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HISTÓRICO ESTRUTURAL DE CAMADA DE BASE RECICLADA COM CIMENTO – EXPERIENCIA NO GRUPO ARTERIS
Igor Amorim Beja¹; Diogo Bento Morais¹; José Mario Chaves¹; Kamilla Vasconcelos²; Liedi Légi Bariani Bernucci²
¹ Arteris - Centro de Desenvolvimento Tecnológico ²EPUSP – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
2
• Crescimento do tráfego de cargas circulantes (2004 a 2014)
• Crescimento da malha pavimentada nacional
• Volume de tráfego pedagiado
Introdução
Aumento absoluto de 300% (Portal ABCR) 116%
12%
Crescimento do tráfego de cargas nacional / Malha pavimentada (CNT, 2013)
3
Introdução
• Aumento dos veículos pesados em concessões (2003 a 2013): 265%
• Necessidade de tecnologias e técnicas para aumento de vida útil a menor
custo
• Camadas de base recicladas com cimento
Brita graduada tratada com
cimento (R$/m³)
Brita graduada simples (R$/m³)
Reciclagem in situ com cimento (R$/m³)
365 185 330
Autopista Fernão Dias (2015)
4
Introdução
ECO
NÔ
MIC
O
TÉC
NIC
O
AM
BIE
NTA
L
5
Introdução
• Full Deep Reclamation (FDR) – Reciclagem profunda
Aglomerante hidráulico
6
Introdução
• Reciclagem profunda in situ com cimento
MR (≠ cimentada convencional): 5.000 – 12.000 MPa;
Espessura convencionalmente utilizada: 20,0 cm;
Aplicada convencionalmente como base de pavimentos;
7
Introdução
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
Rel
ação
en
tre
ten
sõe
s (R
T)
Nf (Ciclos a fadiga)
solo cimento NA' solo cimento LA solo cimento LA'
solo cimento LG' CCR (200kg/m³) BGTC (75kg/m³)
É convencionalmente avaliada segundo equações de desempenho de materiais
convencionais cimentados: BGTC
8
Objetivos
• Avaliação por histórico estrutural: camadas recicladas com cimento
• Extração de corpos de prova: ensaios de ruptura no tempo
• Analise de deflexões e retroanálise de bacias deflectométricas
9
• Segmentos construídos em agosto de 2011;
• Extensão: 250 m;
• Foco na variação de espessura de camada reciclada;
Concepção dos Segmentos
10
• Processo construtivo;
Reciclagem com WR 2400
Correção do teor de umidade com uso de
caminhão pipa
Compactação da camada com uso rolo
corrugado
Pintura de emulsão para proteção da camada
Concepção dos Segmentos
11
• Coleta de testemunhos de pista com o tempo após execução;
Avaliação estrutural destrutiva
Reciclado com
cimento H=20 cm Reciclado com
cimento H=25,0 cm Reciclado com
cimento H=30 cm
Tempo de ensaio (meses) 8 24 36 8 24 36 8 24 36
Ensaios
Resistência à compressão simples ASTM C 39 (2012)
X X X X X X X X X
Resistência à tração por compressão diametral ASTM C
496M (2011) - X X X X X X X X
Módulo de elasticidade ASTM C 469M (2014)
- X X X X X X X X
12
• Coleta de bacias deflectométricas no tempo: FWD;
• Retroanálise de bacias de deflexão com o tempo: estimativa do Módulo
Efetivo;
• T=0 meses (agosto de 2011), T=12 meses e T=36 meses;
Avaliação estrutural não destrutiva
0
5
10
15
20
25
0 20 40 60 80 100 120
Def
lexã
o (
x10
¯²m
m)
Distância(cm)
Média FWD
Bakfaa 1
Elsym 5
Limites
13
Avaliação estrutural não destrutiva
• Aplicação da ASTM D 5858 (2008)
• Retroanálise pelo BAKFAA 2.0 e ELSYM 5
𝜀 % =(𝑑𝑚𝑖 − 𝑑𝑐𝑖𝑗)
