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TRANSPORTES | ISSN: 2237-1346 62
Degradação do lastro ferroviário – principais aspectos
e estudos de caso José Pires1, Robson Costa2, Liedi Bernucci3
, Rosângela Mo"a4, Edson de Moura5�
1Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, USP, eng.josejoao@gmail.com 2Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, USP, costa.robsonc@gmail.com 3Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, USP, liedi@usp.br 4Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, USP, rosangela.mo.a@usp.br 5Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, USP, edmoura@usp.br
Recebido: 06 de março de 2016
Aceito para publicação: 13 de outubro de 2017
Publicado: 29 de outubro de 2017
Editor de área: Jorge Barbosa Soares
RESUMO A camada de lastro é considerada como um dos mais importantes elementos de um
perfil estrutural ferroviário, exercendo um papel singular no comportamento mecânico
deste. Devido ao tráfego e aos procedimentos de manutenção, ao longo do tempo, o
lastro tende a se degradar. O obje8vo deste ar8go é avaliar a evolução da degradação
do lastro por meio de parâmetros como granulometria, Coeficiente de Não Uniformi-
dade (CNU), forma e seus dis8ntos modos de degradação. Adicionalmente, apresenta-
se uma visão geral referente à deterioração do lastro e, dentro deste contexto, dois
estudos baseados em ensaios laboratoriais de degradação por abrasão, em conjunto
com um procedimento que considera imagens dos grãos e o cisalhamento destes. De
maneira geral, este ar8go mostra diferentes modos de degradação e uma adequada
representação qualita8va da evolução da degradação dos grãos através dos métodos
u8lizados baseados em ensaio de abrasão com obtenção de imagens e de cisalha-
mento.
ABSTRACT The ballast layer of a railway structural profile is considered one of the most important
elements of the railway structure having a singular role on its mechanical behavior. Due
to traffic and maintenance ac8ons, over 8me, the ballast material tends to degrade.
The objec8ve of the paper is to evaluate the ballast degrada8on evolu8on in terms of
grada8on (Non-Uniformity Coefficient), shape and its dis8nct modes. This paper pre-
sents a review concerning ballast degrada8on and two studies based on degrada8on
laboratory tests in terms of abrasion within an image-based procedure and shearing
tests. Generally, the paper showed different degrada8on modes and an adequate rep-
resenta8on of the grains degrada8on evolu8on via methods based on abrasion tests
with images obtainment and shearing.
Palavras-chaves: Lastro ferroviário,
Degradação do lastro ferroviário,
Superestrutura ferroviária.
Keywords: Railway ballast,
Ballast degrada8on,
Railway superstructure.
DOI:10.14295/transportes.v25i3.1340
1. INTRODUÇÃO
Olastroeacamadagranularsuperiordoqueseconsideracomosuperestruturaferroviaria,sendocom-
postaporgraoscubicos,graduadosentreasfraçoes12,0e63,0mm,emcondiçaocompactadaetendo
vaziosassociados.Acamadadelastrotemfunçoesrelacionadasaresistencia,deformabilidadeedrena-
gem,demaneiraaproporcionaruma“fundaçao”solidaparaagradeferroviaria,drenagemadequada,
distribuiçaouniformedastensoesetambema'lexibilidade,alemdepermitirareconstituiçaodonive-
lamentoverticalnosentidolongitudinalefornecerabsorçaoderuıdosevibraçao(SeligeWaters,1994).
Acapacidadedolastroderealizarsuasfunçoesedeterminadapeloestadofısicodoconjuntogranular
epelascaracterısticasdosgraosemtermosdetamanho,formato,resistencia,etc.OdaeIwashita(1999)
argumentamqueocomportamentodosmateriaisgranularesedeterminadopeloarranjodaspartıculas
ecaracterısticasinterpartıculas,enquantoqueRaymond(1985)comentaqueascaracterısticasgeome-
tricasdosgraossaodeımparimportanciaparaaestabilidadedavia.
