degradação do lastro ferroviário – principais aspectos e

TRANSPORTES | ISSN: 2237-1346 62

Degradação do lastro ferroviário – principais aspectos

e estudos de caso José Pires1, Robson Costa2, Liedi Bernucci3

, Rosângela Mo"a4, Edson de Moura5�

1Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, USP, [email protected] 2Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, USP, [email protected] 3Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, USP, [email protected] 4Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, USP, [email protected] 5Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, USP, [email protected]

Recebido: 06 de março de 2016

Aceito para publicação: 13 de outubro de 2017

Publicado: 29 de outubro de 2017

Editor de área: Jorge Barbosa Soares

RESUMO A camada de lastro é considerada como um dos mais importantes elementos de um

perfil estrutural ferroviário, exercendo um papel singular no comportamento mecânico

deste. Devido ao tráfego e aos procedimentos de manutenção, ao longo do tempo, o

lastro tende a se degradar. O obje8vo deste ar8go é avaliar a evolução da degradação

do lastro por meio de parâmetros como granulometria, Coeficiente de Não Uniformi-

dade (CNU), forma e seus dis8ntos modos de degradação. Adicionalmente, apresenta-

se uma visão geral referente à deterioração do lastro e, dentro deste contexto, dois

estudos baseados em ensaios laboratoriais de degradação por abrasão, em conjunto

com um procedimento que considera imagens dos grãos e o cisalhamento destes. De

maneira geral, este ar8go mostra diferentes modos de degradação e uma adequada

representação qualita8va da evolução da degradação dos grãos através dos métodos

u8lizados baseados em ensaio de abrasão com obtenção de imagens e de cisalha-

mento.

ABSTRACT The ballast layer of a railway structural profile is considered one of the most important

elements of the railway structure having a singular role on its mechanical behavior. Due

to traffic and maintenance ac8ons, over 8me, the ballast material tends to degrade.

The objec8ve of the paper is to evaluate the ballast degrada8on evolu8on in terms of

grada8on (Non-Uniformity Coefficient), shape and its dis8nct modes. This paper pre-

sents a review concerning ballast degrada8on and two studies based on degrada8on

laboratory tests in terms of abrasion within an image-based procedure and shearing

tests. Generally, the paper showed different degrada8on modes and an adequate rep-

resenta8on of the grains degrada8on evolu8on via methods based on abrasion tests

with images obtainment and shearing.

Palavras-chaves: Lastro ferroviário,

Degradação do lastro ferroviário,

Superestrutura ferroviária.

Keywords: Railway ballast,

Ballast degrada8on,

Railway superstructure.

DOI:10.14295/transportes.v25i3.1340

1. INTRODUÇÃO

Olastroeacamadagranularsuperiordoqueseconsideracomosuperestruturaferroviaria,sendocom-

postaporgraoscubicos,graduadosentreasfraçoes12,0e63,0mm,emcondiçaocompactadaetendo

vaziosassociados.Acamadadelastrotemfunçoesrelacionadasaresistencia,deformabilidadeedrena-

gem,demaneiraaproporcionaruma“fundaçao”solidaparaagradeferroviaria,drenagemadequada,

distribuiçaouniformedastensoesetambema'lexibilidade,alemdepermitirareconstituiçaodonive-

lamentoverticalnosentidolongitudinalefornecerabsorçaoderuıdosevibraçao(SeligeWaters,1994).

Acapacidadedolastroderealizarsuasfunçoesedeterminadapeloestadofısicodoconjuntogranular

epelascaracterısticasdosgraosemtermosdetamanho,formato,resistencia,etc.OdaeIwashita(1999)

argumentamqueocomportamentodosmateriaisgranularesedeterminadopeloarranjodaspartıculas

ecaracterısticasinterpartıculas,enquantoqueRaymond(1985)comentaqueascaracterısticasgeome-

tricasdosgraossaodeımparimportanciaparaaestabilidadedavia.

