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UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL

DEPARTAMENTO DE CINCIAS EXATAS E ENGENHARIAS

Curso de Graduao em Engenharia Civil

CARLOS FILIPE SANTOS CORREIA E SILVA

REUTILIZAO DO RESDUO ORIUNDO DOS SERVIOS DE RESTAURAO ASFLTICA COMO MATERIAL ALTERNATIVO

EM CAMADAS DE PAVIMENTOS FLEXVEIS

Iju/RS 2012


REUTILIZAO DO RESDUO ORIUNDO DOS SERVIOS DE RESTAURAO ASFLTICA COMO MATERIAL ALTERNATIVO

EM CAMADAS DE PAVIMENTOS FLEXVEIS

Trabalho de Concluso do Curso de Graduao em Engenharia Civil apresentado como requisito parcial para obteno do ttulo de Engenheiro Civil

Orientador: Prof. Jos Antnio Santana Echeverria, Mestre

Iju/RS 2012


REUTILIZAO DO RESDUO ORIUNDO DOS SERVIOS DE RESTAURAO ASFLTICA COMO MATERIAL ALTERNATIVO EM CAMADAS DE

PAVIMENTOS FLEXVEIS

Trabalho de Concluso de Curso defendido e aprovado em sua forma final pelo professor orientador e pelo membro da banca examinadora

Banca examinadora

________________________________________

Prof. Jos Antnio Santana Echeverria, Mestre - Orientador

________________________________________

Prof. Carlos Alberto Simes Pires Wayhs, Mestre

Iju, 11 de Dezembro de 2012

Trabadjo ly e dedycado pa nhas

pays, mamamamamamamama ku papapapapapapapa. Nha txon na

strada dy byda .

AGRADECIMENTOS

Ao professor, amigo e orientador deste trabalho, Jos A. S. Echeverria, que com os seus rabiscos e explica mais foi lapidando este TCC. E que com os seus 400.000 vocbulos me ensinou a ser um talenteux.

Ao professor Luciano P. Specht, pela amizade e pela mestria com que me apresentou ao mundo da geotcnica.

Aos funcionrios do Laboratrio de Engenharia Civil, Luiz Donato e Felipe Demari , pelo apoio durante os ensaios de laboratrio, em especial ao Felipe por sempre gritar: Fora no ltimo golpe.

Ao Sr. Gederson (Prefeito do Municpio de Bozano), ao Sr. Firmo e aos engenheiros: Ricardo Simas Dutra, Leonardo Nunes Holderbraum, Nelson Viana e Fabiano Fabri Secchi, pelo apoio durante a execuo da pista experimental.

A TODOS os professores e funcionrios do Curso de Engenharia Civil, pela amizade e pelas conversas nas salas de aula e nos corredores.

A TODOS os colegas do grupo PET (2008 a 2012), pelas vrias horas de conversa e descontrao.

A TODOS os colegas, de Clculo I a Projetos Integrados, pela amizade e companheirismo durante o curso.

A TODOS os amigos e familiares que me apoiaram, quer de perto quer de longe, ao longo desta jornada.

In the midst of winter, I finally learned that there was in me an invincible summer. -Albert Camus

RESUMO

Uma tcnica de restaurao de pavimentos, bastante empregada atualmente, a fresagem do revestimento asfltico e recomposio com um novo revestimento. Na operao de fresagem gerado um grande volume de resduo, material fresado, que normalmente descartado em bota-fora. Face ao desafio moderno de dar um destino ecologicamente correto para os resduos, este trabalho apresenta uma soluo para a reutilizao do material fresado em camadas granulares de pavimentos flexveis. Os ensaios de caracterizao mostram que a granulometria do fresado no se enquadra nas faixas de estabilizao granulomtrica, carecendo de finos. Apesar de apresentar certa degradao durante o ensaio de compactao Proctor o material fresado tem um ndice de suporte califrnia maior do que 20%, para a energia modificada. Para corrigir a deficincia de finos o material fresado foi misturado com p-de-pedra em dois teores diferentes (30% e 70%). As misturas apresentaram melhoras no comportamento mecnico, alcanando massas especficas maiores que o fresado e tambm ndices de suporte califrnia maiores. Tambm relatado a execuo de uma pista experimental numa rua lateral a BR-285 na cidade de Bozano, utilizando material fresado estabilizado granulometricamente com a adio de p-de-pedra, como material de base de pavimento. Alm dos processos executivos so apresentados levantamentos defletomtricos que permitem concluir que simultaneamente a um descarte adequado a utilizao do material fresado na camada de base uma tima soluo para pavimentos de baixo volume de trfego.

Palavras-chave:

material fresado; pista experimental; pavimento baixo custo

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Resposta mecnica de um pavimento .......................................................................... 15 Figura 2: Corte transversal de um pavimento flexvel ................................................................ 16 Figura 3: Estados fsicos de misturas granulomtricas ............................................................... 18 Figura 4: Fresadora de pequeno porte ......................................................................................... 24 Figura 5: Fresadora de mdio porte ............................................................................................. 24 Figura 6: Fresadora de grande porte ............................................................................................ 24 Figura 7: Sentido de giro do cilindro ........................................................................................... 25 Figura 8: Operao de fresagem de um equipamento de grande porte ....................................... 26 Figura 9: Curvas granulomtricas do material fresado ............................................................... 27 Figura 10: Local de coleta do material fresado ........................................................................... 30 Figura 11: Fresagem da BR-158, km 196 + 800 ......................................................................... 30 Figura 12: Secagem ao ar do fresado .......................................................................................... 31 Figura 13: Rotarex ....................................................................................................................... 33

Figura 14: Determinao da massa especfica dos gros e absoro .......................................... 34 Figura 15: Determinao da densidade real do agregado mido ................................................ 35 Figura 16: Aspecto da granulometria padro adotada, antes da compactao ............................ 37 Figura 17: Corpos-de-prova imersos no tanque .......................................................................... 38 Figura 18: Penetrao do corpo-de-prova ................................................................................... 39 Figura 19: Seo esquemtica do pavimento .............................................................................. 39 Figura 20: Localizao da pista experimental ............................................................................. 40 Figura 21: Situao da rua lateral antes da construo da pista .................................................. 40 Figura 22: Pilha do material fresado no ptio da prefeitura ........................................................ 41 Figura 23: Tela do aplicativo RETROANALISE ....................................................................... 43 Figura 24: Curva granulomtrica dos materiais .......................................................................... 45 Figura 25: Curva granulomtrica do MF com e sem ligante ....................................................... 46 Figura 26: MF antes (a) e aps (b) da compactao na energia intermediria ............................ 49 Figura 27: Curvas granulomtricas aps o ensaio de IDP........................................................... 49 Figura 28: Curvas de compactao do MF .................................................................................. 50 Figura 29: Bleeding na compactao do MF ............................................................................... 51 Figura 30: Curvas de compactao (energia modificada) do PDP e das misturas ...................... 52 Figura 31: Espirro do material fino ............................................................................................. 53

Figura 32: ISC do MF versus d .............................................................................................. 54

Figura 33: ISC das misturas versus w ...................................................................................... 55 Figura 34: Curva granulomtrica do solo de subleito .............................................................. 56 Figura 35: Curva de compactao (energia normal) do solo .................................................... 57 Figura 36: Curvas granulomtricas .......................................................................................... 58 Figura 37: Curvas de compactao dos fresados e das misturas (energia intermediria) ........ 59 Figura 38 - 1 a 24: Relatrio fotogrfico da execuo e controle tecnolgico ......................... 61 Figura 39: Levantamentos Defletomtricos ............................................................................. 65 Figura 40: Mdulos retroanalisados versus estacas .................................................................. 68

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Parmetros para Base e Sub-base estabilizadas granulometricamente........................ 19 Tabela 2: Faixas granulomtricas para material estabilizado granulometricamente ................... 32 Tabela 3: Percentagens passantes mdias de cada material ........................................................ 44 Tabela 4: Resultados da extrao de betume ............................................................................... 45 Tabela 5: Granulometria das amostras do MF sem ligante ......................................................... 46 Tabela 6: Massas especficas e absoro dos materiais .............................................................. 47 Tabela 7: Resultados do ensaio de IDP para a energia intermediria ......................................... 48 Tabela 8: Resultados do ensaio de IDP para a energia modificada ............................................. 48 Tabela 9: Resultados do ensaio de compactao Proctor para o MF .......................................... 50 Tabela 10: Resultados do ensaio de compactao (energia modificada) .................................... 52 Tabela 11: Resultados mdios do ensaio de ISC para o MF ....................................................... 54 Tabela 12: Resultados mdios do ensaio de ISC para as misturas ............................................. 55 Tabela 13: Propriedades fsicas do solo de subleito ................................................................... 56 Tabela 14: Percentagens passantes mdias ................................................................................. 58 Tabela 15: Resultados do ensaio de compactao (energia intermediria) ................................ 59 Tabela 16: Resultados do ensaio de frasco de areia .................................................................... 60 Tabela 17: Bacias de deflexo levantadas com a viga Benkelman ............................................. 66 Tabela 18: Mdulos retroanalisados ........................................................................................... 68

LISTA DE SIGLAS E SMBOLOS

%n percentagem da massa da frao n 30MF/70PDP Mistura de 30% de material fresado com 70% de P-de-pedra 70MF/30PDP Mistura de 70% de material fresado com 30% de P-de-pedra 70MFB/30PDP Mistura de 70% de material fresado Bozano com 30% de P-de-pedra a absoro de gua ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas CAP Cimento Asfltico de Petrleo CBR Califrnia Bearing Ratio CM-30 asfalto diludo de cura mdia CNT Confederao Nacional de Trnsito D diferena percentual D0 deflexo real ou verdadeira Dn deflexo a n cm do ponto de prova Dr densidade real do agregado mido DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem DNIT Departamento Nacional de Infraestruturas de Transportes ES Especificao de Servio FWD Falling Weight Deflectometer Gm massa especfica mdia Gn massa especfica da frao n Gsa massa especfica do agregado na condio seca Gsb ,massa especfica do agregado na condio SSS G.C. grau de compactao s Peso especfico dos gros IDP ndice de Degradao Proctor IP ndice de Plasticidade ISC ndice de Suporte Califrnia IDp ndice de Degradao Proctor do trabalho LL Limite de Liquidez LP Limite de Plasticidade MCT Miniatura Compactada Tropical ME Mtodo de Ensaio

