PAVIMENTO INTERTRAVADO DE CONCRETO: ESTUDO DOS ELEMENTOS E MTODOS DE DIMENSIONAMENTO

Luiz Otvio Maia Cruz

TESE

SUBMETIDA

AO

CORPO

DOCENTE

DA

COORDENAO

DOS

PROGRAMAS DE PS-GRADUAO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSRIOS PARA A OBTENO DO GRAU DE MESTRE EM CINCIAS EM ENGENHARIA CIVIL. Aprovada por:

________________________________________________ Prof. Laura Maria Goretti da Motta D.Sc. ________________________________________________ Prof. Jacques de Medina, L.D. ________________________________________________ Prof Ldia da Conceio Domingues Shehata, D.Sc. ________________________________________________ Prepredigna Delmiro Elga Almeida da Silva, D.Sc.

RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL JUNHO DE 2003

CRUZ, LUIZ OTVIO MAIA Pavimento Intertravado de Concreto: Estudo dos Elementos e Mtodos de Dimensionamento. [Rio de Janeiro] 2003. XVIII, 281 p., 29,7cm (COPPE/UFRJ, M.Sc., Engenharia Civil, 2003) Tese - Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE 1. Pavimento de concreto, 2. Dimensionamento de pavimentos, 3. Peas prmoldadas de concreto. I. COPPE/UFRJ II. Ttulo (srie)

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Na vida, muitas vezes encontramos pessoas... Inteligentes ou Espertas Boas ou Perigosas Positivas ou Limitadas Simples ou Arrogantes Lderes ou Comuns ...,... No importa, Porm, Quando encontramos pessoas AMIGAS, Encontramos o sentido das Realizaes da Raa Humana. Para voc, meu querido irmo e AMIGO Jlio Daniel Da Cruz Netto Para voc, meu AMIGO e eterno chefe Jos Eduardo Kattar

s vezes me pergunto, o que seria tudo para uma pessoa... E penso... Sade! Paz! Humildade! Sabedoria! Amor! Fraternidade! Honestidade! Perseverana! ALEGRIA! Para vocs, minhas filhas, Beatriz, Luza e Jlia e minha companheira amada Andra Obrigado por serem tanto do meu tudo.

iv AGRADECIMENTOS Holcim (Brasil) S.A., que me proporcionou esta oportunidade mpar de realizar este trabalho, mesmo nos meus momentos de plena atividade profissional na equipe de Assessoria Tcnica, me facultando horas e horas para dedicar a ele. Especialmente, a trs amigos da Holcim (Brasil) S.A., meu eterno chefe Eng. Jos Eduardo Kattar, que mesmo nos momentos finais de sua vida em nenhum momento deixou que algo afetasse o desenvolvimento deste trabalho. Espero algum dia, receber mais uma vez a graa de com ele conviver. Ao meu amigo e incentivador das minhas idias e projetos, Amauri Ribeiro de Barros, que sempre esteve ao meu lado, me incentivando e me dando todo o tipo de apoio. Ao Sergio Bautz, que prontamente ofereceu e proporcionou toda a infraestrutura para que fizssemos a pista experimental de pavimentos de peas pr-moldados, na fbrica da Holcim, situada em Cantagalo RJ. Ele foi quem possibilitou a execuo da primeira pista experimental do Brasil de pavimentos intertravados de concreto, que ser instrumentada pela equipe da COPPE-UFRJ. Certamente, das observaes desta pista sairo vrias concluses para aplicao imediata na engenharia de pavimentos intertravados de concreto. incrvel Prof Laura Maria Goretti da Motta, que consegue passar a todos os seus alunos, alm de seu vasto conhecimento acadmico e tcnico, uma lio de humildade, capacidade de coordenao, liderana e afeto. Agradeo por seu apoio e pacincia nos momentos mais difceis da preparao deste trabalho. Prof Ldia Shehatta, que me permito chamar de uma grande amiga. Foi responsvel direta por minha entrada na COPPE para a realizao desta especializao.Agradeo por seus exemplos de determinao, competncia e fraternidade. Ao Fbio Aurlio Augustin, Luiz Carlos Marques e Regis Moura da Rocha meus amigos de batalha no laboratrio da Holcim Rio de Janeiro. Com esta maravilhosa equipe conseguimos o impossvel, fizemos o trecho experimental, todos os traos na fbrica da Pavibloco, executamos quase 9.000 ensaios e analisamos estes dados. Somente com confiana, competncia, profissionalismo e entusiasmo pudemos juntos desenvolver todo esse trabalho.

v Ao amigo Eduardo Grey, proprietrio da Pavibloco Rio de Janeiro, empresa que desde o primeiro momento no somente permitiu o desenvolvimento de todo o estudo em suas instalaes, como o apoiou e dele participou.Sua dedicao possibilitar levar a tecnologia da pavimentao de peas pr-moldadas de concreto bem mais longe em nosso pas. A minha me, Neiva Maia Cruz, minha luz divina, de quem, com meu querido e inesquecvel pai, Juniel da Silva Cruz, recebi ensinamentos de honestidade, humildade e fraternidade. Foi difcil para eles educarem os filhos, mas sempre com amor e carinho, proporcionando o que nunca sonharam e puderam ter nesta vida terrena. O exemplo deles tem sido fundamental para mim e meus quatro irmos. minha mulher amada Andra e minhas queridas filhas Beatriz, Luza e Jlia, a quem peo desculpas pela ausncia durante o tempo que dediquei a este trabalho e que dedico minha vida profissional objetivando proporcionar-lhes alm de amor, carinho, carter, honestidade, alegria, as condies para que sejam mulheres felizes.

vi Resumo da Tese apresentada COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessrios para a obteno do grau de Mestre em Cincias (M.Sc.)

PAVIMENTO INTERTRAVADO DE CONCRETO ESTUDO DOS ELEMENTOS E MTODOS DE DIMENSIONAMENTO

Luiz Otvio Maia Cruz

Junho / 2003

Orientadora: Laura Maria Goretti da Motta Programa: Engenharia Civil Este trabalho tem como objetivo principal mostrar a evoluo tecnolgica de pavimentos de intertravados e o estado do conhecimento sobre o assunto.Foram realizados estudos experimentais em ambiente industrial de fabricao das peas prmoldadas de concreto e em laboratrio. Tambm foi executado um trecho experimental em local de trfego pesado de caminhes a fim de observar o seu comportamento, utilizando na camada de revestimento peas pr-moldadas de concreto com espessuras de 10, 8, 6 e 4cm. Alm da parte experimental, foram resumidos os principais mtodos de dimensionamento existentes. Eles consideram o funcionamento estrutural semelhante o de pavimentos flexveis e ainda existe uma grande discusso sobre o mdulo resiliente a utilizar para a camada de revestimento composta pelas peas pr-moldadas de concreto e a camada delgada de areia. So comentadas diferentes normas internacionais e nacionais sobre peas pr- moldadas de concreto. Foi proposta uma metodologia de dosagem especfica para o ambiente de fabricao das peas pr-moldadas de concreto, pois no h mtodo prprio que garanta o controle de homogeneidade na produo e o desempenho das peas produzidas.

vii Abstract of Thesis presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.) INTERLOCKING CONCRETE PAVEMENT: STUDY OF ELEMENTS AND METHODOLOGY OF DESIGN

Luiz Otvio Maia Cruz

June / 2003

Advisor:

Laura Maria Goretti da Motta

Department: Civil Engineering

The major purpose of this work is to show the technological evolution of interlocking concrete pavement throughout experimental tests that were made on a plant of precast concrete unit and in laboratory. The performance of an Interlocking concrete pavement was observed in an experimental section that was constructed for this purpose, under a heavy traffic of trucks. The experimental section was carried out with the thickness of 10, 8, 6 and 4 cm in laying face. The most important design methods of interlocking concrete pavement were analyzed. Although the structural mechanism is close to the one of flexible pavement, there is still a discussion about the correct valor of modulus of resilience of laying course plus bedding sand. An evaluation of international and national standards was carried out. In view of the lack of mix design methods for that kind of pavement, it is proposed one based on an environment industrial manufacturing, according to the high control of homogeneity and performance of precast concrete unit.

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NDICECAPTULO 1................................................................................................................... 1 INTRODUO................................................................................................................ 1 CAPTULO 2................................................................................................................... 4 O PAVIMENTO INTERTRAVADO.................................................................................. 4 2.1 2.2 2.3 2.4 Breve histrico da pavimentao......................................................................... 4 A estrutura do pavimento PPC .......................................................................... 11 Influncia do tipo de mquina na fabricao das PPC............ .......................... 29 Estgio atual das normas internacionais e brasileiras....................................... 31

CAPTULO 3................................................................................................................. 46 PRINCIPAIS MTODOS DE DIMENSIONAMENTO DO PAVIMENTO INTERTRAVADO.......................................................................................................... 46 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Introduo .......................................................................................................... 46 Critrios gerais utilizados nos procedimentos de dimensionamento ................. 48 Mtodos utilizados pela Inglaterra (BSI) e Estados Unidos (AASHTO)............. 54 Modelo Mecanstico ........................................................................................... 59 Dimensionamento para trfego leve .................................................................. 68

CAPTULO 4................................................................................................................. 72 METODOLOGIA DE DOSAGEM.................................................................................. 72 4.1 4.2 4.3 Consideraes gerais ........................................................................................ 72 Materiais Constituintes....................................................................................... 76 Proposta de Metodologia de Dosagem para a fabricao de PPC ................... 80

CAPTULO 5................................................................................................................. 88 PROGRAMA EXPERIMENTAL REALIZADO............................................................... 88 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 Introduo .......................................................................................................... 88 Ensaios Tecnolgicos dos Materiais.................................................................. 88 Ensaios Realizados ........................................................................................... 94 Vibroprensas utilizadas na confeco das PPC ................................................ 95 Materiais Utilizados Caractersticas fsicas/origem......................................... 97 Definio das Dosagens .................................................................................. 101 Resultados Obtidos.......................................................................................... 110 Trecho Experimental Realizado....................................................................... 140

CAPTULO 6............................................................................................................... 155 ANLISE DOS RESULTADOS .................................................................................. 155

ix 6.1 6.2 6.3 Consideraes Iniciais ..................................................................................... 155 Anlises realizadas de resistncias obtidas .................................................... 155 Resistncia a Abraso ..................................................................................... 164

Captulo 7 ................................................................................................................... 170 CONCLUSES E SUGESTES PARA ESTUDOS FUTUROS ................................ 170 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS 173 ANEXOS..................................................................................................................... 181

