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Pavimentação!TRANSCRIPT
UEM
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
GRUPO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES - GET
DEC 712 – ESTRADAS
PAVIMENTAÇÃO
NOTAS DE AULAS
PROFa DRa SANDRA ODA
MARINGÁ, 2003
UEM
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
GRUPO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES - GET
SUMÁRIO
1 - HISTÓRICO (Um Breve Histórico do Desenvolvimento da Engenharia Rodoviária) ...................................................... 1 2 - CONSIDERAÇÕES GERAIS.................................................................................................................................... 4 2.1 - INTRODUÇÃO........................................................................................................................................................ 4 2.2 - CLASSIFICAÇÃO DOS PAVIMENTOS ........................................................................................................................ 5
2.2.1 - PAVIMENTOS FLEXÍVEIS................................................................................................................................... 5 2.2.2 - PAVIMENTOS RÍGIDOS .................................................................................................................................... 7
2.3 - COMPORTAMENTO DOS PAVIMENTOS .................................................................................................................... 7 2.4 - CAMADAS DOS PAVIMENTOS ................................................................................................................................. 8
2.4.1 - BASES E SUB-BASES FLEXÍVEIS E SEMI-RÍGIDAS..................................................................................................... 8 2.4.2 - BASES E SUB-BASES RÍGIDAS ........................................................................................................................... 9 2.4.3 - REVESTIMENTOS ........................................................................................................................................... 9
2.5 - CARACTERÍSTICAS E ASPECTOS FUNDAMENTAIS DOS PAVIMENTOS ..................................................................... 10 2.5.1 - UTILIZAÇÃO DE MATERIAIS GRANULARES NA COMPOSIÇÃO DAS CAMADAS.................................................................... 10 2.5.2 - ESTÁGIOS DA TÉCNICA RODOVIÁRIA DE PAVIMENTAÇÃO ......................................................................................... 10
2.6 - RESUMO - HISTÓRICO ......................................................................................................................................... 11 2.7 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................................................................... 11 3 - TIPOS DE SERVIÇOS........................................................................................................................................... 12 3.1 - IMPRIMAÇÃO....................................................................................................................................................... 12 3.2 - PINTURA DE LIGAÇÃO ......................................................................................................................................... 12 3.3 - TRATAMENTOS SUPERFICIAIS SIMPLES (TSS), DUPLO (TSD) E TRIPLO (TST) ........................................................ 12 3.4 - MACADAME BETUMINOSO.................................................................................................................................... 12 3.5 - PRÉ-MISTURADO A QUENTE (PMQ) ...................................................................................................................... 13 3.6 - PRÉ-MISTURADO A FRIO (PMF)............................................................................................................................ 13 3.7 - AREIA-ASFALTO A QUENTE .................................................................................................................................. 13 3.8 - AREIA-ASFALTO A FRIO ....................................................................................................................................... 13 3.9 - CONCRETO ASFÁLTICO........................................................................................................................................ 13 3.10 - MISTURA NA ESTRADA (ROAD-MIX) ................................................................................................................... 14 3.11 - SOLO-BETUME................................................................................................................................................... 14 3.12 - LAMA ASFÁLTICA ............................................................................................................................................... 14 3.13 - BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA ......................................................................................................................... 14 4 - A ESTRUTURA ..................................................................................................................................................... 15 4.1 - INTRODUÇÃO...................................................................................................................................................... 15 4.2 - REFORÇO DO SUBLEITO E SUB-BASE ................................................................................................................... 16 4.3 - BASE................................................................................................................................................................... 16 4.4 - BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA ............................................................................................................................ 17 5 - MELHORIA E PREPARO DO SUBLEITO .............................................................................................................. 18 5.1 - DESCRIÇÃO......................................................................................................................................................... 18 5.2 - MATERIAIS.......................................................................................................................................................... 18 5.3 - EXECUÇÃO .......................................................................................................................................................... 18
5.3.1 - EQUIPAMENTO............................................................................................................................................ 18 5.3.2 - OPERAÇÕES ............................................................................................................................................... 18 5.3.3 - CONTROLE ................................................................................................................................................ 19 5.3.4 - CONDIÇÕES DE RECEBIMENTO ......................................................................................................................... 20
5.4 - MEDIÇÃO ............................................................................................................................................................ 21 5.5 - BIBLIOGRAFIA..................................................................................................................................................... 21 6 - REFORÇO DO SUBLEITO..................................................................................................................................... 22 6.1 - DESCRIÇÃO......................................................................................................................................................... 22 6.2 - MATERIAIS.......................................................................................................................................................... 22 6.3 - EXECUÇÃO .......................................................................................................................................................... 22
6.3.1 - EQUIPAMENTO............................................................................................................................................ 22 6.3.2 - OPERAÇÕES ............................................................................................................................................... 22 6.3.3 - CONTROLE ................................................................................................................................................ 23 6.3.4 - CONDIÇÕES DE RECEBIMENTO ......................................................................................................................... 24
6.4. MEDIÇÃO.............................................................................................................................................................. 25 6.5 - BIBLIOGRAFIA..................................................................................................................................................... 25
7 - ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS ................................................................................................................................ 26 7.1 - INTRODUÇÃO...................................................................................................................................................... 26 7.2 - CONCEITO DE ESTABILIDADE MECÂNICA ............................................................................................................. 26 7.3 - ESTABILIZAÇÃO DE MATERIAIS GRANULARES ...................................................................................................... 26 7.4 - TIPOS DE ESTABILIZAÇÃO ................................................................................................................................... 26 7.5 - ESTABILIZAÇÃO MECÂNICA - COMPACTAÇÃO ....................................................................................................... 27
7.5.1 - INTRODUÇÃO ............................................................................................................................................. 27 7.5.2 - EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO.................................................................................................................... 29 7.5.3 - ESCOLHA DO EQUIPAMENTO DE COMPACTAÇÃO ..................................................................................................... 32 7.5.4 - CONTROLE DE COMPACTAÇÃO.......................................................................................................................... 32 7.5.5 - BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA......................................................................................................................... 34
7.6 - ESTABILIZAÇÃO GRANULOMÉTRICA ..................................................................................................................... 35 7.6.1 - INTRODUÇÃO ............................................................................................................................................. 35 7.6.2 - BASE E SUB-BASE ESTABILIZADAS GRANULOMETRICAMENTE (DER-SP, 1991) ............................................................ 35 7.6.3 - ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS LATERÍTICOS............................................................................................................. 40 7.6.4 - BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA......................................................................................................................... 40
7.7 - ESTABILIZAÇÃO DE AÇÃO CIMENTÍCIA................................................................................................................. 41 7.7.1 - INTRODUÇÃO ............................................................................................................................................. 41 7.7.2 - BASE DE SOLO-CIMENTO (BASE RÍGIDA) ........................................................................................................... 41 7.7.3 - BASE DE SOLO-CAL...................................................................................................................................... 48 7.7.4 - BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA......................................................................................................................... 48
8 - REVESTIMENTOS ................................................................................................................................................ 49 8.1 - INTRODUÇÃO...................................................................................................................................................... 49 8.2 - REVESTIMENTOS CONSTRUÍDOS POR PENETRAÇÃO ............................................................................................. 49
A. TRATAMENTOS SUPERFICIAIS................................................................................................................................. 49 B. MACADAME BETUMINOSO ..................................................................................................................................... 60 C. CAPA SELANTE .................................................................................................................................................. 63
8.3 - REVESTIMENTOS CONSTRUÍDOS POR MISTURA ................................................................................................... 64 A. MISTURA NA ESTRADA (ROAD-MIX) ........................................................................................................................ 64 B. MISTURA EM USINA ............................................................................................................................................ 65
8.4 - RECICLAGEM DE PAVIMENTOS ............................................................................................................................. 75 8.5 - PRINCIPAIS DEFEITOS DAS MISTURAS BETUMINOSAS.......................................................................................... 76 8.6 - BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA ............................................................................................................................ 77 9 - MATERIAIS PÉTREOS ......................................................................................................................................... 80 9.1 - GENERALIDADES ................................................................................................................................................. 80 9.2 - CLASSIFICAÇÃO................................................................................................................................................... 80
9.2.1 - QUANTO A GRANULOMETRIA........................................................................................................................... 80 9.2.2 - QUANTO À CARGA ELÉTRICA SUPERFICIAL .......................................................................................................... 80
9.3 - PRINCIPAIS PROPRIEDADES DOS AGREGADOS ..................................................................................................... 81 9.3.1 - RESISTÊNCIA MECÂNICA................................................................................................................................ 81 9.3.2 - DURABILIDADE ........................................................................................................................................... 81 9.3.3 - ÍNDICE DE FORMA (DNER-ME 86-64)............................................................................................................. 82 9.3.4 - ADESIVIDADE A PRODUTOS ASFÁLTICOS............................................................................................................. 82
10 - MATERIAIS BETUMINOSOS ............................................................................................................................. 83 10.1 - DEFINIÇÃO........................................................................................................................................................ 83 10.2 - ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO ....................................................................................................................... 83
10.2.1 - CIMENTOS ASFÁLTICOS DE PETRÓLEO (CAPS) ................................................................................................... 83 10.2.2 - ASFALTOS DILUÍDOS (CUT-BACKS) ................................................................................................................. 83 10.2.3 - EMULSÕES ASFÁLTICAS ............................................................................................................................... 84
10.3 - PRINCIPAIS ENSAIOS PARA CARACTERIZAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO.............................................................. 85 10.3.1 - VISCOSIDADE SAYBOLT DE MATERIAL BETUMINOSO (ABNT/MB-517)..................................................................... 85 10.3.2 - PENETRAÇÃO DE MATERIAIS BETUMINOSOS (ABNT/MB-107/1971) ...................................................................... 85 10.3.3 - PONTO DE AMOLECIMENTO DE MATERIAIS BETUMINOSOS - MÉTODO ANEL E BOLA....................................................... 86 10.3.4 - PONTO DE FULGOR (ABNT/MB-50/1972)...................................................................................................... 86 10.3.5 - DUCTILIDADE (ABNT/MB-167/1971; ASTM/D-113)...................................................................................... 86
10.4 - PROGRAMA SHRP............................................................................................................................................... 86 10.4.1 - ENSAIOS SUPERPAVE .................................................................................................................................. 87
10.5 - BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA........................................................................................................................... 90 10.6 - NORMAS - MÉTODO DE ENSAIO (ME) - DNER...................................................................................................... 91 11 - MISTURAS BETUMINOSAS DENSAS ................................................................................................................ 93 11.1 - INTRODUÇÃO .................................................................................................................................................... 93 11.2 - DOSAGEM DE CONCRETOS ASFÁLTICOS ............................................................................................................. 93
11.2.1 - DOSAGEM MARSHALL.................................................................................................................................. 94
11.2.2 - PROCESSO DE RUTHFUCS ............................................................................................................................. 95 11.2.3 - ROTEIRO DE DOSAGEM MARSHALL.................................................................................................................. 96
11.3 - NORMAS - MÉTODO DE ENSAIO (ME) - DNER...................................................................................................... 97 12 - FUNDAMENTOS SOBRE A MECÂNICA DOS PAVIMENTOS .............................................................................. 98 12.1 - SOLICITAÇÕES NAS CAMADAS............................................................................................................................ 98 12.2 - MODELO MECANÍSTICO DAS CAMADAS .............................................................................................................. 98 12.3 - PARÂMETROS PARA O ANTEPROJETO E PROJETO ............................................................................................... 98
12.3.1 - SOLICITAÇÕES .......................................................................................................................................... 98 12.3.2 - PRESSÃO E ÁREA DE CONTATO ....................................................................................................................... 99
12.4 - DIMENSIONAMENTO DOS PAVIMENTOS ............................................................................................................. 99 12.4.1 - INTRODUÇÃO............................................................................................................................................ 99 12.4.2 - CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS SEGUNDO A HRB ....................................................................................................100
12.5 - PECULIARIDADES DOS PROJETOS DE PAVIMENTOS ...........................................................................................101 12.6 - BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA..........................................................................................................................102 13 - PROJETO DE PAVIMENTOS .............................................................................................................................103 13.1 - CAPACIDADE DE SUPORTE ................................................................................................................................103 13.2 - CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS GRANULARES .................................................................................................104 13.3 - TRÁFEGO..........................................................................................................................................................105 13.4 - ESPESSURA MÍNIMA DE REVESTIMENTO BETUMINOSO......................................................................................108 13.5 - DIMENSIONAMENTO DO PAVIMENTO ................................................................................................................108 ANEXO 1 - MÉTODO DE PROJETO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
ANEXO 2 - MÉTODOS DE ENSAIOS - DNER
ANEXO 3 - LISTAS DE EXERCÍCIOS
ANEXO 4 - PROJETO DE PAVIMENTOS
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UEM
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
GRUPO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES - GET 1 - HISTÓRICO
UM BREVE HISTÓRICO DO DESENVOLVIMENTO DA ENGENHARIA RODOVIÁRIA
A engenharia rodoviária é uma das mais antigas artes co-
nhecidas pela humanidade. O desenvolvimento da indústria
e o aperfeiçoamento dos veículos de transporte induziram
alterações e aperfeiçoamentos na Construção de Estradas e
nos seus Métodos. A construção de estradas remonta a
época dos primeiros aglomerados humanos. Os homens de
então escolhiam os mais curtos e mais seguros caminhos
para chegar a seus locais de pesca ou caça, estabelecendo
trilhas, eventualmente dotadas de pontes de troncos caídos
(pinguelas). Com o uso de animais de carga, essas trilhas precisaram ser melhoradas, aumentando-se sua
largura e altura livre, além dos melhoramentos nas travessias de cursos d'água.
As primeiras estradas construídas pelo homem foram feitas em regiões montanhosas ou de floresta densa,
locais em que existiam maiores empecilhos ao tráfego; por outro lado, o primeiro pavimento utilizado foi uma
forração de troncos e galhos sobre terrenos brejosos, ainda hoje conhecida como "estiva".
A introdução da roda deu grande impulso ao transporte terrestre, gerando a necessidade de melhores cami-
nhos e forçando o desenvolvimento de novas técnicas de construção rodoviária. A possibilidade de transportar
maiores quantidades de carga gerou uma correspondente necessidade de melhorias no leito dos caminhos, das
pontes e do traçado dos mesmos, evitando-se assim, a passagem por brejos e atoleiros.
A construção de estradas teve grande incremento com o advento da escravidão nas antigas civilizações (Assíria,
Babilônia, Pérsia e, especialmente, no Império Romano). Nessa fase, o processo de construção de estradas
estava diretamente ligado às necessidades de defesa, pois essas estradas, basicamente, ligavam as cidades às
fronteiras. Dessa forma, as razões militares tiveram influência marcante no desenvolvimento das técnicas de
construção rodoviária. Durante esse mesmo período, o comércio se utilizava mais do modal hidroviário, em
virtude do seu baixo custo e maior segurança. Essa situação foi acentuada pela dissociação territorial dos diver-
sos países e pela falta de conexão entre estradas, perdurando durante toda a idade antiga até a época Feudal.
Durante esse período, houve grande aperfeiçoamento no modal hidroviário, apesar de, ao fim do período feu-
dal, existir na Europa, uma rede de estradas de razoável qualidade, principalmente nos locais onde não havia
rios ou lagos. Na Ásia, as estradas se desenvolveram através de rotas de caravanas, que ligavam a Ásia Central
à Grécia, Roma e China. Essas rotas eram largas faixas de terra limpa, com vegetação forrageira e água para
os animais. O caminho era marcado apenas por poços e estalagens, com passos e pontes isoladas nos rios.
A construção de pontes de pedra em arco surgiu na Antiga Pérsia, onde se usaram arcos em ogiva, porém, com
os Romanos e seus arcos semi-circulares, essa construção tomou grande alento. Nas civilizações antigas, os
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pavimentos eram usados principalmente nas ruas das cidades e nos acessos aos Templos. Na Assíria e Babilô-
nia foram extensivamente usados tijolos de barro cozido, bem como o Mastique Asfáltico, composto de betume
natural, areia, argila e cascalho. Na pavimentação de ruas eram muito usadas placas de calcário.
Sem dúvida, os grandes construtores de estrada da antigüidade foram os romanos, que implantaram uma ex-
tensa rede de estradas na Europa e África. O historiador Tácito afirmava que “as estradas romanas são neces-
sárias aos comerciantes e às legiões de Roma”, mostrando que as estradas eram uma demonstração do poder
do Império. A rede rodoviária do Império Romano, construída ao longo de 700 anos, chegou a uma extensão
do 90.000 km, 14.000 deles na atual Itália. Se contarmos as estradas secundárias de terra ou de cascalho, a
rede passaria dos 300.000 km.
As principais vias romanas eram construí-
das em rocha sólida, incorporando de
10.000 a 15.000 m3 de rocha por quilôme-
tro, o que significa 4 a 6 vezes o volume
atualmente gasto em rodovias de bom pa-
drão. Os materiais usados nas estradas
romanas eram o cascalho, conglomerados e
pedra cortada em placas.
10 cm
35 cm
15 cm
22 cm
23 cm
Concreto de cascalho commatriz de cal-pozolana
Cascalho com matrizde cal-pozolana
Solo superficial compactado
Pedra britada solidarizadacom argamassa
Placas de rocha (calcário) rejuntada com argamassa
A queima do calcário já era conhecida, o que proporcionou o uso extensivo de argamassa e concreto, utilizando
uma mistura de cal, pozolana (cinza vulcânica) e areia.
Os romanos ficaram conhecidos pelas suas pontes, com exemplos ainda em operação na França, Itália e Espa-
nha. Como regra geral, o traçado das estradas romanas era o mais reto possível, ignorando os obstáculos natu-
rais. Desse modo, surgia a necessidade de inúmeras obras de arte. Como exemplo, podemos citar um aterro
com 35 m de altura na Vila Appia, perto de Terracina e um túnel, perto de Nápoles, com 1300 m de compri-
mento, 10 m de altura e 8 m de largura. A intervalos de 10 a 15 km, ao longo dessas estradas, havia estala-
gens, com estábulos onde eram mantidos até 40 cavalos. Os mensageiros militares usavam tais estalagens
como ponto de troca, podendo fazer até 150 km por dia.
Com a queda do Império Romano e o surgimento do Feudalismo, a economia se contraiu e as estradas perde-
ram sua importância, entrando em decadência até o fim do período Feudal, quando os pequenos estados co-
meçaram a ser unificados em Reinos. Na segunda metade do século XVIII começa um novo período de ativida-
de em construção rodoviária na Europa, onde se incrementou a rigidez das superfícies, criando condição de
tráfego a veículos mais pesados.
No principio, as técnicas de construção foram copiadas dos Romanos, porém, com a escassez de materiais e de
mão-de-obra, a quantidade de rocha utilizada foi sendo gradativamente reduzida, e, através de pesquisas fo-
ram sendo desenvolvidas novas técnicas de construção. Dois métodos importantes foram nessa época desen-
volvidos, recebendo o nome de seus inventores. O sistema inventado por Tresaguet consistia em se escavar
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uma trincheira no terreno natural, com declividades transversais e preenchê-la com uma camada de 24 a 27 cm
de pedra britada; as laterais do pavimento eram contidas por lajes de pedra (guias). Scot McAdam desenvolveu
um sistema que consistia em dispor sobre o terreno natural, uma camada de 25 cm de pedra britada, compac-
tada com rolos pesados. Esse método foi o primeiro a relacionar a capacidade de suporte do terreno com a
durabilidade do pavimento.
Métodos como esses garantiram por todo o século XIX, estradas de razoável qualidade para veículos de tração
animal, porém mostraram-se inadequados quando do aparecimento dos veículos automotores. As condições de
aderência entre as rodas e o pavimento levaram a se estudar formas de solidarização entre as partículas granu-
lares componentes do pavimento. Enquanto o tráfego de automóveis não era muito grande, as estradas pode-
riam servir tanto para veículos motorizados como para veículos de tração animal. As características dos traça-
dos foram adaptadas aos automóveis, como o aumento dos raios das curvas horizontais e a eliminação de vari-
ações bruscas da diretriz. No período anterior à Primeira Guerra, com o aumento no número de automóveis,
acabou por ficar patente que veículos de tração animal não poderiam conviver na mesma estrada que os auto-
móveis, gerando as primeiras rodovias de concepção atual.
4
UEM
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
GRUPO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES - GET 2 - CONSIDERAÇÕES GERAIS
2.1 - INTRODUÇÃO
Do ponto de vista físico o pavimento é uma estrutura em camadas, que recebe em sua superfície solicitações
do tráfego de veículos com rodas flexíveis (pneus) e se apóia diretamente sobre a fundação. Em função da
maior ou menor rigidez da estrutura, o pavimento pode ser denominado rígido ou flexível (SÓRIA, 1997).
As principais funções dos pavimentos são:
• resistir aos esforços verticais oriundos do tráfego e distribuí-los;
• melhorar as condições de rolamento quanto ao conforto e segurança;
• resistir aos esforços horizontais (desgaste), tornando mais durável a superfície de rolamento;
• •resistir às ações do intemperismo.
As cargas que solicitam um pavimento são transmitidas por meio das rodas pneumáticas dos veículos. A área
de contato entre os pneus e o pavimento tem a forma aproximadamente elíptica, e a pressão exercida, dada a
relativa rigidez dos pneus, tem uma distribuição aproximadamente parabólica, com a pressão máxima exercida
no centro da área carregada. Para efeito de dimensionamento do pavimento, pode-se admitir uma carga
aplicada gerando uma pressão de contato uniformemente distribuída numa área de contatos circular. A pressão
de contato é aproximadamente igual à pressão dos pneus, sendo a diferença desprezível para efeito de
dimensionamento.
As camadas que constituem o pavimento são compostas de materiais granulares (solo, pedregulho, cascalho,
pedra britada etc.) podendo ser acrescidos de um material estabilizante (cal, cimento, betumes etc.) para
melhorar as propriedades físicas do material granular. Os pavimentos mais simples são constituídos pelo
subleito, base e revestimento. Mas podem ainda constituir-se de outras camadas adicionais como a
5
regularização e reforço do subleito e a sub-base, conforme a sua necessidade. O problema da definição da
constituição e espessura das camadas que constituem os pavimentos é estabelecido no dimensionamento do
mesmo. Entretanto, admite-se que essas camadas à partir do subleito, vão ficando técnica e economicamente
mais nobres, à medida em que elas se aproximam do revestimento.
2.2 - CLASSIFICAÇÃO DOS PAVIMENTOS
De uma forma geral, os pavimentos podem ser classificados em Rígidos e Flexíveis. O Pavimento Rígido, pouco
deformável, é constituído principalmente por concreto de cimento Portland. O pavimentos flexível, constituído
de revestimento betuminoso delgado sobre camadas puramente granulares, admite um certo limite de
deformações sem se romper.
REVESTIMENTO
BASE
FLEXÍVEL
RÍGIDOPARALELEPÍPEDOS REJUNTADOS COM CIMENTO
CONCRETO DE CIMENTOMACADAME DE CIMENTO
BETUMINOSO
TRATAMENTO SUPERFICIAL
CONCRETO BETUMINOSO
PRÉ-MISTURADO A FRIOPRÉ-MISTURADO A QUENTE
PENETRAÇÃO INVERTIDAPENETRAÇÃO DIRETA
CALÇAMENTO
ALVENARIA POLIÉDRICAPARALELEPÍPEDOSBLOCOS ARTICULADOSBLOCOS INTERTRAVADOS
RÍGIDACONCRETO DE CIMENTOMACADAME DE CIMENTOSOLO-CIMENTO
FLEXÍVEL
PARALELEPÍPEDOSBRITA-GRADUADA
MACADAME HIDRÁULICOMACADAME BETUMINOSOALVENARIA POLIÉDRICA
SOLO ESTABILIZADO GRANULOMETRICAMENTESOLO BETUME
2.2.1 - PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
• REVESTIMENTO – camada destinada a resistir diretamente às ações do tráfego, a impermeabilizar o
pavimento, a melhorar as condições de rolamento, no que se refere ao conforto e à segurança, e a
transmitir, de forma atenuada, as ações do tráfego às camadas inferiores.
• BASE – camada destinada a resistir às ações dos veículos e a transmiti-las, de forma conveniente, ao
subleito.
• SUB-BASE – camada complementar à base, com as mesmas funções desta e executada quando, por razões
de ordem econômica, for conveniente reduzir a espessura da base.
• REFORÇO DO SUBLEITO – camada existente, no caso de pavimentos muito espessos, executadas com o
objetivo de reduzir a espessura da própria sub-base.
• REGULARIZAÇÃO DO SUBLEITO – camada de espessura variável, executada quando se torna necessário
preparar o leito da estrada para receber o pavimento; a regularização não constitui, propriamente, uma
camada de pavimento, pois tem espessura variável, podendo ser nula em um ou mais pontos da seção
transversal.
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Um pavimento flexível, dependendo das características de suporte do subleito, pode ser constituído por uma
das seguintes formas:
− revestimento, base, sub-base e reforço do subleito
− revestimento, base e sub-base
− revestimento e base
− revestimento
No dimensionamento dos pavimentos, por razões técnico-econômicas, fixam-se características mínimas a serem
satisfeitas pelas diferentes camadas. Um pavimento constituído por revestimento, base e uma camada de
material que não satisfaz as especificações de sub-base, mas atende as de reforço de subleito, sendo o
conjunto assente sobre o subleito é considerado do ponto de vista geométrico, constituído por revestimento,
base e sub-base.
Do ponto de vista estrutural, esse pavimento é constituído por revestimento, base (com espessura maior que a
necessária se houvesse uma sub-base) e reforço do subleito. As características marcantes desse tipo de
pavimento são:
• material da superfície de rolamento é uma mistura betuminosa, composta de betume (asfalto) e material
pétreo (pedra britada). É esbelta e relativamente flexível. O asfalto participa com teores de 5 e 10%. A
mistura mais nobre é o concreto asfáltico usinado, que tem os menores teores de asfalto e maior densidade.
Menos nobres e mais ricos em asfalto são os tratamentos superficiais, construídos no local e de maneira
mais artesanal;
• A camada estruturalmente mais importante é a base, que receberá grandes tensões do tráfego, pois o
revestimento betuminoso não tem espessura e rigidez suficiente para distribuir as tensões como acontece no
pavimento rígido;
• a base é, de modo geral, entre 5 e 20 vezes mais espessa que o revestimento betuminoso;
• a distribuição de tensões se dá mais devido à espessura que devido à rigidez das camadas, que podem ser
granulares e não apresentar resistência à tração;
• para a mesma carga os pavimentos flexíveis têm espessura total 1,5 a 2 vezes maior que os rígidos;
• além disso, o nível de tensões a que o subleito é submetido é maior nos pavimentos flexíveis;
• as misturas betuminosas são sensíveis aos combustíveis, principalmente diesel e querosene;
• a vida útil e o intervalo entre manutenções são menores que no rígido.
7
2.2.2 - PAVIMENTOS RÍGIDOS
O pavimento rígido é constituído de:
• placa de concreto de cimento – camada que desempenha ao mesmo tempo o papel de revestimento e de
base
• sub-base – camada construída, algumas vezes, com o objetivo de evitar o bombeamento dos solos do
subleito.
As características marcantes desse tipo de pavimento são:
• a placa de concreto de cimento Portland, geralmente não armada, de espessura típica entre 18 e 40 cm,
distribui as tensões impostas pelo carregamento;
• a sub-base de pedra britada ou material cimentado tem a função de melhorar e uniformizar o suporte, além
de drenar (caso de material granular);
• subleito recebe tensões relativamente pequenas, distribuídas por uma superfície grande;
• para placas não armadas a forma é aproximadamente quadrada, de dimensões entre 3,5 a 6,0 cm. Para
placas com armadura de contenção de fissuras (próxima à linha neutra) as dimensões podem ser maiores;
• entre as placas existem juntas, nas quais pode haver ferragem com uma ou duas funções: transmitir
esforços verticais para a placa vizinha ou não permitir que as placas se separem;
• pelas suas características o pavimento rígido, se bem projetado e construído, tem vida inicial mais longa e
maior espaçamento entre manutenções (em relação ao flexível);
• pavimento rígido é resistente aos efeitos solventes dos combustíveis como óleo diesel e querosene de
aviação.
2.3 - COMPORTAMENTO DOS PAVIMENTOS
O pavimento, se comparado com outras estruturas usuais da engenharia civil, tem vida curta. É na realidade,
construído para ser destruído pelo tráfego ao longo de 10, 20 ou no máximo 50 anos. Por esse motivo a
compreensão dos processos de deterioração e destruição do pavimento é de vital importância. Do ponto de
vista funcional, o pavimento tem a tarefa de suportar o tráfego em condições de velocidade, segurança,
conforto e economia. Essa função está intimamente relacionada com o estado da superfície de rolamento. A
evolução das condições de rolamento, por sua vez, depende das intempéries, do tráfego e das características
estruturais do pavimento (Figura 2.1).
8
condição atual
clima
tráfego
fundação
estrutura
condição futuraDE PREVISÃO
MODELOS
FIGURA 2.1 - Processo de previsão da condição futura do pavimento
2.4 – CAMADAS DOS PAVIMENTOS
2.4.1 - BASES E SUB-BASES FLEXÍVEIS E SEMI-RÍGIDAS
As bases e sub-bases podem ser divididas em granulares e estabilizadas .
• BASES E SUB-BASES GRANULARES - são as camadas constituídas por solos, britas de rochas ou de escória de
alto-forno, ou ainda pela mistura desses materiais; a expressão granular tem, também, uma conotação com
o comportamento estrutural - as camadas puramente granulares são sempre flexíveis. São classificadas em:
bases e sub-bases granulares por correção granulométrica; macadame hidráulico e macadame seco. As
bases e sub-bases granulares por correção granulométrica são conhecidas como "estabilização
granulométrica", "estabilização por compactação" ou "estabilização mecânica". São executadas pela
compactação de um material ou de misturas de materiais que apresentam granulometria apropriada, fixada
em especificações. Quando esses materiais ocorrem em jazidas (saibro, cascalho etc.) têm-se a utilização de
materiais naturais. Muitas vezes esses materiais devem sofrer beneficiamento prévio, como britagem e
peneiramento, para eliminação de certas frações. Quando se utiliza uma mistura natural e pedra britada
tem-se sub-bases e bases de solo-brita e quando se utiliza produtos de britagem tem-se as sub-bases e
bases de bica-corrida ou brita graduada.
• MACADAME HIDRÁULICO consiste de uma camada de brita de graduação aberta, de tipo especial (ou brita
tipo macadame), que após compressão tem os vazios preenchidos pelo material de enchimento, constituído
por finos de britagem (pó de pedra) ou mesmo por solos de granulometria e plasticidade apropriadas; a
penetração do material de enchimento é promovida pelo espalhamento na superfície, seguido de varredura,
compressão (com ou sem vibração) e irrigação.
• MACADAME SECO consiste de base ou sub-base obtidas através de modificação conveniente da granulometria
dos materiais, de modo a prescindir da irrigação; essa característica (ausência de irrigação) diferencia o
macadame seco do macadame hidráulico.
• BASES E SUB-BASES ESTABILIZADAS - são as camadas que, além de solo e brita, recebem agentes
estabilizantes como cimento Portland, cal, betume, resinas etc. Possuem técnicas construtivas semelhantes
às granulares por correção granulométrica.
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− SOLO-CIMENTO - é uma mistura devidamente compactada de solo, cimento Portland e água. A mistura
solo-cimento deve satisfazer a certos requisitos de densidade, durabilidade e resistência, apresentando
como resultado um material duro, cimentado, de acentuada rigidez à flexão.
− SOLOS MELHORADOS COM CIMENTO - obtidos quando são utilizados pequenos teores de cimento, visando
primordialmente à modificação do solo no que se refere a sua plasticidade e sensibilidade à água, sem
cimentação acentuada. São considerados flexíveis.
− SOLO-CAL - é uma mistura de solo, cal e água e, às vezes, de "fly-ash" (cinza volante), uma pozalana
artificial. A cal estabiliza um solo agindo: por modificação do solo, no que se refere a sua plasticidade e
sensibilidade à água; por carbonatação, que é uma cimentação fraca; por pozolanização, que é uma
cimentação forte.
− SOLO-BETUME - é uma mistura de solo, água e material betuminoso.
2.4.2 - BASES E SUB-BASES RÍGIDAS
São as de concreto de cimento Portland e possuem acentuada resistência à tração.
2.4.3 - REVESTIMENTOS
Podem ser classificados da seguinte forma:
Revestimentoou Capa deRolamento
Mistura
MacadameBetuminoso
Em usina
Tratamentossuperficiais
Na pista
Penetração
Pré-misturadoa quente ou
a frio
Areia-Asfalto
“Road-mix”
Areia-Asfalto
CBUQ
a) REVESTIMENTOS FLEXÍVEIS POR CALÇAMENTO
• ALVENARIA POLIÉDRICA: consistem de camadas de pedras irregulares, assentadas e comprimidas sobre um
colchão, de regularização, constituído de material granular apropriado. As juntas entre as pedras são
tomadas com pequenas lascas de pedras e com o próprio material do colchão.
• PARALELEPÍPEDOS: são constituídos por blocos regulares, assentes sobre um colchão de regularização. As
juntas entre os paralelepípedos podem ser tomadas com o próprio material do colchão de regularização,
com materiais ou misturas betuminosas, ou com argamassa de cimento.
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b) REVESTIMENTOS FLEXÍVEIS BETUMINOSOS
• por PENETRAÇÃO DIRETA ou INVERTIDA: tratamentos superficiais simples, duplos ou triplos; macadame
betuminoso
• por MISTURA: pré-misturados a quente; pré-misturados a frio; concreto betuminoso ou concreto asfáltico
c) REVESTIMENTOS RÍGIDOS
• CONCRETO DE CIMENTO: constituído por uma mistura de cimento Portland, areia, agregado graúdo e água,
colocada em uma camada devidamente adensada, que funciona ao mesmo tempo como revestimento e
base do pavimento.
• MACADAME CIMENTADO: uma camada de brita de graduação aberta, devidamente comprimida, cujos vazios
são posteriormente preenchidos com argamassa de cimento.
2.5 - CARACTERÍSTICAS E ASPECTOS FUNDAMENTAIS DOS PAVIMENTOS
2.5.1 - UTILIZAÇÃO DE MATERIAIS GRANULARES NA COMPOSIÇÃO DAS CAMADAS
• MATERIAIS GRANULARES
– solos; pedregulhos; cascalhos
– pedras e pedregulhos britados
– escórias de alto forno
– entulhos de construção
• ESTABILIZANTES
– cal
– cimento
– betume
2.5.2 - ESTÁGIOS DA TÉCNICA RODOVIÁRIA DE PAVIMENTAÇÃO
Estradas de Terra
Estradas Cascalhadas
VIAS SECUNDÁRIAS E TRÁFEGO
LEVE
Pavimentos por Penetração – adição de uma capa selante betuminosa
Pavimentos de Alto Padrão
– capa betuminosa densa (concreto betuminoso)
– superestrutura resistente e estável
– revestimento com concreto de cimento
VIAS PRINCIPAIS E TRÁFEGO
PESADO
MALHA VIÁRIA EUROPÉIA
– abandonada desde o final do Império Romano, até o início do século XVIII
– nesse período só reparações urgentes
1775 (TRESAGUET) e 1820 (MAC ADAM) → MACADAME (Dmáx = 2.Dmín)
– um novo impulso na construção dos pavimentos
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PAVIMENTOS ANTIGOS (século XIX, início do século XX)
– pedras longas encaixadas "à mão"
– rolagem a seco → rolagem com umedecimento
– muitos vazios (~ 20%) → ondulações; saliências e depressões
INCONVENIENTES
– água amolece a infra-estrutura
– excesso de vazios
– manutenção onerosa
– formação de poeira
– ausência de coesão (principalmente na superfície)
2.6 - RESUMO – HISTÓRICO
2.6.1 - IMPÉRIO ROMANO (~ 4000 km de estradas)
– "viae publicae regales" (vias principais)
– "viae vicinales" (vias secundárias)
2.6.2 - ESTRADAS ROMANAS - "8a maravilha do mundo"
– fundação ou infra-estrutura
– base
– camada superficial de rolamento
CONSTITUIÇÃO:
Statumen (fundação): uma ou duas camadas de placas de pedra 20 a 30 cm
Rudus (sub-base): lacas de pedras rejuntadas com argamassa 30 a 60 cm
Nucleus (base): concreto de pedras quebradas 20 a 25 cm
Summum dorsum (leito carroçável): calçamento com rejuntamento argamassado 20 a 25 cm
Espessura média 100 a 150 cm
2.7 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AASHTO (1993) - Guide for Design of Pavement Structures. American Association of State Highway and
Transportation Officials. Washington, DC
SÓRIA, M. H. A. (1997) - Projeto de Pavimentos. Notas de Aulas – Projeto de Pavimentos. EESC/USP, São
Carlos, SP
YODER, E.J.; WICTZAC, M.W. (1975) - Principles of Pavement Design. John Wiley and Sons. New York
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GRUPO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES - GET 3 - TIPOS DE SERVIÇO
3.1 - IMPRIMAÇÃO
Consiste na aplicação de uma camada de material asfáltico sobre a superfície de uma base concluída, antes da
execução de um revestimento asfáltico qualquer (DNER-ESP-14/71). Serve para aumentar a coesão da superfí-
cie da base, pela penetração do material asfáltico empregado, promover condições de aderência entre a base e
o revestimento e impermeabilizar a base. Os materiais asfálticos utilizados são os asfaltos diluídos de baixa
viscosidade, a fim de permitir a penetração do ligante nos vazios da base: CM-30 e CM-70.
3.2 - PINTURA DE LIGAÇÃO
Consiste na aplicação de uma camada de material asfáltico sobre uma camada do pavimento com a finalidade
de promover sua ligação com a camada sobrejacente a ser executada. Para pintura de ligação pode-se utilizar
um dos seguintes materiais asfálticos: emulsões asfálticas (RR-1C e RR-2C; RM-1C e RM-2C e RL-1C) ou asfal-
tos diluídos (CR-70, exceto para superfícies betuminosas).
3.3 - TRATAMENTOS SUPERFICIAIS SIMPLES (TSS), DUPLO (TSD) E TRIPLO (TST)
• TRATAMENTO SUPERFICIAL SIMPLES: de penetração invertida, é um revestimento constituído de material
betuminoso e agregado mineral, no qual o agregado é colocado uniformemente sobre o material asfáltico,
aplicado em uma só camada e submetido à operação de compressão e acabamento. Os materiais asfálticos
empregados podem ser os seguintes: CAP7 e CAP150/200; CR-250, CR-800 e CR-3000; RR-1C e RR-2C.