MF Material Fresado MFB Material Fresado Bozano MF/PDP Mistura de material fresado com p-de-pedra Mr mdulo de resilincia do material MR

mdulo retroanalisado NBR Norma Brasileira

PDP P-de-Pedra PAC Programa de Acelerao do Crescimento Pa peso da amostra antes da extrao Pd peso da amostra depois da extrao

d massa especfica aparente seca

dmx massa especfica aparente seca mxima

n massa especfica aparente mida

R

raio de curvatura R2 coeficiente de regresso S grau de saturao SSS Superfcie Saturada Seca TSD

tratamento superficial duplo T teor de betume UNIJUI Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul VB viga Benkelman

wot umidade tima w umidade do material

SUMRIO

INTRODUO ...................................................................................................................... 14 1 FUNDAMENTAO TERICA ...................................................................................... 15 1.1 ESTRUTURA E MATERIAIS DE PAVIMENTOS FLEXVEIS .................................... 15 1.1.1 Base e sub-base de pavimentos flexveis ...................................................................... 16 1.1.2 Estabilizao granulomtrica de base e sub-base ...................................................... 17 1.1.3 Comportamento mecnico dos materiais de base e sub-base ................................... 19 1.2 RESTAURAO DE PAVIMENTOS FLEXVEIS ....................................................... 20 1.3 FRESAGEM ...................................................................................................................... 21

1.3.1 Conceitos bsicos .......................................................................................................... 21 1.3.1.1 Tipos de fresagem ........................................................................................................ 22 1.3.1.2 Tcnicas de fresagem................................................................................................... 22 1.3.2 Equipamentos ............................................................................................................... 23 1.3.2.1 Mquina fresadora ....................................................................................................... 23 1.3.2.2 Cilindro fresador .......................................................................................................... 25 1.3.2.3 Dentes de corte ............................................................................................................ 25 1.3.2.4 Correia transportadora ................................................................................................. 25 1.3.2.5 Equipamentos, sistemas e servios adicionais ............................................................. 26 1.3.3 Material fresado ............................................................................................................ 26 2 METODOLOGIA ............................................................................................................... 29 2.1 CLASSIFICAO DA PESQUISA ................................................................................. 29 2.2 PLANEJAMENTO DA PESQUISA ................................................................................. 29 2.3 MATERIAIS ..................................................................................................................... 30 2.3.1 Material fresado ............................................................................................................ 30 2.3.2 P-de-pedra ................................................................................................................... 31 2.3.3 Misturas ......................................................................................................................... 31 2.4 ENSAIOS DE LABORATRIO ...................................................................................... 32 2.4.1 Anlise granulomtrica ................................................................................................ 32 2.4.2 Teor de betume e granulometria sem ligante ............................................................. 32 2.4.3 Massa especfica dos gros e absoro de gua ......................................................... 34 2.4.4 Ensaio de compactao Proctor .................................................................................. 36 2.4.5 ndice de Degradao Proctor ..................................................................................... 37 2.4.6 ndice de Suporte Califrnia ....................................................................................... 38

2.5 PISTA EXPERIMENTAL ................................................................................................ 39 2.5.1 Localizao e caractersticas ....................................................................................... 39 2.5.2 Caracterizao dos materiais e execuo da pista experimental ............................. 40 2.5.2.1 Caracterizao dos materiais ....................................................................................... 41 2.5.2.2 Execuo e controle tecnolgico ................................................................................. 42 2.5.3 Retroanlise das bacias de deflexo ............................................................................ 42 3 ANLISE E DISCUSSO DOS RESULTADOS ........................................................... 44 3.1 ENSAIOS DE LABORATRIO ...................................................................................... 44 3.1.1 Granulometria dos materiais e misturas .................................................................... 44 3.1.2 Teor de betume e granulometria sem ligante ............................................................. 45 3.1.3 Massa especfica dos gros e absoro de gua ......................................................... 47 3.1.4 ndice de Degradao Proctor ..................................................................................... 47 3.1.5 Ensaio de Compactao Proctor ................................................................................. 50 3.1.6 ndice de Suporte Califrnia ....................................................................................... 53 3.2 PISTA EXPERIMENTAL ................................................................................................ 56 3.2.1 Caracterizao dos materiais ...................................................................................... 56 3.2.1.1 Solo do subleito ........................................................................................................... 56 3.2.1.2 Material fresado e mistura ........................................................................................... 57 3.2.2 Execuo e controle tecnolgico .................................................................................. 60 3.2.3 Retroanlise das bacias de deflexo ............................................................................ 66 CONCLUSO ........................................................................................................................ 69 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................................. 71

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INTRODUO

As obras da Copa 2014 e o Programa de Acelerao do Crescimento (PAC) induziram investimentos na melhoria das condies de rodovias, o que vem trazendo ganhos na eficincia logstica, diminuio de custos do transporte, facilitando assim a integrao nacional. Porm, segundo pesquisa da Confederao Nacional de Transportes CNT (2012), 46,0% da extenso das rodovias do pas possuem Classificao Geral nos nveis: regular, ruim ou pssimo, ainda de acordo com a CNT (2012) quanto pior a qualidade, menor ser a velocidade de trfego e maior a demora para a entrega de cargas e para as viagens de passageiros, evidenciando a necessidade de intervenes para a restaurao e reabilitao do modal rodovirio.

Uma tcnica de restaurao, bastante empregada atualmente, a fresagem do revestimento asfltico e recomposio com um novo revestimento asfltico. A etapa

preliminar de fresagem consiste na operao de corte do revestimento asfltico, esta atividade destaca-se como uma das que produzem grande quantidade de resduo nas obras de restaurao de rodovias, o fresado asfltico, que constitudo por: brita, areia, filler e Cimento Asfltico de Petrleo (CAP). Este rejeito geralmente descartado em bota-fora ou utilizado como revestimento primrio sem compactao em estradas vicinais e ptios, contrariando a tendncia contempornea de construir sustentavelmente: limitando os gastos energticos e a gerao de resduos.

Dentro do tema materiais de pavimentao este trabalho tem como principal objetivo avaliar a reutilizao deste resduo em camadas granulares de pavimentos flexveis. Tendo como objetivos especficos:

caracterizar e avaliar, do ponto de vista rodovirio, as propriedades fsicas e mecnicas do material proveniente da fresagem do revestimento asfltico;

sugerir uma soluo vivel para o emprego em camadas de base, do resduo dos servios de restaurao asfltica material;

construir uma pista experimental para a aplicao e avaliao de uma soluo de reutilizao do material fresado em camadas granulares.

Ao final deste trabalho pretende-se apresentar uma soluo ambientalmente correta, tcnica e economicamente vivel para a reutilizao do material fresado em camadas granulares de pavimentos flexveis.

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1 FUNDAMENTAO TERICA

1.1 ESTRUTURA E MATERIAIS DE PAVIMENTOS FLEXVEIS

A Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT), atravs da norma NBR 7207/82, conceitua o pavimento como sendo uma estrutura construda aps a terraplenagem e destinada economicamente e simultaneamente em seu conjunto a: resistir e distribuir ao subleito os esforos verticais produzidos pelo trfego; melhorar as condies de rolamento quanto comodidade e segurana; e resistir aos esforos horizontais que nele atuam tornando mais durvel a superfcie de rolamento.

Os pavimentos rodovirios so normalmente classificados em rgidos e flexveis. Geralmente os pavimentos rgidos tm revestimento de concreto de cimento Portland e os flexveis revestimento de concreto de cimento asfltico de petrleo. Os termos rgidos e flexveis dizem respeito s respostas estruturais dos materiais isoladamente e, mais importante ainda, s respostas estruturais de todo o pavimento (Figura 1). Um pavimento flexvel sob carregamento apresenta um campo de tenses concentrado enquanto um pavimento rgido apresenta um campo bem mais disperso, com as tenses distribudas em uma rea maior (BALBO, 2007; PAPAGIANAKIS & MASAD, 2007).

Figura 1: Resposta mecnica de um pavimento

Fonte: Adaptado de Balbo (2007, p. 47)

Porm esses termos podem ser inadequados para classificar um pavimento quando se toma o revestimento como referncia, pois o comportamento mecnico deste pode no ser representativo do pavimento, devendo-se nestes casos delimitar qual o tipo de material do revestimento (BALBO, 2007).

(a) flexvel: tenses concentradas (b) rgido: tenses distribudas

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Tradicionalmente os pavimentos flexveis so aqueles em que o revestimento composto por uma mistura constituda basicamente de agregados e ligantes asflticos. Formados normalmente por quatro camadas principais: revestimento asfltico, base, sub-base e reforo do subleito (Figura 2). O revestimento asfltico pode ser composto por camada de rolamento - em contato direto com as rodas dos veculos - e por camadas intermedirias ou de ligao (BERNUCCI et al., 2008).

Yoder e Witczak (1975) definem pavimento flexvel como aquele em que as deformaes, at certo limite, no levam ao rompimento. Dimensionado normalmente compresso e a trao na flexo.

Figura 2: Corte transversal de um pavimento flexvel

Fonte: Bernucci et. al. (2008, p. 10)

Balbo (2007) defende que o pavimento poder no possuir camada de sub-base ou de reforo, mas a existncia de revestimento e subleito so condies mnimas para que a estrutura seja chamada de pavimento. Ainda explica que a estrutura do pavimento concebida para receber e transmitir esforos de maneira a aliviar presses sobre as camadas inferiores, que geralmente so menos resistentes.

Para dimensionar adequadamente uma estrutura de pavimento deve-se conhecer as propriedades dos materiais utilizados, sua resistncia ruptura, permeabilidade e deformabilidade, frente repetio de carga e ao efeito do clima (SENO, 1997).

1.1.1 Base e Sub-Base de pavimentos flexveis

Papagiannakis e Masad (2007) salientam que as propriedades da base tm um papel vital na integridade estrutural e desempenho dos pavimentos. Em pavimentos flexveis, esta

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camada deve ser dimensionada de modo a ter resistncia suficiente para absorver as solicitaes impostas pelo trfego, distribuindo-as de forma atenuada sobre o subleito.

Quando, em funo desse dimensionamento, a camada de base se tornar muito espessa, procura-se dividi-la em duas camadas, criando-se uma sub-base, geralmente de menor custo (BALBO, 2007).