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NDICE DE FIGURASFigura 2. 1 Fotografia do pavimento de p-de-moleque situado entre as cidades de Paraty-RJ e as cidades de Minas Gerais ................................................................ 9 Figura 2. 2 Fotografia de uma rua de pavimento de p-de-moleque localizada na cidade de Paraty - RJ .............................................................................................. 9 Figura 2. 3 Estrutura tpica do pavimento de PPC (Compilado de ICPI n 10) ......... 14 Figura 2. 4 - Tipos de Intertravamento existente (Compilado de ICPI n 4) ................. 14 Figura 2. 5 Formatos tpicos das peas com intertravamento horizontal (Compilado de Hallack, 2001)................................................................................................... 16 Figura 2. 6 Efeito da espessura das PPC no desempenho do pavimento sob solicitao do trafego (Shackel, 1991) .................................................................. 17 Figura 2. 7 Exemplos de peas de Intertravamento Vertical ..................................... 17 Figura 2. 8 Arranjo de assentamento das PPC - tipo espinha-de-peixe.................... 19 Figura 2. 9 Arranjo de assentamento das PPC - tipo Fileiras.................................... 19 Figura 2. 10 - Arranjo de assentamento das PPC - tipo Trama.................................... 19 Figura 2. 11 Efeito da espessura da camada de areia de assentamento no desempenho do pavimento (Shackel, 1991) ......................................................... 21 Figura 2. 12 - Influncia do efeito combinado entre as espessuras do revestimento e da base no desempenho do pavimento, para a forma geomtrica da PPC indicada no grfico (Compilado de Shackel, 1991) ............................................................. 28 Figura 2. 13 - Perda progressiva de nivelamento da superfcie do pavimento devido a variaes de espessura nas PPC (Fonte: Morish, apud Shackel, 1991). ............. 34 Figura 2. 14 - Estrutura funcional do CEN e as sub-divises do TC 178 ..................... 41 Figura 2. 15 - Princpio de ensaio de trao por compresso diametral na prpria PPC (prEN 1338, 1996) ................................................................................................. 42 Figura 2. 16 - oto ilustrativa do dispositivo de ensaio de trao, utilizado nos ensaios de resistncia trao desta tese......................................................................... 42 Figura 3. 1 Efeito progressivo do intertravamento em funo do carregamento inicial do pavimento (Compilado de Shackel, 1992) 53 Figura 3. 2 Efeitos da superposio de tenses geradas pelo eixo tandem na profundidade da estrutura do pavimento. (Compilado de Shackel, 2000); ........... 65 Figura 3. 3 Diagrama esquemtico do processo de dimensionamento para PPC. (Compilado de Shackel, 2000). ............................................................................. 66

xi Figura 3. 4 Fluxo de dimensionamento emprico para trfego leve Pedestres e carros leves. (Compilado de Cook, 1996) ............................................................. 70 Figura 3. 5 - Fluxo de dimensionamento emprico de PPC para trfego leve veculos Leves e poucos veculos pesados. Fonte: Cook, 1996 ......................................... 71 Figura 4. 1 Fluxo de dados do sistema de dosagem proposto nesta tese. ............... 84 Figura 4. 2 Tela de Sada da Planilha de Clculo da Dosagem Mtodo Proposto nesta tese .............................................................................................................. 85 Figura 4. 3 - Diagrama representativo dos fatores que interferem no desempenho das PPC ....................................................................................................................... 86 Figura 5. 1 - Fotografia do tipo de cura das PPC, do tipo A, que foram acondicionadas em cmara de cura por 24 horas .......................................................................... 91 Figura 5. 2 - Fotografia do tipo de cura das PPC, do tipo B, que foram acondicionadas em cmara de cura por 24 horas e envolvidas por plstico preto por 07 dias ...... 91 Figura 5. 3 - Fotografia do tipo de cura das PPC, do tipo C, que foram curadas em ambiente natural.................................................................................................... 92 Figura 5. 4 - Colocao de equipamento termohigrgrafo na cmara de cura (Tipo A) para acompanhamento de temperatura e umidade relativa do ar (URA).............. 93 Figura 5. 5 - Diagrama da famlia de dosagens elaboradas na etapa 1, em funo do tipo de vibroprensa utilizada...................................................................................... Figura 5. 6 Exemplo da etapa de desmoldagem das PPC na vibroprensa de desforma imediata. ................................................................................................ 96 Figura 5. 7 - Curva granulomtrica dos agregados utilizados neste estudo............... 100 Figura 5. 8 - Grfico dos feixes de granulometria dos concretos, .............................. 106 Figura 5. 9 - Grfico dos feixes de granulometria dos concretos, .............................. 106 Figura 5. 10 Foto ilustrativa do ensaio de umidade por aparelho de microndas ..... 110 Figura 5. 11 Medio do desgaste de abraso do corpo de prova aps percurso de 1000 metros no disco de Amsler-Laffon.............................................................. 128 Figura 5. 12 Vista do equipamento para realizao do ensaio de abraso............. 128 Figura 5. 13 Amostra da rocha de Traquito para realizao do ensaio de Abraso 130 Figura 5. 14 Preparao da amostra de rocha para ensaio de Abraso................. 130 Figura 5. 15 Corpo de prova preparado para realizao do ensaio de Abraso..... 131 Figura 5. 16 Detalhe do equipamento Pndulo Britnico, com dispositivo de aplicao de gua. .............................................................................................. 133

xii Figura 5. 17 Detalhe do ensaio no aparelho Pndulo Britnico sob aplicao de gua. ................................................................................................................... 133 Figura 5. 18 Ensaio de Compresso Axial, com placas cilndricas Mtodo Brasileiro NBR 9780 ............................................................................................................ 138 Figura 5. 19 Ensaio de Trao por Compresso Norma pr EN 1338...................... 138 Figura 5. 20 Ensaio de Compresso direto na PPC Mtodo Americano ASTM C140. ................................................................................................................... 139 Figura 5. 21 Peso submerso da PPC, realizado na balana hidrosttica para clculo da rea lquida..................................................................................................... 139 Figura 5. 22 Entrada principal da fbrica da Holcim - RJ, unidade de Cantagalo, mostrando a posio das duas balanas rodovirias em sua portaria................ 142 Figura 5. 23 Local de construo do trecho experimental....................................... 146 Figura 5. 24 Etapa de escavao do trecho experimental e vista do perfil do corte do terreno. ................................................................................................................ 147 Figura 5. 25 Compactao do Subleito com rolo p-de-carneiro e placa vibratria 147 Figura 5. 26 Detalhes do espalhamento, compactao e verificao do nvel da subbase..................................................................................................................... 148 Figura 5. 27 Espalhamento e moldagem de corpos de prova do material da base tratado com cimento. ........................................................................................... 149 Figura 5. 28 Compactao final da base do segundo sub-trecho para receber as PPC de 8,0 cm. ................................................................................................... 149 Figura 5. 29 Espalhamento do colcho de areia ..................................................... 150 Figura 5. 30 Colocao das PPC de10,0 cm Sub-trecho 1 .................................. 150 Figura 5. 31 Vista geral dos sub-trechos e preparao das espessuras finais da camada de base .................................................................................................. 150 Figura 5. 32 Assentamento do sub-trecho 2, PPC de 8,0 cm ................................. 151 Figura 5. 33 Assentamento do sub-trecho 3, PPC de 6,0 cm ................................. 151 Figura 5. 34 Junta de transio entre os sub-trechos 2 e 3 .................................... 151 Figura 5. 35 Perfil vertical das PPC de 8 cm e 6 cm na regio da junta de transio ............................................................................................................................ 152 Figura 5. 36 Colocao do sub-trecho 4, de PPC de 4,0 cm .................................. 152 Figura 5. 37 Perfil vertical das PPC de 6 e 4 cm ..................................................... 152 Figura 5. 38 Etapa de Compactao das PPC........................................................ 153 Figura 5. 39 Vista geral do trecho experimental concludo...................................... 153

xiii Figura 6. 1 Desempenho de resistncia compresso axial (MPa) em funo do consumo de cimento por m ................................................................................ 157 Figura 6. 2 Desempenho resistncia compresso axial em funo do total de finos passante na # 0,300 mm ..................................................................................... 157 Figura 6. 3 Influencia do tipo de CURA na resistncia a compresso .................... 159 Figura 6. 4 Correlao de resistncia Compresso / Trao .................................. 162 Figura 6. 5 Desempenho de resistncia compresso axial (MPa) em funo do consumo de cimento por m ................................................................................ 163 Figura 6. 6 Desempenho resistncia a trao por compresso em funo do total de finos passante na # 0,300 mm ............................................................................ 163

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NDICE DE TABELAS

Tabela 2. 1 - Problemas estruturais relacionados com a camada de areia (Compilado de Beaty, 1992 e Karasawa, 2000) ....................................................................... 23 Tabela 2. 2 - Limites granulomtricos e forma dos gros para o colcho de areia (Compilado de Shackel, 1991, Burack, 2002, Knapton, 1997).............................. 24 Tabela 2. 3 - Especificaes da areia de rejuntamento (Compilado de Burack, 2002, Shackel, 1990, Knapton, 1997) ............................................................................. 24 Tabela 2. 4 - Limites aceitveis da areia aps o teste de durabilidade Lilley and Dowson (Knapton (1997)....................................................................................... 25 Tabela 2. 5 - Resumo dos ensaios de areia para a camada de assentamento das PPC .............................................................................................................................. 27 Tabela 2. 6 - Requisitos fsicos para produo de PPC no Brasil (NBR 9781/87) ....... 37 Tabela 2. 7 Granulometria da areia para o colcho de areia para pavimento de PPC (Dutra, 1998) ......................................................................................................... 38 Tabela 2. 8 - Requisitos Fsicos e limites aceitveis no projeto de norma europia EN 1338 para PPC .......................................................................................................... Tabela 2. 9 - Resumo dos requisitos fsicos e limites aceitveis nas normas Americanas e Canadense ..................................................................................... 45 Tabela 3. 1- ndice de classificao de carga (LCI) para pavimentos Industrial de grandes cargas. Fonte: Knapton (1997)................................................................ 58 Tabela 3. 2 Medidas de Mdulo de PPC atravs de FWD e ensaios de laboratrio. (Compilado de Shackel, 2000) .............................................................................. 64 Tabela 3. 3 Fatores de Drenagem para dimensionamento mecanstico adotados no programa LOCKPAVE (Compilado de Shackel, 2000) ......................................... 65 Tabela 3. 4 Categorias de Trfego para pavimentos ................................................. 70 Tabela 4. 1 Tabela estimativa de k nt , representando o desvio padro ( s ) e o coeficiente de Student ( t ), sugerida a ser utilizada na primeira fase de produo. Fonte: Tango (1994).............................................................................................. 74 Tabela 4. 2 Valores sugeridos para t s , por tipo de controle de produo. ............ 75 Tabela 4. 3 Ensaios dos materiais constituintes que compem a dosagem das PPC, na metodologia proposta na tese .......................................................................... 83