• TRATAMENTO SUPERFICIAL DUPLO: de penetração invertida, é um revestimento constituído de duas aplica-
ções de material asfáltico, cobertas, cada uma, por agregado mineral. A primeira aplicação de material asfál-
tico é feita diretamente sobre a base imprimada ou sobre o revestimento asfáltico e coberta imediatamente
com agregado graúdo constituindo a primeira camada do tratamento. A segunda camada é semelhante à
primeira, usando-se agregado miúdo. Os materiais asfálticos empregados podem ser os seguintes: CAP7;
CR-250, CR-800 e CR-3000; RR-1C e RR-2C.
• TRATAMENTO SUPERFICIAL TRIPLO: de penetração invertida, é um revestimento constituído de três aplica-
ções de material asfáltico, cobertas, cada uma, por agregado mineral. A primeira aplicação de material asfál-
tico é feita diretamente sobre a base imprimada ou sobre o revestimento asfáltico e coberta imediatamente
com agregado graúdo constituindo a primeira camada do tratamento. A segunda e a terceira camadas são
semelhantes à primeira, usando-se, respectivamente, agregados médio e miúdo, especificados. Os materiais
asfálticos empregados podem ser os seguintes: CAP7; CR-250, CR-800 e CR-3000; RR-1C e RR-2C.
3.4 - MACADAME BETUMINOSO
Consiste em duas aplicações alternadas por camadas, de material asfáltico sobre agregados de tamanho e
quantidade especificados, devidamente espalhados e compactados. O processo poderá ser repetido até atingir-
se a espessura final desejada. Quando o macadame for utilizado como revestimento, será executado um espa-
lhamento de agregados com tamanho e quantidade especificados. O macadame é usado como camada de base
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e/ou revestimento. Os materiais asfálticos empregados podem ser os seguintes: CAP 7 e CAP 150/200; RR-1C e
RR-2C.
3.5 - PRÉ-MISTURADO A QUENTE (PMQ)
É o produto resultante da mistura a quente, em usina apropriada, de um ou mais agregados minerais e cimento
asfáltico espalhados e comprimido a quente. O Pré-misturado a quente pode ser utilizado como camada de
regularização, como base ou como revestimento. Sua espessura após a compressão pode variar de 3 até 10
cm, aproximadamente, dependendo da granulometria final da mistura de agregados. Os materiais asfálticos
empregados são: CAP 20 e CAP 40 e do tipo 35/45, 50/60 ou 85/100, dependendo da região.
3.6 - PRÉ-MISTURADO A FRIO (PMF)
É o produto resultante da mistura, em equipamento apropriado, de agregados minerais e emulsão asfáltica ou
asfalto diluído, espalhado e comprimido a frio. Segundo a granulometria, classificam-se em abertos e densos. O
PMF pode ser utilizado como camada de regularização, como base ou como revestimento, além de serviços de
conservação. As camadas podem ter espessuras compactadas, variando de 3 até 20 cm, dependendo do tipo de
serviço e da granulometria final da mistura. Os materiais asfálticos são: emulsão de ruptura média (RM), emul-
são de ruptura lenta (RL-1C); asfalto diluído (CR-250).
3.7 - AREIA-ASFALTO A QUENTE
É o produto resultante da mistura a quente, em usina apropriada, de agregado miúdo e cimento asfáltico, com
presença ou não de material de enchimento, espalhado e comprimido a quente. A areia-asfalto a quente é
normalmente utilizada como revestimento de um pavimento, podendo, dependendo da situação própria, ser
utilizada como camada de regularização ou nivelamento. A espessura de cada camada, após a compressão, não
deve ultrapassar 5 cm. Os materiais asfálticos empregados são: CAP 20 e CAP 55 e do tipo 35/45, 50/60 ou
85/100.
3.8 - AREIA-ASFALTO A FRIO
É o produto resultante da mistura, em equipamento apropriado, de asfalto diluído ou emulsão asfáltica e agre-
gado miúdo, com presença ou não de material de enchimento, espalhado e comprimido a frio. Os materiais
asfálticos são: emulsões de ruptura média (RM) ou lenta (RL); asfalto diluído (CR-250).
3.9 - CONCRETO ASFÁLTICO
É o produto resultante da mistura a quente, em usina apropriada, de agregado mineral graduado, material de
enchimento (filler) e cimento asfáltico, espalhado e comprimido a quente e satisfazendo determinadas exigên-
cias constantes da especificação. Existem considerações que devem ser feitas a respeito do concreto asfáltico
quando for utilizá-lo em espessura acima de 5 cm. São condições essenciais que a estrada tenha uma boa dre-
nagem e compactação correta do subleito, sub-base e base. Sobre a base preparada, inclusive imprimada, a
mistura será espalhada de tal modo que apresente, quando comprimida, a espessura do projeto. Tratando-se
de camada de 7,5 cm de espessura, executada de uma só vez, funcionará como camada de rolamento. Quando
a espessura total do revestimento for de 7,5 cm até 15 cm, haverá necessidade de se construir o revestimento
em duas camadas: neste caso, sob a capa de rolamento, será executada uma camada de ligação (binder) que,
14
pelas características da mistura que a constituir, será de custo mais baixo que a primeira. Algumas vezes, em
face das elevadas espessuras de projeto e do mau estado de desempenho da camada subjacente, é necessária
uma terceira camada, dita de nivelamento. Os materiais asfálticos utilizados são: CAP 20 e CAP 55 e do tipo
35/45, 50/60 ou 85/100.
3.10 - MISTURA NA ESTRADA (ROAD-MIX)
É o produto resultante da mistura, com equipamento apropriado, de agregados minerais e asfalto diluído ou
emulsão asfáltica, espalhado e comprimido a frio. Os materiais asfálticos empregados podem ser os seguintes:
para misturas de graduação densa, emulsão do tipo RL-1C e RM-1C e para misturas de graduação aberta, e-
mulsão do tipo RM-2C.
3.11 - SOLO-BETUME
É a mistura de asfalto diluído ou emulsão asfáltica e solo, no local de aplicação ou em equipamento especial,
seguida de espalhamento e compressão. O solo-betume é indicado para a camada de base e/ou sub-base de
pavimentos flexíveis e rígidos. Em razão de suas propriedades, o solo-betume envolve duas ações principais:
impermeablizadora e aglutinadora. Os tipos de materiais utilizados são CM-250 e RL-1C.
3.12 - LAMA ASFÁLTICA
É a associação, em consistência fluida, de agregados ou misturas de agregados miúdos, material de enchimen-
to, emulsão asfáltica e água, devidamente espalhada e nivelada. A lama tem seu principal emprego na proteção
dos pavimentos asfálticos, já desgastados, sendo também muito usada como camada de desgaste e impermea-
bilizante, nos revestimentos executados com tratamento superficial ou macadame betuminoso. Por apresentar
condições de elevada resistência à derrapagem (alto coeficiente de atrito) é também empregada na correção de
trechos lisos e derrapantes. A espessura final de uma camada de lama é da ordem de 4 mm, sendo sua com-
pactação executada pelo próprio tráfego. Para atender a dois grandes problemas, hidroplanagem e o respingo
ou borrifamento, mantendo a superfície de rolamento completamente drenada, a lama composta de agregados
passando na peneira 3/8” e retido na peneira no4 com espessura de 1,5 a 2,0 cm, é utilizada como revestimen-
to de rodovias de alta viscosidade. Os materiais asfálticos utilizados são as emulsões asfálticas para lama LA-1,
LA-2, LA-1C, LA-2C, LA-E.
3.13 – BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA
IBP (1996) - Informativo. O Asfalto. Rio de Janeiro, RJ
INSTITUTO DO ASFALTO (1989) - The Asphalt Handbook. MS-4
BAPTISTA, C.N. (1976) - Pavimentação. Tomos I, II e II. Editora Globo, Porto Alegre, RS
DNER (1981) - Manual de Pavimentação. - Departamento Nacional de Estrada de Rodagem. Rio de Janeiro, RJ
PETROBRÁS (1996) - Manual de Serviços de Pavimentação. Petrobrás Distribuidora S.A., Rio de Janeiro, RJ
SANTANA, H. (1993) - Manual de Pré-Misturados a Frio. IBP/ Comissão de Asfalto. Rio de Janeiro, RJ
SENÇO, W. (1985) - Pavimentação. Grêmio Politécnico, São Paulo, SP
SOUZA, M.L. (1976) - Pavimentação Rodoviária. Livros Técnicos e Científicos, Rio de Janeiro, RJ
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GRUPO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES - GET 4 - A ESTRUTURA
4.1 – INTRODUÇÃO
Acima do subleito o pavimento flexível é composto de camadas, que de modo geral têm melhores
características e são mais caras, à medida que estão mais próximas da superfície. Do ponto de
vista estrutural a camada mais importante é a base. Sobre ela, para suportar os efeitos destrutivos do
tráfego e das intempéries, está a capa ou camada de rolamento. Abaixo da base, como transição ao subleito,
pode haver uma sub-base e/ou um reforço do subleito.
módulo deelasticidade
custo
espessurabase
reforço do subleito
capa
subleito
sensibilidadeà água
FIGURA 3.1: Relações de espessura, módulos e custo das camadas.
Adotaremos por ora a expressão "capacidade estrutural" para designar um conjunto desejável de
características da camada do pavimento. Seria um conjunto de atributos que tornam uma camada boa
para desempenho da sua função dentro da estrutura. Note-se que esse conjunto varia em função da
posição da camada na estrutura.
Para caracterização da "capacidade estrutural" de cada camada foi criado o conceito de equivalência
estrutural: uma camada de material e espessura determinados é equivalente a outra camada de outro material
e outra espessura, se o desempenho do pavimento com cada uma das camadas for igual. Para essa
equivalência foi necessário o estabelecimento de um padrão de comparação. Foi adotado o "material granular"
como referência, e em função da vantagem oferecida, em termos de desempenho do pavimento, sobre o
material granular, foi estabelecido o "coeficiente de equivalência estrutural" ou mais exatamente, a faixa de
variação do coeficiente estrutural de cada material.
As bases para o estabelecimento das faixas de variação do coeficiente estrutural foram estabelecidas
experimentalmente, a partir de avaliações de desempenho de trechos e pistas experimentais. As fontes básicas
para isso foram a pista experimental da AASHTO e experimentos do U.S. Army Corps of Engineers. Ajustes
posteriores foram e têm sido feitos com base na experiência local. A fonte mais atualizada de recomendações
sobre coeficientes estruturais é o método atual da AASHTO para dimensionamento de pavimentos: AASHTO
Guide for Design of Pavement Structures, 1993.
16
4.2 - REFORÇO DO SUBLEITO E SUB-BASE
De modo geral essas camadas são executadas com solos escolhidos nas regiões próximas à obra. Devem ser,
em princípio, materiais que após compactados tenham suporte e módulo de resiliência superiores aos da
melhoria do subleito. Não devem ser expansivos, excessivamente plásticos e nem completamente granulares
(isentos de plasticidade).
4.3 - BASE
A base, camada estruturalmente mais importante do pavimento, merece sempre um cuidado especial. De modo
geral, a não ser que a experiência local indique que possa ser usado um material com índice de suporte menor,
o CBR exigido é maior que 80%. Isso restringe os solos em geral, com exceção de alguns solos lateríticos, com
composição granulométrica e teor de argila favoráveis.
Dentre os materiais naturais possíveis de serem usados estão os pedregulhos-de-cava e as lateritas ou seixos
lateríticos. Os cuidados com esses materiais devem ser concentrados nos finos e na exploração das jazidas. Um
determinado teor de finos é aceitável ou até desejável. Entretanto excesso de finos e materiais excessivamente
plásticos ou expansivos podem inviabilizar o uso. As jazidas muito heterogêneas e/ ou de espessura muito
pequena, devem ser exploradas com cautela. Pode ocorrer que o material que está sendo colocado na pista
seja muito diferente do material ensaiado.
Bases de bica-corrida e brita graduada sem ligante podem a ser resilientes, isto é, excessivamente flexíveis
para trabalhar com uma capa betuminosa rígida, facilitando a fadiga. Por outro lado, bases desses mesmos
materiais, cimentadas com cimento Portland, tende a apresentar trincas sob tráfego pesado, facilitando a
entrada de água e danos à base e sub-base.
Talvez as bases menos sujeitas a problemas sejam aquelas do tipo macadame, construídas com pedras de
maiores dimensões que as de brita-graduada, e ligadas por betume (bases negras). Entretanto o custo desse
material é alto e seu uso vem sendo cada vez mais raro. A dimensão da pedra parece, intuitivamente, um fator
importante na estabilidade da camada. Nos limites esse conceito funciona: parece, intuitivamente, que uma
camada de 20 cm de areia fina e uniforme, digamos, com diâmetro de 1 mm, é muito menos estável que uma
camada de pedra britada com diâmetro máximo de 10 cm. Para a camada de areia fina teríamos uma relação
entre dimensões da partícula e da espessura da base de 1:200. Já para o macadame com pedras de 10 cm de
diâmetro essa relação seria de 1:2. O número de partículas seria muito menor para o macadame. A relação
entre o número de partículas seria, grosseiramente, entre 104 a 105. Isto é, a camada de areia teria entre
10.000 e 100.000 vezes mais partículas.
Atualmente as vias para tráfego mais pesado têm sido construídas com camadas estabilizadas com cimento ou
betume. Em aeroportos, a FAA norte americana preconiza bases estabilizadas (cimento ou betume) para aviões
com peso bruto acima de 45.350 kgf.
17
Tem sido bastante usada nos últimos anos bases de solo-brita-descontínuo. São materiais obtidos por mistura
de solo laterítico com brita, em proporções de 40-60% e 50-50%. O material resultante reúne as boas
características de coesão da fração argilosa dos solos lateríticos com a estrutura granular da brita.
4.4 – BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA
AASHTO (1993) - Guide for Design of Pavement Structures. American Association of State Highway and
Transportation Officials. Washington, DC
SÓRIA, M. H. A. (1997) - Projeto de Pavimentos. Notas de Aulas – Projeto de Pavimentos. EESC/USP, São
Carlos, SP
YODER, E.J.; WICTZAC, M.W. (1975) - Principles of Pavement Design. John Wiley and Sons. New York
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GRUPO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES - GET 5 - MELHORIA E PREPARO DO SUBLEITO
5.1 - DESCRIÇÃO
Consiste na execução, sobre a terraplenagem acabada, de todas as operações necessárias à compactação do
subleito no grau especificado, na profundidade de quinze centímetros, e ao preparo do leito, para obtenção da
superfície definida nos alinhamentos, perfis e seções transversais do projeto.
5.2 - MATERIAIS
Os materiais serão, quase sempre, os materiais existentes na área em que os serviços são executados.
Excepcionalmente, quando for necessário importação, serão empregados materiais extraídos dos mesmos
locais em que foram feitas as escavações da terraplenagem.
5.3 - EXECUÇÃO
5.3.1 - EQUIPAMENTO
O equipamento deve ser capaz de executar os serviços especificados nesta norma dentro dos prazos fixados no
cronograma contratual, e deverá compreender, no mínimo:
a) motoniveladora pesada com escarificador;
b) irrigadeiras equipadas com bomba de barra espargidora;
c) equipamentos para mistura:
c.1) arado de disco e trator de peso compatível;
c.2) pulvemisturadora rebocável ou autopropelida;
d) rolos compactadores, estáticos ou vibratórios, rebocáveis ou autopropelidos:
d.1) de rodas metálicas, lisas ou corrugadas; de pés de carneiro ou de grade;
d.2) de pneus, de pressão constante ou variável;
e) compactadores vibratórios portáteis ou sapos mecânicos;
f) ferramentas manuais, gabarito e régua de madeira ou metálica, de 3 m de comprimento.
5.3.2 - OPERAÇÕES
a) SERVIÇOS PRELIMINARES
Antes de iniciar as operações construtivas, devem ser assentados, a distância conveniente das bordas da pista,
piquetes que funcionarão como amarração do eixo e referência para controle de cotas.
b) REGULARIZAÇÃO DA SUPERFÍCIE
As operações construtivas propriamente ditas devem ser iniciadas com o umedecimento para escavação do
material em excesso, que deverá , em seguida ser transportado, para os locais que devam ser aterrados. Se,
depois disso, ainda houver falta de material para aterro, proceder-se-á a importação do volume necessário.
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c) ESCARIFICAÇÃO, PULVERIZAÇÃO E UMEDECIMENTO
Após a regularização, proceder-se-á a escarificação da superfície obtida até a cota quinze centímetros inferior à
cota de projeto dos serviços acabados. Após a escarificação, deve ser realizado o controle das cotas obtidas e,
onde for necessário, devem ser repetidas as operações de regularização e escarificação. Se as cotas obtidas
nas superfícies inferior e superior da camada escarificada forem satisfatórias, devem ser iniciadas as operações
de pulverização e umedecimento. A água deve ser uniformemente distribuída, ao longo do percurso da
irrigadeira. Imediatamente após o início do umedecimento, são iniciadas, com a pulvemisturadora, as
operações de homogeneização da umidade em toda a espessura da camada. Os teores de umidade obtidos
devem ser controlados e as operações de umedecimento e homogeneização prosseguirão até que se obtenha
umidade que não defira da ótima, correspondente à energia de compactação especificada, em mais de um
ponto percentual (Ho ± 1%).
d) COMPACTAÇÃO
Após a obtenção do teor de umidade especificado, são iniciadas as operações de compactação com rolos
compatíveis com tipo de solo. A compactação deve ser executada progressivamente, das bordas para o centro
da pista, até a obtenção do grau especificado. Durante a fase de compactação, devem ser efetuadas
verificações das cotas obtidas, de modo a assegurar que, na fase de acabamento da superfície, não seja
necessário executar aterros.
e) ACABAMENTO
O acabamento da superfície deve ser executado com os rolos liso e de pneus, admitindo-se cortes, quando
necessários, mas não se admitindo aterros. As operações de acabamento compreendem a remoção de material
solto, proveniente dos cortes para acerto das cotas.
5.3.3 - Controle
a) CONTROLE GEOTÉCNICO
O controle geotécnico compreenderá:
I - Ensaios para controle da execução do projeto:
i - ensaios de caracterização, executados à razão de uma caracterização para cada 250 m de pista, com
amostras colhidas na pista, do material pulverizado, e consistindo em determinar o seguinte:
- limite de liquidez (LL), pelo método DER M4-61;
- limite de plasticidade (LP), pelo método DER M5-61;
- granulometria, pelo método DER M6-61.
ii - ensaio para determinação do índice de suporte Califórnia (CBR), pelo método DER M53-71, onde o tipo de
ensaio dependerá da % (P) de material que passa na peneira de 0,075 mm (nº 200), a saber:
P (em peso) Tipo de ensaio
≤ 35% S.5 I.G
> 35% S.5 N.G
20
Será realizado um ensaio para cada 500 m de pista, com amostras colhidas na pista, após a pulverização,
satisfazendo a seguinte condição:
CBR - K.S ≥ CBRprojeto
CBR = média aritmética dos valores de CBR obtidos;
S = desvio padrão;
onde:
K = coeficiente indicado no anexo I, função do número N de elementos da amostra (≥ 5).
II - Ensaios para fins de controle de execução e de recebimento dos serviços:
i - quando for necessário, a critério da Fiscalização:
- ensaio de compactação, pelo método DER M13-71 com a energia especificada no projeto, à razão de um
ensaio para cada 120 m de pista ou 240 m de acostamento, para determinação de:
- massa específica aparente máxima (γsmáx.);
- umidade ótima (Ho);
ii - determinação do teor de umidade pelo método DER M145-60 (Speedy ou similar) à razão de uma
determinação para cada 100 m de pista, e para cada faixa, demarcada pela largura da pulvimisturadora no
sentido transversal, em amostras representativas de toda a espessura da camada e colhidas após a
conclusão das operações de umedecimento e homogeneização, para decidir se é possível, ou não, iniciar a
compactação;
iii - determinação da massa específica aparente in situ pelo funil de areia, segundo o método DER M23-57, em
amostras retiradas na profundidade de, no mínimo, 75% de espessura da camada, à razão de no mínimo,
uma determinação para 40m de pista ou 80m de acostamento.
b) CONTROLE GEOMÉTRICO
O controle geométrico será exercido:
i - durante as operações construtivas, com base nos piquetes de amarração do eixo e referência de cotas;
ii - durante as operações de acabamento, com a régua.
5.3.4 - CONDIÇÕES DE RECEBIMENTO
A melhoria do subleito e preparo do leito, executados com autorização da Fiscalização e de conformidade com
esta norma, serão recebidos:
a) no que respeita o alinhamento, se não forem encontradas semi-larguras menores que as de projeto;
b) no que respeita à espessura e à conformação final da superfície, se não forem encontradas diferenças
maiores que:
i) 10% de espessura de projeto, em qualquer ponto da camada;
ii) dois centímetros, para mais ou para menos, nas cotas de projeto, sendo a verificação realizada com
cordéis esticados e apoiados sobre os piquetes laterais e, se necessário, com a régua de 3,00 metros de
comprimento aplicada, em qualquer posição, ao longo da qual, segundo o projeto, não haja mudança de
declividade;
21
c) no que respeita o grau de compactação, calculando com base na massa específica aparente seca,
determinada pelo método DER M23-57, e referido à massa específica aparente seca máxima obtida no
ensaio de compactação realizado pelo método DER M13-71:
i) se não for obtido nenhum valor menor que 100%; ou
ii) se for satisfeita a seguinte condição:
X - K . S ≥ 100%
sendo:
X- média aritmética dos graus de compactação obtidos;
S - desvio padrão;
K - coeficiente indicado no anexo I, função do número N de elementos da amostra (≥ 5).
5.4 - MEDIÇÃO
Os serviços de melhoria do subleito e preparo do leito, recebidos de conformidade com esta norma, serão
medidos em metros quadrados, com base nas medidas contidas no projeto e confirmadas pela Fiscalização.
ANEXO I - VALORES DOS COEFICIENTES “ K “
N K N K N K
4 0,95 10 0,77 25 0,67 5 0,89 12 0,75 30 0,66 6 0,85 14 0,73 40 0,64 7 0,82 16 0,71 50 0,63 8 0,80 18 0,70 100 0,60 9 0,78 20 0,69 ∞ 0,52
Condição necessária: X - K . S ≥ L*
onde:
∑ Xi
N
N
1X =
(Xi: valores individuais da amostra)
(N – 1)
∑ ( Xi – X )2
1
N
S =
L* representa o limite especificado por Norma.
5.5 - BIBLIOGRAFIA
DER (sd) - Manual de Normas de Execução de Serviços de Pavimentação. Seção 3.01 - Melhoria e Preparo do
Subleito
22
UEM
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
GRUPO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES - GET 6 - REFORÇO DO SUBLEITO
6.1 - DESCRIÇÃO
Compreendem todas as operações necessárias à construção, sobre o leito preparado, de uma camada de
pavimento, de espessura especificada e constante ao longo da seção transversal, constituída por solo escolhido
e adequadamente compactado, obedecendo aos alinhamentos, perfis e seções transversais do projeto.
6.2 - MATERIAIS
Os materiais empregados, extraídos de jazidas determinadas no projeto ou indicadas pela Fiscalização, deverão
ser isentos de solo vegetal e impurezas e possuir características superiores às do material do subleito, sendo
imprescindível que:
a) possuam índice de suporte Califórnia (CBR), determinado pelo método DER M53-71, na energia especificada,
superior ao do subleito;
b) possuam expansão máxima de 2%, medida com sobrecarga de 4,5 kg.
6.3 - EXECUÇÃO
6.3.1 - EQUIPAMENTO
O equipamento deverá ser capaz de executar os serviços descritos nesta norma dentro dos prazos fixados no
cronograma contratual, e deverá compreender, no mínimo:
a) trator escavo-carregador;
b) caminhão com caçamba basculante;
c) motoniveladora pesada, com escarificador;
d) irrigadeiras equipadas com moto bomba e barra espargidora;
e) equipamentos de mistura:
e.1 - arado de disco e trator de peso compatível;
e.2 - pulvimisturadora rebocável ou autopropelida;
f) rolos compactadores, estáticos ou vibratórios, rebocáveis ou autopropelidos:
f.1 - de rodas metálicas, lisas ou corrugadas; de pés de carneiro ou grade;
f.2 - de pneus, de pressão constante ou variável;
g) compactadores vibratórios portáteis ou sapos mecânicos;
h) ferramentas manuais, gabaritos e régua de madeira ou metálica (de 3 m).
6.3.2 - OPERAÇÕES
a) SERVIÇOS PRELIMINARES
Antes de iniciar as operações construtivas são assentados, a distância conveniente das bordas da pista,
piquetes que servem como amarração do eixo e referência para controle de cotas.
23
b) IMPORTAÇÃO DE MATERIAIS
Os materiais escavados e transportados para o local de aplicação podem ser descarregados na pista, formando
montes e leiras, para posterior esparrame com motoniveladora.
c) ESPARRAME
Os materiais devem ser esparramados em camadas individuais de 10 a 20 cm de espessura após a
compactação.
d) PULVERIZAÇÃO E UMEDECIMENTO
Após o esparrame dos materiais, deve ser determinado o teor de umidade. Se houver excesso de umidade, os
materiais devem ser revolvidos, com motoniveladora ou com equipamento de mistura, até que seja obtida uma
umidade que não defira da ótima de mais de dois pontos percentuais (Ho ± 2%). Se houver falta de umidade, a
quantidade de água faltante deve ser adicionada parcelada e uniformemente, ao longo do percurso da
irrigadeira e ao longo de sua barra espargidora. À medida que for sendo adicionada a água ao solo, este deve
ser misturado com o equipamento especificado, de modo a se obter umidade uniforme em toda a espessura da
camada a ser compactada.
e) COMPACTAÇÃO
Após a obtenção do teor adequado de umidade, devem ser iniciadas as operações de compactação com rolos
compatíveis com o tipo de solo. Os rolos devem percorrer a camada que está sendo compactada, em trajetórias
eqüidistantes do eixo, de modo a superpor, em cada percurso, parte da superfície coberta no percurso anterior
em pelo menos 20 cm. Os percursos devem ser realizados das bordas para o centro, nos trechos em tangente,
e da borda mais baixa para a borda mais alta, nos trechos em curva, repetidamente, até ser obtido o grau de
compactação especificado no projeto.
f) ACABAMENTO
A conformação da superfície final da camada de reforço do subleito deve ser executada simultaneamente com a
compactação da última camada. O acabamento da superfície deve ser executado com rolos lisos e de pneus,
admitindo-se apenas cortes quando necessário. Se houver necessidade de aterro, a última camada deve ser
refeita, sem ônus para o DER e independentemente de ordem da Fiscalização. As operações de acabamento
compreendem a remoção do material solto, proveniente dos cortes para acerto das cotas.
6.3.3 - CONTROLE
a) CONTROLE GEOTÉCNICO
O controle geotécnico compreenderá:
I - Ensaios para controle da execução do projeto:
i - caracterização: uma caracterização para cada 250 m de pista, com amostras colhidas na pista, do
material pulverizado, e consistindo em determinar o seguinte:
- limite de liquidez (LL), pelo método DER M4-61;
- limite de plasticidade (LP), pelo método DER M5-61;
- granulometria, pelo método DER M6-61;
24
ii - determinação do índice de suporte Califórnia (CBR), na energia intermediária (S5-IG), pelo método DER
M53-71: um ensaio para cada 500m de pista, de amostras colhidas na pista, após a pulverização,
satisfazendo as seguintes condições:
CBR - K.S ≥ CBRprojeto
onde: CBR = média aritmética dos valores de CBR obtidos;
S = desvio padrão;
K = coeficiente indicado no anexo I, função do número N de elementos da amostra (≥ 5)
II - Ensaios para controle da execução e de recebimento dos serviços executados:
i - quando for necessário, a critério da Fiscalização, ensaio de compactação pelo método DER M13-71, com
energia especificada, à razão de um ensaio para cada camada, e para cada 120 m de pista, para
determinação dos seguintes parâmetros:
- massa específica aparente seca máxima (γs máx.)
- umidade ótima (Ho)
ii - determinação do teor de umidade pelo método DER M145-60, Speedy ou similar, em cada camada, à
razão de uma determinação para cada 100m de pista, e para cada faixa demarcada pela largura da
pulvimisturadora no sentido transversal, em amostras representativas de toda a espessura da camada e
colhidas após a conclusão das operações de umedecimento e homogeneização, para decidir se é
possível, ou não, iniciar a compactação.
Iii - determinação da massa específica aparente seca, obtida, in situ, pelo processo do funil de areia,
segundo o método DER M23-57, em amostras retiradas na profundidade de, no mínimo, 75% da
espessura da camada, e no mínimo uma determinação para cada 40 m de camada compactada.
b) CONTROLE GEOMÉTRICO
O controle geométrico será exercido:
i - durante as operações construtivas, com base nos piquetes de amarração do eixo de referência de cotas;
ii - durante as operações de acabamento, com a régua.
6.3.4 - CONDIÇÕES DE RECEBIMENTO
O reforço do subleito, executado com autorização da Fiscalização e de conformidade com esta norma, será
recebido:
i - no que respeita o alinhamento, se não forem encontradas semi-larguras menores que as de projeto;
ii - no que respeita à espessura e à conformação final da superfície, se não forem encontradas diferenças
maiores que:
- 10% da espessura de projeto, em qualquer ponto da camada;
- 2 centímetros, para mais ou para menos, nas cotas de projeto, sendo a verificação realizada com
cordéis esticados e apoiados sobre os piquetes laterais e, se necessário, com régua de 3,0 m de
comprimento apoiada sobre a superfície do leito preparado em qualquer posição, ao longo da qual,
segundo o projeto, não haja mudança de declividade;
25
iii - no que respeita o grau de compactação, calculado com base na massa específica aparente seca,
determinada pelo método DER M23-57, e referido à massa específica aparente seca máxima obtida no
ensaio de compactação realizado pelo método DER M13-71
- se não for obtido nenhum valor menor que 100%; ou
- se for satisfeita a seguinte condição:
X K.S ≥ 100%
sendo:
X - média aritmética dos graus de compactação obtidos;
S - desvio padrão;
K - coeficiente indicado no anexo I, função do número N de elementos da amostra (≥ 5).
6.4 - MEDIÇÃO
Os serviços serão medidos da seguinte forma:
a) em m3 de camada acabada, para a escavação do solo escolhido aplicado “in natura”;
b) em m3 de camada acabada x km , para o transporte do material importado;
c) em m3 de camada acabada, para a compactação exigida no projeto.
O volume de reforço do subleito será calculado considerando o comprimento e a largura, conforme o projeto,
em projeção horizontal, e a espessura de projeto.
A determinação da distância de transporte será realizada:
a) com base no estaqueamento da estrada, quando o transporte for executado dentro da faixa de domínio,
pela estrada ou por caminho de serviço que a acompanhe;
b) com base em anotações do hodômetro do veículo, quando o transporte for executado fora da faixa de
domínio, em caminho de serviço, existente ou construído pelo Empreiteiro, aprovado pela Fiscalização.
ANEXO I - VALORES DOS COEFICIENTES “ K “
N K N K N K
4 0,95 10 0,77 25 0,67 5 0,89 12 0,75 30 0,66 6 0,85 14 0,73 40 0,64 7 0,82 16 0,71 50 0,63 8 0,80 18 0,70 100 0,60 9 0,78 20 0,69 ∞ 0,52
Condição necessária: X - K . S ≥ L*
onde:
∑ Xi
N
N
1X =
(Xi: valores individuais da amostra)
(N – 1)
∑ ( Xi – X )2
1
N
S =
L* representa o limite especificado por Norma.
6.5 - BIBLIOGRAFIA
DER (sd) - Manual de Normas de Execução de Serviços de Pavimentação. Seção 3.02 - Reforço do Subleito
26
UEM
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
GRUPO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES - GET 7 - ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS
7.1 - INTRODUÇÃO
“ESTABILIZAR um solo significa alterar alguma de suas propriedades visando o melhoramento de seu
comportamento sob o ponto de vista da aplicação em engenharia.”
7.2 - CONCEITO DE ESTABILIDADE MECÂNICA
Estabilidade mecânica é a propriedade que caracteriza a resistência de um material ao deslocamento (mudança
de forma geométrica sem alteração de volume). Essa propriedade pode ser medida através da resistência do
material ao cisalhamento e indica também a resistência que o material apresenta às deformações permanentes.
7.3 - ESTABILIZAÇÃO DE MATERIAIS GRANULARES
O solo é dito estável quando tem a capacidade de resistir aos esforços provenientes das cargas dos veículos, do
intemperismo, do manuseio durante a construção de pavimentos e, ao mesmo tempo seja de fácil uso na
construção de elementos do pavimento.
Existem alguns fatores que determinam a estabilidade:
– estabilidade pode ser uma característica natural dos solos (mas pode ser obtida através de correções em
sua granulometria, mistura a agregados, adição de aglutinantes - cal, cimento, betumes e outros) etc.
– processo de estabilização mecânica dos solos - compactação e a obtenção do solo-areia, solo-brita etc.
7.4 - TIPOS DE ESTABILIZAÇÃO
→ Estabilização Mecânica (ou Compactação): é o mais simples e o mais importante processo de
estabilização de materiais granulares. Sua eficiência é diretamente proporcional à energia de
compactação empregada porém depende de outros fatores como granulometria do material, emprego de
materiais líquidos ou viscosos etc.
→ Estabilização Física ou Granulométrica: consiste na combinação de dois ou mais materiais (solos e/ou
agregados), em proporções adequadas, de forma a obter um produto final com características melhores
que os solos de origem.
→ Estabilização com Ação Cimentícia: consiste na adição de materiais, como cimento, cal, cinzas, cloreto de
cálcio etc., de forma a obter um produto com maior resistência à água e maior capacidade de suporte.
→ Estabilização com Ação Impermeabilizante: consiste na adição de material betuminoso de forma a obter
um produto impermeabilizante e com maior capacidade de suporte.
27
UEM
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
GRUPO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES - GET
7.5 - ESTABILIZAÇÃO MECÂNICA –COMPACTAÇÃO
7.5.1 - INTRODUÇÃO
A compactação consiste na relação que liga a densidade do solo com o teor de umidade deste solo quando
submetido a uma determinada energia de compactação (O. J. Porter; R. R. Proctor). Compactação de um solo
é a operação da qual resulta o aumento da massa específica aparente do solo (e de outros materiais, como
misturas betuminosas etc.), por manipulação, agindo-se sob a forma de pressão, impacto ou vibração das
partículas do solo, de modo que as partículas constitutivas do material entre em contato mais íntimo, pela
expulsão do ar (processo de densificação). Com a redução da % de vazios de ar, consegue-se também reduzir
a tendência de variação de teores de umidade dos materiais integrantes do pavimento, durante a vida em
serviço.
O resultado obtido na compactação é medido pela massa específica aparente seca (γs). Com baixos teores de
umidade (h), os solos oferecem resistência à compactação, resultando baixos valores de γs (para uma dada
energia de compactação) e altas % de vazios de ar (a%). Quando h aumenta, a água atua como lubrificante,
tornando o solo mais trabalhável, resultando maiores valores de γs e menores valores de a%. Quando os vazios
de ar diminuem e atingem um certo valor (para uma dada energia de compactação), a água e o ar, em
conjunto, tendem a manter as partículas de solo afastadas, dificultando qualquer diminuição posterior dos
vazios de ar. Aumentando-se os teores de umidade (h) de compactação, os vazios totais (ocupados por ar e
por água) continuam a crescer, resultando em menores valores de γs. Resulta disto, a noção de γsmáx e hot.
O efeito do acréscimo da energia nos valores de γs é mais sensível para teores de umidade inferiores a hot
(como decorre da própria forma das curvas de compactação), onde são maiores as % de vazios de ar. Os solos
bem graduados, geralmente, apresentam curvas de compactação com um máximo pronunciado, ao contrário
dos solos de graduação uniforme, que se caracteriza por curvas achatadas.
Na construção de todas as camadas de um pavimento, intervém a operação de compactação, cujos objetivos
são obter uma máxima estabilidade e atenuar os recalques devidos ao tráfego. Um pavimento, durante sua
vida em serviço, sofrerá deformações elásticas (inevitáveis) e, deformações plásticas, que podem ter uma dupla
origem:
– escoamento lateral: volume constante e falta de estabilidade;
– diminuição de volume: recalques e aumento da compacidade.
É importante lembrar que as condições de rolamento de um pavimento ou o desempenho de sua superfície,
durante a vida em serviço, dependem muito de uma compactação bem executada durante a construção.
Os princípios gerais que regem a compactação no campo são semelhantes aos de laboratório. No entanto,
existem diferenças no comportamento do solo quando da operação de compactação:
28
– não há, necessariamente, igualdade entre as energias de compactação no campo e no laboratório,
conduzindo a um mesmo γs para uma dado teor de umidade e isto se deve, principalmente, às diferenças de
confinamento do solo, no campo (em camadas) e no laboratório (no interior de um cilindro);
– os equipamentos de compactação conduzem a "linhas de ótimos" diferentes das de laboratório, podendo
estar mais ou menos próximas da linha de saturação;
– são diferentes as estruturas conferidas ao solo no campo e no laboratório, o que repercute diretamente na
estabilidade alcançada;
– podem ser diferentes os teores de umidade, h, de campo e de laboratório, para um mesmo γs de um
mesmo material.
Pode-se definir a "energia" ou "esforço" de compactação no campo, como o produto de força exercida na barra
de tração pelo caminho percorrido, dividido pelo volume de solo compactado. Esta força, que corresponde a
uma resistência ao rolamento, diminui, no entanto, à medida que o solo se densifica e é uma das maneiras
indiretas de se constatar o fim da eficiência do equipamento no aumento da densidade do solo, isto é, a
inutilidade do ponto de vista prático, de se aumentar o número de passadas. Do ponto de vista da simplicidade,
é comum considerar que para um dado equipamento, a "energia" ou "esforço" de compactação é diretamente
proporcional à espessura da camada compactada.
Para variar o esforço de compactação no campo, pode-se alterar:
– número de passadas: γs cresce linearmente com o logaritmo do número de passadas;
– a espessura da camada compactada: Porter afirma que o esforço necessário para obter-se um determinado
γs varia na razão direta ao quadrado desta espessura;
– características do equipamento: peso total, pressão de contato, área de contato ou o próprio tipo de
equipamento.
A energia de compactação no campo pode ser aplicada, como em laboratório, de três maneiras diferentes,
citadas na ordem decrescente da duração das tensões impostas: pressão; impacto; vibração.
O equipamento de compactação é dividido em três grandes categorias:
– rolos estáticos: rolos lisos de rodas de aço, rolos pneumáticos e os rolos pé-de-carneiro;
– rolos vibratórios;
– soquetes mecânicos.
O objetivo da compactação de solos é aumentar sua resistência a cisalhamento e diminuir sua
deformabilidade, isto é, aumentar o módulo de elasticidade ou deformação, o que se traduz, genericamente,
pelo termo "estabilidade", e diminuir a absorção de água, o que significa a maior permanência das condições
obtidas imediatamente após a compactação.