Os materiais utilizados nas camadas do pavimento so usualmente constitudos por: agregados, solos e, eventualmente, aditivos como cimento, cal, emulso asfltica, entre outros, podendo ser classificados segundo o seu comportamento frente aos esforos em: granulares e solos, estabilizados quimicamente ou cimentados e materiais asflticos (BERNUCCI et al., 2008).

Para as camadas de base e sub-base constitudas com materiais granulares e solos, tradicionalmente so utilizados os seguintes materiais:

- Brita Graduada Simples (BGS); - Bica Corrida; - Macadame Hidrulico; - Macadame Seco (MS); - Macadame Betuminoso; - Misturas Estabilizadas Granulometricamente; - Solo-Agregado; - Solo Natural; - Solo melhorado com cimento ou cal.

As camadas com materiais que no empregam estabilizao com ligante hidrulico ou asfltico so denominadas de camadas granulares. Recebem estabilizao puramente mecnica por compactao e adensamento dos materiais. Por no possurem coeso e no resistirem trao, trabalham sob esforos de compresso. Quando bem graduadas, so denominadas de misturas estabilizadas granulometricamente (BALBO 2007, BERNUCCI et al., 2008).

1.1.2 Estabilizao granulomtrica de base e sub-base

A estabilidade granulomtrica de misturas depende do tamanho das partculas (distribuio granulomtrica), do formato das partculas, da densidade relativa e do atrito interno. Dentre estes fatores, a distribuio granulomtrica ou seja a proporo de material

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fino para material grosso, considerado o aspecto mais influente na resistncia ao cisalhamento, devido ao atrito gerado entre as partculas (YODER e WITCZACK, 1975).

Figura 3: Estados fsicos de misturas granulomtricas

Fonte: Yoder e Witczack (1975, p. 357)

A Figura 3 ilustra os trs estados distintos de misturas granulomtricas: a) no contm material fino, a resistncia movida pelo contato gro-a-gro; baixa

densidade, porm de difcil manuseio durante a construo; b) contm material fino suficiente para preencher os vazios entre o material grado;

alta densidade e mais resistente que o 3.a; manuseio de moderada dificuldade; c) grande quantidade de finos, no havendo contato gro-a-gro; densidade e

estabilidade menor do que 3.b; manuseio relativamente fcil durante a construo.

Para bases de pavimentos as misturas onde o contato gro-a-gro seja garantido so as preferenciais, desde que atendam as faixas granulomtricas dadas em norma. Uma das caractersticas do agregado que influenciam a estabilizao a resistncia mecnica do agregado, que deve ser suficiente para reter aproximadamente a mesma distribuio granulomtrica durante a compactao e a posterior utilizao pelo trfego, pois o fator determinante no sucesso do emprego da estabilizao granulomtrica a correta compactao do material, o que lhe confere grande resistncia aos esforos verticais de compresso (BALBO, 2007; BERNUCCI et al., 2008; YODER e WITCZACK, 1975).

O Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER) atual Departamento Nacional de Infra-Estrutura em Transportes (DNIT) atravs das suas especificaes de servio:

DNER ES 301/97 Sub-base Estabilizada Granulometricamente;

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DNER ES 303/97 Base Estabilizada Granulometricamente; estabelece os procedimentos de execuo e os parmetros de aceitao e qualidade para materiais de base e sub-bases estabilizadas granulometricamente. A Tabela 1 apresenta os principais parmetros.

Tabela 1: Parmetros para Base e Sub-base estabilizadas granulometricamente

Parmetro Normalizado Base Sub-Base

ndice de Suporte Califrnia (%) N 5x106 60

20 N 5x106 80

Expanso (%) 0,5 1 Limite de Liquidez LL (%) 25 - Equivalente de areia para LL> 25 (%) 30 - ndice de Plasticidade (IP) 6 - Desgaste a abraso Los Angeles (%) 55 - Composio granulomtrica dentro de uma das faixas estabelecidas na prpria norma

Sim -

Frao retida na peneira n 10 deve ser constituda de partculas duras e isentas de substncia prejudiciais sim sim

Fonte: DNER-ES 301/97 e DNER-ES 303/97

1.1.3 Comportamento mecnico dos materiais de base e sub-base

Em pavimentos flexveis a camada de base esta prxima a superfcie, ento, deve possuir elevada resistncia deformao, de modo a suportar as elevadas presses impostas pelo trfego. Por isso bases e sub-bases so usadas sob pavimentos flexveis para aumentar a capacidade de carga do pavimento, assim como criando camadas relativamente espessas para distribuir a carga sobre o subleito (YODER E WITCZAK, 1975).

Tradicionalmente a resistncia a deformao avaliada pelo ensaio de Califrnia Bearing Ratio (CBR), em portugus ndice de Suporte Califrnia (ISC.). Este ensaio foi concebido para avaliar a resistncia do material frente a deslocamentos significativos, sendo obtida por meio de ensaio penetromtrico em laboratrio, que compara a resistncia a penetrao de determinado material com a resistncia de um material considerado como padro. No entanto, o modo de ruptura e as condies de deformabilidade implcitas ao ensaio

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no correspondem ao estado de tenses atuantes num pavimento e deve se levar isto em considerao quando se adota este ensaio para avaliar as propriedades mecnicas de um material (BERNUCCI et al., 2008).

explicado por Papagianakis e Masad (2007) que os materiais granulares de bases/sub-bases apresentam um comportamento elasto-plstico em resposta ao carregamento e descarregamento, tendo componentes elsticas (recuperveis) e plsticas (permanentes). A resposta elstica do material denominada de resilincia que definida como a propriedade pela qual a energia armazenada em um corpo deformado devolvida quando cessa a tenso causadora da deformao elstica, esta propriedade medida no ensaio triaxial de cargas repetidas.

A mecnica dos pavimentos a disciplina da engenharia que trata dessa forma de entendimento do pavimento, como um sistema em camadas no qual devem estar compatibilizadas as tenses e deslocamentos solicitantes com as propriedades dos materiais e espessuras das camadas. Esses conceitos devem ser utilizados no dimensionamento da estrutura e condicionam a escolha dos materiais (MEDINA E MOTTA, 2005).

1.2 RESTAURAO DE PAVIMENTOS FLEXVEIS

A pavimentao tem como principal objetivo garantir a trafegabilidade e proporcionar ao usurio conforto ao rolamento e segurana. Portanto, para o usurio o estado da superfcie do pavimento o mais importante, pois os defeitos na superfcie afetam o conforto ao rolamento e aumentam os custos operacionais. O fato do pavimento apresentar deteriorao funcional e estrutural, acumuladas ao longo da sua vida de projeto, faz com que uma manuteno peridica seja necessria para assegurar as condies mnimas de trafegabilidade, conforto e segurana (BERNUCCI et al., 2008).

De acordo com o Manual do DNIT (2006) a definio das expresses relativas a Manuteno Rodoviria, tais como Restaurao do Pavimento e Reabilitao do Pavimento, entre outras, no uma tarefa simples. Esto ambas associadas Recuperao dos Atributos Funcionais e Estruturais do Pavimento.

O termo Restaurao do Pavimento deve ser entendido como a recuperao de um pavimento deteriorado, porm o grau de deteriorao no compromete a sua habilitao. A Reabilitao do Pavimento, por outro lado, se aplica a pavimentos com elevado grau de

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deteriorao, apresentando defeitos irreversveis e normalmente envolve a reconstruo do pavimento (DNIT, 2006).

Antes da adoo de qualquer alternativa de restaurao um bom diagnstico geral dos defeitos imprescindvel para o estabelecimento da melhor soluo. Este diagnstico precedido por uma avaliao funcional ou uma avaliao estrutural. Na avaliao funcional verificada a condio de superfcie do pavimento, sendo os principais defeitos considerados: rea trincada e severidade do trincamento, deformaes e irregularidade longitudinal. Enquanto na avaliao estrutural avaliada a resposta do pavimento face as cargas solicitantes, considerando-se a deflexo como principal parmetro (BALBO, 2007; BERNUCCI et al., 2008; DNIT, 2006).

Restaurao est associada a uma variedade de correes de defeitos funcionais superficiais, atravs da aplicao de tcnicas como: tratamentos superficiais, recapeamentos, etc., mas independentemente da tcnica, a superfcie existente precisa ser reparada, caso contrrio a soluo adotada ter seu desempenho comprometido pela reflexo das trincas (BERNUCCI et al., 2008; PAPAGIANAKIS E MASAD, 2007).

Atualmente a tcnica de preparo de superfcie empregada e recomendada em pavimentos flexveis, a fresagem de parte ou toda a camada de revestimento.

1.3 FRESAGEM

A origem do termo fresagem remonta tcnica de desbaste ou corte de metais, ou outras peas, por intermdio de uma engrenagem motora constituda de um cortador giratrio de ngulos diversos, ou de vrias freses, em movimento giratrio contnuo. (BONFIM, 2001, p. 19).

1.3.1 Conceitos Bsicos

Com a crise do petrleo, na dcada de 70 e consequentemente a escassez de materiais asflticos, voltou-se para a ideia de reprocessar os materiais de pavimentao de pistas deterioradas, de forma a restaurar as condies das vias a nveis satisfatrios. Inicialmente o material da pista era extrado por escarificao do pavimento. Esta tcnica foi considerada inadequada pois implicava a retirada de toda a camada betuminosa, o que tornava impossvel extrair apenas uma espessura pr-determinada. Concebeu-se ento, a partir da segunda metade

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da dcada de 70, o equipamento de fresagem como ferramenta adequada para possibilitar o corte do pavimento em profundidades pr-determinadas (BONFIM, 2001).

A fresagem de pavimentos conceituada por Bonfim (2001) como o corte de uma ou mais camadas do pavimento, com espessura pr-determinada, por meio de processo mecnico realizado a quente ou a frio, empregado como interveno na restaurao de pavimentos.

A tcnica que teve incio tanto na Europa como na Amrica do Norte em meados da dcada de 70, no Brasil teve incio no ano de 1980 nas obras de restaurao da via Anchieta em So Paulo, com o emprego de uma fresadora dos Estados Unidos, desde ento servios de fresagem tornaram-se corriqueiros no Brasil, dada a sua vantagem na manuteno do greide da via evitando assim a ocorrncia de problemas da ordem esttica, funcional e de segurana (BALBO, 2007; BONFIM, 2001).