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Comointuitodeorientararespeitodaadequabilidadedomaterialdolastro,diferentesnormasmen-
cionamarespeitodagranulometriaaserutilizada.AsFiguras1e2mostram,respectivamente,exemplos
defaixasgranulometricasreferentesasnormasutilizadasparaolastroemferroviasdealtacargano
Brasil(VALE)eEUA(AREMA)edepassageirosnaEuropaeSuıça(SN670110eCFFR211,respectiva-
mente)eosdevidoscoe'icientesdegradaçao(Coe'icientedeNaoUniformidade,CNU=D60/D10;eCoe'i-
cientedeCurvatura,CC=D302/D60.D10,ondeD60,D30eD10representamovalorreferentea60,30e10%
dematerialpassantenacurvagranulometrica).A importanciadetaiscoe'icientesresidenofatodos
mesmosindicaremaamplitudedotamanhodosgraos.EmrelaçaoaosvaloresdeCNU,noqueconcerne
adegradaçao,Indraratnaetal.(2011)citamqueasespeci'icaçoesdelastrodediferentespaısesnormal-
menteutilizamumintervalodeCNUentreaproximadamente1,5e3,0.Estesconcluıramqueoslastros
uniformementegraduadossofremmaioresdeslocamentosesaomaisvulneraveisaquebra,emcompa-
raçaocomlastrosbemgraduados.
Figura 1. Curvas granulométricas do lastro, segundo diferentes normas
Figure 2. Coeficientes de gradação, segundo diferentes normas
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2. DEGRADAÇÃO DO LASTRO FERROVIÁRIO
Osgraosdelastrointeragemnaturalmenteentresi,criandopontosdecontato.Emfunçaodasmagnitu-
desdastensoes,acumulaçaodetrafegoeaçoesdesocarianospontosdecontato,osgraostendemase
degradar,provocandoperdadepartedodesempenhomecanicodacamadadelastro.Taldegradaçaoe
fatorsingularnocomportamentomecanicodolastro,sendoassociadaaoesmagamentodosgraospor
fenomenosrelacionadosaoatritoe/ouquebra,acarretandonageraçaodematerialmais'ino,quetende
apreencherosvaziosgranulares(colmataçao).Assim,estudosarespeitodastendenciasdedegradaçao
mostram-seespecialmenteimportantesparamelhorcompreensaodestemecanismo.
Acolmataçaodacamadadelastroecausadapordiferentesfenomenos,taiscomodegradaçaodos
graos,bombeamentodematerial 'inodosubleito(ousublastro), aporteexterno (material transpor-
tado),abrasaoentredormentesegraoseintemperismo.Cabemencionarqueaorigemdos'inosque
colmatamacamadadelastropodeserosoloprovenientedosubleito,materialtransportadooumesmo
poeirasexternas.
Asfontesdecolmataçaosaodiversasepodemvariardelocalparalocal,dependendodousodafer-
rovia,dotrafegoedosmateriaisempregados,porexemplo.SegundoSeligeWaters(1994),dadosdo
ReinoUnidomostraramasprincipaisfontesdecolmataçaodolastrocomosendooaporteexterno(52%)
eodanoaograoondeseincluioefeitodasocaria(41%).Entretanto,dadosnorte-americanosindicaram
queafontemaiordecolmataçaoseriaaquebradosgraos(76%)devidoaotrafego,manutençao,intem-
perismo,etc.(Figura3).Poroutrolado,particularmenteemferroviasdealtascargas(≥30,0t/eixo)que
transportammineriodeferro,observa-seumasigni'icantecontribuiçaoacolmataçaoadvindadaqueda
domaterialdosvagoes,aqualfoireportadaporVale(2011)eIonescu(2005),referindo-seaferrovias
noBrasileAustralia,respectivamente.
Figura 3. Fontes de colmatação do lastro nos EUA (a) e Reino Unido (b) (Selig e Waters, 1994)
Emgeral,osvaloresmostramummontantesigni'icativodematerialquecolmataolastropordegra-
daçaodosgraos,devidoaotrafegoemanutençao.Aproposito,emoutrosestudos,destavezconduzidos
pelaAssociationofAmericanRailroads(AAR),veri'icou-se75a90%decolmatagemcommaterialad-
vindodaquebradelastro,oqualfoiacumuladoaolongode300MilhoesdeToneladasBrutasTranspor-
tadas(MTBT).