Pires, J., Costa, R., Bernucci, L., Motta, R., Moura, E. Volume 25 | Número 3 | 2017


Comointuitodeorientararespeitodaadequabilidadedomaterialdolastro,diferentesnormasmen-

cionamarespeitodagranulometriaaserutilizada.AsFiguras1e2mostram,respectivamente,exemplos

defaixasgranulometricasreferentesasnormasutilizadasparaolastroemferroviasdealtacargano

Brasil(VALE)eEUA(AREMA)edepassageirosnaEuropaeSuıça(SN670110eCFFR211,respectiva-

mente)eosdevidoscoe'icientesdegradaçao(Coe'icientedeNaoUniformidade,CNU=D60/D10;eCoe'i-

cientedeCurvatura,CC=D302/D60.D10,ondeD60,D30eD10representamovalorreferentea60,30e10%

dematerialpassantenacurvagranulometrica).A importanciadetaiscoe'icientesresidenofatodos

mesmosindicaremaamplitudedotamanhodosgraos.EmrelaçaoaosvaloresdeCNU,noqueconcerne

adegradaçao,Indraratnaetal.(2011)citamqueasespeci'icaçoesdelastrodediferentespaısesnormal-

menteutilizamumintervalodeCNUentreaproximadamente1,5e3,0.Estesconcluıramqueoslastros

uniformementegraduadossofremmaioresdeslocamentosesaomaisvulneraveisaquebra,emcompa-

raçaocomlastrosbemgraduados.

Figura 1. Curvas granulométricas do lastro, segundo diferentes normas

Figure 2. Coeficientes de gradação, segundo diferentes normas



2. DEGRADAÇÃO DO LASTRO FERROVIÁRIO

Osgraosdelastrointeragemnaturalmenteentresi,criandopontosdecontato.Emfunçaodasmagnitu-

desdastensoes,acumulaçaodetrafegoeaçoesdesocarianospontosdecontato,osgraostendemase

degradar,provocandoperdadepartedodesempenhomecanicodacamadadelastro.Taldegradaçaoe

fatorsingularnocomportamentomecanicodolastro,sendoassociadaaoesmagamentodosgraospor

fenomenosrelacionadosaoatritoe/ouquebra,acarretandonageraçaodematerialmais'ino,quetende

apreencherosvaziosgranulares(colmataçao).Assim,estudosarespeitodastendenciasdedegradaçao

mostram-seespecialmenteimportantesparamelhorcompreensaodestemecanismo.

Acolmataçaodacamadadelastroecausadapordiferentesfenomenos,taiscomodegradaçaodos

graos,bombeamentodematerial 'inodosubleito(ousublastro), aporteexterno (material transpor-

tado),abrasaoentredormentesegraoseintemperismo.Cabemencionarqueaorigemdos'inosque

colmatamacamadadelastropodeserosoloprovenientedosubleito,materialtransportadooumesmo

poeirasexternas.

Asfontesdecolmataçaosaodiversasepodemvariardelocalparalocal,dependendodousodafer-

rovia,dotrafegoedosmateriaisempregados,porexemplo.SegundoSeligeWaters(1994),dadosdo

ReinoUnidomostraramasprincipaisfontesdecolmataçaodolastrocomosendooaporteexterno(52%)

eodanoaograoondeseincluioefeitodasocaria(41%).Entretanto,dadosnorte-americanosindicaram

queafontemaiordecolmataçaoseriaaquebradosgraos(76%)devidoaotrafego,manutençao,intem-

perismo,etc.(Figura3).Poroutrolado,particularmenteemferroviasdealtascargas(≥30,0t/eixo)que

transportammineriodeferro,observa-seumasigni'icantecontribuiçaoacolmataçaoadvindadaqueda

domaterialdosvagoes,aqualfoireportadaporVale(2011)eIonescu(2005),referindo-seaferrovias

noBrasileAustralia,respectivamente.

Figura 3. Fontes de colmatação do lastro nos EUA (a) e Reino Unido (b) (Selig e Waters, 1994)

Emgeral,osvaloresmostramummontantesigni'icativodematerialquecolmataolastropordegra-

daçaodosgraos,devidoaotrafegoemanutençao.Aproposito,emoutrosestudos,destavezconduzidos

pelaAssociationofAmericanRailroads(AAR),veri'icou-se75a90%decolmatagemcommaterialad-

vindodaquebradelastro,oqualfoiacumuladoaolongode300MilhoesdeToneladasBrutasTranspor-

tadas(MTBT).