1.3.1.1 Tipos de fresagem Na literatura existem vrias divergncias quanto classificao dos tipos de fresagem

e suas aplicaes, mas de acordo com Bonfim (2001) pode se classificar a fresagem de acordo com as espessuras de corte em trs categorias: superficial, rasa e profunda.

A fresagem superficial destinada apenas correo de defeitos existentes na superfcie do pavimento, podendo ser dispensado o posterior recapeamento da pista, visto que a textura final garante rolamento de forma segura. J a fresagem rasa atinge as camadas superiores do pavimento, normalmente esse tipo de interveno tem uma profundidade da ordem de 5 cm. Quando a operao atinge as camadas de ligao, base e at sub-base denominada de fresagem profunda, esta operao j visa o aspecto estrutural (BONFIM, 2001).

1.3.1.2 Tcnicas de fresagem Quanto temperatura de ocorrncia a fresagem pode ser realizada a frio ou a quente.

Na primeira situao, o pavimento fresado temperatura ambiente, com isto ocorre a quebra de parte dos agregados, havendo a alterao da curva granulomtrica do material existente na pista. Na fresagem a quente, o revestimento pr-aquecido diminuindo a resistncia ao corte do material, preservando a integridade do agregado o que conserva a curva granulomtrica original do material (BONFIM, 2001).

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1.3.2 Equipamentos

1.3.2.1 Mquina Fresadora No Brasil, existe uma extensa quantidade de mquinas de fresagem, de vrios

tamanhos e modelos, capazes de atender a todas as necessidades do mercado. Usualmente a nomenclatura da mquina referncia largura do cilindro fresador que, dependendo do fabricante, expresso em milmetros ou em centmetros (BONFIM, 2001).

Para Bonfim (2001), apesar da variedade de modelos e tamanhos estes equipamentos podem ser subdivididos quanto ao seu tamanho, como:

1) pequeno porte: destinado fresagem de arremates, principalmente para execuo de pequenas intervenes em pontos localizados como remendos, acabamentos ao redor de tampes de ferro (Figura 4), entre outros. Possui cilindro com largura de fresagem variando de 300 mm a 600 mm.

2) mdio porte: utilizado tanto para a fresagem de pequenas reas como de grandes reas. Geralmente possui uma correia transportadora para o carregamento de material fresado em caminhes (Figura 5). O cilindro fresador pode ter larguras entre 1000 mm a 1500 mm.

3) grande porte: empregado na fresagem de grandes reas (Figura 6), por tratar-se de equipamentos com cilindro fresador de 2000 mm a 2200 mm de largura. So indicados para rodovias, em funo do seu tamanho.

A fresagem pode ser aplicada em inmeras situaes, quer em grandes reas, quer em locais onde existam muitas interferncias, portanto a produtividade destes equipamentos diretamente influenciada pelo tipo de obra. Fresagens em reas contnuas (rodovias) resultam em produtividades maiores enquanto fresagem em pavimentos urbanos tem produtividade sempre menor (BONFIM, 2001).

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Figura 4: Fresadora de pequeno porte

Fonte: Wirtgen

Figura 5: Fresadora de mdio porte

Fonte: Wirtgen

Figura 6: Fresadora de grande porte

Fonte: Wirtgen

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1.3.2.2 Cilindro Fresador Tambm chamado de rolo fresador ou tambor fresador um tambor rgido construdo

em ao especial, no qual os dentes de corte so fixados. O cilindro gira em alta rotao, quando colocado para cortar, iniciando o desbaste do pavimento. Geralmente possuem os dentes de corte dispostos em forma de V fazendo com que o material fresado, em funo do giro, seja conduzido para o meio do cilindro, facilitando seu lanamento na correia transportadora (BONFIM, 2001).

A atuao do cilindro no pavimento (Figura 7) pode ser anti-horrio (Situao A) ou horria (Situao B), o que poder alterar a granulometria do material resultante. A atuao do cilindro no sentido horrio, apesar de resultar em material de dimenses menores, desfavorvel para o corte para grandes espessuras de material oxidado (BONFIM, 2001).

Figura 7: Sentido de giro do cilindro

Fonte: Bonfim (2001, p. 35)

1.3.2.3 Dentes de corte So as ferramentas de corte fixadas no cilindro fresador que agem diretamente no

pavimento. Estas peas so constitudas por corpo forjado em ao com pontas de material mais duro, de carboneto de tungstnio e cobalto. As peas nas quais os dentes so fixados tm posies e ngulos de ataque definidos, para que se possa obter uma superfcie de textura rugosa, porm plana e sem desnveis (BONFIM, 2001).

1.3.2.4 Correia transportadora A correia transportadora a parte do equipamento utilizada para o descarregamento do

material em caminhes basculantes. Os equipamentos de pequeno e mdio porte possuem este descarregamento pela parte traseira, enquanto os de maior porte possuem descarregamento frontal.

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1.3.2.5 Equipamentos, sistemas e servios adicionais Complementando os equipamentos j citados, as operaes de fresagem (Figura 8)

necessitam de sistemas para: controle de velocidade, de modo a harmonizar a velocidade de deslocamento e a efetiva de trabalho; controle da espessura de corte, sendo manual ou eletrnico; apoio dos equipamentos: sobre pneus, para equipamentos de mdio e pequeno porte, ou sobre esteiras para equipamentos de grande porte (BONFIM, 2001).

Bonfim (2001) recomenda que durante a operao de fresagem sejam utilizados equipamentos auxiliares como: caminho-pipa, para espargir gua sobre o cilindro fresador atenuando o desgaste dos dentes e minimizando a emisso de poeira; detector de metais, para verificao de material metlico sob a camada a ser desbastada e caminhes basculantes, para o transporte do material fresado.

Outros servios como: sinalizao da pista, arremates em locais fresados e vario da pista aps a fresagem so indispensveis para uma operao eficaz (BONFIM, 2001).

Figura 8: Operao de fresagem de um equipamento de grande porte

Fonte: Wirtgen

1.3.3 Material fresado

Balbo (2007) defende a necessidade de uma soluo alternativa para a destinao final do grande volume de material fresado que produzido em funo dos servios de fresagem, frisando que a aplicao apenas como revestimento primrio (cascalhamento) tem-se

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mostrado ineficiente e ambientalmente agressivo, pois em curto perodo de tempo o material arrancado e carreado.

Bonfim (2001) mostra que o material fresado apresenta uma curva granulomtrica bem graduada, contudo tem uma considervel falta de finos, pois estes esto aglomerados nos grumos que, de acordo com este autor, so pedaos constitudos de um ou mais agregados, envoltos por material fino e CAP. A ocorrncia de grumos esta diretamente relacionada com a velocidade de operao da mquina fresadora, assim aumentando a velocidade de operao aumenta-se a quantidade de grumos. Fatores como a tcnica de fresagem e o sentido do giro do cilindro fresador tambm influenciam a granulometria do material fresado, como explanado anteriormente.

Estudos realizados por Balbo (2007) mostram que antes da extrao da pelcula de CAP o material apresenta menos de 20% de material com dimetro inferior a 1 mm, que aumenta para mais de 50% aps a extrao do betume da mistura fresada. Queiroz (2011) tambm obteve resultados semelhantes, concluindo que o dimetro mximo do material fresado, sem extrao de betume, era 19,1 mm. Arajo (2004) ao observar resultados semelhantes classificou o material como granular.

Figura 9: Curvas granulomtricas do material fresado

Fonte: Arajo, 2004 (modificado Bonfim, 1999)

A busca para uma soluo ambientalmente correta para a destinao do material fresado levou alguns autores a misturar este material com solos para aplicao em bases/sub-bases e reforos do subleito (ARAJO, 2004; QUEIROZ, 2011; PORTO, 2011). Estes estudos caracterizaram o material empregando tecnologia tradicional, e avaliaram a resistncia mecnica das misturas pelo ensaio do ISC. Porto (2011), mostra que a natureza

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granular resulta em um aumento do peso especfico aparente seco de misturas de solo com fresado, e concomitantemente, da reduo do teor de umidade tima de compactao, medida que se aumenta o teor de material fresado nas misturas. Outra soluo so as misturas de fresado com agregado virgem, prtica adotada nos Estados Unidos da Amrica, onde j existem estudos que determinam o teor ideal de fresado a ser incorporado nessas misturas, em funo da influncia do fresado no comportamento mecnico (MCGARRAH, 2007).

A caracterstica granulomtrica do material fresado levou Moreira (2006) a defender a mistura do material fresado com um agregado britado de granulometria fina, visando colmatar os vazios do material fresado, funcionando assim como corretor granulomtrico.

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2 METODOLOGIA

Neste captulo so apresentados os procedimentos laboratoriais efetuados para a caracterizao e avaliao dos materiais estudados. Os ensaios de laboratrio so descritos de forma resumida, apresentando as normas tcnicas nas quais constam os detalhes destes.

No item 2.5 descrevem-se as caractersticas da pista experimental, a sua localizao, a execuo e os procedimentos realizados para a retroanlise dos mdulos resilientes.

2.1 CLASSIFICAO DA PESQUISA

Esta pesquisa classificada como quantitativa e laboratorial, pois amostras de material foram coletadas a campo, preparadas e ensaiadas em laboratrio e os resultados pertinentes analisados graficamente. Tendo tambm uma aplicao experimental em escala real.

2.2 PLANEJAMENTO DA PESQUISA

Concluda a etapa de reviso bibliogrfica foram coletadas amostras de material fresado (MF) e de p-de-pedra (PDP), que foram preparadas e caracterizadas atravs de ensaios laboratoriais. Aps isso efetuaram-se misturas do material fresado com o p-de-pedra (MF/PDP) em propores pr-determinadas. Estas misturas foram submetidas a ensaios laboratoriais para a avaliao das suas propriedades fsico-mecnicas relevantes a aplicao em camadas granulares de pavimentos flexveis.

Realizou-se ainda o acompanhamento e o controle tecnolgico da execuo de uma pista experimental, com o emprego de uma mistura MF/PDP, realizando-se levantamentos defletomtricos para retroanlise dos mdulos resilientes.

Depois da anlise e interpretao dos resultados dos ensaios laboratoriais so traadas concluses acerca da viabilidade ou no, da utilizao do material como camada de pavimento flexvel.

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2.3 MATERIAIS

2.3.1 Material fresado

O material fresado (MF) foi coletado no ptio da Unidade Local do DNIT em Cruz Alta, seguindo as diretrizes da DNER-PRO 120/97.

