Curvas granulométricas t ípicas

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Capítulo 6

MATERIAIS ASFÁLTICOS O asfalto é um dos mais antigos materiais utilizados pelo homem. Na Mesopotâmia era usado como aglutinante em serviços de alvenaria e estradas e como impermeabilizante em reservatório de água e salas de banho. Também são encontradas citações na bíblia a respeito do uso de material betuminoso na arca de Noé (Gênesis 3,14). As primeiras aplicações de asfalto para fins de pavimentação foram feitas na França (1802), Estados Unidos (1838) e Inglaterra (1869). O emprego de asfalto derivado do petróleo iniciou-se a partir de 1909. 6.1 - Definições Asfalto : Material de consistência variável, cor pardo-escura, ou negra, e no qual o constituinte predominante é o BETUME, podendo ocorrer na natureza em jazidas ou ser obtido pela refinação do Petróleo. Betume: Mistura de hidrocarbonetos pesados, obtidos em estado natural ou por diferentes processos físicos ou químicos, com seus derivados de consistência variável e com poder aglutinante e impermeabilizante, sendo completamente solúvel no bissulfeto de carbono (CS2) ou tetracloreto de carbono (CCL4).

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6.2 - Classificação quanto à aplicação Asfaltos para pavimentação: a) Cimentos Asfálticos (CAP) b) Asfaltos Diluídos (AD) c) Emulsões Asfálticas (EA) d) Asfaltos Modificados (Asfaltos Polímeros) Asfaltos industriais: a) Asfaltos Oxidados ou Soprados 6.3 – Classificação quanto à origem Asfaltos naturais: Ocorrem em depressões da crosta terrestre, constituindo lagos de asfalto (Trinidad e Bermudas). Possuem de 60 a 80% de betume. Rochas asfálticas: O asfalto aparece impregnando os poros de algumas rochas (Gilsonita) e também misturado com impurezas minerais (areias e argilas) em quantidades variáveis. O xisto betuminoso pode ser citado como exemplo de rocha asfáltica. Asfaltos de petróleo: Mais empregado e produzido, sendo isento de impurezas. Pode ser encontrado e produzido nos seguintes estados: a) Sólido b) Semi-sólido c) Líquido: Asfalto dissolvido e Asfalto emulsificado Alcatrão: Proveniente do refino do alcatrão bruto, que se origina da destilação dos carvões durante a fabricação de gás e coque. Estão em desuso no Brasil a mais de 25 anos. 6.4 – Asfaltos para Pavimentação 6.4.1 - Cimento Asfáltico do Petróleo (CAP) Segundo LEITE (2003) o CAP é por definição um material Adesivo termoplástico, impermeável à água, viscoelástico e pouco reativo, ou seja:

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- Termoplástico: possibilita manuseio a quente. Após resfriamento retorna a condição de viscoelasticidade.

- Impermeável: evita a penetração de água (chuva) na estrutura do pavimento, forçando o escoamento para os dispositivos de drenagem

- Viscoelástico: Combina o comportamento elástico (sob aplicação de carga curta) e o viscoso (sob longos tempos de aplicação de carga)

- Pouco reativo: Quimicamente, apenas o contato com o ar propicia oxidação lenta, mas que pode ser acelerado pelo aumento da temperatura.

a) Composição química do CAP O CAP tem um número de átomos de carbono que varia de 24 a 150, com peso molecular de 300 a 2000, contendo teores significantes de heteroátomos (nitrogênio, oxigênio, enxofre, vanádio, níquel e ferro) que exercem papel importante. É constituído de compostos polares e polarizáveis (capazes de associação) e de compostos não polares (hidrocarbonetos aromáticos e saturados). Na figura seguinte pode-se ver a estrutura hipotética de uma molécula de asfalto (LEITE, 2003)

Figura 30 - Estrutura hipotética de uma molécula de asfalto (LEITE, 2003) No fracionamento do CAP, encontramos 4 categorias principais: Hidrocarbonetos Saturados (S) Hidrocarbonetos Aromáticos (A) Resinas (R) Asfaltenos (A) Os 3 primeiros são denominados de maltenos e sendo os 2 primeiros compostos “não polares” e os 2 últimos compostos polares e polatizáveis. Os asfaltenos são formados devido a associações intermoleculares e são responsáveis pelo comportamento reológico do CAP. Tem maior peso molecular e maior teor de heteroátomos. Sua estrutura é constituída de poliaromáticos, com encadeamento de hidrocarbonetos naftênicos condensados e cadeias curtas de saturados.

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Os CAPs são sistemas coloidais constituídos por uma suspensão de micelas de asfaltenos, peptizadas pelas resinas num meio oleoso (óleos saturados e aromáticos) em equilíbrio. Na figura seguinte podemos ver a representação da estrutura coloidal do cimento asfáltico (LEITE, 2003)

Figura 31 - Representação da estrutura coloidal do cimento asfáltico (LEITE, 2003) Segundo LEITE (2003) este esquema conduz a formação de aglomerados, resultantes de associações intermoleculares dos compostos polares e polatizáveis, responsável pelo caráter Gel (mais consistente). As forças intermoleculares responsáveis por esta aglomeração são mais fracas que as ligações covalentes. Estas forças são oriundas de atração dipolo-dipolo induzidas pelos heteroátomos. A variação da temperatura pode modificar o equilíbrio acima alterando o comportamento viscoelástico. a) Obtenção Antigamente os asfaltos eram obtidos em lagos e poços de petróleo e com a evaporação das frações leves restava um material residual com características adequadas aos usos desejados. Atualmente a obtenção do asfalto é feita através de refinação (refinamento) do petróleo. A quantidade de asfalto contida num petróleo pode variar de 10 a 70%. O processo de refinamento depende do tipo e rendimento em asfalto que o mesmo apresenta. Se o rendimento for alto, apenas é utilizada a destinação à vácuo. Se o rendimento em asfalto for médio, usa-se a destilação atmosférica e destilação à vácuo. Tendo um rendimento baixo em asfalto utilizam-se destilação atmosférica, destilação à vácuo e extração após o 2º estágio de destilação.

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O processo mais usado é o da destilação em duas etapas, que consiste numa separação física dos vários constituintes do petróleo pela diferença entre seus pontos de ebulição e de condensação. A seguir é mostrado um esquema do refino de asfalto proveniente de petróleos médios:

Figura 32 – Produção de asfalto em dois estágios de destilação Síntese do processo de refino: 1- Bombeamento do tanque, aquecimento, entrada na torre de destilação onde é

parcialmente vaporizado. 2- As frações mais leves vaporizam e sobem na torre. No topo, após separação forma-

se a gasolina e o gás liquefeito de petróleo (GLP). A queda de temperatura ao longo da torre provoca condensação, sendo retirados lateralmente, neste ponto, produtos especificados (querosene, óleo diesel).

3- As frações mais pesadas, ainda em estado líquido, vão para o fundo, sendo novamente aquecidas para entrada na torre de funcionamento à vácuo.

4- Na torre de destilação à vácuo a temperatura e o vácuo são controlados de modo a permitirem o ajuste da consistência desse resíduo, obtendo-se assim o asfalto.

A produção do CAP depende do tipo de petróleo. A composição do petróleo varia em relação aos teores de frações destiláveis e resíduo. Portanto a composição do CAP depende do tipo e processo de refino do petróleo e estes são de base naftênica e intermediária (LEITE, 2003). - Base Naftênica: Alto teor de resíduo e destilação em 1 estágio. Ex.: Petróleos Venezuelanos (Boscan e Bachaquero) e o Brasileiro Fazenda Belém - Intermediários: Destilação em 2 estágios: atmosférico e a vácuo. Ex.: Petróleo do Oriente Médio (Kwait, Kirkuk, Árabe pesado) e o Brasileiro Cabiúnas

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Para se produzir CAP pode ser utilizado um ou mais tipos de petróleo (mistura). Após a destilação, o resíduo pode ser misturado com outras correntes para acerto da consistência. Sendo pouco viscoso (mole) adicionam-se resíduos de desasfaltação ou faz-se sopragem. Para os muito viscosos (duros) misturam-se gasóleos pesados b) Classificação Os cimentos asfálticos de petróleo podem ser classificados segundo a viscosidade e a penetração. A viscosidade dinâmica ou absoluta indica a consistência do asfalto e a penetração indica a medida que uma agulha padronizada penetra em uma amostra em décimos de milímetro. No ensaio penetração se a agulha penetrar menos de 10 dmm o asfalto é considerado sólido. Se penetrar mais de 10 dmm é considerado semi-sólido. A Resolução ANP Nº 19, de 11 de julho de 2005 estabeleceu as novas Especificações Brasileiras dos Cimentos Asfálticos de Petróleo (CAP) definindo que a classificação dos asfaltos se dará exclusivamente pela Penetração. Os quatro tipos disponíveis comercialmente são os seguintes:

CAP 30/45; CAP 50/70; CAP 85/100 e CAP 150/200 O par de vapores significa os limites inferior e superior permitidos para a Penetração, medida em décimos de milímetro. A antiga classificação por Viscosidade ficou suprimida a partir desta resolução. Os antigos asfaltos CAP 7; CAP 20 e CAP 40 passaram a ser denominados pelo parâmetro Penetração e não mais a Viscosidade. c) Especificações A seguir são mostradas as especificações atuais para os cimentos asfálticos produzidos no Brasil segundo a classificação por penetração.

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Especificações dos Cimentos Asfálticos de Petróleo (CAP) Classificação por Penetração RESOLUÇÃO ANP Nº 19, de 11de julho de 2005

LIMITES

MÉTODOS

CARACTERÍSTICAS

UNIDADES

CAP 30-45 CAP 50-70 CAP 85-100 CAP150-200 ABNT ASTM

Penetração (100 g, 5s, 25ºC)

0,1mm

30 - 45

50 - 70

85 - 100

150 - 200

NBR 6576

D 5

Ponto de amolecimento, mín

ºC

52

46

43

37

NBR 6560

D 36

Viscosidade Saybolt Furol s NBR 14950

E 102

a 135 ºC, mín 192 141 110 80

a 150 ºC, mín 90 50 43 36

a 177 ºC 40 - 150 30 - 150 15 - 60 15 - 60

OU

Viscosidade Brookfield cP NBR 15184

D4402

a 135ºC, SP 21, 20 rpm, mín 374 274 214 155

a 150 ºC, SP 21, mín. 203 112 97 81

a 177 ºC, SP 21 76 - 285 57 - 285 28 - 114 28 - 114

Índice de susceptibilidade térmica (1)

(-1,5) a (+0,7)

(-1,5) a (+0,7)

(-1,5) a (+0,7)

(-1,5) a (+0,7)

Ponto de fulgor mín ºC 235 235 235 235 NBR 11341

D 92

Solubilidade em tricloroetileno, mín

% massa 99,5 99,5 99,5 99,5 NBR 14855

D2042

Ductilidade a 25º C, mín cm 60 60 100 100 NBR 6293

D 113

Efeito do calor e do ar (RTFOT) a 163 ºC, 85 min

D 2872

Variação em massa, máx (2) % massa 0,5 0,5 0,5 0,5

Ductilidade a 25º C, mín cm 10 20 50 50 NBR 6293

D 113

Aumento do ponto de amolecimento, máx

ºC 8 8 8 8 NBR 6560

D 36

Penetração retida, mín (3) % 60 55 55 50 NBR 6576

D 5

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Observações: (1) O Índice de susceptibilidade térmica é obtido a partir da seguinte equação:

Índice de susceptibilidade térmica = (500) (log PEN) + (20) (Tº C) - 1951 120 - (50) (log PEN) + (T ºC)

onde: (T ºC) = Ponto de amolecimento PEN = penetração a 25 ºC, 100g, 5 seg.

(2) A Variação em massa, em porcentagem, é definida como: ∆M= (Minicial - Mfinal)/ Mfinal x 100 onde: Minicial = massa antes do ensaio RTFOT Mfinal = massa após o ensaio RTFOT (3) A Penetração retida é definida como PEN retida= (PENfinal/ PENinicial) x 100 onde: PENinicial = penetração antes do ensaio RTFOT PENfinal = penetração após o ensaio RTFOT d) Aplicações Deve ser livre de água, homogêneo em suas características e conhecer a curva viscosidade-temperatura. Para utilização em pré-misturados, areia-asfalto e concreto asfáltico deve-se usar: CAP 30/45, 50/70 e 85/100. Para tratamentos superficiais e macadame betuminoso deve-se usar CAP150/200. e) Restrições Não podem ser usados acima de 177° C, para evitar possível craqueamento térmico do ligante. Também não devem ser aplicados em dias de chuva, em temperaturas inferiores a 10° C e sobre superfícies molhadas. 6.4.2 - Asfaltos Diluídos Também conhecidos como Asfaltos Recortados ou “Cut Backs”. Resultam da diluição do cimento asfáltico por destilados leves de petróleo. Os diluentes funcionam como veículos proporcionando produtos menos viscosos que podem ser aplicados a temperaturas mais baixas que o CAP. a) Obtenção Os asfaltos diluídos são obtidos por meio de um devido proporcionamento entre CAP e diluente, feita em um misturador específico, seguindo o seguinte esquema:

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Figura 33 – Esquema de produção do asfalto diluído b) Classificação Os diluentes evaporam-se após a aplicação e o tempo necessário para evaporar chama-se “Cura”. De acordo com a cura, podem ser classificados em: CR → Cura Rápida → Solvente: Gasolina CM → Cura Média → Solvente: Querosene CL → Cura Lenta → Solvente: Gasóleo (não se usa mais) Cada categoria apresenta vários tipos com diferentes valores viscosidade cinemática, determinadas em função da quantidade de diluente: CR-70; CR-250; CR-800; CR-3000 CM-30; CM-70; CM-250; CM-800; CM-3000 A quantidade média de CAP e diluente são as seguintes: Tipo CM Tipo CR % CAP %

Diluente Nomenclatur

a Antiga

CM-30 - 52 48 MC-0 RC-0 CM-70 CR-70 63 37 MC-1 RC-1 CM-250 CR-250 70 30 MC-2 RC-2 CM-800 CR-800 82 18 MC-4 RC-4

CM-3000 CR-3000 86 14 MC-5 RC-5

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6.4.3 - Emulsões Asfálticas É um sistema constituído pela dispersão de uma fase asfáltica em uma fase aquosa (direta) ou de uma fase aquosa em uma fase asfáltica (inversa): CAP + Água + Agente Emulsivo. a) Obtenção A emulsão asfáltica é conseguida mediante a colocação de CAP + Água + Agente Emulsivo (Emulsificante ou Emulsificador) em um moinho coloidal, onde é conseguida a dispersão da fase asfáltica na fase aquosa através da aplicação de energia mecânica (trituração do CAP) e Térmica (aquecimento do CAP para torná-lo fluido). O esquema de produção é mostrado na figura a seguir.

