reciclagem de pavimento asfáltico
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TCC Reciclagem de pavimento asfálticoTRANSCRIPT
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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA-UDESC
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS-CCT
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL-DEC
JOSÉ LEONARDO GONÇALVES L. C. PAEZ
RECICLAGEM DE PAVIMENTO ASFÁLTICO
JOINVILLE-SC
2012
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JOSÉ LEONARDO GONÇALVES L. C. PAEZ
RECICLAGEM DE PAVIMENTO ASFÁLTICO
Trabalho de Graduação apresentado ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade do Estado de Santa Catarina como requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.
Orientador: Prof. Robison Negri
JOINVILLE-SC
2012
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JOSÉ LEONARDO GONÇALVES L. C. PAEZ
RECICLAGEM DE PAVIMENTO ASFÁLTICO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade do Estado de Santa Catarina como requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.
Banca examinadora:
Orientador:_________________________________________________________________ Prof. Mestre Robison Negri Universidade do Estado de Santa Catarina
Membro:___________________________________________________________________ Prof. Mestre Miguel Angelo da Silva Mello Universidade do Estado de Santa Catarina
Membro:___________________________________________________________________ Prof. Doutora Adriana Goulart dos Santos Universidade do Estado de Santa Catarina
JOINVILLE
2012
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RESUMO
A técnica de reciclar pavimentos é uma alternativa de restauração interessante para as nossas rodovias. O material que era considerado descartável pode, hoje, ser reutilizado em pavimentos novos, através da remoção do pavimento, seja pela fresagem ou pela escarificação e adição de componentes que dão à mistura propriedades adequadas para a reutilização. Esse método reduz a exploração em jazidas minerais e, também, apresenta uma economia considerável. Do ponto de vista ambiental, essa reutilização é importante, já que a disposição desse material, no ambiente, causa inúmeros problemas. O método tem também algumas vantagens técnicas, como por exemplo, manter o greide da pista, o nível da calçada e o não aparecimento de degraus entre a pista e o acostamento, provocados por uma aplicação excessiva de camadas de recapeamento. Para que a reciclagem possa ser utilizada como uma alternativa para a manutenção de estradas, alguns fatores técnicos e econômicos têm que ser levados em consideração. Neste trabalho, serão apresentadas considerações sobre a técnica escolhida para reutilização (a frio, ou a quente em usina); as etapas para realização da reciclagem; os ensaios realizados para controle de qualidade, através de trabalhos realizados, livros, normas, de modo a transformar o pavimento antigo em um material com características próprias para ser usado como camada de um novo pavimento. No final do trabalho, é apresentado um estudo de caso baseado em dados retirados de uma execução de uma obra de reciclagem a frio, da base do pavimento com adição de cimento, realizada pela empresa de consultoria Pentágono, no ano de 2003, na rodovia SP-253, que liga a cidade de Pradópolis, ao rio Mogi-Guaçu no interior do Estado de São Paulo. O estudo terá como foco a análise dos materiais retirados em campo, os ensaios de caracterização do material, além de como é feito o projeto de mistura, quais os parâmetros avaliados na escolha dos materiais que serão adicionados na mistura e, quais as qualidades que a mistura final deve possuir para ser aprovada como base do pavimento. Será apresentado por fim, a partir da análise dos resultados, a qualidade final que o material retirado da pista apresentou, após a devida dosagem, de modo que atenda as especificações técnicas exigidas para a sua utilização. .
Palavras-chave: Reciclagem, Pavimento, Restauração
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO-....................................................................................................................8
1.1 OBJETIVO...........................................................................................................................9
1.1.1 Objetivo geral...................................................................................................................9
1.1.2 Objetivo secundário.........................................................................................................9
2 REVISÃO BIBLIOGRAFICA...........................................................................................11
2.1 PAVIMENTAÇÃO ASFÁTICA........................................................................................11
2.1.1 Camadas..........................................................................................................................11
2.1.1.1 Revestimentos..............................................................................................................11
2.1.1.2 Subleitos.......................................................................................................................12
2.1.1.3 Reforços de subleitos...................................................................................................13
2.1.1.4 Bases e sub-bases.........................................................................................................13
2.1.1.5 Imprimação entre camadas........................................................................................13
2.2 MATERIAIS.......................................................................................................................14
2.2.1 Agregados.......................................................................................................................14
2.2.2 Asfaltos e betumes..........................................................................................................17
2.2.2.1 Asfaltos diluídos..........................................................................................................18
2.2.2.2 Emulsões asfálticas......................................................................................................19
2.3 PROCESSOS DE DEGRADAÇÃO DOS PAVIMENTOS...............................................20
2.4 ENVELHECIMENTO DO ASFALO.................................................................................20
3 RECICLAGEM DE PAVIMENTO ASFÁLTICO............... ...........................................22
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3.1 RECICLAGEM A QUENTE EM PAVIMENTOS............................................................24
3.1.1 Reciclagem a quente “in situ”.......................................................................................27
3.2.3.1 Método Marini.............................................................................................................27
3.2.3.2 Método Wirtgen...........................................................................................................28
3.1.2 Reciclagem a quente em usina estacionaria.................................................................29
3.2 RECICLAGEM A FRIO EM PAVIMENTOS...............................................................................31
3.2.1 Avaliação dos materiais.................................................................................................33
3.2.2 Etapas da construção por reciclagem...........................................................................37
3.2.3 Reciclagem a frio “in situ”............................................................................................39
3.2.4 Reciclagem a frio em usina...........................................................................................41
3.3 RECICLAGEM A FRIO COM ADIÇÃO DE CIMENTO.............................................................41
3.3.1 Materiais.........................................................................................................................42
3.3.2 Mistura reciclada...........................................................................................................42
3.3.3 Execução.........................................................................................................................44
3.3.4 Controle..........................................................................................................................46
3.3.4.1 Controle dos materiais................................................................................................46
3.3.4.2 Controle de execução..................................................................................................47
3.3.4.3 Controle geométrico e acabamento...........................................................................48
3.3.4.4 Deflexões................................................................................................................................49
3.3.4.4.1 Determinação das deflexões pela viga Bekelman...............................................................49
4 ESTUDO DE CASO SP-253...............................................................................................52
4.1 METODOLOGIA...............................................................................................................53
4.1.1 Ensaios de caracterização e classificação.....................................................................54
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4.1.2 Ensaio de compactação..................................................................................................58
4.1.3 Ensaio para verificação da resistência.........................................................................59
4.2 ANALISE DE CAMPO E ENSAIOS DE LABORATÓRIO.............................................62
4.2.1 Amostra n° 1 – Estaca 1504...........................................................................................62
4.2.2 Amostra n° 2 – Estaca 46+10........................................................................................69
4.2.3 Amostra n° 3 – Estaca 570.............................................................................................77
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS..............................................................................................84
REFERÊNCIAS........................................................................................................................86
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1 INTRODUÇÃO
O Brasil, um país jovem de tamanho continental, em função de suas características de
relevo, e ocupação territorial, principalmente costeira, e os custos de implantação de ferrovias,
optou pela criação de uma das maiores malhas rodoviária do mundo.
Com uma rede rodoviária de cerca de 1,8 milhões de quilômetros, sendo 96.353
quilômetros de rodovias pavimentadas (2004), as estradas são as principais transportadoras de
carga e de passageiros no tráfego brasileiro.