DeacordocomLekarpetal.(2000),oesmagamentodosgraoseumprocessoprogressivo,iniciando-

secomtensoesrelativamentebaixaseresultandoemgraduaisalteraçoesnaestruturagranularena

densidadedomaterial.DeacordocomTerzaghiePeck(1962),omecanismodecompressaodeenroca-

mentoseoresultadodoesmagamentodepontosdecontato,comaltosvaloresdetensoeseorearranjo

daspartıculasduranteaaplicaçaodecargas.Assim,ummecanismosimilareesperadoqueocorranos

pontosdecontatodosgraosdelastro,especialmentesobcargasmaisaltas.AFigura4mostraumdia-

gramaesquematicodastensoesemummaterialdegranulometriasuniformeemelhorgraduado(Go-

tschol,2002apudNeidharteSchulz,2011).



Figura 4. Diagrama esquemático das tensões nos grãos (Gotschol, 2002 apud Neidhart e Schulz, 2011)

DeacordocomIndraratnaeSalim(2003),adegradaçaodolastrodependedefatorescomoampli-

tude,frequenciaenumerodeciclosdecarga,densidadedacamada,granulometria,angularidadeeforma

dosgraos,etc.Entretanto,ofatormaissigni'icantequegovernaaquebradolastroearesistenciaafra-

turadassuaspartıculas.

Talqualotrafego,asmanutençoesdageometriadaviapormeiodasaçoesdesocariapodemprovocar

consideraveldanoaograo.Defato,ometodoeconsideradocomodestrutivo,dopontodevistadolastro.

Noentanto,taismanutençoespermitemumarapidacorreçaodageometria,aindaque,aomesmotempo,

tendamadegradarosgraos,especialmenteduranteainserçaodashastesvibratoriasdoequipamento.

De acordo comAursudkij (2007), as inserçoesdashastes tendemaquebrar grandes agregados, en-

quantoqueacompressaodosgraossobodormentecausaabrasaonasuperfıciedosgraos,comoocorre

durante o carregamento pelo trafego (ambos produzem degradaçaomenor e similar). Perales et al.

(2011)concluıramqueasocariaprovocatensoesnosgraosmaisproximasdaquelasrelacionadasaum

choquedoqueumfenomenopropagadoaolongodotempo,comoaabrasao.Nurmikolu(2005)citauma

pesquisadeChrismer(1988),referenteaomaterialdelastrosubmetidoatrafegoemanutençaodurante

operıododetresanos,quemostrouumadegradaçaosigni'icativacausadapelasocaria,quemudoua

granulometriamaisdoqueotrafegoduranteoperıododeanalise.

Defato,omaterialdolastropodedegradardediferentesmodos.DeacordocomRaymondeDiyaljee

(1979),oprocessodedegradaçaodosgraosdelastropodeocorrerdetresmaneiras:quebraemaproxi-

madamenteduaspartessimilares,quebradasprojeçoesangulares,eesmagamento/moagemdepeque-

nasasperezas.AFigura5mostraexemplosdegraosdelastrodegradadospordesgaste(abrasao)eque-

bra.

(a) (b)

Figura 5. Degradação do lastro por abrasão (a) e quebra (b)

Aquebradepartıculaseadissecaçaodosgraosocorrendogeralmentesobaltosnıveisdetensoes,

enquantoqueaabrasaoeofenomenonoqualpartıculasmuitopequenassedesintegramdasuperfıcie

dograo,independentementedosnıveisdetensoes(Indraratnaetal.,2011).Dentrodestecontexto,In-

draratnaetal.(2005)identi'icaramqueamaiorpartedadegradaçaodolastroeprimariamenteconse-

quenciadaquebradeangularidadescomconsideravelatrito/abrasao.



Sobtrafego,oschoqueseasaltaspressoesinduzidaspelacargadistribuıdaatravesdasuperfıciede

contatoentreosgraoseosdormentescriamumcanaldedistribuiçaodetensoeseasconcentraçoes

destastensoesnasarestaspodemprovocarasuapropriaquebra,alemdetenderatriturar/moerapor-

çaodematerialdelastro,especialmentesobodormente.