Figura 34 – Esquema de produção de emulsão asfáltica O agente emulsificante tem a função de diminuir a tensão interfacial entre as fases asfáltica e aquosa, evitando que ocorra a decantação do asfalto na água. A quantidade de emulsificante varia de 0,2 a 1%. Os agentes geralmente utilizados são o Sal de Amina, Silicatos Solúveis ou não Solúveis, Sabões e Óleos Vegetais Sulfonados e Argila Coloidal. A quantidade de asfalto é da ordem de 60 a 70% e o tamanho das partículas de asfalto dispersas varia de 1 a 10 micras. b) Classificação

Quanto à carga da partícula Quanto ao tempo de ruptura - Catiônicas - Ruptura Rápida - Aniônicas - Ruptura Média - Bi-iônicas - Ruptura Lenta - Não-iônicas

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As emulsões aniônicas são aquelas que apresentam moléculas eletronegativamente carregadas e as catiônicas apresentam moléculas eletropositivamente carregadas. A ruptura das emulsões ocorre quando são colocadas em contato com agregados e o equilíbrio que mantinha os glóbulos do asfalto em suspensão na água é rompido. A água evapora e o asfalto flocula se fixando no agregado. A cor das emulsões antes da ruptura é marrom, tornando-se depois preta. O tempo de ruptura depende da quantidade e tipo de agente emulsivo. As emulsões asfálticas normalmente utilizadas em pavimentação são as catiônicas diretas, sendo classificadas quanto a utilização em: RR-1C; RR-2C; RM-1C; RM-2C; RL-1C; LA-1C; LA-2C Esta classificação depende da viscosidade Saybolt Furol, teor de solvente, desemulsibilidade e resíduo de destilação. 6.4.4 - Asfaltos Modificados (Asfaltos Polímeros) São obtidos a partir da dispersão do CAP com polímero, em unidade apropriada. Os polímeros mais utilizados são: SBS (Copolímero de Estireno Butadieno); SBR (Borracha de Butadieno Estireno); EVA (Copolímero de Etileno Acetato de Vinila); EPDM (Tetrapolímero Etileno Propileno Diesso); APP (Polipropileno Atático); Polipropileno; Borracha vulcanizada; Resinas; Epóx; Poliuretanas; etc. Os polímeros aceleram o comportamento reológico do asfalto conferindo elasticidade e melhorando suas propriedades mecânicas. Suas principais vantagens: - Diminuição da suscetibilidade térmica - Melhor característica adesiva e coesiva - Maior resistência ao envelhecimento - Elevação do ponto de amolecimento - Alta elasticidade - Maior resistência à deformação permanente - Melhores características de fadiga Devido a estas vantagens, tem sido muito utilizado em serviços de impermeabilização e pavimentação. 6.5 - Asfaltos Industriais Asfaltos Oxidados ou Soprados São asfaltos aquecidos e submetidos a ação de uma corrente de ar com o objetivo de modificar suas características normais, a fim de adaptá-los para aplicações especiais. São usados geralmente para fins industriais como impermeabilizantes.

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6.6 - Principais funções do asfalto na pavimentação a) Aglutinadora: Proporciona íntima ligação entre agregados, resistindo à ação

mecânica de desagregação produzida pelas cargas dos veículos. b) Impermeabilizadora: Garante ao revestimento vedação eficaz contra penetração da

água proveniente da precipitação. c) Flexibilidade: Permite ao revestimento sua acomodação sem fissuramento a

eventuais recalques das camadas subjacentes do pavimento. 6.7 – Serviços de imprimação / pintura de ligação 6.7.1 - Imprimação Também chamada de Imprimadura ou Prime-Coat. Consiste na aplicação de uma camada de material asfáltico sobre a superfície de uma base concluída, antes da execução de um revestimento asfáltico qualquer. (DNER - ESP.14/71).

Figura 35 – Esquema da imprimação a) Funções da imprimação a) Promover condições de ligação e aderência entre a base e o revestimento. b) Impermeabilização da base. c) Aumentar a coesão da superfície da base pela penetração do material asfáltico (de

0,5 a 1,0cm).

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b) Tipos de asfaltos utilizados na imprimação São utilizados asfaltos diluídos de baixa viscosidade, afim de permitir a penetração do ligante nos vazios da base. São indicados os asfaltos diluídos tipo CM-30 e CM-70. c) - Execução da imprimação Varredura da pista São utilizadas vassouras mecânicas rotativas ou vassouras comuns , quando a operação é feita normalmente, com finalidade de fazer a limpeza da pista retirando os materiais finos que ocupam os vazios do solo. Também pode ser usado o jato de ar comprimido. Quando a base estiver muito seca e poeirenta pode-se umedecer ligeiramente antes da distribuição do ligante. Aplicação do asfalto Feita por meio do caminhão espargidor de asfalto (figura 36), que é um caminhão tanque equipado com barra espargidora e caneta distribuidora, bomba reguladora de pressão, tacômetro e conta giro da bamba de ligante. A quantidade de material aplicado é da ordem de 0,7 a 1,0 l/m2. A temperatura de aplicação do material betuminoso é fixada para cada tipo de ligante em função da viscosidade desejada. As faixas de viscosidade recomendadas são de 20 a 60 segundos Saybolt Furol. Deve-se evitar a formação de poças de ligantes na superfície da base pois o excesso de ligante retardará a cura do asfalto prejudicando ao revestimento. Nos locais onde houver falha de imprimação o revestimento tenderá a se deslocar. O complemento dos trechos onde ocorreram falhas é feito pela caneta distribuidora. Antes do início da distribuição do material betuminoso os bicos devem ser checados e verificar se todos estão abertos e funcionando.

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Figura 36 – Exemplo de caminhão espargidor Controles de execução O controle de quantidade de ligante aplicada é uma atividade de muita importância, pois a quantidade requerida de ligante é atingida através da compatibilização entre a velocidade do caminhão e a velocidade da bomba para se espargir o asfalto. O controle de quantidade aplicada na pista é feita de 2 maneiras. 1ª) Controle com régua: Mede-se através de uma régua graduada colocada dentro do tanque de asfalto a quantidade gasta de ligante para executar um determinado trecho, obtendo-se a taxa em litros em l/m2. 2ª) Controle da bandeja ou folha de papel: Coloca-se uma bandeja ou folha de papel (área conhecida) sobre a superfície a ser imprimada. Após a passagem do espargidor recolhe-se a bandeja (ou papel) e determina-se a quantidade de ligante distribuída através da diferença de peso antes e depois da passagem do caminhão. O controle da uniformidade da distribuição é um controle visual onde é observado se não houve nenhuma falha na distribuição do ligante detectando pontos onde houve excesso ou falta de ligante na superfície. O excesso deve ser eliminado através do recolhimento e as falhas devem ser preenchidas através da caneta distribuidora ou “regador”.

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6.7.2 - Pintura de ligação Também chamada de Tack-Coat. Consiste na aplicação de uma camada de material asfáltico sobre a base ou revestimento antigo com a finalidade precípua de promover sua ligação com a camada sobrejacente a ser executada. a) Tipos de asfaltos utilizados na pintura de ligação - Emulsões asfálticas dos tipos: Ruptura rápida: RR-1C e RR-2C Ruptura média: RM-1C e Rm-2C - Asfaltos diluídos CR-70 (exceto para superfícies betuminosas) b) Execução da pintura de ligação Varredura da pista: idem imprimação Aplicação do asfalto Também é feita pelo caminhão espargidor. A quantidade de material aplicado é da ordem de 0,5 l/m2. A temperatura de aplicação é função da viscosidade desejada e deve permitir a formação de uma película extremamente delgada acima da camada a ser recoberta. As faixas de viscosidade recomendadas são as seguintes:

- Para asfalto diluído : 20 a 60 segundos saybolt-furol. - Para emulsões : 25 a 100 segundos saybolt-furol.

O excesso de ligante pode atuar como lubrificante ocasionando ondulações do revestimento a ser colocado. Controles de execução - Controle da quantidade: Pelo processo da régua ou bandeja (idem imprimação) - Controle da uniformidade: (idem imprimação). Bibliografia: LEITE, L. F. M. “Curso Básico Intensivo de Pavimentação Urbana – Módulo Básico – Ligantes Asfálticos”. Rio de janeiro, 2003.

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Capítulo 7

ENSAIOS EM MATERIAIS ASFÁLTICOS Teoricamente a caracterização dos materiais betuminosos deveria basear-se em coeficientes reológicos. Reologia é a ciência que estuda a variação, no tempo, das relações tensão-deformação. Conforme a natureza do material, intensidade e magnitude do esforço aplicado, os corpos podem apresentar deformações elásticas, viscosas ou de escoamento. Na prática, usam-se ensaios facilmente executáveis, devidamente normalizados, que fornecem medidas aproximadas do comportamento do material, sob determinadas condições. A aceitação dos materiais betuminosos depende da execução de numerosos ensaios de rotina que pouco esclarecem a respeito das características químicas dos materiais betuminosos. Estes ensaios fundamentam-se em cálculos probabilísticos, seguindo condições preconizadas que devem ser seguidas a rigor. Ao final deste capítulo são apresentadas as especificações atuais para materiais betuminosos. 7.1 - Ensaios em Cimentos Asfálticos do Petróleo (CAP) O CAP não apresenta ponto de fusão definido. O aumento da temperatura altera seu estado físico de sólido para líquido. Comportam-se como corpos visco-elásticos no intervalo de temperatura de serviço.

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7.1.1 - Determinação de água O teor de água deve ser pequeno nos materiais betuminosos, a fim de que não espumem quando aquecidos acima de 100° C. Nos CAPs esse controle processe-se pela exigência de que não espumem quando aquecidos a 177° C. Um ensaio simples para a verificação da presença de água no CAP consiste em se aquecer uma quantidade de CAP, observando o aparecimento de um “borbulhar” na superfície. Caso apareça a formação de bolhas, conclui-se que o CAP continha alguma quantidade indevida de água. O ensaio denominado “Determinação de água em Petróleo e outros materiais betuminosos” (MB-37/1975) fixa o modo de proceder-se à verificação de água existente em Petróleo e materiais betuminosos através de destilação. 7.1.2 - Determinação do teor de betume em CAP (NBR 14855) Este ensaio dá uma idéia da quantidade de betume puro e da qualidade do asfalto. É chamado de ensaio da Solubilidade e utiliza-se o frasco de Erlenmeyer. No cimento asfáltico do petróleo a fração solúvel no CCl4 ou CS2 representa os ligantes ativos do asfalto. - Nos CAPs: 99,5 % é solúvel no CS2 ou CCl4. - Nos CANs: 60 a 80 % é solúvel no CS2 ou CCl4. - Nos Alcatrões: 75 a 88 % é solúvel no CS2 ou Ccl4.

As etapas principais do ensaio são as seguintes: a) Pesar a amostra de asfalto antes do ensaio b) Dissolver a amostra em um solvente (CS2 ou CCl4 ) c) Filtrar o material para remoção da parcela insolúvel d) Secar e pesar a parte insolúvel A diferença entre o peso inicial e o peso insolúvel, expressa em %, representa a solubilidade do CAP. 7.1.3 - Determinação da Consistência de materiais asfálticos A temperatura altera significativamente o estado físico ou de consistência dos asfaltos, sendo por isso considerado um material termo-plástico. Desta forma, este material deveria ser estudado sob o ponto de vida da Reologia que é um ramo da física que

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trata do estudo de deformação e do fluxo (ou fluência) dos materiais quando sujeitos a um carregamento qualquer, levando em consideração o tempo de duração desse carregamento. No caso específico dos asfaltos, além do tempo de aplicação da carga, também a temperatura é um fator de fundamental importância no comportamento desse material devido ao fato destes serem termosensíveis. A Consistência pode ser medida através de vários parâmetros, como por exemplo: Penetração, Ponto de Amolecimento, Coeficiente de Viscosidade (?), Viscosidade Saybolt, , etc. a) Determinação da Penetração de materiais asfálticos (NBR 6576) Este ensaio mede a consistência do CAP pela penetração de uma agulha de dimensões padronizadas, em décimos de milímetros, submetida a uma carga pré-estabelecida de 100 g durante 5 segundos a uma temperatura de 25° C. Este ensaio dá uma idéia da consistência para fins de classificação. Existem outras condições para a realização do ensaio, sendo função das propriedades dos asfaltos, como por exemplo: 0° C, 200g e 60 seg. ou 46,1° C, 50g e 5 seg. Esquema do ensaio:

Figura 37 – Esquema do ensaio de Penetração b) Ponto de Amolecimento - método do anel e bola (NBR 6560) Também destinado a medir a consistência dos CAPs, medindo a evolução da consistência com a temperatura. Indica a que níveis de dureza os asfaltos tem uma certa consistência. Este ensaio é arbitrário pois o amolecimento de um material betuminoso não se dá a uma temperatura definida, havendo mudança gradual da consistência com a elevação da temperatura.

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As etapas principais do ensaio são as seguintes: a) Moldagem de um corpo de prova de asfalto em um anel de latão com 5/8” (15,9 mm)

de diâmetro interno e 1/4” (6,35 mm) de altura. b) Imergir o anel com o material betuminoso em água de modo que a base fique a 1”

(25,4 mm) do fundo do recipiente. A temperatura da água deve ser mantida em 5° C. c) Colocar uma esfera de aço com 3/8” de diâmetro (9,53mm) pesando 3,5 g sobre a

superfície do anel. d) Fazer a temperatura da água subir à razão de 5° C por minuto. O ponto de amolecimento é a temperatura da água para a qual o material betuminoso amolecido for empurrado para baixo, devido ao peso da esfera, no momento que tocar o fundo do recipiente.

Figura 38 – Esquema do ensaio do Ponto de Amolecimento c) Determinação do Índice de Suscetibilidade Térmica O Índice de Suscetibilidade Térmica (IST) ou Índice de Pfeiffer Van Doormal (PVD) é dado pela seguinte expressão que correlaciona o valor da Penetração e do Ponto de amolecimento.

PAPENPAPENx

PVD+−

−+=

log50120195120log500

Onde

PA: Ponto de Amolecimento: é a temperatura na qual a consistência de um ligante asfáltico passa do estado plástico (ou semi-sólido) para o estado líquido.