O grande desenvolvimento se deu na década de quarenta, nas ligações das principais
cidades na costa leste do país, aumentando nas décadas seguintes de cinquenta com o aumento
das refinarias de petróleo, que diminuiu os custos do asfalto, tendo nos anos sessenta a
abertura de diversas estradas ligando varias regiões ao interior do país, alavancado pela
construção da nova capital no centro oeste, e na década de setenta, desbravando o oeste e
norte, com a construção da Belém - Brasília e Transamazônica.
Com um desenvolvimento mal planejado, os custos das implantações aumentando de
maneira exponencial, numa época de grande inflação, nas décadas seguintes, houve uma
desaceleração no desenvolvimento da pavimentação nas varias regiões do país.
A malha viária, apesar de jovem, foi sofrendo desgastes em função da má
conservação, projetos inadequados e má fiscalização de carga, que admitindo cargas maiores
que as permitidas, aumentaram a deterioração dos pavimentos.
Com o aparecimento de novos equipamentos, com regulagem eletrônica de maior
precisão, novos estudos, desenvolvimento de novos produtos asfálticos, ainda as exigências
ambientais quanto ao destino de resíduos em áreas previamente aprovadas para recebimento
dos mesmos, a opção da reciclagem do pavimento, tem-se mostrado de grande valor
econômico e ambiental, já que este procedimento reutiliza o pavimento existente,
acrescentando materiais para reforçar e readequar para que o mesmo se enquadre nas novas
normas de resistência e durabilidade.
O processo de reciclagem de pavimentos apresenta varias vantagens em relação a
outros métodos. Entre as vantagens estão a reutilização do material antigo que seria
descartado, a otimização das distâncias de transporte e, a obtenção de matéria-prima, sem a
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necessidade de exploração de jazidas naturais. Neste trabalho será abordada a necessidade da
execução da reciclagem, os benefícios técnicos, quando da utilização de um ou outro método
de reciclagem, assim como o processo executivo em cada método, os materiais utilizados, os
ensaios necessários para os materiais, os ensaios realizados durante o processo, o controle de
execução e as qualidades esperadas no produto final.
O trabalho é limitado aos métodos construtivos de reciclagem de pavimento,
abrangendo os materiais e equipamentos necessários para execução e controle, para que o
pavimento tenha um bom desempenho depois de realizada a reciclagem. Terá uma atenção
especial a reciclagem de base com adição de cimento, que foi base para a realização da obra
onde foi realizado o estudo de caso.
Trata-se da adição de cimento Portland ao material originado da fresagem de
pavimentos flexíveis em mau estado. A mistura homogeneizada é compactada e servirá de
base para um novo pavimento.
Por fim será apresentado um estudo de caso na rodovia SP-253 que liga a cidade de
Pradópolis ao Rio Mogi-Guaçu no interior do estado de São Paulo, para evidenciar a
restauração de uma rodovia utilizando como método a reciclagem a frio da base do pavimento
com adição de cimento Portland.
1.1 OBJETIVOS
1.1.1 Objetivo geral
Analisar um método de dosagem de pavimentos asfálticos a serem reciclados, através
da técnica de reciclagem a frio com adição de cimento, de modo que a mistura final possa ser
utilizada como camada de base para o pavimento.
1.1.2 Objetivos específico
Esse trabalho tem como objetivo apresentar os métodos utilizados na reciclagem de
material asfáltico.
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Verificar através de um estudo de caso, a utilização de cimento para estabilização de
material retirado de um pavimento antigo, para ser utilizado como base de um novo
pavimento.
Verificar como são realizados os ensaios para correção granulométrica dos materiais.
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2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 PAVIMENTAÇÃO ASFÁLTICA
O asfalto é uma estrutura composta por camadas sobrepostas de diferentes materiais
compactados a partir do subleito, de forma a atender estrutural e operacionalmente ao tráfego,
de maneira durável e com o menor custo possível, considerando horizontes para serviços de
manutenção obrigatórios (BALBO, 2007).
Segundo Senço (2008) o pavimento é uma estrutura construída sobre a terraplenagem
e destinada a:
a) resistir aos esforços verticais do tráfego e distribuí-los;
b) dar melhores condições de rolamento, quanto ao conforto e segurança aos
veículos;
c) resistir aos esforços horizontais (desgaste), tornando mais durável a superfície
de rolamento.
A estrutura do pavimento asfáltico é concebida, em seu sentido estrutural, para receber
e transmitir esforços de modo a aliviar as tensões das camadas inferiores que geralmente
possuem menor resistência (BALBO, 2007).
A seguir serão citadas as camadas que podem fazer parte do corpo do pavimento.
2.1.1 Camadas
2.1.1.1 Revestimentos
Também chamado de capa de rolamento, o revestimento é a camada que recebe
diretamente a ação do tráfego, de preferência impermeável, destinada a melhorar a superfície
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do pavimento quanto às condições de conforto e segurança e, diminuir o desgaste, dando uma
maior durabilidade à estrutura (SENÇO, 2008).
A espessura da camada de revestimento é determinada de acordo com o tráfego
previsto ou por critérios próprios. Para vias simples, é comum o uso de camadas de 3 cm a 5
cm. Nas autoestradas as espessuras podem chegar de 7,5 cm a 10 cm, para o pavimento
(SENÇO, 2008).
Como o revestimento é a camada que possui maior custo unitário, com grande margem
de diferença entre as demais camadas, é necessário muito cuidado na determinação de sua
espessura a fim de não tornar a obra muito onerosa. É preferível, em muitos casos, criar uma
estrutura mais resistente nas camadas inferiores e sacrificar, em parte, a espessura do
revestimento (SENÇO, 2008).
O revestimento deverá, além de outras funções, receber cargas, estáticas ou dinâmicas,
sem sofrer deformações elásticas ou plásticas de grandes proporções, desagregação de
componentes ou perda de compactação. Necessita, portanto, ser composto por materiais bem
aglutinados, dispostos de maneira a evitar movimentação horizontal (BALBO, 2007).
Os revestimentos asfálticos, muitas vezes, são divididos em duas ou mais camadas por
razões técnicas, construtivas e financeiras. Portanto, é comum encontrar expressões como
“camada de rolamento” e “camada de ligação”, para descrever um revestimento dividido em
duas camadas (BALBO, 2007).
2.1.1.2 Subleitos
Os esforços impostos sobre a superfície do subleito serão aliviados em sua
profundidade. Deve-se, portanto, ter maior preocupação com os estratos superiores, onde os
esforços solicitantes são maiores. O subleito pode ser constituído de material natural
consolidado e compactado, no caso de corte do corpo estradal, ou por um material
transportado, no caso de um aterro. Em alguns casos é usado aterro sobre o corte, quando o
solo apresenta características não compatíveis para um bom subleito (BALBO, 2007).
Um método bastante empregado para a caracterização da resistência de um subleito é o
ensaio CBR, no qual é verificada a resistência na penetração de um pistão numa amostra do
solo do subleito (SENÇO, 2008).
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2.1.1.3 Reforços de subleito
Quando o subleito apresenta um solo com pequena resistência aos esforços verticais de
cisalhamento, é preciso pensar em executar sobre o subleito uma camada de solo de melhor
qualidade, que sirva de reforço sobre a superfície, de maneira que a pressão exercida no
subleito seja de menor magnitude, compatível com sua resistência (BALBO, 2007).