Pode-se verificar que, para um dado teor de umidade de compactação, h, a estabilidade, medida em termos de
CBR, por exemplo, cresce sempre com γs (tanto CBR imerso, como não imerso), a não ser para valores γs e h
muito distantes do par de valores hot e γsmáx. Para um dado h de compactação, a variação de volume, por
29
umedecimento ou secagem, pode ser maior para os solos mais densos, mas o γs final é maior e o h final é
menor. Do mesmo modo que em laboratório, a variação de γs com a energia de compactação é mais sensível
nos solos siltosos ou argilosos, do que nos solos pedregulhosos ou arenosos.
Na compactação de campo, uma "passada" do equipamento, significa que este executou uma viagem de ida ou
de volta, em qualquer extensão, na área correspondente a sua largura de compactação, enquanto que uma
"cobertura" significa que foi executada um número suficiente de "passadas" para que toda a área entre em
contato com o equipamento. Os fatores que influenciam na compactação de campo são:
– teor de umidade do solo;
– número de passadas do equipamento;
– espessura da camada compactada;
– características do equipamento (pressão, área de contato etc.).
Na compactação de campo, os equipamentos e o número de passadas desempenham o mesmo papel
que o número de golpes de soquete em laboratório.
7.5.2 - EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO
a) ROLOS LISOS DE RODA DE AÇO: constituem o tipo mais antigo de equipamento de compactação. Atualmente
não é muito utilizado na compactação de solos propriamente ditos, apenas quando são pequenas as
espessuras das camadas compactadas.
Existem dois tipos de rolos lisos de roda de aço:
– rolos de 3 rodas ou "rolo macadame", sendo uma na frente e duas atrás, com até 18t;
– rolos tandem, com uma roda na frente e uma atrás, pesando de 1 a 14t.
Características que influenciam no desempenho de um rolo liso:
carga por unidade de largura das rodas; largura e diâmetro das
rodas. A carga unitária e o diâmetro controlam a pressão na
superfície, enquanto o peso total afeta a razão de decréscimo da
pressão transmitida em profundidade. A carga por unidade de
largura de roda varia entre 20 (112) e 110 kg/cm (620 lbs/pol). A
largura de compactação, para rolos de 3 rodas, varia entre 1,1 e
2,3 m (com uma roda de 1,3 m). Os rolos lisos de rodas de aço
podem ser classificados quanto ao peso total, em duas categorias:
– rolos leves: 4 a 8t
– rolos pesados: 8 a 18t
São utilizados na compactação de camadas de pedregulhos e de areias bem graduadas e como rolos de
acabamento, especialmente quando se quer obter uma textura mais fina.
30
b) Rolos pé-de-carneiro: são constituídos por cilindros metálicos ocos, sobre os quais são adaptadas hastes
metálicas ("patas" ou "pés") de comprimento variando
entre 15 e 25 cm. A área de contato dos pés varia de 26 a
77 cm2 e a pressão de contato de 7 a 70 kg/cm2. O
diâmetro de cada tambor varia, aproximadamente, entre os
limites de 1,0 e 1,5 m; usam-se, pelo menos, 2 tambores
em paralelo, na constituição de um rolo pé-de-carneiro,
cuja largura de compactação é de cerca de 2,5 m e o peso
vazio, de 3 a 12 t. São equipamentos muito eficientes na
compactação de solos coesivos, sendo a co-
bertura da ordem de 10%; a espessura da camada compactada deve variar de 15 a 20 cm.
c) Rolos pneumáticos: são rolos com peso total de até 60 t, autopropulsores, com pressão de pneu auto-
regulável, podendo chegar até 150 lbs/pol2. São classificados em:
– rolos rebocados com 2 eixos;
– rolos rebocados com 1 eixo;
– rolos autopropulsores.
Os rolos rebocados com 1 eixo são mais pesados, usados na
operação de "proof-rolling" (verificação da compactação). Os rolos
autopropulsores têm peso total que varia de 8 a 36t. Os rolos
rebocados com 2 eixos são rolos mais leves (10 a 13t) e o traseiro
tem, quase sempre, uma roda a mais que o dianteiro. Existem rolos
pneumáticos com até 13 rodas. Esse tipo de rolo só não deve ser
utilizado na compactação de areia de granulometria uniforme. Nos
equipamentos autopropulsores, a carga por roda varia de 1 a 5t, sendo interessante considerar a carga por
unidade de largura do rolo, que varia entre 30 e 60 kg/cm. Nesse tipo de equipamento é possível controlar
a pressão de enchimento dos pneus através de um dispositivo automático de pressão, que permite variar a
pressão com o rolo trabalhando. Quanto ao tipo de pneus a usar, os de bandagem têm a vantagem de não
descompactar a superfície das camadas, o que provocaria um gradiente vertical inverso de densidade. A
largura dos rolos pneumáticos varia entre 1,7 e 2,0 m.
d) Rolos vibratórios: podem ser de 1 (rebocado) ou 2 cilindros, tendo 1 ou ambos os cilindros dotados de
vibração. O peso total varia entre 1 e 10t, sendo muito comum no Brasil, o rolo rebocado de 1 cilindro com
peso de 3t. Um dos aspectos mais estudados em rolos vibratórios é a freqüência de vibração: o conjunto
solo-rolo vibratório tem um freqüência, chamada freqüência natural ou ressonância, onde a amplitude é
máxima e o rendimento na compactação é maior.
31
A freqüência varia entre 300 e 5000 cpm e a amplitude pode
atingir até 1/4 pol ou mais. A freqüência de ressonância varia
durante o processo de compactação, aumentando à proporção
que o solo se densifica, sendo conveniente começar a
compactação com freqüências baixas (600 cpm).
Fatores que influem no rendimento de um rolo vibratório:
• freqüência de vibração: número de revoluções na unidade de
tempo, ciclos por minuto (cpm) ou por segundo (cps);
• amplitude: distância vertical através do qual o rolo se move durante a vibração;
• carga dinâmica (F): força que produz a vibração;
• carga estática (P): próprio peso do vibrador;
• relação entre P e F;
• forma e as dimensões da área de contato com o solo.
São muito utilizados na compactação de materiais granulares, graúdos ou finos, não coesivos, dotados de
atrito interno elevado, pois a vibração diminui momentaneamente o atrito entre os grãos, facilitando sua
aproximação. A vibração proporciona um rearranjo progressivo das partículas, o que explica, em parte, a
necessidade da repetição de carga na operação de compactação.
Os rolos vibratórios são de grande eficiência em materiais não coesivos, sendo utilizado mesmo com areias
de graduação uniforme, que são difíceis de compactar com outros tipos de equipamentos.
Tem boa capacidade de compactação de areias até 1,5 m de profundidade. Entretanto, apresentam algumas
desvantagens:
– não compactam bem próximo à superfície, o que requer acabamento com rolo liso ou pneumático;
– sua utilização com grande número de passadas tendem a produzir cascas, o que limita, indiretamente, a
espessura da camada a compactar;
– podem produzir uma segregação vertical quando há excesso de finos: as partículas graúdas descem e
vice-versa; este defeito é pouco acentuado com solos de boa granulometria.
e) Soquetes mecânicos: são semelhantes aos mais antigos equipamentos de
compactação, os soquetes manuais, e utilizam o mesmo princípio da compactação
dinâmica em laboratório. Os soquetes mecânicos comuns ("sapos mecânicos") são
constituídos de um cilindro com peso de 1140 kgf, que, por ação de um motor de
explosão, atuando num sistema de molas, salta sobre a camada a compactar, caindo
de uma altura de 35 cm.
A camada de solo a compactar é golpeada sucessivamente (50 a 60 saltos por minuto), sendo o avanço ou
recuo do equipamento obtido pela inclinação conveniente do seu eixo vertical. São empregados onde é difícil o
acesso dos outros equipamentos.
32
7.5.3 - ESCOLHA DO EQUIPAMENTO DE COMPACTAÇÃO
SOLOS NÃO COESIVOS EQUIPAMENTO
SOLOS COESIVOS GRANULOMETRIA
CONTÍNUA GRANULOMETRIA
UNIFORME MATERIAIS
PEDREGULHOSOS
rolos lisos B B M B rolos de pneus B B M M rolos pé-de-carneiro B I I I rolos de grelha B B M M rolos vibratórios M B M B
B = adequado; M = aceitável; I = inadequado
7.5.4 - CONTROLE DE COMPACTAÇÃO
a) Medida de compactação no campo
No controle de compactação no campo, deve-se tomar um ensaio de laboratório como referência e verificar o
que é obtido no campo, com o equipamento, comparando estes resultados com os de laboratório, dentro de
certas especificações. Esse controle pode ser feito de duas maneiras:
• controle da execução do serviço ou controle "a priori";
• controle do produto terminado ou controle "a posteriori".
No primeiro caso, controla-se o equipamento, o número de passadas, a espessura da camada, o teor de
umidade e outras condições que se julguem necessárias a uma boa execução do serviço. No segundo caso,
controlam-se certos parâmetros do solo após a compactação, como grau de compactação, índice de
compacidade, porosidade, porcentagem de vazios de ar etc.
O grau de compactação é definido por:
Gcomp = x 100γs campo
γs máx onde:
Gcomp = grau de compactação
γscampo = massa específica aparente seca obtida no campo após compactação
γsmáx = massa específica aparente seca obtida em laboratório, com o ensaio tomado como
referência
Na determinação do grau de compactação, há necessidade de determinar γsmáx (ensaio de compactação em
laboratório) e γscampo. Para determinar γscampo devem ser realizadas as seguintes etapas:
− execução de um furo (cilíndrico) na camada compactada, “alcançando” toda espessura;
− retirada de todo o material do furo, determinando seu peso úmido;
− retirada, após a pesagem, de uma amostra, para determinação do teor de umidade de campo, hcampo;
− determinação do volume do furo (Vfuro);
− determinação de hcampo, com a amostra retirada.
33
Vfuroγh campo = Ph
x 100 γh campo = γh campo
100 + h campo
onde:
γscampo = massa específica aparente seca de campo
γhcampo = massa específica aparente úmida de campo
hcampo = teor de umidade de campo, em porcentagem
Os furos realizados para determinação de γscampo devem ter um diâmetro mínimo de 5,0 cm para o caso de
solos finos (preferivelmente de 10,0 cm) e, no caso de solos graúdos, o diâmetro deve ser, no mínimo, 3 vezes
o tamanho máximo de partícula do solo. A quantidade de amostra para determinação de hcampo deve ser de
100 g, no caso de solos finos e de 500 g, no caso dos solos de graduação grossa, podendo-se observar a regra:
P = 1000 d2
onde:
P = peso da amostra, em gramas
d = tamanho da partícula, em pol.
Na determinação do Vfuro utiliza-se sempre um material de massa específica aparente conhecida, com o qual se
preenche o furo realizado na camada compactada. Conhecendo o peso do material utilizado para o
preenchimento do furo (Put) e sua massa específica aparente, γ, tem-se:
Vfuro = Put
γ
onde:
Vfuro = volume do furo
Put = preenchimento do furo
γ = massa específica aparente
Geralmente, utiliza-se areia de graduação uniforme, que é o material mais difundido no processo denominado "
frasco de areia". A areia deve ter granulometria correspondente a 100% passando na peneira de 1,2 mm e 0%
passando na de 0,6 mm ou 100% na peneira de 0,6 mm e 0% passando na de 0,3 mm. Verificou-se que para
determinação de um grau de compactação, há necessidade de determinar-se γscampo e γsmáx. O ideal é que a
determinação de γsmáx seja feita num ensaio de compactação em laboratório, utilizando-se o mesmo material
com que foi determinada γscampo. Na determinação de hcampo, o ideal é a secagem da amostra, em estufa à
temperatura de 110oC ± 5oC, até atingir o peso constante.
34
b) Processo expedito na determinação do grau de compactação - Speedy Moisture Test
Este método consiste na mistura de carbureto de
cálcio pulverizado com um peso determinado de
solo úmido, em recipiente fechado, de onde é
medida a pressão desenvolvida pela formação do
gás acetileno. Esta pressão é diretamente
relacionada com a quantidade de água existente no
solo e que participa da reação. Devido a
aparelhagem utilizada, a amostra de solo deve ser
de cerca de 26 g, o que torna inadequado a solos de
graduação grossa.
7.5.5 – BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA
BAPTISTA, C.N. (1976) - Pavimentação. Tomos I, II e II. Editora Globo, Porto Alegre, RS
BELINCANTA, A. (2000) – Tópicos de Compactação de Solos. Série Apontamentos. Editora EDUEM. UEM, Maringá, PR
DNER (1981) - Manual de Pavimentação. - Departamento Nacional de Estrada de Rodagem. Rio de Janeiro, RJ
SENÇO, W. (1985) - Pavimentação. Grêmio Politécnico, São Paulo, SP
SOUZA, M.L. (1976) - Pavimentação Rodoviária. Livros Técnicos e Científicos, Rio de Janeiro, RJ
YODER, E.J.; WICTZAC, M.W. (1975) - Principles of Pavement Design. John Wiley and Sons. New York
Sites de equipamentos:
http://www.hammag.com/
http://www.caterpillar.com.br/
http://www.komatsu.com.br/
http://www.ciber.com.br/
http://www.kerbermix.com.br/
http://www.planaterra.com.br/
35
UEM
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
GRUPO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES - GET 7.6 - ESTABILIZAÇÃO GRANULOMÉTRICA
7.6.1 - INTRODUÇÃO
Consiste na combinação ou manipulação de solos, em proporção adequada, de forma a obter um produto final
de estabilidade maior que os solos de origem. A estabilização do solo consiste em um tratamento artificial do
mesmo pela adição de um material, denominado estabilizante, com uma ou mais das seguintes finalidades:
– melhorar as propriedades geotécnicas
• aumentar a resistência, inclusive a resistência à deformação, sob efeito de carregamento contínuo ou re-
petido
• reduzir a compressibilidade
• reduzir a sensibilidade à ação de variações externas, principalmente a umidade
• aumentar ou reduzir a permeabilidade
– garantir a permanência dessas propriedades no decorrer do tempo (durabilidade) e sob a ação de cargas.
A compactação faz parte integrante de qualquer processo de estabilização, sendo executada após a mistura
com o estabilizante. Inicialmente, considerava-se que o conhecimento dos critérios de granulometria e índices
plásticos seriam suficientes devido a uma relação direta entre Granulometria e Estabilidade e entre índices plás-
ticos (LL e IP) e a permanência relativa desta estabilidade em função da perda e absorção de água. Isso signifi-
ca que nas especificações correntes os valores máximos de LL e IP são fixados para uma determinada finalida-
de. Entretanto, a influência desses valores sobre o comportamento do Solo depende da quantidade de material
que passa na peneira 40 (0,42 mm) e também das condições climáticas que vão prevalecer, não compreenden-
do que sejam os mesmos valores máximos de LL e IP a adotar tanto em uma região chuvosa como seca.
Para o controle da Estabilização de Solos foi desenvolvido outro procedimento com base em um ensaio mecâni-
co que traduz a resistência do solo após o processo de estabilização, o Método do Índice de Suporte Califórnia.
Atualmente, sobretudo no que se refere a Bases Estabilizadas Granulometricamente, exige-se sempre um valor
mínimo de CBR, características granulométricas e índices de plasticidade.
A determinação da capacidade de suporte do sub-leito e dos materiais granulares que constituem o pavimento
pode ser feita através da obtenção do CBR dos mesmos, em corpos de prova indeformados ou moldados em
laboratório, nas condições de massa específica e umidade especificadas para o serviço no campo e submetidos
a embebição durante quatro dias (SOUZA, 1981).
7.6.2 - BASE E SUB-BASE ESTABILIZADAS GRANULOMETRICAMENTE (DER-SP, 1991)
Bases ou sub-bases estabilizadas granulometricamente são aquelas constituídas de solo naturais, rochas altera-
das naturais, misturas artificiais de solos, de rochas alteradas (britadas ou não), materiais de solos (areia, pe-
dregulho) e de materiais de pedra (pedra britada, pedrisco, pó de pedra) ou ainda por qualquer combinação
desses materiais que apresente conveniente estabilidade e durabilidade, para resistir às cargas do trânsito e à
ação dos agentes climáticos, quando adequadamente compactados.
36
Entre os materiais componentes, encontra-se também o pedregulho ou a pedra britada, sendo que o pedregu-
lho é geralmente encontrado em pedregulheiras (pedregulho de cava) misturado com um solo, em leitos anti-
gos de rios. No caso da pedra britada, esta é adicionada a um solo, utilizando-se equipamento como motonive-
ladoras ou enxadas rotativas, ou em usina onde a mistura pode ser devidamente umedecida e controlada. Com
a adição de pedra britada, o solo estabilizado recebe o nome de solo-brita.
Sendo um produto mais barato mas que está sujeito a enormes variações de qualidade, o solo estabilizado é
aquele que exige maior cuidado, quer na localização das jazidas, quer no controle dos materiais aplicados. A
composição artificial da mistura de solo e pedra britada (solo brita) tem disseminado a exigência de usinagem
para obtenção de um produto mais homogêneo.
A - Fatores que influem no comportamento de misturas estabilizadas granulometricamente
→ natureza das partículas (resistência à fragmentação, pois esta provoca a formação de finos, alterando as
propriedades da composição); as partículas devem apresentar resistência suficiente para não sofrerem alte-
rações inadequadas;
→ estabilização da composição para atingir uma consistência ótima (evitar solos expansivos); ao ser sub-
metido à pressões, os grãos se aproximam, e os finos existentes vão enchendo os vazios deixados pelos
grossos; portanto a otimização da estabilização depende do inter-relacionamento das características dos
grãos, sua distribuição granulométrica, formato etc.; quando ocorre a existência de pouco ou nenhum fino,
a resistência depende do contato grão a grão do agregado, portanto é influenciada pelas dimensões e for-
matos destes, que implicam em > ou < área de transmissão de esforços e no entrelaçamento entre os
grãos;
→ propriedades físicas dos finos; plasticidade; coesão; IP (mede as propriedades que tem o material de
sofrer deformações rápidas sem mudanças de volume e ruptura); o aparente excesso de ligante na mistura
correta, aumenta a estabilidade por coesão, até o ponto correspondente à mistura ótima em que a diminui-
ção da resistência de atrito não é compensada pela resistência coesiva; fração inerte (eminentemente de a-
trito): rugosidade superficial das partículas (obter elevado valor de atrito); máximo diâmetro das partículas
individuais (obtenção de um elevado atrito interno do conjunto - resistência de atrito); regularidade granu-
lométrica;
→ granulometria da mistura; a distribuição granulométrica afeta o preenchimento dos vazios, e portanto, a
estabilidade; distribuição bem graduada (equação de Fuller-Talbot); pedregulhos e britados com distribuição
granulométrica conveniente; granulometria descontínua;
→ permeabilidade: depende da distribuição do tipo de agregado, do aglutinante e da densidade relativa.
37
B - Especificação de Materiais Estabilizados Granulometricamente
B1. Granulometria - deverá ser tal que nos conduza a maior densidade possível; deve-se evitar materiais
expansivos. O diâmetro da maior partícula do agregado varia em função do tráfego que será submetida a
base; quanto mais pesado e intenso, o mesmo deverá ser maior.
Fórmula de Fuller-Talbot
n d 100 = P(%)
D
onde: d = diâmetro da peneira em questão;
D = diâmetro maior da partícula;
P = %, em peso, que passa na peneira de diâmetro d;
n = coeficiente que varia entre 0,2 e 0,5.
Determinação da faixa granulométrica: facilidade de mistura e posterior compactação
→ limites para o diâmetro máximo: 25,4 a 50,8 mm; limitado pela espessura da estrutura e pelo equipa-
mento de trabalho (rolo compactador);
→ tolerâncias de +10% a +40% em torno da curva granulométrica: sendo maior para diâmetros maiores
e iguais para os diâmetros menores.
→ deve-se evitar o acúmulo de finos na mistura, pois uma proporção maior que a indicada na fórmula po-
de diminuir a estabilidade da base:
% passada na peneira 200% passada na peneira 40 3
2<
Obs: os materiais a serem utilizados devem estar isentos de terra vegetal, matéria orgânica, grãos ou
fragmentos facilmente alteráveis sob intemperismo e outras substâncias estranhas e nocivas.
B2. LIMITE DE LIQUIDEZ E ÍNDICE DE PLASTICIDADE (para excluir os finos muito sensíveis à água)
→ LL ≤ 25% - avalia a "tendência" a absorção d'água do solo estabilizado; manutenção da estabilização
com variação do teor de umidade
→ IP ≤ 6% - avalia a "tendência" a expansão do solo estabilizado; manutenção da estabilização com varia-
ção do teor de umidade
Quando um dos valores (LL ou IP) for menor que a especificação, pode-se calcular novos índices para mis-
turas:
LLm = ∑(%Ai) x LLi (%#40)/ ∑(%Ai) x (%#40)
IPm = ∑(%Ai) x IPi (%#40)/ ∑(%Ai) x (%#40)
onde: Ai = % de um componente da mistura
% #40 Ai = % que passa na peneira #40 do componente A
IPi e LLi = índice de plasticidade e limite de liquidez do componente A
Obs: se os valores de LLm e IPm forem menores do que os especificados, as % são aceitáveis, caso contrário, devem ser
alteradas as % dos componentes para atender a granulometria e os índices plásticos simultaneamente.
38
B3. RESISTÊNCIA DA MISTURA - utiliza-se o ensaio de CBR para avaliar indiretamente a resistência do material
quando submetido ao tráfego.
→ CBR ≥ 80% e Expansão ≤ 0,5% se N ≥ 6x105 BASE
→ CBR ≥ 60% e Expansão ≤ 0,5% se N < 6x105
SUB-BASE → CBR ≥ 30% e Expansão ≤ 1%
B4. ABRASÃO LOS ANGELES - avalia a manutenção da qualidade e durabilidade do material e simula o compor-
tamento do material quando submetido ao tráfego.
→ Deverá ser ≤ 50%
C - DOSAGEM DOS COMPONENTES NA ESTABILIZAÇÃO GRANULOMÉTRICA
Método Gráfico de Ruthfucs – Procedimento:
− determina-se a curva média da faixa granulométrica especificada
− gráfico: % passadas nas ordenadas (escala linear) e os diâmetros nas abcissas
− lança-se na mesma escala, as curvas granulométricas dos materiais disponíveis
− traça-se uma reta média
− unem-se as extremidades opostas das retas médias
− interseções das retas de união com a reta correspondente à distribuição granulométrica especificada for-
necem, em ordenadas, as proporções dos materiais
Obs: Além de satisfazer a faixa especificada a curva granulométrica da mistura terá que atender à relação de finos.
Caso um dos componentes tenham LL e IP maior que os especificados é necessário calcular o IP e o LL da
mistura.
D - PROCESSO DE CONSTRUÇÃO
A construção inicia-se pelo preparo do subleito, deixando a plataforma nas condições geométricas previstas
no projeto, já com a conformação final do pavimento, obedecidas também as condições de compacta-
ção desse subleito. Após o preparo de subleito, inicia-se a importação do solo para a base. O confina-
mento lateral do material da base para conter o material solto, devendo as formas serem assentadas seguindo
os alinhamentos e nivelamentos de projeto. Para resistir aos esforços horizontais resultantes da passa-
gem das máquinas, essas formas deverão ser escoradas na face externa, por pequenos aterros conveni-
entemente espaçados. As formas deverão ser retiradas antes das operações de acabamento. A seguir,
faz-se a importação do material da base. Esse material é depositado em eiras uniformes, sendo em seguida
distribuído em camada uniforme, numa espessura de material solto que permita obter a espessura prevista em
projeto, após a compactação. As etapas de construção são as seguintes:
– preparo do subleito
– assentamento e remoção de formas
– escarificação e pulverização do subleito
– distribuição e colocação dos materiais importados
– mistura e umedecimento
– esparrame, compactação e acabamento
– processos alternativos de construção
39
E - CUIDADOS COM A EXECUÇÃO
E1. CONTROLE TECNOLÓGICO
Devem ser realizados os seguintes ensaios:
– determinação do teor de umidade: deve ser feita imediatamente antes da compactação, em pontos espa-
çados de 100,0 m;
– determinação da massa específica aparente, in situ: deve ser feita para pontos afastados de, no máximo,
100,0 m, coincidindo com os pontos onde foram coletadas amostras para determinação dos ensaios de
compactação;
– determinação do equivalente de areia (EA): todas as vezes que o material apresentar LL>25% e IP>6%,
deve-se fazer um ensaio de EA, para pontos afastados de, no máximo, 100,0 m;
– ensaios de caracterização (LL, LP e granulometria): devem ser feitos em pontos afastados de, no máximo,
150,0 m, e, no mínimo, dois grupos de ensaios por dia;
– determinação do CBR: deve ser feito em pontos com espaçamento de, no máximo, 300,0 m, e, no mínimo,
um ensaio em cada dois dias de trabalho.
Os controles acima descritos devem ser feitos de modo tal que se tenha um mínimo de 9 amostras (N ≥ 9).
Com os valores decorrentes da amostragem, calculam-se os valores máximos e mínimos que serão compa-
rados com os valores especificados. Empregam-se as seguintes fórmulas:
NΣ XX = ,
N - 1Σ (X- X)2
σ =
√ N1,29xσµ = Xmáx+ e
√ N1,29xσµ = Xmín -
Xmáx = µ + 0,68xσ e o Xmín = µ - 0,68xσ
− Para a granulometria deve-se ter a condição Xmin ≤ Xespecificado e este ≤ ao Xmáx, ou seja, Xmín ≤ Xesp ≤ Xmáx.
− Para o caso de LL ou IP deve-se ter a condição Xmáx ≤ Xespecificado, ou seja, Xmáx ≤ Xesp.
− Para o caso de EA deve-se ter a condição Xmín ≥ Xespecificado, ou seja, Xmin ≥ Xesp.
− Para o CBR deve-se ter a condição µmínimo ≥ µespecificado, ou seja, µmin ≥ µesp.
E2. CONTROLE GEOMÉTRICO – compreende controle da espessura, controle da largura da plataforma e flecha de
abaulamento, antes de iniciar a construção da camada de base, deve-se proceder ao nivelamento de 5 pon-
tos, ou seja, no eixo, nos bordos e 2 pontos intermediários da camada anterior. O nivelamento deve ser fei-
to com espaçamento longitudinal de 20 m no mínimo. Devem atender os seguintes valores:
– largura da plataforma: mais ou menos 10,0 cm;
– flecha de abaulamento: até 20% em excesso, sem se tolerar falta;
– espessura: o valor médio não deve ser menor do que a espessura de projeto menos 1 cm e não será admi-
tido nenhum valor individual de espessura fora do intervalo de ± 2 cm em relação à espessura de projeto.
40
7.6.3 - ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS LATERÍTICOS
Solo Laterítico
→ próprio do clima tropical; fenômeno de meteorização (aparecimento das lateritas - solo rico em óxido de
ferro e alumínio hidratado); expansão < 0,2%
→ apresenta a relação sílica sesquióxidos (K) menor que 2
a) Granulometria
→ granulometria descontínua
→ misturas com capacidade de suporte adequada em laboratório e desempenho satisfatório em campo.
b) Plasticidade
→ LL e IP elevados
→ solo laterítico: pequena perda da capacidade de suporte pelo contato prolongado com a água
c) Equivalente Areia (EA)
→ SETRA-LCPC - EA ≥ 30%
→ solos lateríticos ≤ 15%
d) Resistência dos Grãos
→ grãos que se fragmentam após a construção da camada do pavimento, mas apresentam capacidade de
suporte adequado (campo e laboratório)
Valores Propostos para Especificação
Material que passa na # 0,075 mm 25 a 45%
Material que passa na # 0,42 mm 85 a 100%
Limite de Liquidez (LL) 20 a 30%
Índice de Plasticidade (IP) 6 a 9%
mini-CBR ≥ 80%
Expansão do mini-CBR (máxima) ≤ 0,10%
7.6.4 – BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA
BAPTISTA, C.N. (1976) - Pavimentação. Tomos I, II e II. Editora Globo, Porto Alegre, RS
DNER (1981) - Manual de Pavimentação. - Departamento Nacional de Estrada de Rodagem. Rio de Janeiro, RJ
SENÇO, W. (1985) - Pavimentação. Grêmio Politécnico, São Paulo, SP
VILLIBOR, D.F. (sd) – Estabilização Granulométrica. Notas de Aula. EESC/USP, São Carlos, SP
Especificações de serviços - DNER
ES 303/97 Pavimentação - base estabilizada granulometricamente
ES 378/98 Pavimentação - base estabilizada granulometricamente com utilização de solo laterítico
41
UEM
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
GRUPO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES - GET
7.7 - ESTABILIZAÇÃO DE AÇÃO CIMENTÍCIA
7.7.1 - INTRODUÇÃO
Consiste na adição de materiais, como cimento, cal, cinzas, cloreto de cálcio etc., de forma a obter um produto
com maior resistência à água e maior capacidade de suporte.
7.7.2 - BASE DE SOLO-CIMENTO (BASE RÍGIDA)
A base de solo-cimento pode ser definida como uma mistura de solo, água e cimento em proporções conveni-
entes e previamente determinadas, mistura essa que, convenientemente uniformizada e compactada, apresen-
ta, após cura, e após a cobertura por uma capa de rolamento, boas condições de durabilidade e trafegabilidade.
Para se obter uma base de solo-cimento com características adequadas quanto ao comportamento sob a ação
do tráfego é importante utilizar um teor conveniente de cimento Portland misturado com o solo pulverizado.
Outro requisito é que a misturação seja feita com o teor ótimo de umidade, produzindo uma mistura que, antes
da hidratação do cimento, possa ser devidamente compactada, atingindo a densidade exigida. Dessa forma
verifica-se que a dosagem da mistura solo-cimento-água deverá, a partir da escolha do solo, determinar os
teores ótimos dos outros dois materiais - cimento e água - fornecendo, ao construtor, os dados necessários
para o cálculo das quantidades e as especificações visando a obtenção de uma base dentro das normas de
projeto.
A - FATORES QUE INFLUEM NA QUALIDADE DO SOLO-CIMENTO
A1. Tipo de Solo
Pode-se considerar geralmente como bom todo solo que possa ser pulverizado de maneira econômica. Cada
solo, porém, tem características próprias que podem influenciar no teor de cimento e água necessário à mistu-
ra, variando, pois, a proporção dos mesmos. A AASHTO recomenda a seguinte granulometria e constantes físi-
cas:
peneiras % por peso que passa
3” 100 no 4 50 – 100 no 40 15 – 100 no 200 5 – 35
LL < 40% e IP < 18%
• Sand-clay: 5 a 8% de cimento;
• Solos argilosos com 30% de argila: 12 a 15% de cimento;
• Solos excessivamente argilosos: inconveniente para base de solo-cimento, devido ao problema de retração.
É necessário adicionar areia através da estabilização granulométrica para realizar a mistura solo-cimento.
42
Classificação Granulométrica da ABCP
• Pedregulho grosso - φ 4,80 a 76,00 mm
• Pedregulho fino - φ 2,00 a 4,80 mm
• Areia média - φ 0,42 a 2,00 mm
• Areia grossa - φ 0,05 a 0,42 mm
• Silte - φ 0,005 a 0,05 mm
• argila - < 0,005 mm
A2. Teor de Cimento
Varia de acordo com a qualidade do solo: teor de argila do solo; teor de silte; densidade máxima; vazios; capa-
cidade de reter água e de outras propriedades do solo. Um dos fatores mais importante é a afinidade do solo
com o cimento, que pode ser aumentada pela mistura em pequena proporção de outro solo. A quantidade exa-
ta do teor de cimento dependerá de ensaios de laboratório, sendo que a experiência indica que o teor de ci-
mento desejável varia entre 7 e 15% por volume da mistura de solo-cimento.
A3. Teor de Água
A quantidade de água é determinada pelo Método AASHTO Standard e será utilizado na hidratação do cimento
e para produzir durabilidade e resistência. O teor de umidade do solo sem tratamento não deve exceder mais
de 2% do teor ótimo de cimento da mistura.
B - Fixação dos Teores de Cimento - Métodos de Mistura
A escolha das proporções de solo e cimento, que deverão constituir as misturas de solo-cimento, deverá ser de
tal modo que a mistura apresente características adequadas, quando compactadas à umidade ótima. A escolha
das proporções de solo, cimento e água é feita baseada em diversos testes de laboratório: caracterização; den-
sidade máxima e teor de umidade do solo com e sem tratamento; resistência à compressão e durabilidade. A
Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP) fixa dois métodos para o estudo de dosagem do solo-
cimento: o SC3 (Norma Geral) e o SC4 (Norma Simplificada). O método SC-3 fixa o teor de cimento de acordo
com a Norma Geral de Dosagem de Solo-Cimento, apresentada pela Associação Brasileira de Cimento Portland,
sendo um método demorado, gastando-se cerca de 45 a 60 dias, além de empregar maior volume de amostras.
O método SC-4, que é a Norma Simplificada de Dosagem de Solo-Cimento é um método mais rápido, gastando-
se cerca de 10 a 12 dias e só pode ser empregado quando os solos arenosos possuírem menos de 50% de silte
mais argila e menos de 20% de argila. Neste método é dispensado o ensaio de durabilidade.
B1 - Método Simplificado para Dosagem de Solo-Cimento SC-4
Norma A
• 100% passando na # 4,8 mm
Norma B
• parte da amostra fica retida na # 4,8 mm
Ensaios necessários: granulometria, ensaio de compactação da mistura solo-cimento para determinação da
umidade ótima e densidade máxima da mistura
43
B1.1. Método Simplificado para Dosagem de Solo-Cimento SC-4 – Norma A
0 20 40 60 80 100
PESO
ESP
ECÍF
ICO
APA
REN
TE S
ECO
MÁX
IMO
(g/c
m3 )
PEDREGULHO FINO + AREIA GROSSA
50%
40%
30%
20%SILTE + ARGILA
0%5%
10%15%
20%
SILTE + ARGILA1,800
2,000
1,900
1,700
1,800
1,900
2,000
2,050
Figura 1: Determinação do peso aparente seco máximo em função da % de silte + argila e de pedregulho fino
+ areia grossa
i - Determinação da densidade máxima e teor ótimo de umidade
Para determinar a densidade máxima utiliza-se o ábaco da Figura 1, em função das % de silte+argila e de
pedregulho fino + areia grossa. A seguir estima-se o teor de cimento por meio de um gráfico da Figura 2,
em função da % de silte+argila em abscissas e da densidade aparente máxima obtida do ensaio de com-
pactação. Com o teor de cimento estimado acima, moldam-se 3 corpos de prova, de acordo com as normas
de moldagem de corpo de prova para ensaio de resistência à compressão. A resistência à compressão é de-
terminada após a cura de 7 dias em câmara úmida.
ii - Verificação do teor de cimento
Utilizando-se o gráfico da Figura 3, marca-se na abcissa a % de silte+argila e, na ordenada, o valor médio
da resistência à compressão. Se o ponto, assim determinado, cair acima da curva, o teor de cimento será
considerado bom. Caso este ponto caia abaixo da curva, o teor de cimento indicado é muito baixo. Para fi-
xação do teor de cimento exato, é necessário fazer ensaios adicionais, consistindo na moldagem de corpos
44
de prova com teor de cimento estimado pela Figura 2 e um outro teor de cimento 2% acima, e submete-se
aos ensaios de durabilidade por secagem e moldagem.
PESO
ESP
ECÍF
ICO
APA
RE
NTE
SEC
O M
ÁXI
MO
(g/c
m3 ) 2,100
2,000
1,900
1,700
1,800
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50SILTE + ARGILA
6%7%
8%
9%
10%
11%12%
7%
8%
9%
10%
11%12%
13%
6%
Figura 2: Determinação do teor provável de cimento em função da % de silte+argila e do peso aparente se-
co máximo
22
20
18
16
140 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
SILTE + ARGILA
RES
ISTÊ
NC
IA M
ÍNIM
AAO
S 7
DIA
S (k
gF/c
m2 )
Figura 3: Verificação do teor de cimento em função da % de silte+argila e do valor médio da resistência à
compressão
iii - Transformação do teor de cimento em peso em teor de cimento em volume
Como na prática da construção usa-se o teor de cimento em peso, a ABCP apresenta uma fórmula para
transformar o teor de cimento em peso em teor de cimento em volume:
Dc
Dscx100 + Cp
Cv = 100 x Cp
onde:
Cv = teor de cimento em volume
Cp = teor de cimento em peso
Dsc = densidade aparente máxima do solo-cimento compactado
Dc = densidade do cimento solto = 1430 g/dm3
45
C - Construção
Processo mais comum – Mistura no local
i. Pulverização e determinação da umidade natural: o material previamente escarificado será pulveriza-
do, até que 80% do solo, em peso seco, com exclusão de pedra e pedregulho, passe na peneira no4 e até
que seu teor de umidade não exceda o teor ótimo da mistura solo-cimento. O solo pulverizado deve ter a
seguinte granulometria:
peneiras % que passa
1” 100 no 4 80 no 10 60
A pulverização é obtida utilizando-se o escarificador da patrol, grades de discos, cultivadores de dentes fle-
xíveis e pulvimixer. O teor de umidade influi na pulverização: solo arenoso com pequeno teor de argila,
quando seco torna-se muito duro, dificultando a pulverização. Entretanto, quando umedecido, pulveriza-se
facilmente.
ii. Distribuição e espalhamento do cimento: pode ser feito por dois processos:
Processo mecânico: consiste numa máquina montada sobre pneus de borracha, com capacidade de 22 a
120 kg/m, rebocada por um caminhão.
Processo manual: o espalhamento é feito, distribuindo-se os sacos de cimento sobre a estrada, em interva-
los quase iguais, no sentido longitudinal e transversal, dando o espalhamento unitário especificado.
iii. Mistura do cimento com o solo pulverizado: é feita com cultivadores de dentes flexíveis ou cultivado-
res rotativos, de largura de 2,4 a 2,7 m, dispondo de dispositivo mecânico para levantamento dos dentes, a
fim de se controlar a profundidade, pois a mistura, com a passagem sucessiva desta máquina, torna-se sol-
ta, fazendo com que os dentes penetrem mais profundamente. Geralmente, usam-se dois cultivadores, um
no centro e outro no bordo, rebocados por tratores. Terminada essa operação, passa-se o arado, que re-
move o material do fundo para a superfície. O arado de disco constitui um grande auxiliar na mistura do
cimento ao solo. Verifica-se se a mistura está uniforme pela cor, abrindo-se sulcos transversais de espaço
em espaço, observando-se a uniformidade de cor entre a superfície e o fundo.
iv. Adição de água à mistura do solo-cimento: adiciona-se água até completar a umidade ótima determi-
nada em laboratório. Conhecendo-se a umidade natural do solo (Hn) pulverizado, antes da mistura do ci-
mento, e admitindo-se que, com adição de cimento e evaporação proveniente da mistura seca, haja uma
perda de 2%:
H’n = Hn – 2%
Com a umidade ótima (Hot), a densidade máxima de solo-cimento seco (γs) e admitindo-se uma perda por
evaporação, durante a mistura úmida, de 1,5 a 2%, o teor de água a adicionar à mistura do solo-cimento,
cuja espessura de base seja (e), será em litros por m2:
P = 1 m2 x e x γs x (Hot +1,5%) – H’n
46
Essa adição deve ser uniforme e para isso empregam-se caminhões-pipas que distribuem água por pressão,
com uma velocidade uniforme, capaz de assegurar a distribuição da quantidade de água desejada por m2.