PEN: Penetração do asfalto (em 0,1mm)

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De um modo geral pode-se afirmar o seguinte: Para PVD < (- 2): Asfaltos que amolecem muito rapidamente com o aumento da

temperatura e tendem a ser quebradiços em baixas temperaturas. Para PVD > (+ 2): Asfaltos oxidados com baixíssima suscetibilidade térmica e não

são indicados para serviços de pavimentação. Para os asfaltos produzidos no Brasil, normalmente se tem: - 2 < PVD < +1. A s especificações atuais para asfaltos brasileiros (Resolução ANP Nº 19, de 11de julho de 2005) estabelecem os seguintes limites para o PVD: - 1,5 < PVD < +0,7. Acima da temperatura correspondente ao seu Ponto de Amolecimento, os CAP’s apresentam comportamento Newtoniano ou aproximadamente Newtoniano (Santana e Gontijo). Abaixo do Ponto de Amolecimento, a até cerca de 0ºC, os CAP’s podem apresentar um fluxo Newtoniano até um fluxo muito complexo. Para temperaturas muito baixas (inferiores a 0ºC) e pequenos tempos de aplicação de cargas, o comportamento dos CAP’s é de um sólido praticamente elástico. d) Determinação da viscosidade Saybolt-Furol (NBR 14950) Este ensaio também mede a consistência dos materiais betuminosos. As consistências indicadas para as operações de mistura, espalhamento e compactação são medidas em termos de viscosidades. São utilizados aparelhos denominados viscosímetros, que se destinam a medir a resistência ao escoamento de um fluido. Existem 2 métodos para a determinação da viscosidade: - Método empírico: Utiliza o viscosímetro Saybolt, determinando-se a viscosidade

Saybolt Furol (Fuel and Roads Oils) onde a unidade é o segundo (SSF). - Método absoluto: Utiliza os viscosímetros capilares ou de placas paralelas, determinando-se a viscosidade cinemática, onde a unidade é o “Poise” (P) ou Stokes. No viscosímetro de placas paralelas pode-se observar a lei de Newton para os fluidos: “A resistência ao deslocamento relativo das partes de um líquido é proporcional à velocidade com que estas partes se separam uma da outra.” A viscosidade é uma medida da consistência que o material apresenta ao movimento relativo de suas partes ou ainda de sua capacidade de fluir.

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É a característica inerente ao material de opor-se ao fluxo ou deslocamento de uma partícula sobre partículas adjacentes devido a uma espécie de atrito interno do material.

Figura 39 – Esquema do viscosímetro de placas paralelas

γτ

η =

Onde: η = Coeficiente de viscosidade ou Viscosidade τ = Tensão cisalhante

γ = ∆γ/∆t = Velocidade de deformação transversal ou distorção, sendo ∆t o tempo gasto para que ocorra uma deformação transversal ∆γ.

A viscosidade saybolt exprime o tempo , em segundos, que uma determinada quantidade de material leva para se escoar em determinada temperatura e em condições padronizadas. São comumente utilizadas as temperaturas de 25, 50, 60 e 82,2° C para asfaltos diluídos e emulsões e para cimentos asfálticos a viscosidade é medida a 135° C. As especificações para o cimento asfático do petróleo fixam os seguintes valores míninos:

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Cimento Asfáltico

Viscosidade (seg) a 135°C - min

Viscosidade (seg) a 150°C - mín

Viscosidade (seg) a 177°C

CAP 30/45 192 90 40-150 CAP 50/70 141 50 30-150

CAP 85/100 110 43 15-60 CAP 150/200 80 36 15-60

O ensaio para determinação da viscosidade Saybolt pode ser assim resumido: a) Aquecer o óleo do viscosímetro até obter a temperatura de ensaio b) Inserir uma rolha no fundo do viscosímetro c) Filtrar a amostra (peneira nº 100) diretamente no viscosímetro, preenchendo até

nível do bordo. d) Agitar a amostra até a temperatura do ensaio através de um termômetro e) Colocar o frasco receptor, de volume fixo de 60 ml sob o viscosímetro e retirar a

rolha f) Marcar o tempo em segundos até o escoamento da amostra atingir o menisco de

referência. Este tempo é a viscosidade 7.1.4 - Determinação da Ductilidade de materiais asfálticos (NBR 6293) Ductilidade é a propriedade de um material suportar grandes deformações (alongamento) sem ruptura. Tem por finalidade, este ensaio, medir a resistência à flexibilidade. A medida da ductilidade é dada pela distância (em cm) que um corpo de prova de material betuminoso, em condições padronizadas, submetido a um esforço de tração, também em condições especificadas, se rompe. A maioria dos cimentos asfálticos para pavimentação tem ductilidade superior a 100. As especificações para o CAP fixam os seguintes valores:

Cimento Asfáltico Ductilidade (cm) mínimo

CAP 30/45 60 CAP 50/70 60

CAP 85/100 100 CAP 150/200 100

A sequência do ensaio é a seguinte:

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a) Moldagem de um corpo de prova que deverá conter uma seção transversal de 1 cm2. O asfalto deverá ser peneirado previamente na peneira nº 50 (0,3mm).

b) Colocação do corpo de prova moldado imerso em água no ductilômetro. A temperatura da água deverá ser mantida a 25°C.

c) Uma extremidade do corpo de prova fica fixa à parede do aparelho e a outra é presa a uma parte móvel que irá se mover com uma velocidade de tração de 5 cm por minuto.

d) O material betuminoso não deve ficar em contato com a superfície da água ou com o fundo do ductilômetro. A imersão em água é utilizada para evitar a catenária do filamento que é formado.

A medida da ductilidade é tomada coma a distância máxima que o corpo de prova conseguir se estender até o momento da ruptura. Deve-se tomar a média de três determinações para o valor da ductilidade final.

Figura 39 - Esquema do ensaio de Ductilidade 7.1.5 - Ensaio da mancha (ensaio Oliensis ou Spot Test) Destina-se a verificar se o processo de destilação utilizado é aceitável. Mede a instabilidade coloidal criada nos asfaltos por um superaquecimento ou destruição das estruturas. Sua finalidade é eliminar (desqualificar) um asfalto que no processo de refinação tenha sofrido “Craqueamento” (quebra da cadeia original de hidrocarbonetos). Asfaltos craqueados são susceptíveis as intempéries. O ensaio constitui-se dos seguintes passos: a) Dissolução de amostra de asfalto em nafta ou solvente (CCl4) b) Coloca-se uma gota dessa mistura sobre folha de papel filtro

- se a mancha apresentar coloração homogênea (uniformemente marrom), o resultado é negativo, ou seja, o material é aceitável.

- se a mancha apresentar uma parte mais escura no centro ou coloração heterogênea, o resultado é positivo, sendo o material recusado.

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7.1.6 - Determinação do Ponto de Fulgor (NBR 11341) Ponto de Fulgor é a temperatura na qual os vapores originados pelo aquecimento do produto asfáltico se inflamam quando em contato com uma chama padronizada. É a temperatura limite que pode o material asfáltico atingir em obra sem risco de incêndio. É um indicativo da presença de certos constituintes voláteis indesejáveis no asfalto. É um ensaio de segurança. As especificações atuais do CAP fixam o valor de 235°C para o ponto de fulgor. O ensaio é realizado no Vaso Aberto de Cleveland e constitui-se dos seguintes passos: a) Encher o vaso até a linha de marcação com o material betuminoso b)Acender a chama de ensaio (diâmetro aproximado de 4 mm) c) Aquecer a amostra a uma razão de 14 a 17° C por minuto no início do ensaio e a

5,5° C por minuto nos últimos 28° C antes da provável temperatura do ponto de fulgor.

d) Aplicação de chama nos últimos 28° C a cada 2,8° C. A chama deve cruzar o centro da amostra em linha reta, perpendicularmente ao diâmetro que passa pelo termômetro, a 2 mm da superfície, durante 1 segundo.

e) Anotar a temperatura quando aparecer um fulgor na superfície da amostra Este ensaio exige precisão, devendo considerar o resultado como suspeito quando duas determinações diferirem mais de 8,3° C pelo mesmo operador ou mais de 16,7° C quando realizados por dois laboratórios. Obs.: Para materiais que tenham ponto de fulgor inferior a 80° C procede-se o ensaio do ponto de fulgor através do Vaso Aberto de TAG. 7.2 - Ensaios em Asfaltos Diluídos e Emulsões Além dos ensaios utilizados na caracterização dos Cimentos Asfálticos do Petróleo, existem uma série de ensaios para os Asfaltos Diluídos e Emulsões Asfálticas: - Asfaltos Diluídos: Pontos de fulgor, viscosidade, destilação, mancha, flutuação,

resíduo asfáltico de penetração 100. - Emulsões Asfálticas: Ensaios de desemulsão ou ruptura, viscosidade, sedimentação,

determinação das cargas das partículas, PH, mistura com cimento, resíduo de destilação, peneiramento, resistência à ação da água.

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7.2.1 - Determinação da destilação de asfaltos diluídos (MB-43/1965) Neste ensaio determina-se a quantidade de voláteis destilados à temperaturas preestabelecidas, quantidade e qualidade do resíduo. Também determina-se a natureza e quantidade do diluente do cimento asfáltico empregado. Se a maior parte dos diluentes se destilam a baixas temperaturas, têm-se produtos de cura rápida. Acontecendo o contrário, têm-se asfaltos de cura lenta e média. A quantidade de resíduo final permite determinar qual o tipo de asfalto usado em cada classe de asfalto diluído. É expressa em % por volume (Resíduo da destilação a 360°C) Os passos principais do ensaio podem ser assim resumidos: a) Preparar 200 ml de amostra (Asfalto diluído) b) Aplicar aquecimento através uma chama c) Recolher o material destilado em proveta graduada e anotar a leitura dos volumes

recuperados dos diluentes nas temperaturas especificadas ( 225, 260 e 316° C) d) Quando atingir 360° C apagar a chama e verter o resíduo em um recipiente. Esta

operação deve ser executada no máximo em 10 segundos e) O resíduo, por volume, a 360° C será anotado como diferença entre o volume da

amostra original e o volume do destilado total a 360° C. 7.2.2 - Ensaio de Flutuação Neste ensaio é medida a consistência de materiais betuminosos de consistência intermediária, especialmente os asfaltos diluídos de cura lenta, onde a consistência do resíduo é muito pequena, não podendo ser medida pelo ensaio de penetração. Este ensaio é feito com o resíduo de destilação. Os passos principais do ensaio são: a) Moldar o material em um pequeno colar de latão: b) Deixa-se o corpo de prova resfriar até 5° C em imersão em água c) Anexar o colar no fundo do flutuador d) Mede-se o tempo em segundo para que a temperatura amoleça o material betumi-

noso e permita que ele flua para dentro do flutuador e) Quanto maior o número, maior a consistência.

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Capítulo 8

REVESTIMENTOS Revestimento é a camada do pavimento destinada a receber diretamente a ação do tráfego, devendo ser, tanto quanto possível, impermeável, resistente ao desgaste e suave ao rolamento. Também chamada CAPA ou camada de desgaste . 8.1 - Principais funções - Melhorar as condições de rolamento quanto ao conforto. - Resistir às cargas horizontais, tornando a superfície de rolamento mais durável. As cargas horizontais são ocasionadas pela frenagem e aceleração. - Tornar o conjunto impermeável, mantendo a estabilidade. 8.2 - Terminologia dos revestimentos Os revestimentos podem ser agrupados de acordo com o seguinte esquema:

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Concreto de Cimento

Rígidos Macadame Cimentado Paralelepípedos Cimentados Em Solo Estabilizado

Por Calçamento

Alvenaria Poliédrica Paralelepípedos: Pedra, Madeira, Cerâmica Blocos de Concreto Pré-Moldados e Articulados Betuminosos Por Penetração Macadame Betuminoso Tratamentos Superficiais Betuminosos (TSS, TSD, TST)

Por Mistura

A Quente Concreto Asfáltico (CA) Flexíveis Pré-Misturado a Quente (PMQ) Argamassa Asfáltica (Areia Asfalto) Camada Porosa de Atrito (CPA) Stone Matrix Asphalt (SMA) A Frio Em Central Pré-Misturados (PMF) Argamassas asfálticas (Areia Asfalto) Micro Revestimento Asfáltico Lama Asfáltica *

No Leito

Misturas Graduadas Argamassas Asfálticas (Areia Asfalto)

* Não é considerado revestimento

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8.2.1 - Concreto de cimento Mistura de cimento Portland, agregado graúdo, areia e água devidamente adensado e espalhado formando placas de concreto, separadas por juntas de dilatação. Funcionam como base e revestimento.

8.2.2 - Macadame cimentado Já visto na terminologia das bases. 8.2.3 - Paralelepípedos rejuntados com cimento Já visto na terminologia das bases, porém o rejuntamento é feito com argamassa de cimento. 8.2.4 - Em solo estabilizado É o chamado revestimento primário. Após a terraplanagem é colocado um material com determinada composição granulométrica, comumente denominado “saibro” ou “cascalho” , e que apresenta alguma plasticidade através da relação fino-grosso. Adiciona-se água e procede-se à compactação. É dito estabilizado porque a granulometria deve ser estudada de modo a proporcionar resistência à estrada. Novos “cascalhamentos” podem ser executados, por cima do revestimento antigo. É muito comum o uso em estradas vicinais, estradas de fazendas e pequenos acessos rurais. Também podem ser adicionados sais minerais e resinas, como nas bases estabilizadas.

8.2.5 - Revestimento de alvenaria poliédrica / paralelepípedos O Pavimento de Alvenaria Poliédrica consiste de um revestimento de pedras irregulares/paralelepípedos, assentadas por processo manual, rejuntadas com areia, betume e assentes sobre um colchão de areia ou de solo estabilizado. 8.2.6 - Blocos de concreto pré-moldados e articulados Consiste de revestimento de blocos de pré-moldados (bloquetes), assentados por processo manual, rejuntados com areia ou betume, assentes sobre o colchão de areia ou pó de pedra ou sub-base de solo estabilizado. Os componentes e processo construtivo: são semelhantes ao do revestimento de alvenaria poliédrica e paralelepípedos. O formato dos bloquetes pode ser variado: quadrado, hexagonal, tipo macho-fêmea, de encaixe.

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8.2.7 - Macadame betuminoso São os revestimentos betuminosos por penetração direta que consiste no espalhamento e compressão de uma camada de brita de granulometria apropriada seguida de aplicação do material betuminoso. O material betuminoso penetra nos vazios do agregado e um novo espalhamento de brita é feito, para preenchimento dos vazios superficiais, seguido de nova compressão. 8.2.8 - Tratamentos superficiais São os revestimentos betuminosos por penetração invertida com aplicação de material betuminoso seguida de espalhamento e compressão de agregado de granulometria apropriada. Sua espessura é aproximadamente igual ao diâmetro do agregado empregado. Pode ser executado com os objetivos de impermeabilização, modificar a textura de um revestimento existente ou como revestimento final de um pavimento. Quando a operação executiva do tratamento simples é repetida duas ou três vezes, resultam os chamados tratamentos superficiais duplos e triplos.

8.2.9 - Concreto asfáltico (CBUQ) É um revestimento flexível, resultante da mistura a quente, em usina apropriada, de agregado mineral graduado, material de enchimento (fíler) e material betuminoso espalhado e comprimido a quente. Durante o processo de construção e dimensionamento, são feitas rigorosos exigências no que diz respeito aos equipamentos, granulometria, teor de betume, estabilidade, vazios etc. É considerado um revestimento nobre. 8.2.10 - Pré-misturado à quente (PMQ) Consiste na mistura íntima, devidamente dosada, de material betuminoso e agregado mineral em usina e na compressão do produto final, à quente, por equipamento apropriado. Quando os pré-misturados são executados em usinas têm-se os “plant mixer”e quando o ligante e o agregado são misturados e espalhados na pista ainda quente têm-se os “hot mix”ou “hot laid”. 8.2.11 - Areia asfalto à quente Consiste na mistura de areia com um produto betuminoso obtido em usinas fixas. A areia utilizada, normalmente é a passante na # 10 (2mm), embora 2 ou 3 areias possam ser misturadas para se obter a granulometria desejada. Pode ser executada em duas camadas. Apresenta o inconveniente de produzir uma superfície lisa e macia, ocasionando problemas de escorregamento. Pode-se usar pedrisco para tornar a superfície mais áspera.