O emprego da camada de reforço não é obrigatório, pois aumentando a espessura das
camadas superiores, em tese, diminuem-se as pressões sobre o subleito. Contudo, o uso de
reforço no subleito é mais viável em termos econômicos, já que o subleito com baixa
resistência requer uma maior espessura de base e sub-base, que são camadas que necessitam
emprego de materiais como cimento ou betume, os quais tornam o processo muito oneroso
(BALBO, 2007).
2.1.1.4 Bases e sub-bases
Para aliviar as tensões nas camadas de solo inferiores, surgem as camadas de base, que
também podem desempenhar papel importante na drenagem do pavimento (BALBO, 2007).
Quando a espessura da camada de base exigida para distribuir esforços para camadas
inferiores for muito grande, por razões econômicas e construtivas, cria-se uma nova camada
de sub-base, geralmente de menor custo (BALBO, 2007).
Os materiais mais empregados em bases são os solos estabilizados naturalmente,
misturas de solos e agregados, brita graduada tratada com cimento, solo estabilizado
quimicamente com ligante hidráulico ou asfáltico, ou concretos. Para sub-bases, podem ser
usados os mesmos materiais, no caso de solos estabilizados quimicamente o consumo de
agentes aglomerantes é pequeno (BALBO, 2007).
2.1.1.5 Imprimações entre camadas
Entre as camadas do pavimento, faz-se necessário a execução de um filme asfáltico
denominado de pintura de ligação, com função de aderir uma camada na outra, ou
imprimação impermeabilizante, com função de impermeabilizar uma camada antes do
lançamento de uma camada superior. Entre qualquer camada de revestimento asfáltico,
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sempre é aplicada uma pintura de ligação. Pinturas de ligação são feitas a partir de emulsões
asfálticas, e as imprimações com asfaltos diluídos (BALBO, 2007).
A imprimação pode ser usada para evitar a evaporação da água superficial no caso de
solo-cimento, dando melhores condições para cura da base (SENÇO, 1980).
A figura 1 representa as camadas do pavimento.
Figura 1: Detalhe das camadas do pavimento
Fonte: Senço (2008)
2.2 MATERIAIS
2.2.1 Agregados
Agregados são materiais granulares, inertes, sem forma ou dimensões definidas,
usadas para compor camadas ou misturas em diversos tipos de obras (SENÇO, 2008).
Os agregados são classificados em três grandes grupos: origem, tamanho e distribuição
dos grãos.
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A curva granumétrica irá nos mostrar se os grãos estão bem distribuídos na mistura,
com base nos diâmetros dos grãos, isso indicará se há um bom entrosamento dos grãos e se há
muitos vazios na mistura (SENÇO, 2008).
Nas misturas que fazem parte, os agregados representam o maior volume em relação
aos outros materiais. Em misturas com cimento o volume representa cerca de três quartos do
volume total, nas misturas betuminosas esse numero é ainda maior (SENÇO, 2008).
Segundo Senço (2008), os agregados podem ser classificados, quanto à origem, em
artificiais e naturais.
Os agregados artificiais são aqueles que sofrem algum tipo de operação, como
britagem e classificação. Ex: pedra britada, pó de pedra, argila expandida, etc. (SENÇO,
2008).
Os agregados naturais são aqueles encontrados na crosta terrestre, resultantes de
diversos processos geológicos. São procedentes de rochas maciças ou alteradas, cascalheiras e
areais, não aluvionares, depósitos aluvionares, etc. (BALBO, 2007).
As rochas mais comuns usadas como agregados são Granito, Basalto, Diabásio,
Gnaisse e Calcário (BALBO, 2007).
Os agregados utilizados em misturas asfálticas são tratados em termos de faixas de
determinados diâmetros (BALBO, 2007).
A definição da porcentagem de diâmetros de agregados contidas em uma mistura é
definida pelo ensaio de peneiramento, sendo a numeração das peneiras tomadas com base na
dimensão de abertura de sua malha (BALBO, 2007).
O manual do DNIT (2006) tem uma subdivisão para as britas classificadas conforme
indicada na tabela 2 (BALBO, 2007).
Tabela 1- Subdivisão dos agregados
DENOMINAÇÃO FAIXA DE DIÂMETRO (mm)
Pó-de-pedra < 2,4
Pedra 0 ou pedrisco Entre 2,4 e 9,5
Pedra 1 Entre 9,5,0 e 19,0
Pedra 2 Entre 19,0 e 38,0
Pedra 3 Entre 38,0 e 76,0
Fonte: Balbo (2007)
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Outra classificação se faz com base na resistência dos agregados através do ensaio de
abrasão Los Angeles (SENÇO, 1980).
É o ensaio mais aceito para determinação da resistência dos agregados aos esforços
provocados pelo tráfego, é ensaio misto de abrasão e impacto, e tem uma boa correlação entre
as previsões baseadas nos ensaios e o comportamento do agregado no pavimento (SENÇO
2008).
O ensaio consiste em submeter certa quantidade de agregado ao choque de desgaste
quando colocados em um tambor de 80 cm de diâmetro, que gira em uma velocidade
estabelecida (SENÇO, 1980).
O desgaste é medido em função dos desgastes que sofrem os agregados, através do
impacto com a parede do cilindro e com bolas de aço que são introduzidos juntamente no
tambor (SENÇO, 2008).
Quando o número de rotações especificado é finalizado, o material é passado na
peneira n°12 e pesa-se o material retido. A diferença de peso inicial e do peso final, é o
desgaste sofrido pelo material no ensaio Los Angeles. Essa diferença é expressa em
porcentagem pelo numero A.
A(%)=[(mi-mf)/ms].100%
Para misturas betuminosas A<=40%
A figura 2 mostra o esquema da máquina Los Angeles
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Figura 2: Esquema da maquina Los Angeles
Fonte: SENÇO (2008)
2.2.2 Asfaltos e betumes
Betumes são hidrocarbonetos pesados, com propriedades ligantes, inflamáveis, de
elevada viscosidade em temperatura ambiente. Eles podem ser encontrados na natureza ou
obtidos por fabricação através da destilação do petróleo, de carvão, de madeira ou de resinas.
Os materiais betuminosos são divididos em asfaltos (de petróleo) e alcatrões (destilação
destrutiva de carvão) (BALBO, 2007).
A partir do refinamento do petróleo cru são obtidos os asfaltos ou cimentos asfálticos
de petróleo CAP, que têm finalidades específicas de pavimentação, além de outras aplicações.
São materiais que possuem uma grande quantidade de hidrocarbonetos não voláteis pesados,
por isso, muitas vezes, são chamados de betumes (BALBO, 2007).
Segundo Senço (2008), a preferência pelo uso de pavimentos betuminosos em relação
aos demais se deve às propriedades seguintes:
- boa adesividade entre o betume e os agregados;
- impermeabilidade;
- durabilidade da mistura e das propriedades do betume por muitos anos;
- preço competitivo;
- possibilidade de trabalho em diversas temperaturas.
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Os CAPs podem ter características diversas de acordo com sua fabricação. Eles dão
origem a vários materiais empregados em pavimentação, como as emulsões e asfaltos diluídos
e, podem ser modificados por outros materiais (polímeros), obtendo caraterísticas especificas
para determinadas aplicações (BALBO, 2007).
2.2.2.1 Asfaltos diluídos
São produzidos a partir da diluição do cimento asfáltico de petróleo, por destilados
leves de petróleo, que têm o objetivo de diminuir a viscosidade temporariamente, exigindo
normalmente temperaturas menores para a aplicação, melhorando a trabalhabilidade do
aglutinante e facilitando a aplicação (SENÇO, 2008).
