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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
Marcos Rodrigues da Silva
UTILIZAÇÃO DE MATERIAL FRESADO COM ADIÇÕES DE CIMENTO PORTLAND E PÓ DE PEDRA EM CAMADAS DE BASE E SUB-BASE
DE PAVIMENTOS
Santa Maria, RS 2016
Marcos Rodrigues da Silva
UTILIZAÇÃO DE MATERIAL FRESADO COM ADIÇÕES DE CIMENTO
PORTLAND E PÓ DE PEDRA EM CAMADAS DE BASE E SUB-BASE DE
PAVIMENTOS
Trabalho de conclusão de curso apresentado ao curso de Engenharia Civil, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Civil.
Orientador: Prof. Me. Magnos Baroni
Santa Maria, RS 2016
Marcos Rodrigues da Silva
UTILIZAÇÃO DE MATERIAL FRESADO COM ADIÇÕES DE CIMENTO PORTLAND E PÓ DE PEDRA EM CAMADAS DE BASE E SUB-BASE DE
PAVIMENTOS
Trabalho de conclusão de curso apresentado ao curso de Engenharia Civil, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Civil.
Aprovado em 11 de julho de 2016:
_______________________________________
Magnos Baroni, Me. (UFSM)
(Presidente/Orientador)
_______________________________________
Luciano Pivoto Specht, Dr. (UFSM)
_______________________________________
Tatiana Cureau Cervo, Dr. (UFSM)
Santa Maria, RS 2016
AGRADECIMENTOS
Primeiramente, gostaria de agradecer aos meus pais, Clio Rodrigues e
Terezinha Pereira juntamente com minhas irmãs Tatiana Rodrigues e Sabrina
Rodrigues, por todo carinho, amizade e confiança em mim depositada.
À minha namorada, Vanessa Bender por todo apoio, compreensão e
companheirismo em todos os momentos desta etapa.
Ao Prof. Me. Magnos Baroni, orientador deste trabalho, pela oportunidade
concedida, apoio em todos os momentos, dedicação e conhecimento compartilhado.
Aos Prof. Dr. Luciano Specht e Drª. Tatiana Cervo por aceitarem participar da
banca examinadora, pela consideração em dedicar atenção especial ao trabalho
desenvolvido e, ainda, por terem acompanhado meu trajeto desde a graduação,
dando apoio e suporte.
A Universidade Federal de Santa Maria e todo o corpo docente, pela
oportunidade de fazer parte da instituição e por todos ensinamentos repassados
durante a graduação.
Em especial ao Laboratório de Materiais de Construção Civil da UFSM, que
disponibilizou toda infraestrutura necessária para viabilização do estudo, bem como
os colegas Carlos Klamt e Mateus Tanski, pela ajuda e parceira na realização dos
ensaios.
Agradeço a Deus, que me deu força para não desistir e a todos meus amigos
que estiveram presentes e que, de alguma forma, contribuíram para a conclusão
desta pesquisa.
A todos, o meu muito obrigado!
RESUMO
UTILIZAÇÃO DE MATERIAL FRESADO COM ADIÇÕES DE CIMENTO PORTLAND E PÓ DE PEDRA EM CAMADAS DE BASE E SUB-BASE DE
PAVIMENTOS
AUTOR: Marcos Rodrigues da Silva
ORIENTADOR: Magnos Baroni
Sabendo-se da grande necessidade de preservação ambiental das matérias primas e o elevado custo que envolve as obras de pavimentação, torna-se indispensável à busca de materiais alternativos, que otimizem a sustentabilidade do meio rodoviário. A pesquisa se fundamenta na realização de ensaios laboratoriais em misturas de material fresado, pó de pedra e cimento Portland, com a finalidade de obtenção de possíveis traços que atendam às normativas especificadas pelo DNIT para o emprego em camadas de base e sub-base de pavimentos. Para o desenvolvimento do estudo, foi utilizado cimento pozolânico da marca Votorantim, tipo CP IV-32. O pó de pedra basáltico foi coletado na pedreira Dalla Pasqua. Já o material fresado foi obtido pela fresagem superficial de segmentos da rodovia BR-287, na cidade de Santa Maria-RS. Tomou-se como referência a faixa granulométrica C do DNIT, adotando seis misturas (100% Fresado 0% Pó de pedra, 80% Fresado 20% Pó de pedra, 60% Fresado 40% Pó de pedra, 40% Fresado 60% Pó de pedra, 20% Fresado 80% Pó de pedra e 0% Fresado 100% Pó de pedra) estabilizadas com 6% de cimento. Os traços foram submetidos a quatro ensaios específicos: Ensaio de Granulometria, ensaio de Compactação, ensaio de Resistência à Compressão Simples (RCS) e ensaio de Resistência à Compressão por Tração Diametral (RCTD). Para o ensaio de Compactação a massa específica aparente seca média das seis misturas foi de 2067 kg/m³ e umidade ótima de 8,3 ± 0,4. Nos ensaios de RCS e RTCD, todos os traços obtiveram resultados satisfatórios em relação a NBR 12253 (1992). Considerando que o descarte indevido do material fresado é considerado um passivo ambiental, e que às resistências mecânicas obtidas nos corpos de prova foram superiores as preconizadas nas normativas brasileiras, conclui-se que os traços analisados apresentam potencial de utilização como material de base e sub-base de pavimentos. Palavras-chave: Material Fresado. Misturas Asfálticas. Resistência.
ABSTRACT
USE OF RECLAIMED ASPHALT PAVEMENT WITH ADDITIONS OF PORTLAND CEMENT AND GRIT IN LAYERS OF BASE AND SUBBASE OF PAVEMENTS
AUTHOR: Marcos Rodrigues da Silva
ADVISOR: Magnos Baroni
The strong necessity of environmental preservation of raw materials and the high
costs that involves paving, turns essential the search for alternative materials to
enhance the sustainability of the road environment. The research is based on
laboratory tests in mixtures of reclaimed asphalt pavement (RAP), grit and Portland
cement, in order to obtain potential mixtures that meet the regulations specified by
DNIT for employment in base and subbase of pavements. To develop the study, it
was adopted pozzolanic cement brand Votorantim, type CP IV-32. The basaltic grit
was collected in the quarry Dalla Pasqua. The RAP was obtained by the surface
milling of some sections of BR-287, in the region of Santa Maria-RS. It was taken as
reference the granulometric range C of DNIT specifications, adopting six blends of
materials (100% RAP 0% grit, 80% RAP 20% grit, 60% RAP 40% grit, 40% RAP 60%
grit, 20% RAP 80% grit and 0% RAP 100% grit) stabilized with 6% of cement. The
samples were subjected to four specific tests: particle size distribution (PSD),
compaction test, compressive strength (CS) test and compressive strength by
diametral tensile (CSDT) test. The mean dry apparent density of the samples in the
compaction test was 2067 kg/m3 and the optimum water content was 8.3 ± 0.4. In the
CS and CSDT tests, the mixture obtained satisfactory results, regarding the NBR
12253 (1992). Considering that the improper disposal of the RAP is considered an
environmental liability and that the mechanical strength obtained in the samples were
higher than those recommended in the Brazilian regulations, it is concluded that the
analyzed mixtures have potential to be used as base and subbase of pavements.
Keywords: RAP. Asphalt Mixtures. Strength.
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 – Distribuição Granulométrica do material fresado .................................... 46 Gráfico 2 – Distribuição Granulométrica do pó de pedra ........................................... 47
Gráfico 3 – Curva granulométrica da mistura 80% Fresado 20% Pó de pedra ......... 49 Gráfico 4 – Curva granulométrica da mistura 60% Fresado 40% Pó de pedra ......... 50
Gráfico 5 – Curva granulométrica da mistura 40% Fresado 60% Pó de pedra ......... 51 Gráfico 6 – Curva granulométrica da mistura 20% Fresado 80% Pó de pedra ......... 52
Gráfico 7 – Curva de Compactação Proctor .............................................................. 55 Gráfico 8 – Curvas de Resistência à Compressão Simples ...................................... 58
Gráfico 9 – Resistência à Compressão Simples aos 7 dias ...................................... 60 Gráfico 10 – Resistência à Compressão Simples aos 14 dias .................................. 60
Gráfico 11 – Resistência à Compressão Simples aos 28 dias .................................. 61 Gráfico 12 – RCS da mistura 100% Fresado 0% Pó de pedra .................................. 62
Gráfico 13 – RCS da mistura 80% Fresado 20% Pó de pedra .................................. 63 Gráfico 14 – RCS da mistura 60% Fresado 40% Pó de pedra .................................. 64
Gráfico 15 – RCS da mistura 40% Fresado 60% Pó de pedra .................................. 65 Gráfico 16 – RCS da mistura 20% Fresado 80% Pó de pedra .................................. 66
Gráfico 17 – RCS da mistura 0% Fresado 100% Pó de pedra .................................. 67 Gráfico 18 – Curvas de Resistência à Tração por Compressão Diametral ............... 69
Gráfico 19 – Resistência à Compressão Simples aos 7 dias .................................... 71 Gráfico 20 – Resistência à Compressão Simples aos 14 dias .................................. 72
Gráfico 21 – Resistência à Compressão Simples aos 28 dias .................................. 72 Gráfico 22 – RTCD da mistura 100% Fresado 0% Pó de pedra ............................... 73
Gráfico 23 – RTCD da mistura 80% Fresado 20% Pó de pedra ............................... 73 Gráfico 24 – RTCD da mistura 60% Fresado 40% Pó de pedra ............................... 74
Gráfico 25 – RTCD da mistura 40% Fresado 60% Pó de pedra ............................... 74 Gráfico 26 – RTCD da mistura 20% Fresado 80% Pó de pedra ............................... 75
Gráfico 27 – RTCD da mistura 0% Fresado 100% Pó de pedra ............................... 75 Gráfico 28 – Resultados dos Ensaios de RCS e RTCD ............................................ 76
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Reciclagem a frio in situ ........................................................................... 19
Figura 2 – Reciclagem com fresagem profunda (Full Depth) .................................... 20 Figura 3 – Esquema da reciclagem a quente in situ com fresagem a quente ........... 23
Figura 4 – Distribuição granulométrica e proporção de finos .................................... 24 Figura 5 – Tensões dos CP’s secos das misturas de fresado e solo ........................ 28
Figura 6 – Tensões dos CP’s submersos das misturas de fresado e solo ................ 28 Figura 7 – Tensões dos CP’s secos das misturas de fresado e pó de pedra ............ 29
Figura 8 – Tensões dos CP’s submersos das misturas de fresado e pó de pedra .... 29 Figura 9 – Fluxograma de ensaios ............................................................................ 31
Figura 10 – Máquina fresadora Caterpillar PM102 .................................................... 32 Figura 11 – Processo de fresagem ........................................................................... 33
Figura 12 – Estocagem do material fresado .............................................................. 33 Figura 13 – Estocagem do material virgem ............................................................... 36
Figura 14 – Cimento CP IV - 32 ................................................................................ 37 Figura 15 – Ensaio de compactação, mistura: 80% Fresado 20% Pó de pedra........ 39
Figura 16 – Câmara úmida LMCC ............................................................................. 40 Figura 17 – Prensa mecânica VEB WERKSTOFFPRÜFMASSCHINEN LEIPZIG .... 41
Figura 18 – Ensaio de Compressão Diametral de corpo de prova cilíndrico ............. 42 Figura 19 – Ensaio de Compressão Diametral de corpo de prova cilíndrico ............. 43
Figura 20 – Ensaio de Tração por Compressão Diametral........................................ 43 Figura 21 – Corpo de prova após ensaio de RTCD .................................................. 44
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Classificação dos processos de reciclagem de pavimentos .................... 18 Tabela 2 – Teor de betume ....................................................................................... 34
Tabela 3 – Densidade máxima medida ..................................................................... 35 Tabela 4 – Análise granulométrica das amostras de material fresado ...................... 45
Tabela 5 – Análise granulométrica das amostras do pó de pedra ............................. 47 Tabela 6 – Composição granulométrica da mistura 80% Fresado 20% Pó de pedra48
Tabela 7 – Composição granulométrica da mistura 60% Fresado 40% Pó de pedra49 Tabela 8 – Composição granulométrica da mistura 40% Fresado 60% Pó de pedra50
Tabela 9 – Composição granulométrica da mistura 20% Fresado 80% Pó de pedra51 Tabela 10 – Resultado do ensaio de Compactação da mistura 100% Fresado 0% Pó
de pedra ................................................................................................. 52 Tabela 11 – Resultado do ensaio de Compactação da mistura 80% Fresado 20% Pó
de pedra ................................................................................................. 53 Tabela 12 – Resultado do ensaio de Compactação da mistura 60% Fresado 40% Pó
de pedra ................................................................................................. 53 Tabela 13 – Resultado do ensaio de Compactação da mistura 40% Fresado 60% Pó
de pedra ................................................................................................. 53 Tabela 14 – Resultado do ensaio de Compactação da mistura 20% Fresado 80% Pó
de pedra ................................................................................................. 54 Tabela 15 – Resultado do ensaio de Compactação da mistura 0% Fresado 100% Pó
de pedra ................................................................................................. 54 Tabela 16 – Resultados do ensaio de Compactação ................................................ 55
Tabela 17 – Resultados do ensaio de Resistência à Compressão Simples .............. 57 Tabela 18 – Resultados das variações de resistências ............................................. 59
Tabela 19 – Resultados do ensaio de Resistência à Tração por Compressão Diametral ................................................................................................ 68
Tabela 20 – Resultados das variações de resistências ............................................. 71