DeacordocomLekarpetal.(2000),oesmagamentodosgraoseumprocessoprogressivo,iniciando-
secomtensoesrelativamentebaixaseresultandoemgraduaisalteraçoesnaestruturagranularena
densidadedomaterial.DeacordocomTerzaghiePeck(1962),omecanismodecompressaodeenroca-
mentoseoresultadodoesmagamentodepontosdecontato,comaltosvaloresdetensoeseorearranjo
daspartıculasduranteaaplicaçaodecargas.Assim,ummecanismosimilareesperadoqueocorranos
pontosdecontatodosgraosdelastro,especialmentesobcargasmaisaltas.AFigura4mostraumdia-
gramaesquematicodastensoesemummaterialdegranulometriasuniformeemelhorgraduado(Go-
tschol,2002apudNeidharteSchulz,2011).
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Figura 4. Diagrama esquemático das tensões nos grãos (Gotschol, 2002 apud Neidhart e Schulz, 2011)
DeacordocomIndraratnaeSalim(2003),adegradaçaodolastrodependedefatorescomoampli-
tude,frequenciaenumerodeciclosdecarga,densidadedacamada,granulometria,angularidadeeforma
dosgraos,etc.Entretanto,ofatormaissigni'icantequegovernaaquebradolastroearesistenciaafra-
turadassuaspartıculas.
Talqualotrafego,asmanutençoesdageometriadaviapormeiodasaçoesdesocariapodemprovocar
consideraveldanoaograo.Defato,ometodoeconsideradocomodestrutivo,dopontodevistadolastro.
Noentanto,taismanutençoespermitemumarapidacorreçaodageometria,aindaque,aomesmotempo,
tendamadegradarosgraos,especialmenteduranteainserçaodashastesvibratoriasdoequipamento.
De acordo comAursudkij (2007), as inserçoesdashastes tendemaquebrar grandes agregados, en-
quantoqueacompressaodosgraossobodormentecausaabrasaonasuperfıciedosgraos,comoocorre
durante o carregamento pelo trafego (ambos produzem degradaçaomenor e similar). Perales et al.
(2011)concluıramqueasocariaprovocatensoesnosgraosmaisproximasdaquelasrelacionadasaum
choquedoqueumfenomenopropagadoaolongodotempo,comoaabrasao.Nurmikolu(2005)citauma
pesquisadeChrismer(1988),referenteaomaterialdelastrosubmetidoatrafegoemanutençaodurante
operıododetresanos,quemostrouumadegradaçaosigni'icativacausadapelasocaria,quemudoua
granulometriamaisdoqueotrafegoduranteoperıododeanalise.
Defato,omaterialdolastropodedegradardediferentesmodos.DeacordocomRaymondeDiyaljee
(1979),oprocessodedegradaçaodosgraosdelastropodeocorrerdetresmaneiras:quebraemaproxi-
madamenteduaspartessimilares,quebradasprojeçoesangulares,eesmagamento/moagemdepeque-
nasasperezas.AFigura5mostraexemplosdegraosdelastrodegradadospordesgaste(abrasao)eque-
bra.
(a) (b)
Figura 5. Degradação do lastro por abrasão (a) e quebra (b)
Aquebradepartıculaseadissecaçaodosgraosocorrendogeralmentesobaltosnıveisdetensoes,
enquantoqueaabrasaoeofenomenonoqualpartıculasmuitopequenassedesintegramdasuperfıcie
dograo,independentementedosnıveisdetensoes(Indraratnaetal.,2011).Dentrodestecontexto,In-
draratnaetal.(2005)identi'icaramqueamaiorpartedadegradaçaodolastroeprimariamenteconse-
quenciadaquebradeangularidadescomconsideravelatrito/abrasao.
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Sobtrafego,oschoqueseasaltaspressoesinduzidaspelacargadistribuıdaatravesdasuperfıciede
contatoentreosgraoseosdormentescriamumcanaldedistribuiçaodetensoeseasconcentraçoes
destastensoesnasarestaspodemprovocarasuapropriaquebra,alemdetenderatriturar/moerapor-
çaodematerialdelastro,especialmentesobodormente.