Após algum tempo, que varia de acordo com as características do solvente utilizado,
ocorre à evaporação do solvente, restando na mistura asfáltica apenas o cimento asfáltico
original. O processo de evaporação do solvente é chamado de cura (SENÇO, 2008).
A princípio os asfaltos diluídos eram classificados com base no tempo de cura, que
depende diretamente do diluente aplicado e adotavam-se os símbolos (SENÇO, 2008):
- SC: Slow Curing - Cura Lenta. Diluente óleo;
- MC: Medium Curing - Cura Média. Diluente querosene;
- RC: Rapid Curing - Cura Rápida. Diluente gasolina.
Como os asfaltos diluídos de cura lenta não apresentavam nenhum interesse para
pavimentação asfáltica, a classificação atual reduziu para dois tipos de asfaltos e com uma
nova denominação (SENÇO 2008):
- CR: Asfaltos diluídos de cura rápida - Diluente Nafta na faixa de destilação da
gasolina;
- CM: Asfaltos diluídos de cura média - Diluente querosene.
A modificação dos CAPs com polímeros tem muitas finalidades, entre elas podem ser
citadas:
- reduzir a suscetibilidade do CAP;
- elevar a coesão do material;
- produzir CAP com baixa fluência;
- garantir uma boa adesividade;
- melhor resistência ao envelhecimento;
- baixar a viscosidade à temperatura de aplicação;
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- apresentar elevada resistência a deformação plástica, à fissuração e à fadiga
(SENÇO, 2008).
2.2.2.2 Emulsões asfálticas
Emulsões são misturas de cimento asfáltico com agentes emulsificantes e água. São
produzidos, normalmente, através de equipamentos de alta capacidade de cisalhamento,
denominados moinhos coloidais (ABEDA, 2010).
Segundo (ABEDA, 2010), o concreto asfáltico é misturado a uma temperatura que
varia entre 140°C a 145°C, com a fase água (água com agentes emulsificantes dissolvidos), a
uma temperatura entre 50° a 60°C. Os agentes emulsificantes mantêm as duas fases em
equilíbrio por um período que pode variar de algumas semanas a alguns meses.
A separação da fase asfalto, da fase água, é chamada de ruptura da emulsão. O tempo
necessário para que ocorra a ruptura, confere características próprias que irão delimitar a
utilização de determinado tipo de emulsão no campo e, é usado como base para classificação
das emulsões (ABEDA, 2010).
O manual ABEDA (2010) classifica as emulsões de acordo com a velocidade de
ruptura. A seguinte nomenclatura é obedecida:
- RR: emulsão de cura rápida;
- RM: emulsão de cura média;
- RL: emulsão de cura lenta.
Uma segunda classificação das emulsões é baseada na quantidade de cimento asfáltico
empregado na sua fabricação. Elas são divididas em 1C e 2C, onde a terminologia C
determina que é uma emulsão catiônica, e os números 1 e 2 estão associados a viscosidade
relativa, que depende da quantidade de cimento asfáltico empregado na mistura (ABEDA,
2010).
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2.3 PROCESSOS DE DEGRADAÇÃO DOS PAVIMENTOS
Os materiais de construção com o passar do tempo, apresentam processos de
degradação inevitáveis, que implicam na alteração de suas propriedades mecânicas, que
governam seu comportamento sob a ação de cargas de diversas naturezas. Tal fato, acontece
com os materiais de camadas de pavimentos, e podem ser motivados por cargas de veículos,
produtos químicos e ações ambientais, como temperatura, umidade, entre outros (BALBO,
2007).
O processo de degradação ou danificação estrutural do pavimento não pode ser
estabelecido de modo inquestionável, ou ainda, dos materiais que são empregados em sua
estrutura. Quando são considerados os possíveis mecanismos de ruptura em pavimentos,
deve-se pensar que existem diferentes condições climáticas e morfológicas, além de diferentes
sítios geológicos e pedológicos, de cargas máximas permitidas, para diferentes veículos
comerciais, em diversos países, a utilização de materiais peculiares em cada região do planeta,
e também o uso de técnicas construtivas e de projetos muito variados (BALBO, 2007).
Portanto, há varias razões para que não haja um critério aceito por todos os técnicos de
como se da à ruptura de determinado pavimento, ou mesmo, uma combinação de vários
critérios universalmente aceita.
2.4 ENVELHECIMENTO DO ASFALTO
Com o decorrer dos anos e também devido a fatores como a exposição ao ar, à luz, ao
calor e a umidade, ocorrem perdas nas características de plasticidade do ligante asfáltico, que
ocasionam um endurecimento progressivo e que tornam o pavimento quebradiço. Esse
processo se chama endurecimento do ligante (CASTRO, 2003).
Alguns materiais foram criados para devolver ao ligante envelhecido condições para a
reutilização do mesmo e são chamados de agentes rejuvenescedores (CASTRO, 2003).
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Os agentes rejuvenescedores são os hidrocarbonetos escolhidos com características
químicas que restauram o ligante endurecido, devolvendo a ele características de um produto
novo (CASTRO, 2003).
Os rejuvenescedores mais utilizados no Brasil são o extrato aromático de Neutro
pesado, também conhecido por NPA e, o óleo de xisto.
O extrato aromático de neutro pesado é um subproduto da desaromatização do neutro
pesado, originado do petróleo. Ele é rico em aromáticos, com baixa viscosidade e elevada
capacidade de restauração das propriedades originais do CAP (CASTRO, 2003).
O óleo de xisto, AR-X, é um agente rejuvenescedor originado do xisto. A vantagem
desse material é que ele possui uma maior aromaticidade, acarretando um maior poder de
rejuvenescimento e, ainda, confere uma maior adesividade do ligante recuperado ao agregado,
isso pelo fato de conter alto grau de nitrogênio básico em sua composição (CASTRO, apud
LEITE, 2003).
Segundo Zelaya (1985), os rejuvenescedores devem ter as seguintes características:
- restaurar a consistência do ligante envelhecido até um valor desejável;
- melhorar ou recuperar a durabilidade do material reciclado;
- ser totalmente compatível com o ligante envelhecido.
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3 RECICLAGEM DE PAVIMENTO ASFÁLTICO
A reciclagem de pavimento asfáltico consiste na reutilização de um material antigo,
após processamento, com adição de estabilizante e/ou de agregados (DAVID, 2006).
O procedimento de reciclagem visa diminuir o consumo de materiais virgens,
reduzindo o consumo de jazidas naturais, e diminuindo a distância de transporte. Com o
crescente interesse em valorizar os sítios de ocorrência de jazidas e as várias restrições
impostas pela legislação de proteção ao meio ambiente, o método se torna bastante benéfico
(DNIT 2006).
A técnica faz uso do ligante asfáltico do pavimento antigo, adicionando agentes
rejuvenescedores e reduzindo o consumo de asfalto. Fatores que conferem à técnica, um
componente ecológico e econômico muito importante (DAVID, 2006).
Outra vantagem da técnica está em manter as características geométricas do
pavimento. Em pistas com mais de uma faixa a operação pode ser executada somente na faixa
problemática, evitando estender o recapeamento por toda a pista, assegurando que não
ocorram problemas de drenagem e de desnível (DNIT, 2006).