Calcula-se a velocidade (V), em m/s, que se deve dar ao caminhão para que distribua (P) l/m2de água, co-
nhecendo-se a largura da barra de distribuição (l) em metros e a descarga (Q) em l/s e a capacidade (c) em
litros do caminhão-pipa, através da seguinte fórmula:
V = Q/(Pxl)
Aconselha-se adicionar água ao solo pulverizado, de véspera, antes da adição de cimento, para que a umi-
dade atinja o valor igual ou próximo da umidade ótima, aproximadamente1,5 a 2% abaixo do teor ótimo,
reduzindo-se, assim, a quantidade de água a adicionar, para alcançar o ótimo, depois de ter sido o cimento
misturado ao solo pulverizado.
v. Mistura do solo-cimento umedecido: usa-se um pulvi-mixer ou grade de disco, procedendo-se à mistu-
ra à medida que for adicionando a água.
vi. Compactação: antes de iniciar a compactação, deve-se fazer o controle da homogeneidade da mistura de
solo-cimento e água, e verificar a espessura e conformação do solo solto. Para compactação empregam-se
os rolos pé-de-carneiro, rolos lisos e rolos pneumáticos, dependendo do tipo de solo que se disponha.
Quando se tem solos bastante argilosos exige-se o emprego preliminar do rolo pé-de-carneiro que compac-
ta os solos de baixo para cima. A seguir compacta-se por compressão, ou compressão com vibração de ci-
ma para baixo. Quando se dispõe de solos arenosos e pedregulhosos e solos com deficiência de finos, em
geral dispensa-se o emprego dos rolos pé-de-carneiro, devendo-se então compactar o solo com pneumáti-
cos com pressão da ordem de 60 a 70 lb/pol2. Em alguns casos de empregam-se rolos vibratórios, toman-
do-se cuidados especiais para evitar a formação de escamas superficiais. Recomenda-se que as operações,
desde a mistura do cimento até a compactação, se realizem antes do cimento começar a pegar, ou seja, no
máximo de 4 horas. Terminada a compactação, deve-se verificar a densidade obtida, utilizando-se o proces-
so de frasco de areia, e comparar com a do laboratório (no mínimo 95% da do laboratório).
vii. Acabamento: a superfície final deve ser lisa e desempenada, exatamente de acordo com o projeto, de-
vendo-se para isto passar a lâmina da patrol sobre a superfície, procurando-se com isto retirar todas as ir-
regularidades e pequenas ondulações. O material resultante é então jogado fora. Em alguns casos, pode-se
completar o acabamento da superfície passando-se uma grade de dentes ou uma escova metálica apropria-
da, cuja função é arranhar a superfície do solo-cimento, destruindo as marcas deixadas pelo rolo pneumáti-
co e pela lâmina da patrol, assegurando-se ao mesmo tempo uma melhor ligação com o solo-cimento já
compactado. Resulta desta operação a formação de uma pequena camada de material solto que deve ser
mantida, antes da rolagem final, com uma umidade um pouco acima da ótima, devendo-se para tal juntar-
se água. Faz-se então a compressão final com o rolo pneumático, sendo que em alguns casos pode-se pas-
sar o rolo de rodas lisas.
viii. Cura: todo trecho acabado deve ser protegido durante o período de cura (7 dias), cobrindo-se o mesmo
com uma camada de terra de 5 cm de espessura ou camada de capim de 10 cm que serão mantidos cons-
47
tantemente úmidos, ou então com uma pintura de cut-back (asfalto diluído) ou alcatrão fluido recoberto
com areia.
ix. Preparo para execução de novo trecho
D - CONTROLE DE CAMPO
D1. Controle Tecnológico
− Escarificação: sua espessura é função da densidade máxima e da densidade do trecho a ser escarificado.
− Granulometria: deve-se realizar um ensaio de granulometria a cada 100,0 m de espaçamento, no máximo,
com um mínimo de 2ensaios por dia.
− Pulverização: o grau de pulverização deve ser no mínimo de 80%, excluído o material graúdo.
− Espalhamento do cimento e da água: espalhamento manual, pela contagem de sacos a serem espalhados
e espalhamento mecânico.
− Mistura do cimento e controle da qualidade de cimento adicionada: o controle da mistura é feito visual-
mente, ou seja, pela percepção de manchas acinzentadas indicadoras de mistura deficiente. A verificação
do teor exato de cimento é feita pelo processo da titulação ácido-base.
− Umidade ótima
− Densidade (compactação): pode ser feito através do processo do frasco de areia, em pontos com espaça-
mentos máximo de 100,0 m.
− Resistência à compressão: deve ser feito moldando-se o corpo de prova com o material coletado da pista,
imediatamente antes da compactação e com espaçamento no máximo de 100,0 m ou então duas determi-
nações por dia, no mínimo.
Aceitação
Os controles acima descritos devem ser feitos de modo tal que se tenha um mínimo de 9 amostras (N ≥ 9).
Com os resultados dos diversos ensaios que resultaram da amostragem, calculam-se os valores máximos e
mínimos empregando-se as fórmulas:
NΣ XX = ,
N - 1Σ (X- X)2
σ =
√ N1,29xσµ = Xmáx+ e
√ N1,29xσµ = Xmín -
Xmáx = µ + 0,68xσ e o Xmín = µ - 0,68xσ
D2. Controle Geométrico
− Plataforma: admite-se uma tolerância de ± 10 cm com relação à largura da plataforma.
− Flecha de abaulamento: admite-se até 20%, em excesso.
− Desempenho longitudinal da superfície: não se admitem flechas maiores que 1,5 cm, quando determinadas
com réguas de 3,0m.
48
− Espessura da camada: feito no mesmo furo que se faz o controle do grau de compactação por medida di-
reta com régua milimetrada. Pode-se também determinar a espessura por nivelamento do eixo e dos bor-
dos, de 20 a 20 cm, antes e depois das operações de espalhamento e compactação, não sendo admitido
nenhum valor individual fora do intervalo de ± 2 cm, em relação à espessura do projeto.
7.7.3 - BASE DE SOLO-CAL
O solo-cal é um produto de estabilização físico-química visando a melhoria das qualidades do solo e aumen-
tando sua resistência à ação da água e sua capacidade de suporte. O produto dessa mistura, devidamente ho-
mogeneizado, compactado e recoberto com uma camada de rolamento, apresenta boas características para
suporte das cargas verticais oriundas do tráfego e boas condições de distribuição dessas cargas.
7.7.4 – BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA
BAPTISTA, C.N. (1976) - Pavimentação. Tomos I, II e II. Editora Globo, Porto Alegre, RS
DNER (1981) - Manual de Pavimentação. - Departamento Nacional de Estrada de Rodagem. Rio de Janeiro, RJ
SENÇO, W. (1985) - Pavimentação. Grêmio Politécnico, São Paulo, SP
SOUZA, M.L. (1976) - Pavimentação Rodoviária. Livros Técnicos e Científicos, Rio de Janeiro, RJ
Especificações de serviços - DNER
ES 302/97 Pavimentação - sub-base de solo melhorado com cimento
ES 304/97 Pavimentação - base de solo melhorado com cimento
ES 305/97 Pavimentação - base de solo cimento
49
UEM
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
GRUPO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES - GET 8 - REVESTIMENTOS
8.1 - INTRODUÇÃO
CAPA DE ROLAMENTO ou REVESTIMENTO é a camada que tem a função de receber diretamente os esfor-
ços provenientes do tráfego e transmiti-los às camadas inferiores, proporcionar uma superfície de rolamento
regular, de tráfego confortável e com textura anti-derrapante. Deve ainda impermeabilizar o pavimento, prote-
gendo as camadas inferiores e conferir resistência às intempéries. Segundo Yoder & Witczak (1975), todas as
camadas de um pavimento, sobretudo a capa, são solicitadas por flexão dinâmica e compressão, concentrada
em uma pequena área, o que exige desses materiais resistência à tração, à compressão e ao cisalhamento.
Observa-se que nas capas o efeito mais significativo é a tração na fibra inferior da mesma.
8.2 - REVESTIMENTOS CONSTRUÍDOS POR PENETRAÇÃO
Nos revestimentos de penetração, distinguem-se os de penetração direta (macadame betuminoso de penetra-
ção direta) e os de penetração invertida, enquadrando-se neste grupo os tratamentos superficiais simples, du-
plo, triplo e capas selantes.
A. TRATAMENTOS SUPERFICIAIS
Com o passar dos anos, tem-se um aumento considerável do volume de tráfego, e conseqüentemente ocorre
um crescimento das cargas transportadas por rodovias. Com isso, os pavimentos têm-se deteriorado, a ponto
de não atender as exigências quanto à segurança e ao conforto dos usuários. Visando-se corresponder as ex-
pectativas dos usuários, de forma mais econômica e rápida, tem-se executado tratamentos superficiais para
corrigir a superfície do pavimento. Inicialmente, os tratamentos eram utilizados apenas para fixar o pó, melho-
rando as condições de visibilidade e conforto. Devido às vantagens oferecidas pela presença seja do ligante,
seja dos agregados, os tratamentos têm também a finalidade de rejuvenescimento, de impermeabilização, de
proteção, de melhoria das condições de rolamento ou das condições de atrito. Os tratamentos superficiais de
penetração direta ou invertida consistem no espalhamento sucessivo de camadas de ligante e agregado sobre a
base de um pavimento. Dependendo do número de camadas são chamados de simples, duplo ou triplo. A di-
mensão do agregado da segunda e terceira camadas devem ser menores que os da primeira para facilitar o
entrosamento.
Para tratamentos feitos por penetração direta as emulsões de ruptura rápida são as mais utilizadas. Para pene-
tração invertida é utilizado CAP de alta penetração. O desempenho do TS depende da qualidade dos materiais
empregados. Por esse motivo, tanto o material betuminoso, quanto o agregado mineral devem atender algu-
mas exigências. As propriedades reológicas do ligante devem permitir: uma aplicação uniforme; envolvimento
adequado do agregado; retenção do agregado durante a vida útil do revestimento. As principais qualidades do
agregado necessárias para TS são: graduação estreita; forma poliédrica, intermediária entre esférica e cúbica;
baixo teor de finos; alta resistência mecânica e alta resistência ao intemperismo.
50
→ TRATAMENTO SUPERFICIAL SIMPLES (TSS): o TSS de penetração invertida é um revestimento constituído de
material betuminoso e agregado mineral, no qual o agregado é colocado uniformemente sobre o material
betuminoso, aplicado em uma só camada e submetido à operação de compressão e acabamento.
→ TRATAMENTO SUPERFICIAL DUPLO (TSD): o TSD é um revestimento constituído de duas aplicações de mate-
rial betuminoso, cobertas, cada uma, por agregado mineral. A 1ª aplicação de material betuminoso é feita
diretamente sobre a base imprimada ou sobre o revestimento asfáltico e coberta imediatamente com agre-
gado graúdo constituindo a 1ª camada do tratamento. A 2ª camada é semelhante à 1ª, usando-se agregado
miúdo.
→ TRATAMENTO SUPERFICIAL TRIPLO (TST): o TST é um revestimento constituído de duas aplicações de
material betuminoso, cobertas, cada uma, por agregado mineral. A 1ª aplicação de material betuminoso é
feita diretamente sobre a base imprimada ou sobre o revestimento asfáltico e coberta imediatamente com
agregado graúdo constituindo a 1ª camada do tratamento. A 2ª e 3ª camadas são semelhantes à 1ª,
usando-se respectivamente agregado médio e miúdo. A.1. MATERIAIS
a. Material Betuminoso
A principal função do material betuminoso é a de segurar o agregado no seu devido lugar, pela ligação
permanente com a superfície tratada e entre as partículas vizinhas. E para isso é necessário que o ligante
atenda alguns critérios quanto às suas propriedades reológicas. A escolha do ligante depende das condi-
ções climáticas e do tráfego durante a vida em serviço do revestimento. Quanto mais quente o clima e
mais intenso e pesado for o tráfego, tanto mais viscoso deve ser o ligante (no caso de emulsão) à tempe-
ratura média ambiente.
Durante o espalhamento, o ligante deve apresentar viscosidade suficientemente alta, para evitar escorri-
mentos excessivos nos sentidos longitudinal e transversal, devido às inclinações da pista, e baixa para ga-
rantir a sua vazão uniforme através da bomba e dos bicos do espargidor. Durante e logo após o seu espa-
lhamento deve apresentar viscosidade e coesão altas, para evitar a rejeição das partículas pela ação do
tráfego e da água (adesividade passiva), e baixa para permitir uma certa reorientação dos grãos sob a a-
ção do tráfego inicial. Após o período de "cura" (em casos de emulsões de ruptura lenta), deve atingir uma
viscosidade alta, para a retenção completa do agregado, sem mais deslocamentos, em nenhum sentido, e
sem perigo de exsudação, durante toda vida útil do revestimento. Nos tratamentos superficiais podem ser
utilizados todos os tipos comuns de ligante betuminoso, variando de acordo com a penetração/viscosidade.
A Tabela 1 apresenta a viscosidade dos diferentes tipos de ligantes de acordo com o tipo de tratamento
(simples, duplo ou triplo).
51
Tabela 1: Viscosidade de ligantes usados em tratamentos superficiais (TSS, TSD ou TST)
MATERIAIS TSS TSD TST VISCOSIDADE
CAP CAP-7 CAP-7 CAP-7 20 a 60 SSF
Asfaltos Diluídos CR-250
CR-800
CR-3000
CR-250
CR-800
CR-3000
CR-250
CR-800
CR-3000
20 a 60 SSF
Emulsões Asfálticas RR-1C
RR-2C
RR-1C
RR-2C
RR-1C
RR-2C
20 a 100 SSF
Geralmente, os ligantes utilizados em TS são o CAP-7 e as emulsões catiônicas RR-1C e RR-2C. O CAP-7,
apesar de proporcionar um tempo de vida em serviço do revestimento maior do que as emulsões asfálti-
cas, apresentam algumas restrições na sua aplicação, sendo menos utilizado. As emulsões asfálticas catiô-
nicas oferecem uma série de vantagens, como: boa adesividade, mesmo com agregados úmidos; menor
susceptibilidade térmica e menor consumo de energia. A emulsão RR-1C é utilizada quando se necessita
de um produto mais fluido e a RR-2C, quando se deseja um produto mais viscoso e com maior teor de re-
síduo asfáltico.
b. Agregado
As principais funções do agregado são: transmitir as cargas até o substrato; resistir à abrasão e à frag-
mentação pela ação do tráfego; resistir ao intemperismo; assegurar uma superfície antiderrapante; pro-
mover uma drenagem superficial adequada.
i. Graduação
O TS convencional é uma "mistura estática", com cobertura somente parcial das partículas do agregado
por uma película de espessura uniforme de ligante. Portanto, quanto mais estreita a graduação do agre-
gado tanto melhor será a qualidade do tratamento. Com agregados "bem" graduados (graduação contí-
nua) há um certo envolvimento heterogêneo das partículas, podendo-se chegar à ausência total de cober-
tura de alguns grãos, diminuindo-se assim a adesão global. Com agregados de um só tamanho aplicados
na taxa correta, há uma adesão mais uniforme e, portanto, maior "estabilidade" do conjunto. O problema
da falta de adesão do agregado à pista e entre as partículas individuais influencia na redução da vida útil
dos TS, além de representar um perigo aos veículos devido à projeção das pedras rejeitadas. Esse perigo
aumenta de acordo com o tamanho maior do agregado e com a maior velocidade dos veículos. Costuma-
se denominar os agregados de tamanho único pelos diâmetros nominais mínimo e máximo, d/D, com
uma indicação das tolerâncias quanto às frações menor que "d" e maior que "D".
ii. Tamanho do agregado
Os tamanhos nominais do agregado devem ser escolhidos em função do tráfego e da natureza da super-
fície a tratar. Quanto mais pesado e intenso o trânsito, maior será o tamanho do agregado e quanto mais
duro o substrato, menor será o tamanho. Para estabilidade adequada é recomendado um certo agulha-
mento do agregado no substrato antes de se iniciar o TS. Quanto maior o tamanho do grão, maior será
também o ruído gerado nos veículos e maior o desgaste dos pneus, além da maior dificuldade em se se-
gurar o agregado pelo ligante, e portanto, maior o risco de rejeição. Do contrário, com agregados peque-
52
nos diminui-se a tolerância em relação à taxa ótima de aplicação de ligante, e é maior o agulhamento re-
lativo no substrato e portanto, aumenta o risco de exsudação do ligante ou de perda de agregado. Os
tamanhos nominais do agregado variam de 4,8 e 19,1 mm, conforme as condições específicas da obra
para TS. Para tratamentos múltiplos, o tamanho relativo do agregado, nas várias camadas deve ser esco-
lhido de uma tal maneira que o tamanho nominal do agregado em cada camada seja a metade do cor-
respondente tamanho na camada inferior.
iii. Forma e textura
As partículas esféricas e as de formas arredondadas proporcionam alguns inconvenientes: formam cama-
das com maior teor de vazios, com superfície derrapante e com baixa estabilidade (poucos pontos de con-
tato). O tamanho médio da dimensão menor das partículas, MDM (isto é, a espessura média), é o parâ-
metro determinante na dosagem dos materiais em TS com agregado de graduação estreita. A forma mais
desejável do agregado seria um poliedro, intermediário entre o cubo e a esfera, com numerosas arestas
obtusas que facilitam o travamento entre as partículas e aumentam a aderência roda/superfície (maior
coeficiente de atrito). A forma multidirecional do agregado é definida pela relação entre: comprimento (l),
largura (g) e espessura (e). O índice de forma deve ser 0,5, podendo ser determinado pelo método DNER
M86-64. Para definir os grãos de forma defeituosa, o DNER admite a seguinte expressão: l + 1,25 g > 6e,
onde g = média de 2 aberturas entre as quais fica retido o grão. Segundo o DNER, para TS, a % de grãos
defeituosos deve ser menor que 20%, sendo que para tráfego com VDM > 2000, recomenda-se que seja
menor que 10%. O "Índice de lamelaridade" é determinado pelo método DER M34-70 e exige-se para TS,
o valor máximo de 10%. Para as condições brasileiras, recomenda-se que no mínimo 95% em peso do
agregado (retido na # 4) deve ser constituído de partículas que possuam pelo menos uma face britada.
iv. Pureza e umidade
A fração de argila pode provocar o rompimento da película de betume depositado sobre a superfície de
partículas do agregado, devido à sua expansividade. Quando utiliza-se a emulsão, é possível atenuar um
pouco o problema pelo umedecimento do agregado poeirento, porém a solução mais racional é a lavagem
completa, caso não se consiga a remoção do pó pelo peneiramento. Agregados limpos não oferecem difi-
culdade de adesividade com as emulsões catiônicas, mesmo quando úmidos, ao contrário do CAP, onde
um teor de umidade do agregado de 2% por peso, diminui em 35% na retenção do agregado.
v. Resistência mecânica
O agregado deve ter resistência à fragmentação (esmagamento), resistência à abrasão (desgaste) e re-
sistência ao polimento. A resistência à abrasão e ao polimento são interdependentes: o desgaste inicia-se
pelo polimento da face das partículas rugosas exposta à ação do tráfego e continua, progressivamente,
53
pelo desgaste das arestas vivas que se salientam da superfície do tratamento. A resistência à fragmenta-
ção refere-se à tenacidade do agregado, podendo ser avaliada por ensaios de carga dinâmica (impacto),
através de determinação do "Índice de Tenacidade Treton" (DER/M26-54), ou através de ensaios com
carga estática (DNER/ME42-71). A resistência ao desgaste é avaliada pelo ensaio "Los Angeles", sendo
seu valor máximo admitido de 40% para tratamentos superficiais (DNER). Para rodovias de tráfego pesa-
do (VDM > 2000) recomenda-se que esse limite seja de 30% ou menos. A resistência ao polimento pode
ser avaliado em testes de polimento acelerado padronizados, onde é simulada a ação abrasiva de tráfego
sobre uma amostra do "tratamento" a ser realizado e determina-se o coeficiente de atrito após desgaste.
vi. Resistência ao intemperismo
Nem sempre uma boa resistência mecânica representa uma resistência adequada ao intemperismo. Assim
como, uma boa resistência ("sanidade") contra a decomposição físico-química não significa que existe
uma alta resistência à fragmentação e ao desgaste. Para obras de maior importância, recomenda-se
complementar os ensaios de resistência mecânica por um ensaio do tipo "durabilidade" (DNER-DPT/M89-
64).
vii. Adesividade e adesão agregado/ligante
Os aspectos mais importantes a considerar na adesividade e na adesão do conjunto agregado/ligante
são: facilidade do envolvimento do agregado pelo ligante; a resistência posterior contra o deslocamento
do ligante pela ação do tráfego e da água; a qualidade da adesão obtida do conjunto. A ausência de ex-
cesso de impurezas (pó ou argila) no agregado é fundamental para se obter uma adesividade satisfatória
com qualquer tipo de ligante. Em casos de adesividade deficiente do CAP, mesmo com agregado limpo,
há necessidade do emprego de melhoradores de adesividade ("dopes"), geralmente adicionados ao ligan-
te antes do espalhamento. Outro método usado para favorecer a adesividade, consiste no pré-
envolvimento do agregado por uma película fina de material betuminoso comum, querosene ou óleo die-
sel. Esta técnica não deve ser utilizada quando o ligante é emulsão.
A.2. EQUIPAMENTOS
Na execução do TS é muito importante que os equipamentos estejam em boas condições de funcionamento,
devendo haver uma boa sincronização entre os equipamentos básicos e um pequeno espaçamento entre eles.
a. Espargidor de ligante
O espargidor de ligante é o equipamento principal para a execução do TS. Consiste em um caminhão-tanque
equipado com barra espargidora e caneta distribuidora, bomba reguladora de pressão, tacômetro, termôme-
tro etc. O espargidor de ligante varia de acordo com a modalidade de descarga do ligante pela barra de dis-
tribuição, podendo ser:
• com descarga constante por bomba de deslocamento positivo (bomba dosadora) onde toda a quantidade
de ligante, passando pela bomba, é distribuída na pista;
• com pressão constante: por bomba ou por ar comprimido.
O mais usado é o de descarga constante, com bicos lançando ligante em forma de leque, a uma pressão
média, sendo o mais adequado para todos os tipos de ligante. É aconselhável que a descarga do ligante a
54
ser espalhado seja influenciada pela velocidade do carro distribuidor e pelas variações do comprimento da
barra espargidora e os contagiros e o tacômetro devem ser colocados lado a lado e, se possível, simultane-
amente a vista do motorista e do operador que controla a descarga do ligante.
b. Veículos automotores para transporte do agregado
Em grandes áreas de carregamento são utilizados todos os tipos de equipamentos de carga e em pequenas
áreas são utilizados os equipamentos de caçamba ou as pás mecânicas de carregadores frontais clássicos.
c. Distribuidor mecânico de agregado mineral
O distribuidor de agregado deve espalhar o material na taxa exata, conforme o projeto, com uma uniformi-
dade aceitável nos sentidos transversal e longitudinal, e não deve patinar sobre o material recém-distribuído.
Os três tipos de equipamentos são:
• portátil: montado na traseira do caminhão basculante que, se desloca em marcha à ré;
• rebocável: empurrado pelo caminhão basculante, que se desloca em marcha à ré;
• autopropulsor: desloca-se em marcha avante e reboca o caminhão basculante em marcha à ré.
O tipo portátil tem a vantagem de cada caminhão ser equipado com o seu distribuidor, entretanto, uma des-
vantagem é a altura relativamente grande da queda do agregado, ocasionando o ricocheteamento e rola-
mento das partículas sobre o ligante. O tipo rebocado ("spreader") é de baixo rendimento, bem inferior ao
do espargidor de ligante, entretanto, a altura de queda do agregado é relativamente pequena. O distribuidor
autopropulsor oferece rendimento relativamente alto, boa manobrabilidade, visão frontal para o operador,
pequena altura de queda do agregado e, em alguns modelos, dispositivo que assegura a aplicação das partí-
culas mais graúdas antes das miúdas, em cada camada de aplicação.
d. Compactador
Os compactadores mais usados são os rolos de pneus e os rolos lisos de cilindros de aço. O rolo de pneus é
muito eficiente quando o agregado não possui alta resistência mecânica ou quando a superfície a receber o
tratamento apresenta pequenas irregularidades. Deve ser adotado de dispositivo que permita a calibragem
da pressão dos pneus. O rolo liso tandem, quando usado em conjunto com o rolo de pneus, apresenta resul-
tados satisfatórios. Entretanto, deve-se tomar cuidado ao usar o rolo liso pesado, pois este esmaga muito as
partículas, criando riscos na superfície. Os rolos lisos de cilindros de aço revestido por uma capa de borracha
apresenta algumas vantagens: maior adensamento, redução da fragmentação de partículas, velocidade rela-
tivamente alta (até 12 km/h) e redução de até 50% do número de passadas.
A.3. PROJETO
O objetivo do projeto para um TS é a adequação do tipo de tratamento e dos materiais a serem usados, bem
como as dosagens destes, de acordo com as condições da respectiva obra. O TS pode ser executado sobre
praticamente qualquer tipo de pavimento que não tenha irregularidades significativas e que não apresente si-
nais de defeitos estruturais: revestimento betuminoso existente (conservação), base granular, base de solo
estabilizado, placas de concreto ou paralelepípedos. Geralmente, quando se trata de revestimento de um pavi-
mento novo, faz-se um TSD ou TST, sendo a primeira camada um reforço da superfície da base (com uma
55
certa penetração desta, pelo menos no caso de base granular). Em casos de conservação de um pavimento
existente, pode-se usar um TSS, desde que a superfície seja de textura uniforme. O TSS é o mais econômico
de execução. Entretanto, o TSD proporciona uma total cimentação de praticamente todas as partículas mais
graúdas (1ª camada), além de ter uma vida útil da ordem de 3 vezes maior que a do TSS. O custo do TSD é da
ordem de 1,5 vezes mais que a do TSS. Mesmo assim, é dada preferência ao TSD, pois com este atenuam-se
as inevitáveis irregularidades na aplicação dos materiais e a reflexão de eventuais heterogeneidades no subs-
trato.
No caso do TSD ser executado sobre uma base muito dura, como solo-cimento, concreto ou paralelepípedos,
pode ser interessante inverter-se a ordem do tamanho do agregado: 1ª camada de agregado miúdo e 2ª ca-
mada de agregado mais graúdo, para se assegurar a boa ligação entre a base e o revestimento. Muitas vezes
usa-se o TST devido a qualidade duvidosa do agregado e às imperfeições costumeiras na execução e para me-
lhor efeito impermeabilizante e às vezes, por questão de estética (vias urbanas). Entretanto, diminuem-se al-
gumas das principais vantagens desse tipo de revestimento, tais como economia no consumo de material e
rapidez de execução. A capa selante sobre o TSD leva a essas propriedades e traz a vantagem complementar
da fixação total do agregado (pedrisco) da última camada, o qual é rejeitado num grau inaceitável nos primei-
ros dias após a abertura ao tráfego.
a. Espessura do tratamento superficial
A espessura é desprezada no método do DNER de dimensionamento de pavimentos flexíveis. É comum o
emprego de espessuras exageradas da ordem de 2,5 a 4,0 cm para se obter as seguintes propriedades: ni-
velamento da irregularidade da superfície do substrato, certo valor estrutural da camada, maior resistência
ao desgaste e maior impermeabilidade. Outro fator é que na 1ª camada, costuma-se usar agregado muito
graúdo (1 ½ ou mais) e/ou uma dosagem excessiva, com sobreposição de partículas. Com uma espessura
acabada de 12 a 15 mm do TS, é perfeitamente possível conseguir-se uma vida útil do revestimento de 6 a 8
anos, com tráfego médio. Espessuras dessa ordem são obtidas, por exemplo, num TSD com, respectivamen-
te, britas de 10 a 19,1 mm e de 5 a 10 mm de forma apropriada. Quando possível, é sempre aconselhável a
execução do tratamento projetado num trecho experimental que possa ser sujeito ao trânsito por algum
tempo.
b. Princípios básicos de dosagem
O parâmetro mais importante a considerar na dosagem, inicialmente, é o tamanho do agregado. O princípio
básico de dosagem seguido é o do Engenheiro Hanson da Nova Zelândia e consiste em:
− as partículas do agregado, de tamanho único, logo após seu espalhamento sobre a película de ligante,
encontram-se com orientação aleatória e com um teor de vazios em torno de 50%;
− com a compressão por compactador, há uma reorientação das partículas, com a sua dimensão maior
(“l”) em posição horizontal, e o teor de vazios é reduzido a 30%;
− após algum tráfego, as partículas assumem a sua posição final, com a dimensão menor (“e”) no sentido
vertical, sendo o teor de vazios reduzidos a 20%;
− teor de betume nesses vazios deve corresponder de 50 a 70% de enchimento;
56
− agregado deve se salientar sobre a película de ligante em, no mínimo, 2,8 a 4,7 mm para assegurar re-
sistência adequada contra derrapagem.
Algumas recomendações e complementos foram introduzidos no método de Hanson. Considerar que o teor
de vazios no agregado (TSS ou TSD) no estado consolidado, seja igual, a aproximadamente, 40% do teor de
vazios no estado solto, mesmo que este teor não seja de 50% como assumido por Hanson. Apesar de Han-
son recomendar que o betume preencha de 50 a 60% dos vazios no agregado consolidado, variando com a
intensidade do tráfego (quanto mais intenso e pesado, menor o teor de ligante), recomenda-se que o inter-
valo seja de 50 a 80% e recomenda-se que o teor de ligante varie de 3,8% a 6% em peso e de 8,3 a 16%
em volume, enquanto o teor de vazios de ar é de 3,3 a 10%.
i. Dosagem do agregado
Os métodos mais precisos e racionais são chamados diretos. A dosagem direta do agregado consiste em
se espalhar os agregados sobre uma área conhecida, formando um mosaico uniforme, sem falhas ou su-
perposições, medindo-se a quantidade (peso) de agregado utilizada por m2 de superfície recoberta. Co-
nhecida a densidade aparente do agregado, pode-se calcular a taxa em l/m2. Para dosagem pelo método
direto, recomenda-se o emprego de uma caixa dosadora. O procedimento da dosagem é simples: após a
colocação dos agregados formando um mosaico, levanta-se a caixa até a posição vertical, e lê-se direta-
mente a taxa de agregado, em l/m2, pela graduação marcada na tampa transparente da caixa. A mesma
caixa pode ser usada também no controle do espalhamento na pista. Uma grande vantagem do método,
além da sua rapidez, é que a forma do agregado se manifesta diretamente no resultado, dispensando-se
assim correções posteriores. Para a dosagem do agregado usando o parâmetro: MDM = média da menor
dimensão, calcula-se a taxa de agregado, A (l/m2), como segue:
A = MDM x 1 - 0,40 Vs)Ma
(
onde: MDM = média da menor dimensão, em mm;
Vs = razão de vazios no agregado solto;
Mg = massa específica efetiva dos grãos, em g/cm3;
Ma = massa específica aparente do agregado solto, em g/cm3 (= kg/l).
É considerado o teor de vazios no estado consolidado do agregado igual a 40% do teor de vazios no es-
tado solto. O parâmetro MDM pode ser determinado pela curva granulométrica e pelo índice de lamelari-
dade do agregado (ou pelo paquímetro).
ii. Dosagem do ligante
O método de dosagem recomendado pelo Engenheiro Johannes Larsen considera que:
• material betuminoso deve preencher de 50 a 70% dos vazios do agregado consolidado;
• TSD ou TST: a distribuição da taxa de ligante nas camadas individuais deve atender à:
Camada TSD (% de ligante total) TST (% de ligante total) 1ª 40 30 2ª 60 35 3ª - 35
57
− Método de Hanson
O volume de vazios é igual a 20% e o volume de betume deve ser de 50 a 70% do volume de vazios,
ou seja, Ev = 0,2 x MDM; Es = 0,8 x MDM e EL = (0,5 a 0,7) x Ev. Utiliza-se EL = 0,66 x 0,2 x MDM =
0,133 x MDM, onde: Ev = espessura de vazios; Es = espessura sem compactação; EL = espessura de li-
gante; MDM = média da menor dimensão; VL = EL
− Método de Tagle
Regra 9 - 5 - 3, ou seja:
TSS, TSD ou TST → 9100
quantidade total de ligantequantidade total de agregado solto=
TSD e TST → 3100
quantidade na 2ª aplicaçãovolume de agregado graúdo solto=
TST → 5100
quantidade na 1ª aplicaçãotamanho máximo efetivo do agregado solto =
A.4. PROCESSO CONSTRUTIVO
A execução do TS deve ser realizada de forma que haja um perfeito entrosamento entre o abastecimento de
materiais, equipamentos e mão-de-obra disponíveis, condições meteorológicas prováveis, prazo de execução,
controle tecnológico e de tráfego durante e após a execução. Devido às propriedades do ligante, que após o
espalhamento, atinge a temperatura da superfície tratada num tempo curto (de 1 a 2 minutos), e considerando
que, no caso do uso de emulsão, a ruptura desta se dá também rapidamente, é de uma importância especial
que os três equipamentos principais, ou seja, o espargidor de ligante, o distribuidor de agregado e o compac-
tador, trabalhem “em comboio”. Dessa forma, é possível uma produção da ordem de 15 mil m2 por dia, em
TSS, com espargidor eficiente de ligante e os demais componentes da equipe dimensionados em função da
produção máxima daquele.
a. Abastecimento
O abastecimento eficiente dos materiais no tratamento superficial condiciona a produção máxima.. podendo
ser direto da pedreira ao distribuidor de agregado, ou por estoques intermediários ao longo do trecho. Re-
comendam-se volumes de estoques da ordem de 200 a 400 m3, em áreas ensolaradas, bem drenadas e pro-
tegidas contra lama e poeira.
b. Preparo do substrato
Quando for executar o TS sobre uma base nova, a superfície deve estar devidamente imprimada: a base
granular ou de solo fino sem aditivo, por asfalto diluído, e a base de solo fino com aditivo (ex: solo cimento)
por emulsão asfáltica, de preferência. Quando se tratar de recapeamento é necessário um pré-tratamento da
capa existente que consiste em: regularização por raspagem e/ou por enchimento de depressões, inclusive
tapa-buracos, por massa asfáltica densa, tratamento de exsudações; enchimento de trincas; imprimadura
(emulsão ou lama) de áreas “secas” deficientes em ligante. A superfície a receber o tratamento deve ser lim-
pa, por varredura mecânica ou jato de ar comprimido, para se garantir a boa aderência ao tratamento. Re-
58
comenda-se proteção dos passeios e eventuais dispositivos de drenagem superficial (guias, sarjetas, tampas
de caixa de inspeção, grelhas de bocas-de-lobo, olhos-de-gato) e de demarcação horizontal encontrados.
c. Aplicação mecânica do ligante
O espargidor de ligante deve ser operado cuidadosamente, pois pequenas variações na taxa de aplicação,
podem interferir na qualidade ou fracasso do TS. É muito importante que se obedeça aos valores determina-
dos na calibragem da bomba, altura da barra, velocidade do caminhão espargidor e temperatura do ligante.
A velocidade de operação do espargidor, para uma dada dosagem de ligante, pode ser escolhida dentro de
um certo intervalo, conforme as variações possíveis na rotação da bomba de ligante, constantes no manual
do fabricante. A velocidade máxima deve ser determinada em função das velocidades máximas do distribui-
dor de agregado e do compactador. Outro cuidado que deve-se tomar é quanto a temperatura do ligante:
um aquecimento sem uma circulação adequada, pode acarretar superaquecimento local e pode causar um
envelhecimento precoce e irreversível no caso do CAP. Para emulsão, tipo RR-2C a temperatura deve ser no
máximo de 60 a 75°C, para evitar problemas de ruptura parcial em contato direto com a tubulação de aque-
cimento por falta de circulação eficiente. Para aplicação do ligante, recomenda-se a demarcação, por linha-
guia, da trajetória do espargidor e a aplicação em meia pista por vez. É conveniente que se trate uma faixa
de pista numa extensão correspondente ao descarregamento da metade da carga do espargidor. Depois a
máquina volta, no sentido contrário, tratando a outra faixa, completando-se assim, o espalhamento na pista
inteira. No tratamento múltiplo (TSD ou TST) com emulsão, deve-se esperar uma ruptura completa e o de-
saparecimento da maior parte da água após cada aplicação, antes de se iniciar a seguinte.
d. Aplicação mecânica do agregado
O distribuidor do agregado deve seguir o espargidor com um pequeno espaçamento, da ordem de 50 m. As
falhas locais de áreas defeituosas ou com excesso de agregado devem ser corrigidas manualmente antes da
passagem do compactador. O excesso de agregado deve ser removido para fora e não redistribuído na pista
se não houver deficiência nas áreas contíguas. Deve-se evitar a necessidade de varredura, e quando inevitá-
vel tomar o máximo cuidado no controle do seu peso, para evitar o arrancamento do agregado já fixado pelo
ligante.
e. Compactação
A compactação tem por objetivo: promover o adensamento inicial do agregado pela reorientação de suas
partículas; aumentar a adesão ligante/agregado e agregado/substrato. O número de passadas necessárias
depende das características do compactador, do substrato, do agregado e do ligante. Deve-se considerar a
possibilidade do tráfego completar o adensamento logo após a execução. Em condições normais, recomen-
da-se o seguinte número de passadas (considerando-se um recobrimento de 50%): de 3 a 5 passadas em
TSS e na última camada de tratamento múltiplo; de 1 a 3 passadas em camadas inferiores de tratamento
múltiplo. Quando se dispõe de um conjunto de rolo tandem liso e rolo de pneus, recomenda-se uma primeira
fase de compactação com rolo de pneus, terminando-se com o tandem, no caso da superfície do substrato
ser irregular e/ou o agregado não ser de alta resistência mecânica. Com substrato sem irregularidades geo-
métricas e com agregado tenaz, inverte-se a seqüência: compactação inicial por rolo tandem e em seguida
por rolos de pneus. O rolo deve iniciar a compactação logo após o espalhamento do agregado, se possível
59
com um espaçamento máximo igual ao entre o espargidor de ligante e o distribuidor de agregado (50m). A
velocidade máxima do compactador é freqüentemente limitada pela velocidade de aplicação do agregado e
pela mudança de marcha.
f. Execução da capa selante
O ligante utilizado na capa selante é a emulsão asfáltica, diluída com água, coberta por agregado miúdo (a-
reia ou pó de pedra). Recomenda-se, antes da aplicação a passagem de vassoura de arrasto (sem contra-
peso) sobre a última camada de agregado compactado, para melhor penetração. Quando o ligante não é co-
berto por agregado miúdo, deve-se passar o rolo molhado após cerca de 24 hs da aplicação da emulsão. Em
casos comuns, o tráfego pode ser liberado logo após essa compactação.
g. Juntas e bordas
Para se obter uma junta transversal perfeita deve-se colocar uma folha de papel grosso, de aproximadamen-
te um metro de largura, ao longo das juntas a serem feitas no início e no fim de um determinado descarre-
gamento contínuo de ligante.
h. Aplicação manual de material
Geralmente, em serviços menores e em áreas de difícil acesso ou manobrabilidade dos equipamentos, é ne-
cessário a aplicação manual ou semi-manual do ligante e do agregado. O espalhamento do ligante por "ca-
neta" deve ser feita de forma que o eixo do jato formado pelo ligante seja perpendicular à pista e a lança,
com bico simples ou duplo (tipo "leque" ou "cone"), tem que ser carregada sempre na mesma altura sobre a
pista, à velocidade constante e maior possível. Na aplicação manual do agregado, com pá, deve-se procurar
um espalhamento em "leque" e de modo que as pedras caiam verticalmente e não rolem sobre a superfície.
i. Condições meteorológicas
Recomenda-se, na iminência de uma chuva logo após o espalhamento dos materiais, a aplicação de uma pe-
quena taxa de areia para absorver a emulsão ainda não rompida.
j. Tráfego
Em casos de recapeamento de revestimentos betuminosos existentes é necessário o controle do tráfego, im-
plicando muitas vezes na interrupção temporária, em sentidos alternados e também na limitação da veloci-
dade dos veículos que passarão sobre o tratamento recém-executado. A velocidade deve ser mantida a um
máximo de 40 a 50 km/h.
k. Limpeza final
Após a fixação final do agregado pelo tráfego (período de 3 a 7 dias), deve-se remover todo o material solto.