Este material proveio da fresagem da camada superficial do revestimento (5 cm), que era um concreto asfltico denso (faixa C DNIT), do pavimento da BR-158, nas proximidades do municpio de Cruz Alta, entre o km 196 e o km 201.

Figura 10: Local de coleta do material fresado

Fonte: Prprio autor (2012)

Figura 11: Fresagem da BR-158, km 196 +800

Fonte: Prof. Echeverria

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O material fresado coletado foi passado pela peneira 37,5 mm, eliminando-se os grumos retidos nesta peneira, e exposto ao ar para secagem at a umidade higroscpica (Figura 12). Durante todo o perodo do trabalho o material foi estocado dentro de sacos em lugar coberto para preservar a condio de umidade higroscpica.

Figura 12: Secagem ao ar do fresado


2.3.2 P-de-Pedra

De acordo com a nomenclatura comercial, p-de-pedra (PDP) o agregado proveniente da britagem que tem partculas de dimetro mximo igual a 4,8 mm. Foi coletado numa unidade de britagem em pedreira de rocha basltica no Municpio de Coronel Barros, seguindo tambm as diretrizes da DNER-PRO 120/97.

2.3.3 Misturas

De acordo com as informaes coletadas na etapa de reviso bibliogrfica, sabia-se de antemo que o material fresado apresentava na sua constituio granulomtrica uma deficincia de finos, o que dificulta o seu enquadramento em faixas de estabilizao granulomtrica utilizadas para camadas de base granular (vide 2.4.1). Portanto alm de estudar as propriedades do material fresado, realizaram-se misturas deste com o p-de-pedra, nas seguintes relaes de massa: 70% de material fresado para 30% de p-de-pedra

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(70MF/30PDP) e o inverso, ou seja, 30% de material fresado para 70% de p-de-pedra (30MF/70PDP), com o objetivo de enquadrar o material nas faixas granulomtricas.

2.4 ENSAIOS DE LABORATRIO

2.4.1 Anlise granulomtrica

Como o objetivo deste trabalho avaliar a reutilizao do material fresado para a aplicao em camadas granulares, realizou-se a anlise granulomtrica para verificar o enquadramento dos materiais nas faixas, propostas pela DNER-ES 303/97, para base estabilizada granulometricamente. Portanto adotou-se a relao de peneiras da referida norma. O processo de peneiramento manual foi orientado pela DNER-ME 083/98.

A Tabela 2 apresenta as relaes de peneiras e os limites para a percentagem de material passando por elas, de acordo com a faixa granulomtrica que se queira enquadrar o material.

Tabela 2: Faixas granulomtricas para material estabilizado granulometricamente

Tipos Para N> 5 x 106 Para N

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ligante betuminoso consiste em colocar o material fresado dentro de um aparelho, denominado rotarex (Figura 13), em conjunto com um solvente, que com a centrifugao separa o ligante dos agregados.

Figura 13: Rotarex


Devido aos grumos do material fresado, quarteou-se aproximadamente 6000 g de fresado e foram retiradas trs amostras com 1010 g cada, na tentativa de minimizar a variabilidade dos resultados. O teor de betume foi determinado conforme equao abaixo:

Equao 1: =

100

onde:

: peso da amostra antes da extrao, em g

: peso da amostra depois da extrao, em g

: teor de betume, em %

A mdia das trs amostras foi adotada como o teor de betume caracterstico do material fresado. Aps a extrao as amostras foram levadas a secar em estufa por um perodo de 24 horas para realizar a anlise granulomtrica. Para esta anlise utilizou-se a relao de peneiras da especificao para concreto asfltico, a DNIT 031/06-ES, podendo assim verificar em que faixa se enquadrava a mistura original.

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2.4.3 Massa especfica dos gros e absoro de gua

Os materiais estudados so constitudos por diferentes fraes granulomtricas, o que dificulta a determinao da massa especfica dos gros e a absoro. A recomendao de Bernucci et al. (2008) que pode-se computar um valor para a massa especfica mdia atravs de um valor ponderado das vrias fraes da mistura, pela expresso:

Equao 2: =

%

%

%

onde:

: massa especfica mdia, em g/cm

1, 2, , : massa especfica das fraes 1,2, ..., n, em g/cm

%1,%2, ,%: percentagem das massas das fraes 1, 2, ..., n, em %

Para a frao do material fresado e do p-de-pedra com gros maiores do que 4,8 mm (peneira n 4), a massa especfica dos gros foi determinada atravs dos procedimentos (Figura 14) do DNER-ME 195/97, que traz as seguintes definies:

- Absoro de gua: aumento da massa do agregado, devido ao preenchimento dos seus poros por gua, expresso como percentagem de sua massa seca (Equao 5);

- Massa especfica na condio seca: relao entre a massa do agregado seco e seu volume, excludos os vazios permeveis, conforme Equao 3;

- Massa especfica na condio superfcie saturada seca (SSS): relao entre a massa do agregado na condio saturada superfcie seca e o seu volume, excludos os vazios permeveis, calculado de acordo com a Equao 4.

Figura 14: Determinao da massa especfica dos gros e absoro

Fonte: Bernucci et al. (2008, p. 148)

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Equao 3: =

Equao 4: =

Equao 5: = 100

onde:

: densidade do agregado na condio seca, em g/cm

: densidade do agregado na condio SSS, em g/cm

: absoro de gua, em %

A: massa do agregado seco, em g

B : massa do agregado na condio saturada superfcie seca, em g

C : leitura correspondente ao agregado imerso em gua, em g

Para a frao do material fresado e do p-de-pedra com gros menores do que 4,8 mm a densidade real foi determinada pelos procedimentos da DNER-ME 084/95, com o auxlio de um picnmetro, determinando-se os pesos ilustrados na Figura 15. Com a obteno destes pesos pode-se calcular a densidade real, atravs da Equao 6, multiplicando esta pela massa especfica real da gua, obtm-se a massa especfica real do agregado mido (Gr).

Figura 15: Determinao da densidade real de agregado mido

Fonte: Adaptado de Bernucci et al. (2008, p. 148)

Equao 6: $% =

&'(&(

onde:

$%: densidade real do agregado mido;

A: massa do picnmetro vazio e seco, em g;

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B : massa do picnmetro mais amostra, em g

C : massa do picnmetro mais amostra mais gua, em g

D : massa do picnmetro cheio d`gua, em g

As massas especficas dos gros das misturas foram computadas conforme a Equao 2, com as massas especficas mdias do material fresado e do p-de-pedra.

2.4.4 Ensaio de compactao Proctor

O ensaio de compactao foi realizado seguindo as recomendaes da norma DNER-ME 129/94. O objetivo deste ensaio determinar qual o valor de umidade (wot) que leva ao maior valor de massa especfica seca (dmx), para a energia de compactao aplicada.

O ensaio consiste em compactar com um soquete o material passante na peneira , num molde cilndrico de dimenses padronizadas. A compactao feita em camadas, aplicando-se um determinado nmero de golpes/camada conforme a energia de compactao pretendida: normal (12 golpes); intermediria (26 golpes) ou modificada (55 golpes). Aps a compactao pesa-se o cilindro determinando a massa especfica mida do material, obtendo assim a massa especfica aparente seca pela frmula:

Equao 7: * =+

&,(

onde:

*: massa especfica aparente seca, em g/cm

*-: massa especfica aparente mida, em g/cm

.: umidade do material, em decimal

A umidade do material determinada pela secagem em estufa a 110C de uma amostra retirada de dentro do corpo-de-prova. Neste trabalho o processo de secagem teve de ser alterado devido a volatilidade do CAP e ao amolecimento do mesmo sob altas temperaturas, ento a temperatura de secagem utilizada foi de 70C.

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2.4.5 ndice de Degradao Proctor

Durante o ensaio de compactao Proctor verificou-se que as energias intermediria e modificada levavam a quebra dos gros do material fresado alterando a composio granulomtrica do MF, ento investigou-se o quanto cada energia degradava o MF atravs da determinao de um ndice de Degradao Proctor (IDP). O IDP determinado neste trabalho difere em dois aspectos do IDp (ndice de degradao determinado pela DNER-ME 398/99), estes aspectos so comentados a seguir:

1) O IDp determinado somente para a energia intermediria, mas neste trabalho o IDP foi determinado tambm para a energia modificada, j que o objetivo era comparar a degradao entre as energias;

2) O IDp determinado para uma granulometria padro. Para enquadrar o material fresado nesta granulometria seria necessrio um grande volume de material e esta granulometria no seria representativa do fresado, portanto criou-se uma granulometria padro praticamente igual a granulometria do material fresado (vide 3.1.4).

Figura 16: Aspecto da granulometria padro adotada, antes da compactao


Para cada energia foram ensaiadas 3 amostras da granulometria padro adotada (Figura 16). O ensaio consistiu em compactar no cilindro Proctor a amostra em 5 camadas, com o nmero de golpe/camada respectivo a cada energia, aps a compactao as amostras foram peneiradas e determinou-se a mdia das percentagens passante em cada peneira e o IDP foi calculado pela expresso:

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Equao 8: /$ ='

1

onde: /$: ndice de Degradao Proctor

$:diferena percentual, em cada peneira, entre a mdia das amostras e a granulometria

padro adotada

2.4.6 ndice de Suporte Califrnia

O ndice de Suporte Califrnia (ISC) foi determinado conforme preconiza a norma DNER-ME 049/94. O valor do ISC exprime a percentagem da resistncia penetrao do material em relao resistncia de uma brita-padro (100%).

O ensaio comeou com a moldagem do corpo-de-prova, que semelhante ao ensaio de compactao Proctor. Aps as moldagens os corpos-de-prova foram imersos em um tanque cheio de gua (Figura 17) por um perodo de 4 dias, leituras de deslocamento vertical foram efetuadas para o clculo da expanso axial do material em relao altura inicial do corpo-de-prova.

Figura 17: Corpos-de-prova imersos no tanque


Terminado o perodo de imerso realizou-se o ensaio de penetrao (Figura 18) a uma velocidade constante de 1,27 mm/min. O valor de ISC foi calculado pela Equao 9, e o valor adotado foi o maior valor entre as medidas de penetrao em 2,54 mm e 5,08 mm.