Alguns problemas que ocorrem com recapeamentos consecutivos, como diminuição da
altura livre, em pontes e passagens inferiores; ajuste vertical dos dispositivos de drenagem;
altura de meio fio; profundidade de sarjetas; bocas de lobos e poços de visita; são
solucionados com essa técnica, já que com ela não ocorre à elevação do greide (DNIT, 2006).
A reciclagem do pavimento pode ser realizada de duas maneiras, a frio ou a quente e, a
escolha depende de muitos fatores, dentre os quais podemos citar:
- condição de superfície;
- capacidade estrutural;
- qualidade do material;
- disponibilidade de material virgem;
- irregularidade longitudinal;
- resistência à derrapagem;
- localização e extensão do trecho;
23
- classe da rodovia;
- seção transversal do pavimento;
- condições geométricas;
- tráfego (atual e futuro);
- condições de remanejamento de tráfego;
- disponibilidade de equipamento;
- características do subleito e da base;
- objetivo da restauração.
Serão feitos ensaios em campo e em laboratório para determinar a quantidade de
material disponível e os tipos de estabilizadores que poderão ser empregados com esses
materiais. Com os dados dos ensaios, é feita a escolha do método a ser utilizado de reciclagem
e desenvolve-se o projeto preliminar do pavimento, avaliando a condição econômica mais
favorável (DNIT, 2006).
Deverá então, ser avaliada a condição de desempenho do pavimento em termos do
período de vida útil, com base em ensaios dos materiais em laboratório e em campo (DNIT,
2006).
A avaliação dos materiais e o projeto de mistura, necessários para execução da
reciclagem de pavimento, são apresentados nos itens a seguir:
a) Avaliação dos materiais
A avaliação dos materiais inicia com a coleta de dados sobre o histórico do pavimento,
tais como seções do pavimento, granulometria, tráfego, condições do pavimento, histórico de
conservação e se há materiais suficientes, em quantidade e qualidade etc. (DNIT, 2006).
Um número necessário de amostras é coletado de maneira aleatória para realização de
ensaios e devem ir ao laboratório com as mesmas características que terá o material a ser
reciclado. Se a fresagem no revestimento asfáltico for a frio, a amostra deverá ser fresada a
frio, já que há uma mudança na granulometria do revestimento asfáltico antigo, devido ao
aumento dos finos no material (DNIT, 2006).
b) Projeto da mistura
Após a análise dos materiais, será feito o projeto da mistura, que consiste em dosar os
componentes da mistura final e determinar a porcentagem dos elementos, de modo que
satisfaça os requisitos das especificações próprias, para serviços de reciclagem (DNIT, 2006).
24
As características do material reciclado devem atender as mesmas especificações de
um material novo em termos de: granulometria, porcentagem de vazios, relação betume-
vazios, estabilidade e fluência (DNIT, 2006).
3.1-RECICLAGEM A QUENTE
Segundo o manual do DNIT (2006) a reciclagem a quente em pavimentos asfálticos
pode ser realizada por duas normas aprovadas:
a) pavimentos flexíveis - concreto asfáltico reciclado a quente em usina. DNIT
033/2005 ES;
b) pavimentos flexíveis - concreto asfáltico reciclado a quente in situ. DNIT
034/2005 ES.
Os processos das normas citadas podem envolver adição de agregados, cimento
asfáltico ou agente rejuvenescedor, ao material fresado. A reciclagem a quente abrange o
revestimento do pavimento ou parte dele. O produto final deve atender às especificações de
projeto para camadas de base, blinder ou rolamento (DNIT 2006).
O desempenho do método de reciclagem a quente merece alguns cuidados. O material
tem uma variabilidade diferente do material virgem, isso traz uma incerteza em relação a
capacidade do material em pistas de rolamento, o que acarreta na necessidade de um maior
controle de qualidade, que envolve a avaliação do pavimento, a caracterização do material e
um controle mais rígido do processo de execução do que dos projetos convencionais (DNIT
2006).
Segundo o manual do DNIT (2006), o projeto de mistura é feito a partir das seguintes
etapas:
1ª etapa - Fixação de segmentos homogêneos da camada a ser reciclada:
Há uma extensão máxima que se fixa de um segmento para a utilização de uma
mistura com a mesma dosagem, a distância utilizada normalmente é de 2 km. Pode haver
variação na extensão do segmento, de acordo com o estado do pavimento, da variação das
camadas, entre outros.
25
2ª etapa - Retirada de amostras destes segmentos e realização de ensaios:
Nesta etapa, serão coletadas amostras do segmento para realização dos ens:aios. No
mínimo, são coletadas nove amostras, com espaçamento de 200 m entre si, dependendo da
extensão do segmento. As amostras têm dimensões de 0,50 m X 0,50 m e são retiradas com a
mesma espessura e método em que serão retiradas na reciclagem (DNIT, 2006).
Após a coleta são realizados os seguintes ensaios:
- Extração de asfalto: determinação do teor de ligante através do métodos ASTM
D-2172/81 e DNER ME53/94;
- Granulometria da mistura dos agregados após a retirada do betume com o
método DNER ME83/94.
Outros ensaios poderão ser realizados de acordo com a necessidade. Entre eles
podemos citar:
- Recuperação do asfalto: para a extração do asfalto o método utilizado é o
ABSON da ASTM D-1856/79. Este método consiste na destilação controlada da
mistura para a retirada total do solvente, mantendo as características reais do
ligante.
Realizada a recuperação do asfalto os seguintes testes são realizados:
- Penetração (100g, 5s, 25ºC), Método DNER-ME 003/94;
- Ponto de amolecimento (°C), Método ABNT MB 167/71 - NBR 6293/94;
- Ductibilidade (25ºC, cm, mín.), Método ABNT MB 167/71 - NBR 6293/94;
- Viscosidade Saybolt Furol, a 175ºC.
- Fracionamento químico: determina a concentração de asfaltenos nas frações
maltêmicas, utilizando uma metodologia proposta por Rostler. Utiliza os dados para verificar
o grau de envelhecimento do asfalto provocado por mudanças químicas que ocorrem com o
tempo (DNIT, 2006).
3ª etapa - Determinação das quantidades de materiais a serem adicionados à mistura a
ser reciclada:
Com base nos dados obtidos da retirada do betume e da granulometria do agregado
nos segmentos homogêneos, verifica-se a necessidade de adição dos seguintes componentes:
- mistura a quente;
- agregado graúdo, miúdo e material de enchimento;
26
- cimento asfáltico de petróleo;
- agente rejuvenescedor.
Quando houver a necessidade de correção granulométrica, o teor de cimento asfáltico
ou rejuvenescedor será aumentado. A função desses dois elementos é fazer com que o ligante
asfáltico reciclado tenha as características de consistência, penetração, viscosidade, que se
espera de um ligante novo (DNIT, 2006).
Os rejuvenescedores são hidrocarbonetos refinados que possuem uma alta
concentração de maltenos na composição química. O asfalto, com o passar do tempo, perde
uma quantidade de maltenos e, essa perda causa seu envelhecimento. A função dos
rejuvenescedores é a de recuperar essa fração de maltenos, introduzindo solventes de
peptização em um alto teor, dando ao asfalto as propriedades de um asfalto novo (DNIT,
2006).
Para saber a quantidade de CAP ou rejuvenescedor a ser introduzido na mistura, são
realizadas várias misturas com o CAP obtido no ensaio de extração do betume, em diversas
proporções, com o propósito de encontrar uma mistura que atenda às especificações (DNIT,
2006).