A.5. CONTROLE TECNOLÓGICO DA EXECUÇÃO
a. Materiais
A qualidade da matéria-prima (ligante, agregado, dope) aplicada no tratamento superficial deve ser contro-
lado por ensaios padronizados. É importante a verificação da consistência do ligante e da granulometria e
pureza do agregado.
60
i. Taxa de ligante
A taxa média de ligante espalhado pode ser verificado por uma régua graduada que indique o volume de
ligante no tanque do espargidor caso este não tenha um medidor externo. Faz-se a leitura no início e no
fim de um trecho de determinada área. O mais exato é realizar a pesagem do espargidor antes e depois
da descarga. Na medição da área tratada, deve-se considerar as taxas menores de ligante nas extremi-
dades da barra. Um controle importante é a verificação "in situ" da uniformidade do ligante. Geralmente
realiza-se um teste com bandejas metálicas colocadas em pontos escolhidos aleatoriamente na pista, logo
antes da passagem do espargidor.
ii. Taxa de agregado
A taxa média de agregado espalhado pode ser verificada pela determinação da área de pista recoberta
pelo volume ou peso conhecido do descarregamento, no distribuidor, de um caminhão basculante ou pela
"caixa dosadora". É necessária a colocação, no local do ensaio, de uma folha de papel sobre o ligante re-
cém espalhado, antes da passagem do distribuidor de agregado.
B. MACADAME BETUMINOSO
O macadame betuminoso consiste na distribuição uniforme de um agregado graúdo sobre uma base previa-
mente construída que, depois de convenientemente compactada com rolo pesado, recebe uma aplicação de
material betuminoso. Em seguida, distribui-se o agregado médio, comprimindo-se com o rolo compactador,
para a seguir distribuir-se nova quantidade de material betuminoso. Segue-se a aplicação de agregado miúdo e
uma nova compressão. Em seguida, uma terceira aplicação de material betuminoso e cobertura do agregado
fino, fechando-se a superfície (impermeabilizando).
B1. MATERIAIS
a. Agregado
O DNER recomenda a seguinte granulometria:
% passando, em peso peneiras I II III
mm A B C D E A A 3 1/2" 88,9 100
3" 76,2 95 - 100 100 2 1/2" 63,5 70 - 90 95 - 100 100
2" 50,8 50 - 70 60 - 80 95 - 100 100 1 1/2" 38,1 30 - 50 40 - 60 55 - 75 95 - 100 100
1" 25,4 10 - 30 15 - 35 25 - 45 35 - 55 95 - 100 3/4" 19,1 5 - 25 5 - 25 10 - 30 10 - 30 35 - 55 100 1/2" 12,7 0 - 15 0 - 15 0 - 15 0 - 15 0 - 15 90 - 100 3/8" 9,5 0 - 5 0 - 5 0 - 5 0 - 5 0 - 5 40 - 70 100 nº 4 4,8 - - - - - 0 - 15 85 - 100
no 10 2,0 - - - - - 0 - 3 8 - 32 no 40 0,42 - - - - - - 0 - 6
no 200 0,074 0 - 2 0 - 2 0 - 2 0 - 2 0 - 2 - - espessura da cama-da compactada (cm)
7,5 - 10,0 6,5 - 7,5 5,0 - 6,5 4,0 - 5,0 2,5 - 4,0 - -
61
São feitas as seguintes recomendações:
• para a escolha do material betuminoso deve-se levar em conta a porosidade, textura superficial e a mine-
ralogia do agregado, bem como as condições climáticas;
• faixa II-A: utilizada na 2a aplicação de agregado, independente da espessura da camada;
• faixa II-A: utilizada para capa selante, quando esta for necessária;
• sendo o macadame betuminoso empregado como revestimento, deve-se executar uma capa selante, cons-
tituída de TSS;
• sendo utilizado como base, devem-se empregar os valores menores da taxa de material betuminoso e não
se faz capa selante;
• as quantidades de material betuminoso e agregado a serem distribuídas dependem da espessura da ca-
mada e são indicadas a seguir:
1a aplicação de agregado e material betuminoso
espessura da camada em cm total (kg/m2) ligante (l/m2) 7,5 - 10,0 160 a 210 4,5 a 8,2 6,5 - 7,5 135 a 160 4,1 a 5,4 5,0 - 6,5 110 a 135 3,2 a 5,0 4,0 - 5,0 80 a 110 2,7 a 4,1 2,5 - 4,0 55 a 80 1,9 a 3,6
2a aplicação de agregado e material betuminoso: agregado II-A
espessura da camada em cm total (kg/m2) ligante (l/m2) 7,5 - 10,0 6 5,4 a 6,8 6,5 - 7,5 6 3,2 a 6,8 5,0 - 6,5 6 3,6 a 4,5 4,0 - 5,0 6 1,8 a 4,5 2,5 - 4,0 6 1,3 a 2,7
Capa selante
Agregado II-A na quantidade variando de 5 a 8 kg/m2.
b. Material Betuminoso
São utilizadas emulsões de ruptura rápida ou CAP de alta penetração.
B2. EQUIPAMENTOS
a. Distribuidor de agregado
b. Compactador
Recomenda-se o emprego de um rolo compactador autopropulsor de 3 rodas, com peso mínimo de 54
kg/cm de largura, ou rolo vibratório ou rolo de pneus autopropulsor que tenha uma largura total de com-
pactação não inferior a 1,5 m e uma pressão de contato no mínimo de 40 l/pol2.
c. Espargidor de ligante
B3. MÉTODO DE CONSTRUÇÃO
a. Espalhamento do agregado graúdo
Sobre uma base previamente preparada e isenta de material solto, espalha-se uniformemente o agregado
graúdo, numa espessura tal que, quando compactado, venha a ficar com a espessura desejada. Esse espa-
62
lhamento deve ser feito através de um distribuidor de agregado ou por um processo manual adequado. A
quantidade de material depende da espessura da camada.
b. Compactação
Após o espalhamento inicia-se a compactação do agregado graúdo. Terminada a compactação, procede-se
a um exame a fim de verificar se foi obtida uma superfície uniforme, firme e regular, de acordo com a se-
ção transversal adotada, bem como se a mesma apresenta uma textura que permita uma penetração uni-
forme do material betuminoso. Qualquer área defeituosa será escarificada para, em seguida, ser corrigida,
com remoção e adição de novo material.
c. Primeira aplicação de material betuminoso
Sobre o material graúdo comprimido, distribui-se uniformemente, com um espargidor de ligante, o material
betuminoso, que só será distribuído se o agregado estiver seco e a uma temperatura ambiente a 7oC. De-
ve-se tomar cuidado para evitar a sobreposição de aplicação. Antes de iniciar nova aplicação, devem ser
distendidos papéis para a cobertura da parte final da área já tratada, em uma distância suficiente para que
possa abrir o distribuidor, sem atingir o tratamento feito anteriormente. Os papéis devem ser, posterior-
mente, removidos.
d. Espalhamento de agregado intermediário ou médio
Logo após a primeira aplicação de material betuminoso, estando o mesmo ainda quente, espalhar-se-á o
agregado médio, empregando-se o distribuidor de agregados ou um processo manual adequado, em quan-
tidade suficiente para preencher os vazios dos agregados graúdos e impedir que o material betuminoso ve-
nha a aderir às rodas do rolo compactador.
e. Segunda compactação
Concluído o espalhamento do agregado médio, inicia-se a compactação do mesmo e, simultaneamente, de-
vem ser aplicadas sobre a superfície, e espalhadas por meio de vassouras de arrasto, pequenas porções a-
dicionais de agregado médio, em quantidade tal que seja suficiente para encher os vazios intersticiais exis-
tentes, sem cobrir o agregado graúdo. A compactação deve continuar até o agregado ficar inteiramente
acomodado no material betuminoso, e perfeitamente amarrado ao conjunto. A compactação deve continuar
até que não se perceba movimentos debaixo do rolo.
f. Segunda aplicação de material betuminoso
A aplicação da segunda camada de material betuminoso deve ser feita varrendo-se previamente a camada
anterior construída para eliminar-se todo o material solto existente.
g. Espalhamento do agregado miúdo
Sobre o material betuminoso aplicado espalha-se o agregado miúdo limpo e seco.
h. Terceira compactação
Após o espalhamento do agregado miúdo, inicia-se nova compactação, preferencialmente empregando-se
um rolo de pneus, cujo número de cobertura será determinado pelo engenheiro de campo, e simultanea-
mente a esta compactação será feita uma melhor distribuição de agregado miúdo por meio de vassouras
manuais.
63
i. Proteção do pavimento
Não deve ser permitido qualquer tráfego, a não ser o que for essencial para sua construção durante as fa-
ses descritas.
B4. CONTROLE DA CONSTRUÇÃO
a. Controle tecnológico
O mesmo descrito para o tratamento superficial
b. Controle de uniformidade
Durante a construção deve ser feito diariamente, pelo menos um ensaio de granulometria dos agregados
graúdo, médio e miúdo.
c. Controle de quantidade
O mesmo descrito para o tratamento superficial.
d. Controle geométrico
i. Controle de espessura
Deve-se proceder ao nivelamento do eixo e dos bordos da camada que antecede ao macadame betumi-
noso e depois do espalhamento e compactação do referido macadame, admitindo-se variação de mais ou
menos 10% da espessura de projetos para pontos isolados, e de até 5% de redução de espessura, em
10 estacas sucessivas.
ii. Controle de acabamento da superfície
Deve-se fazer o controle de acabamento da superfície com auxílio de 2 réguas, uma com 3,0 m e a outra
com 0,90 m, colocadas em ângulo reto e paralelamente ao eixo da estrada, respectivamente, devendo
esse controle ser feito diariamente durante a execução. Admite-se no máximo, uma variação da superfí-
cie entre dois pontos quaisquer de contato de 0,5 cm.
C. CAPA SELANTE
A função da capa selante é proteger a superfície de rolamento do desgaste produzido pelo tráfego; torná-la
mais impermeável etc., não devendo ser muito lisa e sim ter a superfície ligeiramente áspera. Deve ser sempre
ser usada, quando os revestimentos forem do tipo de graduação aberta, podendo, também, ser usada nos de
graduação fechada. Pode ser construída de várias maneiras: penetração invertida; penetração direta; mistura
na estrada ou em usina.
C1. MATERIAIS
a. Agregado
Pode ser areia livre de argila ou matéria orgânica ou então pedra britada, pedregulho britado ou escória bri-
tada de alto-forno (de no mínimo 900 kg/m3), de grãos duros, limpos, livres de excesso de fragmentos la-
melares ou chatos, alongados, moles ou desintegráveis, lama ou materiais estranhos. A porcentagem de
desgastes Los Angeles deve ser menor que 40%.
64
A AASHTO recomenda a seguinte granulometria:
% que passa peneiras Tipo I Tipo II Tipo III Tipo IV
cobertura cobertura cobertura penetração cobertura 1/2" - - 100 - 100 3/8" 100 100 90 - 100 100 90 - 100 nº 4 85 - 100 75 - 100 10 - 30 75 - 100 10 - 30 nº 8 0 - 35 0 - 10 0 - 8 0 - 10 0 - 8
nº 200 0 - 5 0 - 2 0 - 2 0 - 2 0 - 2
b. Material Betuminoso
São utilizadas emulsões de ruptura rápida ou CAP de alta penetração.
8.3 - REVESTIMENTOS CONSTRUÍDOS POR MISTURA
Nos revestimentos por mistura, temos os de mistura na estrada e os de mistura em usina, a quente (areia-
asfalto, concreto betuminoso) e a frio (pré-misturados do tipo denso e aberto).
A. MISTURA NA ESTRADA (ROAD-MIX)
Este tipo de revestimento é, em geral, empregado em locais de pouca chuva, pois o material é depositado na
beira da estrada para, em seguida, ser espalhado pela patrol e misturado com o material betuminoso. É o pro-
duto resultante da mistura, com equipamento apropriado, de agregados minerais e asfalto diluído ou emulsão
asfáltica, que deve ser espalhado e comprimido a frio. Segundo a granulometria classificam-se em abertas e
densas.
A1. MATERIAIS
a. Agregado
Será constituído de pedra britada ou pedregulho britado ou escória britada de alto-forno (de no mínimo 900
kg/m3). As pedras devem ser limpas, isentas de pó, partículas chatas, alongadas, não devem conter argila,
nem ter películas desse material ou outro qualquer, que possa prejudicar a cobertura do agregado pelo ma-
terial betuminoso. A % de desgaste Los Angeles deve ser < 40%.
b. Material Betuminoso
Para "misturas na estrada" de graduação densa podem ser utilizados emulsão tipo RL-1C e RM-1C e asfal-
tos diluídos tipo CM-250. Para "misturas na estrada" de graduação aberta podem ser utilizada emulsão tipo
RM-2C.
A2. MÉTODO DE CONSTRUÇÃO
a. Espalhamento do agregado em cordões ou leiras sobre a base imprimada
b. Aplicação do asfalto
c. Mistura do ligante e agregado com uma moto-niveladora e completada com arado de disco, ou com uso de
máquinas apropriadas
d. Espalhamento usando a moto-niveladora ou máquina apropriada
e. Compactação com rolo liso
65
B. MISTURA EM USINA
B1. A QUENTE
B1.1 - CONCRETO BETUMINOSO USINADO A QUENTE (CBUQ)
Concreto betuminoso é o produto resultante da mistura a quente, em usina apropriada, de agregado mineral
graduado, material de enchimento (filler) e cimento asfáltico, espalhado e comprimido a quente e satisfazendo
determinadas exigências constantes da especificação. A mistura é feita em usina fixa, onde se aquecem os
agregados e o material betuminoso. O material resultante da mistura é então transportado quente nos cami-
nhões basculantes para a estrada, descarregando-o em máquinas que distribuem no leito estradal, na espessu-
ra do projeto (de 5 a 10 cm), com acréscimo considerado do recalque devido à compactação. Deve-se tomar
cuidado para evitar que a mistura esfrie durante o transporte, pois o espalhamento e a compactação devem ser
feitos a quente. A mistura será espalhada sobre uma base previamente preparada, tomando-se o cuidado de
impermeabilizá-la com uma aplicação de 1,5 a 2,5 l/m2 de material betuminoso de acordo com a porosidade do
material constituinte da base, deixando-se secar durante 2 dias. O concreto betuminoso pode ser composto de
camadas, geralmente três, chamadas de: camada de nivelamento; camada de ligação: aplicada quando a es-
pessura de projeto for grande e a superfície onde será colocado o revestimento de CBUQ estiver sem irregulari-
dades excessivas; camada de desgaste: empregada quando a superfície, sobre a qual será construído o reves-
timento, é lisa e sem irregularidades. Por motivos de ordem econômica, costuma-se dividir o revestimento em
duas camadas: uma de ligação e outra de desgaste.
I - MATERIAIS
a. Agregados
i. Agregado graúdo - é o que fica retido na peneira 10, podendo ser constituído de pedra britada, escória
britada ou pedregulho. Devem ser limpos, de qualidade uniforme, duro, livre de excesso de pó ou partícu-
las chatas e alongadas. A % de desgastes Los Angeles deve ser < 50%. Deve apresentar boa adesividade
e não deve apresentar perda superior a 12% quando submetido ao ensaio de durabilidade com sulfato de
sódio, em 5 ciclos. O índice de forma deve ser superior a 0,5. A porcentagem de partículas defeituosas
pode ser, no máximo, 20%.
ii. Agregado fino - é o que passa na peneira 10 e fica retido na peneira 200, podendo ser constituído de a-
reia, pedra britada ou mistura de ambos. Deve ser duro, limpo, livre de argila e matérias estranhas. Deve
ter um EA igual ou maior que 55%.
iii. Filler - é definido como o material que passa na #200, constituído de pó de cal ou cimento. A sua função é
encher os vazios da mistura do agregado graúdo com o fino, tornando mais estável o conjunto, isto é, a
parte inerte do CBUQ. Influi na % ótima de betume e torna o CBUQ mais estável. A granulometria do filler
é a mesma da empregada na areia-asfalto.
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As especificações recomendadas para a granulometria da mistura do agregado (graúdo, fino e filler) é a da
AASHTO:
Densamente graduado - Tipo agregado graúdo
% que passa, em peso
Peneiras A B
2" 100 -
1 1/2" 95 - 100 100
1" 75 - 100 95 - 100
3/4" 60 - 90 80 - 100
3/8" 35 - 65 45 - 80
no4 25 - 50 28 - 60
no 10 20 - 40 20 - 45
no 40 10 - 30 10 - 32
no 80 5 - 20 8 - 20
no 200 1 - 8 3 - 8
Betume solúvel em CS2 (%) 4,0 - 7,5 4,5 - 7,5
Densamente graduado - Tipo agregado fino
% que passa, em peso
Peneiras A B
3/4" 100 -
1/2" 85 - 100 100
3/8" 75 - 100 90 - 100
no4 50 - 85 70 - 100
no 10 30 - 75 60 - 90
no 40 15 - 40 30 - 70
no 80 8 - 30 10 - 40
no 200 5 - 10 5 - 12
Betume solúvel em CS2 (%) 4,0 - 9,0 4,5 - 11,0
II - DOSAGEM DOS CONCRETOS BETUMINOSOS
a. Propriedades fundamentais das misturas de concreto betuminoso
i. Durabilidade: resistência à deterioração ou desintegração pela ação do tempo ou do tráfego. Considera-se
satisfatória a durabilidade de um concreto betuminoso quando resiste pelo menos durante 15 a 20 anos
de serviço ou mais. Depende do tipo de agregado (duro e resistente), do teor de betume (relativamente
elevado), de uma compactação rápida até ser alcançada a densidade final e de um teor de vazios de ar
entre 3 a 5%.
ii. Resistência ao deslizamento: para se obter uma boa resistência ao deslizamento, o teor de betume da ca-
mada de desgaste, que está sujeita diretamente ao tráfego, deve ser tal que não haja possibilidade de a-
floramentos ou exsudações do betume na superfície; deve conter agregados não abrasivos e que passem
na sua totalidade na peneira de 1/2".
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iii. Flexibilidade: o CBUQ deve ter maior flexibilidade quando a base não for firme, e menor no caso de base
firme e resistente, evitando-se assim, problemas de fadiga sob a ação de flexões repetidas.
iv. Estabilidade: é definida como a propriedade do CBUQ em resistir a todos os deslocamentos permanentes
sob a ação das cargas impostas pelo tráfego.
b. Princípios fundamentais da dosagem de um concreto betuminoso
i. Teor de vazios da mistura compactada - espaço vazio existente entre as partículas que estão em contato
umas com as outras. O teor de vazios da mistura é expresso em % do volume total da mistura compac-
tada e deve variar entre 3 e 5% para camadas de desgaste (revestimento) e de 3 a 8% para as camadas
de ligação, após a compactação. O valor mínimo assegura a condição de não haver afluência do betume,
devido à expansão resultante do aumento de temperatura. Por outro lado, a necessidade de fixar o valor
máximo resulta do fato de que um valor grande de teor de vazios pode resultar num rápido endurecimen-
to e oxidação do betume, e conseqüente deterioração, quando a mistura estiver exposta às condições
ambientes de tempo e uso, causando uma desintegração do betume.
ii. Grau de compactação – uma mistura de concreto betuminoso apresenta “boa” resistência quando com-
pactada convenientemente, isto é, para que o revestimento seja estável é necessário que seja bem com-
pactado. O aumento da energia de compactação traz como conseqüência a aproximação das partículas,
reduzindo o volume de vazios de ar e aumentando o peso específico, através da diminuição de volume da
mistura. Uma compactação leve faz com que a mistura fique com um teor elevado de vazios de ar e pe-
queno peso específico, refletindo na durabilidade e estabilidade da mistura. No campo, a compactação é
obtida utilizando-se equipamento próprio, como rolos lisos e rolos de pneus, até que se atinja o grau de
compactação exigido pelas especificações. O grau de compactação é obtido por comparação da densida-
de de campo com a de laboratório.
iii. Tipo e qualidade dos materiais – os agregados devem apresentar algumas características importantes:
• limpeza: as partículas de agregado graúdo e fino devem estar limpas, sem argila ou outro material dele-
tério, evitando-se também, o emprego do material fino ou pó mineral que contenha argila. Deve-se reali-
zar o ensaio de EA e o valor recomendado é que seja maior que 50% (Instituto do Asfalto).
• resistência, dureza e solidez: os agregados utilizados devem ser duros e resistentes, de modo que pos-
sam suportar a ruptura ou degradação pela ação do equipamento de compactação e, posteriormente, pe-
la ação do tráfego e do clima. O LA para a camada de desgaste deve ser < 40% e para a camada de bin-
der < 50%. A perda máxima obtida pelo ensaio de durabilidade pela ação do sulfato de sódio, logo após
5 ciclos, deve ser de 12%.
• forma das partículas e textura superficial: de preferência, partículas que se aproximam mais da forma cú-
bica e cujas texturas superficiais sejam rugosas.
• porosidade interna das partículas do agregado: o agregado possui porosidade capilar interna que absorve
parte do betume, isto pode proporcionar um pavimento que se comporte como se tivesse insuficiência de
material betuminoso. Para determinar a porosidade utiliza-se o método de Rice de saturação ao vácuo.
• propriedades hidrófobas e hidrófilas: os agregados hidrófobos, ao contrário dos agregados hidrófilos, são
aqueles que têm baixa afinidade para a água e boa para o betume, o que significa que possuem boa a-
desividade. Sempre que utilizar agregados hidrófilos devem ser empregados um dope de adesividade.
68
• granulometria e tamanho máximo da partícula: a granulometria controla ou influi no teor de vazios do a-
gregado mineral, no teor de vazios da mistura compactada, na sua trabalhabilidade, na tendência de se-
gregação, dificulta a compactação ou facilita a mesma e influi na estabilidade, devendo ser determinada
por análise a úmido. A mistura dos agregados graúdo e finos deve ser tal que apresente uma curva pró-
xima da curva teórica de Talbot, com concavidade para cima. Quanto ao tamanho máximo nominal da
partícula, no caso de camada de desgaste deve ser menor que 1/2", para as camadas de base ou nivela-
mento, deve-se empregar tamanho nominal maior, sendo importante a % que passa na peneira 200.
• densidade: é recomendado que se faça a granulometria por peso e as proporções por peso, para mistura
dos agregados, devendo-se ajustar em correspondência as % equivalentes requeridas por volume sem-
pre que os agregados que componham a mistura difiram em densidade mais de 0,2%.
c. Etapas para a dosagem do concreto betuminoso
i. escolha dos agregados e do material betuminoso
ii. determinação da % de agregado grosso e fino: satisfazendo as especificações com relação ao teor de va-
zios do agregado mineral, o teor de vazios da mistura compactada (vazios de ar) e a granulometria
iii. determinação do teor ótimo de betume
iv. comparação da mistura escolhida com as exigências das especificações com relação aos vazios de ar, va-
zios do agregado mineral (VAM), granulometria e estabilidade
III - MÉTODO DE CONSTRUÇÃO
a. Preparo da mistura
i. secagem, aquecimento e peneiramento dos agregados
ii. calibragem das usinas: descontínuas (ou a peso) e contínuas
iii. aquecimento e dosagem do betume na proporção estabelecida
iv. mistura dos agregados e do betume: mistura em usina apropriada
b. Espalhamento com vibro-acabadoras ou motoniveladoras
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c. Compactação
Uma usina descontínua é composta esquematicamente das seguintes partes:
• silo para agregado frio
• silo para agregado quente
• silo de pesagem
• secador com coletor de pó
• peneiras
• medidor de filler e de betume
• misturador
Uma usina contínua é esquematicamente semelhante à usina descontínua, não tendo porém o silo de pesa-
gem.
B1.2 - AREIA-ASFALTO A QUENTE
É o produto resultante da mistura a quente, em usina apropriada, de agregado miúdo e cimento asfáltico, com
a presença ou não de material de enchimento (filler), que deve ser espalhado e comprimido a quente. É nor-
malmente utilizada como revestimento de um pavimento, podendo, em alguns casos ser utilizada como camada
de regularização ou nivelamento. A areia-asfalto é mais indicada para rodovias com baixo volume de tráfego, e
apresenta um desgaste acentuado. É utilizada principalmente em locais onde a obtenção de agregados graú-
dos seja onerosa. A espessura de cada camada, após compressão, não deve ultrapassar 5 cm.
I - MATERIAIS
a. Agregados
i. Agregados miúdo - é constituído de areia, pó de pedra ou mistura de ambos, devendo apresentar partícu-
las individuais duras, resistente, moderada angulosidade, estar livres de torrões de argila e substâncias de-
70
letérias ou nocivas, boa adesividade e equivalente areia igual ou maior que 55%. A granulometria da areia
deve atender as seguintes exigências:
peneiras % passando
no 4 100 no 10 65 - 100 no 40 50 - 85 no 80 15 - 45 no 200 0 - 5
ii. Material de enchimento (filler) - é constituído de materiais minerais (cimento Portland, pó calcário, cal hi-
dratada) não plásticos e inertes em relação aos demais componentes da mistura, devendo ser finamente
divididos e apresentar a seguinte granulometria:
peneiras % passando
no 4 100 no 80 95 no 200 65
iii. Mistura - a mistura do agregado miúdo e filler deve satisfazer a seguinte granulometria:
% passando peneiras A B C
no 4 100 100 100 no 10 90 - 100 90 - 100 85 - 100 no 40 40 - 90 30 - 95 25 - 100 no 80 10 - 47 5 - 60 0 - 62 no 200 0 - 7 0 - 10 0 - 12
b. Material Betuminoso
Devem ser utilizados os cimentos asfálticos de petróleo dos tipos CAP-20 e CAP-55, bem como 30/45, 50/60
e 85/100.
II - PROJETO DA MISTURA
É importante a dosagem do material betuminoso, pois a falta ou o excesso podem trazer problemas. O excesso
de ligante pode acarretar deformações do revestimento, quando sujeito ao tráfego, e a falta ou insuficiência
pode trazer como conseqüência um revestimento pouco durável, permeável, sujeito a fissuração e sem resis-
tência ao desgaste superficial. A mistura areia-asfalto, devido à sua grande superfície específica exige um ele-
vado teor de ligante. Para a dosagem emprega-se o método Marshall ou o método Hubbard Field, verificando-
se com esses métodos as condições de vazios e de estabilidade da mistura betuminosa. Segundo o DNER tem-
se o os seguintes valores:
Método
Características Marshall Hubbard Field
% de vazios (Vv) 3 a 8 2 a 5
relação betume-vazios (RBV) 65 - 82 75 - 85
estabilidade mínima (E) 150 kg 500 kg
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III - MÉTODO DE CONSTRUÇÃO
a. Mistura em usina apropriada
b. Espalhamento com vibro-acabadoras ou moto-niveladoras
c. Compactação
IV - CONTROLE
a. Controle tecnológico
i. Controle da qualidade do material betuminoso
• para todo carregamento deve-se fazer um ensaio de viscosidade Saybolt-Furol e um ensaio de espuma;
• para cada 100 tons de material betuminoso deve-se fazer um ensaio de ponto de fulgor;
• para cada 500 tons de material betuminoso deve-se fazer um ensaio de ponto de Pfeiffer.
ii. Controle da qualidade dos agregados
• devem-se fazer 2 ensaios de granulometria do agregado de cada silo quente por dia;
• deve-se fazer, por dia de serviço, um ensaio de equivalente de areia;
• deve-se fazer, por dia de serviço um ensaio para o material de enchimento.
iii. Controle da quantidade do material betuminoso
Recomenda-se, para cada 8 horas de trabalho, coletar duas amostras na pista após a passagem da aca-
badora, e efetuar dois ensaios de extração de material betuminoso. Admite-se, no máximo, que a % de
material betuminoso pode variar de mais ou menos 0,3% do teor fixado no projeto.
iv. Controle da graduação da mistura de agregados
Utilizando-se as amostras coletadas para controle da qualidade dos agregados, realiza-se o ensaio de gra-
nulometria dos agregados, devendo a curva granulométrica ser contínua.
v. Controle de temperatura
Deve-se fazer o mínimo de 4 medidas por dia dos seguintes elementos:
• do agregado, no silo quente;
• do material betuminoso, na usina;
• após a mistura, na saída do misturador;
• na pista, por ocasião do espalhamento da mistura e no início da compressão;
• no caminhão, antes da descarga.
vi. Controle de estabilidade, % de vazios e relação betume-vazios
Para cada dia de produção da mistura, recomenda-se fazer 2 ensaios Marshall, com no mínimo 3 corpos
de prova cada.
vii. Controle de compactação
Este controle é feito extraindo-se amostras da mistura comprimida por meio de brocas rotativas em pon-
tos afastados de 500 m de meia pista, não admitindo densidades menores que 95% da densidade de pro-
jeto.
72
b. Controle geométrico
i. Controle de acabamento da superfície
Deve ser feito com auxílio de 2 réguas (3,0 e 0,9 m), colocadas em ângulo reto e paralelamente ao eixo da
estrada, respectivamente, devendo esse controle ser feito diariamente durante a execução. Admite-se no
máximo, uma variação da superfície entre 2 pontos quaisquer de contato de 0,5 cm.
ii. Controle de espessura
Pode ser feito de duas maneiras: medindo-se a espessura diretamente no local onde foi extraído o corpo
de prova para controle de compactação, ou então por nivelamento do eixo e dos bordos, antes e depois
do espalhamento e compactação da mistura. Admite-se variação de ±10% da espessura de projetos para
pontos isolados, e de até 5% de redução de espessura, em 10 estacas sucessivas.
B1.3 - PRÉ-MISTURADO A QUENTE
Pré-misturado a quente é o produto resultante da mistura a quente, em usina apropriada, de um ou mais agre-
gados minerais e cimento asfáltico que deve ser espalhado e comprimido a quente. O pré-misturado a quente
pode ser utilizado como camada de regularização, como base ou revestimento. Sua espessura após compressão
pode variar desde 3 até 10 cm, aproximadamente, dependendo da granulometria final da mistura de agrega-
dos. Quando for necessário espessura maior que 10 cm, executá-la em mais de um camada.
I - MÉTODO DE CONSTRUÇÃO
a) Mistura em usina apropriada
b) Espalhamento com vibro-acabadoras ou moto-niveladoras
c) Compactação
B2. A FRIO
B2.1 - PRÉ-MISTURADO A FRIO
É o produto resultante da mistura de agregados minerais e emulsão asfáltica ou asfalto diluído, que deve ser
espalhado e comprimido a frio. Segundo a granulometria, classificam-se em abertos (vazios de 22 a 34%),
semi-densos (vazios de 15 a 22%) e densos (vazios de 9 a 15%). O PMF pode ser utilizado como camada de
regularização, como base ou como revestimento, além de serviços de conservação. As camadas podem ter
espessuras compactadas, variando de 3 a 10 cm, dependendo do tipo de serviço e granulometria final da mis-
tura. Quando for necessário espessura > 10 cm, executá-la em mais de uma camada.
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I - MATERIAIS
a. Agregado - a primeira camada será constituída de pedra britada grossa, pedregulho britado, que devem ser
duros, isentos de pedaços lamelares, moles ou friáveis, livres de excesso de pó ou partículas chatas e alon-
gadas. Para a 2ª camada, o agregado será constituído de areia ou pedrisco. O agregado miúdo deve ter EA
> 55% e o agregado graúdo deve ter % de desgaste Los Angeles < 40%.
b. Filler - deverá ser constituído por materiais minerais (cimento Portland, cal extinta e pó calcário), isentos de
argila e impurezas, não ter mais de 15% de material retido na peneira 4 e de 20 a 30% que passe na penei-
ra 100, sendo empregados em misturas densas. Segundo o DNER, a granulometria do material de enchimen-
to deverá atender a seguinte especificação:
peneira (mm) % em massa seca, passando
0,42 100 0,18 95 0,074 65
c. Material betuminoso - poderão ser utilizadas as seguintes emulsões asfálticas:
• tipo RM-1C - para misturas abertas e semidensas
• tipo RM-2C - para misturas abertas, sem presença de finos
• tipo RL-1C - para misturas densas com alto teor de finos
II - Para preparar o pré-misturado recomenda-se a seguinte seqüência de operações:
• inicialmente o agregado graúdo deve ser colocado no misturador;
• em seguida, junta-se metade do material de enchimento e homogeneiza-se até uma mistura "perfeita";
• após a completa homogeneização do agregado com o cimento ou cal, juntam-se 2/3 do ligante betuminoso
e continua-se a homogeneização até que o agregado fique completamente envolvido pelo ligante;
• a seguir, junta-se o restante do volume de cimento ou da cal e o ligante, continuando-se a homogeneização
até o completo envolvimento dos agregados pelo ligante.
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COMPOSIÇÃO DA MISTURA
A mistura deverá apresentar distribuição granulométrica situada em uma das faixas preconizadas para os tipos
de misturas (DNER):
MISTURAS ABERTAS E SEMIDENSAS MISTURAS DENSAS peneiras % em massa seca, passando % em massa seca, passando
(mm) A B C A B C 50,8 100 - - 100 - - 38,1 95 - 100 100 - 95 - 100 100 - 25,4 70 - 100 95 - 100 - 75 - 100 95 - 100 - 19,1 50 - 85 75 - 100 100 60 - 90 80 - 100 100 12,7 - - 80 - 100 - - 85 - 100 9,5 20 - 40 30 - 65 65 - 100 35 - 65 45 - 80 75 - 100 4,8 5 - 20 10 - 30 30 - 40 25 - 50 30 - 60 50 - 85 2,0 0 - 5 0 - 5 0 - 5 20 - 40 20 - 45 30 - 75 0,42 - - - 10 - 30 10 - 30 15 - 40 0,18 - - - 5 - 20 8 - 20 8 - 30 0,074 - - - 1 - 8 3 - 8 5 - 10
A mistura de agregado e de material betuminoso deverá ser dosada de acordo com o seu tipo (aberta, semi-
densa ou densa), cujas características deverão atender aos parâmetros Marshall citados (DNER):
ABERTA OU MISTURA DENSA PARÂMETRO SEMIDENSA rolamento intermediária
% de vazios (Vv) 30% 3 a 5% 4 a 6% relação betume/vazios (RBV) - 75 a 82% 65 a 72%
estabilidade, mínima (E) 250 kg 350 kg (75 golpes) 250 kg (50 golpes)
350 kg (75 golpes) 250 kg (50 golpes)
fluência, 1/100" (F) - 8 a 18 8 a 18
III - MÉTODO DE CONSTRUÇÃO
a. Mistura a temperatura ambiente em usina apropriada
b. Transporte da mistura
c. Espalhamento com vibro-acabadora
d. Compactação com rolo liso ou pneumático: aguardar a ruptura da emulsão; iniciar com rolo de pneus à baixa
pressão (35 lb/pol2), aumentando a cada duas passadas até atingir 120 lb/pol2.
B2.2 - AREIA-ASFALTO A FRIO
É o produto resultante da mistura, em equipamento apropriado, de asfalto diluído ou emulsão asfáltica e agre-
gado miúdo, com a presença ou não de material de enchimento, que deve ser espalhado e comprimido a frio.
I - MÉTODO DE CONSTRUÇÃO
a) Mistura a temperatura ambiente em usina apropriada
b) Espalhamento com vibro-acabadoras ou moto-niveladoras
c) Compactação
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8.4 - RECICLAGEM DE PAVIMENTOS
O recapeamento sucessivo do pavimento não é uma medida desejável pois o grade fica muito elevado, o que
obriga a obras para elevação de bueiros, ralos, sarjetas e meio fio. Desta forma uma alternativa é a remoção
da capa antiga e reaproveitamento dos seus materiais na construção do novo revestimento.
O primeiro passo é remover o revestimento a frio ou a quente. É preferível a remoção a quente pois é menos
agressiva e produz menos finos. Em seguida é feita a reciclagem, que pode ser a frio ou a quente e pode ser
realizada tanto na pista como em usinas. A reciclagem na pista é mais indicada para rodovias largas pois são
necessários equipamentos de grande porte. No caso da reciclagem em usinas, o material fresado é transporta-
do da rodovia para a usina, reciclado e trazido de volta para a aplicação.
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Na usina “drum-mixer” se realiza reciclagem a quente, misturando o material fresado com agregados, asfalto e
agentes rejuvenescedores.
A reciclagem a frio em usina é feita em usinas do tipo “pug-mill”, sendo que o material é misturado com uma
emulsão e agregados.
Para a reciclagem “in situ” recomenda-se que caso esta seja feita a frio, o material reciclado seja utilizado como
uma base intermediária sobre a qual será feita a nova capa. Caso a reciclagem seja a quente, a fresadora-
recicladora possui uma usina “drum-mixer” integrada , e o material reciclado é utilizado diretamente como ca-
mada de rolamento.