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8.2.12 – Camada porosa de atrito (CPA) Camada de macrotextura aberta com elevada capacidade de drenagem através de uma estrutura de alto índice de vazios (18 – 25%). Suas principais vantagens são: - Redução dos riscos de aquaplanagem - Redução das distâncias de frenagem sob chuva - Aumento de distância de visibilidade. E diminuição da cortina de água (spray) - Menor reflexão luminosa - Maior percepção de sinalização vertical durante a noite - Redução dos níveis de “Stress” do usuário 8.2.13 – Stone matrix asphalt (SMA) Revestimento caracterizado por elevada % de agregados graúdos, que formam uma estrutura descontínua semelhante a uma parede de pedra de elevado atrito interno. Os vazios do esqueleto mineral são preenchidos com ligante modificado por polímeros, fíler mineral e fibras orgânicas. Suas principais vantagens são: -Melhoria das condições mecânicas do pavimento: Resistência à deformação, fissuração e desgaste -Melhoria das características funcionais como resistência à derrapagem, redução do spray e reflexão de luz. 8.2.14 - Pré-misturado a frio É o produto obtido da mistura de agregado mineral e emulsão asfáltica ou asfalto diluído, em equipamento apropriado, sendo a mistura espalhada e comprimida a frio. Os agregados também não são aquecidos. A mistura obedece a métodos de dimensionamento próprios e são produzidos em usinas simplificadas, sem a existência de secadores, ou através do uso de betoneiras. Neste tipo de mistura é permitida a estocagem durante certo período de tempo. Muito utilizado em serviços de conservação, mas também pode ser usado como revestimento final, porém com qualidade inferior. Podem ser designados pelo nome de “cold laid”. Dependendo da granulometria, pode ter as designações: pré-misturado a frio denso ou aberto. 8.2.15 - Areia asfalto a frio É a mistura de asfalto diluído ou emulsão asfáltica e agregado miúdo, na presença ou não de material de enchimento, em equipamento apropriado. O produto é espalhado e comprimido a frio.

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8.2.16 - Lama asfáltica (não é considerada revestimento) É uma associação (mistura), em consistência fluida, de agregados ou misturas de agregados miúdos, fíler (ou material de enchimento) e emulsão asfáltica, devidamente espalhada e nivelada. É geralmente empregada no rejuvenescimento de pavimentos asfálticos (pavimentos desgastados) ou como camada de desgaste e impermeabilizante nos tratamentos superficiais ou macadame betuminoso. Por apresentar condições de elevada resistência à derrapagem, devido a seu alto coeficiente de atrito, é também empregada na correção de trechos lisos e derrapantes. A espessura final é da ordem de 4mm e a compactação é executada pelo próprio tráfego. A lama asfáltica não é considerada um revestimento propriamente dito e sim um ótimo processo para preservar e manter revestimentos betuminosos. 8.2.17 - Misturas graduadas

Consiste em mistura, na própria pista, de agregado de granulometria determinada com um produto betuminoso líquido. São usados asfaltos diluídos ou emulsão. Por serem feitos no próprio leito são também chamados de pré-misturados na pista ou “Road-Mixer”. 8.2.18 - Areia asfalto no leito

Similar às misturas graduadas, porém usando-se apenas o agregado miúdo (areia) e o material betuminoso (asfa lto diluído ou emulsão). 8.3 - Revestimentos flexíveis por penetração 8.3.1 - Tratamento superficial simples É uma camada de rolamento constituída de material betuminoso e agregado na qual o agregado é colocado uniformemente sobre o material betuminoso, aplicado numa só camada. A penetração do asfalto é de baixo para cima. A espessura final é aproximadamente igual ao diâmetro máximo do agregado. (max. 38mm; mais comum: 25mm). Utilização: -Melhorar condições de um pavimento existente. (Liso derrapante) -Camada de rolamento. -Rejuvenescer e enriquecer um pavimento antigo ressecado e gasto.

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a) Propriedade dos agregados Devem ser limpos e isentos de pó para não prejudicar a adesão do betume. O tamanho deve ser o mais uniforme possível. As partículas menores são cobertas pelo betume, as grandes que não são aderidas pelo ligante podem causar “ricochete”, perigoso ao tráfego. A forma ideal é a piramidal ou cúbico A dureza depende da natureza do tráfego e tipo de rocha. O desgaste “ Los Angeles “ não deve ser superior a 40%. Os tipos mais usados são: pedra britada, escória britada e cascalho, seixos rolados. b) Propriedade dos ligantes Os fatores que mais influenciam na escolha dos ligantes são: temperatura da superfície de aplicação, temperatura ambiente, umidade e vento, condições da superfície, tipos e condições do agregado e equipamento utilizado. No espalhamento devem ser suficientemente fluidos para aplicação uniforme sobre a superfície. No espalhamento dos agregados também devem estar fluidos para aderir aos agregados, com adesão inicial rápida entre agregado, ligante e superfície da rodovia. Após conclusão devem ter viscosidade adequada para reter o agregado no lugar. Os materiais betuminosos mais empregados são: 1- Cimento asfáltico do petróleo: tipo CAP-7 e CAP-150/200. 2- Asfalto diluído : tipo CR-250. 3- Emulsão asfáltica: RR-2C. As temperaturas da aplicação dependem dos tipos de ligante e são fixadas em função da viscosidade: CAP : 20 a 60 SSF. AD : 20 a 60 SSF. E.A : 20 a 100 SSF. c) Métodos de dosagem 1- Método direto para a determinação da taxa de agregado Ensaio da placa: espalha-se o agregado sobre uma placa de área conhecida de modo a formar uma superfície uniforme obtendo-se então a taxa em kg/m2 ou l/m2 (3 determinações) .

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2- Método de Hanson (indireto) para determinação da taxa de ligante e agregado. A espessura da camada de agregados após compactação deve ser igual a espessura média da menor dimensão (ALD). A ALD é função do tamanho médio do agregado (tamanho de 50% Passante), obtido na curva granulométrica e do Índice de cubicidade. A dosagem do agregado é feita da seguinte maneira: VA = 1,84 x ALD onde: Va → Volume da camada solta de agregado em l/m2.

ALD → em mm. A dosagem do ligante é assim determinada: VL = 0,133 x ALD onde: VL → Volume de ligante em l/m2. ALD → em mm. Exemplo (Figura 40): Esp. média do agregado = 7/16” → 1,11 cm Índice de cubicidade: 20 Pelo gráfico dado a seguir: ALD = 0,31” → 7,87 mm. Então: VA = 1,84 x 7,87 = 14,5 l/m2. VL = 0,133 x 7,87 = 1,05 l/m2. 3- Método Podestá-Tagle (indireto) para determinação da taxa de ligante Conhecido como a regra 9-5-3 e a dosagem obedece às relações: Para TSS - TSD - TST: Quantidade total de ligante = 9 Volume total do agregado solto ( l/m2 ) 100 Para TSD - TST: 1ª Aplicação de Bet. = 5 tamanho max. efetivo do agregado graúdo (mm) 100 Para TST: 2ª Aplicação de betume = 3 volume do agregado graúdo (l/m2) 100

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Figura 40 - Gráficos utilizados no Método de Hanson d) Equipamentos utilizados 1- Distribuidor de Betume sob pressão São veículos equipados com tanques para depósito de material betuminoso. Estes tanques são providos de condutores, termômetros, anteparos de circulação, porta de visita, tubo de ladrão. As funções de bomba são: Encher o tanque; circular material na barra espargidora e tanque; espalhar material através da barra espargidora e espalhador manual; conduzir material da barra espargidora para o tanque e bombear o material do tanque para o recipiente de armazenamento. 2- Espalhador de agregados O espalhamento dos agregados poderá ser feito de várias maneiras, como por exemplo: - Através da portinhola traseira do caminhão basculante - Espalhador giratório - Espalhador mecânico (Spreader) - Espalhador de agregado auto propulsor

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3- Rolos Compressores Preferência para rolos pneumáticos. Os rolos tandem liso normalmente são evitados pois as rodas lisas formam espécie de ponte sobre as partículas maiores causando pequenas depressões. Podem esmagar partículas maiores causando deterioração do revestimento. A compactação deve ser feita até se garantir a retenção do agregado no material betuminoso. Deve ser paralisada quando houver esmagamento. e) Sequência construtiva (figura 41) -Preparo da pista -Aplicação do ligante betuminoso -Espalhamento do agregado -Compressão -Varredura por arrasto final f) Abertura do tráfego Quando for usado asfalto diluído deve-se jogar agregado fino sobre a superfície (± 24h). Quando for usado CAP o tráfego pode ser aberto logo após o espalhamento do agregado porem com tráfego controlado. Para abrir tráfego junto com a compactação a velocidade máxima é de 10 km/h e após 24 horas continuar controlando com velocidade aproximada de 40 km/h. g) Especificações (DNER)

h) Controles -Para a quantidade dos materiais (Asfalto e agregado). -Temperatura de Aplicação. -Quantidade de material betuminoso -Uniformidade de aplicação. -Controle geométrico.

Agregado Faixa Granulométrica

A B C

Quantidade 7 kg/m2 12 kg/m2 12 kg/2 Material Tipo vários vários vários

Betuminoso Quantidade 0,5 l/m2 0,8 l/m2 0,8 l/m2

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Figura 41 - Esquema de Execução de Tratamento Superficial Simples (Santana,1994) 8.3.2 - Tratamento superficial duplo Consiste de duas aplicações sucessivas de material betuminoso sobre uma base previamente preparada, cobertas, cada uma, por agregado mineral. As propriedades dos ligantes e agregados, os equipamentos assim como os controles são os mesmos indicados para o Tratamento Superficial Simples

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a) Sequência construtiva - Primeira aplicação de ligante - Primeira aplicação de agregado - Primeira compactação e varredura por arrasto - Segunda aplicação de ligante - Segunda aplicação de agregado - Compactação e varredura por arrasto final b) Especificações (DNER) - Granulometria: específica para 1ª e 2ª camadas - Ligantes: 1ª camada: 1,3l/m2 ; 2ª camada 1,0 l/m2 - Agregado: 1ª camada: 25 kg/m2 ; 2ª camada: 12 kg/m2. 8.3.3 - Tratamento superficial triplo Camada de rolamento composta de material betuminoso e agregado na qual o agregado graúdo é aplicado uniformemente sobre uma aplicação inicial de material betuminoso e seguido de duas aplicações subsequentes de material betuminoso cobertas respectivamente por agregados médios e miúdos. a) Especificações (DNER) - Granulometrica: especificar para 1ª, 2ª, e 3ª camada. - Ligantes: 1ª camada: 1,5 l/m2 ; 2ª camada: 1,5 l/m2 ; 3ª camada: 0,5 l/m2 . - Agregados: 1ª camada: 36 kg/m2 ; 2ª camada: 16 kg/m2 ; 3ª camada: 7 kg/m2 8.3.4 - Macadame betuminoso por penetração direta. Consiste em duas aplicações alternadas de ligantes betuminoso sobre agregados de tamanhos e quantidades especificados, devidamente espalhados, nivelados e compactados. a) Materiais empregados Material betuminoso: CAP-7; CAP 150/200 Emulsão asfáltica: RR-1C e RR2C Agregados: Pedra britada, cascalho ou seixo rolado. b) Equipamentos para execução Idem dos Tratamentos Superficiais

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c) Sequência construtiva (figura 42) - Preparo da pista: pista nivelada, base pronta, imprimada e varrida.

- Espalhamento do agregado graúdo: Recomenda-se o espalhador mecânico completado as falhas manualmente.

- 1ª Compressão: apenas do agregado espalhado - 1ª Aplicação de material betuminoso - Espalhamento do agregado médio - 2ª compressão: - 2ª Aplicação de material betuminoso - Espalhamento de agregado miúdo - 3ª Compressão. d) Especificações As quantidades a serem aplicadas são as indicadas em especificação própria, porém valores exatos devem ser fixados no projeto. As quantidades de material em geral são da ordem de: - Material betuminoso: ± 1,0 l/m2 por centímetro de espessura. - Agregado mineral: Esp. de 2,5 cm : ± 30 l/m2 Esp. de 7,5 cm : ± 90 l/m2 e) Controles Os controles tecnológicos empregados são os seguintes: -Qualidade do material betuminoso: Ensaios de viscosidade, ponto de fulgor, etc -Qualidade dos agregados: Granulometria, Los Angeles, durabilidade -Temperatura de aplicação do ligante: verificado no caminhão -Quantidade de ligante: Régua graduada ou bandeja -Quantidade de agregado -Uniformidade de aplicação. Os controles geométricos são os seguintes: ± 10% de variação da espessura de projeto para pontos isolados

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Figura 42 - Sequência de Operações na Construção do Macadame Betuminoso 8.4 - Revestimentos flexíveis por mistura As misturas asfálticas são tradicionalmente classificadas em: a) Misturas a quente: realizadas com CAP ou CAN, que são produtos semi-sólidos na temperatura ambiente, sendo confeccionadas, espalhadas e compactadas em temperaturas bem acima da ambiente (T>90ºC). Os agregados também são aquecidos. b) Misturas a frio: São aquelas realizadas com asfaltos liquefeitos (Emulsão asfálticas e asfaltos diluídos) que podem ser ligeiramente aquecidos (T ≈ 50º C). Os agregados normalmente não são aquecidos e a mistura é sempre espalhada e compactada à temperatura ambiente.

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As principais vantagens e desvantagens das misturas a quente e a frio podem ser assim resumidas:

Misturas a

Quente

Vantagens - mais duráveis - menos sensíveis a ação da água - apresentam envelhecimento lento - suportam bem o tráfego pesado - não exigem cura

Misturas a

Frio

Vantagens - não se aquece o agregado - permitem estocagem - simplicidade de instalação - baixo custo de fabricação - simplicidade no processo construtivo

Desvantagens - difícil fabricação -exigem aquecimento do agregado - alto custo de fabricação - equipamento especial no processo construtivo - não permitem estocagem

Desvantagens - maior desgaste - envelhecimento mais rápido - exigem cura da mistura

8.4.1 - Concreto Asfáltico (Concreto Betuminoso Usinado a Quente-CBUQ)

Será estudado exclusivamente do capítulo 9 8.4.2 - Pré-Misturado a Quente (PMQ) São as misturas asfálticas constituídas por agregados e argamassa asfáltica. Se forem preparados com especificações mais exigentes recebem o nome de concreto asfáltico (CBUQ). Se as características desta mistura forem menos nobres recebem o nome de pré-misturado a quente (PMQ) . Não confundir Concreto Betuminoso mal executado com PMQ. O PMQ é um CBUQ sem controle, de características menos nobres. Não existe especificação rígida de projeto.