Após a obtenção do ligante final da mistura, deverá ser feito uma análise completa do
mesmo, e a determinação da viscosidade X temperatura, para avaliar a suscetibilidade e do
comportamento viscosimétrico (DNIT, 2006).
4ª etapa - Determinação das proporções finais dos componentes da mistura através do
Método Marshall:
O método Marshall foi desenvolvido pelo engenheiro Bruce Marshall na década de
1930, nas estradas de rodagem do Mississipi. Foi durante a Segunda Guerra Mundial que o
grupo de engenheiros do exército americano (USACE) aprimorou a técnica e desenvolveu os
critérios de dosagem de misturas asfálticas para essa pavimentação (DAVID, 2006).
As normas brasileiras preconizam o método de Marshall para dosagem e controle de
qualidade de misturas asfálticas. O método foi originariamente utilizado em misturas a quente
e depois se estendeu para misturas a frio (DAVID 2006).
O método Marshall consiste em moldar corpos de prova, para determinação de
características físicas (massa específica aparente, volume de vazios, vazios no agregado
mineral, e relação dos vazios do agregado mineral preenchidos com asfalto) e características
mecânicas (fluência e estabilidade) (DAVID 2006).
27
A Estabilidade Marshall é a resistência máxima a compressão radial, apresentado pelo
corpo de prova representado em N(kgf) (DNER ME 043/1995).
A Fluência Marshall é a deformação total apresentada pelo corpo de prova, desde a
aplicação da carga inicial, até a aplicação da carga máxima, expressa em décimos de
milímetros. (DNER ME 043/1995)
A reciclagem a quente pode ser realizada por duas técnicas distintas:
- reciclagem a quente in situ;
- reciclagem a quente em usinas estacionárias;
3.1.1 Reciclagem a quente in situ.
A reciclagem realizada in situ consiste em remover o pavimento asfáltico antigo da
pista, normalmente por fresagem; adicionar CAP ou agentes rejuvenescedores à mistura e
agregados se necessário; e devolver para pista o material reciclado, sem a necessidade de
transporte do material (DNIT 2006).
Para que a reciclagem a quente seja escolhida como alternativa, algumas
considerações devem ser feitas em relação aos tipos de defeitos encontrados na pista e a
condição estrutural e de drenagem (DNIT 2006).
Como essa técnica de reciclagem envolve uma camada relativamente delgada de
pavimento, deve ser utilizada para resolução de problemas na superfície, exclusivamente de
classe funcional. Através do uso dessa técnica, podem ser corrigidos problemas como
afundamento nas trilhas de rodas, desagregações, locais de baixa aderência, exsudações e
problemas de declividade transversal (DNIT 2006).
Existem dois métodos de reciclagem a quente in situ usados pelo DNIT, o método
Marini e o método Wirtgen.
3.1.1.1 Método Marini
Método com o qual a fresagem do pavimento é feita a frio com a planta móvel de
asfalto reciclado Marini A.R.T 220. Nele, a recicladora processa a mistura a quente e aplica
na pista. O DNER elaborou a especificação ES-188/87 que contempla essa técnica.
28
Figura 3: Maquina recicladora Marini A.R.T 220
Fonte: CIBER (2012) site ciber.com.br
3.1.1.2 Método Wirtgen
Nesse método, a fresagem do pavimento é feita a quente, com a máquina remixer da
Wirtgen. A recicladora processa a mistura e aplica na pista. O DNER elaborou a especificação
ES-187/87, que contempla essa técnica.
A recicladora remexer da Wirtgen é pode ser vista na ilustração a seguir:
Figura 4: Recicladora Wirtgen
Fonte: Fonte: CIBER (2012) site ciber.com.br
29
O revestimento reciclado poderá sofrer afundamento nas trilhas de roda se o ligante
tiver viscosidade muito baixa ou se for adicionado agente rejuvenescedor em excesso (DNIT,
2006).
O sistema de reciclagem a quente, quando feita com um bom planejamento e um
controle tecnológico eficiente, apresenta um bom desempenho, mesmo quando submetido a
um número elevado de tráfego (DNIT, 2006).
3.1.2 Reciclagem a quente em usinas estacionárias
A reciclagem a quente em usinas é o método no qual é retirado parte ou o todo do
revestimento e transportado para uma usina de asfalto, onde será processada a mistura.
Nesse processo poderão ser incorporados à mistura agregados, material de
enchimento, CAP, agentes rejuvenescedores. A mistura final deve atender às especificações
de misturas asfálticas usadas para camadas de base ou rolamento. Para essa reciclagem o tipo
de usina mais utilizado é a “drum-mixer” (DNIT, 2006).
A usina tipo “drum mixer” é um tipo de usina em forma de tambor, que realiza a
mistura. A usina possui um sistema de secagem dos agregados com uma chama na entrada,
como mostra a figura 5:
Figura 5: Esquema de uma usina tipo “Drum mixer”
Fonte: (DNIT, 2006)
Segundo o manual do DNIT, as etapas para realização do processo de reciclagem a
quente em usina, seguem a seguinte ordem:
1ª etapa - Preparação do material:
30
A preparação do material envolve a retirada e a fragmentação do material, até uma
dimensão apropriada. A fragmentação pode ser feita no próprio local, ou pode ser realizada
em uma estação de britagem próximo a usina (DNIT, 2006).
A retirada de material da pista pode ser feita por equipamentos usuais de construção,
como tratores de esteiras, motoniveladoras e carregadeiras, ou podem ser usados
equipamentos de fresagem a frio (DNIT, 2006).
As máquinas de fresagem têm a capacidade de reduzir as dimensões das partículas
removidas. As dimensões podem variar em função da profundidade de corte, velocidade de
rotação do cilindro, da quantidade e espaçamento dos dentes de fresagem e da velocidade de
operação do equipamento (DNIT, 2006).
2ª etapa - Avaliação dos estoques:
Alguns cuidados devem ser tomados na realização de estoques, as características do
material empilhado devem ser conhecidas, tais como:
- se os materiais são de mesma fonte;
- se os materiais forem de fontes diferentes, verificar se são feitos com concreto
usinado a quente, ou se é utilizado algum tipo de emulsão;
- verificar se foram depositados nas mesmas pilhas ou em pilhas diferentes, caso
sejam de fontes diferentes;
- se os materiais são provenientes de fontes distintas, deve-se ter o cuidado para
misturar o material em uma mesma pilha, já que existe uma variação de material.
Caso haja uma quantidade muito grande de misturas com emulsão em um
material, as pilhas devem ser separadas.
3ª etapa - Usinagem a quente:
A usinagem a quente de um material reciclado requer algumas modificações em
relação à usinagem convencional.
Neste caso, há um cuidado especial na secagem, para não expor o material diretamente
à chama do secador. O contato direto com a chama, pode endurecer o asfalto remanescente do
revestimento e promover poluição do ar.
Para realizar a usinagem a quente existe dois tipos de usinas a serem utilizadas: as
usinas intermitentes (gravimétricas) e as usinas tipo tambor (drum-mixer).
31
- Controle de qualidade
Para atingir as expectativas de uma boa mistura, é necessário avaliar a qualidade do
material removido. No controle de qualidade deve se dar ênfase especial à granulometria do
agregado e também, às características do asfalto retirado da pista (DNIT, 2006).
A granulometria do material pode determinar a quantidade de agregado que deve ser
adicionado à mistura, para se enquadrar na faixa granulométrica desejada. As características,
do asfalto retirado, vão determinar a quantidade e a característica de asfalto necessário para
atender às especificações da mistura final (DNIT, 2006).