8.5 - PRINCIPAIS DEFEITOS DAS MISTURAS BETUMINOSAS
Os principais tipos de defeitos das misturas betuminosas são a instabilidade, desagregação ou desintegração e
apresentação de fissuras.
As prováveis causas destes defeitos são as seguintes:
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TIPO DE DEFEITO PROVÁVEIS CAUSAS
INSTABILIDADE
• alto teor de asfalto • agregado liso (seixos, areia de rio) • compactação deficiente, baixa densidade • granulometria deficiente • insuficiência de filler • ligante de baixa viscosidade • grande espessura do revestimento
DESAGREGAÇÃO OU
DESINTEGRAÇÃO
• baixo teor de asfalto • adesividade insuficiente • ligante de baixa viscosidade • asfalto envelhecido
FISSURAS
• aderência insuficiente entre o revestimento e a base (escorregamento) • baixo teor de asfalto • baixa flexibilidade • fadiga por flexão • retração
8.6 – BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA
BAPTISTA, C.N. (1976) - Pavimentação. Tomos I, II e II. Editora Globo, Porto Alegre, RS
DER-SP (1974) - Dosagem de Misturas Betuminosas pelo Método Marshall. Depto Estradas de Rodagem do Estado de São Paulo. M 120-6
DNER (1981) - Manual de Pavimentação. - Departamento Nacional de Estrada de Rodagem. Rio de Janeiro, RJ
PETROBRÁS (1996) - Manual de Serviços de Pavimentação. Petrobrás Distribuidora S.A., Rio de Janeiro, RJ
SANTANA, H. (1993) - Manual de Pré-Misturados a Frio. IBP/ Comissão de Asfalto. Rio de Janeiro, RJ
SENÇO, W. (1985) - Pavimentação. Grêmio Politécnico, São Paulo, SP
VILLIBOR, D.F. (sd) – Estabilização Granulométrica. Notas de Aula. EESC/USP, São Carlos, SP
YODER, E.J.; WICTZAC, M.W. (1975) - Principles of Pavement Design. John Wiley and Sons. New York
Especificações de Materiais (EM) e de Serviços (ES) e Métodos de Ensaios (ME) - DNER
EM 204/95 Cimentos asfálticos de petróleo EM 362/97 Asfaltos diluídos tipo cura rápida EM 363/97 Asfaltos diluídos tipo cura média EM 364/97 Alcatrões para pavimentação EM 365/97 Emulsão asfálticas para lama asfáltica EM 367/97 Material de enchimento para misturas betuminosas EM 369/97 Emulsões asfálticas catiônicas ES 306/97 Pavimentação - imprimação ES 307/97 Pavimentação - pintura de ligação ES 308/97 Pavimentação - tratamento superficial simples ES 309/97 Pavimentação - tratamento superficial duplo ES 310/97 Pavimentação - tratamento superficial triplo ES 311/97 Pavimentação - macadame betuminoso por penetração ES 312/97 Pavimentação - areia asfalto a quente ES 313/97 Pavimentação - concreto betuminoso ES 314/97 Pavimentação - lama asfáltica ES 316/97 Pavimentação - base de macadame hidráulico ES 317/97 Pavimentação - pré-misturados a frio ES 318/97 Pavimentação - concreto betuminoso reciclado a quente na usina ES 319/97 Pavimentação - concreto betuminoso reciclado a quente no local ES 320/97 Pavimentação - micro revestimento betuminoso a frio
78
ME 029/94 Solo - determinação de expansibilidade ME 030/94 Solos - determinação das relações sílica-alumina e sílica-sesquióxidos em solos ME 035/98 Agregados - determinação da abrasão “Los Angeles” ME 036/94 Solo - determinação da massa específica aparente, “in situ”, com emprego do balão de borracha ME 037/94 Solo - determinação da massa específica, “in situ”, com emprego do óleo ME 041/94 Solos - preparação de amostras para ensaios de caracterização ME 043/95 Misturas betuminosas a quente - ensaio Marshall ME 049/94 Solos - determinação do Índice de Suporte Califórnia utilizando amostras não trabalhadas ME 051/94 Solos - análise granulométrica ME 052/94 Solos e agregados miúdos - determinação da umidade pelo método expedito "Speedy" ME 053/94 Misturas betuminosas - percentagem de betume ME 054/97 Equivalente de areia ME 055/95 Areia - determinação de impurezas orgânicas ME 063/94 Emulsões asfálticas catiônicas - determinação da desemulsibilidade ME 078/94 Agregado graúdo - adesividade a ligante betuminoso ME 079/94 Agregado - adesividade a ligante betuminoso ME 080/94 Solos - análise granulométrica por peneiramento ME 081/98 Agregados - determinação da absorção e da densidade de agregado graúdo ME 082/94 Solos - determinação do limite de plasticidade ME 083/98 Agregados - análise granulométrica ME 084/95 Agregado miúdo - determinação de densidade real ME 085/94 Material finamente pulverizado - determinação da massa específica real ME 086/94 Agregado - determinação do índice de forma ME 087/94 Solos - determinação dos fatores de contração ME 088/94 Solos - determinação da umidade pelo método expedito do álcool ME 089/94 Agregados - avaliação da durabilidade pelo emprego de soluções de sulfato de sódio ou magnésio ME 092/94 Solo - determinação da massa específica aparente, “in situ”, com emprego do frasco de areia ME 093/94 Solos - determinação da densidade real ME 096/98 Agregado graúdo - avaliação da resistência mecânica pelo método dos 10% de finos ME 107/94 Mistura betuminosa a frio, com emulsão asfáltica - ensaio Marshall ME 117/94 Mistura betuminosa - determinação da densidade aparente ME 122/94 Solos - determinação do limite de liquidez - método de referência e método expedito ME 129/94 Solos - compactação utilizando amostras não trabalhadas ME 131/94 Solos - determinação do módulo de resiliência ME 133/94 Misturas betuminosas - determinação do módulo de resiliência ME 138/94 Misturas betuminosas - determinação da resistência à tração Por compressão diametral ME 148/94 Material betuminoso - determinação dos pontos de fulgor e de combustão (vaso aberto Cleveland)
(ABNT-NBR 11341). ME 149/94 Emulsões asfálticas - determinação do pH (ABNT-NBR 6299). ME 150/94 Petróleo e outros materiais betuminosos - determinação de água (método por destilação) (ABNT-
NBR 14236). ME 151/94 Asfaltos - determinação da viscosidade cinemática (ABNT-MB 826). ME 152/95 Agregado em estado solto - determinação da massa unitária ME 153/97 Agregado em estado compactado seco - determinação da massa unitária ME 162/94 Solos - ensaio de compactação utilizando amostras trabalhadas ME 163/98 Materiais betuminosos - determinação da ductilidade ME 180/94 Solos estabilizados com cinza volante e cal hidratada - determinação da resistência à compressão
simples ME 181/94 Solos estabilizados com cinza volante e cal hidratada - determinação da resistência à tração por
compressão diametral ME 192/97 Agregados - determinação do inchamento de agregado miúdo ME 193/96 Produtos betuminosos líquidos e semi-sólidos - determinação da densidade 20 ºC / 4 ºC ME 194/98 Agregados - determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco Chapman ME 195/97 Agregados - determinação da absorção e da massa específica de agregado graúdo ME 196/98 Agregados - determinação do teor de umidade total, por secagem, em agregado graúdo ME 197/97 Agregados - determinação da resistência ao esmagamento de agregados graúdos ME 213/94 Solos - determinação do teor de umidade ME 228/94 Solos - compactação em equipamento miniatura ME 254/97 Solos compactados em equipamento miniatura - Mini - CBR e expansão ME 256/94 Solos compactados com equipamento miniatura - determinação da perda de massa por imersão
79
ME 258/94 Solos compactados em equipamento miniatura - Mini - MCV ME 266/97 Agregados - determinação do teor de materiais pulverulentos ME 398/99 Agregados – índice de degradação após compactação Proctor (IDp) ME 399/99 Agregados – determinação da perda ao choque no aparelho Treton ME 400/99 Agregados – desgaste após fervura de agregado pétreo natural ME 401/99 Agregados – determinação do índice de degradação de rochas após compactação Marshall, com
ligante – IDML e sem ligante - IDM
As figuras foram obtidas nos sites: http://www.hammag.com/ http://www.caterpillar.com.br/ http://www.komatsu.com.br/ http://www.ciber.com.br/ http://www.kerbermix.com.br/ http://www.planaterra.com.br/
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UEM
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
GRUPO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES - GET 9 - MATERIAIS PÉTREOS
9.1 - GENERALIDADES
Os materiais pétreos ou agregados, como são denominados no meio rodoviário, podem ser subdivididos em
naturais ou artificiais. Naturais são aqueles encontrados em depósitos naturais superficiais e que sofrem, no
máximo, pequeno beneficiamento, como lavagem e/ou peneiramento antes de serem utilizados. Dentre os exis-
tentes, podemos citar os pedregulhos rolados (de cava ou de rio), as lateritas e as areias. Já os chamados arti-
ficiais são obtidos por meio de britagem de rocha (basalto, granito etc.) ou de seixos rolados, ou ainda especi-
ais como no caso das escórias de alto forno.
9.2 - CLASSIFICAÇÃO
Os agregados são usualmente classificados em termos de sua granulometria ou ainda em função de suas car-
gas elétricas superficiais.
9.2.1 - QUANTO A GRANULOMETRIA
Em relação ao tamanho das partículas, os agregados são classificados como:
− agregado graúdo: Dmín > 2,00 mm
− agregado miúdo: 2,00 mm < D < 0,074 mm
− filler (material de preenchimento): Dmáx < 0,074 mm
Quanto à composição granulométrica, pode-se ter agregados com granulometria contínua ou descontínua, a-
berta ou fechada. Admite-se que a curva granulométrica possa ser representada pela seguinte fórmula:
P = 100x((d-do)/(D-do))n
onde:
P = porcentagem passada na peneira de diâmetro d;
D = diâmetro máximo;
do = diâmetro mínimo (ou limite).
Teríamos, por exemplo, para do ≅ 0 e n = 0,5 (equação de Talbot) um agrega-
do bem graduado e denso (granulometria contínua), com as partículas de me-
nor diâmetro preenchendo os vazios deixados pelas partículas de maior diâme-
tro (utilizado em CAUQ). Por outro lado, se tivéssemos do ≠ 0 e n = 0,8, o a-
gregado seria mal graduado ou de graduação aberta, utilizado normalmente
em macadames betuminosos.
9.2.2 - QUANTO À CARGA ELÉTRICA SUPERFICIAL
Quando britamos uma rocha, devido à quebra de sua estrutura cristalina, sua superfície sempre apresenta car-
gas elétricas fracas que, de acordo com o tipo de rocha, podem ser positivas ou negativas. Assim, podemos
classificar os agregados em eletro-positivos (basalto, diabásio e calcáreo) e em eletro-negativos (arenito, quart-
zito, granito e gnaisse). Não se deve confundir esse critério de classificação com o utilizado somente para as
81
rochas eruptivas, que as classifica em ácidas e básicas, pois nem sempre uma rocha eletro-positiva é básica (%
SiO2 total < 65%), como é o caso do calcáreo.
9.3 - PRINCIPAIS PROPRIEDADES DOS AGREGADOS
9.3.1 - Resistência Mecânica
O agregado graúdo deve resistir ao impacto e ao desgaste por atrito entre partículas. Usualmente utilizam-se
ensaios de Abrasão Los Angeles e de Impacto Treton para avaliar essas qualidades.
a) ENSAIO DE ABRASÃO LOS ANGELES (DNER-ME 35-64)
Mundialmente utilizado, este ensaio reproduz o impacto na amostra através
da queda das esferas de aço sobre os agregados e da queda dos próprios a-
gregados, uns sobre os outros, e simula o desgaste por meio do atrito dos a-
gregados entre si e com as paredes do tambor, enquanto ele gira. Os resulta-
dos podem ser influenciados pela forma das partículas. Os valores permitidos
para o desgaste no ensaio de Abrasão Los Angeles são:
• pedra britada ≤ 40%
• pedregulho ≤ 50%
• laterita – depende da experiência local
b) ENSAIO DE IMPACTO TRETON
Consiste basicamente em submeter uma amostra de 20 fragmentos de rocha, de dimensões entre ½” e 5/8”,
a 10 golpes de um soquete com peso aproximado de 15 kg, caindo de uma altura de 38 cm. Uma vez que o
tamanho das partículas da amostra tem tamanho padronizado, o resultado não sofre influência de suas for-
mas.
9.3.2 - Durabilidade
Além da resistência mecânica, é necessário que o agregado possua inércia química, para garantir a permanên-
cia de suas propriedades ao longo do tempo.
a) ANÁLISE PETROGRÁFICA
É o método utilizado para a identificação de substâncias cristalinas e se baseia na interferência que sofre a
luz polarizada ao atravessar o retículo cristalino dos minerais. Através desta técnica pode-se observar a exis-
tência de minerais secundários (argilas) e microfissuramento na rocha, além de permitir a visualização da
cor, forma, tamanho, clivagem e índice de refração dos minerais que a constituem.
b) ENSAIO DE SANIDADE (DNER-ME 89-64)
Consiste basicamente em submeter uma amostra padronizada de agregado a 5 ciclos de molhagem e seca-
gem. A molhagem consiste na imersão da amostra em solução supersaturada de sulfato de sódio ou sulfato
magnésio. Esses sais, por exercerem elevada pressão quando da sua cristalização, tendem a degradar, do
ponto de vista granulométrico, as amostras que apresentarem microfissuramento. Admitem-se agregados
82
com perdas de até 20% para o ensaio executado com sulfato de sódio e de até 30% para o ensaio executa-
do com sulfato magnésio.
9.3.3 - Índice de Forma (DNER-ME 86-64)
O índice de forma de uma partícula é a relação entre a menor e maior dimensões. Define-se agregado de forma
cúbica como sendo aquele que possui este índice ≤ 0,6. A forma ideal dos agregados é a cúbica, que conduz a
um maior entrosamento entre partículas, produzindo melhor travamento (maior resistência ao cisalhamento).
Agregados lamelares ou alongados têm superfície específica maior que os cúbicos, levando necessariamente a
consumos maiores de ligante em misturas asfálticas. Além do índice de forma, procura-se ter agregados com
textura superficial rugosa, que proporcionam maior atrito entre si e melhor adesividade aos produtos asfálticos,
e agregados com baixa porosidade (agregados muito porosos absorvem muita água ou asfalto).
9.3.4 - Adesividade a Produtos Asfálticos
A adesividade é de interesse especial em misturas betuminosos já que a função do ligante betuminoso é aderir
(ou ligar) as partículas do agregado.
a) ADESIVIDADE GRAÚDA OU ENSAIO RRL MODIFICADO (DNER-ME 78-63)
Consiste da observação do comportamento de uma amostra previamente envolvida com asfalto à imersão
em água, a temperatura de 40oC, durante 72hs. Como resultado deste ensaio tem-se agregados com adesi-
vidade satisfatória (não havendo descolamento) ou adesividade não satisfatória (havendo descolamento par-
cial ou total da película de asfalto).
b) ADESIVIDADE MIÚDA OU RIEDEL WEBER (DNER-ME 79/63)
Consiste simplesmente da imersão de várias amostras de agregado miúdo envolvidas com asfalto em água
destilada (solução 0) e em soluções de carbonato de sódio com concentrações crescentes (solução 1 até 9 =
1 molar). A imersão é feita por 1 minuto com a solução em ebulição. Conforme o número da solução na qual
ocorrer o deslocamento da película de asfalto, tem-se qualidade do agregado, segundo a tabela apresentada
a seguir:
ADESIVIDADE DESLOCAMENTO NA SOLUÇÃO NO
Má 0 Satisfatória 1, 2, 3
Boa 4, 5, 6, 7, 8 Ótima 9
Eventualmente pode-se utilizar, em pequenas quantidades, melhoradores de adesividade (dopes) que são pro-
dutos químicos adicionados ao asfalto com a finalidade de melhorar os resultados dos ensaios (compatibilizar as
cargas elétricas superficiais do agregado e do asfalto), sendo portanto também utilizados, na mesma propor-
ção, na fase de construção.
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
GRUPO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES - GET 10 - MATERIAIS BETUMINOSOS
10.1 - DEFINIÇÃO
Os materiais betuminosos são associações de hidrocarbonetos solúveis em bissulfeto de carbono. São subdivi-
didos em duas categorias: os asfaltos e os alcatrões.
− ASFALTOS: são obtidos da destilação de petróleo. Podem ser naturais ou obtidos através da refinação do
petróleo.
− ALCATRÕES: são obtidos da refinação de alcatrões brutos, que por sua vez são obtidos a partir da destilação
de carvão para obtenção de gás e coque.
10.2 - ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO
Em pavimentos, são utilizados três tipos de asfaltos:
− cimento asfáltico de petróleo (CAPs)
− asfaltos diluídos
− emulsões asfálticas
10.2.1 - Cimentos Asfálticos de Petróleo (CAPs)
São o produto básico da destilação do petróleo. São semi-sólidos à temperatura ambiente, necessitando de
aquecimento para adquirir consistência adequada para utilização. Os CAPs são classificados segundo sua visco-
sidade absoluta a 60oC (em poises), e subdivididos nos seguintes tipos:
• CAP 7 → η = 700 ± 300 poises
• CAP 20 → η = 2000 ± 1000 poises
• CAP 40 → η = 4000 ± 2500 poises
Para aplicação em misturas a quente, tais como pré-misturados, areias-asfalto e concreto asfálticos, recomen-
da-se o uso dos CAPs 20 e 55. Para os tratamentos superficiais, executados pelo processo de penetração inver-
tida, recomenda-se o CAP 7. Para os macadames betuminosos feitos por penetração direta é recomendada a
utilização do CAP 7.
10.2.2 - ASFALTOS DILUÍDOS (Cut-backs)
São diluições em solventes de petróleo de volatilidade adequada. São utilizados quando deseja-se eliminar o
aquecimento ou utilizá-lo moderadamente. Os diluentes proporcionam produtos menos viscosos e devem eva-
porar completamente deixando como resíduo o CAP, que então desenvolve as propriedades cimentícias. Ao
fenômeno de evaporação do diluente chama-se cura. De acordo com o tempo de cura, os asfaltos diluídos são
classificados em três categorias:
− CR - Asfalto Diluído de Cura Rápida (RC)
− CM - Asfalto Diluído de Cura Média (MC)
− CL - Asfalto Diluído de Cura Lenta (SC)
84
a) ASFALTO DILUÍDO DE CURA RÁPIDA (CR)
Os CRs são classificados em 4 tipos, conforme sua viscosidade cinemática:
TIPO VISCOSIDADE CINEMÁTICA (cen-tistokes)
VISCOSIDADE SAYBOLT FUROL (s) TEOR DE ASFALTO (% em volume)
CR-70 70 – 140 35 - 70 63 CR-250 250 – 500 125 – 250 70 CR-800 800 – 1600 400 – 800 82 CR-3000 3000 - 6000 1500 - 3000 86
Os asfaltos diluídos de cura rápida são utilizados principalmente nos serviços de pintura de ligação (CR-70),
tratamentos superficiais de penetração invertida (CR-250, CR-800 e CR-3000), pré-misturados a frio (CR-250)
e areias-asfalto a frio (CR-250 e CR-800).
b) ASFALTO DILUÍDO DE CURA MÉDIA (CM)
Os CMs seguem a mesma classificação, porém existe mais um tipo, que é o CM-30, cuja faixa de viscosidade
cinemática é 30 a 60 centistokes e a faixa de viscosidade Saybolt Furol é de 15 a 30 s. Os asfaltos diluídos de
cura média são utilizados nos serviços de imprimação (CM-30 e CM-70), areias-asfalto a frio (CM-250 e CM-
800) e nos “road-mix” (misturas em estrada, CM-250 e CM-800).
c) ASFALTO DILUÍDO DE CURA LENTA (CL)
Os CLs obedecem a mesma classificação dos CRs, isto é, CL-70, CL-250, CL-800 e CL-3000, seguindo as
mesmas faixas de viscosidades.
10.2.3 - Emulsões Asfálticas
São suspensões de materiais asfálticos finamente divididos em pequenos glóbulos (1 µm ≤ φ ≤ 10 µm) disper-
sos em uma fase contínua que é a água. As emulsões são obtidas combinando-se asfalto aquecido com água,
em meio intensamente agitado e na presença de agentes emulsificantes, que tem finalidade de favorecer a
dispersão e revestir os glóbulos de asfalto com uma película protetora, mantendo-se em suspensão. De acordo
com o tipo de emulsificante as emulsões são classificadas em aniônicas ou catiônicas. Na emulsão aniônica, o
emulsificante confere ao glóbulo de asfalto uma carga negativa; já a catiônica o glóbulo de asfalto tem carga
positiva. O fato dos glóbulos de asfalto possuírem mesma carga elétrica é o que os mantêm separados.
Quando a emulsão é aplicada sobre os agregados, o ligante betuminoso nela contido tende a se coagular e a
água evapora deixando sobre o agregado uma película de asfalto. A esse fenômeno de separação do asfalto da
água dá-se o nome de ruptura da emulsão. De acordo com a estabilidade, ou tempo de ruptura, as emulsões
são classificadas em 3 tipos:
− RR - ruptura rápida (RS - rapid setting)
− RM - ruptura média (MS - medium setting)
− RL - ruptura lenta (SS - slow setting)
No Brasil as emulsões mais utilizadas são as catiônicas, que são subdivididas em 7 tipos conforme a velocidade
de ruptura, viscosidade Saybolt-Furol, teor de solventes e porcentagem de resíduo na destilação, conforme é
mostrado na tabela apresentada a seguir:
85
TIPO % DE SOLVENTE (% EM VOLUME)
% DE RESÍDUO MÍNIMO (EM PESO)
VISCOSIDADE SAYBOLT FUROL A 50OC (S)
RR-1C 0 - 3 62 30 - 80 RR-2C 0 - 3 67 100 - 400 RM-1C 0 - 12 62 20 - 200 RM-2C 3 - 12 65 100 - 400 RL-1C - 60 20 - 100 (25OC) LA-1C - 58 20 - 100 (25OC) LA-2C - 58 20 - 100 (25OC)
A letra "C" indica que a emulsão é catiônica: LA = lama asfáltica As principais utilizações das emulsões asfálticas são:
• pintura de ligação: RR-1C, RR-2C, RM-1C, RM-2C e RL-1C
• tratamentos superficiais simples, duplos e triplos: RR-1C e RR-2C
• macadame betuminoso: RR-1C e RR-2C
• pré-misturado a frio: RM-1C, RM-2C e RL-1C
• areias-asfalto a frio: RM-1C, RM-2C e RL-1C
• road mixes: RM-1C, RM-2C e RL-1C
• solo betume frio: RL-1C, LA-1C e LA-2C
• lama asfáltica: LA-1C e LA-2C
10.3 - PRINCIPAIS ENSAIOS PARA CARACTERIZAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO
Para qualificar os diferentes tipos de asfaltos, levando-se em conta as propriedades físicas, químicas e reológi-
cas, foram estabelecidos ensaios baseados em experiências práticas, que visam garantir um desempenho satis-
fatório e o pleno sucesso na aplicação dos asfaltos. Os ensaios mais importantes de controle laboratorial para a
certificação da qualidade de asfaltos são descritos a seguir.
10.3.1 - Viscosidade Saybolt de Material Betuminoso (ABNT/MB-517)
Este método fixa o processo de determinação da viscosidade Saybolt de materiais betumino-
sos. Viscosidade Saybolt (expressa em segundos) é o tempo necessário para o escoamento
de 60 ml de material, no viscosímetro de Saybolt, sob determinadas condições de temperatu-
ra. Geralmente, essa temperatura varia com tipo de asfalto que é utilizado (para os CAPs são
utilizadas temperaturas de 135 e 177oC).
10.3.2 - Penetração de Materiais Betuminosos (ABNT/MB-107/1971)
Este método serve para determinar a viscosidade dos materiais betuminosos através
da penetração, distância em décimos de milímetro que uma agulha padrão penetra
verticalmente em uma amostra do material betuminoso sob condições específicas de
temperatura (25oC), carga (100 gramas) e tempo (5 segundos). Para ajustar a agulha
de forma que ela faça contato com a superfície da amostra, mas não penetre na
superfície, deve-se fazer contato da ponta da agulha com a ponta de sua imagem
refletida na superfície da amostra, com auxílio de um foco de luz adequadamente situ-
ado. Anotar a leitura do mostrador ou, caso o aparelho possua dispositivo para tal, lê-
86
vá-lo ao zero do mostrador. Soltar rapidamente a agulha pelo espaço de tempo especificado e anotar a pene-
tração.
10.3.3 - Ponto de Amolecimento de Materiais Betuminosos - Método Anel e Bola
(ABNT/MB-164/1972; ASTM/D-36)
Este método descreve o procedimento para a determinação do
ponto de amolecimento de cimentos asfálticos na faixa de 30 a
175oC. O ponto de amolecimento de um material é considerado
como o valor de temperatura na qual a consistência de um ligante
asfáltico passa do estado plástico ou semi-sólido para o estado
líquido (COELHO, 1996). Esse valor, no ensaio anel e bola, é a
temperatura lida no momento em que a esfera metálica padroni-
zada atravessa o anel (também padronizado) cheio com o materi-
al betuminoso, toca uma placa de referência após ter percorrido
uma distância de 25,4 mm sob condições especificadas.
10.3.4 - Ponto de Fulgor (ABNT/MB-50/1972)
Ponto de fulgor de um ligante asfáltico é a temperatura na qual existe uma
liberação de vapores do produto suficiente para, em mistura com ar e na
presença de uma chama, provocar uma centelha. Portanto, indica a tempe-
ratura acima da qual o asfalto deve ser manuseado como produto inflamá-
vel, desde que haja uma fonte de ignição (faísca, chama, raios, tempestade
magnética). É um ensaio muito prático que permite, também, verificar con-
taminações no asfalto com solventes, cujos pontos de fulgor são mais baixos
do que aquele fixado para asfaltos.
10.3.5 - Ductilidade (ABNT/MB-167/1971; ASTM/D-113)
Define-se ductilidade como a capacidade de um asfalto sofrer deformações de
sua massa. O ensaio mede a distância em que um corpo de prova padrão de
asfalto é alongado até seu rompimento. Asfaltos empregados na construção
rodoviária devem apresentar ductilidade elevada, maiores que 1,0 m.
10.4 - PROGRAMA SHRP
Um dos objetivos do Programa SHRP foi desenvolver especificações de ligantes asfálticos com base no desem-
penho. Este objetivo foi baseado na premissa de que os métodos e especificações existentes e atualmente em
uso não garantem um bom desempenho a longo prazo e que muito desses ensaios precisam ser revistos, subs-
tituídos ou eliminados. Estabelecido pelo Congresso dos Estados Unidos, com uma dotação de 150 milhões de
dólares, o Programa SHRP procurou desenvolver métodos de análise de materiais betuminosos e de misturas
asfálticas com base em propriedades fundamentais (módulo de rigidez, resistência à ruptura por fadiga e resis-
tência à deformação permanente), ou seja, métodos baseados em propriedades diretamente relacionadas ao
desempenho dos pavimentos em serviço. Os produtos obtidos enquadram-se em quatro categorias gerais: no-
vos materiais, novos ensaios, novos equipamentos e novas especificações.
87
Os resultados dos estudos de materiais asfálticos do Programa SHRP foram agrupados e patenteados sob a
denominação SUPERPAVE, que consiste de novas especificações para cimentos asfálticos e misturas betumino-
sas, baseadas em modelos de desempenho empírico-mecanísticos, um elenco de novos ensaios e procedimen-
tos, um novo método de dimensionamento de misturas asfálticas, propostas de procedimentos para avaliação e
desenvolvimento de modificadores, um sistema para controle da construção nas pistas e programas computa-
cionais.
10.4.1 - Ensaios Superpave
A especificação Superpave classifica as misturas asfálticas com base no critério de desempenho e este leva em
consideração as variações de temperatura e umidade, assim como o volume e a carga de tráfego. Além disso,
para identificar as propriedades dos materiais relacionadas a vários defeitos, a especificação Superpave apre-
senta uma série de ensaios laboratoriais. A especificação é baseada em propriedades fundamentais da enge-
nharia, incluindo o comportamento tensão-deformação dos materiais selecionados.
Os ensaios adotados pelo Programa SHRP permitem a simulação do comportamento dos ligantes através da
realização de ensaios a temperaturas similares à dos pavimentos em serviço. Esses ensaios simulam três está-
gios críticos da vida do ligante. O primeiro estágio simula o comportamento dos asfaltos virgens durante o
transporte, armazenagem e manuseio. O segundo estágio representa o asfalto durante a produção e aplicação
da mistura e é simulado pelo envelhecimento em ensaio de rotação de filme fino em estufa. O terceiro estágio é
simulado pelo envelhecimento em vaso de pressão, onde são expostas amostras de ligante ao calor e à pressão
para simular o envelhecimento durante a vida em serviço de um pavimento.
Os principais ensaios (Superpave) adotados pelo SHRP para avaliar o comportamento do ligante asfáltico são
descritos a seguir.
a) Viscosidade Aparente (Brookfield)
O ensaio para determinar a viscosidade aparen-
te de ligantes asfálticos utiliza um viscosímetro
rotacional (Figura 10.1), que mede a viscosida-
de através do torque necessário para rodar uma
haste (spindle, Figura 10.2) imersa na amostra
de asfalto quente, a velocidade constante. O
viscosímetro rotacional, geralmente, caracteriza
a rigidez do asfalto a 135oC, temperatura em
que o material se comporta quase que inteira-
mente como um fluido viscoso. Para o ensaio de
asfalto-borracha tem-se utilizado, também,
temperaturas mais elevadas (175oC, por exem-
plo, adotado pela ASTM D6114-97, 1997).
FIGURA 10.1 - Viscosímetro Brookfield utilizado para deter-
minar a viscosidade aparente de ligantes asfálticos
88
A viscosidade do ligante é usada para garantir
um asfalto fluido o suficiente para ser bombea-
do e misturado com o agregado.
FIGURA 10.2 - Spindles utilizados no viscosímetro Brookfield
b) Cisalhamento Dinâmico
O ensaio de cisalhamento dinâmico, realizado com o equipamento Reômetro de Cisalhamento Dinâmico
(DSR, Dynamic Shear Rheometer, Figura 10.3), é usado para caracterizar tanto o comportamento viscoso
como o elástico, através da medida do módulo de cisalhamento complexo (G*) e do ângulo de fase (δ) dos
ligantes asfálticos. O G* é a medida da resistência total do material à deformação quando exposto a pulsos
repetidos de tensões de cisalhamento e consiste de um componente elástico (recuperável) e outro viscoso
(não-recuperável). O δ é um indicador da quantidade relativa de deformação recuperável e não-recuperável.
O DSR avalia a rigidez do ligante asfáltico (módulo complexo
e ângulo de fase) sob condições de temperaturas máximas
em serviço e a taxas de carregamento compatíveis com o
tráfego. São ensaiadas amostras virgens ou envelhecidas em
estufa de filme fino rotativo (RTFOT, envelhecimento de cur-
to prazo), sendo estabelecidos valores mínimos capazes de
garantir adequada resistência ao acúmulo de deformação
permanente (G*/senδ maiores que 1,0 kPa e 2,2 kPa,
respectivamente para amostras virgens e envelhecidas no
RTFOT).
O ensaio de cisalhamento dinâmico também é realizado com
amostras envelhecidas em vaso de pressão (PAV, envelheci-
mento de longo prazo), a temperaturas médias do pavimento
em serviço, sendo fixados valores máximos de rigidez para
prevenir o aparecimento de trincas por fadiga (G*senδ me-
nores que 5000 kPa). A deformação de cisalhamento ("ampli-
tude da deformação"), que varia de 1 a 20%, depende do
estado de envelhecimento do ligante a ser ensaiado.
FIGURA 10.3 - Reômetro de cisalhamento
dinâmico - foto de equipamento da
Universidade do Texas em Austin
Ligantes não envelhecidos (originais) e os envelhecidos apenas no RTFOT são ensaiados com valores de defor-
mação que variam de 10 a 20%. Os ligantes envelhecidos no PAV são ensaiados com um valor de deformação
de 1%. Em todos os casos, os valores de deformação devem ser pequenos o suficiente para que a resposta do
ligante (G*) esteja dentro do intervalo viscoelástico-linear, ou seja, onde o G* não é afetado por mudanças no
nível de deformação.
89
c) Rigidez à Fluência na Flexão
FIGURA 10.4 - Reômetro de viga à flexão
Para avaliar as propriedades dos ligantes a baixas temperaturas é
utilizado o reômetro de viga à flexão (BBR, Bending Beam Rheo-
meter, Figura 10.4), que mede a deflexão no ponto médio de uma
viga prismática de ligante betuminoso (virgem ou envelhecido),
simplesmente apoiada, submetida a carregamento constante, tam-
bém aplicado no meio do vão, por 240 s. A temperatura de ensaio
é controlada (Figura 10.5) e depende das temperaturas mínimas
na região onde será construído o pavimento. Os gráficos de carga
e de deflexão versus tempo de carregamento são usados para a
determinação da rigidez S e do módulo de relaxação m (“creep
rate”), que representa a variação da rigidez em função do tempo
de carregamento, S(t).
O desempenho de misturas asfálticas é previsto a partir da resposta tensão-deformação do ligante, uma vez
que a resistência ao aparecimento de trincas por contração de origem térmica depende da rigidez à fluência.
Ligantes com baixa rigidez estática não trincarão em clima frio. A especificação Superpave recomenda que o
valor da rigidez no ensaio BBR seja menor que 300 MPa a 60 segundos. Analogamente, ligantes com altos
valores de m são mais eficientes na dissipação das tensões formadas durante a contração do ligante, quando
a temperatura do pavimento cai abruptamente, minimizando a formação de trincas e fissuras. Segundo a es-
pecificação Superpave, o m, calculado para t = 60 s, deve ser maior ou igual a 0,300. Alguns ligantes, parti-
cularmente os modificados com polímeros, podem exibir uma rigidez estática a baixa temperatura maior do
que o desejado. Entretanto, estes podem não trincar a baixas temperaturas devido a capacidade de deformar
sem romper.
������������������������
��
LVDT
célula de carga
viga de asfalto
pistão
banho de temperaturaconstante
������������������������
�����
para o sistema deaquisição de dados
para o sistema deaquisição de dados
FIGURA 10.5 - Esquema do reômetro de viga à flexão - adaptado de Harrigan, Leahy e Youtcheff (1994)
90
d) Envelhecimento Acelerado
O ensaio de envelhecimento acelerado (oxidação) de ligantes asfálticos,
por meio de ar sob pressão e temperatura elevada, em um vaso pressu-
rizado (Figuras 10.6 e 10.7), utiliza o resíduo de material previamente
submetido ao ensaio de rotação de filme fino em estufa (RTFOT, Figura
10.8), para estimar propriedades físicas e químicas dos ligantes asfálti-
cos após 5 a 10 anos de vida em serviço. O envelhecimento dos ligantes
durante a vida em serviço também é afetado por variáveis associadas à
mistura, tais como a dosagem, a permeabilidade e propriedade dos a-
gregados, dentre outras. O ensaio de envelhecimento acelerado em vaso
pressurizado permite uma avaliação da resistência relativa de diferentes
ligantes à oxidação, sob temperaturas selecionadas, não levando em
conta, porém, os fatores associados à mistura.
FIGURA 10.6 - Vaso pressurizado utilizado
no envelhecimento acelerado de ligantes
asfálticos
FIGURA 10.7 - Detalhe do vaso pressurizado para en-
saio de envelhecimento acelerado - foto de equipa-
mento da Universidade do Texas em Austin
FIGURA 10.8 - Envelhecimento em ensaio de rotação
de filme fino em estufa (RTFOT) - foto de equipamen-
to da Universidade do Texas em Austin
10.5 – BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA
ASPHALT INSTITUTE (1995) - Performance Graded Asphalt Binder Specification and Testing - SP-1
ASTM D4402 (1995) - Standard Test Method for Viscosity Determinations of Unfilled Asphalts Using Brookfield
Thermosel Apparatus. American Society for Testing and Materials
ASTM D6114 (1997) - Standard Specifications for Asphalt-Rubber Binder. American Society for Testing and
Materials
BAPTISTA, C.N. (1978) - Pavimentação. Tomo I: Ensaios Fundamentais para a Pavimentação; Dimensiona-
mento dos Pavimentos Flexíveis. Editora Globo. 3a edição, Porto Alegre, RS
91
COELHO, V. (1996) - Contribuição ao Estudo das Deformações Permanentes, nas Condições do Brasil, em Ca-
madas de Concreto Asfáltico de Pavimentação. Tese de Doutorado. Escola de Engenharia de São Carlos -
EESC/USP, São Carlos, SP
DER-SP (1974) - Dosagem de Misturas Betuminosas pelo Método Marshall. Departamento de Estradas de Ro-
dagem do Estado de São Paulo. Métodos de Ensaio - M 120-6
FABBRI, G.T.P. (1995) - Materiais Betuminosos. Notas de Aula - STT-830 - Misturas Betuminosas. EESC/USP,
São Carlos, SP
FABBRI, G.T.P. (1995) - Materiais Pétreos. Notas de Aula - STT-830 - Misturas Betuminosas. EESC/USP, São
Carlos, SP
HARRIGAN, E.T.; LEAHY, R.B.; YOUTCHEFF, J.S. (1994) - The SUPERPAVE Mix Design System manual of
Specifications, Test Methods, and Practices. SHRP-A-379. Strategic Highway Research Program. National Re-
search Council. Washington, DC, 1994
IBP (1996) - Informativo. O Asfalto. Rio de Janeiro, 1:1-6.
ODA S. (2000) - Análise da viabilidade técnica da utilização do ligante asfalto-borracha em obras de pavimen-
tação. Tese de Doutorado. Escola de Engenharia de São Carlos - EESC/USP, São Carlos, SP
PETROBRÁS (1996) - Manual de Serviços de Pavimentação. Petrobrás Distribuidora S.A., Rio de Janeiro, RJ
SENÇO, W. (1985) - Pavimentação. Livros Técnicos e Científicos, Rio de Janeiro, RJ
10.6 - NORMAS - MÉTODO DE ENSAIO (ME) - DNER
ME 001/94 Material asfáltico - determinação do efeito do calor e do ar - método da película delgada (ABNT-MB 425).