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Equao 9: /23 = &4%57489:7;4%57:7%%9?@@A =BCD E AF=>?@@ADA>>CGCE : dada pelo ensaio de penetrao

=>?@@A= E>A: valor padro presente na norma

Figura 18: Penetrao do corpo-de-prova


2.5 PISTA EXPERIMENTAL

2.5.1 Localizao e caractersticas

A pista experimental, de 50 metros de extenso e 9 metros de largura, situa-se numa das ruas laterais BR-285/RS no Municpio de Bozano (Figura 20 e Figura 21). A base do pavimento constituda por uma mistura de material fresado com p-de-pedra (PDP) sobre um subleito de argila vermelha e revestida com um tratamento superficial duplo (Figura 19).

Figura 19: Seo esquemtica do pavimento


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Figura 20: Localizao da pista experimental

Fonte: Adaptado de Google maps (2012)

Figura 21: Situao da rua lateral antes da construo da pista


2.5.2 Caracterizao dos materiais e execuo da pista experimental

O material fresado utilizado na execuo da camada de base encontrava-se estocado no ptio de mquina da Prefeitura Municipal de Bozano (Figura 22), oriundo das operaes de manuteno promovidas pelo DNIT/RS na BR-285 no perodo de 2009 a 2010.

Misturou-se este material fresado com o p-de-pedra na proporo, em volume, de 70% para 30%, respectivamente. A escolha desta proporo foi influenciada por relatos do

Iju Bozano

Panambi

-28 21' 49.78", -53 46' 12.85"

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bom desempenho desta (MOREIRA, 2006) e tambm por possibilitar uma reutilizao de grande volume do material fresado.

Figura 22: Pilha de material fresado no ptio da prefeitura


2.5.2.1 Caracterizao dos materiais Amostras do solo local foram coletadas e preparadas para ensaios de caracterizao no

Laboratrio de Engenharia Civil da UNIJUI. Foge ao escopo deste trabalho o detalhamento dos ensaios de caracterizao, portanto so citadas abaixo as normas que guiaram os procedimentos:

granulometria por peneiramento (NBR 6457); granulometria por sedimentao (NBR 7181); limites de Atterberg (NBR 6459 e NBR 7180); massa especfica real (NBR 6508); ensaio de compactao (NBR 7182); ndice de Suporte Califrnia (NBR 9895).

. O p-de-pedra utilizado pela prefeitura proveniente da mesma pedreira do p-de-pedra utilizado nos estudos em 2.4. Ento foram coletadas somente amostras do material fresado para caracterizao granulomtrica e determinao da curva de compactao da mistura 70MFB/30PDP, na energia intermediria. Esta energia foi escolhida pelo baixo volume de trfego da rua lateral e porque os equipamentos disponveis para a execuo da

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camada no eram de grande porte, sendo assim a exigncia para alcanar energias maiores poderia tornar-se invivel.

2.5.2.2 Execuo e controle tecnolgico Um relatrio fotogrfico da execuo da pista apresentado no item 3.2 e

paralelamente a este relatrio so descritas as etapas da execuo da pista. O controle de compactao in situ foi efetuado pelo mtodo do frasco de areia

(DNER-ME 092/94) tanto para o subleito como para a base. De acordo com Trichs (2004) uma das formas encontradas para se estimar o bom

desempenho de um pavimento novo determinar a deformao resiliente da estrutura atravs da medida sistemtica das deflexes recuperveis durante o processo executivo. Portanto, para avaliar a contribuio estrutural da camada de base, levantamentos de deflexes foram executadas com viga Benkelman (VB) conforme a norma do DNER 024/94, durante a execuo do pavimento dos dois lados do trecho, de 10 em 10 m, tanto no subleito como na camada de base.

2.5.3 Retroanlise das bacias de deflexo

Durante o controle defletomtrico da camada da base realizou-se tambm o levantamento da bacia de deformao (DNER-ME 061/94) por viga Benkelman de 10 em 10 m, para posterior retroanlise dos mdulos resilientes das camadas.

Para esta retroanlise foi utilizado o aplicativo RETROANLISE do software Sispav, desenvolvido por Franco (2007). Este aplicativo utiliza como dados de entrada levantamento realizados com o equipamento Falling Weight Deflectometer (FWD), portanto, converteram-se as deflexes levantadas em campo para FWD atravs do mtodo proposto por Theisen et al. (2009), que parte do princpio da sobreposio de efeitos considerando apenas a atuao de uma das rodas do eixo padro, uma explicao completa encontrada na referncia citada.

No processo de retroanlise alm de entrar com as coordenadas e as deflexes das bacias convertidas para FWD, preciso que o utilizador adote alguns valores iniciais para as propriedades das camadas que constituem o pavimento. A espessura da base foi mantida constante (15 cm) para todas as estacas, os valores de coeficiente de poisson foram 0,35 para a base e 0,40 para o subleito. Os valores adotados para os intervalos dos mdulos (Figura 23), assim como os coeficientes de poisson, so os relatados na literatura nacional (BALBO, 2007; MEDINA E MOTTA, 2005).

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Figura 23: Tela do aplicativo RETROANLISE


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3 ANLISE E DISCUSSO DOS RESULTADOS

Neste captulo so apresentados e discutidos os resultados dos ensaios realizados com o material fresado, o p-de-pedra e as misturas citadas no captulo anterior.

No item 3.2 apresentado um relatrio fotogrfico da execuo da pista experimental, os resultados da caracterizao do subleito, os dados do material utilizado na camada de base, e os mdulos retroanalisados.

3.1 ENSAIOS DE LABORATRIO

3.1.1 Granulometria dos materiais e misturas

Como citado no captulo anterior, para a anlise granulomtrica dos materiais adotou-se a relao de peneiras da DNER-ME 303/97. Na Tabela 3 so apresentadas as percentagens mdias passantes em cada peneira, para cada material e para as misturas juntamente com a faixa C da DNER-ME 303/97. As distribuies granulomtricas das misturas foram computadas pela percentagem de cada material.

Tabela 3: Percentagens passantes mdias de cada material

Peneira mm MF PDP 70MF/30PDP 30MF/70PDP Faixa C

2 50 100,00 100,00 100,00 100,00 -

1 25,4 98,05 100,00 98,64 99,42 100

3/8 9,5 67,14 99,77 76,93 89,98 50-85

4 4,8 37,99 89,58 53,47 74,10 35-65

10 2,00 18,20 51,17 28,09 41,28 25-50

40 0,40 5,10 21,66 10,07 16,69 15-30

200 0,075 1,30 8,39 3,43 6,26 5-15 Fonte: Prprio autor (2012)

A frao grada do material fresado (> 4,8 mm) enquadra-se nos limites da faixa C, enquanto a frao mida mais grossa que os limites. O inverso se verifica para o P-de-pedra. (Figura 24). Quanto maior o teor de PDP na mistura, mais fina ela , tendendo a sair dos limites da faixa C. A mistura 70MF/30PDP a que melhor se enquadra na faixa C, sendo ligeiramente mais grossa que a faixa em questo, a partir da peneira 40 (< 0,40 mm).

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Figura 24: Curva granulomtrica dos materiais


3.1.2 Teor de betume e granulometria sem ligante

Como descrito no item 2.4.2 foram feitas extraes em trs amostras diferentes, e adotou-se o teor de betume mdio das amostras, sendo este igual a 6,01% (Tabela 4). Este valor superior aos teores usados atualmente nas rodovias federais da regio, que giram entre 4,8 a 5,4% (informao verbal)1. Tambm superior ao teor de 5,2% relatado por Porto (2011) para um material fresado da regio de Passo Fundo.

Tabela 4: Resultados da extrao de betume

Amostra Massa antes da extrao (g)

Massa aps a extrao (g)

Teor de betume (%)

Teor de betume mdio (%)

A1 1010 944 6,53 6,01 A2 1010 955 5,45

A3 1010 949 6,04 Fonte: Prprio autor (2012)

Aps a extrao do ligante cada amostra passou por um processo de peneiramento a seco, determinando-se a percentagem passante em massa na srie de peneiras definidas pela

1 Informao fornecida pelo prof. Echeverria

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10 100

Perc

enta

gem

R

etid

a(%

)

Perc

enta

gem

Pa

ssan

te (%

)

Dimetro dos Gros (mm)

Limites faixa C

PDP

30MF/70PDP

70MF/30PDP

MF

200 10 4Peneiras 3/8" 1"40 2"

46

DNIT 031/06-ES, que a especificao de concreto asfltico. Comparou-se a distribuio granulomtrica mdia com a faixa C, porque esta foi a faixa de projeto da mistura (Tabela 5).

Tabela 5: Granulometria das amostras do MF sem ligante

Peneira mm %passante

A1 A2 A3 Mdia Limites Faixa C 1 25,4 100,00 100,00 100,00 100,00 -

3/4 19,1 100,00 100,00 100,00 100,00 100 1/2 12,7 93,21 94,01 95,15 94,12 80-100 3/8 9,5 86,96 84,75 85,65 85,79 70-90

4 4,8 60,98 59,83 53,38 58,06 44-72 10 2,0 39,45 36,49 32,38 36,11 22-50 40 0,42 18,77 17,35 16,03 17,38 8-26 80 0,18 13,57 13,04 12,24 12,95 4-16


A percentagem mdia passante do material sem ligante enquadra-se na faixa C, o que indica que no houve quebra dos agregados do concreto asfltico durante a operao de fresagem. Como relatado na bibliografia, aps a extrao da pelcula de ligante aumenta consideravelmente a percentagem de finos do material (Figura 25), o que se constata comparando a percentagem passante na peneira de 4,8 mm, que antes da extrao era 37,99% e aps a extrao aumentou para 58,06%.

Figura 25: Curva granulomtrica do MF com e sem ligante


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10 100

Perc

enta

gem

R

etid

a (%

)

Perc

enta

gem

Pa

ssan

te (%

)


faixa C - DNIT 031/06-ES

MF

MF sem ligante

47

3.1.3 Massa especfica dos gros e absoro de gua

Conforme descrito no item 2.4.3 as massas especficas dos gros do fresado e do p-de-pedra (Tabela 6) foram determinadas pela ponderao mdia das massas especficas dos gros maiores e menores do que 4,8 mm. Fato que deve ser realado que o valor da massa especfica real mdia (Gm) do fresado aproximadamente idntico ao valor determinado por Arajo (2004), por um mtodo diferente. Esta autora obteve um valor igual a 2,64 g/cm, ponderando a massa especfica do ligante asfltico com a massa especfica dos agregados sem ligante.