xv Tabela 4. 4 Tabela de controle visual de umidade tima durante a fabricao das PPC proposta nesta tese....................................................................................... 87 Tabela 5. 1 - Controle de temperatura (C) e umidade relativa do ar (%) correspondente, atravs de medio de equipamento termohigrgrafo instalado ao lado das PPC, em funo dos tipos de cura descritos: A, B ou C.................... 93 Tabela 5. 2 - Relao de ensaios de laboratrio realizados nesta pesquisa para a dosagem e controle das PPC................................................................................ 94 Tabela 5. 3 - Modelos de Vibroprensas utilizadas no estudo de dosagem experimental desta tese .............................................................................................................. 97 Tabela 5. 4 - Caracterizao fsica e qumica do cimento utilizado neste estudo ........ 98 Tabela 5. 5 - Quadro das composies granulomtricas dos agregados utilizados na etapa dos ensaios de 19/04/2002 ......................................................................... 99 Tabela 5. 6 - Quadro das composies granulomtricas dos agregados utilizados na etapa dos ensaios em fevereiro de 2003. ........................................................... 100 Tabela 5. 7 - Composies dos traos experimentais para vrios consumos de cimento e MF = 2,8 0,2 e umidade do concreto fresco = 5,0 1,0%............................. 101 Tabela 5. 8 - Caractersticas gerais dos traos de concreto com............................... 102 Tabela 5. 9 - Caractersticas gerais dos traos de concreto com............................... 103 Tabela 5. 10 - Composies dos traos experimentais para vrios consumos de cimento e MFC = 3,0 0,2 e umidade concreto fresco (U%).............................. 103 Tabela 5. 11 - Caractersticas gerais dos traos de concreto com............................. 104 Tabela 5. 12 - Caractersticas gerais dos traos de concreto com............................. 105 Tabela 5. 13 - Acompanhamento de controle de umidade do concreto durante a fabricao das PPC Etapa 1 19/04/2002 ......................................................... 109 Tabela 5. 14 - Acompanhamento de controle de umidade do concreto durante a a fabricao das PPC Etapa 2 16/02/2003 e 21/02/2003 ................................... 109 Tabela 5. 15 - Resultados de Resistncia Compresso Axial (MPa), para MFC 2,8, ............................................................................................................................ 112 Tabela 5. 16 - Resultados de Resistncia Compresso Axial (MPa), para MFC 2,8, ............................................................................................................................ 112 Tabela 5. 17 - Resultados de Resistncia Compresso Axial (MPa), para MFC 3,0, ............................................................................................................................ 113 Tabela 5. 18 - Resultados de Resistncia Compresso Axial (MPa), para MFC 3,0, ............................................................................................................................ 113

xvi Tabela 5. 19 - Resultados de Resistncia Compresso Axial (MPa), para MFC 2,8, ...................................................................................................................... 114 Tabela 5. 20 - Resultados de Resistncia Compresso Axial (MPa), para MFC 2,8, ............................................................................................................................ 114 Tabela 5. 21 - Resultados de Resistncia Compresso Axial (MPa), para MFC 3,0, ............................................................................................................................ 115 Tabela 5. 22 - Resultados de Resistncia Compresso Axial (MPa), para MFC 3,0, ............................................................................................................................ 115 Tabela 5. 23 - Resultados de Resistncia Compresso Axial (MPa), para MFC 2,8, ............................................................................................................................ 116 Tabela 5. 24 - Resultados de Resistncia Compresso Axial (MPa), para MFC 2,8, ............................................................................................................................ 116 Tabela 5. 25 -Resultados de Resistncia Compresso Axial (MPa), para MFC 2,6, Tipo de Cura = C ................................................................................................. 117 Tabela 5. 26 - Resultados de Resistncia Compresso Axial (MPa), para MFC 2,6, Tipo de Cura = C ................................................................................................. 117 Tabela 5. 27 - Resultados de Resistncia Trao por Compresso Axial (MPa), para MFC 2,8,........................................................................................................... 118 Tabela 5. 28 - Resultados de Resistncia Trao por Compresso Axial (MPa), para MFC 2,8,........................................................................................................... 118 Tabela 5. 29 - Resultados de Resistncia Trao por Compresso Axial (MPa), para MFC 3,0,........................................................................................................... 119 Tabela 5. 30 - Resultados de Resistncia Trao por Compresso Axial (MPa), para MFC 3,0,........................................................................................................... 119 Tabela 5. 31 - Resultados de Resistncia Trao por Compresso Axial (MPa), para MFC 2,8, Tipo de Cura = B .............................................................................. 120 Tabela 5. 32 - Resultados de Resistncia Trao por Compresso Axial (MPa), para MFC 2,8, Tipo de Cura = B .............................................................................. 120 Tabela 5. 33 - Resultados de Resistncia Trao por Compresso Axial (MPa), para MFC 3,0, Tipo de Cura = B .............................................................................. 121 Tabela 5. 34 - Resultados de Resistncia Trao por Compresso Axial (MPa), para MFC 3,0, Tipo de Cura = B .............................................................................. 121 Tabela 5. 35 - Resultados de Resistncia Trao por Compresso Axial (MPa), para MFC 2,8, Tipo de Cura = C .............................................................................. 122

xvii Tabela 5. 36 - Resultados de Resistncia Trao por Compresso Axial (MPa), para MFC 2,8, Tipo de Cura = C ...................................................................... 122 Tabela 5. 37 - Resultados de Resistncia Trao por Compresso Axial (MPa), para MFC 2,6, Tipo de Cura = C .............................................................................. 123 Tabela 5. 38 - Resultados de Resistncia Trao por Compresso Axial (MPa), para MFC 2,6, Tipo de Cura = C .............................................................................. 123 Tabela 5. 39 Resultados de Absoro/Umidade, MFC = 2,8, Cura - TIPO A.......... 124 Tabela 5. 40 - Resultados de Absoro/Umidade, MFC = 3,0, Cura - TIPO A .......... 124 Tabela 5. 41 Resultados de Absoro/Umidade, MFC = 2,8, Cura - TIPO B........... 125 Tabela 5. 42 - Resultados de Absoro/Umidade, MFC = 3,0, Cura - TIPO B .......... 125 Tabela 5. 43 - Resultados de Absoro/Umidade, MFC = 2,8, Cura - TIPO C .......... 126 Tabela 5. 44 - Resultados de Absoro/Umidade, Etapa 2, MFC = 2,6, Cura - TIPO C ............................................................................................................................ 126 Tabela 5. 45 Resultados de Abraso, MFC 2,8, umidade 5% e 7%, sem cura....... 129 Tabela 5. 46 Resultados de Abraso, MFC 2,8, umidade 5% e 7%, com cura....... 129 Tabela 5. 47 Resultados de Abraso, MFC 3,0, umidade 5% e 7%, com cura....... 129 Tabela 5. 48 Resultados de Abraso, Rocha Traquito............................................ 131 Tabela 5. 49 Tabela de Valores de Abraso em Concretos de Alta Resistncia. Fonte: Almeida (1990) ......................................................................................... 131 Tabela 5. 50 Resultados da Resistncia ao Escorregamento atravs do Pndulo Britnico............................................................................................................... 132 Tabela 5. 51 Resultados das dimenses, umidade e absoro das PPC de diferentes fabricantes ........................................................................................................... 135 Tabela 5. 52 Resultados dos pesos e Resistncia a Compresso Axial, mtodo Brasileiro de diferentes fabricantes ..................................................................... 135 Tabela 5. 53 Tabela de correo de altura da pea para ensaio de resistncia compresso axial, conforme norma NBR 9781................................................... 136 Tabela 5. 54 Tabela de clculo da rea de ruptura, atravs de fator de correo de espessura da pea ensaiada............................................................................... 137 Tabela 5. 55 Resultados comparativos entre as metodologias de ensaio para o clculo da resistncia compresso PPC com espessura de 80 mm............. 140 Tabela 5. 56 - Resultados comparativos entre as metodologias de ensaio para o clculo da resistncia compresso PPC com espessura de 60 mm............. 140 Tabela 5. 57 Variveis de entrada para dimensionamento do trecho experimental pelo programa da ABCP, utilizando o mtodo da CCA....................................... 144 Tabela 5. 58 Dimensionamento do pavimento de acordo com mtodo da CCA..... 144

xviii Tabela 5. 59 Estratificao das camadas da estrutura do pavimento do trecho experimental. ....................................................................................................... 145 Tabela 5. 60 Caracterizao da Areia utilizada no colcho e rejuntamento............ 154 Tabela 5. 61 Resultados de resistncia compresso axial das PPC utilizadas no trecho experimental mtodo brasileiro NBR 9780............................................ 154 Tabela 6. 2 Influncia da CURA no desempenho de resistncia compresso axial (MPa) das PPC.................................................................................................... 158 Tabela 6. 3 Influncia da Umidade e MFC no desempenho das resistncias compresso axial nas idades de 28 e 180 dias................................................... 160 Tabela 6. 4 Influncia da compactao na resistncia compresso axial (MPa) MFC = 2,8 0,2................................................................................................... 161 Tabela 6. 5 - Valores estatsticos para correlao entre as resistncias de Compresso Axial / Trao por Compresso ........................................................................... 162 Tabela 6. 6 Resultados comparativos de Abraso .................................................. 164

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CAPTULO 1 INTRODUO

Desde a dcada de 1980, com a disponibilidade no mercado de equipamentos de grande produtividade e com elevado grau de preciso dimensional, a indstria de pavimentos de peas pr-moldadas de concreto PPC - vem crescendo em grandes propores em todo o mundo, inclusive no Brasil. O que era um tipo de material utilizado apenas em reas que demandavam efeitos arquitetnicos ou paisagsticos, deu lugar a um material nico extremamente verstil para harmonizar qualquer tipo de pavimento, inclusive o industrial e rodovirio, tanto esteticamente quanto estruturalmente. Outra caracterstica de destaque neste tipo de pavimento sua manuteno, que ao contrrio de outros tipos de pavimento que demandam equipamentos dispendiosos, pode ser realizada com uma pequena equipe e ferramentas manuais. No momento, a tecnologia de pavimentos de peas pr-moldadas de concreto oferece a opo do assentamento mecnico, dando competividade ao material em termos de velocidade na sua aplicao. Tcnicas como esta ainda no esto disponveis em nosso pas. Smith (2003) relata que, nos Estados Unidos, a cada cinco anos dobra a quantidade em metros quadrados de rea aplicada de Peas Pr-moldadas de Concreto. O que era 4 milhes de metros quadrados em 1980, em 2000 j atingia a marca de 40 milhes a mais de metros quadrados aplicados. Para 2005, o mesmo autor prev que sero utilizados mais 60 milhes de metros quadrados. O mesmo crescimento tem sido registrados na Blgica, Alemanha, Austrlia, Nova Zelndia e frica do Sul. No Brasil, este consumo tem sido registrado pela Associao Brasileira de Cimento Portland como um dos mais expressivos dos produtos pr-moldados que utilizam o cimento portland. Na cidade do Rio de Janeiro, programas de urbanizao como o Rio Cidade e Favela Bairro j assentaram mais de 1.000.000 de metros quadrados de pavimentos de peas pr-moldadas na rea urbana da cidade, nos ltimos cinco anos.