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas ARRA Asphalt Recycling and Reclaiming Association CAP Cimento Asfáltico de Petróleo cm Centímetros CNT Confederação Nacional dos Transportes CP Corpo de Prova CP’s Corpos de Prova DCP Penetrômetro Dinâmico de Cone DMM Densidade Máxima Medida DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem DNIT Departamento Nacional de Infraestrutura de Transporte FHWA Federal Highway Administration g Grama g/cm³ Grama por centímetro cúbico ISC Índice de Suporte Califórnia kg/m³ Kilograma por metro cúbico LMCC Laboratório de Materiais de Construção Civil mm Milímetros MPa MegaPascal N Newton NBR Norma Brasileira OPEC Organization of the Petroleum Exporting Countries RCS Resistência à Compressão Simples RTCD Resistência a Compressão por Tração Diametral γdmáx Peso Específico Seco Máximo
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................... 11
1.1 CONTEXTUALIZAÇÃO DO TEMA ............................................................. 11 1.2 JUSTIFICATIVA .......................................................................................... 12
1.3 OBJETIVOS ................................................................................................ 12 1.3.1 Objetivo geral ............................................................................................ 12
1.3.2 Objetivos específicos ............................................................................... 13
1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO.................................................................... 13 2 REVISÃO DE LITERATURA...................................................................... 15
2.1 RECICLAGEM DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS ....................................... 15 2.1.1 Histórico .................................................................................................... 15 2.1.2 Definição ................................................................................................... 15
2.1.3 Reutilização de material reciclado .......................................................... 16 2.1.4 Tipos de reciclagens de pavimentos ...................................................... 17
2.1.4.1 Técnicas de reciclagem de pavimento a frio ............................................... 18 2.1.4.1.1 Reciclagem a frio in situ ............................................................................. 19
2.1.4.1.2 Reciclagem a frio in situ com profundidade total (Full Depth Reclamation) 20 2.1.4.2 Técnicas de reciclagem de pavimento a quente.......................................... 21
2.1.4.2.1 Reciclagem a quente em usina .................................................................. 22 2.1.4.2.2 Reciclagem a quente em in situ.................................................................. 22
2.2 MÉTODOS DE ESTABILIZAÇÃO ............................................................... 23 2.2.1 Estabilização granulométrica .................................................................. 23
2.2.2 Estabilização química .............................................................................. 25 2.2.3 Estabilização de fresado ......................................................................... 26
3 METODOLOGIA ........................................................................................ 30
3.1 PLANEJAMENTO ....................................................................................... 30 3.2 MATERIAIS ................................................................................................. 31 3.2.1 Material fresado ........................................................................................ 31
3.2.1.2 Rotarex ....................................................................................................... 34
3.2.1.3 Massa específica – metodologia Rice ......................................................... 34 3.2.2 Material virgem (pó de rocha basáltica) ................................................. 35
3.2.3 Cimento Portland ...................................................................................... 36 3.2.4 Água........................................................................................................... 37
3.2.5 Misturas ..................................................................................................... 37
3.3 MÉTODOS .................................................................................................. 38 3.3.1 Ensaio de Compactação .......................................................................... 38 3.3.2 Ensaio de Resistência à Compressão Simples (RCS) ........................... 39
3.3.3 Ensaio de Resistência à Tração por Compressão Diametral (RTCD) .. 42 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................................... 45
4.1 ANÁLISE GRANULOMETRIA ..................................................................... 45 4.1.1 Material fresado ........................................................................................ 45
4.1.2 Material virgem (pó de rocha basáltica) ................................................. 46 4.1.3 Misturas ..................................................................................................... 48
4.2 ENSAIO DE COMPACTAÇÃO.................................................................... 52 4.3 ENSAIO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES (RCS) .............. 56
4.3.1 Mistura 100% Fresado 0% Pó de pedra .................................................. 61
4.3.2 Mistura 80% Fresado 20% Pó de pedra .................................................. 62 4.3.3 Mistura 60% Fresado 40% Pó de pedra .................................................. 63
4.3.4 Mistura 40% Fresado 60% Pó de pedra .................................................. 64 4.3.5 Mistura 20% Fresado 80% Pó de pedra .................................................. 65
4.3.6 Mistura 0% Fresado 100% Pó de pedra .................................................. 66
4.4 ENSAIO DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL (RTCD) ........................................................................................................ 67
4.5 COMPARAÇÃO RCS X RTCD ................................................................... 75 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS E SUGESTÕES............................................. 77
5.1 CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................ 77
5.2 SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS............................................ 78 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................... 79
11
1 INTRODUÇÃO
1.1 CONTEXTUALIZAÇÃO DO TEMA
A malha rodoviária brasileira se constitui em uma infraestrutura de
fundamental importância na economia e desenvolvimento do país. Uma vez que, o
transporte rodoviário representa mais de 60% das cargas e 90% dos passageiros,
SPECHT et al. (2012). Consequentemente, é preciso que apresente qualidade
satisfatória para o trafego de veículos.
Em 2015, a Confederação Nacional dos Transportes (CNT), avaliou 19.804
km (19,7%) de rodovias concedidas e 80.959 km (80,3%) de rodovias sob gestão
pública. Os resultados são melhores para as rodovias concedidas em que 78,3%
(15.499 km) da extensão avaliada obtiveram avaliação positiva do Estado Geral,
sendo classificados como Ótima ou Boa. Em apenas 21,7%, há problemas (seja de
Pavimento, Sinalização ou Geometria), e foram classificados como Regular, Ruim ou
Péssimo. Comparando com o Estado Geral das rodovias públicas, geridas pelos
governos, há uma situação inversa, em que a maioria da extensão, 65,9% (53.354
km) apresenta algum tipo de deficiência e está classificada como: Regular (38,7%),
Ruim (19,4%), ou Péssimo (7,8%). Sendo, somente 34,1% da extensão pública
classificada como Ótima ou Boa.
O processo de conservação e/ou restauração dessas rodovias, uma vez
viabilizado, poderá gerar milhares de toneladas de material asfáltico e agregados
resultantes da remoção de revestimentos de pavimentos deteriorados.
Racionalmente, o destino mais sustentável ambientalmente para tais materiais, seria
se tornar matéria-prima para a elaboração de novas camadas de pavimento.
A reutilização de materiais removidos dos pavimentos degradados surge
como uma alternativa de baixo custo, contemplando também a preservação dos
recursos naturais.
Uma técnica de reciclagem aplicada atualmente é a utilização do material
fresado de pavimentos asfálticos estabilizado com Cimento Portland. Esta técnica
pode alcançar bons resultados se tratando da sua aplicação em camadas de
pavimento, além de ser mais viável economicamente e contribuir na política da
preservação ambiental.
12
1.2 JUSTIFICATIVA
Existem inúmeras tecnologias e formas de intervenções para a recuperação
da capacidade estrutural de uma rodovia. Sabendo-se que, a fresagem é uma das
atividades que mais poluem em obras de manutenção rodoviárias, por conter o
cimento asfáltico de petróleo (CAP), somado a crescente conscientização da finitude
dos recursos naturais, da necessidade da preservação ambiental e da necessidade
de redução das emissões de poluentes têm impulsionado a busca de alternativas
ambientalmente amigáveis e de maior durabilidade para a recuperação e
preservação das rodovias.
Neste cenário, o reaproveitamento do material fresado permite que não
apenas as jazidas locais sejam preservadas como também fontes de combustíveis
fósseis, melhorando a qualidade de vida tanto da geração atual quanto das futuras.
No país, já há utilização dessas técnicas que visam o reaproveitamento do
material fresado. Contudo, muitas delas carecem de estudos sobre o
comportamento e desempenho desses novos materiais resultantes, tanto em
laboratório como em campo. Portanto, analisar a viabilidade da utilização de
materiais reciclados para o reparo e ou construção de novas rodovias é de suma
importância para a melhora do contexto de qualidade viária e desenvolvimento
brasileiro, conjuntamente com a preservação do meio ambiente.
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 Objetivo geral
Esta pesquisa possui o objetivo principal de analisar a viabilidade do uso de
material fresado resultante da manutenção de estradas misturados com pó de pedra
em diferentes proporções e estabilizado quimicamente com 6% de cimento Portland
CP IV-32. Tendo como premissa sua aplicação em base e sub-base de rodovias,
visando o reaproveitamento do material fresado para se atingir uma redução nos
impactos ambientais e custos de produção.
13
1.3.2 Objetivos específicos
Para atingir o objetivo principal, este trabalho possui os seguintes objetivos
específicos:
Fazer uma ampla revisão bibliográfica, com o entendimento e
discussão dos materiais necessários para o desenvolvimento e compreensão
do assunto;
Realizar ensaios de caracterização com o material fresado e pó de
pedra nos seis traços propostos: 100% Fresado 0% Pó de pedra, 80%
Fresado 20% Pó de pedra, 60% Fresado 40% Pó de pedra, 40% Fresado
60% Pó de pedra, 20% Fresado 80% Pó de pedra e 0% Fresado 100% Pó de
pedra;
Realizar ensaio de Compactação para determinar a umidade ótima e a
massa específica aparente seca máxima (γdmáx) de cada traço;
Avaliar a Resistência à Compressão Simples (RCS) e Resistência à
Compressão por Tração Diametral (RTCD) para as diferentes misturas,
contendo o teor de 6% de cimento Portland CP IV-32 com 7, 14 e 28 dias de
cura úmida;
Analisar os resultados dos ensaios e, baseado na bibliografia,
apresentar conclusões pertinentes para devido entendimento;
Tecer com base na experiência obtida com o trabalho, diferentes
considerações, com o intuito de melhorar a qualidade dos resultados, e
facilitar futuros estudos similares.
1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO
O trabalho está dividido em 5 capítulos:
Capítulo 1 – Apresenta a introdução, o tema da pesquisa, os objetivos gerais
específicos e a estrutura do trabalho;
Capítulo 2 – Apresenta a revisão bibliográfica;
Capítulo 3 – É abordada a metodologia do estudo, em que se esclarece o
processo de desenvolvimento dos ensaios, materiais utilizados e planejamento da
pesquisa;
14
Capítulo 4 – Apresenta os resultados obtidos nos ensaios laboratoriais
(ensaio de Granulometria, ensaio de Compactação, ensaio de Resistência à
Compressão Simples e ensaio de Resistência à Compressão por Tração Diametral),
bem como a análise de cada experimento;
Capítulo 5 – São apresentadas as conclusões obtidas e as sugestões para
trabalhos futuros.
15
2 REVISÃO DE LITERATURA
2.1 RECICLAGEM DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS
2.1.1 Histórico
De acordo com a publicação da Federal Highway Administration - FHWA
(1996), a reutilização ou reciclagem da estrutura de um pavimento deteriorado,
foram datadas em meados de 1915 nos Estados Unidos. Todavia, a reciclagem de
pavimentos asfálticos em sua forma atual ocorreu pela primeira vez em meados dos
anos 1970, quando o interesse na reciclagem foi provocado pela inflação dos preços
de construção e pelo embargo do petróleo pela Organization of the Petroleum
Exporting Countries – OPEC.
No Brasil, a reciclagem foi empregada pela primeira vez em 1960 pela
Prefeitura Municipal do Rio de Janeiro, em que o material asfáltico era removido das
vias urbanas com marteletes e transportado até usinas para serem misturados
novamente (CASTRO, 2003).
Em 1980, teve-se o incentivo do Departamento Nacional de Estradas de
Rodagem (DNER) no processo de reciclagem in situ, o qual consistia da utilização
de equipamentos que fresavam o revestimento, processavam a mistura do material
fresado e promoviam o seu espalhamento no local (DNER, 1998).
A primeira experiência brasileira de reciclagem de uma rodovia, após
incentivos do DNER em 1980, ocorreu em 1985, em um trecho de 100 km da
Rodovia Anhanguera, entre São Paulo e Campinas. Os autores citam que neste
caso foi executada a fresagem do revestimento e posterior reciclagem em usina
drum mixer (CAMPOS, 1987; MELLO; CAMERATO, 1995, apud DAVID, 2006).
Na década de 90, de acordo com Bonfim e Domingues (1995), foi realizada a
primeira obra de reciclagem in situ a frio em área urbana no país, em um segmento
comercial da Via Anchieta, São Paulo.
2.1.2 Definição
Durante a vida de um pavimento, o CAP envelhece por oxidação. Essa
oxidação ocorre com maior velocidade nas camadas superficiais, em que existe uma
16
maior exposição a elementos que alteram as características do ligante, Roberts et al.