Tabela 6: Massas especficas e absoro dos materiais

Material Frao> 4,8 mm Frao < 4,8 mm Gm

(g/cm) Absoro de gua

(%) % Gsa (g/cm) %

Gr (g/cm)

MF 62,01 2,61 37,99 2,65 2,63 2,30 PDP 10,42 2,86 89,58 3,00 2,98 2,05


Com os valores de Gm, do PDP e do MF, foi possvel calcular as massas especficas dos gros das misturas pela Equao 2, para a mistura 70MF/30PDP a massa especfica igual a 2,73 g/cm e para a mistura 30PDP/70MF igual a 2,87 g/cm.

Embora o valor de absoro de gua para o material fresado com ligante, parea elevado, praticamente igual aos 2,29% apresentados por Porto (2011).

3.1.4 ndice de Degradao Proctor

Realizou-se o ensaio de degradao Proctor para investigar e quantificar a degradao em funo da energia de compactao. Os comentrios aqui tecidos so sobre a percentagem passante mdia em massa, aps a compactao, para cada uma das energias. Relacionando-se essas percentagens com a granulometria padro adotada e no a granulometria preconizada pela DNER-ME 398/99, pois, como explicado anteriormente (2.4.5) esta no representativa do fresado (Figura 27).

Na energia intermediria a diferena percentual entre a mdia e a granulometria padro adotada, em todas as peneiras, positiva e maior do que 1, indicando uma diminuio do tamanho dos gros do MF (Tabela 7). A maior diferena ocorre na peneira de 4,8 mm,

48

elevando a percentagem passante de 40,00% para 57,09%. O IDPi calculado atravs da Equao 8 foi 9,41.

Tabela 7: Resultados do ensaio de IDP para a energia intermediria

Peneira mm % passante em massa Diferena

percentual IDPi Padro adotada Ai1 Ai2 Ai3 Mdia

19 95,00 98,95 98,12 99,59 98,89 3,89

9,41

3/8 9,5 70,00 85,38 87,84 85,75 86,32 16,32 4 4,8 40,00 57,09 60,29 59,17 57,85 17,85

10 2,00 20,00 31,72 34,58 30,81 32,37 12,37 40 0,40 5,00 9,55 10,18 9,34 9,69 4,69

200 0,075 1,00 2,32 2,36 2,34 2,34 1,34 Fonte: Prprio autor (2012)

Para a energia modificada a diferena percentual tambm positiva em todas as peneiras, portanto h degradao do material (Tabela 8). Para esta energia tambm a maior diferena encontra-se na peneira de 4,8 mm, aumentando a percentagem passante em 18,24 unidades percentuais, o IDPm calculado pela Equao 8 foi 9,95.

Tabela 8: Resultados do ensaio de IDP para a energia modificada

Peneira mm % passante em massa Diferena

percentual IDPm Padro adotada Am1 Am2 Am3 Mdia

19 95,00 99,46 100,00 98,32 99,26 4,26

9,95

3/8 9,5 70,00 86,37 85,28 84,97 85,54 15,54 4 4,8 40,00 60,14 56,44 58,13 58,24 18,24

10 2,00 20,00 35,03 32,79 33,36 33,73 13,73 40 0,40 5,00 11,69 11,10 11,06 11,28 6,28

200 0,075 1,00 2,63 2,73 2,53 2,63 1,63 Fonte: Prprio autor (2012)

H uma certa degradao do MF durante o ensaio de compactao proctor, porm o valor desta degradao praticamente igual para as duas energias, haja visto que o valor do IDP para as duas energias investigadas encontra-se na mesma ordem de grandeza. As distribuies granulomtricas aps as compactaes comprovam isso (Figura 27), uma vez

49

que para a energia intermediria o passante na peneira 4,8 mm 57,09% e para a energia modificada de 58,24%, entende-se que esta diferena no significativa.

Figura 26: MF antes (a) e aps (b) da compactao na energia intermediria

(a) (b) Fonte: Prprio autor (2012)

Contudo, deve-se observar que a compactao nas energias intermediria e modificada tendem a pulverizar a frao grada do MF (Figura 26), quebrando a pelcula de ligante de tal forma que o MF se aproxima do limite superior da faixa C, ou seja o MF no conserva a sua caracterstica granulomtrica aps a compactao.

Figura 27: Curvas granulomtricas aps o ensaio de IDP


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10 100

Porc

enta

gem

R

etid

a (%

)

Porc

enta

gem

Pa

ssan

te (%

)


Limites faixa C

MF

Padro adotada

Intermediria

Modificada

DNER-ME398-99

50

3.1.5 Ensaio de compactao Proctor

Para o MF realizaram-se ensaios de compactao em trs energias (Tabela 9), observa-se que quanto maior a energia maiores os valores de massa especfica aparente seca (d) alcanados (Figura 28).

Tabela 9: Resultados do ensaio de compactao Proctor para o MF

Energia Pontos

1 2 3 4 5 6 7

Normal W (%) 2,28 3,60 4,25 5,08 6,42 7,12 7,43

d (kg/m) 1.832 1.905 1.821 1.851 1.868 1.940 1.944

Intermediria W (%) 1,87 3,36 4,34 5,27 6,35 6,38 7,25

d (kg/m) 1.919 1.937 1.956 2.015 1.919 1.940 1.960

Modificada W (%) 1,70 2,97 3,79 4,35 5,45 7,09 8,18

d (kg/m) 2.021 2051 2.049 2.092 2.080 2.101 2.115 Fonte: Prprio autor (2012)

Figura 28: Curvas de compactao do MF


1.800

1.850

1.900

1.950

2.000

2.050

2.100

2.150

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

Mas

sa es

pefi

ca ap

aren

te se

ca -

d(kg

/m)

Umidade - w (%)

modificada

intermediria

normal

S=1,0

S=0,9

51

De acordo com Lee e Suedkamp (1972), solos com limites de liquidez menores do que 30%, normalmente produzem curvas de compactao irregulares, com dois picos ou 1 pico. Estas curvas foram obtidas para o MF (Figura 28), o que plausvel com a classificao de no plstico do MF. O problema deste tipo de curva a determinao do ponto de umidade

tima (wot) e massa especfica mxima (dmx). Prochaska et al. (2005) relatam um comportamento semelhante para uma escria granular, com granulometria e massa especfica

dos gros parecida com os do MF. Uma possvel explicao para esse comportamento a granulometria do material, pois

a partir de teores elevados de gua o esforo de compactao faz com que a gua em excesso seja expelida pelos vazios, compactando mais ainda o material, porm o teor de gua efetivo (determinado aps secagem em estufa, de uma amostra do interior do corpo-de-prova) ser menor que o adicionado para a compactao, resultando em uma d elevada. Prochaska et. al.

(2005) observaram este comportamento para a escria anteriormente descrita e denominaram este fenmeno de bleeding (Figura 29), estes autores recomendam ainda que o ensaio de compactao mais adequado para materiais granulares o one-point vibrating hammer compaction test.

Figura 29: Bleeding na compactao do MF


Neste trabalho o critrio para determinao da dmx do MF, foi o de analisar somente

o trecho da curva em que no apresentava bleeding (hachurra da Figura 28) adotando-se ento o ponto mximo deste trecho, para os ensaios de ndice de Suporte Califrnia.

52

Como a energia modificada possibilitou alcanar maiores valores de d, e a quebra dos

gros foi praticamente a mesma que a energia intermediria, adotou-se a energia modificada para os ensaios das misturas e do PDP (Tabela 10).

Tabela 10: Resultados do ensaio de compactao (energia modificada)

Material Pontos

1 2 3 4 5 6 7

PDP W (%) 3,41 4,86 6,27 7,64 8,84 - -

d (kg/m) 2.236 2.246 2.508 2.325 2.313 - -

30MF/70PDP W (%) 1,98 3,31 4,42 4,86 6,14 7,56 -

d (kg/m) 2.234 2.274 2.223 2.218 2.303 2.344 -

70MF/30PDP W (%) 1,44 3,12 4,13 5,14 6,70 7,16 7,54

d (kg/m) 2.106 2.173 2.166 2.141 2.105 2.247 2.221

MF W (%) 1,70 2,97 3,79 4,35 5,45 7,09 8,18

d (kg/m) 2.021 2051 2.049 2.092 2.080 2.101 2.115 Fonte: Prprio autor (2012)

Figura 30: Curvas de compactao (energia modificada) do PDP e das misturas


1.950

2.050

2.150

2.250

2.350

2.450

2.550

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

Mas

sa es

pefi

ca ap

aren

te se

ca -

d(kg

/m)

Umidade - w (%)

PDP

30MF/70PDP70MF/30PDPMF

53

Para as misturas as curvas de compactao foram de 2 picos enquanto o PDP apresentou uma curva tpica (Figura 30). Quanto maior o teor de PDP maiores as massas especficas resultantes (Tabela 10) devido a maior massa especfica dos gros deste material. O valor de dmx para o PDP esta claramente definido, mas para as misturas assim, como o

MF a existncia de 2 picos dificulta essa tarefa. Nas misturas os pontos acima de 6% de umidade, no s apresentaram o fenmeno de

bleeding no fundo do molde como tambm espirravam o material fino (Figura 31) para fora do molde, alterando a granulometria do material durante o ensaio no s pela quebra dos gros do fresado como tambm pela perda do PDP, no entanto este espirro provavelmente no ocorre em campo uma vez que a compactao em campo no por impacto.

Figura 31: Espirro do material fino


3.1.6 ndice de Suporte Califrnia

Yoder e Witczak (1975) recomendam que para solos granulares as amostras devem ser compactadas na umidade tima nas trs energias de compactao, e que se faa a

determinao do ISC para cada energia, obtendo assim uma curva ISC versus d de cada

energia. Sendo que para cada ponto de umidade tima devem ser preparadas duas amostras e

adotar os valores mdios de d e ISC.

Para o estudo do ISC do MF adotou-se a recomendao desses autores, moldando-se as amostras para as umidades correspondentes aos mximos da regio hachurrada da Figura 29. No foi possvel alcanar os mesmos valores de massas especficas dos pontos de pico,

54

mas com o aumento da energia de compactao conseguiu-se alcanar valores prximos, como indicam os graus de compactao (G.C.) maiores do que 95%.