2 Diante da importncia deste material de pavimentao, e por ainda haver limitado estudo em nosso pas deste tema, este trabalho visa inicialmente a promover uma discusso geral dos mtodos de dimensionamento, materiais, tcnicas de produo e execuo dos pavimentos de peas pr-moldadas e as normas brasileiras atuais em relao s especificaes internacionais. Assim, o CAPTULO 2 faz um histrico deste tipo de pavimento, descreve suas capacidades estruturais, sua grande versatilidade de utilizao em reas urbanas das cidades (praas, ciclovias, caladas, passeios, caminhos, fontes, acessos a estdios, ruas secundrias, intersees), portos e aeroportos e at em rodovias. Aborda os princpios fundamentais do conceito estrutural do pavimento, tipos e formas das peas. No CAPTULO 3, feito o resumo dos modelos de dimensionamento existentes e aplicados no mundo, ressaltando os conceitos utilizados nos mtodos pesquisados, objetivando propor para estudos futuros uma modelagem prpria para nosso pas. No CAPTULO 4, proposta uma metodologia de dosagem baseada no controle de fabricao da prpria fbrica. Este assunto, no especificamente abordado na bibliografia mas seu desenvolvimento de grande importncia. O CAPTULO 5 apresenta o programa experimental do trabalho, que dividido em duas partes. A primeira constituda de vrios ensaios em ambiente real de fabricao das PPC, e nela se analisam as caractersticas que definem o desempenho das peas produzidas. So comparadas e correlacionadas vrias destas caractersticas e apresentada discusso sobre os diferentes mtodos de ensaio de resistncia no Brasil, na Europa e no Estados Unidos. So avaliados resultados de aproximadamente 9000 peas ensaiadas. A segunda parte um trecho experimental, que foi construdo para avaliar a capacidade estrutural deste pavimento em uma rea de trfego exclusivo de caminhes, com um volume de trfego de 107 para um perodo de projeto de 20 anos. Devido ao curto intervalo de tempo entre a execuo do trecho e a avaliao de seus resultados, neste trabalho somente so comentados as etapas de execuo e os ensaios de materiais que j realizados, no perodo de 120 dias aps a construo do trecho.

3 O CAPTULO 6 analisa todos os resultados dos ensaios realizados, fazendo as devidas correlaes entre as caractersticas estudadas. As inspees tcnicas realizadas no trecho experimental so descritas e feita anlise das observaes. No CAPTULO 7 so apresentadas as concluses e sugestes para estudos futuros, que no so poucas, pois este um dos primeiros trabalhos cientficos existentes em nosso pas sobre o assunto abordado.

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CAPTULO 2 O PAVIMENTO INTERTRAVADO2.1 BREVE HISTRICO DA PAVIMENTAO Para melhor entender a importncia dos pavimentos com camada de revestimento constituda de peas pr-moldadas de concreto, que doravante neste trabalho ser designada por PPC, relevante recorrer a alguns dados histricos que mostram como os povos atravs dos sculos, sentiram a necessidade de criar e construir caminhos, trilhas e atalhos com o objetivo de vencer as distncias existentes entre os povoados e suas colnias, estabelecendo assim algum tipo de comunicao entre eles. Knapton (1996) proporciona uma abordagem dos primrdios da civilizao ocidental, descrevendo a importncia das tcnicas de construo de pavimentos de vrias pocas, que permitiram o desenvolvimento dos povos atravs dos sculos. Alguns destes fatos relevantes do desenvolvimento histrico da pavimentao sero ressaltados a seguir. Os povos Etruscos dominaram a Itlia no perodo compreendido entre 800 e 350 a.C. creditado a estes povos o pioneirismo na construo de caminhos especficos com fins de transporte de pessoas e cargas entre as vilas e colnias da poca. As tcnicas utilizadas pelos Etruscos visavam ligar distncias longas, com a preocupao de garantir conforto e resistncia atravs de uma superfcie mais plana possvel, utilizando os materiais disponveis e conhecidos na poca. As ruas das cidades Etruscas chegavam a 15 metros de largura e no seu revestimento era adicionada pedra de mo, juntamente com um material mais fino, objetivando permitir s pessoas maior segurana quanto ao escorregamento, na presena de gua na superfcie. Muito dos conhecimentos dos Etruscos sobre a construo de caminhos foram herdados pelos Romanos, o que muito contribuiu para a expanso de seu Imprio. medida que os Romanos conquistavam novas regies houve necessidade de construir ligaes com o Imprio para principalmente manter o deslocamento de tropas militares, se necessrio fosse. O auge do Imprio Romano foi por volta do sculo 117 d.C., mas desde os primeiros sculos d.C. o poder e a riqueza do Imprio permitiram sua expanso a regies distantes de toda a Europa como a Glia (Frana),

5 Bretanha (Inglaterra) e parte da Germnia (Alemanha). Enfim, Roma dominava todo o mundo Mediterrneo (Knapton, 1996, Globo, 1995); Os caminhos Romanos foram construdos de vrias formas de acordo com sua importncia e expectativa de utilizao, disponibilidades locais de materiais para construo, clima e topografia. Os materiais utilizados como revestimento dos caminhos de longa distncia eram geralmente constitudos por solos arenosos misturados a pedras naturais do tipo seixos rolados. Pedras talhadas manualmente nas formas retangulares e poligonais eram utilizadas nos revestimentos das ruas mais utilizadas das cidades. A maioria dos caminhos era construda, inicialmente, com propsitos militares, a fim de garantir o rpido deslocamento das tropas. A poltica de desenvolvimento das colnias conquistadas pelo Imprio Romano levou estes caminhos a serem utilizados para propsitos civis e de cunho econmico, transportando os tesouros e riquezas para Roma. Os caminhos Romanos construdos na regio da Bretanha, hoje conhecida como Inglaterra, tinham caractersticas inditas. Eram construdos aterros sobre o terreno natural, a fim de obter maior visibilidade contra os possveis ataques dos Britons, como eram conhecidos os povos que habitavam originariamente a Bretanha, considerados muito hostis. O material empregado no aterro era extrado de escavaes paralelas aos caminhos, que indiretamente formavam um canal dos dois lados e em toda a extenso destes caminhos, servindo como uma drenagem natural. Outra importante caracterstica das tcnicas de pavimentao utilizadas pelos Romanos ficou demonstrada em escavaes arqueolgicas realizadas em 1887, em Londres, em famosas ruas da poca da Idade Mdia, como por exemplo, a Watling Street, Ermine Street e Fosse Way Street. Nas escavaes realizadas, foram encontradas estruturas compostas por trs ou quatro camadas de materiais de diferentes espessuras e granulometrias. A tcnica das escavaes dos canais foi disseminada pelas vias Romanas o que muito facilitou a criao dos aquedutos de Roma e implantou o conceito de drenagem nas vias principais.

6 Os Romanos tambm j reconheciam a importncia dos tipos de areia utilizada na construo dos caminhos. Existem relatos de classificao das areias como as de rio, as extradas dos canais e do solo natural. Havia uma proposta de mistura entre elas, juntamente com cal ou calcrio, formando assim um tipo de argamassa na qual posteriormente era adicionado seixo rolado ou mesmo pedras de mo espalhadas sobre o caminho. Esta experincia j demonstrava a preocupao com a capacidade estrutural das camadas. No sculo 150 a.C. foi descoberto na cidade Italiana de Puzzeoli um material conhecido na poca como puzzolana. Rapidamente percebeu-se que este material utilizado em conjunto com a argamassa de cal e areia apresentava considervel resistncia mecnica ao longo do tempo. Isto evoluiu para o que hoje se conhece como o cimento portland. Na histria da pavimentao Romana, fica clara a importncia da utilizao de pedras talhadas manualmente, que serviam como revestimento final da via. Um dos exemplos vivos dessa tecnologia que resiste at os tempos de hoje a via pia, que foi uma importante via que ligava a cidade de Roma at o sul da Itlia. Grande parte da via pia foi pavimentada pelos construtores da poca com pequenas peas de pedras aparelhadas em forma octogonal. Com o passar dos sculos, cada vez mais se utilizavam os caminhos para fins mercantis, onde as composies das cargas transportadas foi se modificando, exigindo cada vez mais da camada de revestimento. Shackel (1990) relata que a pavimentao de peas segmentadas vem sendo aplicada pelo homem desde a Idade Mdia. A natureza das peas utilizadas era basicamente funo da oferta dos materiais locais aliada ao desenvolvimento das tcnicas de execuo. O processo evolutivo dos tipos de peas de pavimentao segmentadas representado basicamente por 4 tipos de materiais. Algumas caractersticas destes materiais so descritas resumidamente a seguir.