Como resultado da degradaçao dos graos de lastro, diferentes fraçoes granulares sao geradas,

incluindooqueeconsideradomaterial'ino(menorqueumdiametroespecı'ico,porexemplo,12,5mm).

Emgeral,ovalordeaproximadamente30%dematerial'inoetidocomoindicadordenıvelmaximode

contaminaçaodeumacamadadelastro,indicandoumpossıvel'imdesuavidautil(Lichtberger,2005;

SeligeWaters,1994;Esveld,1993).

Sobtensoesadvindasdotrafegoemanutençoes,agranulometriadolastrosofrealteraçoes,gerando

diminuiçaodoındicedevazios/porosidadedacamada.Comoresultadodoatritoe/ouquebra,omaterial

'inoproduzido,quandosomadoaentradadeagua,dependendodagranulometriadaspartıculasoriun-

dasdadegradaçao,podeprovocarosurgimentodeporo-pressoesnegativas(sucçao),acarretandoalte-

raçoesnaresistenciaenapermeabilidade.Ainda,adegradaçaoafetaaformadograo,tendendo-oao

arredondamento,comconsequenciasnocomportamentomecanicodolastro.

Duranteoprocessodedegradaçao,aevoluçaodoformatodograopodeindicarcaracterısticasrela-

cionadas aoprocessodedeterioraçaodo lastro. SegundoMvelaseet al. (2012), ındices geometricos

comoesfericidadeearredondamentopodemserutilizadosparaavaliaradeterioraçaodosgraos.Oar-

redondamentoecalculadocomoataxadasomadosraiosreferenteasarestasemrelaçaoaoraiomaximo

docırculoinscrito,divididopelonumerodegraosavaliados(Wadell,1932)podendoaindasercalculado

pormeiodosvaloresdeperımetroearea.

Comointuitodesimularadegradaçaodolastro,testesdeabrasao(ensaiosLosAngeles,MilleMicro

Deval)saoumaimportantebaseparaaavaliaçaoquantoaadequabilidadedomaterial(SeligeBoucher,

1990).Alemdisso,testestriaxiaisdegrandeescala(Fortunato,2005;Ionescu,2004)eaparatosdesi-

mulaçaodetrafegoesocaria(Paderno,2010;Aursudkij,2007)temsidoutilizadosparaavaliaradegra-

daçaodolastrosobdiferentescondiçoesdetrafegoesocaria.EstudorealizadopelaAAR(1989)mostrou

claradiferençanadegradaçaoentremateriaisdediferentesqualidadesemtermosde“AbrasionNumber”

(AN=LAA+5MA)emfunçaodovalordeMTBT(Figura6).OstermosLAAeMAreferem-seaLosAngeles

AbrasioneMillAbrasionrespectivamente.

Figure 6. Degradação do lastro relacionando os valores de AN e MTBT



Rothlisbergeretal.(2006)citamacorrelaçaoentreosresultadosdosensaiosdeabrasaoLosAngeles

(LAA)comofenomenodeabrasaoinduzidopelotrafego,aocontrariodaconclusaoobtidaporAursudkij

(2007)queassociouosresultadosdaquelesensaioscomadegradaçaodecorrentedasocaria.Oprimeiro

relataaindaqueoenvelhecimentodolastroeprimeiramenterelacionadocomasaçoesdesocaria,como

observadoporAursudkij(2007)equeoambientecrıticodolastroelimitadoaomaterialafetadopor

ela.