Na operação em usina central devem ser verificados os seguintes itens:
a) se o material está devidamente pulverizado ou fragmentado;
b) se há uma separação das pilhas, entre materiais mais graúdos e mais finos;
c) se foram ensaiadas as pilhas em cada dia de produção, para garantir a
granulometria dos agregados.
As pilhas de material devem ser feitas, de preferência, por correias transportadas, para
evitar a contaminação do material, com o transporte sobre a pista (DNIT, 2006).
-Vantagens da reciclagem a quente
A reciclagem a quente é um método de restauração que tem um baixo consumo de
energia, se comparado a outras técnicas. Quando se fala em economia de energia, muitos
fatores são considerados: novos agregados, distâncias de transporte, novo asfalto, método de
pulverização, tipo de usina e condições das especificações (DNIT, 2006).
Outra vantagem, no processo, é ter a capacidade de remover quase todos os tipos de
defeitos no pavimento e de produzir melhoria estrutural significativa (DNIT, 2006).
3.2 RECICLAGEM A FRIO
A técnica consiste em promover a fresagem e a mistura das camadas de rolamento e de
base, adicionando na mistura ligantes hidráulicos, emulsões asfálticas e/ou agentes de
reciclagem emulsionadas, visando obter uma nova estrutura, homogênea e mais resistente
(ABEDA, 2010).
32
As camadas recicladas a frio são utilizadas na base e devem receber algum tipo de
revestimento asfáltico na superfície de rolamento (ABEDA, 2010).
A escolha, basicamente dependerá da categoria de tráfego, podendo ser aplicado um
tratamento de superfície convencional de baixo volume (lama asfáltica, tratamento superficial
por penetração) ou modificado com polímero, quando o tráfego for intenso
(microrrevestimento a frio ou a quente) (ABEDA, 2010).
Atualmente, as experiências indicam que essa técnica é usada com mais sucesso nos
seguintes casos:
a) rodovias de baixo volume de tráfego (vicinais);
b) utilização do material reciclado como base estabilizada;
c) acostamentos defeituosos de rodovias principais.
Quanto ao estabilizante que poderá ser utilizado, pode-se classificar a reciclagem em
dois tipos (DNIT, 2006):
a) reciclagem com adição de material betuminoso: consiste na adição de betume a
base e revestimento pulverizados no local, produzindo uma base estabilizada
com betume;
b) reciclagem com adição de estabilizante químico: consiste na pulverização e
mistura do revestimento, base e/ou subleito, com estabilizantes químicos.
A reciclagem com adição de material betuminoso envolve apenas a base e o
revestimento do pavimento, podendo, algumas vezes, o subleito ser contaminado na fase de
pulverização. Já a reciclagem com estabilizante químico envolve, geralmente, o subleito
(DNIT, 2006).
O desenvolvimento de equipamentos mais eficientes, para a execução da reciclagem,
vem melhorando o sistema e a qualidade do material reciclado, utilizado tanto nas camadas de
revestimentos espessos, como em bases granulares e em subleitos com alta plasticidade.
A coleta de informações das condições do pavimento referente a defeitos, drenagem
do subleito e avaliação estrutural do pavimento, indicará a melhor forma de recuperação. Se a
avaliação indicar que a estrutura existente não atende ao tráfego no trecho, a primeira solução
é o recapeamento. Se o revestimento e as camadas inferiores não tiverem condições de
suportarem uma nova camada asfáltica, devido à deficiência em sua constituição, a
reciclagem é considerada (DNIT, 2006).
Entre algumas razões que possam viabilizar uma reciclagem a frio pode-se citar:
a) melhoria da capacidade estrutural;
33
b) recomposição das camadas do pavimento, que permite correção na dosagem
dos materiais, melhoria das propriedades do material e regularização da
superfície;
c) o uso de agentes estabilizantes conferem ao material reciclado uma maior
impermeabilização e uma maior sensibilidade em relação a umidade (DNIT,
2006).
Alguns fatores que podem inviabilizar a reciclagem a frio são:
a) a interrupção do tráfego, na reciclagem a frio, é maior que nas outras atividades
de restauração;
b) se utilizado estabilizante químico, a qualidade final do pavimento estará ligada
às condições climáticas (temperatura e umidade);
c) alguns problemas são encontrados ao utilizar emulsão asfáltica e o coeficiente
estrutural desse material não é perfeitamente conhecido. Os métodos de ensaio
e determinação da dosagem ótima de asfalto, tempo de mistura e compactação,
não são bem definidos até o momento (DNIT, 2006).
3.2.1 Avaliação dos materiais
Segundo o manual de reciclagem do DNIT, a avaliação dos materiais é feita seguindo
as seguintes etapas:
1ª etapa - Estudo do pavimento:
Todas as camadas do pavimento devem ser analisadas para a caracterização dos
materiais. O levantamento visual é muito importante para a análise das condições do
pavimento, os tipos e severidade dos defeitos. O levantamento visual poderá ajudar na
determinação da forma mais indicada de restauração.
Com relação aos materiais, os seguintes itens devem ser analisados:
- Revestimento: teor de asfalto; granulometria; observação visual dos defeitos;
- Base granular: granulometria; plasticidade;
- Subleito: granulometria; plasticidade.
O número de amostras retiradas para ensaio deve ser compatível com a variação dos
materiais no pavimento. A avaliação da variação dos materiais pode ser feita pelo histórico de
34
conservação, inspeção visual ou mapas pedológicos. Com esse estudo, pode ser feita a divisão
dos segmentos homogêneos, que deverão ser analisados separadamente (DNIT, 2006).
2ª etapa - Ensaios de Laboratório:
A análise do material é feita pelos seguintes ensaios de laboratório:
a) granulometria dos agregados removidos e ensaios de qualidade dos materiais;
b) teor de asfalto e viscosidade do cimento asfáltico do revestimento existente;
c) limites de Atterberg e teores de umidade das camadas granulares e subleito;
d) projeto da mistura para selecionar o tipo e qualidade do agente estabilizador.
a) Ensaios de granulometria;
O ensaio de granulometria é importante para determinar qual o melhor tipo de
estabilizante a ser utilizado e principalmente, qual a quantidade de material que passa na
peneira n° 200.
A tabela 3 representa o processo de escolha do estabilizante:
35
Tabela 2- Escolha do estabilizante
Fonte: DNIT (2006)
Onde IP= Índice de plasticidade
Quando é escolhido como estabilizante um material betuminoso, o material não pode
apresentar uma quantidade muito grande de finos, que torna o processo muito oneroso. Essas
informações serão usadas como dados de entrada no projeto da mistura, assegurando a
qualidade do produto fina, quanto à granulometria (DNIT, 2006).