Como resultado da degradaçao dos graos de lastro, diferentes fraçoes granulares sao geradas,
incluindooqueeconsideradomaterial'ino(menorqueumdiametroespecı'ico,porexemplo,12,5mm).
Emgeral,ovalordeaproximadamente30%dematerial'inoetidocomoindicadordenıvelmaximode
contaminaçaodeumacamadadelastro,indicandoumpossıvel'imdesuavidautil(Lichtberger,2005;
SeligeWaters,1994;Esveld,1993).
Sobtensoesadvindasdotrafegoemanutençoes,agranulometriadolastrosofrealteraçoes,gerando
diminuiçaodoındicedevazios/porosidadedacamada.Comoresultadodoatritoe/ouquebra,omaterial
'inoproduzido,quandosomadoaentradadeagua,dependendodagranulometriadaspartıculasoriun-
dasdadegradaçao,podeprovocarosurgimentodeporo-pressoesnegativas(sucçao),acarretandoalte-
raçoesnaresistenciaenapermeabilidade.Ainda,adegradaçaoafetaaformadograo,tendendo-oao
arredondamento,comconsequenciasnocomportamentomecanicodolastro.
Duranteoprocessodedegradaçao,aevoluçaodoformatodograopodeindicarcaracterısticasrela-
cionadas aoprocessodedeterioraçaodo lastro. SegundoMvelaseet al. (2012), ındices geometricos
comoesfericidadeearredondamentopodemserutilizadosparaavaliaradeterioraçaodosgraos.Oar-
redondamentoecalculadocomoataxadasomadosraiosreferenteasarestasemrelaçaoaoraiomaximo
docırculoinscrito,divididopelonumerodegraosavaliados(Wadell,1932)podendoaindasercalculado
pormeiodosvaloresdeperımetroearea.
Comointuitodesimularadegradaçaodolastro,testesdeabrasao(ensaiosLosAngeles,MilleMicro
Deval)saoumaimportantebaseparaaavaliaçaoquantoaadequabilidadedomaterial(SeligeBoucher,
1990).Alemdisso,testestriaxiaisdegrandeescala(Fortunato,2005;Ionescu,2004)eaparatosdesi-
mulaçaodetrafegoesocaria(Paderno,2010;Aursudkij,2007)temsidoutilizadosparaavaliaradegra-
daçaodolastrosobdiferentescondiçoesdetrafegoesocaria.EstudorealizadopelaAAR(1989)mostrou
claradiferençanadegradaçaoentremateriaisdediferentesqualidadesemtermosde“AbrasionNumber”
(AN=LAA+5MA)emfunçaodovalordeMTBT(Figura6).OstermosLAAeMAreferem-seaLosAngeles
AbrasioneMillAbrasionrespectivamente.
Figure 6. Degradação do lastro relacionando os valores de AN e MTBT
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Rothlisbergeretal.(2006)citamacorrelaçaoentreosresultadosdosensaiosdeabrasaoLosAngeles
(LAA)comofenomenodeabrasaoinduzidopelotrafego,aocontrariodaconclusaoobtidaporAursudkij
(2007)queassociouosresultadosdaquelesensaioscomadegradaçaodecorrentedasocaria.Oprimeiro
relataaindaqueoenvelhecimentodolastroeprimeiramenterelacionadocomasaçoesdesocaria,como
observadoporAursudkij(2007)equeoambientecrıticodolastroelimitadoaomaterialafetadopor
ela.