(1996). O efeito da temperatura e das demais condições climáticas nos
revestimentos asfálticos causa seu envelhecimento, acarretando um enrijecimento
da mistura betuminosa. Com o passar do tempo, o asfalto torna se mais duro e
quebradiço até chegar a um ponto em que é preciso fazer a recuperação do
revestimento.
A origem do termo fresagem remonta à técnica de desbaste ou corte de
metais por meio de uma engrenagem motora constituída de um cortador giratório de
ângulos diversos ou de várias freses com um movimento giratório contínuo, segundo
Bonfim (2011).
Para Bernucci et al. (2008), reciclagem de pavimentos é o processo de
reutilização de misturas asfálticas envelhecidas e deterioradas para produção de
novas misturas, aproveitando os agregados e ligantes remanescentes provenientes
da fresagem, com acréscimo de agentes rejuvenescedores (espuma de asfalto) ou
emulsão asfáltica novos, quando necessários, e também com adição de
aglomerantes hidráulicos.
Segundo Suzuki et al. (2004), a restauração de pavimentos utilizando a
técnica de reciclagem consiste em um método bastante promissor quando a
superfície a qual será reciclada apresenta grau de trincamento acentuado, o qual
possa ser conduzido ao problema de reflexão de trincas nas camadas sobrejacentes
do reforço ou, ainda que exija espessuras elevadas de recapeamento.
2.1.3 Reutilização de material reciclado
Segundo o Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT,
2006), a reciclagem dos pavimentos consiste em uma solução para alguns
problemas encontrados nos grandes centros urbanos e, ainda, oferece inúmeras
vantagens em relação à utilização de materiais virgens convencionais. Entre os
benefícios da reciclagem está a conservação de agregados, ligantes e de energia,
bem como a preservação ambiental e, também, a restauração das condições
geométricas existentes, além da diminuição dos custos com implantação.
De acordo com Brosseaud (2011), o início da reciclagem dos materiais na
pavimentação refere-se à proteção ao meio ambiente, economizando em materiais
17
provenientes de recursos naturais (agregados), espaços físicos (descargas), energia
e redução de gases do efeito estufa.
Sachet e Gonçalves (2008), apresentam uma proposta de trabalho sobre o
controle tecnológico de reciclagem de pavimentos a frio in situ de bases granulares.
Aplicados em trechos rodoviários de monitoramento no Estado do Rio Grande do Sul
no ano de 2006, destacando para a verificação do Índice de Suporte Califórnia (ISC)
in situ através do uso do Penetrômetro Dinâmico de Cone (DCP). Os resultados
obtidos mostraram-se positivos para verificação da capacidade de suporte de bases
granulares recicladas e para apontamentos de heterogeneidades construtivas
localizadas.
2.1.4 Tipos de reciclagens de pavimentos
No Brasil, o Manual de Restauração de Pavimentos do DNIT (2006) aborda a
reciclagem como uma boa forma de solução para diversos problemas de
pavimentação e expõe as técnicas de aplicação de acordo com alguns critérios
estabelecidos pré-projeto, são eles:
Observação dos defeitos do pavimento;
Determinação das causas prováveis dos defeitos, baseado em estudos
laboratoriais e de campo;
Informações de projeto e histórico das intervenções de conservação;
Custos;
Histórico do desempenho do pavimento;
Restrições quanto à geometria da rodovia (horizontal e vertical);
Fatores ambientais;
Tráfego.
A Tabela 1, adaptada de Bonfim (2011), apresenta uma classificação bem
definida dos tipos de reciclagem. A presente revisão foi baseada na classificação de
técnicas de reciclagem de pavimentos asfálticos estabelecida pela Asphalt Recycling
and Reclaiming Association - ARRA (1997). Esta classificação designa as técnicas
de acordo com a temperatura com que se dá a mistura (“a quente” ou “a frio”) e
também, com o local em que ela é preparada (“em usina” ou “in situ”). Além disso,
considera também a profundidade do pavimento existente que sofrerá a intervenção.
18
Tabela 1 – Classificação dos processos de reciclagem de pavimentos
Quanto à geometria original
Sem modificação Quando se mantém as cotas do greide
Com modificação Quando não se mantém as cotas do greide
Quanto ao local de processamento
Em usina Fixa ou móvel, quente ou frio
In situ
Mista In situ da reciclagem da base e aplicação de reciclagem
a quente processada em usina com material fresado
Quanto à fresagem do material
A frio Realizada na temperatura ambiente
A quente Realizada com pré-aquecimento do pavimento
Quanto à profundidade de corte
Superficial Somente da camada de revestimento
Profunda Camada de revestimento, base e até sub-base
Quanto à origem da mistura reciclada
Mistura a frio PMF
Mistura a quente CBUQ, PMQ
Quanto ao uso da mistura
Como base reciclada
Como camada de ligação
Como revestimento
Quanto aos materiais adicionados
Agregados Correção granulométrica
Cimento Portland e Cal
Aumento da capacidade estrutural
Emulsão especial e CAP
Rejuvenescimento
Misturas asfálticas
Adição de material fresado
Fonte: Adaptado de Bonfim, 2011.
Abaixo estão as quatro técnicas determinadas na classificação que serão
explanadas no decorrer deste trabalho:
Reciclagem a Frio in situ (cold in-place recycling);
Full Depth Reclamation;
Reciclagem a quente em usina (hot recycling);
Reciclagem a quente in situ (hot in-place recycling).
2.1.4.1 Técnicas de reciclagem de pavimento a frio
Reciclagem a frio é o procedimento aplicado para recuperar e reutilizar o
material de um pavimento existente, sem a utilização do calor como artifício para
19
realização do trabalho. O campo da reciclagem a frio abrange alguns tipos de
aplicações, como para camadas relativamente finas, constituídas principalmente de
material asfáltico (reciclagem a frio in situ) ou para camadas espessas, que
incorporam além da camada asfáltica, a camada granular do pavimento, método
conhecido como Full Depth Reclamation (WIRTGEN, 2016).
A reciclagem a frio in situ, possui atualmente uma importância significativa no
cenário nacional, sendo aplicada em maior escala do que as técnicas de reciclagem
a quente. No âmbito socioeconômico, a técnica se enquadra como uma maneira
racional para resolver problemas de pavimentação de diversas naturezas com
eficiência e gastos minimizados de energia, dado que, não há necessidade de
transporte até usinas estacionárias, economizando energia proveniente dos
combustíveis. Também, não existe o processo de aquecimento de materiais, o que
resulta em economia de recursos e de capital aplicados (PIRES, 2014).
2.1.4.1.1 Reciclagem a frio in situ
Na reciclagem a frio no local, após ser fragmentado, o material é misturado
com o agente estabilizador e lançado em uma única passada (Figura 1). Geralmente
utiliza-se um único equipamento para realizar a fresagem a frio, a estabilização e o
espalhamento do material. Quando é realizada adição de estabilizante químico, o
aditivo deve ser previamente espalhado na pista de rolamento antes da fresagem e
mistura (DNIT, 2006).
Figura 1 – Reciclagem a frio in situ
Fonte: Wirtgen do Brasil LTDA (2016).
20
O processo consiste essencialmente da realização da fresagem do
revestimento asfáltico existente a uma determinada profundidade. Em seguida com
o uso de um equipamento (trens de reciclagem), adiciona-se emulsão asfáltica,
aditivos, espalhando-a e compactando-a. A espessura máxima alcançada com este
tipo de reciclagem varia normalmente entre 75 a 100 mm (ROSSATO, 2013).
As reciclagens a frio in situ têm sido indicadas para vias rurais e urbanas, com
baixos e altos volumes de tráfego veicular (KEARNEY, 1997). Esta técnica foi
aplicada com sucesso em trechos da rodovia BR 393/RJ, para um tráfego
considerado pesado (N = 1,8 × 107), (Pinto et al., 1994).
2.1.4.1.2 Reciclagem a frio in situ com profundidade total (Full Depth Reclamation)
A ARRA (1997) define Full Depth Reclamation como um método em que toda
a seção do revestimento asfáltico e uma quantidade predeterminada de material
subjacente são tratadas para produzir uma camada de base estabilizada. Diferentes
tipos de aditivos, tais como emulsões e agentes químicos, mais precisamente cloreto
de cálcio, cimento Portland, cinzas volantes e cal, são somados para se obter uma
base melhorada.
O método de reciclagem com incorporação de material, geralmente atinge
profundidades entre 250mm (HUFFMAN et al., 1997), e 305mm (KANDHAL, 1997),
conforme aborda a Figura 2. A principal vantagem deste tipo de reciclagem é a
possibilidade de se corrigir defeitos estruturais no pavimento, especialmente nas
camadas abaixo do revestimento.
Figura 2 – Reciclagem com fresagem profunda (Full Depth)
Fonte: Kandhal (1997).
21
Segundo a ARRA (1997), há algumas vantagens importantes na utilização
deste método:
A estrutura do pavimento pode ser melhorada de forma significativa,
sem alterar a geometria do pavimento;
Restaurar pavimento antigo para o perfil desejado, eliminar sulcos em
trilhas de rodas existentes, restaurar inclinações, e eliminar buracos e
irregularidades. Operações de alargamento do pavimento também
podem ser executadas neste processo;
Eliminar trincas do tipo couro de jacaré, transversal, longitudinal e
trincas por reflexão;
O custo de produção é reduzido, e apenas uma fina camada ou
revestimento é necessário na maioria dos projetos;
Custos de engenharia são baixos;
Materiais e energia são conservadas, e os problemas de qualidade do
ar decorrentes de poeira e fumaça são eliminados. O processo é
ecologicamente desejável, uma vez que são evitados problemas de
bota-fora.
2.1.4.2 Técnicas de reciclagem de pavimento a quente
As misturas asfálticas com material reciclado têm mostrado um desempenho
similar e, em alguns casos, superiores às misturas convencionais. No caso do
processo de reciclagem a quente, o material depois de fresado é remisturado e
tratado termicamente com adição de ligantes e/ou agentes rejuvenescedores, com
ou sem correção granulométrica (LIMA, 2003).
Ainda, segundo Lima (2003), a reciclagem a quente consiste, basicamente, no
processo ao qual o pavimento asfáltico existente é removido por intermédio de um
equipamento fresador, capaz de arrancar a camada superficial a uma profundidade
previamente estabelecida, na qual é transportada a um local de estocagem para que
seja reciclada em usina.
De acordo com a ARRA (1997), o processo de reciclagem a quente consiste
em recuperar materiais de pavimentação, combinados com novos materiais, muitas
vezes com um agente de reciclagem, para produzir misturas de asfalto as quais
22
diferem de acordo com a temperatura em que ocorrerá o processo, ou seja, sob
condições de aquecimento dos materiais.
Segundo o DNIT (2006), as técnicas de reciclagem a quente podem ser
classificadas de acordo com o local em que irá acontecer a mistura dos materiais: no
próprio local onde está sendo executada a obra (in situ) ou através de uma usina
estacionária.
2.1.4.2.1 Reciclagem a quente em usina
Entende-se por reciclagem de pavimentos em usina a quente, o processo
pelo qual os materiais provenientes de revestimentos deteriorados são misturados a
quente em usina com agregados novos, ligantes asfálticos novos e/ou agentes
rejuvenescedores e/ou agentes de reciclagem, em proporções adequadas. Este
processo tem por objetivo produzir uma nova mistura asfáltica a quente que atenda
aos requisitos de qualidade, resistência e durabilidade exigidos para a camada em
que será utilizada (IBARRA, 2003).
Neste caso, o material é retirado do pavimento através de fresagem e
transportado até a usina.
A fresagem geralmente é realizada a frio e na profundidade definida em
projeto. Neste processo o material fresado pode ser estocado e britado.
Imediatamente, após a produção da mistura em usina, a mesma é transportada até
a pista, espalhada e compactada, utilizando os procedimentos convencionais.
A mistura reciclada pode ser produzida em usinas gravimétricas ou do tipo
drum mixer.
Segundo Kandhal e Mallick (1997), geralmente, 10 a 35% do material
removido do pavimento são utilizados para a composição da mistura reciclada nas
usinas gravimétricas, sendo que em algumas situações utiliza-se até 50%. Já para
as usinas drum mixer esse aproveitamento do material removido é de 30% a 50%,
na maioria dos casos, podendo atingir até 70%.
2.1.4.2.2 Reciclagem a quente em in situ
O método de reciclagem a quente in situ consiste na fresagem do
revestimento asfáltico e mistura a quente no local com ligante asfáltico novo e/ou
23
agente rejuvenescedor e/ou agente de reciclagem, agregado e/ou mistura asfáltica
(para correção da granulometria) e posterior distribuição da mistura reciclada. A
compactação é realizada da maneira convencional (DNIT, 2006).
Conforme Kandhal e Mallick (1997), a espessura usual deste tipo de
reciclagem é de 20 a 50 mm.