Quanto maior a energia empregada maior o ISC do MF (Tabela 11), este fato est relacionado com as maiores massas especficas alcanadas (maior concentrao de material por volume) gerando maior atrito entre os gros e consequentemente um aumento da resistncia ao puncionamento exercido pelo pisto. O crescimento exponencial do ISC com o

aumento da d (Figura 32) indica que a quebra dos gros verificada para as energias intermediria e modificadas no prejudica a resistncia do material. O MF contraiu-se durante os 4 dias de imerso, mas os valores de contrao so insignificantes.

Tabela 11: Resultados mdios do ensaio de ISC para o MF

Energia Resultados do ensaio de ISC

w (%) d (kg/m) G.C. (%) ISC (%) Expanso (%) Normal 3,42 1.814 94,97 9,83 -0,13

Intermediria 5,26 1.963 97,17 14,50 -0,19

Modificada 3,98 2.106 100,79 30,29 -0,06 Fonte: Prprio autor (2012)

Figura 32: ISC do MF versus d


y = 0,0088e0,0038xR = 0,9652

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

1.700,00 1.800,00 1.900,00 2.000,00 2.100,00 2.200,00

ndic

e de

Su

porte

Ca

lifr

nia

-

ISC

(%)

Massa especfica aparente seca - d (kg/m)

MF

Exponencial (MF)

55

O procedimento recomendado por Yoder e Witczak (1975) no foi adotado para o estudo do ISC das misturas, para estas optou-se por investigar 3 pontos ao longo das curvas de compactao: o ponto de menor umidade, o primeiro pico e o ponto de inflexo. Para as misturas tambm no houve reproduo do mesmo valor de massa especfica dos pontos investigados, mas mesmo assim obtiveram-se G.C. elevados e os valores de umidade ficaram prximo dos pretendidos (Tabela 12).

Tabela 12: Resultados mdios do ensaio de ISC para as misturas

Mistura Resultados do ensaio de ISC

w (%) d (kg/m) G.C. (%) ISC (%) Expanso (%)

70MF/30PDP

2,64 2.095 99,75 37,25 -0,04

3,32 2.116 97,49 44,84 -0,01

6,70 2.150 101,90 34,27 -0,01

30MF/70PDP

1,86 2.229 99,95 56,12 0,00

2,91 2.253 99,27 69,73 0,00

4,37 2.266 103,01 67,54 0,00 Fonte: Prprio autor (2012)

Figura 33: I.S.C. das misturas versus w


MF

2.060

2.120

2.180

2.240

2.300

2.360

2.420

20

30

40

50

60

70

80

0 2 4 6 8

Mas

sa es

pec

fica

apar

ente

se

ca -

d(kg

/m)

ndic

e de

Su

porte

Ca

lifr

nia

-

ISC

(%)

Umidade - w (%)

ISC_30MF/70PDP ISC_70MF/30PDPProctor_30MF/70PDP Proctor_70MF/30PDP

56

Para os 3 pontos estudados ambas as misturas apresentam comportamento semelhante, o ponto de maior ISC o correspondente ao valor de umidade prximo ao do primeiro pico da curva de compactao (Figura 33). O maior valor de ISC da mistura 30MF/70PDP 56% maior do que o maior valor da 70MF/PDP este por sua vez 48% maior do que o ISC do MF na energia modificada, portanto quanto maior o teor de PDP maior o valor do ISC.

3.2 PISTA EXPERIMENTAL

3.2.1 Caracterizao dos materiais

3.2.1.1 Solo de subleito Pelos ensaios de caracterizao (Tabela 13 & Figura 34) o subleito classificado

como um A-7-5 na classificao rodoviria e como um silte de alta compressibilidade (MH) na classificao unificada. Echeverria (2011) sugere a utilizao do sistema de classificao Miniatura Compactada Tropical (MCT) para solos desta regio, porque embora 70% das partculas so do tamanho argila, a classificao unificada resulta como um silte.

Tabela 13: Propriedades fsicas do solo de subleito

Propriedade Valor

Limite de liquidez (LL) 64% Limite de Plasticidade (LP) 48% ndice de Plasticidade (IP) 16 %

Peso especfico dos gros (s) 28,27 kN/m Fonte: Prprio autor (2012)

Figura 34: Curva granulomtrica do solo de subleito

01020304050607080901000

102030405060708090

100

0,001 0,01 0,1 1 10 100

Perc

enta

gem

R

etid

a (%

)


Perc

enta

gem

Pa

ssan

te (%

)

Solo_Su

Fonte: prprio autor (2012)

57

Da curva de compactao do solo na energia normal (Figura 35) obteve-se o valor de dmx igual a 1.467 kg/m na wot de 32,17%. O valor de dmx foi usado para o controle de

compactao in situ. O valor de ISC, na condio de dmx, foi 9,52%.

Figura 35: Curva de compactao (energia normal) do solo


3.2.1.2 Material fresado e mistura O fresado coletado no ptio de mquinas da Prefeitura Municipal de Bozano, ser aqui

codificado como MFB e a mistura como 70MFB/30PDP, para que se possam fazer comparaes com o MF e a 70MF/30PDP do item 3.1, j que os procedimentos laboratoriais foram os mesmos. Como o p-de-pedra proveniente da mesma pedreira pressupe-se que as propriedades deste material so os mesmos.

O MFB ligeiramente mais fino do que o MF, sendo a percentagem passante na peneira 4 (< 4,8 mm) 11% maior (Tabela 14), consequentemente a 70MFB/30PDP ligeiramente mais fina do que a 70MF/30PDP. Porm essa maior percentagem passante na peneira 4, no se enquadra inteiramente na faixa C, verifica-se que ambos os fresados tm deficincia de material menor que 0,40 mm ficando essa frao fora da faixa C (Figura 36).

1.300

1.325

1.350

1.375

1.400

1.425

1.450

1.475

1.500

24,00 26,00 28,00 30,00 32,00 34,00 36,00

Mas

sa Es

pefi

ca A

pare

nte

Se

ca -

d(kg

/m)

Umidade - w (%)

S=1,0

S=0,9

58

Tabela 14: Percentagens passantes mdias

Peneira mm MFB MF 70MFB/30PDP 70MF/30PDP Faixa C

2 50 100,00 100,00 100,00 100,00 -

1 25,4 93,20 98,05 95,24 98,64 100

3/8 9,5 72,70 67,14 80,82 76,93 50-85

4 4,8 48,68 37,99 60,95 53,47 35-65

10 2,00 25,30 18,20 33,06 28,09 25-50

40 0,40 5,80 5,10 10,55 10,07 15-30


Figura 36: Curvas granulomtricas


Pelos motivos explicados, no item 2.5.2, a energia de compactao para o controle da execuo de base foi a intermediria. As curvas de compactao apresentaram o mesmo formato irregular (Figura 37) das curvas apresentadas em 3.1.5, sendo que a 70MFB/30PDP apresenta um formato semelhante 70MF/30PDP, mas com valores de d menores (Tabela 15) que podem ser explicados pela menor energia de compactao e pela granulometria mais fina. Escolheu-se o segundo pico da mistura 70MFB/30PDP para o controle da camada de base a campo, com uma wot igual a 8,34%.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10 100

Perc

enta

gem

R

etid

a(%

)

Perc

enta

gem

Pa

ssan

te (%

)


Limites faixa CPDP

70MF/30PDPMF

70MFB/30PDPMFB

200 10 4Peneiras 3/8" 1"40 2"

59

Tabela 15: Resultados do ensaio de compactao (energia intermediria)

Material Pontos

1 2 3 4 5 6 7

MFB W (%) 0,66 2,75 5,00 6,15 6,88 8,15 -

d (kg/m) 1.855 1.864 1.878 1.849 1.970 2.087 -

MF W (%) 1,87 3,36 4,34 5,27 6,35 6,38 7,25

d (kg/m) 1.919 1.937 1.956 2.015 1.919 1.940 1.960

70MFB/30PDP W (%) 3,10 4,79 6,38 8,34 8,50 8,56 -

d (kg/m) 2.001 2.077 1.992 2.176 2.164 2.088 -

70MF/30PDP* W (%) 1,44 3,12 4,13 5,14 6,70 7,16 7,54

d (kg/m) 2.106 2.173 2.166 2.141 2.105 2.247 2.221 *compactada na energia modificada


Figura 37: Curva de compactao dos fresados e das misturas (energia intermediria)


1.800

1.900

2.000

2.100

2.200

2.300

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

Mas

sa es

pefi

ca ap

aren

te se

ca -

d(kg

/m)

Umidade - w (%)

MFB 70MFB/30PDP 70MF/30PDP MF*

*compactada na energia modificada

60

3.2.2 Execuo e controle tecnolgico

A camada de base da pista experimental foi executada diretamente sobre o subleito, durante as primeiras duas semanas do ms de Maio, sendo a pista concluda no dia primeiro de Junho com a execuo do tratamento superficial duplo (TSD). Um relatrio fotogrfico da execuo apresentado na Figura 38.

Aps o controle de compactao (Tabela 16) e levantamento defletomtrico do subleito, o PDP e o MFB foram misturados no ptio da oficina da prefeitura de Bozano, com uma carregadeira na proporo de 7 conchas de MFB para 3 conchas de PDP. A mistura foi transportada at a pista, descarregada e espalhada por uma motoniveladora em uma camada de 19 cm e umedecida. Quando iniciou-se a compactao, com rolo vibratrio, o teor de umidade era igual a 8,5%, portanto ficando prximo do segundo pico da curva de compactao (Figura 37), os dados do ensaio de frasco de areia confirmaram que a massa especfica aparente seca atingida em campo ficou prxima deste segundo pico (Tabela 16). A camada de base foi imprimada com asfalto diludo, CM-30 e revestida com um TSD.

Tabela 16: Resultados do ensaio de frasco de areia

Dados Subleito Base

Massa especfica aparente mida, campo n 1.980 kg/m 2.310 kg/m

Umidade w 22,89 % 3,84%

Massa especfica aparente seca, campo d 1.611 kg/m 2.224 kg/m

Massa especfica aparende seca mxima - dmx 1.467 kg/m 2.174 kg/m

Grau de compactao (%) 109,8 % 102,3% Fonte: Prprio autor (2012)

61

Figura 38 1 a 24: Relatrio fotogrfico da execuo e controle tecnolgico

(1) (2)

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(19) (20)

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No subleito a mdia das deflexes no lado direito foi de 81 (x10-2 mm) enquanto o lado esquerdo foi de 117 (x10-2 mm). A execuo da base acar

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