SegundoRutheTia(1998),adegradaçaodoagregadopodeocorrerduranteseumanuseio,processo
demistura,transporteecompactaçao,quandopodeseralteradasuagradaçaoe,consequentemente,seu
comportamentoaolongodotempo.OsautoresavaliaramtresgraduaçoescomvaloresdeabrasaoLAA
semelhantes,submetendo-osaoGyratoryTestMachine(GTM),aplicando25,50,100e200giros.Osmes-
mosobservaramdiferençasquantoaenergiaaplicadaaocompararosensaios,sugerindoqueparauma
melhoravaliaçaodaqualidadedosagregados,sefaznecessarioousodocompactadorgiratorio.Nocaso
dautilizaçaodesteultimo,devidoarestriçoesdoequipamentoquantoaodiametrodograo,paraolastro
ferroviariotem-seanecessidadedeseutilizarmetodosdedecalagemgranulometrica,a'imdeadequar
omaterialagranulometriarealdomesmo.Sevi(2008),Klincevicius(2011)eMerheb(2014),porexem-
plo,utilizaramgraosemescalareduzida(4-25mm)porintermediodometododagraduaçaoparalela,a
'imdeseavaliaradegradaçaodolastro.
Nosultimosanos,metodosnumericostemsidousadosparaavaliarocomportamentodolastroem
degradaçao.Dentreestes,destacam-seosmetodosdemodelagemdescontınuosqueconsideramoma-
terialcomoumamontoadodepartıculasrıgidas.Acorrentedominantenamodelagemnumericabase-
adaemmeiosdescontınuoseconhecidacomoDEM(DiscreteElementMethod),cujometodoecapazde
analisarmultiploscorposeminteraçaosubmetidosadeslocamentoserotaçoes.Adetecçaodoscontatos
einteraçoesentreoscorpossaoosaspectosmaisimportantesdometodo,quesedistinguepelacapaci-
dadedeperceberecriarnovoscontatosduranteocalculo.
Objetivando representar a quebra do lastro, diferentes estrategias tem sido utilizadas como, por
exemplo,asubstituiçaodepartıculasporumgrupoequivalentedestas,apartirdeumcriteriodefalha
prede'inidoeaconsideraçaodecadapartıculacomoumaglomeradoporosoconstruıdoporpartıculas
menoresaglomeradas.AsFiguras7(a)e7(b)mostram,respectivamente,exemplosdemodelosdegraos
delastro,deacordocomIndraratnaetal.(2010)eLobo-GuerreroeVallejo(2005).
(a) (b)
Figura 7. Porção do aglomerado de grãos mostrando quebra de partícula (a) e detalhes da representação do lastro
degradado (b) em modelagem numérica (DEM)
Lobo-GuerreroeVallejo(2005)trataramapartıculacomoumaglomeradoporosointuindoavaliara
evoluçaodedegradaçaoemummodelorepresentativodolastroferroviario,utilizando-secomocriterios
dedegradaçaoonumerodecontatos(“coordinationnumber”)eacomparaçaoentreastensoesdetraçao
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calculadaseumvalorlimite.Emoutrotipodeabordagem,Indraratnaetal.(2011)realizaramumestudo
dolastrosubmetidoacarregamentoscıclicosusando-seoconceitode“parallelbonds”,querepresenta
osgraosdelastrocomoumaglomeradodepartıculas.
3. ANÁLISE DE DEGRADAÇÃO DO LASTRO
A'imdeseestudaraevoluçaodadegradaçaodolastroemdiferentescondiçoes,doisdiferentesestudos
foramconduzidosnopresentetrabalho.Noprimeiro,testeslaboratoriaisdeabrasaobaseadosnoensaio
LAAforamrealizados,a'imdeavaliaraevoluçaodadegradaçaodolastroemfunçaodonumerodegiros,
tendocomoresultadososdesviosgranulometricoseaevoluçaodoformatodosgraos.Ainda,diferentes
caracterısticasquantoaosmodosdedegradaçaorelacionadosaabrasaoeaquebraforamestudadas.Em
umsegundoestudo,adegradaçaofoiavaliadapormeiodaprensadecompactaçaoporcisalhamento
giratoria(PCG),obtendo-seavariaçaogranulometricaeaevoluçaodosvaloresdoscoe'icientesdegra-
daçao.
3.1 Materiais e métodos
3.1.1 Ensaios de abrasão com obtenção de imagens
Omaterialdoprimeiroestudofoiumlastrocoletadoemumapedreirafornecedoradaempresasuıçade
ferrovias(CFF/SBB).Talmaterialcaracteriza-seporterumaorigemarenıtica,comcercade30%demi-
neraisduros,partıculasdediametroentre22,4e63,0mmevalorescaracterısticosderesistenciaaabra-
sao(LAA)entre11%e15%,estandoemacordocomanormaeuropeiaEN13450.Nestapesquisaa
amostrafoisubmetidaaensaiosdeabrasao,baseadosnoensaioLAAmediante100,200,300e400giros,
realizadossemasesferasdeaçonormalmenteempregadas,almejando-seevitarchoquesexcessivos,
maspromoverabrasao.