SegundoRutheTia(1998),adegradaçaodoagregadopodeocorrerduranteseumanuseio,processo

demistura,transporteecompactaçao,quandopodeseralteradasuagradaçaoe,consequentemente,seu

comportamentoaolongodotempo.OsautoresavaliaramtresgraduaçoescomvaloresdeabrasaoLAA

semelhantes,submetendo-osaoGyratoryTestMachine(GTM),aplicando25,50,100e200giros.Osmes-

mosobservaramdiferençasquantoaenergiaaplicadaaocompararosensaios,sugerindoqueparauma

melhoravaliaçaodaqualidadedosagregados,sefaznecessarioousodocompactadorgiratorio.Nocaso

dautilizaçaodesteultimo,devidoarestriçoesdoequipamentoquantoaodiametrodograo,paraolastro

ferroviariotem-seanecessidadedeseutilizarmetodosdedecalagemgranulometrica,a'imdeadequar

omaterialagranulometriarealdomesmo.Sevi(2008),Klincevicius(2011)eMerheb(2014),porexem-

plo,utilizaramgraosemescalareduzida(4-25mm)porintermediodometododagraduaçaoparalela,a

'imdeseavaliaradegradaçaodolastro.

Nosultimosanos,metodosnumericostemsidousadosparaavaliarocomportamentodolastroem

degradaçao.Dentreestes,destacam-seosmetodosdemodelagemdescontınuosqueconsideramoma-

terialcomoumamontoadodepartıculasrıgidas.Acorrentedominantenamodelagemnumericabase-

adaemmeiosdescontınuoseconhecidacomoDEM(DiscreteElementMethod),cujometodoecapazde

analisarmultiploscorposeminteraçaosubmetidosadeslocamentoserotaçoes.Adetecçaodoscontatos

einteraçoesentreoscorpossaoosaspectosmaisimportantesdometodo,quesedistinguepelacapaci-

dadedeperceberecriarnovoscontatosduranteocalculo.

Objetivando representar a quebra do lastro, diferentes estrategias tem sido utilizadas como, por

exemplo,asubstituiçaodepartıculasporumgrupoequivalentedestas,apartirdeumcriteriodefalha

prede'inidoeaconsideraçaodecadapartıculacomoumaglomeradoporosoconstruıdoporpartıculas

menoresaglomeradas.AsFiguras7(a)e7(b)mostram,respectivamente,exemplosdemodelosdegraos

delastro,deacordocomIndraratnaetal.(2010)eLobo-GuerreroeVallejo(2005).

(a) (b)

Figura 7. Porção do aglomerado de grãos mostrando quebra de partícula (a) e detalhes da representação do lastro

degradado (b) em modelagem numérica (DEM)

Lobo-GuerreroeVallejo(2005)trataramapartıculacomoumaglomeradoporosointuindoavaliara

evoluçaodedegradaçaoemummodelorepresentativodolastroferroviario,utilizando-secomocriterios

dedegradaçaoonumerodecontatos(“coordinationnumber”)eacomparaçaoentreastensoesdetraçao



calculadaseumvalorlimite.Emoutrotipodeabordagem,Indraratnaetal.(2011)realizaramumestudo

dolastrosubmetidoacarregamentoscıclicosusando-seoconceitode“parallelbonds”,querepresenta

osgraosdelastrocomoumaglomeradodepartıculas.

3. ANÁLISE DE DEGRADAÇÃO DO LASTRO

A'imdeseestudaraevoluçaodadegradaçaodolastroemdiferentescondiçoes,doisdiferentesestudos

foramconduzidosnopresentetrabalho.Noprimeiro,testeslaboratoriaisdeabrasaobaseadosnoensaio

LAAforamrealizados,a'imdeavaliaraevoluçaodadegradaçaodolastroemfunçaodonumerodegiros,

tendocomoresultadososdesviosgranulometricoseaevoluçaodoformatodosgraos.Ainda,diferentes

caracterısticasquantoaosmodosdedegradaçaorelacionadosaabrasaoeaquebraforamestudadas.Em

umsegundoestudo,adegradaçaofoiavaliadapormeiodaprensadecompactaçaoporcisalhamento

giratoria(PCG),obtendo-seavariaçaogranulometricaeaevoluçaodosvaloresdoscoe'icientesdegra-

daçao.