Misturas Asfálticas Recicladas a Frio: Estudo em Laboratório Utilizando
Emulsão e Agente de Reciclagem Emulsionado DNER (1998), cita dois tipos de
procedimentos: o primeiro consiste na utilização de um equipamento móvel de
mistura reciclada em que a fresagem do revestimento asfáltico é realizada a frio e a
mistura é processada a quente. Caso seja necessária a adição de agregado, este
deve ser espalhado sobre o pavimento, antes da fresagem. Já o segundo
procedimento consiste no pré-aquecimento da superfície, seguido da utilização de
um equipamento com unidades fresadoras conjugadas com câmaras de
aquecimento, que efetuam a fresagem a quente do revestimento existente. Se
houver necessidade, agregados novos ou mistura asfáltica nova podem ser
adicionados no silo frontal da unidade recicladora. Após a mistura dos materiais é
realizado o espalhamento e posterior compactação da mistura reciclada. A Figura 3
apresenta a sequência de operação deste tipo de reciclagem.
Figura 3 – Esquema da reciclagem a quente in situ com fresagem a quente
Fonte: Pinto (2002).
2.2 MÉTODOS DE ESTABILIZAÇÃO
2.2.1 Estabilização granulométrica
De acordo com Medina (2007), a mistura de dois ou mais materiais, e sua
posterior compactação, denomina-se estabilização granulométrica. Através deste
24
processo, buscasse obter uma mistura densamente graduada e de fração fina
plástica limitada. Contudo, ainda existem materiais naturais que podem ser utilizados
sem mistura ou adição, em base ou sub-base de pavimentos e mesmo assim
receberem o nome de “base estabilizada granulometricamente”.
Em pavimentos asfálticos, as camadas de base e sub-base são constituídas
por solos, britas de rochas, de escória de alto forno ou ainda, pela mistura desses
materiais. Estas camadas, quando executadas com materiais puramente granulares
são sempre flexíveis e são estabilizadas granulometricamente pela compactação do
material ou mistura de materiais que apresentam uma granulometria apropriada e
índices geotécnicos específicos, fixados em normas (DNIT, 2006).
Uma das estabilizações granulométricas, mais utilizadas na pavimentação é o
macadame hidráulico. Este, consiste de uma camada de brita de graduação aberta
(macadame), que após sofrer 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 (sem ou com vibração) e irrigação. Pode-se optar pela realização do
macadame seco, que além de simplificar o processo de construção evita o
encharcamento, sempre indesejável, do subleito (DNIT, 2006).
De acordo com a Figura 4, observar-se o comportamento da mistura de dois
materiais, constatando suas vantagens e desvantagens em decorrência da variação
de finos.
Figura 4 – Distribuição granulométrica e proporção de finos
Fonte: Yoder e Witczak (1975).
25
A seguir são explicadas as situações da Figura 4, de acordo com Yoder e
Witczak (1975).
(a) Mistura que contém pouco ou nada de material fino e ganha a sua
estabilidade a partir do contato grão-a-grão. Um agregado que não contêm finos em
geral tem uma densidade relativamente baixa, mas é permeável e não suscetíveis
às temperaturas baixas. Por não ser coesivo é de difícil manuseio para construção;
(b) Mistura que contém finos suficientes para preencher todos os espaços
vazios entre os grãos, ganhando sua força pelo contato entre os grãos, mas com
maior resistência ao cisalhamento. A sua densidade é alta e pouco menos
permeável que a observada na Figura 4 (a). Seu manuseio é de moderada
dificuldade, mas é ideal do ponto de vista da estabilidade.
(c) Esta contém uma grande quantidade de finos e não tem qualquer contato
entre os grãos maiores, o agregado "flutua" no solo. A sua densidade é baixa e a
estabilidade é fortemente afetada na presença de água. O material é bastante fácil
de manusear durante a construção e compacta-se facilmente.
Com essa apresentação dos autores torna-se claro que a estabilidade de
misturas depende da distribuição granulométrica, de forma que a demasiada ou
nenhuma presença de finos prejudica o desempenho da mistura,
consequentemente, percebe-se que o melhor desempenho se encontra na
composição da Figura 4 (b), a qual possui finos em quantidade suficiente para
preencher os vazios deixados pelos agregados maiores, sem excesso, propiciando
assim um melhor embricamento entre os grãos e consequentemente um aumento
significativo da resistência ao cisalhamento da mistura.
2.2.2 Estabilização química
Segundo Ingles e Metcalf (1972), quando um material ou uma mistura de
materiais deve ter sua resistência melhorada, ou ainda, sua adequada estabilidade
mecânica não pode ser obtida, pode ser aconselhável considerar a estabilização por
meio da adição de estabilizantes químicos.
Yoder e Witczak (1975) discorrem sobre diferentes aditivos que podem ser
utilizados para estabilização:
Agentes de cimentação;
Materiais alternativos que possuem pozolâna (cinza da casca de arroz);
26
Modificadores;
Impermeabilizantes;
Agentes de retenção de água;
Produtos químicos diversos.
O comportamento resultante de cada uma dessas misturas é diferente, uma
vez que, cada uma tem sua determinada finalidade e próprias limitações.
Os autores ainda afirmam que o cimento Portland é o agente cimentante
utilizado em maior escala e com maior sucesso. Podendo ser utilizado para
camadas de base e de sub-bases de todos os tipos, em solos granulares, solos
siltosos e argilas. Além disso, os autores citam a cal hidratada e as cinzas volantes.
A cal principalmente pela ação pozolânica, aumenta a força do solo, sendo que, este
material é mais eficiente quando utilizado em materiais granulares e argilas. Sabe-se
ainda que a quantidade necessária para uma boa hidratação é relativamente baixa.
Já as cinzas volantes geralmente possuem teores elevados de sílica e alumina, além
de menores teores de ferro e cálcio, portanto, a adição de cal em solos para a
utilização das cinzas volantes acelera a ação pozolânica.
Em outra frente de pesquisa, Almeida (2009) defende que o material fresado
apresenta características granulares, e por isso, estes são adequados para mistura,
pois atingem maior resistência com menor teor de cimento.
No Brasil, a reciclagem de base e sub-base com estabilizantes químicos vem
se tornando bastante corriqueira. Porém, necessita de maiores estudos relacionados
ao comportamento dessas misturas recicladas, uma vez que os solos brasileiros e
as condições climáticas apresentam peculiaridades que devem ser consideradas.
2.2.3 Estabilização de fresado
Os trabalhos de Trichês e Santos (2013) mostram a avaliação do
desempenho da reciclagem com a adição de cimento empregada na restauração da
rodovia SC-150, no trecho entre os municípios de Joaçaba e Capinzal. O trecho de
30 km apresentava total comprometimento do revestimento e a reciclagem foi
executada entre os anos de 2006 e 2007. A reciclagem contemplou em 15% de
adição de agregados virgens, adição de 3% em peso de cimento, trituração de 8 cm
de revestimento e 12 cm da camada de base, tratamento superficial simples e
execução de revestimento em asfalto-borracha com 4 cm de espessura. Os
27
resultados de monitoramentos durante os anos mostram que a reciclagem propiciou
uma redução significativa na deflexão do pavimento existente e a homogeneização
de sua capacidade estrutural.
Silva e Miranda Junior (2000), realizaram no estado de Minas Gerais obras de
recuperação da BR-381 com reciclagem de camada betuminosa estabilizada com
cimento como alternativa de sub-base. Os autores utilizaram uma percentagem de
4,2% de cimento incorporado ao material fresado da capa asfáltica. Este valor foi
obtido com base em resultados de ensaios de compressão simples, realizados na
mistura, para diferentes variações de teor de cimento. O tempo de cura adotado foi
de seis dias, em câmara úmida. Nos resultados encontrados foram verificados
ganhos consideráveis de resistência em função da adição do cimento, conforme o
aumento do teor.
Taha et al. (2002), realizaram experimentos em laboratório de material
fresado e agregados virgens estabilizados com cimento. Os experimentos foram
feitos para diferentes misturas de fresado/agregado virgem: 100/0; 90/10; 80/20;
70/30 e 0/100%. As amostras preparadas utilizando 0, 3, 5, e 7% de cimento
Portland CP-I, curados durante 3, 7 e 28 dias para ensaios RCS e MR. Os
resultados apresentados mostram que o fresado puro (100%), não é recomendado
para utilização como um material de base, a menos que estabilizado com cimento, e
as misturas de fresado/agregados virgens estabilizados com cimento se mostram ser
uma boa alternativa de utilização na construção de bases rodoviárias.
Rossato (2013), realizou ensaios laboratoriais em uma mistura de material
fresado, agregados virgens e cimento. Os experimentos foram feitos sobre a mistura
de fresado/agregado virgem de: 70/30. As amostras foram preparadas utilizando 3,
4, 5 e 6% de cimento Portland CP-IV, curados durante 7 e 28 dias, para ensaios de
compactação, RCS, CBR e permeabilidade. Os resultados apresentados mostram
que em relação ao ensaio de RCS, segundo a NBR 12253 (1992), a única mistura
que obtive a resistência mínima de 2,1MPa para utilização em camadas de
pavimento foi a que utilizou 6% de cimento.
Gomes (2015), analisou a viabilidade do uso de material fresado de estradas
com adição de cimento para aplicação em base e sub-base. O autor adotou uma
mistura com material fresado + 20% Pó de pedra com adições de 3%, 5% e 7% de
cimento Portland CP-IV. Os ensaios realizados demonstraram que a resistência à
compressão aumentou em função do aumento do percentual de adição de cimento.
28
Contudo, os percentuais de adição de cimento não atingiram a meta de 2,1 MPa de
resistência aos 7 dias de cura, inviabilizando o uso dos traços para base de
pavimentos flexíveis. Entretanto, é possível a utilização de tais misturas em sub-
base.
Fontoura (2014), avaliou o desempenho da resistência à tração do material
fresado com adições químicas para aplicação em camadas de base e sub-base de
pavimentos asfálticos. Foram realizados ensaios em 20 misturas diferentes,
conforme a Figura 5 a Figura 8, observar-se as tensões médias dos corpos de
prova.
Figura 5 – Tensões dos CP’s secos das misturas de fresado e solo
Fonte: Fontoura (2014).
Figura 6 – Tensões dos CP’s submersos das misturas de fresado e solo
Fonte: Fontoura (2014).
29
Figura 7 – Tensões dos CP’s secos das misturas de fresado e pó de pedra
Fonte: Fontoura (2014).
Figura 8 – Tensões dos CP’s submersos das misturas de fresado e pó de pedra
Fonte: Fontoura (2014).
A partir dos resultados definiu-se a mistura que obteve maior resistência,
composta de 80% de material fresado, 20% de pó de pedra, 5% de cimento e 5% de
sílica da casca de arroz, afirmando a viabilidade da aplicação em camadas de
pavimentos.
30
3 METODOLOGIA
3.1 PLANEJAMENTO
A metodologia utilizada nessa pesquisa consistiu em cinco etapas. (a) etapa
de gabinete: junto ao professor orientador foi decidido o tema do trabalho, assim
como as porcentagens respectivas dos seis traços ensaiados e teor de cimento
utilizado nas misturas; (b) etapa de campo: consistiu na coleta dos materiais
pertencentes ao referente estudo e seu devido armazenamento; (c) etapa de
laboratório: no Laboratório de Materiais de Construção Civil (LMCC), localizado nas
dependências da Universidade Federal de Santa Maria, foram realizados os ensaios
de caracterização do material virgem (pó de pedra basáltica), fresado e misturas. Os
ensaios realizados foram: Granulometria (DNER-ME 083/98), Percentagem de
Betume em Misturas Betuminosas (DNER-ME 053/94), Determinação da Massa
Específica pela Metodologia Rice (NBR 15619/2008), Compactação (DNER-ME
162/94), RCS (DNER-ME 201/94) e RTCD (DNIT-ME 136/210). Durante a execução
dos ensaios não houve reutilização de material. A Figura 9 apresenta o fluxograma
completo do programa experimental desta pesquisa; (d) etapa de análise e
discussão dos resultados obtidos; (e) redação do relatório do trabalho de conclusão
de curso.
31
Figura 9 – Fluxograma de ensaios
Fonte: Autor.
3.2 MATERIAIS
Os materiais utilizados na pesquisa são os que corriqueiramente são
utilizados nas obras e empreendimentos rodoviários. Os materiais estão disponíveis
na região em estudo.
3.2.1 Material fresado
Neste estudo trabalhou-se com o fresado de revestimento asfáltico, visto que
uma das intenções era adquirir um maior conhecimento do comportamento
mecânico desse material, tendo em vista sua reutilização em obras ligadas a
pavimentação, e estritamente sua aplicação em camadas de base e sub-base.
32
O material fresado utilizado na pesquisa é oriundo dos trabalhos de fresagem
a frio in situ da restauração da pista existente na BR-287, o trecho da extração do
material está localizado no bairro Camobi, na cidade de Santa Maria/RS. As
operações de fresagem que produziram o material em pesquisa foram realizados
pela máquina Caterpillar PM102 com largura de corte de 1,00m e espessura de
corte de até 35cm e considerada uma máquina de médio porte. A espessura de
corte utilizada na manutenção da BR-287 foi de 4cm.