Paratanto,cercade100graosforamaleatoriamenteselecionadosdentreasfraçoesgranulometricas
referentesaomaterialde lastro,enumerados,a 'imdemanteromonitoramentodesuadegradaçao,
tendo sido capturadas as imagensdosmesmose,posteriormente,obtida a curva granulometricada
amostracomoumtodo.Emseguida,acadaestagiodoteste(referenteaumnumerodegiros),foram
determinadasascurvasgranulometricasdaamostra,alemdeobtidasasimagensdecadaumdosgraos
selecionadoseoseuarredondamento(Arr).Esteultimofoiveri'icadoatravesdoprocessamentodas
imagensedadeterminaçaodosvaloresdoperımetro(P)earea(A)(Arr=4πA/P2),referentesasima-
gensdosgraospelosoftwarePixcavator.Notocanteaobtençaodasimagens,paravisualizaçaodaevo-
luçaodadegradaçaoaolongodosestagiosdegiros,umaparatocompostodetripes,anteparoseoutros,
foimontadoparatal'inalidade.Alemdosresultadosrelacionadosagranulometriaeformadosgraos,os
valoresdeCNUeCCforamdeterminadosemcadaestagio,a'imdeseobterumamedidaquantitativada
evoluçaodadegradaçaodomaterial.Destemodo,apartirdagranulometriaedeobservaçoesvisuaisem
cadaestagiodecadagrao,osmodosdedegradaçaoeprincipaiscaracterısticasdurantecadafaseforam
identi'icados.
3.1.2 Ensaios em Prensa de Compactação por cisalhamento Giratório (PCG)
OmaterialdosegundoestudoeraoriundodeumapedreirafornecedoradelastroparaaEstradadeFerro
VitoriaMinas(EFVM)noBrasil.Talmaterialcaracteriza-seporterumaorigemgranıticaepartıculasde
diametroentre4,75e25,0mm.NopresenteestudoforamempregadasascurvasgranulometricasNºs3
e24daAREMA(2013),demododecalado,paraavaliarodesgastedolastroferroviario,emumaprensa
decompactaçaoporcisalhamentogiratorio(PCG3francesa).Inicialmente,aspartıculasforamcoloca-
dasemumabandeja,misturadas,homogeneizadasedivididasemquatrofraçoes,sendocadaumadis-
postadentrodeummoldecilındricocomdiametrode150mmealturade300mm.Emseguida,aamos-
traeradensi'icadapormeiodeumpeso(8kg)edeumamesavibratoriapor40segundosateatingira
alturadeensaio(280mm).
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NaprensaPCG3,osagregadosforamsubmetidosaosesforçosdecompactaçaoporcisalhamento,a
umaforçaaxialde11.700N(valorestequecorrespondeaumatensaocisalhantede662KPa),angulo
deinclinaçaode1°erotaçaode33rpm.Considerou-se100,200,400,500,600,800e1000giros,sendo
queaposcadaestagiodoteste(referenteaosnumerosdegirosmencionados)foramdeterminadasas
curvasgranulometricasevaloresdeCNUeCC.
3.2 RESULTADOS
3.2.1 Ensaios de abrasão com obtenção de imagens
Talcomodescritoforamdeterminadasascurvasgranulometricasaolongodosestagiosdegirosrefe-
rentesaosensaiosdeabrasao.AsFiguras8e9mostramrespectivamentetaiscurvascomosvaloresde
CCeCNUobtidos,alemdavariaçaodadistribuiçaogranulometrica.