3.1 Materiais e métodos

3.1.1 Ensaios de abrasão com obtenção de imagens

Omaterialdoprimeiroestudofoiumlastrocoletadoemumapedreirafornecedoradaempresasuıçade

ferrovias(CFF/SBB).Talmaterialcaracteriza-seporterumaorigemarenıtica,comcercade30%demi-

neraisduros,partıculasdediametroentre22,4e63,0mmevalorescaracterısticosderesistenciaaabra-

sao(LAA)entre11%e15%,estandoemacordocomanormaeuropeiaEN13450.Nestapesquisaa

amostrafoisubmetidaaensaiosdeabrasao,baseadosnoensaioLAAmediante100,200,300e400giros,

realizadossemasesferasdeaçonormalmenteempregadas,almejando-seevitarchoquesexcessivos,

maspromoverabrasao.

Paratanto,cercade100graosforamaleatoriamenteselecionadosdentreasfraçoesgranulometricas

referentesaomaterialde lastro,enumerados,a 'imdemanteromonitoramentodesuadegradaçao,

tendo sido capturadas as imagensdosmesmose,posteriormente,obtida a curva granulometricada

amostracomoumtodo.Emseguida,acadaestagiodoteste(referenteaumnumerodegiros),foram

determinadasascurvasgranulometricasdaamostra,alemdeobtidasasimagensdecadaumdosgraos

selecionadoseoseuarredondamento(Arr).Esteultimofoiveri'icadoatravesdoprocessamentodas

imagensedadeterminaçaodosvaloresdoperımetro(P)earea(A)(Arr=4πA/P2),referentesasima-

gensdosgraospelosoftwarePixcavator.Notocanteaobtençaodasimagens,paravisualizaçaodaevo-

luçaodadegradaçaoaolongodosestagiosdegiros,umaparatocompostodetripes,anteparoseoutros,

foimontadoparatal'inalidade.Alemdosresultadosrelacionadosagranulometriaeformadosgraos,os

valoresdeCNUeCCforamdeterminadosemcadaestagio,a'imdeseobterumamedidaquantitativada

evoluçaodadegradaçaodomaterial.Destemodo,apartirdagranulometriaedeobservaçoesvisuaisem

cadaestagiodecadagrao,osmodosdedegradaçaoeprincipaiscaracterısticasdurantecadafaseforam

identi'icados.

3.1.2 Ensaios em Prensa de Compactação por cisalhamento Giratório (PCG)

OmaterialdosegundoestudoeraoriundodeumapedreirafornecedoradelastroparaaEstradadeFerro

VitoriaMinas(EFVM)noBrasil.Talmaterialcaracteriza-seporterumaorigemgranıticaepartıculasde

diametroentre4,75e25,0mm.NopresenteestudoforamempregadasascurvasgranulometricasNºs3

e24daAREMA(2013),demododecalado,paraavaliarodesgastedolastroferroviario,emumaprensa

decompactaçaoporcisalhamentogiratorio(PCG3francesa).Inicialmente,aspartıculasforamcoloca-

dasemumabandeja,misturadas,homogeneizadasedivididasemquatrofraçoes,sendocadaumadis-

postadentrodeummoldecilındricocomdiametrode150mmealturade300mm.Emseguida,aamos-

traeradensi'icadapormeiodeumpeso(8kg)edeumamesavibratoriapor40segundosateatingira

alturadeensaio(280mm).



NaprensaPCG3,osagregadosforamsubmetidosaosesforçosdecompactaçaoporcisalhamento,a

umaforçaaxialde11.700N(valorestequecorrespondeaumatensaocisalhantede662KPa),angulo

deinclinaçaode1°erotaçaode33rpm.Considerou-se100,200,400,500,600,800e1000giros,sendo

queaposcadaestagiodoteste(referenteaosnumerosdegirosmencionados)foramdeterminadasas

curvasgranulometricasevaloresdeCNUeCC.

3.2 RESULTADOS

3.2.1 Ensaios de abrasão com obtenção de imagens

Talcomodescritoforamdeterminadasascurvasgranulometricasaolongodosestagiosdegirosrefe-

rentesaosensaiosdeabrasao.AsFiguras8e9mostramrespectivamentetaiscurvascomosvaloresde

CCeCNUobtidos,alemdavariaçaodadistribuiçaogranulometrica.