7 Blocos de tijolos de argila Existem evidncias de uso de tijolos de argila em revestimento na Mesopotnia h 5.000 anos. Os primeiros relatos da utilizao do betume em pavimentao foi desta mesma poca, juntamente com os revestimentos de tijolos de argila. Nesta tcnica, os tijolos eram aplicados sobre uma camada de betume objetivando garantir a aderncia dos tijolos ao leito do terreno. Mesmo assim, a durabilidade destes blocos no era grande devido ao excessivo desgaste superficial gerado pela ao do trfego da poca. Sua utilizao ficava restrita a regies que no dispunham de outro material de maior resistncia. No final do sculo XIX, apareceram os primeiros fornos que queimavam os tijolos em altas temperaturas. Esta tcnica resultava no aumento de resistncia mecnica dos tijolos, passando ento a ser muito utilizada na Europa e Amrica. Em 1926 teve incio a pesquisa cientfica americana utilizando pistas experimentais para testes acelerados em pavimentao. Os primeiros estudos foram realizados em pavimentos com revestimento de tijolos de argila queimados. Muitas cidades Americanas como Baltimore, por exemplo, preservam este tipo de pavimento em sua parte central, apesar de grandes reas j terem sido recapeadas com asfalto. Historicamente, a cidade brasileira de Rio Branco, capital do Acre, vem utilizando a tecnologia dos blocos de tijolos de argila na pavimentao de suas ruas desde 1940. A inexistncia de pedra naquela regio do pas, aliada grande disponibilidade de material para a produo de tijolo cermico contribuiu de forma decisiva para este fato. A tecnologia de assentamento feita diretamente sobre um aterro previamente preparado em termos geotcnicos oferecendo uma superfcie que confere segurana ao rolamento, alm de oferecer resistncia infiltrao de gua. A matria prima para a fabricao dos blocos de tijolos de argila deve apresentar alto ndice de resistncia compresso, para que, quando convenientemente preparada e queimada, d origem a blocos que apresentem boa resistncia compresso e ao desgaste (FUNTAC, 1997). Pedras talhadas e aparelhadas manualmente Revestimento de pedras talhadas foi o preferido pelos Romanos, quando era exigida grande resistncia ao desgaste. Porm, sua utilizao dependia essencialmente da disponibilidade de materiais. Para executar 1 quilmetro de revestimento com 8 metros

8 de largura (8.000 m) deste tipo de pavimento eram necessrios aproximadamente 70 homens por um perodo de 1 ms (Knapton, 1996). No sculo XVIII, surgiam os primeiros modelos de assentamento em fileiras ou tipo espinha de peixe. Naquela poca j existia grande preocupao em manter as juntas estreitas entre as peas, exigindo esforos para homogeneizar as dimenses das peas. As espessuras variavam entre 90 e 180 mm. No sculo XX, foi instituda a prtica de selar as juntas com argamassa de cimento ou com uma mistura de asfalto e areia. Esta prtica visava principalmente atenuar o barulho sob a ao do trfego. No Brasil, este tipo de pavimento mais conhecido como o pavimento de paraleleppedos ou paralelos e p de moleque. Nos pavimentos de paralelos, as peas tem dimenses aproximadas de 12 cm de largura, 20 cm de comprimento e 20 cm de altura. Este tipo de pavimento muito utilizado nos dias de hoje nas cidades do interior do pas e reas como baias de nibus das grandes cidades. O seu assentamento sobre uma espessa camada de areia, guardando as juntas entre peas de at 2 cm. As pedras tipo p-de-moleque so mais antigas que o paralelo. Foram trazidas pelos portugueses a partir de 1600. As pedras tm formatos irregulares e dimenses de at 50 cm e so arrumadas sobre o terreno natural. Exemplos de aplicao dos pavimentos de pedras p-de-moleque podem se vistos em cidades histricas do Rio de Janeiro e Minas Gerais, como Paraty, no Rio de Janeiro, e Tiradentes, em Minas Gerais. Os portugueses construram este tipo de pavimento para facilitar o transporte do ouro que era explorado nas cidades mineiras de Tiradentes, So Joo Del Rey e Ouro Preto e trazido at a cidade de Paraty no Rio de Janeiro para embarque nos navios que o levavam a Portugal. As figuras 2.1 e 2.2 ilustram este tipo de pavimento no caminho entre Paraty e as cidades mineiras e na rea urbana da cidade de Paraty, no chamado Caminho do Ouro.

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Figura 2. 1 Fotografia do pavimento de p-de-moleque situado entre as cidades de Paraty-RJ e as cidades de Minas Gerais

Figura 2. 2 Fotografia de uma rua de pavimento de p-de-moleque localizada na cidade de Paraty - RJ Blocos de tijolos de madeira No incio do sculo XIX, os revestimentos de peas de madeira eram utilizados objetivando diminuir o nvel de rudo, principalmente onde o trfego era composto de carruagens equipadas com rodas de ferro. Os blocos de madeiras tinham em mdia dimenses entre 125 mm e 250 mm de comprimento e 75 e 100 mm de largura. As peas eram envolvidas por uma camada de mastique betuminoso onde polvilhavam-se gros pequenos de pedra para auxiliar sua ancoragem base do pavimento.

10 Embora os pisos de madeira reduzissem o barulho durante o trfego, tornavam-se escorregadios quando molhados. Com o aparecimento do automvel dotado de pneus de borracha, este tipo de revestimento foi definitivamente abandonado. Peas pr-moldadas de concreto (PPC) Passar destes tipos de solues descritas anteriormente para a PPC parece ser uma evoluo natural. A primeira pea pr-moldada de concreto foi fabricada no final do sculo XIX e algumas patentes foram registradas antes da primeira guerra mundial. Rapidamente foi reconhecido que as PPC forneciam melhor uniformidade que as peas aparelhadas e obviamente no necessitavam re-aparelhamento antes do assentamento como acontecia com as pedras naturais. Os primeiros avanos no desenvolvimento da utilizao da pavimentao de PPC, ocorreram na Holanda e Alemanha no perodo de reconstruo dos pases aps a Segunda Guerra Mundial. A partir de 1950, houve uma evoluo dos modelos de frmas existentes para a fabricao das PPC. Primeiramente as peas imitavam os tijolos e pedras aparelhadas utilizadas na poca, objetivando obter sua substituio gradual. Nesta fase, as nicas vantagens de utilizao eram os custos mais baixos e a homogeneidade dimensional. Passado este perodo, foi incorporado um refinamento maior nas formas das peas, disponibilizando outros modelos de peas com formatos dentados, principalmente. O conceito de intertravamento e um melhor controle de espessuras das juntas comeava a ser implantado. Benefcios prticos para o assentamento das peas eram facilmente detectados permitindo a utilizao correta de mo de obra pouco especializada. Por fim, o desenvolvimento da pavimentao de PPC permitiu relacionar a escolha da forma geomtrica com o desempenho do pavimento, em funo do tipo de trfego. Mais recentemente, novas e importantes mudanas ocorreram com a iniciativa de desenvolver o assentamento mecnico. Alm de grande parte dos pases europeus, em meados dos anos 1960, o pavimento de PPC j estava consolidado comercialmente nas Amricas Central e do Sul e frica do Sul. Na dcada de 1970 cresceu o uso nos Estados Unidos, Austrlia, Nova Zelndia e Japo.

11 No final da dcada de 1970, proliferaram os sistemas de fabricao de PPC em todo o mundo e pelo menos 200 tipos de formas e diversos tipos de equipamentos de fabricao eram comercializados. No incio da dcada de 1980, a produo anual j ultrapassava 45 milhes de metros quadrados, sendo 66% deste total aplicados em vias de trfego urbano. A indstria mundial de fabricao de PPC no final da dcada de 1990 chegou impressionante marca de produo de 100 m por segundo durante os dias teis de trabalho (Smith, 2002). 2.2 A ESTRUTURA DO PAVIMENTO PPC O pavimento de PPC tem sua estrutura tpica formada pelas camadas de revestimento e base sobre o subleito. A figura 2.3 ilustra esta condio. Hallack (2000) ressalta que o revestimento do pavimento composto por PPC de grande durabilidade e resistncia assentadas sobre uma camada delgada de areia. Neste trabalho, esta camada ser referenciada como colcho de areia. O revestimento capaz de suportar as cargas e tenses de contato provocadas pelo trfego protegendo a camada de base do desgaste por abraso. Alm disto, mantm a camada de base com baixos nveis de umidade, permitindo melhor estabilidade do material. A camada de base o componente estrutural que recebe as tenses distribudas pela camada de revestimento. Sua funo principal proteger estruturalmente o subleito das cargas externas, evitando deformaes permanentes e conseqente deteriorao do pavimento. Shackel (1991) ressalta que o dimensionamento tambm poder requerer uma camada de sub-base. Sua necessidade depender da magnitude das cargas geradas pelo trfego e das caractersticas de resistncia mecnica e mdulo de elasticidade da base e subleito. Tambm deve ser utilizada a subbase quando houver muita variao do nvel do lenol de gua ou considervel presena de material fino (dimetro menor que 0,075 mm) na granulometria do subleito.

12 Outros materiais que comeam a ser muito utilizados no projeto e execuo de PPC so as membranas de geossintticos. Estas membranas tm a finalidade de proteger as camadas inferiores ao geotextil, de infiltrao de gua, evitar o bombeamento de partculas finas entre camadas gerado pela ao continuada do trfego ou conter a fuga de material em reas prximas s contenes laterais tais como: meio fio, drenos ou caixas de serventia (gua, esgoto, telefonia, etc.). A metodologia de execuo das camadas bem como sua qualidade dever ser a utilizada em outro tipo de pavimento, desde a especificao dos materiais at o tipo e grau de compactao dos materiais constituintes das camadas (Shackel, 1991). Este tipo de pavimento para funcionar adequadamente deve contar com confinamento lateral e com o intertravamento das peas. Uma seo tpica de um pavimento de PPC mostrada na figura 2.3.

2.2.1

Caracterstica do Intertravamento das PPC

Hallack (2000) define o intertravamento das PPC como sendo a capacidade que as PPC possuem de adquirir resistncia aos movimentos de deslocamento individual, seja ele vertical, horizontal, de rotao ou girao em relao s peas vizinhas. Shackel (1991), Knapton (1996), Hallack (2000) e Burack (2002) descrevem que no pavimento de PPC existem trs tipos de intertravamento que atuam simultaneamente em servio detalhados a seguir. Intertravamento Horizontal Knapton (1996) descreve o intertravamento horizontal como sendo a incapacidade de uma pea se deslocar horizontalmente em relao s peas vizinhas em qualquer tipo de arranjo de assentamento. Est relacionado diretamente com o formato e arranjo de assentamento das PPC sobre a camada de areia. Neste sentido contribui na distribuio dos esforos de cisalhamento horizontal sob a atuao do trfego, principalmente em reas de acelerao e frenagem.

13 As juntas entre as peas, quando convenientemente cheias com tipo adequado de areia e bem compactada, so, na verdade, as responsveis pelo nvel deste tipo de intertravamento. Intertravamento Vertical Knapton (1996) descreve o intertravamento vertical como sendo a incapacidade de cada pea se mover no sentido vertical em relao s peas vizinhas. conseguido atravs dos eforos de cisalhamento absorvidos pelo rejuntamento de areia entre as peas e a capacidade estrutural das camadas inferiores do pavimento. Pode ser obtido utilizando PPC especiais com formatos e encaixes reentrantes uma a uma. Assim, quando aplicada uma carga vertical sobre as PPC existe um contato do tipo macho-fmea distribuindo os esforos para as peas vizinhas. Outro tipo de intertravamento vertical independe do formato das peas. Este alcanado atravs da malha de juntas formada pelos gros de areia bem compactados lateralmente e a estabilidade estrutural do colcho de areia compactado e confinado. Intertravamento Rotacional ou Giratrio Knapton (1996) descreve o intertravamento como a incapacidade da pea girar em relao ao seu prprio eixo em qualquer direo. conseguido pela espessura das juntas entre as peas e conseqente confinamento oferecido pelas peas vizinhas. Geralmente este fenmeno provocado pelo tipo e freqncia do trfego, principalmente nas reas de frenagem, acelerao e tenses radiais dos pneus (curvas), alm de regies de confinamento lateral duvidoso. Assim, sua ocorrncia depende principalmente da natureza das juntas entre as peas de PPC, isto , da sua largura, do tipo de areia utilizada e rejuntamento. A figura 2.4 exemplifica os tipos de intertravamento e sua importncia no comportamento das PPC, influenciando diretamente o desempenho global do pavimento.