Após o procedimento de fresagem, cerca de 5m³ de material foram coletados
e depositados no LMCC da UFSM. Na Figura 10, Figura 11 e Figura 12 são
apresentadas imagens do equipamento, processo de fresagem e armazenamento do
material proveniente da restauração.
Figura 10 – Máquina fresadora Caterpillar PM102
Fonte: Autor.
33
Figura 11 – Processo de fresagem
Fonte: Autor.
Figura 12 – Estocagem do material fresado
Fonte: Autor.
34
3.2.1.2 Rotarex
A análise do teor de betume foi realizada seguindo a norma DNER-ME
053/94. A Tabela 2 apresenta os teores de ligantes extraídos de duas amostras do
material fresado utilizado nos ensaios. O valor médio encontrado de teor de betume
foi de 6,20%, com desvio padrão de 0,04%. Este valor é coerente com os valores
verificados nas pesquisas de Rossato (2015) e Santos (2015) que utilizaram
misturas asfálticas compostas por agregados da região.
Tabela 2 – Teor de betume
Amostra Teor (%) Média (%)
Amostra 1 6,17 6,20
Amostra 2 6,22 Fonte: Autor.
3.2.1.3 Massa específica – metodologia Rice
Foi determinada a massa real dos materiais pela metodologia Rice, obtendo-
se a Densidade Máxima Medida (DMM), conforme a NBR 15619/2008 – Misturas
asfálticas – Determinação da massa específica máxima medida em amostras não
compactas. Para o cálculo do DMM é utilizada a Equação 1:
DMM = B
(B+A−C) × 0,99707 (1)
Onde:
DMM: densidade máxima medida, em g/cm³;
A: massa do recipiente (Kitasato) com volume completo com água, em
gramas;
B: massa da amostra seca ao ar, em gramas;
C: massa do recipiente (Kitasato) contendo a amostra submersa em água, em
gramas;
Nota: 0,99707 refere-se à densidade da água a 25°C, em gramas/cm³.
35
A Tabela 3 apresenta os resultados obtidos no ensaio, com valores que estão
de acordo com a norma. Ouve uma variação entre as amostras de aproximadamente
0,2%.
Tabela 3 – Densidade máxima medida
Amostra A (g) B (g) C (g) DMM
(g/cm³)
DMM Médio (g/cm³)
1 7694 1499,4 8578,4 2,431 2,433
2 7694 1502,4 8581,4 2,436
Fonte: Autor.
3.2.2 Material virgem (pó de rocha basáltica)
Conforme supracitado, busca-se com esta pesquisa a reutilização do material
fresado de revestimentos asfálticos em camadas de base e sub-base de pavimentos
flexíveis. Para tanto, decidiu-se por trabalhar com agregados naturais para compor
frações do material fresado, originando seis misturas diferentes, sendo avaliado qual
dos traços apresentaria a melhor estabilização granulométrica. O pó de pedra
basáltico utilizado na pesquisa é oriundo da pedreira Dalla Pasqua, a mesma está
localizada no município de Itaara – RS.
O pó de pedra foi coletado do monte de britagem na pedreira e armazenado
em sacos plásticos de alta resistência no depósito interno do LMCC conforme Figura
13.
36
Figura 13 – Estocagem do material virgem
Fonte: Autor.
3.2.3 Cimento Portland
O cimento utilizado na pesquisa foi o CP IV-32 – Cimento Portland Pozolânico
produzido pela Votorotim Cimentos (Figura 14). A função do cimento é gerar uma
estabilização química das misturas, para tanto, foi adicionado o teor de cimento de
6% em cada uma das seis misturas estabilizadas granulometricamente. Esta
porcentagem foi adotada seguindo-se sugestões do manual do DNIT (2006) e de
Rossato (2013).
37
Figura 14 – Cimento CP IV - 32
Fonte: Autor.
3.2.4 Água
A água utilizada na pesquisa é oriunda da rede hidráulica do LMCC da UFSM
e é considerada potável. Esta água deve estar isenta de matéria orgânica ou outras
substâncias prejudiciais à hidratação do cimento, atendendo aos estabelecimentos
da NBR NM 137 (DER, 2005).
3.2.5 Misturas
As dosagens obtidas para a realização dos ensaios tiveram como referência a
faixa C do DNIT. Fundamentando nesta, procedeu-se as misturas: 100% Fresado e
0% Pó de pedra, 80% Fresado e 20% Pó de pedra, 60% Fresado e 40% Pó de
pedra, 40% Fresado e 60% Pó de pedra, 20% Fresado e 80% Pó de pedra, 0%
Fresado e 100% Pó de pedra. Todas as misturas tiveram adição em massa de 6%
de cimento Portland CP IV-32.
O ajuste granulométrico necessário para que as composições se
enquadrassem totalmente nos limites da faixa C do DNIT (moagem do material
fresado ou materiais virgens de pequena granulometria), não foi realizado, visto que,
38
a pesquisa tem como premissa a utilização destes resultados in loco e
consequentemente a não manipulação da granulometria encontrada nas misturas.
3.3 MÉTODOS
Os métodos abordados para realização desta pesquisa estão descritos a
seguir.
3.3.1 Ensaio de Compactação
A compactação se dá por aplicação de alguma forma de energia mecânica
(impacto, vibração, compressão estática ou dinâmica). O estudo em questão seguiu
os procedimentos sugeridos na DNER-ME 162/94 – Solos – Ensaio de compactação
utilizando amostras trabalhadas. A norma fixa um método para determinação da
correlação entre o teor de umidade do solo e sua massa específica aparente seca. O
propósito é determinar qual valor de umidade do solo está associado ao maior valor
de massa específica aparente seca, com isso, obteremos um aumento na
resistência ao cisalhamento e redução da permeabilidade e compressibilidade.
O soquete e molde utilizados para a compactação do material possuem
dimensões e peso definidos, estes variam de acordo com a energia requerida. Nesta
pesquisa foi utilizada a Energia Modificada, em que se adota 5 camadas de
compactação com 55 golpes por camada, conforme os preceitos da norma DNER-
ME 162/94.
O ensaio foi realizado para as 6 misturas estabilizadas granulometricamente
(pó de pedra basáltico) e quimicamente (cimento CP-IV), na Figura 15 pode-se
observar o traço correspondente a 80% Fresado 20% Pó de pedra. Ao todo, foram
moldados 30 corpos de prova: 5 pontos para cada curva, na qual se obteve o teor de
umidade ótimo e massa específica aparente seca para cada traço.
39
Figura 15 – Ensaio de compactação, mistura: 80% Fresado 20% Pó de pedra
Fonte: Autor.
3.3.2 Ensaio de Resistência à Compressão Simples (RCS)
O ensaio de RCS é normatizado pela DNER-ME 201/94. Após os corpos de
prova serem submetidos a um determinado tempo de cura úmida (Figura 16),
coloca-se o corpo de prova (CP) sobre o prato fixo de carga da máquina de ensaio,
de forma que o eixo vertical do cilindro se alinhe com o centro de carga do prato
rotulado móvel. Faz-se com que este encoste suavemente no CP, ajeitando-o
manualmente até que o contato entre o prato de carga e a base do CP seja uniforme
e completo. O carregamento é então iniciado, continuamente e sem choques,
durante todo o decorrer do ensaio sendo submetidas à velocidade aproximada de
ruptura igual a 0,43 mm/s.
40
Figura 16 – Câmara úmida LMCC
Fonte: Autor.
Para a realização dos ensaios, foi utilizada a prensa mecânica modelo VEB
WERKSTOFFPRÜFMASSCHINEN LEIPZIG com capacidade máxima de 1000t,
localizada no LMCC (Figura 17). A prensa dispunha, ainda, de dispositivo de
controle de velocidade de carregamento. Para uma maior confiabilidade dos
resultados, preencheram-se os vazios das faces dos corpos de prova com areia com
o intuito de aumentar ao máximo a superfície de contato entre placa e CP.
41
Figura 17 – Prensa mecânica VEB WERKSTOFFPRÜFMASSCHINEN LEIPZIG
Fonte: Autor.
A resistência à compressão simples do corpo de prova é calculada dividindo a
carga de ruptura pela seção transversal do corpo de prova, conforme apresentado
na Equação 2:
𝜎 = 𝐹
𝜋 × 𝑟² (2)
Onde:
𝜎: resistência à compressão, em MPa;
𝐹: carga de ruptura, em N;
𝑟: raio do corpo de prova, em cm.
Para a realização deste ensaio, foram moldados 72 corpos de prova (CP’s)
cilíndricos nas dimensões 10x20cm, sendo submetidos a períodos de cura úmida de
7, 14 e 28 dias. Para cada traço e tempo de cura, foi moldado 4 CP’s, na qual o
resultado mais dispersante fora excluído. A resistência final foi calculada a partir da
média dos outros 3 valores.
42
3.3.3 Ensaio de Resistência à Tração por Compressão Diametral (RTCD)
A norma utilizada como base para a execução do ensaio de RCTD foi a
DNER-ME 136/10, em suma, deve ser utilizado molde cilíndrico que tenha 10 cm de
diâmetro interno e 6,3 cm de altura, com uma amostra de altura mínima de 3,5cm.
Este corpo de prova pode ser obtido in loco ou moldado em laboratório na prensa
Marshall, sendo esta última utilizada no estudo. Ainda de acordo com a norma, após
a devida medição do CP, este é colocado com sua superfície cilíndrica entre dois
frisos metálicos, curvos em uma das faces, com comprimento igual ao do corpo de
prova, conforme ilustra a Figura 18 e Figura 19. Devesse ajustar os pratos da prensa
até que seja obtida uma leve compressão, capaz de manter a posição do CP. Após
esse processo aplica-se a carga progressivamente, com uma velocidade
aproximada de 0,9mm/s até que se dê a ruptura, por separação das duas metades
do CP, segundo o plano diametral vertical. Na Figura 20 e Figura 21, observar-se
respectivamente o CP pronto para ser ensaiado e após ensaio.
Figura 18 – Ensaio de Compressão Diametral de corpo de prova cilíndrico
Fonte: DNER-ME 136/10.
43
Figura 19 – Ensaio de Compressão Diametral de corpo de prova cilíndrico
Fonte: DNER-ME 136/10.
Figura 20 – Ensaio de Tração por Compressão Diametral
Fonte: Autor.
44
Figura 21 – Corpo de prova após ensaio de RTCD
Fonte: Autor.
Para a realização dos ensaios, foi utilizada a prensa Marshall modelo CSR-5T
da marca Solotest com capacidade de 5000 kgf. Os resultados da ruptura dos
corpos são aplicados na Equação 3.
𝜎𝑅 = 2 × 𝐹
100× 𝜋 × 𝐷 ×H (3)
Onde:
𝜎𝑅: resistência à tração, em MPa;
𝐹: carga de ruptura, em N;
𝐷: diâmetro do corpo de prova, em cm;
H: altura do corpo de prova, em cm.
Neste ensaio, foram moldados 72 corpos de prova cilíndricos nas dimensões
10 x 6,3 cm, sendo submetidos a períodos de cura úmida de 7, 14 e 28 dias. Para
cada traço e tempo de cura, foi moldado 4 CP’s, na qual o resultado mais
dispersante fora excluído. A resistência final foi calculada a partir da média dos
outros 3 valores.
45
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1 ANÁLISE GRANULOMETRIA
4.1.1 Material fresado
A Tabela 4 apresenta os valores da análise granulométrica feita com o
fresado da BR-287, estes valores são os mesmos encontrados na mistura 100%
Fresado 0% Pó de Pedra. No Gráfico 1 é apresentada a curva granulométrica média
das duas amostras do material fresado em conjunto com a faixa C do DNIT. As
amostras coletadas foram secas ao ar e preparadas para o ensaio de granulometria
de acordo com a norma DNER-ME 083/98.
Tabela 4 – Análise granulométrica das amostras de material fresado
Peneira Amostra 1
(%) Amostra 2
(%) Média
(%) Acumulada
Passante (%)
2” 0,00 0,00 0,00 100,00
1” 0,00 0,00 0,00 100,00
3/8” 26,51 36,69 31,60 68,40
4 29,55 34,67 32,11 36,29
10 27,12 22,17 24,65 11,64
40 14,57 6,05 10,31 1,33
200 2,25 0,42 1,33 0,00
Fundo 0,00 0,00 0,00 0,00
Fonte: Autor.
46
Gráfico 1 – Distribuição Granulométrica do material fresado
Fonte: Autor.
A partir da análise do formato da curva obtida pode-se afirmar que o material
apresenta boa graduação. Cabe destacar a proximidade de porcentagens retidas
nas duas amostras. Além disso, as amostras ensaiadas não apresentam material
retido com tamanho máximo nominal superior a 1 polegada (2,54 cm), este fato
indica que o material resultante da fresagem contêm baixas porcentagens de
material com diâmetros superiores a 1 polegada ou não existência da mesma.