AFigura8mostraque,apos100giros,todasasfraçoesgranulometricasforamafetadaspeladegra-

daçaoeafraçaoentre0e22,4mmjatinhamontantedematerial'inosuperioraopermitidopelanorma

europeia(≈3%).Nossubsequentesciclos,odesviogranulometricoobservadofoimenor,comumamaior

tendenciadeaumentoediminuiçaonasfraçoes0-22,4mme50,0-63,0mm,respectivamente.

Figura 8. Curvas granulométricas do material submetido à abrasão e seus fatores de gradação

Nomontantedematerialmais'inogeradonasfraçoesentre0e22,4mme22,4e31,5mmhouveum

aumentoamedidaqueonumerodegirosseelevou.Nafraçaoentre31,5e40,0mmosresultadosnao

foramconclusivos,indicandoumpossıvelvalorlimitedegranulometriaemtornodessafaixagranulo-

metricaquantoaocomportamentodedegradaçaodomaterial,enquantoquenasfraçoesgranulometri-

casentre40,0e50,0mme,50,0e63,0mmhouvetendenciadedecrescimo,maisacentuadanocaso

destaultima.



Figura 9. Distribuição das frações granulométricas ao longo do ensaio

AFigura8mostraaindaumatendenciadeaumentolinearnoscoe'icientesdegradaçao(CNUeCC),

revelandoumaperdadepartedauniformidade.TendenciasimilarfoiobtidaporBoleretal.(2012)em

ensaiosLAAtambemcomlastro.

ApartirdosresultadosdosensaiosgranulometricosedeabrasaoLAA,alemdasimagensobtidase

observaçoesvisuais,diferentesmodosdedegradaçaoforamobservados(Figura10):

• Degradaçaopordesgaste–namaioriadaspartıculas(≈64%),ondefoiobservadaumatendencia

demaiorperdademassainicialesubsequentequeda,comtaxadearredondamentodosgraos

aproximadamenteconstante;

• Quebradegraoparcialetotal–quebrainicialdograo(basicamentearestas)semcriaçaodeuma

segundapartıculacomtamanhosimilar,alemdequebratotaldapartıculacomgeraçaodeum

segundograocomtamanhoaproximadamentesimilar.Posteriormente,emambososcasos,os

novosgraoscomseusdistintosvaloresdearredondamentoapresentaramumatendencialinear

deaumentodedegradaçaopordesgaste,caracterizadapelaelevaçaodoarredondamento.

Figura 10. Degradação do lastro por abrasão com quebra parcial

Asconclusoesobtidasreferentesaosmodosdedegradaçaovaoaoencontrodaquelasmencionadas

porRaymondeDiyaljee(1979).AsFiguras11e12mostramaevoluçaodoarredondamentodediversos

graos,segundoosmodosdedegradaçaopordesgasteequebracompleta,comsubsequentetendencia

dedegradaçaoporabrasao.Maioresinformaçoesedetalhesarespeitodosmodosdedegradaçaopodem

servistosemPireseDumont(2015).



Figura 11. Distribuição das frações granulométricas ao longo do ensaio

Apartirdosresultadosobtidos,pode-seobterumarelaçaoentreoarredondamentodosgraosenumero

degirosreferentesaoensaiodeabrasao(LAA)(Equaçao1).

R1=A.RN+R0(1)

EmqueR1,0:arredondamento'inaleinicial[-];

RN:numerodegiros;e

A:coe'icienteangular(entre10-2e10-3).

Figura 12. Evolução do arredondamento dos grãos devido à quebra



3.2.2 Ensaios em Prensa de Compactação por cisalhamento Giratório (PCG)

OsresultadosobtidosnoensaiosaomostradosnasFiguras13e14concernentesascurvasAREMANº

3e24,respectivamente.Observou-sequeacurvaAREMANº3, inicialmente(entre100e500giros)

apresentouvaloresdeCNUeCCmenores,emboraproximosdosmesmosreferentesacurvaNº24.A

curvaNº3,porem,apartirde600giros,apresentouvaloresdecoe'icientesdegradaçaomaioresem

relaçaoacurvaNº24emcercadeaproximadamente40%(CNU)e32%(CC)emrelaçaoaovalortotal

degiros.