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8.4.3 - Argamassas asfálticas São as misturas asfálticas constituídas de agregado miúdo, material betuminoso (CAP), podendo ou não ter o filer. Areia-asfalto a quente Consiste na mistura, a quente, em usina apropriada de agregado miúdo, cimento asfáltico, com presença ou não de material de enchimento (filer). O espalhamento e compressão são feitos a quente. Os materiais normalmente empregados são: - Material betuminoso: CAP 20 ou CAP 40 - Agregado miúdo: areia ou pó de pedra, ou mistura. - Filer: materiais minerais não plásticos e inertes: Cimento, pó calcário, cal extinta. O projeto de mistura é feito através do Método Marshall ou Hubbard Field. Quando a mistura tem a presença de filer, pode ser chamada de Sheet Asphalt, quando não tem material de enchimento na sua constituição é normalmente chama de areia-asfalto. A espessura final após compactação não deve ultrapassar 5 cm, sendo normalmente utilizada como revestimento ou como camada de regularização ou nivelamento. As especificações indicam três faixas granulométricas. Duas ou mais areias podem ser misturadas para se obter a granulometria desejada. O processo construtivo é idêntico ao do CBUQ, podendo ser distribuídas em duas camadas, e os controles também são os mesmos. Seu principal inconveniente é deixar a superfície lisa e macia, tornando-a escorregadia. Pode-se usar pedrisco para tornar a superfície mais áspera. 8.4.4 - Pré-Misturado a Frio (PMF) É a mistura preparada, em usina apropriada, com agregado mineral e ligante asfáltico liquefeito (geralmente emulsão asfáltica catiônica), espalhada e compactada na pista a temperatura ambiente, podendo ser usada em revestimento e base. Pré-Misturado a Frio Aberto (PMFA): É o PMF com pouca ou nenhuma quantidade de agregado miúdo e filer. Depois de compactado apresenta grande teor de vazios. Pode ser designado pelo nome de Pré-Misturado Tipo Macadame, suja composição da mistura pode ser enquadrada em seis faixas granulométricas. A especificação DNER-ES 106/80 trata deste tipo de mistura.

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Pré-Misturado a Frio Semi-Denso(PMFsD): É o PMF com média quantidade de agregado miúdo e filer. Pré-Misturado a Frio Denso (PMFD): É o PMF com apreciável quantidade de agregado miúdo e filer. Após compactado apresenta baixo teor de vazios. Estes dois últimos tipos (mais fechados) são conseguidos através da escolha conveniente da faixa granulométrica de modo a aumentar ou diminuir o índice de vazios. A especificação DNER-ES 105/80 apresente mais seis faixas granulométricas para a composição da mistura. a) Materiais - Agregado mineral: Mistura de materiais que atendam as especificações próprias,

constituída de agregado graúdo, agregado miúdo e filer. - Ligante: normalmente são utilizadas Emulsões asfálticas do tipo: RL-1C, RM-1C e

RM-2C. Em algumas situações pode ser usado Asfalto Diluído tipo CR-250 (para pré-misturados densos) porém a maioria das aplicações no Brasil é feita com Emulsões Asfálticas

b) Dosagem O método Marshall é o mais utilizado, sendo inclusive normalizado pelo DNER através do método de ensaio DNER-ME 107/80 (Ensaio Marshall para misturas betuminosas a frio com emulsão asfáltica). c) Equipamentos São utilizadas usinas tipo “pugmil” ou “multmix” ou betoneiras. Dispensam uso de secadores e apresentam dispositivo para umedecimento da mistura, Silos e Correias transportadoras. A Figura 43 mostra o esquema de uma misturadora de PMF. Para espalhamento do mistura na pista podem ser usado acabadora automotriz, distribuidor de agregado ou motoniveladora (patrol). Os compactadores mais utilizados são os rolos lisos tandem, pneumático e vibratório liso. O transporte é feito por caminhões basculante.

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Figura 43 - Esquema de uma usina para PMF d) Processo construtivo A rolagem é feita após início da ruptura (ou cura) do ligante. É permitida a estocagem por certo período de tempo (depende do ligante). Em dias de chuva, pode-se produzir material. O aspecto durante confecção e espalhamento apresenta uma cor amarronzada, após a ruptura do ligante (emulsão) a coloração modifica-se para preto. e) Controles de execução (similares ao CBUQ) - Qualidade da emulsão: viscosidade, sedimentação, etc. - Qualidade dos agregados: granulometria, Los Angeles, durabilidade, etc. - Controle do teor de ligante: ensaio de extração. - Controle da graduação da mistura: após ensaio extração do betume. - Controle das características Marshall da mistura. - Controle de compactação: corpo-de-prova extraído c/ sonda rotativa ou anéis de aço. - Controle de espessura - Controle do acabamento

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8.4.5 - Areia-asfalto a frio Mistura de asfaltos diluídos ou emulsões asfálticas com agregado miúdo, na presença ou não de material de enchimento, em equipamento apropriado. O produto é espalhado e comprimido a frio. Aguardar 2 horas após espalhamento da massa na pista. 8.4.6 - Lama-asfáltica (não é revestimento) É uma associação (mistura) em consistência fluídica, de agregado ou misturas de agregados miúdos, filer (material de enchimento) e emulsão asfáltica, (LA-1C, LA-2C) devidamente espalhada e nivelada. a) Emprego - Rejuvenescimento de pavimentos asfálticos: quando estes se encontrarem

desgastados ou envelhecidos. - Camada de desgaste e impermeabilizante: principalmente nos tratamentos

superficiais ou macadames betuminosos. - Correção de trechos lisos e derrapantes: devido às suas condições de elevada

resistência à derrapagem ou seja, apresenta um alto coeficiente de atrito. b) Execução - Em equipamento apropriado. - Espalhamento direto da mistura sobre a superfície antiga. - Espessura final em torno de 4mm - Não é necessário compactação, o próprio tráfego se encarrega desta atividade. 8.4.7 - Misturas graduadas Consiste em mistura, na própria pista, de agregados de granulometria específica com um produto betuminoso líquido. São utilizados asfaltos diluídos ou emulsão asfáltica. Processo construtivo - preparo da base - espalhamento do agregado - 1ª aplicação de agregado - mistura (esparrame) com moto-niveladora, grade, fazendo eiras - aplicação complementar de betume - compactação. - 2ª aplicação de agregado miúdo e betume - Podem-se usar máquinas móveis (pulvimix)

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8.4.8 - Areia-asfalto no leito Similar ao anterior, porém usa-se apenas agregado miúdo (areia) e o material betuminoso (Asfalto Diluído ou Emulsão Asfáltica). 8.5 - Revestimentos flexíveis em solo estabilizado (revestimento

primário) São aqueles feitos logo após a terraplanagem, onde o material é lançado sobre um subleito regularizado, apresentando uma determinada granulometria, normalmente um saibro ou cascalho. Este material também deverá apresentar alguma plasticidade através da relação fino-grosso. Processo executivo - Distribuição do material sobre a pista e espalhamento através de motoniveladora por

toda a seção transversal. - Pode ou não haver compactação - Também podem ser adicionados estabilizantes (sais minerais e resinas) como nas

bases estabilizadas. 8.6 - Revestimentos de alvenaria poliédrica / paralelepípedos Consiste de um revestimento de pedras irregulares/Paralelepípedos, assentadas por processo manual, rejuntadas com areia/betume e assentes sobre um colchão de areia ou sub-base de solo estabilizado. a) Componentes

Figura 44 - Componentes Principais de Alvenaria Poliédrica / Paralelepípedo

40 cm

Espelho

Meio-Fio Pedras irregulares / Paralelepípedos

15 a 18 cm

Sub-Base

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Guia: é uma peça prismática de rocha ou concreto, com seção retangular ou trapezoidal, destinada a limitar a pista pavimentada, proteger o calçamento e evitar o deslocamento dos poliedros e paralelepípedos. Meio-fio: é o conjunto de guias assentadas e alinhadas ao longo das bordas da pista. Espelho: é a parte do meio fio, na face livre, aproximadamente vertical, que constitui o ressalto entre o nível do pavimento e o da calçada ou passeio. Cordão (tento): é a peça da rocha ou de concreto, com seção retangular ou trapezoidal, destinada a ser assentada com o piso coincidindo com a superfície dos poliedros e dos paralelepípedos, com a finalidade de proteger os bordos do pavimento ou amarrar determinadas seções do mesmo. Pedras mestras: são os primeiros poliedros ou paralelepípedos assentados em alinhamentos paralelos ao eixo da pista, destinados a servir de guia para o assentamento dos demais. b) Materiais As pedras poliédricas terão uma face para rolamento, aproximadamente plana e que se inscreva em círculos de raios entre 5 e 10 cm e altura entre 10 e 15 cm. Os paralelepípedos deverão apresentar aproximadamente 10x20x15 . Os meios-fios terão seções aproximadamente retangulares, com dimensões mínimas de 18 cm de piso, 40 cm de altura e 80 cm de comprimento quando reto e 60 cm de comprimento quando curvo e serão aparelhados no piso e no espelho. Os cordões ou tendões terão seção aproximadamente retangular, com dimensões mínimas de 12 cm no piso, 30 cm na altura e 50 cm no comprimento e serão aparelhados no piso. Se usar areia para o colchão, esta deverá ter partículas limpas, duras e duráveis, preferencialmente silicosas, isentas de torrões de terra e de outras substâncias estranhas. Quando empregada uma sub-base estabilizada, esta deverá satisfazer as especificações para este tipo de serviço. Para o rejuntamento pode ser usado cimento asfáltico de penetração 50-60. c) Processo construtivo

- Preparo do subleito: feito de acordo com as normas e especificações para

regularização do subleito

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- Execução dos meios-fios: deverá ser aberta uma vala para assentamento das guias, ao longo dos bordos do subleito preparado, obedecendo ao alinhamento, perfil e dimensões estabelecidas no projeto.

- Assentamento das pedras poliédricas /paralelepípedos: sobre o leito preparado será espalhada uma camada uniforme de areia ou pó de pedra, numa espessura máxima de 8cm, destinada a compensar as irregularidades e desuniformidades das pedras poliédricas e/ou paralelepípedos. Blocos de concreto pré-moldados e articulados Consiste do assentamento de blocos de concreto pré-moldado (bloqueetes) através de processo manual, rejuntados com areia ou betume sobre colchão de areia ou pó de pedra ou sub-base de solo estabilizado. Componentes e processo construtivo: idem ao anterior Formato das peças (Bloquetes): retangulares, hexagonais, tipo macho e fêmea, de encaixe, etc. A figura 45 mostra alguns detalhes do processo construtivo para estas últimas soluções por calçamento.

Figura 45 - Detalhes do Processo Construtivo

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Capítulo 9

CONCRETO ASFÁLTICO Também chamado de Concreto Betuminoso Usinado a Quente (CBUQ). É um revestimento flexível, resultante da mistura a quente, em usina apropriada, de agregado mineral graduado, material de enchimento (filer) e material betuminoso, espalhada e comprimida a quente. É a mistura de mais alta qualidade, em que um controle rígido na dosagem, mistura e execução deve atender a exigências de estabilidade, durabilidade, flexibilidade e resistência ao deslizamento preconizados pelas Normas Construtivas. Propriedades fundamentais das misturas de concreto betuminoso: Durabilidade, flexibilidade, estabilidade e resistência ao deslizamento. Pode ser composto de: Camada de nivelamento, camada de ligação (Binder) e camada de desgaste ou rolamento, conforme Figura 46.

Figura 46 - Tipos de Utilização do Concreto Asfáltico

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Geralmente são utilizados os seguintes materiais na composição de um concreto asfáltico: - Materiais betuminosos: CAP 30/45, 50/70, 85/100. - Agregados graúdos: Pedra Britada, escória britada, seixo rolado britado ou não - Agregados miúdos: areia, pó de pedra ou mistura de ambos. - Filer: Cimento Portland, cal, pó calcário, que atendem a seguinte granulometria:

Peneiras % mínima passante n°40 100 n°80 95 n°200 65

9.1- Equipamentos utilizados As usinas para estas misturas betuminosas podem ser descontínuas (de peso) ou usinas contínuas (de volume). Deverão ter unidade classificadora de agregado, misturadores capazes de produzir mistura uniforme, termômetro na linha de alimentação de asfalto, termômetro para registrar a temperatura dos agregados. A Figura 47 mostra o esquema geral de funcionamento de uma usina contínua (volumétrica). Os depósitos de material betuminoso são providos de dispositivos para aquecer o material (serpentina elétrica) e não devem ter contato com chamas. Os depósitos para agregado são divididos em compartimentos (silos). As acabadoras são usadas para espalhar e conformar a mistura nos alinhamentos, nas cotas de projeto e abaulamentos requeridos. A Figura 48 mostra uma acabadora em funcionamento. Os equipamentos para compressão normalmente usados são os rolos metálicos lisos, tipo tandem ou rolos metálicos liso vibratório com carga de 8 a 12 ton e rolos pneumáticos auto-propulsores que permitam a calibragem dos pneus de 35 a 120 lib/pol2, com peso variando de 5 a 35 ton. Os caminhões basculantes são usados para transporte da mistura devem ser providos de lonas.

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Figura 47 - Esquema de uma Usina Contínua

Figura 48 - Acabadora de Asfalto Auto -Propulsora

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9.2- Distribuição e compressão da mistura A temperatura de aplicação depende do tipo de ligante, sendo que as especificações para o concreto asfáltico fixam as faixas de viscosidade para o espalhamento e compressão. Conhecendo-se a curva Viscosidade-Temperatura do ligante betuminoso (CAP) utilizado, determina-se a temperatura ideal para as operações de espalhamento e compressão através de correlação com o valor da viscosidade indicada na especificação. A especificação para CBUQ do DNER (DNER-ES-313/94) determina que a viscosidade do CAP para espalhamento e compactação deve estar entre 75 e 95 SSF. Normalmente os limites para a aplicação do CBUQ devem estar entre 107º C e 177º C. Os agregados devem ser aquecidos a temperaturas de 10º a 15ºC acima da temperatura do ligante. A temperatura ambiente deve estar acima de 10º C e tempo não chuvoso. A rolagem deve ser iniciada com baixa pressão dos pneus e sendo aumentada aos poucos. A medida que se eleva a pressão dos pneumáticos a área de contato pneu-pavimento vai diminuindo, causando uma maior pressão de compactação. Esta operação deve ser feita dos bordos para o eixo (nos casos de trechos em tangente) e do bordo mais baixo para o mais alto (nos casos de trechos em curva). Cada passada deve recobrir pelo menos a metade da largura rolada anteriormente. Abertura ao tráfego deve ser feita somente após o completo resfriamento da mistura. A Figura 49 mostra o esquema de distribuição de pressão dos rolos pneumáticos e a Figura 50 mostra o esquema de recobrimento de duas passadas consecutivas.