AFigura8mostraque,apos100giros,todasasfraçoesgranulometricasforamafetadaspeladegra-
daçaoeafraçaoentre0e22,4mmjatinhamontantedematerial'inosuperioraopermitidopelanorma
europeia(≈3%).Nossubsequentesciclos,odesviogranulometricoobservadofoimenor,comumamaior
tendenciadeaumentoediminuiçaonasfraçoes0-22,4mme50,0-63,0mm,respectivamente.
Figura 8. Curvas granulométricas do material submetido à abrasão e seus fatores de gradação
Nomontantedematerialmais'inogeradonasfraçoesentre0e22,4mme22,4e31,5mmhouveum
aumentoamedidaqueonumerodegirosseelevou.Nafraçaoentre31,5e40,0mmosresultadosnao
foramconclusivos,indicandoumpossıvelvalorlimitedegranulometriaemtornodessafaixagranulo-
metricaquantoaocomportamentodedegradaçaodomaterial,enquantoquenasfraçoesgranulometri-
casentre40,0e50,0mme,50,0e63,0mmhouvetendenciadedecrescimo,maisacentuadanocaso
destaultima.
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Figura 9. Distribuição das frações granulométricas ao longo do ensaio
AFigura8mostraaindaumatendenciadeaumentolinearnoscoe'icientesdegradaçao(CNUeCC),
revelandoumaperdadepartedauniformidade.TendenciasimilarfoiobtidaporBoleretal.(2012)em
ensaiosLAAtambemcomlastro.
ApartirdosresultadosdosensaiosgranulometricosedeabrasaoLAA,alemdasimagensobtidase
observaçoesvisuais,diferentesmodosdedegradaçaoforamobservados(Figura10):
• Degradaçaopordesgaste–namaioriadaspartıculas(≈64%),ondefoiobservadaumatendencia
demaiorperdademassainicialesubsequentequeda,comtaxadearredondamentodosgraos
aproximadamenteconstante;
• Quebradegraoparcialetotal–quebrainicialdograo(basicamentearestas)semcriaçaodeuma
segundapartıculacomtamanhosimilar,alemdequebratotaldapartıculacomgeraçaodeum
segundograocomtamanhoaproximadamentesimilar.Posteriormente,emambososcasos,os
novosgraoscomseusdistintosvaloresdearredondamentoapresentaramumatendencialinear
deaumentodedegradaçaopordesgaste,caracterizadapelaelevaçaodoarredondamento.
Figura 10. Degradação do lastro por abrasão com quebra parcial
Asconclusoesobtidasreferentesaosmodosdedegradaçaovaoaoencontrodaquelasmencionadas
porRaymondeDiyaljee(1979).AsFiguras11e12mostramaevoluçaodoarredondamentodediversos
graos,segundoosmodosdedegradaçaopordesgasteequebracompleta,comsubsequentetendencia
dedegradaçaoporabrasao.Maioresinformaçoesedetalhesarespeitodosmodosdedegradaçaopodem
servistosemPireseDumont(2015).
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Figura 11. Distribuição das frações granulométricas ao longo do ensaio
Apartirdosresultadosobtidos,pode-seobterumarelaçaoentreoarredondamentodosgraosenumero
degirosreferentesaoensaiodeabrasao(LAA)(Equaçao1).
R1=A.RN+R0(1)
EmqueR1,0:arredondamento'inaleinicial[-];
RN:numerodegiros;e
A:coe'icienteangular(entre10-2e10-3).
Figura 12. Evolução do arredondamento dos grãos devido à quebra
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3.2.2 Ensaios em Prensa de Compactação por cisalhamento Giratório (PCG)
OsresultadosobtidosnoensaiosaomostradosnasFiguras13e14concernentesascurvasAREMANº
3e24,respectivamente.Observou-sequeacurvaAREMANº3, inicialmente(entre100e500giros)
apresentouvaloresdeCNUeCCmenores,emboraproximosdosmesmosreferentesacurvaNº24.A
curvaNº3,porem,apartirde600giros,apresentouvaloresdecoe'icientesdegradaçaomaioresem
relaçaoacurvaNº24emcercadeaproximadamente40%(CNU)e32%(CC)emrelaçaoaovalortotal
degiros.