Percebe-se pouca quantidade de material fino nas amostras, isso ocorre, pois, essa
parcela de material encontra-se misturada ao ligante asfáltico que se encontra
envolta dos agregados da mistura asfáltica. Ademais, a quantidade de partículas
inferiores a 5 mm é menor que a preconizada pela faixa C do DNIT, assim após esse
tamanho, a curva obtida com o material fresado não se enquadra com as faixas
propostas.
4.1.2 Material virgem (pó de rocha basáltica)
A Tabela 5 apresenta os valores da análise granulométrica feita com o pó de
pedra e o Gráfico 2 mostra a curva granulométrica média das duas amostras do
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,1 1 10 100
Po
rcen
tag
em
passan
te (
%)
Diâmetro dos grãos (mm)
Fresado
Faixa C Dnit
200 80 1 4Peneira 3/4"3/8" 1/2"40200 80 1 4 3/4"3/8" 1/2"40
47
material, estes resultados são os mesmos encontrados na mistura 0% Fresado
100% Pó de pedra. As amostras coletadas foram secas em estufa e preparadas
para o ensaio de granulometria de acordo com a norma DNER-ME 083/98.
Tabela 5 – Análise granulométrica das amostras do pó de pedra
Peneira Amostra 1
(%) Amostra 2
(%) Média
(%) Acumulada
Passante (%)
2” 0,00 0,00 0,00 100,00
1” 0,00 0,00 0,00 100,00
3/8” 0,00 0,00 0,00 100,00
4 3,16 2,83 2,99 97,01
10 37,60 37,43 37,52 59,49
40 31,69 31,34 31,51 27,98
200 20,06 20,95 20,50 7,47
Fundo 7,50 7,45 7,47 0,00
Fonte: Autor.
Gráfico 2 – Distribuição Granulométrica do pó de pedra
Fonte: Autor.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,1 1 10 100
Po
rcen
tag
em
passan
te (
%)
Diâmetro dos grãos (mm)
Pó dePedra
Faixa CDnit
200 80 1 4Peneira 3/4"3/8" 1/2"40200 80 1 4Peneira 3/4"3/8" 1/2"40
48
4.1.3 Misturas
Neste item são apresentados os resultados referentes ao ensaio de
granulometria. Nenhuma das seis misturas se enquadrou 100% na faixa C do DNIT.
Com a análise dos resultados obtidos, percebe-se que provavelmente um traço com
50% Fresado 50% Pó de pedra ficaria dentro desta faixa.
O ensaio foi realizado para os traços:
80% Fresado e 20% Pó de pedra;
60% Fresado e 40% Pó de pedra;
40% Fresado e 60% Pó de pedra;
20% Fresado e 80% Pó de pedra.
Os traços 100% Fresado 0% Pó de pedra e 0% Fresado 100% Pó de pedra
foram apresentados, respectivamente, nos itens 4.1.1 e 4.1.2. Na Tabela 6 a Tabela
9 e Gráfico 3 a Gráfico 6, verifica-se os resultados.
Tabela 6 – Composição granulométrica da mistura 80% Fresado 20% Pó de pedra
Peneira Abertura
(mm) Fresado
(%) Pó de
pedra (%)
Mistura
80% 20%
2" 50 100,00 100,00 100,00
1" 25,4 100,00 100,00 100,00
3/8" 9,5 68,40 100,00 74,72
4 4,8 36,29 97,01 48,43
10 2 11,64 59,49 21,21
40 0,42 1,33 27,98 6,66
200 0,075 0,00 7,47 1,49 Fonte: Autor.
49
Gráfico 3 – Curva granulométrica da mistura 80% Fresado 20% Pó de pedra
Fonte: Autor.
Tabela 7 – Composição granulométrica da mistura 60% Fresado 40% Pó de pedra
Peneira Abertura
(mm) Fresado
(%) Pó de
pedra (%)
Mistura
60% 40%
2" 50 100,00 100,00 100,00
1" 25,4 100,00 100,00 100,00
3/8" 9,5 68,40 100,00 81,04
4 4,8 36,29 97,01 60,58
10 2 11,64 59,49 30,78
40 0,42 1,33 27,98 11,99
200 0,075 0,00 7,47 2,99
Fonte: Autor.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,1 1 10 100
Po
rcen
tag
em
passan
te (
%)
Diâmetro dos grãos (mm)
Pó dePedra
Fresado
Mistura
Faixa CDnit
200 80 1 4Peneira 3/4"3/8" 1/2"40200 80 1 4Peneira 3/4"3/8" 1/2"40
50
Gráfico 4 – Curva granulométrica da mistura 60% Fresado 40% Pó de pedra
Fonte: Autor.
Tabela 8 – Composição granulométrica da mistura 40% Fresado 60% Pó de pedra
Peneira Abertura
(mm) Fresado
(%) Pó de
pedra (%) Mistura
40% 60%
2" 50 100,00 100,00 100,00
1" 25,4 100,00 100,00 100,00
3/8" 9,5 68,40 100,00 87,36
4 4,8 36,29 97,01 72,72
10 2 11,64 59,49 40,35
40 0,42 1,33 27,98 17,32
200 0,075 0,00 7,47 4,48 Fonte: Autor.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,1 1 10 100
Po
rcen
tag
em
passan
te (
%)
Diâmetro dos grãos (mm)
Pó dePedra
Fresado
Mistura
Faixa CDnit
200 80 1 4Peneira 3/4"3/8" 1/2"40200 80 1 4Peneira 3/4"3/8" 1/2"40
51
Gráfico 5 – Curva granulométrica da mistura 40% Fresado 60% Pó de pedra
Fonte: Autor.
Tabela 9 – Composição granulométrica da mistura 20% Fresado 80% Pó de pedra
Peneira Abertura
(mm) Fresado
(%) Pó de
pedra (%) Mistura
20% 80%
2" 50 100,00 100,00 100,00
1" 25,4 100,00 100,00 100,00
3/8" 9,5 68,40 100,00 93,68
4 4,8 36,29 97,01 84,86
10 2 11,64 59,49 49,92
40 0,42 1,33 27,98 22,65
200 0,075 0,00 7,47 5,98 Fonte: Autor.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,1 1 10 100
Po
rcen
tag
em
Passan
te (
%)
Diâmetro dos Grãos (mm)
Pó dePedra
Fresado
Mistura
Faixa CDnit
200 80 1 4Peneira 3/4"3/8" 1/2"40200 80 1 4Peneira 3/4"3/8" 1/2"40
52
Gráfico 6 – Curva granulométrica da mistura 20% Fresado 80% Pó de pedra
Fonte: Autor.
4.2 ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
Neste item são apresentados os resultados dos ensaios de Compactação
realizados nas seis misturas estabilizadas granulometricamente e quimicamente.
Estes resultados podem ser observados na Tabela 10 a Tabela 15.
Tabela 10 – Resultado do ensaio de Compactação da mistura 100% Fresado 0% Pó
de pedra
Ponto Teor de umidade (%) Massa específica aparente seca
(kg/m³)
1 6,56 1929,96
2 7,81 1978,73
3 12,14 1962,17
4 14,45 1928,85
5 18,46 1817,02
Fonte: Autor.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,1 1 10 100
Po
rcen
tag
em
passan
te (
%)
Diâmetro dos grãos (mm)
Pó dePedra
Fresado
Mistura
Faixa CDnit
200 80 1 4Peneira 3/4"3/8" 1/2"40200 80 1 4Peneira 3/4"3/8" 1/2"40
53
Tabela 11 – Resultado do ensaio de Compactação da mistura 80% Fresado 20% Pó
de pedra
Ponto Teor de umidade (%) Massa específica aparente seca
(kg/m³)
1 4,21 1964,28
2 6,95 1990,16
3 7,92 2052,23
4 10,27 2028,06
5 12,02 1979,25
Fonte: Autor.
Tabela 12 – Resultado do ensaio de Compactação da mistura 60% Fresado 40% Pó
de pedra
Ponto Teor de umidade (%) Massa específica aparente seca
(kg/m³)
1 4,27 1999,93
2 6,25 2023,58
3 8,1 2079,85
4 10,4 2069,09
5 11,31 2000,49
Fonte: Autor.
Tabela 13 – Resultado do ensaio de Compactação da mistura 40% Fresado 60% Pó
de pedra
Ponto Teor de umidade (%) Massa específica aparente seca
(kg/m³)
1 4,2 2008,18
2 5,9 2023,47
3 7,34 2103,51
4 9,01 2080,08
5 12,5 1994,25
Fonte: Autor.
54
Tabela 14 – Resultado do ensaio de Compactação da mistura 20% Fresado 80% Pó
de pedra
Ponto Teor de umidade (%) Massa específica aparente seca
(kg/m³)
1 5 2011,14
2 6,63 2061,32
3 8,6 2114,42
4 11,22 2021,51
5 11,75 1999,05
Fonte: Autor.
Tabela 15 – Resultado do ensaio de Compactação da mistura 0% Fresado 100% Pó
de pedra
Ponto Teor de umidade (%) Massa específica aparente seca
(kg/m³)
1 3,89 2011,86
2 5,56 2029,99
3 7,47 2065,28
4 9,9 2058,87
5 11,15 2022,78
Fonte: Autor.
A partir da curva de Compactação (Gráfico 7) foi possível determinar os
valores de umidade ótima e massa específica aparente seca máxima, apresentados
na Tabela 16.
55
Gráfico 7 – Curva de Compactação Proctor
Fonte: Autor.
Tabela 16 – Resultados do ensaio de Compactação
Mistura Umidade ótima (%)
Massa específica aparente seca máxima (kg/m³)
100% Fresado 0% Pó de pedra 8,3 1980
80% Fresado 20% Pó de pedra 8,2 2054
60% Fresado 40% Pó de pedra 8,8 2084
40% Fresado 60% Pó de pedra 7,6 2105
20% Fresado 80% Pó de pedra 8,5 2115
0% Fresado 100% Pó de pedra 8,4 2065 Fonte: Autor.
1800
1820
1840
1860
1880
1900
1920
1940
1960
1980
2000
2020
2040
2060
2080
2100
2120
2140
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Massa e
sp
ecíf
ica a
pare
nte
seca (
kg
/m³)
Teor de Umidade (%)
100% Fresado 0% Pó depedra80% Fresado 20% Pó depedra60% Fresado 40% Pó depedra40% Fresado 60% Pó depedra20% Fresado 80% Pó depedra0% Fresado 100% Pó depedra
56
Através da análise dos resultados das curvas e dos parâmetros de
compactação dos materiais em estudo pode-se afirmar que a adição do material
virgem preenche os vazios do fresado, o que se percebe pelo aumento do valor de
γdmáx. Consequentemente, os materiais com menores índices de vazios tendem a ter
uma maior resistência ao cisalhamento e maior rigidez.
Ainda, percebe-se que a massa específica aparente seca aumenta na medida
em que cresce o teor de umidade, até um ponto a partir do qual a adição de mais
água resulta em redução dos valores da mesma, neste ponto temos a umidade
ótima.
Além disso, analisando as umidades ótimas encontradas nas diferentes
misturas, verifica-se uma proximidade dos valores, este fato é interessante, uma vez
que, para trabalhos futuros pode-se fixar o valor médio de umidade ótima de 8,3 ±
0,4 para todas as misturas.
4.3 ENSAIO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES (RCS)
Neste item são apresentados os resultados dos ensaios de RCS, realizados
nas seis misturas estabilizadas granulometricamente e quimicamente, com tempo de
cura de 7, 14 e 28 dias. Foram moldados 4 CP’s para cada período de cura para
cada traço, totalizando 72 CP’s. Para se obter o resultado fez-se a média dos 3 CP’s
com maior proximidade dos resultados. Os resultados da resistência obtida, assim
como, o desvio padrão podem ser observados na Tabela 17, já no Gráfico 8
verificar-se a curva de resistência de todos os traços.
57
Tabela 17 – Resultados do ensaio de Resistência à Compressão Simples
Fonte: Autor.
Traço
Tempo
de Cura
(Dias)
RCS
(MPa)
RCS
Média
(Mpa)
Desvio
Padrão
2,04
2,22
2,10
2,72
2,72
2,66
3,34
3,46
3,71
2,97
2,72
2,97
3,83
3,83
3,71
3,89
4,08
4,20
1,85
2,35
2,10
2,72
2,84
2,60
2,97
2,84
2,84
3,71
3,83
3,71
4,33
4,33
4,51
4,57
5,07
4,94
3,71
3,58
3,65
4,20
4,20
4,33
4,94
4,94
4,70
4,08
3,95
3,95
5,56
5,56
5,56
7,54
7,66
7,79
7,66 0,1228
5,56 0,00140% Fresado 100% Pó de
pedra
4,00 0,077
3,50 0,1928
4,24 0,0714
0,1428
100% Fresado 0% Pó de
pedra
4,86
2,70 0,0414
2,12 0,097
20% Fresado 80% Pó de
pedra
3,65 0,067
4,86 0,2628
40% Fresado 60% Pó de
pedra
3,75 0,077
2,72 0,1214
4,39 0,1114
4,06 0,1628
3,79 0,071480% Fresado 20% Pó de
pedra
2,88 0,147
60% Fresado 40% Pó de
pedra
2,10 0,257
2,88 0,0728
58
Gráfico 8 – Curvas de Resistência à Compressão Simples
Fonte: Autor.