Figura 49 - Distribuição de Pressão através de Rolos de Pneus

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Figura 50 - Esquema de Recobrimento de Compactação de Rolos Pneumáticos 9.3- Controles Normalmente são feitos os seguintes controles: - Qualidade do material betuminoso: feita através dos ensaios de Penetração, Ponto de

Amolecimento, Viscosidade, Ponto de Fulgor. - Qualidade dos agregados: feita através dos ensaios de Granulometria, “Los Angeles” ,

Índice de Forma, Equivalente de areia, etc. - Quantidade de ligante na mistura: feita mediante o ensaio de Extração de betume, em

amostras coletadas na pista para cada 8 horas de trabalho. - Controle da graduação da mistura de agregados: pelo ensaio de granulometria dos

agregados resultantes da extração de betume (enquadrar nas especificações). - Controle das características Marshall da mistura: normalmente exige-se 2 ensaios

Marshall com 3 corpos de prova cada, por dia de produção, retiradas depois da acabadora e antes da rolagem. A estabilidade, a fluência e os demais parâmetros medidos, devem ser comparados com os valores da dosagem.

- Controle da compactação: pode ser feita através de anéis metálicos (10 cm de diâmetro × altura do pavimento - 5mm). Após a compressão mede-se a densidade aparente e compara-se com a de projeto. Também pode-se comparar a densidade aparente de projeto com a de corpos de prova extraídos após a compactação através de sondas rotativas.

- Controle da temperatura: deverá ser controlada a temperatura do agregado no silo quente da usina, do ligante na usina, da mistura betuminosa na saída do misturador da usina e da mistura no momento do espalhamento e início da rolagem.

- Controle da espessura: permite-se uma variação de ± 10% da espessura de projeto. - Controle do acabamento da superfície: permite-se uma tolerância de 0,5 cm entre dois pontos.

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9.4- Propriedades básicas Estabilidade: É a habilidade da mistura oferecer resistência à deformação sob o efeito da aplicação de cargas. Simboliza a resistência ao cisalhamento da mistura, onde o atrito é desenvolvido no arcabouço sólido e a coesão fornecida pelo betume. O atrito depende da granulometria, forma e resistência dos agregados. A coesão é função da velocidade com que se processa o carregamento, da área, da viscosidade do betume, da temperatura, etc. Durabilidade: É a resistência oferecida pela mistura à ação desagregadora de agentes climáticos e forças abrasivas resultantes da ação do tráfego. Fatores determinantes: teor de betume e resistência a abrasão do agregado. Flexibilidade: É a habilidade da mistura fletir repentinamente sem que ocorra ruptura e de acomodar-se aos recalques diferenciais ocorridos nas camadas de base. Resistência ao deslizamento: É a habilidade da superfície da mistura evitar o deslizamento dos pneus. É função da qualidade do agregado, do teor de betume e textura superficial. 9.5 - Constituição da mistura Uma mistura de concreto asfáltico pode ser representada esquematicamente da seguinte forma.

Vazios

Asfalto

Filer

Agregado Fino

Agregado Graúdo

Mt

Mb

Mf

Maf

Mag

Vt

VAM Vv

Vb

Vf

Vaf

Vag

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9.6- Parâmetros de interesse a) Densidade Aparente da mistura ( d ) d = M sendo: M = massa do corpo de prova M - Ma Ma = massa do corpo de prova imerso em água. Finalidades: - Cálculo da % de vazios do agregado mineral ( exigência de projeto ). - Controle de compactação durante a construção. b) Densidade Máxima Teórica da mistura (DMT) É a densidade da mistura asfáltica suposta sem vazios. É a relação entre a massa total da mistura (100%) e os volumes correspondentes ao “cheios“ da mistura: DMT = Mt DMT= 100 . Vb + Vf + Vaf + Vag %b + %f + %af + %ag Db Df Daf Dag Sendo: %a, %f, %af, %ag → % com que cada componente que entra na mistura Db , Df , Daf , Dag → Densidade (real ou aparente) de cada componente da mistura c) Porcentagem de Vazios na mistura ( Vv ) É a relação entre o volume de vazios ocupado pelo ar e o volume total da mistura. Misturas com elevada % Vv podem levar a ocorrência de oxidação excessiva do ligante betuminoso, reduzindo a vida útil do concreto asfáltico, além de proporcionar permeabilidade ao ar e água. Misturas com baixo % Vv levam a ocorrência do fenômeno da exsudação. Vv = D - d × 100 D d) Porcentagem de Vazios do Agregado Mineral ( VAM ) É o volume total de vazios dado pela soma dos vazios da mistura mais o volume ocupado pelo asfalto. Este parâmetro é de grande interesse. Se uma mistura betuminosa sofrer uma consolidação devido a ação do tráfego, sua plasticidade poderá ficar acrescida, pois a % de betume que preenchia os vazios dos agregados pode tornar-se excessiva, devido

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à redução do volume de vazios. Este fenômeno poderá levar o revestimento a deformação, deslocamentos e rupturas. A % VAM é normalmente fixada em função do diâmetro máximo do agregado da mistura: VAM = Vv + Vb. VAM = D - d × 100 + d × % b D db e) Relação Betume-Vazios Esta relação indica qual a porcentagem de vazios do agregado mineral é preenchida por betume. % RBV = Vb × 100% ou %RBV = VAM - Vv VAM VAM Se VAM = 100 → todos os vazios da mistura estariam preenchidos de asfalto. Se VAM = 0 → mistura sem asfalto. 9.7 - Dosagem do concreto asfáltico Após a definição dos materiais a serem empregados na mistura asfáltica (agregados, filer e tipo de ligante) passa-se a dosagem do concreto betuminoso, onde o teor de asfalto residual é o item fundamental. Para a dosagem do concreto betuminoso, normalmente devem ser vencidas as seguintes etapas: 1ª - Escolha dos agregados e material betuminoso 2ª - Determinação das porcentagens com que os agregados (grosso e fino) e filer devem contribuir na mistura de modo a atender as especificações com relação a granulometria. Este item já foi visto no item “mistura de agregados” onde foram estudados vários métodos de mistura (analítico, gráficos, tentativas). 3ª - Determinação do teor ótimo de betume. Esta operação pode ser feita por tentativas, aonde se vai variando o teor de asfalto e comparando os resultados de ensaios de estabilidade para vários teores estudados. Existem outros processos que dão idéia bem aproximada do teor de asfalto como o método da área específica ou o método dos vazios. 4ª - Comparação da mistura estudada com as exigências das especificações com relação aos vazios de ar, vazios do agregado mineral, granulometria e estabilidade. Não sendo satisfeitas estas condições, dosa-se novamente a mistura.

177


Na dosagem do concreto betuminoso podem ser usados vários métodos como por exemplo: Marshall, Hubbard Field, Triaxial, Hveem, Ruiz e mais recentemente a metodologia SUPERPAVE do programa americano SHRP. Os organismos rodoviários brasileiros (DNER, DERs, etc) recomendam o método Marshall para dosagem do concreto betuminoso. Este método foi criado pelo Engenheiro Bruce Marshall e baseia-se na determinação da estabilidade empregando o princípio do corte em compressão semiconfinada. Este processo é utilizado tanto para projeto de misturas como para controle de campo. O método Marshall a) Estudo da mistura de agregados Nesta fase preliminar são determinadas as principais características dos agregados escolhidos como por exemplo a massa específica real e aparente dos agregados, a porcentagem de vazios dos agregados e a granulometria. Conhecidos os materiais e estando de acordo com as especificações, passa-se ao estudo da mistura dos agregados, de modo a atenderem à especificação granulométrica do Concreto Asfáltico, ou seja, os agregados devem ser misturados em proporções de modo a se enquadrarem nas faixas granulométricas pré-estabelecidas (vide especificações para o Concreto Asfáltico do DNER, dadas a seguir). b) Determinação do teor ótimo de ligante Utilizando-se agregados razoavelmente bem graduados, os vazios existentes entre as partículas deverão ser preenchidos com ligantes. O teor de asfalto deve ser progressivamente aumentado de modo a preencher os vazios de ar até que os espaços vazios do agregado mineral estejam cheios ao máximo permitido. Ao se aumentar o teor de ligante além de um certo ponto, não se conseguirá uma máxima consolidação. A medida que se varia o teor de ligante, a densidade, a estabilidade, a fluência, a porcentagem de vazios da mistura, a relação betume-vazios também sofre variação. O teor ótimo de ligante será aquele que satisfizer, ao mesmo tempo, os limites especificados para os vários parâmetros de interesse. O teor ótimo de ligante pode ser expresso através da porcentagem de asfalto, em peso, em relação à mistura ou através da porcentagem de asfalto, em peso, em relação aos agregados. Suponhamos 3 materiais (Agregado graúdo = 65%, Agregado miúdo = 31% e Filer = 4%) que satisfaçam a uma determinada faixa granulométrica. Suponhamos também que a porcentagem encontrada para o asfalto seja 6%, sobre 100% da mistura de agregados. Temos então duas maneiras de explicitar o traço da mistura:

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Brita: 65% 65% / 106% = 61,32% Ex.: Areia: 31% 31% / 106% = 29,25% 65 106 Cimento: 4% 4% / 106% = 3,77% x 100 → x = 100 x 65 100% 106 Asfalto: 6% 6% / 106% = 5,66% x = 61,32 106% 100% c) Determinação dos parâmetros de interesse e das características

Marshall da mistura No ensaio Marshall o principal aspecto de interesse é a análise de fatores como densidade, vazios, estabilidade e fluência. São moldados Corpos de Prova com teores crescentes de asfalto (4 a 8%). As proporções de agregados e filer são definidas previamente através de estudo específico. Os corpos de prova têm a forma cilíndrica, apresentando aproximadamente 10 cm de diâmetro e 6,35 cm de altura e são compactados através de soquete que age sobre a mistura em um cilindro padronizado. Após a confecção dos corpos de prova podem ser calculados os seguintes parâmetros: Densidade Real e Aparente (D,d), Porcentagem de Vazios (%vv), Porcentagem dos Vazios do agregado Mineral (%VAM) e Relação Betume-Vazios (RBV). Feitos estes cálculos iniciais, os corpos de prova são aquecidos até atingirem 60º e submetidos aos ensaios de Estabilidade e Fluência Marshall. Entende-se por estabilidade como sendo a grandeza que mede a resistência da massa asfáltica à aplicação de carga. Determina a carga máxima que a massa asfáltica pode suportar. O ensaio de estabilidade Marshall é feito por cisalhamento e não por compressão, pois sendo o concreto asfáltico uma camada de rolamento, o maior esforço solicitante é dado pela ação do tráfego, que é de cisalhamento, devido às cargas horizontais. Normalmente é expresso em Kg. A fluência é a medida do quanto a massa asfáltica pode “andar” (esmagar, deformar) sob ação cisalhante sem se romper. É a medida da elasticidade da massa. Se uma massa asfáltica “andar” muito, acarretará esmagamento da mistura e em consequência, ondulação à pista. É inconveniente também que a massa asfáltica “ande” pouco, pois ao sofrer ação de elevado carregamento, sem capacidade de mover-se, pode trincar. A determinação da Resistência à Tração e do Módulo de Resiliência do concreto asfáltico será vista no capítulo 10.

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d) Especificações do DNIT (DNIT-ES 031/2006) Granulometria

Características específicas

180


Vazios do Agregado Mineral

e) Curvas de projeto de misturas de concreto asfáltico pelo método

Marshall Porcentagem de vazios (%Vv) Vv (%) t4 teor de asfalto (%) Relação betume-vazios (RBV) RBV (%) t5 teor de asfalto (%)

181


Densidade aparente (d) d (Kg /m3) t3 teor de asfalto (%) Porcentagem de vazios do agregado Mineral (% VAM) VAM (%) t6 teor de asfalto (%) Estabilidade Marshall (E) E (Kgf) t1 teor de asfalto (%) Fluência (f) f (mm) ou 1/100” t2 teor de asfalto (%)

182


Para o traçado dos gráficos é considerada a média de três determinações para cada parâmetro. Quando uma determinação apresentar um valor muito discrepante em relação às outras duas, pode-se tomar a média apenas destas duas. f) Determinação do teor ótimo de ligante O teor ótimo de ligante é adotado como sendo o valor médio dos seguintes teores de asfalto: a) Porcentagem de asfalto correspondente à máxima Estabilidade b) Porcentagem de asfalto correspondente à máxima Densidade Aparente c) Porcentagem de asfalto correspondente à média dos limites estabelecidos nas

especificações para a Porcentagem de Vazios d) Porcentagem de asfalto correspondente à média dos limites estabelecidos nas

especificações para a Relação Betume-Vazios Teor Ótimo de Asfalto = t1 + t3 + t4 + t5 4 Observações: 1) Após a definição do teor ótimo de asfalto deve-se estabelecer uma faixa de trabalho para este valor. Para o CBUQ esta variação é normalmente de ± 0,3%. 2) O teor ótimo de ligante assim determinado deve ser conferido em todas as curvas traçadas, e caso não satisfaça alguns dos limites impostos pelas especificações, uma nova mistura deverá ser adotada. g) Exemplo numérico Determinar o teor ótimo de asfalto para um CBUQ que esta sendo dosado pelo método Marshall. A mistura de agregados ficou enquadrada na faixa “C” do DNER e o asfalto utilizado foi um CAP 85/100 (densidade de 1,031 g/cm3). O produto final deverá atender as seguintes especificações: Emim = 350 Kgf (75 golpes) f = 2 a 4,5 mm %Vv = 3 a 5 % RBV = 75 a 82 % Depois de feita uma previsão inicial para o teor ótimo de asfalto, foram moldados os corpos de prova para 5 teores diferentes de asfalto e os valores médios determinados para os parâmetros físicos de interesse se encontram no quadro a seguir:

183


CAP (%)

E (Kgf)

f (mm)

d (g/cm3)

D (g/cm3)

Vv (%)

VAM (%)

RBV (%)

4,5 400 2,0 2,25 2,47 8,91 18,73 52,43 5 550 2,6 2,27 2,43 6,58 17,59 62,59

5,5 800 3,2 2,30 2,40 4,17 16,43 74,62 6 800 3,9 2,32 2,38 2,52 16,02 84,27

6,5 600 4,3 2,30 2,35 2,13 16,63 87,19 Solução a) Curvas de projeto para os 5 teores estudados: E d teor de asfalto teor de asfalto Vv RBV teor de asfalto teor de asfalto 9.8 – O Ensaio Marshall para misturas asfálticas Este método de ensaio fixa o modo pelo qual se determina a estabilidade e a fluência de misturas betuminosas a quente utilizando-se o aparelho Marshall. O ensaio (em linhas gerais) segue os seguintes passos:

184


a) Moldagem de 3 corpos de prova para cada teor estudado - Pesar aproximadamente 1200 g de agregados a serem usados. - Secar os agregados em estufa (105 a 110º C) e separá-los em frações - Aquecer o ligante até a temperatura que conduza a uma viscosidade Saybolt de 85 ±

10 seg. - Aquecer os agregados até uma temperatura de 28º C acima da temperatura do

ligante. - Misturar agregados e ligantes - Compactar a mistura (a quente) no molde:

-A temperatura de compactação deverá ser aquela correspondente a uma viscosidade Saybolt de 140 ± 15 seg.