AocompararosvaloresdeCNUdeambasascurvasgranulometricastestadasnointervaloentre1,5
e3,0,talcomomencionadoporIndraratnaetal.(2011)eutilizadoemespeci'icaçoesdelastrodediver-
sospaıses,observa-sequeapartirde400e200giros,ascurvasNº3e24,respectivamente,naoatendem
aorequisitopreconizado.Apartirde400giros,ovalordeCNUdeambasascurvas(Nº3eNº24)au-
mentousigni'icativamente.
AdegradaçaoobservadamostrouqueomaterialdegranulometriaNº24daAREMA,ao 'inaldos
ensaios,gerouumamenorquantidadedemateriais'inos,oquecontribuiparaapreservaçaodascondi-
çoesmecanicasdomaterial.
Figura 13. Curvas granulométricas e fatores de gradação de material de lastro, a partir da AREMA No 3 submetida a
cisalhamento
Ainda,comparando-seosresultadosdeCNUdosagregados(origemmineralogicadistinta)submeti-
dosaabrasao(LAA)(22,4mm≤D≤63,0mm)comaquelessubmetidosaosensaiosdecisalhamento
comaPCG(4,75mm≤D≤25,0mm),ao'inalde400giros,observa-sequeosvaloresdeCNUreferentes
ao ensaio de cisalhamento foram signi'icativamente maiores (aproximadamente 250%). Denota-se,
dessaforma,queaspartıculasaosofreremosesforçosdaprensagiratoriaapresentarammaiordesgaste
emcomparaçaocomoensaioLAA.
CONCLUSÕES
ReferenteaoensaiodeabrasaoLosAngeles(LAA),adegradaçaoocorreu,emgeral,dasfraçoes40,0-
50,0mm e 50,0-63,0mm para aquelas 0-22,4mm (material 'ino, colmatante) e 22,4-31,5mm. Os
resultadosreferentesafraçao31,5-40,0mmforaminconclusivospornaoapresentaremumatendencia
unicaaolongodoacumulodegirosensaiados.
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Figura 14. (Curvas granulométricas e fatores de gradação de material de lastro, a partir da AREMA No 24 submetida ao
cisalhamento
Aolongodosestagiosdosensaios,diferentesmodosdadegradaçaodolastrorelacionadosa
abrasaoeaquebraforamdetectados.Ofenomenodaabrasaosemostroupresenteemtodosos
modosdedegradaçao,enquantoaquebraocorreudemaneiraparcialoucompletalogonoinıcio
dosensaios.
Aabrasaopordesgasteprovocouumaumentoaproximadamentelineardoarredondamento
emfunçaodoaumentodegirosnoensaioLAA.Poroutrolado,aquebradograofoicaracterizada
pelarupturadasarestasdosgraosoumesmoporumamaiorpartedeste,resultandoemalguns
casosemnovosvaloresdearredondamentonosgraosenvolvidos.Taisgraos,aposaruptura,
passaramaseguirumatendenciadeabrasao.
OmetodoutilizadobaseadoemensaiosdeabrasaoLAAeanalisedeimagensdosgraospermitiuob-
servar a degradaçao do lastro, especialmente nos casos de degradaçao por abrasao. Ademais, reco-
menda-searealizaçaodeensaiostriaxiaisemescalareal(semdecalagem),a'imdeveri'icaradegrada-
çaodolastroemtermosqualitativosequantitativos(modosdedegradaçao).
Quantoaoensaiodecisalhamento,osresultadosmostraramvaloresdeCNUmaioresnocasodacurva
granulometricaAREMANº3,indicando,dessaforma,desgastemaiselevadodessematerialemrelaçao
acurvagranulometricadaAREMANº24.
Osresultadosdoscoe'icientesdegradaçaoobservadosaolongodeambososensaiosrealizadosmos-
traramvaloresconsideravelmentediferentes.Talfatosedeuemfunçaodadiferençaentreostestesno
tocanteaomodoe intensidadedosesforçosaplicadosaomaterial.Desingular importanciaseriaum
estudoaseveri'icaracongruenciadosresultadosparacomaquelesobtidosemamostrascoletadasin
situ,submetidasnaosomenteaperıodosdeacumulodetrafego,mastambemaçoesdesocaria.
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