De acordo com a NBR 12253 (1992), o teor ideal de cimento para utilização
de solo cimento em camadas de pavimento, deve ser o que garantir uma resistência
à compressão simples igual ou superior a 2,1MPa aos 7 dias de cura. Como pode
ser observado, todos os resultados foram satisfatórios, uma vez que, todos os seis
traços obtiveram a resistência mínima exigida em norma aos 7 dias de cura.
Constata-se na Tabela 17, que todos os resultados apresentaram baixo
desvio padrão, o que caracteriza uma boa uniformidade dos resultados encontrados
na ruptura dos CP’s. Já do Gráfico 8, nota-se que com o aumento dos dias de cura,
todos os traços obtiveram aumento de resistência. Além disso, não houve alteração
entre a ordem dos traços com a resistência máxima.
Da análise dos resultados, pode-se observar que as misturas com 100%, 80%
e 60% de pó de pedra obtiveram as maiores resistências à compressão simples.
Este fato devesse principalmente ao maior preenchimento dos moldes com materiais
de granulometria mais fina, aumentando assim a densidade e coesão das partículas
e consequentemente a resistência. Contudo, não se observou a relação de aumento
de resistência de acordo com o aumento da porcentagem de pó de pedra na
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
0 7 14 21 28
Resis
tên
cia
à C
om
pre
ssão
Sim
ple
s (
MP
a)
Dias de Cura
0% Fresado 100% Pó de Pedra 40% Fresado 60% Pó de Pedra
20% Fresado 80% Pó de Pedra 80% Fresado 20% Pó de Pedra
100% Fresado 0% Pó de Pedra 60% Fresado 40% Pó de Pedra
2,1Mpa
59
mistura, uma vez que, o traço 60% Fresado 40% Pó de pedra obteve as menores
resistências entre todas as misturas. A menor resistência obtida para esse traço, em
relação principalmente aos traços com 80% e 100% de fresado não é clara para o
autor. Possíveis erros relacionados a moldagem ou ruptura dos CP’s estão
descartados, pois foi seguida a mesma metodologia em todos os corpos de prova e
os resultados obtidos nos 4 CP’s ensaiado apresentaram valores próximos.
Ademais, três traços obtiveram resistências superiores a 3,5MPa aos 7 dias
de cura, o que resulta em valores superiores a 65% da resistência mínima exigida
por norma. Este fato, abre margem para novas opções de estudo, como por
exemplo, reduzir o teor de cimento da mistura, buscando assim, uma redução
considerável no custo global do material. Na Tabela 18, é possível observar a
variação da resistência das misturas em relação aos 7 dias de cura e a variação da
resistência em relação ao traço 100% Fresado 0% Pó de pedra (adotando este
como referência). No Gráfico 9, Gráfico 10 e Gráfico 11, observar-se a comparação
de RCS de todos os traços para cada dia de cura adotado nesta pesquisa.
Tabela 18 – Resultados das variações de resistências
Fonte: Autor.
Traço
Tempo
de Cura
(Dias)
RCS
Média
(Mpa)
Variação da
resistência em
relação aos 7
dias de cura (%)
Variação da
resistência
em relação a
Ref. (%)
7 2,12 -
14 2,70 27,18%
28 3,50 65,05%
7 2,88 - 35,92%
14 3,79 31,43% 40,46%
28 4,06 40,71% 15,88%
7 2,10 - -0,97%
14 2,72 29,41% 0,76%
28 2,88 37,25% -17,65%
7 3,75 - 76,70%
14 4,39 17,03% 62,60%
28 4,86 29,67% 38,82%
7 3,65 - 71,84%
14 4,24 16,38% 57,25%
28 4,86 33,33% 38,82%
7 4,00 - 88,35%
14 5,56 39,18% 106,11%
28 7,66 91,75% 118,82%
-
0% Fresado 100% Pó de
pedra
100% Fresado 0% Pó de
pedra
80% Fresado 20% Pó de
pedra
60% Fresado 40% Pó de
pedra
40% Fresado 60% Pó de
pedra
20% Fresado 80% Pó de
pedra
60
Gráfico 9 – Resistência à Compressão Simples aos 7 dias
Fonte: Autor.
Gráfico 10 – Resistência à Compressão Simples aos 14 dias
Fonte: Autor.
2,10
2,12
2,88
3,65
3,75
4,00
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00
60% Fresado 40% Pó de pedra
100% Fresado 0% Pó de pedra
80% Fresado 20% Pó de pedra
20% Fresado 80% Pó de pedra
40% Fresado 60% Pó de pedra
0% Fresado 100% Pó de pedra
RCS (MPa)
Tra
ço
2,70
2,72
3,79
4,24
4,39
5,56
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00
100% Fresado 0% Pó de pedra
60% Fresado 40% Pó de pedra
80% Fresado 20% Pó de pedra
20% Fresado 80% Pó de pedra
40% Fresado 60% Pó de pedra
0% Fresado 100% Pó de pedra
RCS (MPa)
Tra
ço
61
Gráfico 11 – Resistência à Compressão Simples aos 28 dias
Fonte: Autor.
4.3.1 Mistura 100% Fresado 0% Pó de pedra
O Gráfico 12 apresenta o comportamento dos CP’s contendo somente
material fresado e 6% de cimento. Os resultados obtidos foram satisfatórios, uma
vez que, adicionando somente cimento ao material fresado, alcançou-se a
resistência mínima de 2,1MPa prevista na NBR 12253 (1992), para realização de
camadas de pavimento. Além disso, este fato é importante, visto que, não há
necessidade de se estabilizar a mistura granulometricamente, com isso, pode-se
reduzir os custos de transporte necessários para obter agregados virgens de
qualidade e preservar os recursos naturais.
2,88
3,50
4,06
4,86
4,86
7,66
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00
60% Fresado 40% Pó de pedra
100% Fresado 0% Pó de pedra
80% Fresado 20% Pó de pedra
20% Fresado 80% Pó de pedra
40% Fresado 60% Pó de pedra
0% Fresado 100% Pó de pedra
RCS (Mpa)
Tra
ço
62
Gráfico 12 – RCS da mistura 100% Fresado 0% Pó de pedra
Fonte: Autor.
4.3.2 Mistura 80% Fresado 20% Pó de pedra
O Gráfico 13 apresenta o comportamento dos CP’s contendo 80% Fresado
20% Pó de pedra. Os resultados foram plausíveis, uma vez que, adicionando
apenas 20% de pó de pedra a mistura, obteve-se um aumento de 35,92% de
resistência aos 7 dias de cura em relação ao traço com 100% Fresado.
A peculiaridade de alcançar altas resistências, com um baixo consumo de
material virgem (estabilização granulométrica), também torna este traço atrativo no
quesito de preservação ambiental e redução de custos na execução das camadas
de pavimento.
y = 0,0645x + 1,7199R² = 0,9604
0
1
2
3
4
0 7 14 21 28
RC
S (
MP
a)
Dias de Cura
2,1MPa
63
Gráfico 13 – RCS da mistura 80% Fresado 20% Pó de pedra
Fonte: Autor.
4.3.3 Mistura 60% Fresado 40% Pó de pedra
O Gráfico 14 apresenta o comportamento dos CP’s contendo 60% Fresado
40% Pó de pedra. Os resultados satisfazem as exigências mínimas da NBR 12253
(1992), contudo, este traço apresentou os menores valores de RCS.
Levando em consideração o traço com 100% Fresado, houve uma redução de
17,65% da resistência aos 28 dias de cura. O motivo desta redução de resistência
não é claramente explicado pelo autor, sendo necessários ensaios futuros para
verificar os resultados obtidos.
y = 0,0507x + 2,7498R² = 0,7424
0
1
2
3
4
5
0 7 14 21 28
RC
S (
MP
a)
Dias de Cura
2,1MPa
64
Gráfico 14 – RCS da mistura 60% Fresado 40% Pó de pedra
Fonte: Autor.
4.3.4 Mistura 40% Fresado 60% Pó de pedra
O Gráfico 15 apresenta o comportamento dos CP’s contendo 40% Fresado
60% Pó de pedra. Os resultados são aceitáveis, posto que, este traço obteve a
maior RCS entre os 4 traços estabilizados granulométricamente.
Levando-se em conta as resistências encontradas aos 7 dias de cura, o traço
obteve um aumento de 76,70% de resistência em relação a mistura com 100%
Fresado e uma redução de 6,19% em relação a mistura que atingiu as maiores RCS
(100% Pó de pedra 0% Fresado).
y = 0,0336x + 2,0186R² = 0,6549
0
1
2
3
4
0 7 14 21 28
RC
S (
MP
a)
Dias de Cura
2,1MPa
65
Gráfico 15 – RCS da mistura 40% Fresado 60% Pó de pedra
Fonte: Autor.
4.3.5 Mistura 20% Fresado 80% Pó de pedra
O Gráfico 16 apresenta o comportamento dos CP’s contendo 20% Fresado
80% Pó de pedra. Os resultados foram admissíveis. Ademais, este traço
praticamente seguiu a mesma linha de resistências obtidas na mistura 40% Fresado
60% Pó de pedra, com uma variação de apenas -2,75% aos 7 dias, sendo que, aos
28 dias ambos obtiveram a mesma resistência.
y = 0,0502x + 3,512R² = 0,8507
0
1
2
3
4
5
6
0 7 14 21 28
RC
S (
MP
a)
Dias de Cura
2,1MPa
66
Gráfico 16 – RCS da mistura 20% Fresado 80% Pó de pedra
Fonte: Autor.
4.3.6 Mistura 0% Fresado 100% Pó de pedra
O Gráfico 17 apresenta o comportamento dos CP’s contendo somente pó de
pedra e 6% de cimento. Os resultados obtidos foram plausíveis, já que, a mistura
atingiu valores de resistência superiores a 90% do valor estabelecido por norma.
O traço obteve a maior taxa de crescimento de resistência, está taxa pode ser
observada entre os dias 7 e 28 de cura, atingindo o valor de 91,75%, à média de
todos os traços que foi de 49,6%.
y = 0,0559x + 3,3369R² = 0,9429
0
1
2
3
4
5
6
0 7 14 21 28
RC
S (
MP
a)
Dias de Cura
2,1MPa
67
Gráfico 17 – RCS da mistura 0% Fresado 100% Pó de pedra
Fonte: Autor.
4.4 ENSAIO DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL
(RTCD)
Neste item são apresentados os resultados dos ensaios de RTCD, realizados
nas seis misturas estabilizadas granulometricamente e quimicamente, com tempo de
cura de 7, 14 e 28 dias. Foram moldados 4 CP’s para cada período de cura para
cada traço, totalizando 72 CP’s. Para se obter o resultado fez-se a média dos 3 CP’s
com maior proximidade dos resultados. Os resultados da resistência obtida, assim
como, o desvio padrão podem ser observados a seguir na Tabela 19, já no Gráfico
18, verificar-se a curva de resistência de todos os traços.
y = 0,1711x + 2,9455R² = 0,9868
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 7 14 21 28
RC
S (
MP
a)
Dias de Cura
2,1MPa
68
Tabela 19 – Resultados do ensaio de Resistência à Tração por Compressão
Diametral
Fonte: Autor.
Traço
Tempo
de Cura
(Dias)
RTCD
(MPa)
RTCD
Média
(Mpa)
Desvio
Padrão
0,171
0,176
0,172
0,267
0,308
0,261
0,343
0,347
0,345
0,228
0,280
0,229
0,301
0,321
0,336
0,413
0,391
0,406
0,349
0,295
0,310
0,398
0,398
0,345
0,438
0,439
0,480
0,608
0,596
0,596
0,671
0,634
0,643
0,938
0,874
0,890
0,537
0,549
0,581
0,651
0,664
0,697
0,803
0,890
0,829
0,238
0,282
0,261
0,370
0,322
0,338
0,498
0,571
0,548
0,02414
0,539 0,03828
0,260 0,0227
0,344
0,02514
0,345 0,00228
0,671
0,841 0,04428
0,555
20% Fresado 80% Pó de
pedra
0,0237
0,02414
0,011
0,173 0,0027
0,278
0,64940% Fresado 60% Pó de
pedra0,01914
0,901 0,03428
0,380 0,03114
0,318 0,0277
0,600 0,0077
14
28 0,404
0,319 0,017
0% Fresado 100% Pó de
pedra
100% Fresado 0% Pó de
pedra
80% Fresado 20% Pó de
pedra
0,246 0,0297
0,452 0,02428
60% Fresado 40% Pó de
pedra
69
Gráfico 18 – Curvas de Resistência à Tração por Compressão Diametral
Fonte: Autor.
A análise dos resultados de resistência a tração é de suma importância para a
pesquisa, visto que a tração é uma importante solicitação gerada pelo tráfego nas
camadas mais rígidas do pavimento, como é o caso das misturas estabilizadas com
cimento, utilizadas no estudo. Sabe-se que quanto mais próxima forem as tensões
atuantes das tensões resistivas, mais rápido o material apresentará fissuramento
devido a repetição de deformações elásticas excessivas (ruptura por fadiga).