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Confinamento lateral

Peas Pr-moldadas de Concreto Camada de colcho de areia

Membrana de geotextil (quando requerida pelo jt) Subleito Compactado

Base compactada com material granular ou estabilizada comcimento (Funo do trfego e caractersticas ambientais)

Figura 2. 3 Estrutura tpica do pavimento de PPC, ICPI n 10 (2002)

Figura 2. 4 - Tipos de Intertravamento existente, ICPI n 4 (2002) 2.2.2 Camada de Peas Pr-moldadas de Concreto

Por formarem a camada de rolamento do pavimento, as PPC estabelecem as condies de conforto de utilizao, durabilidade do pavimento e contribui decisivamente para a funo estrutural do pavimento atravs de sua caracterstica singular do intertravamento das peas. Possuem caractersticas especiais para diferentes nveis de frenagem dos veculos e escorregamento de pedestres.

15 Shackel (1990) classifica as PPC em trs grandes grupos de utilizao: peas com intertravamento horizontal, peas com intertravamento vertical e peas tipo grelhas.

Peas com Intertravamento Horizontal

So do tipo de PPC mais utilizadas em todo o mundo. Seus custos de fabricao so menores em relao aos outros e possibilitam um sistema de assentamento bem simplificado. Neste grupo, Hallack (1998, 2001) divide as peas, em funo de seu formato, em trs classes. A figura 2.5 apresenta esta classificao. Hallack (1998) e Shackel (1990) divergem com relao influncia da espessura das PPC no desempenho final do pavimento. Enquanto Knapton (1976) preconiza que a espessura no tem influncia no comportamento estrutural dos pavimentos, Shackel (1991) apresenta resultados de ensaios realizados na frica do Sul, com o simulador de Veculos Pesados, que mostram que as deformaes permanentes no pavimento eram consideravelmente menores com PPC de 80 mm que com peas de 60 mm, para um mesmo nvel de solicitao. Isto mostrado na figura 2.6. A camada de revestimento possui funo estrutural devido elevada rigidez do concreto e o sistema de intertravamento das peas. consenso entre vrios autores (Hallak, 1998, Shackel, 1991, Knapton, 1992, Beaty, 1996, Karasawa, 2000) que existe uma pequena deformao em todo o tipo de pavimento PPC no incio de sua utilizao oriunda da acomodao inicial do colcho de areia. Aps este perodo, a capacidade estrutural da camada de revestimento funo da espessura tanto das PPC como tambm do colcho de areia. Peas com Intertravamento Vertical (com ou sem intertravamento horizontal) Shackel (1991) relata que este tipo de peas tem uma geometria geralmente complexa, sendo, conseqentemente, mais difceis de executar e dispendiosas que aquelas de intertravamento horizontal. Geralmente suas dimenses so grandes, e seu manuseio necessita utilizar as duas mos. Atualmente so pouco utilizadas. A figura 2.7 mostra alguns modelos deste tipo.

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Figura 2. 5 Formatos tpicos das peas com intertravamento horizontal (Hallack, 2001)

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Figura 2. 6 Efeito da espessura das PPC no desempenho do pavimento sob solicitao do trafego (Shackel, 1991)

Figura 2. 7 - Exemplos de peas de Intertravamento Vertical Peas tipo grelha As peas tipo grelha so para uso em reas gramadas e no possuem nenhum tipo de intertravamento. So utilizadas quando so requeridos efeitos arquitetnicos e permeabilidade, como em caladas e rea de entrada de garagem. So mais conhecidos como pisograma, por serem utilizados para proteger as reas gramadas

18 da ao do trfego de pedestres ou veculos. A Figura 2.8 mostra alguns modelos destes tipos de peas.

Figura 2. 8 Exemplos de peas para proteo de gramados, pisos permeveis

2.2.3

Modelo de Assentamento

O tipo de arranjo para assentamento escolhido definir a aparncia esttica do pavimento de PPC. No h consenso entre os pesquisadores sobre a interferncia do formato das PPC no desempenho dos pavimentos, mas h concordncia com relao ao fato de que o arranjo influi em sua durabilidade. O boletim tcnico 4 do ICPI (2003) recomenda que em reas de trfego veicular se utilize o tipo de arranjo espinha-de-peixe por ele apresentar maiores nveis de intertravamento e conseqente melhor desempenho estrutural. As Figuras 2.9, 2.10 e 2.11 mostram os tipos de arranjos mais utilizados nos pavimentos PPC.

19

Figura 2. 9 Arranjo de assentamento das PPC - tipo espinha-de-peixe

Figura 2. 10 Arranjo de assentamento das PPC tipo Fileira

Figura 2. 11 - Arranjo de assentamento das PPC tipo Trama

20 2.2.4 Colcho de Areia

Beaty (1996) define o colcho de areia como a camada responsvel por fornecer regularidade final ao pavimento, acomodando, quando necessrio, as possveis variaes dimensionais de altura das PPC e irregularidades da camada de base. Beaty (1992) relata que as principais funes do colcho de areia so: No momento da compactao da PPC, parte da areia do colcho dever ser capaz de preencher as juntas na parte inferior das peas iniciando o processo de intertravamento; Fornecer um suporte homogneo para as peas assentadas evitando a concentrao de tenso em uma determinada rea, que poderia causar deteriorao ao pavimento; Fornecer uma superfcie lisa onde as peas podem ser assentadas; Acomodar as possveis diferenas de espessuras das peas e desnveis da base permitindo a regularizao final do pavimento. Esta camada faz a ligao entre as PPC e a base do pavimento, atuando como uma barreira de proteo propagao de fissuras s camadas inferiores do pavimento (Shackel, 1990). Burak (2002) diz que, apesar da espessura do colcho de areia corresponder a menos de 10% da espessura total do pavimento, sua funo estrutural no menos importante que a de qualquer outra camada. O desempenho final do pavimento depende diretamente da metodologia de execuo desta camada, bem como da correta especificao do tipo de areia a ser utilizada. 2.2.4.1 Influncia da Espessura do Colcho de Areia A espessura e a qualidade da areia utilizada influi diretamente no desempenho final do pavimento (Shackel 1990, Beaty, 1996, Karasawa et. al, 2000, Yaginuma et.al., 2000). Shackel (1990) ressalta que o comportamento estrutural do pavimento est intimamente ligado espessura da camada de areia bem como sua granulometria e

21 ndice de forma dos gros. Quanto espessura, a prtica tradicional europia de adotar uma espessura final compactada de 50 mm. Beaty (1996) relata que na Austrlia a recomendao de espessura varia de 20 a 40mm, enquanto na Blgica de 30 a 50mm. Aps a compactao o valor mnimo recomendado de espessura de 15 mm. Acrescenta que uma espessura excessiva no colcho gera grandes problemas de afundamento na camada de revestimento. Shackel (1990) mostra no grfico da figura 2.12 as deformaes plsticas de pavimentos experimentais com camadas de areia solta de 100, 70 e 40 mm de espessura.

Figura 2. 12 Efeito da espessura da camada de areia de assentamento no desempenho do pavimento (Shackel, 1991) 2.2.4.2 Influncia da granulometria A seleo da areia que ir compor o colcho e o rejunte das peas dever levar em considerao a disponibilidade local, porm em nenhuma hiptese dever comprometer a funo estrutural do pavimento, mesmo que onere o oramento inicial da obra. importante fazer um estudo de viabilidade local com diversos tipos de areias.

22 Beaty (1996) cita que no Porto de Rotterdan, na Holanda, foi utilizada uma mistura de agregados artificiais com areia natural de graduao de 0 a 8 mm sobre uma camada estabilizada de areia-cimento. consenso entre alguns autores (Shackel, 1990, Beaty, 1996, Yaginuma, 2000) que a forma dos gros interfere diretamente no comportamento e deformao do pavimento, sendo que as partculas angulares possuem maior coeficiente de atrito, o que provoca melhor distribuio dos esforos. Outra caracterstica que influencia negativamente o desempenho do colcho a presena de silte e argila na areia. Trabalhos, como o de Yaginuma et al (2000), confirmam que a presena de partculas com dimetro abaixo de 75 m provoca perda de rejuntamento, desnvel entre as peas alm de acarretar um endurecimento (Hardening) excessivo nesta camada. Este fenmeno tambm pode resultar do esmagamento das partculas de areia devido passagem das cargas repetidas sobre o pavimento, afetando a regularidade da superfcie do pavimento. Beaty (1992) e Karasawa et al (2000) relacionam as principais caractersticas da areia que geram patologias de endurecimento do colcho, desnvel do revestimento e flutuao das peas, comprometendo totalmente o intertravamento das PPC. A tabela 2.1 relaciona causas e efeitos observadas por esses autores. Beaty (1996), relata que em pases como Inglaterra, Austrlia, Canad e Estados Unidos comum especificar agregados com dimetro mximo de gro de 5,0 mm e material passante na peneira n 200 (75m) 3,0 %, e em locais de trfego pesado no admitir nenhum material passante na peneira de n 200. Grande parte dos pesquisadores consideram que os defeitos prematuros do pavimento intertravado esto direta ou indireta relacionados com a qualidade ou m execuo do colcho de areia e rejuntamento das PPC. As especificaes dos tipos de areia a serem utilizadas como camada do pavimento de PPC so similares s existentes na tecnologia do concreto (Shackel, 1991). A Tabela 2.2 apresenta as recomendaes tcnicas utilizadas na Austrlia, Inglaterra, Nova Zelndia e frica do Sul para as areias utilizadas na camada de assentamento e

23 rejuntamento das PPC. Observa-se que nos Estados Unidos e Canad as especificaes no fazem referncia forma dos gros da areia utilizada, apesar de ser recomendada a utilizao de gros angulares ou pontiagudos por vrios pesquisadores e institutos tcnicos daqueles pases Tabela 2. 1 - Problemas estruturais relacionados com a camada de areia (Compilado de Beaty, 1992 e Karasawa, 2000) Caracterstica da areia Presena de partculas menores que 75m na areia utilizada Forma dos gros com tendncia a serem equidimensionais Endurecimento (Hardening) do colcho Patologia apresentada Deformao vertical permanente Perda de rejuntamento Efeito de flutuao das PPC Esmagamento do gros sob cargas do trfego Diminui o engastamento entre os gros Propagao de fissuras nas camadas inferiores Deformao Permanente Deformao Permanente Espessura do colcho > 50 mm Perda de rejuntamento Efeito de flutuao das PPC As especificaes granulomtricas para os materiais a serem utilizados no rejuntamento das peas so mostradas na Tabela 2.3. Nos pavimentos de PPC que recebem trfego pesado, vrios pesquisadores recomendam considerar nas especificaes do projeto a realizao de ensaios de degradao ou durabilidade da areia que ser utilizada no colcho e rejuntamento. Os estudos mais recentes mostram a importncia de se avaliar preventivamente a resistncia da areia para suportar as cargas impostas ao pavimento atravs de ensaios de laboratrio. Os ensaios mais utilizados em vrios pases e que devem fazer parte das prximas normas de especificao e execuo de pavimentos de PPC, so comentados resumidamente a seguir. No Anexo I, so descritas as metodologias dos ensaios de degradao mais utilizados internacionalmente.