AocompararosvaloresdeCNUdeambasascurvasgranulometricastestadasnointervaloentre1,5

e3,0,talcomomencionadoporIndraratnaetal.(2011)eutilizadoemespeci'icaçoesdelastrodediver-

sospaıses,observa-sequeapartirde400e200giros,ascurvasNº3e24,respectivamente,naoatendem

aorequisitopreconizado.Apartirde400giros,ovalordeCNUdeambasascurvas(Nº3eNº24)au-

mentousigni'icativamente.

AdegradaçaoobservadamostrouqueomaterialdegranulometriaNº24daAREMA,ao 'inaldos

ensaios,gerouumamenorquantidadedemateriais'inos,oquecontribuiparaapreservaçaodascondi-

çoesmecanicasdomaterial.

Figura 13. Curvas granulométricas e fatores de gradação de material de lastro, a partir da AREMA No 3 submetida a

cisalhamento

Ainda,comparando-seosresultadosdeCNUdosagregados(origemmineralogicadistinta)submeti-

dosaabrasao(LAA)(22,4mm≤D≤63,0mm)comaquelessubmetidosaosensaiosdecisalhamento

comaPCG(4,75mm≤D≤25,0mm),ao'inalde400giros,observa-sequeosvaloresdeCNUreferentes

ao ensaio de cisalhamento foram signi'icativamente maiores (aproximadamente 250%). Denota-se,

dessaforma,queaspartıculasaosofreremosesforçosdaprensagiratoriaapresentarammaiordesgaste

emcomparaçaocomoensaioLAA.

CONCLUSÕES

ReferenteaoensaiodeabrasaoLosAngeles(LAA),adegradaçaoocorreu,emgeral,dasfraçoes40,0-

50,0mm e 50,0-63,0mm para aquelas 0-22,4mm (material 'ino, colmatante) e 22,4-31,5mm. Os

resultadosreferentesafraçao31,5-40,0mmforaminconclusivospornaoapresentaremumatendencia

unicaaolongodoacumulodegirosensaiados.



Figura 14. (Curvas granulométricas e fatores de gradação de material de lastro, a partir da AREMA No 24 submetida ao

cisalhamento

Aolongodosestagiosdosensaios,diferentesmodosdadegradaçaodolastrorelacionadosa

abrasaoeaquebraforamdetectados.Ofenomenodaabrasaosemostroupresenteemtodosos

modosdedegradaçao,enquantoaquebraocorreudemaneiraparcialoucompletalogonoinıcio

dosensaios.

Aabrasaopordesgasteprovocouumaumentoaproximadamentelineardoarredondamento

emfunçaodoaumentodegirosnoensaioLAA.Poroutrolado,aquebradograofoicaracterizada

pelarupturadasarestasdosgraosoumesmoporumamaiorpartedeste,resultandoemalguns

casosemnovosvaloresdearredondamentonosgraosenvolvidos.Taisgraos,aposaruptura,

passaramaseguirumatendenciadeabrasao.

OmetodoutilizadobaseadoemensaiosdeabrasaoLAAeanalisedeimagensdosgraospermitiuob-

servar a degradaçao do lastro, especialmente nos casos de degradaçao por abrasao. Ademais, reco-

menda-searealizaçaodeensaiostriaxiaisemescalareal(semdecalagem),a'imdeveri'icaradegrada-

çaodolastroemtermosqualitativosequantitativos(modosdedegradaçao).

Quantoaoensaiodecisalhamento,osresultadosmostraramvaloresdeCNUmaioresnocasodacurva

granulometricaAREMANº3,indicando,dessaforma,desgastemaiselevadodessematerialemrelaçao

acurvagranulometricadaAREMANº24.

Osresultadosdoscoe'icientesdegradaçaoobservadosaolongodeambososensaiosrealizadosmos-

traramvaloresconsideravelmentediferentes.Talfatosedeuemfunçaodadiferençaentreostestesno

tocanteaomodoe intensidadedosesforçosaplicadosaomaterial.Desingular importanciaseriaum

estudoaseveri'icaracongruenciadosresultadosparacomaquelesobtidosemamostrascoletadasin

situ,submetidasnaosomenteaperıodosdeacumulodetrafego,mastambemaçoesdesocaria.

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