ME 003/99 Material betuminoso - determinação da penetração ME 004/94 Material betuminoso - determinação da viscosidade Saybolt-Furol a alta temperatura (ABNT-MB
517). ME 005/94 Emulsão asfáltica - determinação da peneiração (ABNT-NBR 14393). ME 006/00 Emulsões asfálticas - determinação da sedimentação ME 007/94 Emulsão asfáltica - determinação de ruptura - método da mistura com cimento (ABNT-NBR 6297). ME 010/94 Cimentos asfálticos de petróleo - determinação do teor de betume (ABNT-MB 166). ME 059/94 Emulsões asfálticas - determinação da resistência à água (adesividade) (ABNT-NBR 6300). ME 063/94 Emulsões asfálticas catiônicas - determinação da desemulsibilidade ME 148/94 Material betuminoso - determinação dos pontos de fulgor e de combustão (vaso aberto Cleveland)
(ABNT-NBR 11341). ME 149/94 Emulsões asfálticas - determinação do pH (ABNT-NBR 6299). ME 151/94 Asfaltos - determinação da viscosidade cinemática (ABNT-MB 826). ME 163/98 Materiais betuminosos - determinação da ductilidade ME 193/96 Produtos betuminosos líquidos e semi-sólidos - determinação da densidade 20ºC/4ºC ME 035/98 Agregados - determinação da abrasão “Los Angeles” ME 078/94 Agregado graúdo - adesividade a ligante betuminoso ME 079/94 Agregado - adesividade a ligante betuminoso ME 081/98 Agregados - determinação da absorção e da densidade de agregado graúdo ME 083/98 Agregados - análise granulométrica ME 084/95 Agregado miúdo - determinação de densidade real ME 086/94 Agregado - determinação do índice de forma ME 089/94 Agregados - avaliação da durabilidade pelo emprego de soluções de sulfato de sódio ou de magné-
sio ME 096/98 Agregado graúdo - avaliação da resistência mecânica pelo método dos 10% de finos ME 152/95 Agregado em estado solto - determinação da massa unitária ME 153/97 Agregado em estado compactado seco - determinação da massa unitária ME 192/97 Agregados - determinação do inchamento de agregado miúdo ME 194/98 Agregados - determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco Chapman ME 195/97 Agregados - determinação da absorção e da massa específica de agregado graúdo
92
ME 196/98 Agregados - determinação do teor de umidade total, por secagem, em agregado graúdo ME 197/97 Agregados - determinação da resistência ao esmagamento de agregados graúdos ME 222/94 Agregado sintético fabricado com argila - desgaste por abrasão ME 266/97 Agregados - determinação do teor de materiais pulverulentos ME 398/99 Agregados - índice de degradação após compactação Proctor (IDp) ME 399/99 Agregados - determinação da perda ao choque no aparelho Treton ME 400/99 Agregados - desgaste após fervura de agregado pétreo natural ME 401/99 Agregados - determinação do índice de degradação de rochas após compactação Marshall, com
ligante - IDML e sem ligante - IDM ME 029/94 Solo - determinação de expansibilidade ME 030/94 Solo - determinação das relações sílica-alumina e sílica-sesquióxidos em solos ME 036/94 Solo - determinação da massa específica aparente, “in situ”, com emprego do balão de borracha ME 037/94 Solo - determinação da massa específica, “in situ”, com emprego do óleo ME 041/94 Solo - preparação de amostras para ensaios de caracterização ME 049/94 Solo - determinação do Índice de Suporte Califórnia utilizando amostras não trabalhadas ME 051/94 Solo - análise granulométrica ME 052/94 Solos e agregados miúdos - determinação da umidade pelo método expedito "Speedy" ME 080/94 Solos - análise granulométrica por peneiramento ME 082/94 Solos - determinação do limite de plasticidade ME 087/94 Solos - determinação dos fatores de contração ME 088/94 Solos - determinação da umidade pelo método expedito do álcool ME 092/94 Solo - determinação da massa específica aparente, “in situ”, com emprego do frasco de areia ME 093/94 Solos - determinação da densidade real ME 122/94 Solos - determinação do limite de liquidez - método de referência e método expedito ME 129/94 Solos - compactação utilizando amostras não trabalhadas ME 131/94 Solos - determinação do módulo de resiliência ME 162/94 Solos - ensaio de compactação utilizando amostras trabalhadas ME 180/94 Solos estabilizados com cinza volante e cal hidratada - determinação da resistência à compressão
simples ME 181/94 Solos estabilizados com cinza volante e cal hidratada - determinação da resistência à tração por
compressão diametral ME 213/94 Solos - determinação do teor de umidade ME 228/94 Solos - compactação em equipamento miniatura ME 254/97 Solos compactados em equipamento miniatura - Mini - CBR e expansão ME 256/94 Solos compactados com equipamento miniatura - determinação da perda de massa por imersão ME 258/94 Solos compactados em equipamento miniatura - Mini - MCV
93
UEM
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
GRUPO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES - GET 11 - MISTURAS BETUMINOSAS DENSAS
11.1 - INTRODUÇÃO
São misturas de agregado mineral graduado (de graúdo a fino), filler (material de enchimento) e betume, em
usinas e a quente.
11.2 - DOSAGEM DE CONCRETOS ASFÁLTICOS
Para dosagem dos concretos asfálticos devem ser estudados os seguintes parâ-
metros:
a) GRANULOMETRIA: determinada segundo Fuller-Talbot, visando-se a densidade
máxima possível para garantir a máxima estabilidade.
b) DENSIDADE APARENTE DA MISTURA (d): obtida do Ensaio de Dosagem Marshall, que indica a % ótima de
betume na mistura, em função de todos os parâmetros controlados.
águaar
ar
M - MM
d =
onde: Mar = massa do corpo de prova ao ar
Mágua = massa do corpo de prova imerso em água
c) DENSIDADE MÁXIMA TEÓRICA (D): é a densidade da mistura suposta sem vazios.
b
ca
am
ca
bfafag dP
d
P - 100100
d%b
d%f
d%af
d%ag
100 D+
=+++
=
onde: dag = densidade do agregado graúdo
daf = densidade do agregado fino
df = densidade do filler
db = densidade do betume
d) VOLUME DE VAZIOS (Vv): é o volume de vazios existente na mistura em relação ao volume total da mistura
(Vt)
Dd) - (D 100
V) V-(V
V tv ×==
e) VAZIOS DO AGREGADO MINERAL (VAM): é a soma dos vazios não preenchidos (Vv com os vazios preenchi-
dos por betume (Vb)), ou seja, volume total de vazios da mistura.
bv d
%bd V VAM ×+=
VM d = e
vm db =
94
f) RELAÇÃO BETUME VAZIOS (RBV): é a relação entre o volume de betume e o volume total de vazios.
VAMV100
RBV b×=
g) ESTABILIDADE E FLUÊNCIA
− ESTABILIDADE: é a carga (kg) sob a qual o corpo de prova rompe quando submetido à compressão diame-
tral.
− FLUÊNCIA: é a deformação (em 0,01") que o corpo de prova sofre quando rompe no ensaio de compressão
diametral.
Os parâmetros de b a g são obtidos do ensaio Marshall.
Para se determinar o teor ótimo de betume, esses parâmetros devem atender algumas condições:
− densidade máxima possível para garantir máxima estabilidade;
− fluência entre certos limites para garantir flexibilidade;
− volume de vazios (Vv) entre certos limites para garantir que não ocorra oxidação da massa pela ação da á-
gua e/ou ar e que também não ocorra exsudação;
− RBV entre certos limites para garantir que exista betume suficiente e que não ocorra exsudação.
11.2.1 - DOSAGEM MARSHALL
O Método de Dosagem Marshall foi desenvolvido na década de 30, pelo engenheiro Bruce Marshall e tinha co-
mo objetivo determinar a quantidade ótima de ligante para composição de misturas asfálticas preparadas a
quente para fins de pavimentação rodoviária.
Devido a sua simplicidade, o método foi adotado, durante a Segunda Guerra Mundial, pelo exército americano
para fins de dosagem e controle de qualidade de misturas betuminosas, preparadas a quente, para pavimenta-
ção de pistas de aeroportos militares. Este método foi divulgado pelo Corpo de Engenheiros do Exército Ameri-
cano (United States Army Corpy of Engineers) pelo mundo e devido a grande experiência prática adquirida com
o uso do método, passou-se a associar os desempenhos dos pavimentos a determinados valores da estabilidade
e da fluência Marshall, criando-se um critério para a qualificação das misturas asfálticas através dos resultados
obtidos no ensaio Marshall.
ESTABILIDADE DE UM CONCRETO BETUMINOSO = medida da capacidade de suportar os carregamentos oriundos do
tráfego sem sofrer deformações plásticas (permanentes e irreversíveis)
ESTABILIDADE MARSHALL: resistência mecânica que a mistura apresenta no
ensaio de compressão diametral = sinônimo de estabilidade mecânica =
de resistência mecânica às deformações permanentes.
DETERMINAÇÃO DOS VALORES DE ESTABILIDADE E FLUÊNCIA PELO ENSAIO MARSHALL
Para determinar a estabilidade Marshall, a amostra é colocada no molde e
submetida à deformação, com um velocidade 2" por minutos, até que se
dê a ruptura, medindo-se neste instante, a carga máxima que a produziu,
sendo esta o valor da estabilidade.
95
Antes, deve ser submetida, durante 20 minutos, a um banho de água
sob temperatura de 60oC. Conforme o teor de ligante asfáltico au-
menta no sentido da porcentagem ótima, ocorre um aumento da es-
tabilidade Marshall e um aumento da resistência às deformações. A
fluência corresponde à deformação da mistura betuminosa, índice da
propriedade plástica ou da deformação da mistura, indicando se a
mistura vai se deformar sob a ação do tráfego.
11.2.2 - PROCESSO DE RUTHFUCS
É utilizado para estabelecer as proporções que devem ser adicionadas de cada material para a obtenção de
uma mistura granulométrica que se enquadre na faixa especificada.
EXEMPLO: Determinar as proporções de cada material na mistura de tal forma que sua granulometria se enqua-
dre na faixa especificada.
PENEIRA PORCENTAGEM PASSADA mm MATERIAL 1 MATERIAL 2 MATERIAL 3 ESPECIFICAÇÃO CURVA MÉDIA
25,4 100 - - 100 100 9,52 55 100 - 50 - 85 67,5 2,00 4 50 100 25 – 50 37,5 0,42 - 10 95 12 – 30 21 0,074 - 5 45 4 - 12 8
PROCEDIMENTO
a) Determina-se a curva média da faixa granulométrica
especificada e constrói-se um gráfico onde as porcen-
tagens passadas estão nas ordenadas (escala linear) e
em abscissas estão os diâmetros numa escala tal que a
curva média se apresente como reta.
0
20
40
60
80
100
0,074 0,42 9,52 25,42,00
b) Em seguida, lança-se as curvas granulométri-
cas dos materiais disponíveis.
0
20
40
60
80
100
0,074 0,42 9,52 25,42,00 c) Para cada material traça-se uma reta média que
represente sua curva granulométrica de tal forma
que as áreas circunscritas estejam balanceadas e
minimizadas.
d) Unem-se as extremidades opostas das retas
médias. As interseções das retas de união com
a reta correspondente à distribuição
granulométrica especificada (diagonal) for-
necem, em ordenadas, as proporções dos
materiais.
96
0
20
40
60
80
100
0,074 0,42 9,52 25,42,00 0
20
40
60
80
100
0,074 0,42 9,52 25,42,00
12%
38%
50%
Portanto devem ser utilizadas as seguintes porcentagens:
− Material 1 = 50%
− Material 2 = 38%
− Material 3 = 12%
VERIFICAÇÃO
PORCENTAGEM PASSADA # mm Material 1 =
50% Material 2 =
38% Material 3 =
12% Soma (%) Especificação
25,4 50 38 12 100 100 9,52 27,5 38 12 77,5 50 - 85 2,00 2 19 12 33 25 – 50 0,42 - 3,8 11,4 15,2 12 – 30 0,074 - 1,9 5,4 7,3 4 - 12
11.2.3 - ROTEIRO DE DOSAGEM MARSHALL
a) Após fixada a granulometria da mistura, calcula-se o teor provável de betume do Método da Superfície Es-
pecífica
0,17G + 0,33g + 2,3A + 12a + 135fS =100
0,17x22,5 + 0,33x28,2 + 2,3x36,9 + 12x5,1 + 135x7,3=100
= 11,4
onde: S = superfície específica do agregado, em m2/kg
G = % retida na # 9,52 mm = 100 – 77,5 = 22,5
g = % passada na # 9,52 mm e retida na # 4,76 mm = 77,5 – 49,3 = 28,2
A = % passada na # 4,76 mm e retida na # 0,297 mm = 49,3 – 12,4 = 36,9
a = % passada na # 0,297 mm e retida na # 0,074 mm = 12,4 – 7,3 = 5,1
f = % passada na # 0,074 mm = 7,3
Tca = m.S1/5 = 3,75x11,41/5 = 6,1
com: m = módulo de riqueza (3,75 - 4,00);
Tca = teor de betume em relação à massa de agregado mineral
Corrige-se, se necessário, o teor de asfalto devido à densidade do agregado mineral:
T’ca = 2,65 Tca /dam = 2,65x6,1 /2,65 = 6,1
97
Com o teor de asfalto corrigido, calcula-se a porcentagem de asfalto em relação à mistura:
100 + T’ca
100 T’caPca = = 100 x 6,1100 + 6,1
= 5,7 %
b) Estimado o teor provável de asfalto (Pca), moldam-se baterias de 3 corpos de prova cada para os seguintes
teores: Pca, Pca ± 0,5% e Pca ± 1,0%, ou seja, 4,7; 5,2; 5,7; 6,2 e 6,7.
c) Determinam-se as densidades (média de 3 para os diversos teores):
d = Mar
Mar – Mágua
d) Submete-se os corpos de prova à Compressão diametral, determinando-se, para cada teor, a estabilidade e
a fluência (média de 3).
e) Calcula-se a densidade teórica para cada teor de betume
db
D = 100%ag + %af
daf+ %f
df+ %b
dag
100100 - Pca
=
2,65 1,24Pca+
com %b = Pca
f) Com a densidade teórica (D), calcula-se o volume de vazios (Vv) para cada teor:
Vv = 100 x D - dD
g) Calcula-se o volume de betume (Vb) para cada teor:
Vb = d x %bdb
d x Pca1,24
=
h) Com Vv e Vb, calcula-se a relação betume vazios (RBV) para cada teor de asfalto:
100 x VbVb + Vv
100 x VbVAMRBV = =
i) Lança-se, em gráfico, o teor de betume versus as variáveis: E, F, d, Vv e RBV.
j) Determina-se a porcentagem de betume que satisfaça as seguintes condições:
• E ≥ 750 kg • 8 ≤ F ≤ 16 (0,01") • 75% ≤ RBV ≤ 85% • 3% ≤ Vv ≤ 5% • d ⇒máxima possível
11.3 - NORMAS - MÉTODO DE ENSAIO (ME) - DNER
ME 043/95 Misturas betuminosas a quente - ensaio Marshall ME 053/94 Misturas betuminosas - percentagem de betume ME 107/94 Mistura betuminosa a frio, com emulsão asfáltica - ensaio Marshall ME 117/94 Mistura betuminosa - determinação da densidade aparente ME 133/94 Misturas betuminosas - determinação do módulo de resiliência ME 138/94 Misturas betuminosas - determinação da resistência à tração Por compressão diametral
98
UEM
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
GRUPO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES - GET
12 - FUNDAMENTOS SOBRE A MECÂNICA DOS PAVIMENTOS
Fonte: Yoder & Witczak (1975)
12.1 - SOLICITAÇÕES NAS CAMADAS
Todas as camadas de um pavimento, sobretudo a capa, são solicitadas por flexão dinâmica e por compressão,
concentrada em uma pequena área, o que exige desses materiais resistência à tração, à compressão e princi-
palmente ao cisalhamento.
12.2 - MODELO MECANÍSTICO DAS CAMADAS
O conceito básico para pavimentos flexíveis com bases puramente granulares consiste em dotar o pavimento
de uma base com espessura tal que a tensão vertical de compressão e a deflexão no subleito sejam inferiores a
determinados valores-limites, correspondentes a níveis de ruína, estabelecidos a partir de critérios consistentes,
para cada situação que se tiver.
12.3 - PARÂMETROS PARA O ANTEPROJETO E PROJETO
Para o projeto de pavimentos são necessárias informações sobre: as solicitações; a fundação; a própria estru-
tura e as intempéries. A presença da própria estrutura como um dado de dimensionamento faz com que o pro-
cesso seja, a rigor, um processo de verificação em lugar de um dimensionamento.
12.3.1 - Solicitações
Uma só roda de um veículo que trafegue sobre o pavimento impõe uma solicitação que pode ser caracterizada
por:
− magnitude da carga por roda ou força aplicada (N ou kgf);
− pressão de contato do pneu com o pavimento (MPa, KPa ou kgf/cm2);
− área de contato (cm2);
− velocidade de aplicação ou tempo de duração.
Além disso o número de aplicações das cargas, ou seja, o número de veículos que solicita o pavimento é de-
terminante para a sua vida útil. A magnitude da carga de uma roda ou força aplicada por um único pneu varia
de cerca de 200 kgf (~1980 N) para automóveis até 20.000 kgf (~198.000 N) para grandes aviões.
Veículo Impressão da área de contato
Força Área de contato (cm2)*
Pressão
automóvel
1 roda = 200 kgf (~1980 N)
98 0,2 MPa (30 psi)
caminhão (eixo simples típico)
33 cm(um lado do eixo simples)
1 roda = 2.500 kgf (~ 24500 N)*
2 rodas = 5.000 kgf
(~ 49000 N)*
355
710
0,69 MPa (100 psi)
* = carga/pressão de enchimento do pneu
99
Considerando apenas a carga de uma roda. Ela atua sobre o pavimento com uma pressão de contato que é
aproximadamente igual à pressão de enchimento do pneu. Como em relação ao pavimento, o pneu tem uma
deformabilidade muito maior, isso quer dizer que a área de contato entre pneu e pavimento é determinada pela
pressão do pneu. Por exemplo, considerando um pavimento típico, em bom estado estrutural, solicitado estati-
camente por um lado do eixo simples de rodas duplas de caminhão com pressão de 80 lb/pol2 (0,55 MPa) e
carga (força) de 4500 kgf (44100 N). Nesse caso, o deslocamento vertical (deflexão) do pavimento é da ordem
de 0,5 mm, enquanto o pneu tem uma deformação vertical (visível a olho nu), cerca de 20 vezes maior. Tanto
a deformação do pneu como a do pavimento são nesse caso, elásticas (recuperáveis), isto é, aliviada a carga,
ambos voltam à sua forma original.
12.3.2 - Pressão e área de contato
Se o efeito da rigidez das paredes laterais dos pneus for ignorado, a pressão de contato é igual à
pressão de enchimento dos pneus e uniformemente distribuída sobre a área de contato. Na reali-
dade os pneus de baixa pressão tendem a ter maior pressão de contato no centro e os de alta
pressão, o contrário. Mas para efeitos práticos é, de modo geral, suficiente considerar a pressão de
contato uniforme e igual à de enchimento. Portanto, será considerada a forma de impressão de
contato do pneu com o pavimento como sendo circular.
área
A = πr2
12.4 - DIMENSIONAMENTO DOS PAVIMENTOS
12.4.1 - Introdução
Durante a Segunda Guerra Mundial houve uma grande necessidade de se construir rapidamente aeroportos e
rodovias, o que exigia métodos de dimensionamento rápidos e de fácil aplicação. Deste modo, as pesquisas
sobre pavimentos flexíveis tomaram grande impulso, principalmente nos EUA, desenvolvendo-se métodos de
dimensionamento, baseados numa classificação de solos e de um ensaio que reproduzisse as condições de
solicitação do pavimento. A classificação adotada foi desenvolvida pelo HRB (Highway Research Board) e o
ensaio de resistência foi desenvolvido no Estado da Califórnia e modificado pelo Corpo de Engenheiros dos
Estados Unidos (US Corps of Engineers), sendo denominado de CBR (California Bearing Ratio). Devido à sua
praticidade e baixo custo de determinação, tanto a classificação HRB como o ensaio CBR, tiveram aceitação
mundial, inclusive no Brasil, onde têm sido utilizados em larga escala.
Como esses estudos foram realizados nos Estados Unidos, cujas características pedológicas são de clima tem-
perado, constatou-se algumas incoerências com relação a solos brasileiros, não observadas na América do Nor-
te e Europa. Tal constatação levou pesquisadores brasileiros (NOGAMI e VILLIBOR, 1995) a desenvolver uma
metodologia mais adequada a solos tropicais, consistindo em uma nova Classificação dos solos e um conjunto
de ensaios mais compatíveis com as características desses solos. De qualquer forma, a metodologia tradicional
continua válida ao menos para solos não lateríticos.
Outros métodos de dimensionamento de pavimentos foram elaborados a partir de então. Através de ensaios na
pista experimental da AASHO (AASHO Road Test) foi desenvolvido, na década de 60, outro método empírico, o
100
qual utiliza-se de modelos matemáticos elaborados a partir desses ensaios. Algumas falhas têm sido corrigidas
ao longo do tempo e a última versão foi apresentada em 1986. Este método, como outros, apresenta falhas,
que neste caso consiste no fato de ter sido estudado apenas um tipo de subleito, ou seja, foi utilizado um único
valor de CBR.
Alguns método, ditos racionais ou semi-teóricos, são baseados em pesquisas desenvolvidas acerca de uma
teoria conhecida, entretanto apresentam ainda a necessidade de uma comprovação de campo. Diferentemente,
o método CBR foi amplamente utilizado nas últimas décadas. Vale aqui ressaltar que a realidade atual converge
para a elaboração de modelos com embasamento teórico bem definido e que possam representar com fidelida-
de as condições de campo.
12.4.2 - Classificação de Solos Segundo a HRB
Essa classificação surgiu com o Método de Dimensionamento do Índice de Grupo (IG) e baseia-se em ensaios
normais de caracterização de solos, tais como: granulometria, limites de liquidez e de plasticidade.
a) Índice de Grupo (IG)
É um número inteiro, dado pela expressão:
IG = 0,2.a + 0,005.a.c + 0,01.b.d onde:
a = % que passa na #200 - 35, ou seja, a = p - 35
• se p for maior que 75%, adota-se p = 75
• se p for menor que 35%, adota-se p = 35
b = % que passa na #200 - 15, ou seja, b = p - 15
• se p for maior que 55%, adota-se p = 60
• se p for menor que 15%, adota-se p = 15
c = valor do Limite de Liquidez, ou seja, c = LL - 40
• se LL for maior que 60%, adota-se LL = 60
• se LL for menor que 40%, adota-se LL = 40
d = valor do Índice de Plasticidade, ou seja, d = IP - 10
• se IP for maior que 30%, adota-se IP = 30
• se IP for menor que 10%, adota-se IP = 10
De acordo com a fórmula de Índice de Grupo, 0 ≤ IG ≤ 20.
b) Ensaio CBR
O método de ensaio CBR deve consiste das seguintes etapas:
− no cilindro de CBR faz-se a compactação de cinco corpos de prova, cada um deles com teor de umidade
crescente, sendo dois pontos com umidade abaixo da ótima, dois com umidade acima e um com umidade
próxima à ótima. Em seguida, esses corpos de prova são ensaiados à penetração de um pistão com
101
19,37cm2 de área a uma velocidade de penetração de 0,12 cm/min, com energia de compactação corres-
pondente a 10 golpes de soquete por camada, em 5 camadas.
− os corpos de prova devem ficar imersos por 4 dias antes do
ensaio de penetração, tempo esse em que se mede a expansão
do solo contido no cilindro.
− determina-se então, o valor da pressão correspondente à pene-
tração de 0,1" e de 0,2", obtendo-se o valor de CBR através
das expressões
CBR1 = p0,1" / 70,31 CBR2 = p0,2" / 105,46
se CBR1 > CBR2, adota-se CBR1.
se CBR2 > CBR1, repete-se o ensaio; na persistência adota-se
CBR2.
������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
������������������������������������
����������������������
sobrecarga
pistão: área = 3 pol 2
força
cilindro 6 pol.
penetração: 0,05 pol/min.
corpo-de-provaimerso 4 dias
Os valores de 70,31 e 105,46 são padronizados e obtidos no ensaio CBR com amostra de brita graduada, su-
posto material ideal para pavimento. Desse modo, é possível traçar uma curva γs x h e uma γs x CBR, para o
solo ensaiado com energia de compactação correspondente a 10 golpes/camada. Em seguida, repete-se o
mesmo procedimento para energias correspondentes a 25 e 55 golpes. Monta-se um gráfico γs x h, com curvas
de mesmo CBR, obtendo-se assim, os valores de densidade e umidade que proporcionem o CBR típico do solo
ensaiado.
12.5 - PECULIARIDADES DOS PROJETOS DE PAVIMENTOS
Na elaboração de projetos de pavimentos existem diversos fatores limitantes que devem ser preliminarmente
identificados e estudados. Tanto as características regionais, quanto as limitações técnicas e econômicas devem
ser de total conhecimento do projetista a fim de caminhar rumo a um projeto que possa ser executado aten-
dendo, de fato, às condições pré-estabelecidas.
As camadas constituintes dos pavimentos são, em geral, compostas por materiais disponíveis nas proximidades
da obra a ser realizada. Tais materiais nem sempre atendem às condições mínimas de resistência às solicita-
ções previstas, tornando necessário utilizar recursos técnicos para adequá-los a essas condições. A estabiliza-
ção química ou granulométrica dos materiais é essencial nesse processo, conferindo aos mesmos propriedades
físicas (como a resistência coesiva), mediante a utilização de estabilizantes químicos (cimento, cal, betume etc.)
ou estabilização granulométrica, ambos os processos seguidos de compactação, conferindo resistência mecâni-
ca aos pavimentos.
Os recursos, na maioria das vezes escassos, estabelecem limites no projeto, os quais refletem diretamente na
qualidade do pavimento. Mesmo conhecendo-se os níveis de solicitações previstas e demais características
relacionadas ao comportamento do pavimento em sua vida em serviço, a escassez de recursos acabam por
102
conduzir a um projeto de menor qualidade. Quando adotada tal alternativa é necessário elaborar e efetivar uma
política adequada de manutenção e reabilitação do pavimento construído. Vale ressaltar que cabe neste caso
uma avaliação detalhada dos custos associados a cada estratégia de projeto a fim de não se incorrer em um
gasto ainda maior.
12.6 – BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA
AASHTO (1993) - Guide for Design of Pavement Structures. American Association of State Highway and Trans-portation Officials. Washington, DC
BAPTISTA, C.N. (1976) - Pavimentação. Tomos I, II e II. Editora Globo, Porto Alegre, RS
BELINCANTA, A. (2000) – Tópicos de Compactação de Solos. Série Apontamentos. Editora EDUEM. UEM, Maringá, PR
DNER (1981) - Manual de Pavimentação. - Departamento Nacional de Estrada de Rodagem. Rio de Janeiro, RJ PETROBRÁS (1996) - Manual de Serviços de Pavimentação. Petrobrás Distribuidora S.A., Rio de Janeiro, RJ SENÇO, W. (1985) - Pavimentação. Grêmio Politécnico, São Paulo, SP SÓRIA, M. H. A. (1997) - Projeto de Pavimentos. Notas de Aulas – Projeto de Pavimentos. EESC/USP, São
Carlos, SP YODER, E.J.; WICTZAC, M.W. (1975) - Principles of Pavement Design. John Wiley and Sons. New York
103
UEM
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
GRUPO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES - GET 13 - PROJETO DE PAVIMENTOS
MÉTODO DE PROJETO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS DO DNER
(Murillo Lopes de Souza - DNER, Rio de Janeiro, 1981) "Design of Flexible Pavements Considering Mixed Loads and Traffic Volume"
autoria de W.J. Turnbull; C.R. Foster e R.G. Ahlvin, do Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA e conclusões obtidas na Pista Experimental da AASHTO (AASHTO Road Test)
13.1 - CAPACIDADE DE SUPORTE
A determinação da capacidade de suporte do subleito e dos materiais granulares constitutivos dos pavimentos
é feita pelo CBR (California Bearing Rating), em corpos de prova indeformados ou moldados em laboratório,
nas condições de massa específica e umidade especificadas para o serviço no campo e submetidos a
embebição durante quatro dias. Quando necessário, em vez do CBR, pode-se usar um CBR corrigido em função
do Índice de Grupo (IG), que é denominado Índice de Suporte (IS). O Índice de Suporte é dado por:
2IS IS
IS IGCBR += , com a condição IS < CBR e que ISCBR = CBR
onde: CBR = valor CBR determinado no ensaio respectivo e nas condições descritas anteriormente.
ISIG = um valor dado na tabela a seguir:
ÍNDICE DE GRUPO (IG) ISIG
0 20
1 18
2 15
3 13
4 12
5 10
6 9
7 8
8 7
9 a 10 6
11 a 12 5
13 a 14 4
15 a 17 3
18 a 20 2
Anteprojetos: para efeito de estimativa, quando não se dispõe do valor de CBR, pode-se adotar como
capacidade de suporte dos materiais, o valor do ISIG. Como o pavimento é dimensionado em função da
capacidade de suporte do subleito, existe três alternativas:
a) em função do CBR (ISCBR, o mais comum)
b) em função do IS
c) em função do ISIG
104
O subleito e as diferentes camadas do pavimento devem ser compactadas de acordo com os valores fixados
nas "Especificações Gerais":
− os 20 cm superiores do subleito, a camada de melhoria de subleito e a sub-base, devem apresentar grau de
compactação ≥ 100% com relação ao ensaio realizado na energia normal.
− a base deve ser compactada a 100%, no mínimo, da compactação obtido no ensaio na energia
intermediária (ou até obter a densidade determinada na curva γs x h, CBR).
13.2 - CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS GRANULARES
De maneira geral, os materiais componentes das camadas devem seguir a seguinte especificação:
a) materiais para reforço do subleito
− IS ou CBR > que o subleito
− expansão < 2%
b) materiais para sub-base
− IS ou CBR > 20
− IG = 0
− expansão < 1% (medida com sobrecarga de 10lbs)
c) materiais para base
− IS ou CBR > 80
− expansão < 0,5% (medida com sobrecarga de 10lbs)
− Limite de liquidez (LL) ≤ 25
− Índice de plasticidade (IP) ≤ 6
Caso o LL seja superior a 25 e/ou o IP seja superior a 6, o material pode ser empregado em base (satisfeitas as
demais condições), desde que o equivalente de areia (EA) seja superior a 30%. Para um número de repetições
do eixo-padrão, durante o período de projeto N ≥ 106, podem ser empregados materiais com CBR ≥ 60 e as
faixas granulométricas E e F da AASHTO.
Os materiais para base devem se enquadrar numa das seguintes faixas granulométricas:
PORCENTAGEM EM PESO PASSANDO
PENEIRAS A B C D E F
2" 100 100 - - - -
1" - 75 - 90 100 100 100 100
3/8" 30 - 65 40 - 75 50 - 85 60 - 100 - -
No 4 25 - 55 30 - 60 35 - 65 50 - 85 55 - 100 70 - 100
No 10 15 - 40 20 - 45 25 - 50 40 - 70 40 - 100 55 - 100
No 40 8 - 20 15 - 30 15 - 30 25 - 45 20 - 50 30 - 70
No 200 2 - 8 5 - 15 5 - 15 5 - 20 6 - 20 8 - 25 A fração que passa na peneira 200 deve ser inferior a 2/3 da fração que passa na peneira 40. A fração graúda
deve apresentar um desgaste Los Angeles inferior a 50.
105
13.3 - TRÁFEGO
O pavimento é dimensionado em função do número equivalente (N) de operações de um eixo tomado como
padrão, durante o período de projeto escolhido. Desse modo, deve-se definir o prazo de duração do pavimento,
o tipo de veículos que vão transitar pela via e as cargas por eixo de cada tipo de veículo. Assim, define-se a
quantidade de veículos que deverá transitar pela via, em termos médios.
Vp = Vo (1+pt)
onde: Vo = VDM inicial em um sentido (veículo diário médio)
t = taxa média anual de crescimento de tráfego
Vp = VDM num sentido, no fim do período p
p = número de anos de projeto
O volume diário médio, durante o período será:
21 (Vo + Vp)Vm =
O volume total de tráfego durante o período de projeto será:
Vt = 365.p.Vm
Admitindo uma taxa não linear de crescimento t, tem-se:
Vp = Vo (1+t)p
O volume total de tráfego durante o período de projeto será:
t(1 + t) p - 1Vt = 365 x Vo
Se houver insuficiência de dados, t = 0,5.
Conhecido Vt, calcula-se N, que é o número equivalente de operações do eixo simples padrão durante o período
de projeto e o parâmetro de tráfego usado no dimensionamento.
N = Vt x (FE) x (FC)
(FE) x (FC) = FV
N = Vt x (FV)
Após a definição do número de veículos que irão trafegar pela via, determina-se o tipo de veículos que circulará
no trecho, através de pesquisas de tráfego para o trecho ou de trechos similares. Dessa forma, determina-se o
Fator de Eixo (FE) que é a soma ponderada do número de eixos dos veículos e a % deles no tráfego total, ou
seja:
FE = % veículos de 2 eixos x 2 + % veículos de 3 eixos x 3 + % veículos de 4 eixos x 4 + ...
O FC, Fator de Carga, é o número de eixos padrão equivalentes ao tráfego considerado, ou seja, através da
pesquisa de tráfego, determina-se as % de cargas por eixo simples e em tandem, multiplicando-se a % pelo
Fator de Equivalência de Operações definido pelos ábacos apresentados a seguir:
106
0
5
10
15
20
25
0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000 Fator de Equivalência de Operações, FEO
(1) : 10 ^ ((((P1/P0) ^ 0,5) -1) / 0,231)
gráfico DNER calculado(1)
Eixo simples
Carga por eixo (ton)
Fator de Equivalência de Operações Método do DNER (adaptado)
0
5
10
15
20
25
30
0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000 Fator de Equivalência de Operações, FEO
gráfico DNER calculado(1)
(1) : 10 ^ ((((P1/P0) ^ 0,5) - 1) / 0,26)
Tandem duplo
Carga por eixo (ton)
Fator de Equivalência de Operações Método do DNER (adaptado)
107
(1) : 10 ̂((((P1/P0) ̂0,5) -1) / 0,26)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0,01 0,1 1 10 100 1000Fator de Equivalência de Operações, FEO
DNER (tabela)calculado (1)
Tandem triplo
carga por eixo (ton)
Fator de Equivalência de Operações Método do DNER (adaptado)
Assim, faz-se a Σ Fator de Equivalência (para cada carga) x % de eixos com essa carga, obtendo-se o Fator de
Carga, FC.
O número de operações do eixo padrão é dado por:
N = 365 x p x Vm x FE x FC x FR
O FR é o Fator Climático Regional, que é função da altura média anual de chuva. No Brasil, adota-se FR = 1,00.
Por outro lado, de acordo com os materiais constitutivos do pavimento, tem-se uma tabela de Coeficientes de
Equivalência Estrutural k, como se segue:
COMPONENTES DO PAVIMENTO COEFICIENTE k
base ou revestimento de concreto betuminoso 2,00
base ou revestimento de pré-misturado a quente, de graduação densa 1,70
base ou revestimento de pré-misturado a frio, de graduação densa 1,40
base ou revestimento por penetração 1,20
base granular 1,00
sub-base granular 0,77
melhoria do subleito 0,71
solo-cimento com σr 7dias > 45 kgf/cm2 1,70
solo-cimento com 38 kgf/cm2 < σr 7dias < 45 kgf/cm2 1,40
solo-cimento com σr 7dias < 38 kgf/cm2 1,00
108
Os coeficientes estruturais são designados por: revestimento kR base kB sub-base kS melhoria do subleito kM
13.4 - ESPESSURA MÍNIMA DE REVESTIMENTO BETUMINOSO
A fixação da espessura mínima a adotar para os revestimentos betuminosos é utilizada tanto para proteger a
camada de base dos esforços impostos pelo tráfego, como para evitar a ruptura do próprio revestimento por
esforços repetidos de tração na flexão.
N Espessura mínima de revestimento betuminoso
N < 106 tratamentos superficiais betuminosos
106 < N ≤ 5x106 revestimentos betuminosos com 5,0 cm de espessura
5x106 ≤ N < 107 concreto betuminoso com 7,5 cm de espessura
107 < N ≤ 5x107 concreto betuminoso com 10,0 cm de espessura
N > 5x107 concreto betuminoso com 12,5 cm de espessura
13.5 - DIMENSIONAMENTO DO PAVIMENTO
O gráfico relaciona, para valores de CBR ou IS, valores de espessura com coeficiente de equivalência estrutural
k =1, com número de operações do eixo padrão. Desse modo, sabendo-se o valor de N e o valor de CBR
correspondente, determina-se a espessura da camada. A espessura mínima a considerar para camadas
granulares é 10 cm. A espessura Hm é a espessura total necessária para um material com CBR ou IS = m; hn é
a espessura da camada do pavimento com CBR ou IS = n etc. Mesmo que o CBR (IS) do material da sub-base
seja superior a 20, determina-se a espessura para CBR (IS) = 20, por esta razão, usam-se sempre, os símbolos
H20 e h20 para designar as espessuras de pavimento sobre a sub-base e da sub-base, respectivamente. Os
símbolos B e R designam, respectivamente, as espessuras da base e do revestimento. Uma vez determinadas
as espessuras Hm, Hn e H20 pelo gráfico da figura 2 e R pela tabela de espessura mínima de revestimento
betuminoso, as espessuras da base (B), sub-base (h20) e reforço do subleito (hn), são obtidas pela resolução
sucessiva das seguintes inequações:
RkR + BkB > H20 (1)
RkR + BkB + h20kS > Hn (2)
RkR + BkB + h20kS + hnkRef > Hm (3)
Para sub-base com CBR ≥ 40 e N > 106, admite-se substituir na inequação (1), H20 por 0,2 x H20.
Para N > 107, recomenda-se substituir, na inequação (1), H20 por 1,2 x H20.
109
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
1,0E+03 1,0E+04 1,0E+05 1,0E+06 1,0E+07 1,0E+08 1,0E+09
Operações do eixo padrão de 8,2 ton.
Espessura do pavimento em cm
20 %
6 % 7 %
8 %
10 % 12 %
15 %
3 %
4 %
5 %
2 %
Gráfico de Dimensionamento de Pavimentos do Método do DNER (adaptado)
D N ER
667
22
MÉTODO DE PROJETO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
RIO DE JANEIRO 1981
MT-DNER-INSTITUTO DE PESQUISAS RODOVIÁRIAS
DIVISÃO DE INFORMÁTICA TÉCNICO CIENTÍFICA
MINISTÉRIO DOS TRANSPORTES
DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM INSTITUTO DE PESQUISAS RODOVIÁRIAS
DIVISÃO DE INFORMÁTICA TÉCNICO-CIENTÍFICA
667
22
MÉTODO DE PROJETO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
ENGº MURILLO LOPES DE SOUZA
3ª Edição
RIO DE JANEIRO 1981
Resumo
No presente trabalho apresenta-se um método de dimensionamento de pavimentos flexíveis com base na experiência do Corpo de Engenheiros do Exército dos Estados Unidos da América do Norte e em algumas conclusões obtidas na Pista Experimental da AASHO.