24 Tabela 2. 2 - Limites granulomtricos e forma dos gros para o colcho de areia (Shackel, 1990, Burack, 2002, Knapton, 1997) Propriedades Granulometria (Peneiras) 9,52 mm 4,75 mm 2,36 mm 1,18 mm 0,60 mm 0,30 mm 0,15 mm 0,075 mm Forma dos gros 100 95-100 80-100 50-85 25-60 10-30 5-15 0 100 90-100 75-100 55-90 35-59 8-30 0-10 0-3 Austrlia Inglaterra Colcho de areia frica do Sul Estados Unidos (ASTM C 33) 100 95-100 85-100 50-85 25-60 10-30 2-10 0 Canad CSA A23.1 100 95-100 80-100 50-90 25-65 10-35 2-10 0

% passante 100 90-100 75-100 55-90 35-70 8-35 1-10 0-3

Angular e/ou pontiagudos

Tabela 2. 3 - Especificaes da areia de rejuntamento (Burack, 2002, Shackel, 1990, Knapton, 1997) Granulometria para rejuntamento das PPC Norma Americana ASTM C144 Peneira Areia Natural Areia Artificial Norma Canadense CSA A179 100 95-100 90-100 35-80 15-50 2-15 0 Austrlia frica do Sul

% passante 4,75 mm 2,36 mm 1,18 mm 0,600 mm 0,300 mm 0,150 mm 0,075 mm 100 95-100 70-100 40-75 10-35 2-15 0-1 100 95-100 70-100 40-100 20-40 10-25 0-1 100 100 90-100 60-90 30-60 15-30 5-10

25 Beaty (1996) relaciona trs ensaios de degradao (Degradation Tests) para avaliar a durabilidade do agregado fino atravs do desgaste acelerado de suas partculas. Dois destes ensaios so anlogos ao de abraso mini-Los Angeles, e diferem principalmente na quantidade de material ensaiado e na agressividade da carga utilizada. O terceiro chamado de ensaio de atrito (Atrition Test). a) Ensaio de Durabilidade Lilley and Dowson Este ensaio o mais utilizado e especificado internacionalmente. Foi desenvolvido na Inglaterra como resultado da colaborao conjunta da Cement and Concrete Association e uma das maiores produtoras de PPC daquele pas. Foi desenvolvido especificamente para aplicaes na camada de colcho de areia utilizado nos pavimentos de PPC. Atualmente o ensaio mais recomendado pela maioria dos autores e Institutos Internacionais de Pesquisa. No Anexo I apresenta-se uma descrio sinttica deste ensaio. Knapton (1997) d os limites mnimo e mximo recomendados para os resultados do ensaio de durabilidade Lilley and Dowson, que so reproduzidos na tabela 2.4. Tabela 2. 4 - Limites aceitveis da areia aps o ensaio de durabilidade Lilley and Dowson (Knapton, 1997) Variao % Peneiras (% passante) N 200 (0,075 mm) N 100 (0,150 mm) N 50 (0,300 mm) b) Ensaio de Degradao MicroDeval O ensaio de degradao Micro-Deval foi originalmente desenvolvido na Frana como um ensaio para agregado grado. Foi adaptado pelo Ministrio de Transporte de Ontrio, Canad, para avaliao da qualidade do agregado mido para concreto e asfalto, adaptado do ensaio de sanidade a sulfatos. antes e depois da utilizao da areia no colcho 2% 5% 5% 2% 15% 35% % passante mxima

26 c) Ensaio de Atrito Modificado O ensaio de atrito para determinao da resistncia ao desgaste por atrito est normalizado na Inglaterra desde 1960 e na norma Americana ASTM D2-1698 desde 1972. Este ensaio continua sendo utilizado at hoje na Inglaterra em lastro de ferrovia para o material passante na peneira de 50 mm e retido na peneira de 37,5 mm. Este ensaio foi adaptado para a areia do colcho de areia dos pavimentos PPC, reduzindo o volume do cilindro de atrito e ajustando a malha das peneiras para 10 vezes menor. Yaginuma (2000) indica outros dois tipos de ensaio para avaliar a degradao da areia: o ensaio de Impacto e o ensaio de Viscosidade Seca da areia. O ensaio de Viscosidade Seca serve para avaliar a qualidade da areia atravs da forma de seus gros. Mori (2000) e Yaginuma (2000) utilizaram o ensaio de Viscosidade Seca correlacionando o tempo de escoamento da areia em um funil padro com a forma de seus gros. Quanto mais angular a forma dos gros maior o tempo de escoamento (Ver anexo I). O ensaio de Triturao um ensaio complementar que segue a mesma linha do ensaio de Impacto. Tambm indicado por Mori (2000), e seu resultado referido porcentagem de areia passante na peneira de 0,075 mm aps a triturao. No Anexo I apresenta-se uma descrio deste ensaio. Dentre todos os ensaios citados na reviso bibliogrfica realizada, o ensaio de impacto o mais simples de todos na opinio do autor desta tese. realizado no cilindro do ensaio de CBR de 150 mm de dimetro, que preenchido com areia com umidade natural, at 1/3 de sua altura. Utilizando um soquete de compactao de 4,5 kg e 45 cm de altura, aplicam-se 67 golpes por camada na amostra moldada no cilindro. Aps a aplicao dos golpes, efetua-se a granulometria por lavagem na peneira 0,075 mm. O resultado expresso como o percentual passante na peneira 0,075 mm antes e depois do ensaio em cada peneira. Como mencionado, a forma dos gros da areia utilizada no colcho influi diretamente no fenmeno do endurecimento progressivo do colcho (Hardening), o que provoca o fenmeno de flutuao de peas da camada de revestimento (Shackel, 1990; Knapton, 1997; Beaty, 1992; Yaginuma et al, 2000; Karasawa, 2000).

27 A tabela 2.5 relaciona os ensaios que devem ser utilizados para anlise da areia a ser usada na camada de assentamento e rejuntamento das PPC. Tabela 2. 5 - Resumo dos ensaios de areia para a camada de assentamento das PPC Ensaio Tipo do Mtodo Utilizado Granulometria atravs de peneiras normalizadas de 4,75/2,36/1,18/0,6/0,3/0,15/0,075 mm); Faixas granulomtricas prestabelecidas Objetivo Verificar limites fsicos de tamanho dos gros em todas as peneiras; Granulometria Mdulo de finura; Percentual na peneira 0,075mm Verificar a densidade real Massa Frasco de Chapman dos gros especfica Massa unitria Caixa retangular normalizada Conhecer volume aparente Presena de substncias Matria Ensaio Qualitativo com soluo de indesejveis que possa Orgnica cido tnico comprometer a estabilidade da camada ou junta Verificar capacidade de Absoro Saturao dos gros em gua absoro de gua Verificar o comportamento Teste de Durabilidade (Lilley-Dowson) do material sob condies Testes de Ensaio Degradao Micro-Deval de desgaste; Durabilidade Ensaio de Atrito Modificado Presena de partculas Teste de impacto inferiores a 75 m Forma dos Teste de Viscosidade Seca Verificar a forma dos gros gros

2.2.5

Demais camadas do pavimento de PPC e Subleito

Segundo Shackel (1990), o tipo, qualidade e espessura do material utilizado na base e sub-base so os fatores que afetam diretamente o desempenho estrutural destas camadas no pavimento de PPC. O pavimento de PPC apresenta comportamento estrutural bem prximo ao dos pavimentos flexveis. Esta constatao registrada na maioria dos mtodos de dimensionamento existentes. Os requisitos de especificao de qualidade e execuo para as camadas de base, sub-base e subleito so basicamente os mesmos dos pavimentos asflticos. Knapton (1995) relata que os procedimentos de dimensionamento da Federal Aviation Administration (FAA), utilizam a mesma metodologia para os pavimentos flexveis e os

28 pavimentos de PPC, onde, basicamente, no processo de dimensionamento as variveis independentes so: Resistncia do subleito (determinada atravs do mtodo do CBR) Tipo de material a ser utilizado na base granular ou estabilizado quimicamente. Trfego (No caso, seleo dos tipos de aeronaves e nmero de decolagens equivalentes anuais). As variveis dependentes ou resposta so: Espessura total do pavimento Espessura do revestimento (PPC + colcho de areia) + camada de base Espessura mnima da Base

Shackel (1991) cita que, em duas pesquisas em pistas de ensaios acelerados, foram estudadas correlaes entre deformao permanente, deflexes plsticas e tenses no subleito em relao espessura da PPC. Conforme j mostrado nas figuras 2.6 e 2.12, a variao da espessura na camada de revestimento, mais precisamente na espessura das PPC, mais significativo que a variao da espessura da base, confirmando a importncia estrutural da camada de revestimento. Por outro lado, o custo da camada de base e sub-base menor que o da espessura da camada de PPC, em termos de m de material.

Figura 2. 13 - Influncia do efeito combinado das espessuras do revestimento e da base no desempenho do pavimento, para a forma geomtrica da PPC indicada no grfico (Shackel, 1990).