𝑑𝑚𝑖𝑥100 𝑅𝑀𝑆𝐸 % =
100𝑥(𝑑𝑚𝑖 − 𝑑𝑐𝑖𝑗)
𝑑𝑚𝑖
2𝑛𝑖=1
𝑛
ε(%) – erro entre o ponto da bacia medida e calculada
RMSE – raiz média quadrática
14
Avaliação estrutural não destrutiva
• Retroanálise de bacias de deflexão
Distâncias (cm) d0 d20 d30 d45 d60 d90 d120
RMSE (%)
0 20 30 45 60 90 120
Deflexões (x10-2 mm)
Média FWD
12 9 9 8 8 7 6
BAKFAA 13 9 9 9 8 7 6 8,5
Erro (%) 6 4 5 2 1 2 3
ELSYM 5 13 10 9 9 8 7 6 19,4
Erro (%) 11 8 9 7 6 3 7
Resumo de valores de deflexão obtidos por retroanálise e checagem da acurácia: T=12 meses e camada com 30 cm de espessura
15
Avaliação estrutural não destrutiva
• Retroanálise de bacias de deflexão
BAKFAA
Camada Material ME efetivo (kgf/cm²)
Poisson Espessura (cm)
Rolamento CBUQ 33.500 0,35 4,0
Binder RAP+emulsão 12.000 0,35 7,0
Base Rec + cim. 150.000 0,30 30,0
Remanescente Canga de minério 1.600 0,45 ∞
ELSYM 5
Camada Material ME efetivo (kgf/cm²)
Poisson Espessura (cm)
Rolamento CBUQ 35.000 0,35 4,0
Binder RAP+emulsão 13.000 0,35 7,0
Base Rec + cim. 150.000 0,30 30,0
Remanescente Canga de minério 1.500 0,40 ∞
Resumo de módulos elásticos efetivos obtidos por cada programa: T= 12 meses e camada com 30 cm de espessura
16
• Resistência à compressão simples
Resultados
0
5
10
15
20
25
20 cm 25 cm 30 cm
Res
istê
nci
a a
com
pre
ssão
sim
ple
s (M
Pa)
Espessura da camada cimentada
T= 8 meses T= 24 meses
T= 36 meses Limite a 28 dias de cura
Baixa variabilidade
17
Resultados
• Resistência a tração indireta
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
20 cm 25 cm 30 cm
Res
istê
nci
a a
traç
ão p
or
com
pre
ssão
dia
met
ral
(MP
a)
Espessura da camada cimentada
T= 8 meses T= 24 mese
T= 36 meses Limite a 28 dias de cura
Não
rea
lizad
o
18
Resultados
• Módulo de elasticidade
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
20 cm 25 cm 30 cm
Mó
du
lo d
e el
asti
cid
ade
(MP
a)
Espessura da camada cimentada
T= 8 meses T= 24 meses T= 36 meses
Não
rea
lizad
o
Baixa variabilidade
19
Resultados
• Retroanálise de bacias de deflexão: Módulo elástico efetivo
Tempo Camada Programa ME efetivo (kgf/cm²)
RMSE (%)
0 meses (agosto 2011)
20 BAKFAA 25.000 33 ELSYM 5 38.000 46,1
0 meses (agosto 2011)
25 BAKFAA 60.000 6,9 ELSYM 5 60.000 49,6
0 meses (agosto 2011)
30 BAKFAA 40.000 12,3 ELSYM 5 55.000 22,3
12 meses 20 BAKFAA 40.000 35,4 ELSYM 5 45.000 36,6
12 meses 25 BAKFAA 144.000 6,2 ELSYM 5 140.000 9,4
12 meses 30 BAKFAA 150.000 8,5 ELSYM 5 150.000 19,4
36 meses 20 BAKFAA 45.000 29 ELSYM 5 45.000 47,5
36 meses 25 BAKFAA 170.500 5,3 ELSYM 5 186.700 4,4
36 meses 30 BAKFAA 181.000 2,9 ELSYM 5 198.800 2,8
20
Resultados
• Retroanálise de bacias de deflexão: Módulo elástico efetivo
0
50.000
100.000
150.000
200.000
250.000
0 meses (agosto 2011) 12 meses 36 meses
Mó
du
lo e
lást
ico
efe
tivo
(kg
f/cm
²)
Espessura da camada cimentada
20 cm 25 cm 30 cm
Baixa variabilidade
21
Conclusões
• Os ensaios de laboratório...confirmam camadas íntegras
• Menores valores de rigidez e maiores RMSE: h= 20 cm • Maiores valores de rigidez e menores valores de RMSE: h=25 cm e 30 cm • Vantagem técnica e econômica = Menor custo a menor
tempo de execução
22
OBRIGADO!!!
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