Portanto, uma vez que todos os resultados de RCS atenderam as resistências
mínimas exigidas por norma, os melhores resultados da pesquisa são aqueles que
apresentam as maiores resistências a tração por compressão diametral, que são:
40% Fresado 60% Pó de pedra e 20% Fresado 80% Pó de pedra.
Nota-se pela análise dos resultados, que todos os traços apresentaram RCTD
superiores a 0,173MPa aos 7 dias de cura. Pode-se ainda observar duas
aglomerações de resultados: a primeira contendo os traços 40% Fresado 60% Pó de
pedra e 20% Fresado 80% Pó de pedra que apresentaram os maiores valores de
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,800
0,900
1,000
0 7 14 21 28Resis
tên
cia
à T
ração
po
r C
om
pre
ssão
Dia
metr
al
(MP
a)
Dias de Cura
40% Fresado 60% Pó de pedra 20% Fresado 80% Pó de pedra
60% Fresado 40% Pó de pedra 0% Fresado 100% Pó de pedra
80% Fresado 20% Pó de pedra 100% Fresado 0% Pó de pedra
70
tensão resistente; o segundo grupo contempla os traços que foram estabilizados
apenas quimicamente (100% Fresado 0% Pó de pedra e 0% Fresado e 100% Pó de
pedra), e as misturas que apresentam altas concentrações de material fresado (80%
Fresado 20% Pó de pedra e 60% Fresado 40% Pó de pedra).
A maior resistência das misturas com 40% e 20% de fresado deve-se
principalmente ao maior preenchimento dos vazios deixados pelo material fresado
com materiais de granulometria mais fina, aumentando assim a densidade e coesão
das partículas e consequentemente a resistência. Ademais, estes traços foram os
que obtiveram a maior massa específica aparente seca, encontrada nos ensaios de
Compactação.
Constata-se na Tabela 19, que todos os resultados apresentaram baixo
desvio padrão, o que caracteriza uma boa uniformidade dos resultados encontrados
na ruptura dos CP’s.
Assim como na RCS, não se observou a relação de aumento de resistência
de acordo com o aumento da porcentagem de pó de pedra na mistura, uma vez que,
o traço contendo apenas pó de pedra e 6% de cimento, obteve resistências menores
que outras misturas com adições de material fresado.
As misturas estabilizadas apenas quimicamente (0% Fresado 100% Pó de
pedra e 100% Fresado 0% Pó de pedra), apresentaram as maiores taxas de
crescimento de resistência, respectivamente, 107,31% e 99,42%, sendo que, a
média de todos os traços que foi de 69,13%. Esta taxa foi calculada levando em
consideração o intervalo de cura de 7 a 28 dias. Já o acréscimo médio de resistência
dos 7 aos 14 dias de cura foi de aproximadamente de 28,5%.
Na Tabela 20, pode-se observar a variação da resistência das misturas em
relação aos 7 dias de cura e a variação da resistência em relação ao traço 100%
Fresado 0% Pó de pedra (adotando este como referência). No Gráfico 19, Gráfico 20
e Gráfico 21, constata-se a comparação de RTCD de todos os traços para cada dia
de cura adotado nesta pesquisa. No Gráfico 22 a Gráfico 27 são plotadas as curvas
de resistência de cada mistura em relação ao tempo de cura.
71
Tabela 20 – Resultados das variações de resistências
Fonte: Autor.
Gráfico 19 – Resistência à Compressão Simples aos 7 dias
Fonte: Autor.
Traço
Tempo
de Cura
(Dias)
RTCD
Média
(Mpa)
Variação da
resistência em
relação aos 7
dias de cura (%)
Variação da
resistência
em relação
a Ref. (%)
7 0,17 -
14 0,28 60,69%
28 0,35 99,42%
7 0,25 - 42,20%
14 0,32 29,67% 14,75%
28 0,40 64,23% 17,10%
7 0,32 - 83,82%
14 0,38 19,50% 36,69%
28 0,45 42,14% 31,01%
7 0,60 - 246,82%
14 0,65 8,17% 133,45%
28 0,90 50,17% 161,16%
7 0,56 - 220,81%
14 0,67 20,90% 141,37%
28 0,84 51,53% 143,77%
7 0,26 - 50,29%
14 0,34 32,31% 23,74%
28 0,54 107,31% 56,23%
-
0% Fresado 100% Pó de
pedra
100% Fresado 0% Pó de
pedra
80% Fresado 20% Pó de
pedra
60% Fresado 40% Pó de
pedra
40% Fresado 60% Pó de
pedra
20% Fresado 80% Pó de
pedra
0,173
0,246
0,260
0,318
0,555
0,600
0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700
100% Fresado 0% Pó de pedra
80% Fresado 20% Pó de pedra
0% Fresado 100% Pó de pedra
60% Fresado 40% Pó de pedra
20% Fresado 80% Pó de pedra
40% Fresado 60% Pó de pedra
RCS (MPa)
Tra
ço
72
Gráfico 20 – Resistência à Compressão Simples aos 14 dias
Fonte: Autor.
Gráfico 21 – Resistência à Compressão Simples aos 28 dias
Fonte: Autor.
0,278
0,319
0,344
0,380
0,649
0,671
0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 0,800
100% Fresado 0% Pó de pedra
80% Fresado 20% Pó de pedra
0% Fresado 100% Pó de pedra
60% Fresado 40% Pó de pedra
40% Fresado 60% Pó de pedra
20% Fresado 80% Pó de pedra
RTCD (MPa)
Tra
ço
0,345
0,404
0,452
0,539
0,841
0,901
0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200
100% Fresado 0% Pó de pedra
80% Fresado 20% Pó de pedra
60% Fresado 40% Pó de pedra
0% Fresado 100% Pó de pedra
20% Fresado 80% Pó de pedra
40% Fresado 60% Pó de pedra
RTCD (MPa)
Tra
ço
73
Gráfico 22 – RTCD da mistura 100% Fresado 0% Pó de pedra
Fonte: Autor.
Gráfico 23 – RTCD da mistura 80% Fresado 20% Pó de pedra
Fonte: Autor.
y = 0,0077x + 0,1401R² = 0,8759
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0 7 14 21 28
RT
CD
(M
Pa)
Dias de Cura
y = 0,0073x + 0,2035R² = 0,9153
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0 7 14 21 28
RT
CD
(M
Pa)
Dias de Cura
74
Gráfico 24 – RTCD da mistura 60% Fresado 40% Pó de pedra
Fonte: Autor.
Gráfico 25 – RTCD da mistura 40% Fresado 60% Pó de pedra
Fonte: Autor.
y = 0,0062x + 0,2821R² = 0,8382
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0 7 14 21 28
RT
CD
(M
Pa)
Dias de Cura
y = 0,0149x + 0,4738R² = 0,9495
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 7 14 21 28
RT
CD
(M
Pa)
Dias de Cura
75
Gráfico 26 – RTCD da mistura 20% Fresado 80% Pó de pedra
Fonte: Autor.
Gráfico 27 – RTCD da mistura 0% Fresado 100% Pó de pedra
Fonte: Autor.
4.5 COMPARAÇÃO RCS X RTCD
No Gráfico 28, verifica-se todos os resultados agrupados dos ensaios de RCS
e RTCD, para os 7, 14 e 28 dias de cura úmida.
y = 0,0134x + 0,4705R² = 0,947
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 7 14 21 28
RT
CD
(M
Pa)
Dias de Cura
y = 0,0134x + 0,1626R² = 0,9594
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0 7 14 21 28
RT
CD
(M
Pa)
Dias de Cura
76
Gráfico 28 – Resultados dos Ensaios de RCS e RTCD
Fonte: Autor.
Através da análise do Gráfico 28, constata-se que as maiores resistências
(levando em consideração as misturas que continham tanto material fresado como
pó de pedra) foram verificadas nos traços 40% Fresado 60% Pó de pedra e 20%
Fresado 80% Pó de pedra para ambos os ensaios.
Já para os traços puros, 100% Fresado 0% Pó de pedra e 0% Fresado 100%
Pó de pedra, percebe-se uma mudança de comportamento quanto ao tipo de ensaio
realizado. Os CP’s que continham somente material fresado apresentaram baixas
resistências em ambos ensaios quando comparados as demais misturas. Em
contrapartida, os CP’s que continham somente pó de pedra obtiveram as maiores
resistências no ensaio de compressão simples e resultados considerados medianos
se comparados as demais misturas no ensaio de tração.
2,12
0,17
3
2,70
0,27
8
3,50
0,34
5
2,88
0,24
6
3,7
9
0,31
9
4,06
0,40
4
2,10
0,31
8
2,72
0,38
0
2,88
0,45
2
3,75
0,60
0
4,3
9
0,6
49
4,86
0,90
1
3,65
0,55
5
4,24
0,67
1
4,86
0,84
1
4,00
0,26
0
5,56
0,34
4
7,66
0,34
4
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
RCS (MPa) RTCD (MPa) RCS (MPa) RTCD (MPa) RCS (MPa) RTCD (MPa)
7 dias 14 dias 28 dias
Res
istê
nci
a (M
Pa)
100% Fresado 0% Pó de pedra 80% Fresado 20% Pó de pedra 60% Fresado 40% Pó de pedra
40% Fresado 60% Pó de pedra 20% Fresado 80% Pó de pedra 0% Fresado 100% Pó de pedra
77
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS E SUGESTÕES
5.1 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Nos ensaios de caracterização do material fresado, Rotarex e Metodologia
Rice, obteve-se resultados que condizem com a bibliografia. Tendo como valor
médio de teor de betume 6,20% e massa específica máxima (DMM) de 2,433 g/cm³.
Com o ensaio de Granulometria de todos os traços, foi constatado que o
material não se enquadrou na faixa C do DNIT. Contudo, a pesquisa teve como
premissa a utilização destes resultados in loco e consequentemente não houve a
manipulação da granulometria encontrada nas misturas, reproduzindo assim,
resultados mais fidedignos com os obtidos em campo.
Em relação ao ensaio de Compactação, foi possível constatar um aumento na
massa especifica aparente seca da mistura, o que se justifica pela adição de pó de
pedra a mistura, o qual preenche os vazios do fresado. Ademais, pode-se fixar a
umidade ótima de 8,3 ± 0,4 para todos os traços.
No ensaio de Resistência à Compressão Simples, obteve-se resultados
satisfatórios para todos os traços aos 7 dias de cura úmida segunda a NBR 12253
(2012). Os traços com 100%, 80% e 60% de pó de pedra atingiram as maiores
resistências, ao ponto que o traço com 100% Fresado 0% Pó de pedra obteve a
menor das resistências. Contudo, este traço é muito importante, uma vez que,
atingiu os requisitos mínimos estabelecidos por norma sendo estabilizado apenas
quimicamente, o que implica numa redução de custos de transporte para obter
agregados virgens e preserva os recursos naturais.
Já, para o ensaio de Resistência à Tração por Compressão Diametral, as
misturas apresentaram boa resistência aos 7 dias de cura. A maior resistência foi
encontrada no traço 40% Fresado 60% Pó de pedra o qual alcançou uma resistência
de 0,6MPa aos 7 dias de cura. Ademais, os traços apresentaram uma taxa de
crescimento média de resistência dos 7 aos 14 dias de 28,5% e 69,13% dos 7 aos
28 dias de cura.
Em suma, as misturas estabilizadas com cimento Portland estão suscetíveis a
problemas de fadiga, consequentemente, os melhores resultados obtidos nesta
pesquisa podem ser observados nas misturas 40% Fresado 60% Pó de pedra e 20%
78
Fresado 80% Pó de pedra, que obtiveram as maiores tensões resistivas à tração e
também valores satisfatórios no ensaio de RCS.
Por fim, os resultados das misturas de material fresado, pó de pedra e
cimento, permitem concluir que uma camada (base ou sub-base) de pavimento
flexível, executado com esses traços, podem atingir resistências iguais ou superiores
ao exigido por norma. Além disso, a reutilização do material fresado é uma técnica
econômica e ambientalmente justificada, em virtude de, constituir uma solução para
a reutilização de um subproduto do meio rodoviário, reduzindo a necessidade de
utilizar novos agregados.
5.2 SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS
Sugere-se, para dar continuidade a este estudo, a realização de estudos mais
aprofundados acerca dos custos para execução de cada mistura apresentada nesta
pesquisa.
Estudos mais aprofundados em relação à mistura que obteve os melhores
resultados em relação à resistência e custos de aplicação.
Para resultados nos ensaios de Compactação, sendo utilizado materiais de
mesma característica, pode-se fixar a umidade ótima de 8,3 ± 0,4 para todos os
traços.
Por fim, realizar novos ensaios de RCS, com porcentagens inferiores a 6% de
cimento nas misturas que apresentaram resistências aos 7 dias de cura superiores a
65% da resistência mínima exigida por norma. Afim de avaliar a redução dos custos
de operação.
79
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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