-O corpo de prova deve ter as seguintes medidas: φ ± 10cm e h = 6,35 ± 0,13cm. -A mistura é colocada no molde e são dados 15 golpes com espátula na periferia

da amostra e 10 no centro. -Promover 50 golpes com soquete padronizado (para pressão de pneus até 7

Kg/cm2) ou 75 golpes com o mesmo soquete (para pressão de pneus de 7 a 15 Kg/cm2).

-O soquete pesa 4540g e a altura de queda é de 45,72cm. -O molde de compactação (anel) é invertido e é repetido o mesmo número de

golpes na outra face do corpo de prova. - O corpo de prova é então retirado do molde e colocado em repouso à temperatura

ambiente. b) Determinação da estabilidade e fluência - Os corpos de prova já confeccionados são imersos em água a 60º C. - Após 30 a 40 minutos os corpos de prova são retirados da água, secados e colocados

no molde de compressão. - O molde com o corpo de prova (semiconfinamento) é levado à prensa Marshall e

adaptado o medidor de fluência. A velocidade de aplicação de carga promovida pela prensa é de 5 cm/min.

- A aplicação do carregamento se dá pela elevação do êmbolo. - Durante o processo de carregamento e ruptura do corpo de prova são feitas as

seguintes leituras: Carga de ruptura no anel dinamomêtrico (em Kgf) ⇒ Estabilidade Marshall Diferença de leitura de deformação no medidor de fluência ⇒ Fluência 9.9 - Controle do teor ótimo de ligante e granulometria Durante a confecção e execução de uma mistura betuminosa surge a necessidade e a obrigação de se controlar alguns parâmetros principais que foram definidos durante o processo de dosagem.

185


Para isto, normalmente é utilizado um ensaio específico, realizado por meio de um extrator centrífugo conhecido por Rotarex, que promoverá a separação da parte granular da parte ligante de uma amostra da mistura em questão. Após esta separação pode-se conferir a proporção de agregados e a proporção de asfalto da mistura e confrontar estes resultados com os de projeto. O ensaio (em linhas gerais) segue a seguinte sequência: - Coleta da mistura betuminosa (± 1000 g). Esta coleta pode ser feita na usina de

fabricação da mistura ou no próprio local de aplicação, dependendo do objetivo do controle.

- Colocar a amostra em estufa por um período de uma hora (100 a 120º C) - Pesar a amostra (1000 g) e colocar dentro do extrator de betume junto com papel

filtro. - Verter no interior do extrator 150ml de solvente (Tetracloreto de carbono CCl4 ou

bissulfeto de carbono) e deixar em repouso por 15min. - Colocar um Becker sob o tubo lateral de escoamento. - Aplicar movimento rotativo no prato centrifugador, a uma velocidade gradativa, até

que a solução de betume e solvente venha escoar-se pelo tubo lateral. - Após esta primeira fase, o aparelho é paralisado e adicionado uma nova porção de

solvente (150ml) sobre a mistura no interior do prato. - Estas operações são repetidas até que o solvente saia completamente limpo no tubo

lateral. - Após o último ciclo de centrifugação o prato com o material que sobrou (agregados) é

levado para estufa (80 a 100º C) para secagem e eliminação do solvente ainda presente nos agregados.

- Depois de seco o agregado é pesado. - A diferença de peso da amostra antes e após o ensaio indica o peso do betume

(asfalto) extraído. - O cálculo da porcentagem de betume (teor de betume) é dado pela seguinte

expressão: P = Peso do betume extraído x 100 Peso da amostra total - O agregado recuperado (restante) é submetido a um ensaio de granulometria para

verificação e conferência da faixa granulométrica empregada.

186


Capítulo 10

A DEFORMABILIDADE EM MISTURAS ASFÁLTICAS O material apresentado neste capítulo foi retirado de MARQUES (2004) que é a tese de doutoramento do presente autor. No item 2.1 de MARQUES (2004) é feita a revisão de literatura sobre módulos de deformabilidade de misturas asfálticas. Grande parte do texto, figuras e expressões foram mantidos conforme o original, porém a seqüência de itens foi simplificada. Por se tratar do mesmo autor, as referências bibliográficas aqui citadas foram consultadas durante a feitura do trabalho original. Para maiores detalhes e informações sugere-se consultar diretamente em MARQUES (2004) uma vez que estas notas de aulas têm um caráter informativo geral para o curso de graduação. 10.1 - Introdução A previsão das tensões e deformações provenientes do tráfego e do clima que atuam na estrutura de um pavimento é feita por métodos de cálculo que levam em consideração os esforços atuantes e as características de deformabilidade dos materiais que compõem o pavimento. O conhecimento das respostas estruturais dos materiais (misturas asfálticas e solos) às tensões impostas é modernamente obtido pelo Módulo de Resiliência (MR) que pode ser estabelecido por ensaios de laboratório. Para se efetuar a análise de deformabilidade de uma estrutura é necessário conhecer as relações entre tensão e deformação de seus materiais constituintes. Sob esse enfoque reside o princípio da mecânica dos pavimentos. O módulo de deformabilidade dos materiais que compõem as camadas do pavimento e do subleito é um dos elementos mais importantes para este fim.

187


Segundo MEDINA (1997), tanto o pavimento quanto o subleito estão sujeitos a uma solicitação dinâmica provenientes de cargas de diferentes intensidades e variadas frequências ao longo do dia e do ano. Os ensaios de carga repetida procuram reproduzir estas condições (dinâmicas) de campo, com a amplitude e o tempo de pulso do carregamento dependendo da velocidade do veículo e da profundidade que se deseja calcular as tensões e deformações. O Módulo de Resiliência MR é análogo ao módulo de elasticidade E, sendo ambos definidos como relação entre tensão (σ) e deformação (ε ). A diferença é que o Módulo de Resiliência é determinado em ensaio de carga repetida. Valores de pico das tensões e das deformações recuperáveis que ocorrem nos ensaios são usados para calcular a constante elástica resiliente. 10.2 - O comportamento dinâmico de misturas asfálticas Para FONSECA (1995), existem vários procedimentos de laboratório para se analisar o comportamento dinâmico de misturas betuminosas, podendo-se citar: (a) módulo complexo (dinâmico); (b) o módulo elástico (flexão) e (c) módulo diametral (resiliente ou indireto). Estes procedimentos de testes não produzem valores de módulos equivalentes apesar de definirem de maneira comum o módulo como sendo uma razão entre a tensão dinâmica aplicada e a correspondente deformação recuperável. A determinação do Módulo de Resiliência de concreto asfáltico pode ser feita por vários tipos de ensaios de cargas repetidas. Os ensaios mais comumente usados são os seguintes:

1- ensaio de tração uniaxial 2- ensaio de compressão uniaxial 3- ensaio de flexão em viga 4- ensaio de tração diametral indireta 5- ensaio de compressão triaxial

Segundo BARKSDALE et al (1997) as camadas constituintes de um pavimento têm seções anisotrópicas nas quais as propriedades nas direções radiais são iguais, mas na direção vertical são diferentes. Daí a variedade de ensaios para tentar avaliar as propriedades mecânicas ao longo da altura das camadas. WALLACE e MONISMITH (1980) dizem que para uma descrição adequada das características resilientes de um material, são requeridos cinco parâmetros:

1- deformação vertical devido a um incremento na tensão vertical 2- deformação radial devido a um inc remento na tensão vertical 3- deformação radial devido a um incremento na tensão radial 4- deformação vertical devido a um incremento na tensão radial 5- deformação radial devido a um incremento na tensão radial em uma

direção perpendicular à deformação.

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Estes autores afirmam que o ensaio triaxial mede o primeiro e às vezes o segundo parâmetro, ao passo que o ensaio diametral mede uma composição do terceiro e do quinto parâmetro com peso aproximadamente igual sendo dado para cada parâmetro.

10.3 - O Ensaio de tração diametral indireta Segundo LOBO CARNEIRO (1996), a necessidade de se determinar a resistência à tração do concreto foi inicialmente para pistas de estradas de rodagem, onde o concreto normalmente não é armado e trabalha à tração por flexão. No Brasil sempre se adotou para ensaiar o concreto a resistência a compressão de corpos-de-prova cilíndricos, e para o controle da resistência à tração, o ensaio por flexão de vigotas. Este foi usado no controle das pistas de vários aeroportos utilizados para envio de carga e pessoal da América para a Europa durante a 2ª Guerra Mundial, como os de Natal e Recife. Até 1942 ensaiava-se o concreto a tração unicamente pelo método das vigotas e foi então que surgiu um fato novo, um fato fortuito segundo LOBO CARNEIRO (1996), que se não fosse o caso de uma igreja talvez ele nunca tivesse se preocupado com o problema. Surgiu a necessidade de ser retirada da sua posição original uma igreja que ficava na rua de São Pedro para a construção da atual Avenida Presidente Vargas na cidade do Rio de Janeiro. O eixo da Avenida. Presidente Vargas deveria ser colocado em rigoroso alinhamento com a Av. do Mangue e para isto foi necessário pegar três ruas paralelas a Rua da Alfândega, uma dela era a rua de São Pedro. A igreja ficava na esquina da rua São Pedro com a rua dos Ourives, atual rua Miguel Couto e era chamada igreja de São Pedro dos Clérigos. Era uma igreja histórica, muito importante, com estilo barroco do século XVIII, a primeira igreja construída no Brasil com planta elíptica, curvilínea, não retangular, a segunda é a Igreja do Rosário dos Pretos em Ouro Preto (LOBO CARNEIRO, 1996) Segundo o relato de LOBO CARNEIRO (1996), a empresa Estacas Franki fez uma proposta de transportar a igreja da rua de São Pedro para a outra esquina, a aproximadamente dez metros, fazendo rolar a igreja sobre rolos de concreto. Como as paredes da igreja tinham em torno de um metro de espessura, a idéia inicial consistia em ir demolindo a parte inferior das paredes e substituindo-as por concreto. Ao final deste processo, toda a base das paredes ficaria com uma fita de concreto debaixo da qual estariam rolos de concreto e a igreja seria empurrada por meio de macacos. A opção por rolos de concreto se deu pelo fato da empresa de estacas já ter feito semelhante serviço na Europa com rolos de aço, mas durante a guerra (1943) era difícil obter este material, então teve-se a idéia de fazer rolos de concreto, mas não se sabia calcular a capacidade cortante de um rolo de concreto. Por intermédio e sugestão do professor Dirceu Veloso a empresa de estaqueamento solicitou ao Instituto Nacional de Tecnologia (INT), que fizesse ensaios nesses rolos de concreto. No INT, o professor Lobo Carneiro iniciava sua carreira, e para sua surpresa,

189


o rolo de concreto se abriu em duas metades ao ser submetido ao carregamento na máquina de compressão na posição diametral. Ele relata que achou aquela situação muito estranha e foi buscar a compreensão do fato em livros de teoria da elasticidade e diz “ já que a ruptura se dá segundo esse estudo por tração, eu tive a idéia de usar os mesmos corpos cilíndricos de concreto que se usa para determinar a resistência a compressão na condição vertical, colocados deitados sobre a maquina e determinar a resistência a tração”. Surgiu assim a idéia deste ensaio que é hoje em dia conhecido como ensaio de tração indireta ou ensaio de resistência a tração por compressão diametral. Segundo LOBO CARNEIRO (1996) os franceses chamam de ensaio de fendilhamento, mas em todo o mundo ele é conhecido como “Brasilian test”, ensaio brasileiro. O professor Lobo Carneiro apresentou este ensaio na 5ª reunião da Associação Brasileira de Normas Técnicas, de 20 a 23 de setembro de 1943. Ele frisa a importância deste evento e conseqüentemente a data de sua realização (setembro de 1943) porque 10 anos depois foi descoberto que um japonês, chamado Akazawa, tinha apresentado a mesma proposta de ensaio no Japão, dois meses depois em novembro de 1943. Naquela época não havia comunicação entre o Japão e o Brasil e só se soube deste fato 10 anos depois. Ainda em 1943 o diretor do INT foi convidado para ir a Paris com mais 14 diretores dos grandes laboratórios de pesquisa sobre estruturas e materiais do mundo para fundar uma associação que recebeu o nome de RILEM – Reunião Internacional de Laboratórios de Ensaios de Materiais. Ele pediu então ao professor Lobo carneiro que traduzisse para o Francês o artigo apresentado na reunião da ABNT, e o levou e distribuiu aos chefes dos principais laboratórios do mundo. O outro autor do artigo era Aguinaldo Barcelos. O método foi adotado pela ASTM em 1966, após ter sido provisório desde 1962. Também foi adotado pelo Comitê Europeu do Concreto em 1964 e pela RILEM em 1966, tornando-se método internacional adotado pela ISO (International Standart Organization) através do método ISO 4108 de 1980. No Brasil este ensaio é regulamentado pelo DNIT por meio do método de ensaio DNER ME138/94. Este método de ensaio prescreva o modo pelo qual se determina a resistência à tração, de corpos-de-prova cilíndricos de misturas asfálticas, através do ensaio de compressão diametral. Um esquema do ensaio pode ser visto na figura 51. Como os níveis de tensões de tração ao longo do plano diametral vertical são relativamente uniformes pode-se calcular a tensão de tração pela seguinte expressão:

dtF2

t π=σ

190


Onde: σt = Tensão de Tração (Kg/cm2 ou MPa)

F = Força aplicada ao longo do diâmetro vetical (Kg ou N) d = Diâmetro do Corpo-de-prova t = Espessura do corpo-de-prova

Figura 51- Ensaio de Tração Indireta para misturas asfálticas (PINTO e

PREUSSLER, 1980) 10.4 - O Conceito de Módulo de Resiliência de Misturas Asfálticas Segundo PINTO e PREUSSLER (1980) o ensaio de tração indireta ou compressão diametral, conhecido como "ensaio brasileiro", desenvolvido por Lobo Carneiro e Barcellos no Brasil e independentemente por Akazawa no Japão, para determinar a resistência à tração de corpos-de-prova de concreto de cimento, através de solicitação estática também passou a ser usado internacionalmente para determinação do módulo de elasticidade dinâmico de misturas betuminosas e materiais cimentados a partir da década de 70. O ensaio dinâmico consiste em se solicitar uma amostra cilíndrica, por uma carga de compressão F distribuída ao longo de duas geratrizes opostas, sob frisos de cargas, e medir as deformações resilientes ∆ ao longo do diâmetro horizontal, perpendicular à carga F aplicada repetidamente (Figura 1). As deformações diametrais e horizontais são medidas através de medidores eletromecânicos tipo LVDT. (PINTO e PREUSSLER, 1980). Este tipo de medida da relação σ x ε passou a ser designado de módulo de resiliência ou resiliente.