29 2.3 INFLUNCIA DO TIPO DE MQUINA NO PROCESSO DE FABRICAO DA PPC Os processos de moldagem das PPC so divididos em dois grandes grupos: manual e mecnico. No processo manual, a quantidade de moldes disponveis e a qualidade da mo de obra determinaro a capacidade produtiva da indstria. O preenchimento dos moldes realizado por via manual, utilizando um concreto de consistncia plstica, geralmente sobre uma mesa vibratria. Neste processo, as PPC tm a vantagem de propiciar um excelente aspecto visual na superfcie dos pisos, oriundo do tipo de molde utilizado (metal, PVC ou fibra de vidro) e da consistncia plstica do concreto utilizado (Abreu, 2000). Porm este processo no representa a maioria das aplicaes atualmente e no o mais utilizado atualmente e, por isto, o seu processo produtivo no ser particularmente abordado neste trabalho. No processo mecnico, a resistncia e a durabilidade das PPC so obtidas atravs de alta presso e cuidadosa regulagem de vibrao dos equipamentos especificamente projetados para a produo em escala, que necessariamente utiliza concreto com consistncia seca. Os benefcios da produo em escala so principalmente o controle de homogeneidade das resistncias mecnicas, textura e dimenses que pode ser exercido durante a fabricao dos produtos produzidos (Shackel, 1990). Estes equipamentos so vibroprensas multifuncionais que podem ser utilizadas na produo de uma grande famlia de produtos de artefatos de cimento, tais como: blocos de concreto, tijolos, meio fio, grelhas, peas pr-moldadas de concreto (PPC), placas e etc. Desde a dcada de 1970, vrios tipos de equipamentos tm sido patenteados em todo o mundo. Uma classificao inicial destes tipos de equipamentos quanto ao seu processo de desforma. Vibroprensa tipo poedeira Vibroprensa com desforma sobre paletes Vibroprensa com desforma de multi-camada

30 As vibroprensas tipo poedeira so equipamentos dotados de pneus ou trilhos para se movimentarem livremente. Utilizam o prprio piso onde se movimentam para fazer a desforma das PPC. Este tipo de equipamento pouco utilizado em nosso pas nos dias de hoje, devido a necessidade de grandes espaos horizontais para atender a sua capacidade produtiva. Geralmente, o perodo de endurecimento inicial das peas recm desmoldadas em torno de 24 horas, o que dificulta e/ou impede os procedimentos de cura. Existem pouqussimos equipamentos deste tipo operando em nosso pas, pois necessitam de grande mo de obra nas etapas de transporte para a estocagem final das peas, alm das resistncias variarem bastante quando os cuidados de cura no so tomados. As vibroprensas de desforma sobre paletes utilizam a prpria mesa da mquina para efetuar as operaes de desmoldagem. Os equipamentos so estticos e a desforma realizada sobre paletes, que alimentam manual ou automaticamente o equipamento a cada ciclo de fabricao. Os paletes so recolhidos em mesas transportadoras e dispostos em prateleiras especiais ou colocadas em reas pr-determinadas para iniciar a etapa de cura. A cura feita geralmente em cmaras especiais de alta capacidade e rotatividade at o empilhamento das peas no estoque, consumindo uma pequena rea do local de fabricao. Em funo do tamanho do equipamento e custo inicial de implantao, podem ser utilizados paletes de ao ou madeira. A capacidade produtiva dos equipamentos com desforma sobre paletes definida pelo seu tamanho, tipo de acionamento de vibrao e prensagem (pneumtico e/ou hidrulico), potncia e tipo de vibradores empregados. Um fator diferenciador o sistema de alimentao do concreto mquina que permite manter a constncia e homogeneidade de produo. Estas caractersticas levam os equipamentos a definir sua produtividade por unidade de ciclo de produo, definida como sendo a capacidade do equipamento de produzir um nmero de paletes por minuto em funo do tipo de produto fabricado. Apesar das caractersticas multifuncionais das vibroprensas, sua regulagem de energia de vibrao e prensagem funo do tipo de pea a ser produzido. A mxima compacidade da mistura seca nas peas vibroprensadas obtida atravs do ajuste conjunto da dosagem do concreto utilizado com a potncia e vibrao do equipamento. A forma geomtrica, volume de concreto por pea, altura e superfcie de

31 contato entre a pea e a forma da mquina tambm influem no desempenho das peas produzidas. A principal diferena entre essas prensas e as de multi-camadas que nas ltimas as peas so desmoldadas em camadas. Este equipamento o mais moderno existente atualmente e representa um grande avano no processo de fabricao das PPC, pois as mesmas j saem da mquina previamente arrumadas no prprio palete que ser enviado obra. Ainda no existe nenhum equipamento deste tipo operando no pas. Usando-se esse equipamento a cura fica muito facilitada, pois desde a desmoldagem as peas protegem umas as outras evitando perder a gua de amassamento. Existe tambm o sistema que permite pr-organizar o modelo de assentamento com a possibilidade de inserir peas de cores distintas automaticamente no mesmo palete. Na verdade, este sistema um grande paletizador automtico integrado mquina de multicamada. Imazu (1996) diz que as principais vantagens do sistema de arranjo automtico com cores distintas so: Possibilita combinar peas de trs diferentes cores e trs diferentes formas geomtricas concomitantemente; Possibilita a montagem de quatro arranjos de assentamento; Mistura modelos de peas no mesmo palete; Produz uma bandeja de at 1,14 m de peas por palete.

2.4 Estgio atual das normas internacionais e brasileiras 2.4.1 Introduo

Os pases europeus so os que tm mais tradio na utilizao da pavimentao de PPC. Basicamente, as normas existentes em todo o mundo tiveram sua origem nas experincias de pases europeus, como: Alemanha, Holanda, Blgica e Frana. Somente a partir da dcada de 1970, os Estados Unidos e Canad apareceram no cenrio internacional como pases exportadores de equipamentos de fabricao e experincia tecnolgica neste tipo de pavimentao.

32 Devido ao impressionante crescimento registrado nos ltimos anos deste tipo de pavimentao em todo o mundo, percebe-se que na maioria dos pases acontece uma grande reviso nos processos normativos, na tentativa de obter o consenso sobre os tipos de ensaios utilizados para verificar o desempenho das PPC. tendncia tambm estabelecer especificaes de qualidade para controles de recebimento e das tcnicas construtivas. A Alemanha um dos pases pioneiros em todo o processo de fabricao e utilizao da tecnologia de pavimentao de peas pequenas e segmentadas desde a dcada de 1940. dos alemes o mrito do desenvolvimento tecnolgico dos primeiros equipamentos do tipo vibroprensa para fabricao das PPC em larga escala, que possibilitou a existncia de peas de excelente resistncia mecnica e controle dimensional. Tudo isto levou a um crescimento exponencial da utilizao das PPC em todo o mundo aps a dcada de 1970 provocando sucessivas revises das normas internacionais. Na Blgica, por exemplo, nos anos de 1970 e 1980 a pavimentao de PPC ganhou grande importncia. Sua utilizao se deu principalmente na reurbanizao arquitetnica das cidades, com nfase nas reas e ruas residenciais, caladas, praas, etc.. A produo de PPC passou de 742.000 m em 1970 para 4.800.000 m em 1989 (Decramer, 1992). A grande demanda pela pavimentao PPC tambm observada em outros pases europeus, na Amrica do Norte, Austrlia, Japo e frica do Sul. Segundo Shackel (1990) as especificaes gerais sobre PPC compreendem cinco caractersticas consideradas importantes para o respectivo controle, que so: a) Materiais Faz-se necessrio a especificao dos tipos de materiais que podem ser utilizados na fabricao e execuo dos pavimentos de PPC. O tipo de cimento, agregados midos e grados, aditivos, pigmentos e gua normalmente seguem as mesmas especificaes relativas ao concreto, sendo usadas as normas nacionais de cada pas. Em alguns casos especificada, por exemplo, a faixa granulomtrica do agregado grado para a fabricao das PPC.

33 O objetivo principal de estabelecer padres de qualidade para materiais utilizados garantir a durabilidade das PPC, nas condies ambientais e de utilizao onde o pavimento ser construdo. b) Anlise Dimensional Tolerncias A falta de um controle dimensional das PPC influencia o funcionamento do pavimento de PPC. Ela afeta o perfeito alinhamento horizontal das PPC, prejudicando o assentamento e a manuteno (no caso da necessidade de substituir uma PPC aps assentada). No havendo preciso dimensional entre as PPC, as juntas no mais se encontram, o que impede a execuo do modelo escolhido para o assentamento. Apenas no modelo de fileiras, possvel variar a espessura das juntas sem atrapalhar o assentamento. Existe uma forma simplificada de verificar o aspecto dimensional das PPC em uma rea j assentada, atravs da seguinte frmula:

L = n B + (n 1 ) Xonde: L : Segmento de reta escolhido sobre uma rea qualquer do pavimento de PPC B: Largura de uma pea aleatria contida no segmento (L) n : nmero inteiro que corresponde ao total de peas contidas no segmento (L)

(2.1)

X : Mdia aritmtica do nmero de juntas contidas em um determinado comprimentode peas assentadas (L) Caso a expresso 2.1 no seja satisfeita, existem grandes variaes nas dimenses das PPC. Neste caso, no ser possvel manter o alinhamento de juntas para o modelo de assentamento utilizado. A outra importncia do aspecto dimensional das peas est relacionada com sua espessura, o que afeta o nivelamento final do pavimento aps um determinado perodo de trfego. De acordo com Morrish, apud. Shackel (1991), a experincia alem mostra que uma variao considervel na altura das peas provoca uma perda progressiva de nivelamento da superfcie do pavimento, conforme ilustra a figura 2.14.

34

Figura 2. 14 - Perda progressiva de nivelamento da superfcie do pavimento devido a variaes de espessura nas PPC (Morish, apud Shackel, 1990). Na maior parte das especificaes existentes, as tolerncias das variaes de comprimento e largura das peas vo de 2,0 a 3,0 mm, enquanto para a espessura so de 2,0 a 5,0 mm. c) Resistncia As PPC devem ter resistncia suficiente para garantir seu manuseio durante a sua fabricao e execuo do pavimento, alm de ter capacidade estrutural suficiente para resistir s aes do trfego e quaisquer outras formas de utilizao. Na maioria das especificaes internacionais o controle de resistncia das PPC um dos ensaios mais requeridos. A incidncia de problemas registrados nos pavimentos devido a uma resistncia baixa das PPC muito pequena. Na frica do Sul foi realizada uma pesquisa em pistas experimentais onde concluiu-se no haver correlao entre a resistncia da PPC e o comportamento estrutural do pavimento. Foram investigadas PPC com resistncias compresso variando entre 25 e 55 MPa (Shackel, 1990). Esta experincia sugere que uma alta resistncia da PPC no necessria para garantir uma boa performance do pavimento de PPC.

35 Apesar disso, a maioria das especificaes mundiais estabelece que as PPC devem apresentar resistncia compresso maior que 40,0 MPa ou resistncia flexo maior que 3,5 MPa, independentemente do mtodo de ensaio utilizado. No que se refere s especificaes de resistncias mecnicas a interpretao dos resultados, n