SUMÁRIO
Páginas
1 - Introdução.................................................................................................................................................. 7
2 - Capacidade de suporte........................................................................................................................... 7
3 - Classificação dos materiais granulares empregados no pavimento............................................... 8
4 - Tráfego....................................................................................................................................................... 10
5 - Fator climático regional........................................................................................................................... 14
6 - Coeficiente de equivalência estrutural.................................................................................................. 15
7 - Espessura mínima de revestimento betuminoso................................................................................ 16
8 - Dimensionamento do pavimento............................................................................................................ 16
9 - Exemplo de dimensionamento................................................................................................................ 20
10 - Acostamento............................................................................................................................................... 30
11 - Pavimento por etapas................................................................................................................................ 30
7
1 – Introdução – O método ora apresentado tem como base o trabalho "Design of Flexible Pavements
Considering Mixed Loads and Traffic Volume", da autoria de W.J. Turnbull; C.R. Foster e R.G. Ahlvin,
do Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA e conclusões obtidas na Pista Experimental da
AASHTO.
2 – Capacidade de suporte - A determinação da capacidade de suporte do subleito e dos materiais
granulares constitutivos dos pavimentos é feita pelo CBR (California Bearing Rating), em corpos de
prova indeformados ou moldados em laboratório, nas condições de massa específica e umidade
especificadas para o serviço no campo e submetidos a embebição durante quatro dias.
Quando se desejar e for justificável uma segurança maior, em vez do CBR, pode-se
usar um CBR corrigido em função do Índice de Grupo (IG), que é denominado Índice de Suporte (IS).
O Índice de Suporte é dado por:
IS = CBR + CBRIG
2
com a condição IS ≤ CBR
CBR = valor CBR determinado no ensaio respectivo e nas condições descritas anteriormente.
CBR IG = um valor dado na tabela a seguir.
TABELA – 1
Índice de Grupo
(IG)
CBR IG
0 20
1 18
2 15
3 13
4 12
5 10
6 9
7 8
8 7
9 a 10 6
11 a 12 5
13 a 14 4
15 a 17 3
18 a 20 2
8
A tabela anterior pode ser substituída por outra desde que se disponha de melhor condição
entre IG e CBR*.
Exemplos de cálculo de IS
Exemplo 1 – Calcular o IS de um material que apresente CBR = 10 e IG = 9.
CBR = 10
CBRIG= 6
CBR + CBRIGIS =2
= 10 + 62
= 8
Exemplo 2 – Calcular o IS de um material que apresente CBR = 12 e IG = 1.
CBR = 12
CBRIG= 18
IS = 12
No caso de anteprojetos, para efeito de estimativa apenas, e quando não se dispõe do valor
de CBR, pode-se tomar, como capacidade de suporte dos materiais, o valor do CBRIG. Como o pavimento é
dimensionado em função da capacidade de suporte do subleito, vê-se que há três alternativas:
a) em função do CBR
b) em função do IS
c) em função do CBRIG
O procedimento normal é o dimensionamento em função do CBR e a adoção das
alternativas b ou c e deve ser convenientemente justificada.
O subleito e as diferentes camadas do pavimento devem ser compactadas de acordo com
os valores fixados nas "Especificações Gerais", recomendando-se que, em nenhum caso, o grau de
compactação deve ser inferior a 100% com relação ao ensaio AASHTO normal.
Os materiais do subleito devem apresentar uma expansão, medida no ensaio CBR, menor
ou igual a 2%.
3 - Classificação dos materiais granulares empregados no pavimento
a) Materiais para reforço do subleito, os que apresentam:
IS ou CBR > que o subleito
expansão ≤ 2%
* CBR tem o mesmo significado de ISC (Índice Suporte Califórnia)
9
b) Materiais para sub-base, os que apresentam:
IS ou CBR ≥ 20
IG = 0
expansão ≤ 1% (medida com sobrecarga de 10lbs)
c) Materiais para base, os que apresentam:
IS ou CBR ≥ 80
expansão ≤ 0,5% (medida com sobrecarga de 10lbs)
Limite de liquidez (LL) ≤ 25
Índice de plasticidade (IP) ≤ 6
Caso o limite de liquidez seja superior a 25 e/ou o índice de plasticidade seja superior a 6, o
material pode ser empregado em base (satisfeitas as demais condições), desde que o equivalente de areia
(EA) seja superior a 30%.
Para um número de repetições do eixo-padrão, durante o período de projeto N ≤ 106, podem
ser empregados materiais com CBR ≥ 60 e as faixas granulométricas E e F da AASHTO.
Os materiais para base granular devem se enquadrar numa das seguintes faixas
granulométricas:
TABELA – 2
Porcentagem em peso passando
Peneiras A B C D E F
2" 100 100 - - - -
1" - 75 - 90 100 100 100 100
3/8" 30 – 65 40 – 75 50 - 85 60 - 100 - -
No 4 25 – 55 30 – 60 35 – 65 50 – 85 55 - 100 70 - 100
No 10 15 – 40 20 – 45 25 – 50 40 – 70 40 - 100 55 - 100
No 40 8 – 20 15 – 30 15 – 30 25 – 45 20 - 50 30 - 70
No 200 2 - 8 5 - 15 5 - 15 5 - 20 6 - 20 8 - 25
A fração que passa na peneira no 200 deve ser inferior a 2/3 da fração que passa na peneira
no 40. A fração graúda deve apresentar um desgaste Los Angeles inferior a 50. Pode ser aceito um valor de
desgaste maior, desde que haja experiência no uso do material.
Em casos especiais podem ser especificados outros ensaios representativos da
durabilidade da fração graúda.
10
Para o caso de materiais lateríticos, as “Especificações Gerais” fixarão valores para
expansão, índices de consistência, granulometria e durabilidade da fração graúda.
4 – Tráfego - O pavimento é dimensionado em função do número equivalente (N) de operações de um eixo
tomado como padrão, durante o período de projeto escolhido. A Fig. 1 e Tabela 8 dão os fatores de
equivalência de operação entre eixos simples e em “tandem”, com diferentes cargas e o eixo simples
padrão com carga de 8,2 t (18000 lbs).
Sendo V1 o volume médio diário de tráfego no ano de abertura, num sentido e admitindo-se
uma taxa t% de crescimento anual, em progressão aritmética, o volume médio diário de tráfego, Vm,
(num sentido) durante o período, P anos, será:
V1 [2 + (P – 1) t/100]
2Vm =
O volume total de tráfego (num sentido) durante o período, Vt, será:
Vt = 365 x P x Vm
Admitindo-se uma taxa, t%, de crescimento anual, em progressão geométrica, o volume total
de tráfego, Vt, durante o período de projeto é dado por:
365 V1 [(1 + t/100)P – 1]
t/100Vt =
Conhecido Vt, calcula-se N, que é o número equivalente de operações do eixo simples
padrão durante o período de projeto e o parâmetro de tráfego usado no dimensionamento.
N = Vt x (FE) x (FC)
(FE) x (FC) = FV
N = Vt x (FV)
FE é um fator de eixos, isto é, um número que multiplicado pelo número de veículos, dá o
número de eixos correspondentes. FC é um fator de carga, isto é, um número que multiplicado pelo
número de eixos que operam, dá o número de eixos correspondentes ao eixo padrão. FV é um fator de
veículo, isto é, um número que multiplicado pelo número de veículos que operam, dá, diretamente, o
número de eixos correspondentes ao eixo padrão.
Para o cálculo de FE, FC e FV, é necessário conhecer a composição de tráfego. Para isto, é
necessário fazer uma contagem do tráfego na estrada que se está considerando, estudando-se um
certo volume total de tráfego, Vt (para o período de amostragem). Faz-se a contagem do número total
de eixos, n e pesam-se todos estes eixos.
11
Tem-se n = Vt x (FE), donde, FE =
Com os dados de pesagem, organiza-se um quadro, como o seguinte, grupando-se os
diversos eixos por intervalos de carga, representados pelo seu ponto central:
TABELA – 3
(1) (2) (3) (4)
Eixos simples
(t) Percentagem Fator de equivalência Equivalência de
operações
Eixos tandem
(t)
Os valores da coluna 3 são obtidos da Fig. 1 e Tabela 8.
Os valores da coluna 4 são produtos dos valores da coluna 2 pelos da coluna 3.
O somatório dos valores da coluna 4 representa o produto 100 x (FC), isto é,
Equivalência = 100 FC
Donde, FC =
FV = (FE) x (FC)
Normalmente, o cálculo de N é feito de acordo com as seguintes etapas:
n
Vt
Equivalência
100
12
a) Cálculo de Vt através de dados estatísticos da estrada que se está considerando,
incluindo-se a fixação de V1 (onde devem ser levados em conta os tráfegos gerado e desviado), do tipo
de crescimento e de sua taxa t. O cálculo de Vt pode ser feito também em face de um estudo econômico
da região.
b) Cálculo de FV através dos FV individuais (FVi) para as diferentes categorias de veículos,
determinadas numa estação de pesagem representativa da região e das percentagens Pi
(determinadas no item a) com que estas categorias de veículos ocorrem na estrada que está sendo
considerada.
Σ (Pi) x (F.Vi)100F.V =
Os diferentes veículos são classificados pelo DNER nas seguintes categorias:
a) automóveis;
b) ônibus;
c) caminhões leves, com dois eixos simples, de rodas simples;
d) caminhões médios, com dois eixos, sendo o traseiro de rodas duplas;
e) caminhões pesados, com dois eixos, sendo o traseiro “tandem”;
f) reboques e semi-reboques: as diferentes condições de veículos, em unidades múltiplas.
Os F.Vi para automóveis e caminhões leves (embora calculáveis) são desprezíveis,
interessando especialmente, os F.Vi para caminhões médios, pesados e reboques e semi-reboques.
Exemplo 1
Para dados de uma pesagem efetuada e adotando os fatores de equivalência da Fig.1 e
Tabela 8, resultaram os seguintes F.Vi.
Classe de veículo F.Vi
Automóveis -
Caminhões leves -
Caminhões médios 1,67
Caminhões pesados 13,17
Reboques e semi-reboques 10,12
Ônibus 0,76
Exemplo 2
Calcular o número N para uma estrada, que apresenta um Vm = 1600 (P = 20 anos). Os F.Vi
são os do exemplo anterior. A composição de tráfego é a seguinte:
13
Automóveis 50%
Caminhões leves 4%
Ônibus 5%
Caminhões médios 32%
Caminhões pesados 8%
Reboques e semi-reboques 1%
100%
Solução
a) Considerando o tráfego total
Σ (Pi) x (F.Vi)100
F.V = = 5x0,76 + 32x1,67+ 8x13,17 + 1x10,12 = 0,038 + 0,535 + 1,050 + 0,101 = 1,724100
Vt = 365x P x Vm = 365 x 20 x 1600 = 11.700.000
N = Vt x (F.V) = 11.700.000 x 1,724 = 20.200.000 = 2,02 x 107
b) Considerando só o tráfego comercial
Caminhões leves 4%
Caminhões médios 32%
Caminhões pesados 8%
Reboques e semi-reboques 1%
Ônibus 5%
50%
Ou
Ônibus 10%
Caminhões leves 8%
Caminhões médios 64%
Caminhões pesados 16%
Reboques e semi-reboques 2%
100%
Σ (Pi) x (F.Vi)100
F.V = = 64x1,67+ 16x13,17 + 2x10,12 + 1x0,76 = 1,070 + 2,100 + 0,203 + 0,076 = 3,449100
Vm = 0,5x1600 = 800; Vt = 365x P x Vm = 365 x 20 x 800 = 5.850.000
N = Vt x (F.V) = 5.850.000 x 3,449 = 20.200.000 = 2,02 x 107
O valor de Vm deve estar de acordo com a capacidade de tráfego da estrada. O Bureau of
Public Roads dos EEUU dá as seguintes indicações sobre capacidade de tráfego das rodovias:
14
NOTA: Bureau of Public Roads, atual Federal Highway Administration.
TABELA – 4
Capacidade: volume médio diário de tráfego(automóveis e caminhões nas
duas direções) Porcentagem
de veículos
comerciais Rodovia rural
com 2 faixas
de tráfego
Rodovia rural com 4
faixas de tráfego
Rodovia urbana
com 4 faixas de
tráfego
0 5750 19250 37500
10 5200 17500 34000
20
4800 16050 31000
NOTA: No Brasil, no entanto, a percentagem de veículos comerciais oscila entre 50% e 70% do tráfego
total.
O tráfego, para efeito de projeto, é o da faixa de tráfego mais solicitada. À falta de dados
mais precisos, são fornecidas as seguintes indicações:
Percentagens de tráfego comercial (em relação ao tráfego comercial nos dois sentidos) na
faixa de tráfego tomada para projeto.
TABELA – 5
Número de faixas de
tráfego
(2 sentidos)
% de veículos comerciais
na faixa de projeto
2 50
4 35 a 48
6 ou mais
25 a 48
5 – Fator climático regional – Para levar em conta as variações de umidade dos materiais do pavimento
durante as diversas estações do ano (o que se traduz em variações de capacidade de suporte dos
materiais) o número equivalente de operações do eixo padrão ou parâmetro de tráfego, N, deve ser
multiplicado por um coeficiente (FR) que, na pista experimental da AASHTO, variou de 0,2 (ocasião em
que prevalecem baixos teores de umidade) a 5,0 (ocasiões em que os materiais estão praticamente
saturados). É possível que, no método, objeto deste trabalho, estes coeficientes sejam diferentes, em
função da diferença de sensibilidade à variação do número N; é possível, ainda, pensar-se num fator
climático que afetaria a espessura do pavimento (em vez do número N) e, que seria, ao mesmo tempo,
função desta espessura.
15
O coeficiente final a adotar é uma média ponderada dos diferentes coeficientes sazonais,
levando-se em conta o espaço de tempo em que ocorrem.
Parece mais apropriado a adoção de um tal coeficiente, quando se toma para projeto, um
valor de CBR compreendido entre o que se obtém antes e o que se obtém depois da embebição, isto é,
um valor correspondente à umidade de equilíbrio. Não se dispõe no Brasil, por enquanto, de elementos
experimentais para tal fixação e, como tem sido adotada a embebição dos corpos de prova CBR como
norma geral, fica-se quase sempre do lado de segurança, adotando um FR = 1.
A determinação dos valores CBR em amostras indeformadas e não embebidas, retiradas de
antigos pavimentos, em estado de equilíbrio, bem como o estudo das variações sazonais das deflexões
Benkelman, poderão fornecer elementos, não só para fixação mais conveniente dos valores CBR a
adotar em projeto, como para a estimativa dos fatores climáticos.
6 - Coeficiente de equivalência estrutural – São os seguintes os coeficientes de equivalência estrutural
para os diferentes materiais constitutivos do pavimento:
TABELA – 6
Componentes do pavimento Coeficiente k
Base ou revestimento de concreto
betuminoso
2,00
Base ou revestimento de pré-misturado
a quente, de graduação densa 1,70
Base ou revestimento de pré-misturado
a frio, de graduação densa 1,40
Base ou revestimento betuminoso por
penetração 1,20
Camadas granulares
1,00
Solo-cimento com resistência a compressão
a 7 dias superior a 45 kgf/cm2 1,70
Idem, com resistência a compressão a 7
dias entre 45 e 28 kgf/cm2 1,40
Idem, com resistência a compressão a 7
dias entre 28 e 21 kgf/cm2 1,20
Bases de Solo-Cal 1,20
16
NOTA: Pesquisas futuras podem justificar mudanças nestes coeficientes.
Os coeficientes estruturais são designados, genericamente, por:
Revestimento : kR
Base : kB
Sub-base : kS
Reforço : kRef
7 - Espessura mínima de revestimento betuminoso - A fixação da espessura mínima a adotar para os
revestimentos betuminosos é um dos pontos ainda em aberto na engenharia rodoviária, quer se trate de
proteger a camada de base dos esforços impostos pelo tráfego, quer se trate de evitar a ruptura do
próprio revestimento por esforços repetidos de tração na flexão. As espessuras a seguir recomendadas,
visam, especialmente, as bases de comportamento puramente granular e são ditadas pelo que se tem
podido observar.
TABELA – 7
N
Espessura mínima de revestimento betuminoso
N < 106 Tratamentos superficiais
betuminosos
106 < N ≤ 5x106 Revestimentos betuminosos com
5,0 cm de espessura
5x106 ≤ N < 107 Concreto betuminoso com 7,5 cm
de espessura
107 < N ≤ 5x107 Concreto betuminoso com 10,0 cm
de espessura
N > 5x107 Concreto betuminoso com 12,5 cm
de espessura
No caso de adoção de tratamentos superficiais, as bases granulares devem possuir alguma
coesão, pelo menos aparente, seja devido à capilaridade ou entrosamento de partículas.
8 - Dimensionamento do pavimento O gráfico constante da Fig.2 dá a espessura total do pavimento, em
função de N e de IS ou CBR; a espessura fornecida por este gráfico é em termos de material com k =
1,00, isto é, em termos de base granular. Entrando-se em abscissas, com o valor de N, procede-se
verticalmente até encontrar a reta representativa da capacidade de suporte (IS ou CBR) em causa e,
procedendo-se horizontalmente, então encontra-se, em ordenadas, a espessura total do pavimento.
Supõe-se, sempre, que há uma drenagem superficial adequada e que o lençol d’água
subterrâneo foi rebaixado a, pelo menos, 1,50 m em relação ao greide de regularização.
17
Fator de Equivalência de Operações
Car
ga p
or e
ixo
em to
n
EIXOS EM TANDEM
Fator de Equivalência de Operações
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
100101,00,10,010,0010,0001 1000
EIXO SIMPLES
100101,00,10,010,0010,0001 1000
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Fig.1: Fator de Equivalência de Operações Método do DNER (adaptado)
18
108107106105104103 109
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
Espe
ssur
a do
Pav
imen
to e
m c
entím
etro
s
Operações de eixo de 18.000 lbs (8,2 ton)
CBR = 20
CBR = 15
CBR = 12
CBR = 8
CBR = 7
CBR = 6
CBR = 5
CBR = 10
CBR = 3
CBR = 4
CBR = 2
Fig. 2: Gráfico de Dimensionamento do Método do DNER (adaptado)
R R
��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
BHm h20
H20Hn
hn
Fig. 3: Gráfico de Dimensionamento do Método do DNER (adaptado)
19
No caso de ocorrência de materiais com CBR ou IS inferior a 2, é sempre preferível
fazer a substituição, na espessura de, pelo menos 1,00 m, por material com CBR ou IS superior a 2.
A espessura mínima a adotar, para compactação de camadas granulares é de 10 cm,
a espessura total mínima para estas camadas, quando utilizadas, é de 15 cm e a espessura máxima
para compactação é de 20 cm.
TABELA – 8
CARGA/EIXO
(t)
FATOR DE
EQUIVALÊNCIA
6 0,04
8 0,08
10 0,15
12 0,29 Eixos
14 0,58 em
16 0,92 “tandem”
18 1,50
20 2,47 (triplo)
22 4,00
24 6,11
26 9,88
28 14,82
30 20,80
32 33,00
34 46,80
36 70,00
38 80,00
40 130,00
A Fig.3 dá a simbologia utilizada no dimensionamento do pavimento, Hm designa, de
modo geral, a espessura total de pavimento necessário para proteger um material com CBR ou IS = m
etc.; hn designa, de modo geral, a espessura de camada de pavimento, com CBR ou IS = n etc.
Mesmo que o CBR ou IS da sub-base seja superior a 20, a espessura de pavimento
necessário para protegê-la é determinada como se este valor fosse 20 e, por esta razão, usam-se
sempre, os símbolos H20 e h20 para designar as espessuras de pavimento sobre a sub-base e da sub-
base, respectivamente.
Os símbolos B e R designam, respectivamente, as espessuras da base e do
revestimento.
20
Uma vez determinadas as espessuras Hm, Hn e H20 pelo gráfico da Fig.2 e R pela
tabela representada no item 7, as espessuras da base (B), sub-base (h20) e reforço do subleito (hn),
são obtidas pela resolução sucessiva das seguintes inequações:
RkR + BkB ≥ H20 (1)
RkR + BkB + h20kS ≥ Hn (2)
RkR + BkB + h20kS + hnkRef ≥ Hm (3)
Quando o CBR da sub-base for maior ou igual a 40 e para N ≤ 106, admite-se
substituir na inequação (1), H20 por 0,8 x H20. Para N > 107, recomenda-se substituir, na inequação
(1), H20 por 1,2 x H20.
9 - Exemplo de dimensionamento
Exemplo 1
Dimensionar o pavimento para uma estrada, em que N = 103, sabendo-se que o
subleito apresenta um C.B.R. = 3 e dispondo-se de material para reforço do subleito, com C.B.R. =
9, de material para sub-base, com C.B.R. = 20 e de material para base, com C.B.R. = 60.
Solução
O revestimento será um tratamento superficial betuminoso, cuja espessura pode-se
desprezar.
A base tem coeficiente estrutural kB = 1,00; a sub-base tem um coeficiente estrutural kS
= 1; o reforço tem coeficiente estrutural kRef = 1.
H20 = B + R = 18 cm
H9 = 26 cm
H3 = 43 cm
B = 18 cm
B = 18 cm
B + h20 ≥ 26 cm; 18 cm + h20 ≥ 26 cm; h20 ≥ 26 cm – 18 cm = 8 cm
h20 = 15 cm
B + h20 + h3 ≥ 43 cm; 18 cm + 15 cm + h3 ≥ 43 cm; h3 ≥ 43 cm – 33 cm = 10 cm
h3 = 15 cm
21
Exemplo 2
Dimensionar o pavimento para uma estrada, em que N = 106, sabendo-se que o
subleito apresenta um C.B.R. = 12, dispondo-se de material para sub-base com C.B.R. = 40 e, para
base, com C.B.R. = 80.
Solução
O revestimento será um tratamento superficial betuminoso, cuja espessura pode-se
desprezar. A base tem coeficiente estrutural kB = 1,00; a sub-base tem um coeficiente estrutural kS =
1,0.
H20 = 25 cm = B + R
H12 = 34 cm
Como a sub-base apresenta um C.B.R = 40, pode-se substituir H20 por 0,8 x H20 =
0,8 x 25 cm = 20 cm.
B = 20 cm
B = 20 cm
B + h20 ≥ 34 cm; 20 cm + h20 ≥ 34 cm; h20 ≥ 34 cm – 20 cm = 14 cm
h20 = 15 cm
Exemplo 3
Dimensionar o pavimento para uma estrada, em que N = 7 x 106, sabendo-se que o
subleito apresenta um C.B.R. = 12 e dispondo-se de material para sub-base, com C.B.R. = 20 e para
base, com C.B.R. = 80.
Solução
O revestimento será um concreto asfáltico, com 7,5 cm de espessura. O revestimento
tem coeficiente estrutural kR = 2,00; a base tem um coeficiente estrutural kB = 1,00; a sub-base tem um
coeficiente estrutural kS = 1,00.
H20 = B + R = 28 cm
H12 = 38 cm
R = 7,5 cm
RkR + BkB ≥ H20 ; 2 x 7,5 cm + B ≥ 28 cm; B ≥ 28 cm – 15 cm = 13 cm
B = 15 cm
22
RkR + BkB + h20kS ≥ H12; 2 x 7,5 cm + 15 cm + h20 ≥ 38 cm; h20 ≥ 38 cm – 30 cm = 8 cm
h20 ≥ 8 cm
h20 = 15 cm
Exemplo 4
Dimensionar o pavimento para uma estrada, em que N = 6 x 107, sabendo-se que o
subleito apresenta um C.B.R. = 8, dispondo-se de material para sub-base com C.B.R. = 40 e, para
base, com C.B.R. = 80.
Solução
O revestimento será um concreto asfáltico, com 12,5 cm de espessura.
O revestimento tem coeficiente estrutural kR = 2,00; a base tem um coeficiente
estrutural kB = 1,00; a sub-base tem um coeficiente estrutural kS = 1,00.
H20 = 30 cm
HB = 64 cm
R = 12,5 cm
Sendo N = 6 x 107 ≥ 107, deve-se substituir H20 por 1,2 x H20 = 1,2 x 30cm = 36 cm.
RkR + BkB ≥ 1,2 x H20; 12,5 cm x 2 + B = ≥ 36 cm;
B ≥ 36 – 25 = 11 cm
B = 15 cm
RkR + BkB + h20kS ≥ H8; 25 cm + 15 cm + h20 ≥ 64 cm
h20 ≥ 64 cm – 40 cm = 24 cm
h20 = 24 cm
O pavimento será constituído por:
Revestimento de concreto asfáltico: 12,5 cm
Base granular: 15 cm
Sub-base granular: 24 cm
23
Ou, por exemplo, adotando-se,
B = 19 cm
RkR + BkB + h20kS ≥ H8; 25 cm + 19 cm + h20 ≥ 64 cm
h20 ≥ 64 cm – 44 cm = 20 cm
h20 = 20 cm
O pavimento será constituído por:
Revestimento de concreto asfáltico: 12,5 cm
Base granular: 19,0 cm
Sub-base granular: 20,0 cm
Exemplo 5
O estudo geotécnico do subleito de um trecho de 1 km de estrada fornece os
resultados constantes do boletim de sondagem e do quadro resumo de resultados de ensaios
transcritos a seguir:
Boletim de Sondagem – Subleito
Estaca Posição Furo Profundidade (m)
Classificação H.R.B.
0 C 1 0,00 – 0,30 A – 6 “ “ “ 0,30 – 1,00 A – 7-6 “ E 2 0,00 – 0,20 A – 6 “ “ “ 0,20 – 1,00 A – 7-6 “ D 3 0,00 – 0,30 A – 6 “ “ “ 0,30 – 1,00 A – 7-6 5 C 4 0,00 – 0,40 A – 6 “ “ “ 0,40 – 1,00 A – 7-6 “ E 5 0,00 – 0,30 A – 6 “ “ “ 0,30 – 1,00 A – 7-6 “ D 6 0,00 – 0,50 A – 6 “ “ “ 0,50 – 1,00 A – 7-6
10 C 7 0,00 – 0,50 A – 6 “ “ “ 0,50 – 1,00 A – 7-6 “ E 8 0,00 – 0,50 A – 6 “ “ “ 0,50 – 1,00 A – 7-6 “ D 9 0,00 – 0,50 A – 6 “ “ “ 0,50 – 1,00 A – 7-6
15 C 10 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ E 11 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ D 12 0,00 – 0,60 A – 6
24
Boletim de Sondagem – Subleito (continuação)
Estaca Posição Furo Profundidade (m)
Classificação H.R.B.
15 D 12 0,60 – 1,00 A – 7-6 20 C 13 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ E 14 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ D 15 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6
25 C 16 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ E 17 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ D 18 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6
30 C 19 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ E 20 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ D 21 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6
35 C 22 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ E 23 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ D 24 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6
40 C 25 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ E 26 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ D 27 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6
45 C 28 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ E 29 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ D 30 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6
50 C 31 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ E 32 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ D 33 0,00 – 0,60 A – 6 “ “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6
25
Quadro resumo dos resultados de ensaios – subleito
Estaca Posição Profundidade Classificação Grau de com-pactação (%)
C.B.R.
0 C 0,00 – 0,30 A – 6 100 9 “ “ 0,30 – 1,00 A – 7-6 “ 4 5 “ 0,00 – 0,40 A – 6 102 12 “ “ 0,40 – 1,00 A – 7-6 “ 3
10 “ 0,00 – 0,50 A – 6 100 12 “ “ 0,50 – 1,00 A – 7-6 “ 5
15 “ 0,00 – 0,60 A – 6 104 12 “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ 3
20 “ 0,00 – 0,60 A – 6 103 15 “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ 3
25 “ 0,00 – 0,60 A – 6 103 14 “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ 4
30 “ 0,00 – 0,60 A – 6 101 12 “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ 5
35 “ 0,00 – 0,60 A – 6 100 10 “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ 5
40 “ 0,00 – 0,60 A – 6 105 12 “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ 4
45 “ 0,00 – 0,60 A – 6 102 10 “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ 5
50 “ 0,00 – 0,60 A – 6 99 15 “ “ 0,60 – 1,00 A – 7-6 “ 3
Os estudos de uma jazida para sub-base, cuja planta de situação consta da Fig. 4,
forneceu os resultados constantes do boletim de sondagem e d quadro resumo de resultados de
ensaios apresentados a seguir. Boletim de sondagem – jazida para sub-base
Furo Nº Profundidade (m)
Classificação (H.R.B.)
1 0,00 – 0,20 SOLO ORGÂNICO “ 0,20 – 2,00 A – 2–4 2 0,00 – 0,30 SOLO ORGÂNICO “ 0,30 – 2,00 A – 2–4 3 0,00 – 0,30 SOLO ORGÂNICO “ 0,30 – 2,00 A – 2–4 4 0,00 – 0,30 SOLO ORGÂNICO “ 0,30 – 2,00 A – 2–4 5 0,00 – 0,30 SOLO ORGÂNICO “ 0,30 – 2,00 A – 2–4 6 0,00 – 0,30 SOLO ORGÂNICO “ 0,30 – 2,00 A – 2–4 7 0,00 – 0,30 SOLO ORGÂNICO “ 0,30 – 2,00 A – 2–4 8 0,00 – 0,20 SOLO ORGÂNICO “ 0,20 – 2,00 A – 2–4 9 0,00 – 0,20 SOLO ORGÂNICO “ 0,20 – 2,00 A – 2–4
26
Quadro resumo dos resultados de ensaios – sub-base
Furo Nº Profundidade C.B.R.
1 0,20 – 2,00 30 2 0,30 – 2,00 18 3 0,20 – 2,00 20 4 0,30 – 2,00 35 5 0,30 – 2,00 30 6 0,30 – 2,00 38 7 0,30 – 2,00 35 8 0,20 – 2,00 30 9 0,20 – 2,00 36
A base será construída com produtos de britagem.
Dimensionar o pavimento, para um valor N = 107
Solução
Análise estatística dos valores C.B.R. do subleito e sub-base e do grau de com-
pactação do subleito.
NOTA: Poderão ser adotados outros coeficientes estatísticos, desde que justificados.
Solo A – 6 (Subleito) – C.B.R.
X X X - X (X – X)2
9 12 3 9 12 – 0 0 12 – 0 0 X =
13311 = 12
12 – 0 0 15 – 3 9 14 – 2 4 σ = 39
10 = 1,98
12 – 0 9 10 – 2 4 15 – 0 0 Xmín = 12 - = 11
1,29 x 1,9811
10 – 2 4 15 – 3 9 133 39
C.B.R. (para projeto) = 11
Solo A – 7-6 (Subleito) – C.B.R.
X X X - X (X – X)2
4 4 0 0 3 – 1 1 5 – 1 1 X =
4411 = 4
3 – 1 1 3 – 1 1 4 – 0 0 σ = 8
10 = 0,90
5 – 1 1 5 – 1 1 4 – 0 0 Xmín = 4 - = 4
1,29 x 0,9011
27
Solo A – 7-6 (Subleito) – C.B.R. - Continuação
X X X - X (X – X)2
5 – 1 1 3 – 1 1 44 8
C.B.R. (para projeto) = 4
Grau de compactação (Subleito)
X X X - X (X – X)2
100 102 2 4 102 – 0 0 100 – 2 4 X =
111911 = 102
104 – 2 4 103 – 1 1 103 – 1 1 σ = 394
9 = 7,05
101 – 1 1 100 – 2 4 105 – 3 9 Xmín = 30 – 2 x
1,29 x 7,059
102 – 0 0 99 – 3 9
1119 37 -0,68 x 1,93 = 100
O grau mínimo de compactação do subleito é 100
Grau de compactação (Subleito)
Solo A – 2-4 (jazida para sub-base – C.B.R.)
X X X - X (X – X)2
30 30 0 0 18 – 12 144 20 – 10 100 X =
2729 = 30
35 – 5 25 30 – 0 0 38 – 8 64 σ = 39
10 = 1,98
35 – 5 25 30 0 0 0 36 – 6 36 Xmín = 12 - = 11
1,29 x 1,9811
272 394 C.B.R. (para projeto) = 24
Com base nos boletins de sondagem, nos quadros resumos de ensaios e na análise
estatística, são apresentados, na Fig. 5, o perfil longitudinal e as seções transversais de solos do
subleito e, na Fig.6, os perfis de solo da jazida de sub-base.
28
É considerando as seções transversais de solos do subleito, que será feito o
dimensionamento do pavimento.
Estaca 0 A situação mais desfavorável é no bordo esquerdo, onde se dispõe apenas de 20
cm de solo A-6, com C.B.R = 11.
O revestimento será de concreto asfáltico com 7,5 cm de espessura e coeficiente
estrutural kR = 2,00.
A base tem um coeficiente estrutural kB = 1,00
A sub-base tem um coeficiente estrutural kS = 1,00; tendo em vista o solo A-6, que
será considerado como um reforço virtual, o reforço tem coeficiente estrutural kRef = 1,00 e
C.B.R = 11.
H20 = 27 cm
H11 = 41 cm
H4 = 73 cm
R = 7,5 cm
RkR + BkB ≥ H20 ; 2 x 7,5 cm + B ≥ 27 cm; B ≥ 28 cm – 15 cm = 12 cm
B = 15 cm
RkR + BkB + h20kS ≥ H11; 2 x 7,5 cm + 15 cm + h20 ≥ 41 cm
h20 ≥ 41 cm – 15 cm – 15 cm = 11 cm
h20 = 15 cm
RkR + BkB + h20kS + h11kRef ≥ H4
2 x 7,5 cm + 15 cm + 15 cm + h11 ≥ 73 cm
h11 ≥ 73 cm - 15 cm - 15 cm - 15 cm = 28 cm
h11 ≥ 28 cm
Dispõe-se, no entanto, de apenas 20 cm do solo A-6 com C.B.R = 11 e o cálculo da
espessura da sub-base deve ser refeito, considerando-se a existência dos 20 cm de A-6.
29
RkR + BkB + h20kS + h11kRef ≥ H4
2 x 7,5 cm + 15 cm + h20 + 20 cm ≥ 73 cm
h20 ≥ 73 cm - 50 cm = 23 cm
h20 = 23 cm
Estaca 5
A situação mais desfavorável é no bordo esquerdo, onde se dispõe apenas de 30
cm de solo A-6, quando se necessita, como foi visto, de no mínimo 38 cm.
Basta fazer o cálculo de espessura de sub-base.
R = 7,5 cm
B = 15 cm
RkR + BkB + h20kS + h11kRef ≥ H4
15 cm + 15 cm + h20 + 30 cm ≥ 73 cm
h20 ≥ 13 cm
h20 = 15 cm
Estaca 10 a 50
Dispõe-se de uma espessura de solo A-6 maior que a necessária (28 cm), como foi
calculada para a estaca 0.
R = 7,5 cm
B = 15 cm
h20 = 15 cm
Tem-se, então, as espessuras de pavimento em todas as estacas onde foi
levantada uma seção transversal de solos e o problema agora é adotar uma variação de espessura do
lado da segurança e tendo em vista as condições de canteiro de obra.
30
Organizam-se quadros como o seguinte:
Estacas Revestimento
(cm)
Base
(cm)
Sub-base
(cm)
0 a 5 7,5 15 23
5 a 10 7,5 15 15
10 a 50 7,5 15 15
10 – Acostamento – Não se dispõe de dados seguros para dimensionamento dos acostamentos, sendo
que sua espessura está, de antemão, condicionada à da pista de rolamento, podendo ser feita
reduções de espessura, praticamente, apenas na camada de revestimento. A solicitação de
cargas é, no entanto, diferente e pode haver uma solução estrutural diversa da pista de
rolamento.
A adoção nos acostamentos da mesma estrutura da pista de rolamento tem efeitos
benéficos no comportamento desta última e simplifica os problemas de drenagem; geralmente,
na parte correspondente às camadas de reforço e sub-base, adota-se, para acostamentos e
pista de rolamento, a mesma solução, procedendo-se de modo idêntico para a parte
correspondente à camada de base, quando o custo desta camada não é muito elevado. O
revestimento dos acostamentos pode ser, sempre, de categoria inferior ao da pista de rolamento.
Quando a camada de base é de custo elevado, pode-se dar uma solução de menor
custo para os acostamentos.
Algumas sugestões têm sido apontadas para a solução dos problemas aqui
focalizados, como:
a) adoção, nos acostamentos, na parte correspondente à camada de base, de
materiais próprios para sub-base granular de excepcional qualidade, incluindo
solos modificados por cimento, cal etc.
b) consideração, para efeito de escolha de revestimento, de um tráfego nos
acostamentos da ordem de, até 1% do tráfego na pista de rolamento.
11 – Pavimentos por etapas – Muitas vezes, quando não se dispõe de dados seguros sobre a
composição de tráfego, é conveniente a pavimentação por etapas, havendo ainda a vantagem
de, ao se completar o pavimento para o período de projeto definitivo, eliminarem-se as pequenas
irregularidades que podem ocorrer nos primeiros anos de vida do pavimento.
A pavimentação por etapas é especialmente recomendável quando, para a primeira etapa, pode-
se adotar um tratamento superficial como revestimento, cuja espessura é, perfeitamente
desprezível; na Segunda etapa a espessura a acrescentar vai ser ditada, muitas vezes, pela
condição de espessura mínima de revestimento betuminoso a adotar.
31
Exemplo
Uma estrada apresenta um volume médio diário de tráfego V1 = 150, com uma taxa
de crescimento anual, em progressão geométrica, t = 6% e um fator de veículo F.V = 1,7.
[(1 + t/100)P – 1]t/100
Para um período P = 2 anos, tem-se Vt = 365 V1 x3
Vt = 109.000
N = Vt x (F.V.) = 109.000 x 1,7 = 1,86 x105
Para um período P = 15 anos, tem-se:
N = 2,13 x 106
Sendo 2 o C.B.R. do subleito, tem-se, para a primeira etapa (com tratamento
superficial betuminoso como revestimento), H2 = 87 cm. Para a segunda etapa (em que o revestimento
betuminoso mínimo deve ser 5 cm, em função de N), H2 = 100 cm. A diferença é 100 – 87 cm = 13 cm
e deve ser construído, para a segunda etapa, um revestimento de concreto asfáltico (kR = 2,00) com
6,5 cm de espessura.
Sendo 15 o C.B.R. do subleito, tem-se, para a primeira etapa, H15 = 28 cm e, para a
segunda etapa, H15 = 31 cm, a diferença é 31 cm – 28 cm = 3 cm e deve-se construir, para a Segunda
etapa, um revestimento betuminoso com 5 cm de espessura.