191


O Módulo de Resiliência é definido pela expressão:

?s

MR t=

Onde: MR – Módulo de deformação resiliente σt - Tensão de tração aplicada dinamicamente

∆ - Deformação específica resiliente para um determinado número de aplicação da tensão

No plano diametral horizontal e perpendicular a carga F, conforme visto na figura 52, ocorrem as tensões σx e σy, expressas por:

2

22

22

4xd4xd

td2F

sx

+−

π=

( )

−

+π−

= 14xd

4dtd2F

sy 222

4

Onde: t = altura da amostra d = diâmetro da amostra x = abscissa do ponto considerado σx = tensão de tração σy = tensão de compressão

Figura 52 - Tensões de Tração e Compressão no Plano Diametral Horizontal no ensaio

de compressão diametral (PINTO e PREUSSLER, 1980). As expressões para a deformação εx no diâmetro horizontal é a seguinte:

( )( )

µ−+

+

−π

=ε 1x4d

xd16d4tdEF2

x 222

224

192


Ao se integrar a expressão acima no intervalo de (-d/2 , +d/2) e considerando um diâmetro de 10,16 cm, obtém-se o deslocamento total ∆:

( )2734,0EtF

Exdx2/d

2/d

+µ==∆ ∫−

O valor do Módulo de Resiliência pode então ser obtido:

( )2734,0tF

E +µ∆

=

Onde: t = altura da amostra d = diâmetro da amostra µ = coeficiente de Poisson No plano diametral vertical também ocorrem tensões σx e σy, conforme pode ser visto na figura 53 expressas por:

tdF2

xπ

=σ

−

++

−π−

=σ 1y2d

d2y2d

d2tdF2

y

Figura 53 - Tensões de Tração de Compressão no Plano Diametral Vertical no ensaio

de compressão diametral (PINTO e PREUSSLER, 1980) O módulo de elasticidade ou resiliente de amostras cilíndricas de diâmetro conhecido quando submetidas ao ensaio de compressão diametral por meio de um friso curvo pode ser calculado pelas seguintes expressões: (PINTO e PREUSSLER,1980 e MEDINA, 1997):

193


( )2692,09976,0t

FMR +µ

∆= para d = 10,16 cm

( )2712,0999,0t

FMR +µ

∆= para d = 15,24 cm

O ensaio de Módulo de Resiliência tornou-se rotineiro em muitos laboratórios por representar uma propriedade fundamental das misturas asfálticas na estimativa da vida de fadiga e para os dimensionamentos racionais, sendo de uso generalizado em todo o mundo (MOTTA, 1998). No Brasil, os procedimentos para execução do ensaio do módulo de resiliência em misturas asfálticas são fixados pela norma DNER ME 133/94. Atualmente, a Comissão de Asfalto do Instituto Brasileiro do Petróleo (IBP) está atualizando e padronizando os procedimentos executivos na elaboração de uma nova norma brasileira para o ensaio de módulo de resiliência. 10.5 - O Conceito de Módulo de Resiliência de Solos Segundo MEDINA e MOTTA (20005) o estado de tensões em um elemento do subleito ou camada do pavimento varia com a posição da carga móvel. Quando esta se posiciona verticalmente acima do elemento, têm-se as tensões normais principais horizontais e verticais (σ3 = σh e σ1 = σv) conforme figura 54.

Figura 54 – Variações de Tensões Causadas por uma Carga Móvel O ensaio triaxial é feito a tensão confinante constante (σ3) e a tensão vertical variável (σ1) da seguinte forma:

σ1 = σ3 + σd (8)

194


Onde σd é a tensão de desvio variável

O Módulo de Resiliência MR no ensaio triaxial de cargas repetidas é definido da seguinte forma:

MR = σd ε1

Onde σd é a tensão desvio (σ1 - σ3 ) e ε1 é a deformação resiliente axial (vertical):

ε1 = ∆h h0 Onde ∆h é o deslocamento vertical máximo e h0 é a altura inicial de referência do corpo-de-prova cilíndrico. 10.6 - O equipamento para determinação do Módulo de Resiliência

de Misturas Asfálticas O módulo de resiliência (MR) de misturas asfálticas obtido do equipamento ora solicitado é determinado através de ensaios dinâmicos de compressão diametral a cargas repetidas por tração indireta e obtido pela relação entre a tensão de tração normal ao plano vertical diametral e a respectiva deformação específica resiliente nesse plano. Neste item serão mostrados detalhes do equipamento pretendido como montagem, preparação, execução e obtenção dos resultados de interesse. As informações aqui contidas foram extraídas de MARQUES (2004) que trabalhou com este equipamento no qual foi apoiada toda a sua tese de doutorado. a) O Equipamento O equipamento é constituído das seguintes partes: • Prensa constituída por montantes, base e cabeça, com calha de apoio e friso de

aplicação de carga. • Sistema pneumático com controle automatizado dos carregamentos e aquisição de

dados. • Sistema de medição de deformação (deslocamento diametral horizontal) do corpo

de prova, constituído de: dois transdutores mecano-eletromagnéticos tipo LVDT (linear variable differential transformer) de contato; quadro suporte para fixação dos transdutores, preso por garras ao longo dos diâmetros horizontais das faces do corpo de prova cilíndrico.

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• Sistema de controle e aquisição de dados constituído por micro-computador equipado com software especialmente desenvolvido para controle e execução de ensaios em misturas asfálticas como módulo de resiliência, fadiga, creep estático e creep dinâmico (figura 55)

• Sistema automático para controle de temperatura, constituído de câmara climática, sensor tipo termopar e regulador elétrico que permite variar a temperatura numa faixa de 5°C a 80°C. Os sistemas de carregamento e medição são operados no interior da câmara.

Figura 55 - Sistema de controle e aquisição de dados (VIANNA, 2002)

b) Montagem do ensaio A montagem do equipamento e a fixação dos corpos-de-prova para a execução do ensaio segue os seguintes passos: • Prender o quadro-suporte por meio de duas garras nas faces externas do corpo de

prova cilíndrico que se encontra apoiado horizontalmente segundo uma diretriz. • Colocar o corpo-de-prova na base do pórtico metálico, apoiado no friso côncavo

inferior • Assentar o pistão de carga com o friso superior em contato com o corpo de prova

diametralmente oposto ao friso inferior. • Fixar e ajustar os transdutores LVDTs de modo a obter a leitura inicial dentro da

faixa linear. Na figura 56 pode ser vista uma sequência dos procedimentos de montagem do ensaio do módulo de resiliência e a figura 57 destaca um ensaio sendo realizado mostrando em detalhes o pórtico metálico (A) e a câmara de ensaios com controle de temperatura (B).

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Figura 56 – Sequência da montagem do ensaio de MR em mistura asfáltica

Figura 57 – Visão completa de um ensaio de módulo de resiliência em misturas

asfálticas.

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c) Aplicação do carregamento repetido Todo o processo de aplicação das cargas repetidas pelo pistão de cargas é controlado por um software especialmente desenvolvido para a realização dos ensaios de cargas repetidas. O primeiro passo é preencher os dados de informação do ensaio na tela inicial do programa, tais como: número da amostra, origem, número do corpo de prova, diâmetro e altura do corpo de prova, temperatura, etc. Nesta tela também aparecem registradas as constantes dos LVDTs utilizados, e as constantes para a correção da pressão do pistão. Um exemplo desta tela pode ser visto na figura 58.

Figura 58 - Tela inicial do software para execução do ensaio de módulo de resiliência Ao se confirmar os dados iniciais, passa-se à rotina para ajuste dos LVDTs em que uma leitura inicial é tomada devendo estar os LVDTs indicando uma leitura dentro da faixa de trabalho permitida para os mesmos. Após checar se está tudo em ordem, dá-se início a aplicação de carga na amostra. Nesta fase é que se define qual a pressão inicial a ser aplicada no cilindro de pressão pelo pistão assim como o valor do incremento de pressão. O valor da força aplicada é obtido em função das dimensões do êmbolo do cilindro e da pressão utilizada.

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d) Determinação do valor do módulo de resiliência Segundo MEDINA (1997) o módulo de resiliência pode ser expresso em função da força vertical aplicada, do deslocamento horizontal medido, do coeficiente de Poisson do material e das dimensões do corpo de prova. Utiliza -se a expressão (6), mostrada anteriormente, para a definição do módulo de resiliência em corpos de prova com 10,16 cm de diâmetro.

( )2692,09976,0t

FMR +µ

∆=

Onde: MR = Módulo de resiliência (MPa) F = Carga vertical repetida aplicada diametralmente no corpo de prova (N) t = Altura do corpo de prova

∆ = Deslocamento resiliente (mm) µ = Coeficiente de Poisson

Ao ser aplicado o carregamento, os valores do deslocamento resiliente horizontal do corpo-de-prova são captados pelos LVDTs. O valor da força vertical efetivamente aplicada é calculado pelo sistema. A altura do corpo de prova é fornecida pelo operador na fase inicial de identificação da amostra. O coeficiente de Poisson também é definido pelo operador na fase da aplicação de carga. O módulo de resiliência só é registrado quando o valor do deslocamento é superior a um valor mínimo dependente da sensibilidade do LVDTs (≈ 0,003 mm). Ao se atingir este valor mínimo de deslocamento, o sistema faz o registro do MR dos 5 ou 10 golpes seguintes. O número de golpes registrados depende da % de variação que se estabeleceu para os valores obtidos nos deslocamentos seguidos. Após a aplicação dos golpes da primeira fase, o sistema é pausado por 10 segundos e uma nova sequência de golpes é aplicada. São feitas 3 fases de aplicação de carregamento para a definição do valor do MR para um corpo-de-prova. O valor médio das três fases de determinações é indicado como o valor final do MR para o corpo de prova ensaiado. A figura 59 mostra o resultado final obtido para um ensaio de MR feito em um corpo-de-prova.

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Figura 59 – Exemplo de uma tela de apresentação final do resultado do ensaio de

módulo de resiliência. 10.7 - O equipamento para determinação do Módulo de Resiliência

de Solos O equipamento para determinação do módulo de resiliência de solos e agregados é o mesmo já descrito anteriormente ou seja, as partes constituintes são as mesmas acrescentado-se apenas a câmara triaxial de carregamento repetido de grandes dimensões. Este componente é utilizado no lugar da prensa de aplicação de cargas descrita no item 10.6. O sistema pneumático com controle automatizado dos carregamentos e aquisição de dados é o mesmo já descrito. O sistema de controle e aquisição de dados também é o mesmo já descrito em que um módulo especial para ensaios em solos e agregados é disponibilizado. Desta forma o sistema completo do equipamento executa 5 ensaios diferentes: 4 em misturas asfálticas (módulo de resiliência, fadiga, creep estático e creep dinâmico) e um em solos e agregados (ensaio triaxial de cargas repetidas). Sistema de medição de deformação (deslocamento axial vertical) do corpo de prova difere um pouco daquele descrito para misturas asfálticas. Neste caso os transdutores mecano-eletromagnéticos tipo LVDT (linear variable differential transformer) são

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fixados no cabeçote do corpo-de-prova e os mesmos têm ligação com o exterior da câmara. Na figura 60 pode ser visto o porte metálico (A) e a câmara de compressão triaxial de carregamento repetido.

Figura 60 – Detalhe da câmara triaxial de carregamento repetido a) Execução do ensaio O ensaio triaxial de cargas repetidas inicia-se com a preparação dos corpos-de-prova que geralmente são obtidos por compactação por impacto em molde tripartidos verticalmente. Após a compactação é determinada a massa do corpo-de-prova. Os passos seguintes podem ser assim resumidos: - Colocar o corpo-de-prova (CP) sobre uma pedra porosa ainda envolvido pelo

molde cilíndrico tripartido; - Desmoldar as três partes do cilindro - Envolver o CO com uma membrana de borracha

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- Colocar o CP sobre a base da célula triaxial - Fixar os LVDTs ao cabeçote - Colocar o cilindro da célula triaxial - Assentar a tampa da célula triaxial nas hastes - Conectar a haste ao pistão de carga - Encaixar os mangotes de ar comprimido para aplicação das tensões desvio e

confinante - Ligar o ar comprimido - Ligar sistema de aquisição e reprodução de dados - Fazer ajuste fino dos LVDTs com o auxilio das hastes rosqueadas - Iniciar o condicionamento com aplicação de 500 pulso de carga em 3 estágios de

aplicação de tensão desvio e confinante - Ajustar novamente os LVDTs e iniciar o ensaio - Aplicar 18 ciclos de carga com 10 aplicações de carga por ciclo - Após aplicação do último ciclo de cargas verificar os valores e gráficos no monitor - Retirar o CP e coloca-lo em uma cuba metálica, verificar a massa e leva-lo para

estufa - Determinar a umidade do CP b) Determinação do valor do módulo de resiliência Diferentemente do ensaio em misturas asfálticas, o valor do módulo de resiliência não é um valor único. Para cada ciclo em cada uma das 10 aplicações de carga, o par de valores de tensão de desvio e tensão confinante é utilizado para obtenção do módulo de resiliência através da aplicação da equação (9). Com isto se obtém o valor do módulo de resiliência como uma função da tensão de desvio, da tensão confinante ou de ambas. Dependendo do tipo de solo (argilosos ou finos e granulares ou arenosos) se utilizam modelos de desempenho para o módulo de resiliência. O modelo que tem sido normalmente empregado para retratar o comportamento de um solo granular é o seguinte: MR = K1.σ3

K2 Onde: MR = Módulo de resiliência σ3 = Tensão confinante

K1, K2 = constantes ou parâmetros de resiliência determinados em ensaios triaxiais de carga repetida

O esquema da figura 61 mostra a representação típica da classificação resiliente de solos granulares segundo o modelo acima descrito.

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Figura 61 – Representação típica do Módulo de Resiliência de um solo granular O comportamento dos solos finos normalmente é retratado por modelos que correlacionam o módulo de resiliência com a tensão de desvio (σd) através das seguintes expressões:

MR = K2 + K3 [ K1 - σd ] K1 > σd (13) MR = K2 + K4 [ σd - K1 ] K1 < σd (14)

Onde: MR = Módulo de resiliência σd = Tensão de desvio (σ1 - σ3)

K1, K2, K3, K4 = constantes ou parâmetros de resiliência determinados em ensaios triaxiais de carga repetida

Uma representação típica do módulo de resiliência para solos finos pode ser vista na figura 62.

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Figura 62 – Representação típica do Módulo de Resiliência de um solo fino 10.8 - Referências Bibliográficas BARKSDALE, R. D., ALBA, J., KHOSLA, N. P., KIM, R. e RAHMAN, M.S., 1997,

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pavimentação - ufjf

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