Se a granulometria não atender às especificações, novos agregados serão adicionados à
mistura.
b) Teor de asfalto e viscosidade
Ensaio de
Peneiramento
< 25 passando %
Na peneira n°200
IP<10
IP>10
Estabilização com cimento
Cal-cinza volante
Estabilização com asfalto
Estabilização com cimento
Cal-cinza volante
Estabilização com cal
Ensaios de limites de Atterberg
> 25 passando %
Na peneira n°200
IP<10
IP>30
10<IP<30
Estabilização com cimento
Estabilização com asfalto
Estabilização com cimento
Estabilização com cal
Estabilização com cimento
Estabilização com cal
36
Quando o teor de concreto asfáltico da base e do revestimento for superior a 50% da
mistura que será reciclada, o teor residual de asfalto se torna relevante e terá que ser realizado
ensaios de extração e recuperação para determinação das suas propriedades. Se a quantidade
de concreto asfáltico não ultrapassar um terço da mistura, não deverão ser determinados os
parâmetros citados acima (DNIT, 2006).
c) Análise de plasticidade (Limites de Attenberg)
É analisado o índice de plasticidade das camadas granulares e subleito, que servirá de
parâmetro para escolha do estabilizante mais adequado. As características analisadas são:
- limite de liquidez;
- limite de plasticidade;
- índice de plasticidade;
Se a plasticidade e/ou granulometria não atenderem às especificações, outros materiais
deverão ser introduzidos na mistura, ou o estabilizante deverá ser modificado.
Quando os ensaios indicam que houve uma infiltração de finos na base ou sub-base
advindos do subleito, não poderá ser utilizado material betuminoso, neste caso, outro tipo de
estabilizante deverá ser utilizado.
No caso que ocorre infiltração de finos existem algumas alternativas, entre elas estão:
- adicionar agregado à mistura para corrigir a granulometria e utilizar material
betuminoso como estabilizante;
- utilizar estabilizante químico nas camadas granulares como estabilizante e usar
uma técnica mais eficiente como reciclagem a quente;
d) Seleção do agente estabilizador
A seleção do estabilizante está relacionada com os objetivos da reciclagem, às
caraterísticas dos materiais que serão reciclados e à disponibilidade do material no local da
obra.
Os objetivos da reciclagem devem ser conhecidos antes do início da obra, os principais
são:
- modificação do material granular: alteração das propriedades nos materiais de
cada camada;
- melhoria da resistência e durabilidade: recuperação das propriedades estruturais
do pavimento;
37
- modificação do subleito: alteração das propriedades deficientes do subleito.
A cal é geralmente o melhor tipo de estabilizante utilizado para solos, só não pode ser
usado em solos com graduação aberta e não é recomendada quando há a presença de material
orgânico (DNIT, 2006).
O asfalto e cal-cinzas volantes não podem ser usados em materiais com graduação
fechada, pois é necessário uma grande quantidade de aditivo, o que torna o processo oneroso
(DNIT, 2006).
e) Projeto de mistura
O projeto de mistura tem como objetivo procurar a quantidade necessária de
estabilizador (cimento, asfalto ou cal), para melhor atender as especificações da obra. Para
isso, são confeccionadas várias amostras com diferentes quantidades de estabilizante e
realizados ensaios. A mistura que apresentar melhor desempenho será a escolhida (DNIT,
2006).
Quando a mistura é feita com material betuminoso, o objetivo do produto final é que
ela tenha as mesmas características de um material novo. Porém, no processo de reciclagem a
frio, não existe projetos de mistura aceitos mundialmente (DNIT, 2006).
Em geral, o projeto de mistura é feito com base em dados de experiências anteriores,
feitas com projetos similares, ensaios de laboratório e fórmulas empíricas. A mistura pode ser
modificada, caso seja necessário no andamento da obra.
Segundo a metodologia do Instituto do Asfalto, as seguintes etapas são necessárias no
projeto de mistura:
- cálculo da combinação dos agregados da mistura reciclada;
- seleção do tipo e categoria do novo asfalto;
- determinação da quantidade total de asfalto, para a combinação dos agregados;
- estimativa do percentual de novo asfalto necessário à mistura;
- ajuste do teor de asfalto através de tentativas pelo Método Marshall.
3.2.2 Etapas da construção por reciclagem
A construção por reciclagem é feita seguindo as seguintes etapas:
1ª etapa - Rompimento do revestimento
38
Primeiramente é realizado o rompimento do revestimento, o qual normalmente é
realizado pelos métodos de escarificação ou fresagem, descritos a seguir:
a) Escarificação: é feito com o uso de motoniveladoras, providas de escarificadores
posicionados na parte traseira ou dianteira. Para revestimentos de até 5 cm de espessura, o
escarificador pode ser posicionado na parte dianteira, para espessuras entre 5 cm e 10 cm, há a
necessidade do uso de motoniveladoras mais potentes e o escarificador é posicionado na parte
traseira. Para revestimentos com mais de 10 cm são exigidos, normalmente, tratores de
esteiras com escarificadores solidários ou rebocados (DNIT, 2006).
A vantagem da escarificação é o preço reduzido da operação. As desvantagens são a
imprecisão na profundidade do rompimento, a contaminação do material a ser reciclado com
as camadas adjacentes e a necessidade de reduzir as dimensões do material após o processo,
para obter a granulometria adequada (DNIT, 2006).
c) Fresagem: nesse método usa-se como ferramenta, para a remoção do
pavimento, um cilindro fresador, como mostra a figura 6, que quando
rotacionado provoca o rompimento do pavimento. Como a escarificação, a
fresagem destrói a integridade do revestimento, eventualmente de base, e
possui a capacidade de reduzir o tamanho das partículas para dimensões
apropriadas, com o sistema de dentes de fresagem. As dimensões das
partículas após a fresagem têm relação com a velocidade da máquina,
profundidade do corte, sentido de rotação do cilindro fresador, qualidade
do material, condições do revestimento do pavimento, condições
ambientais e teor de asfalto (DNIT, 2006).
39
Figura 6: Dispositivo de reciclagem a frio
Fonte: (DNIT, 2009)
As vantagens do método da fresagem é que o material fica com a granulometria
adequada para a reciclagem, sem necessidade de processamento adicional, além de ter um
melhor controle na espessura de corte, evitando assim, que o material a ser reciclado, seja
contaminado com material do subleito (DNIT, 2006).
2ª etapa - Redução das dimensões
A redução das dimensões é necessária somente nos casos em que o rompimento do
pavimento é realizado por escarificação.
3ª etapa - Mistura
A mistura pode ser feita no local e também é chamada de reciclagem in-loco ou em
usina. A descrição dos métodos se apresenta nos itens 3.2.3 e 3.2.4 deste trabalho.
Embora dependa do nível de degradação em que se encontra o pavimento, na maioria dos casos, todo o material fresado da pista pode ser reciclado/estabilizado a frio. A seguir, será descrito como se dá a sua execução em local ou em usina.
3.2.3 Reciclagem a frio “in situ”
A reciclagem a frio é executada com equipamento tipo fresadora-recicladora e o
modelo W-2500 é um dos equipamentos mais utilizados no Brasil. Ele tem a função de
estabilizar solos com baixa capacidade e também, de reciclar o pavimento, com o uso de
40
estabilizantes como cimento, emulsão asfáltica ou espuma de asfalto (CUNHA, PEÇANHA,
LEÃO, MEDEIROS, apud manual WIRTEN 1998).
Alguns fatores podem influenciar a operação de reciclagem a frio “in situ”, entre eles:
- granulometria do fresado e dos agregados adicionais;
- temperatura do pavimento e do ar, assim como da emulsão;
- quantidade de emulsão e água adicionada;
- temperatura da emulsão e da água;
- tempo de cura;
- compactação.
Quanto à compactação, é importante lembrar que inicialmente não é desejada a
selagem da superfície, a compactação inicial tem somente a função de regularização
(CUNHA, PEÇANHA, LEÃO, MEDEIROS, apud manual WIRTEN 1998).
Deve-se estar atento para não compactar o solo em excesso, isso pode ser evidenciado
pela exsudação de emulsão e/ou finos para superfície. A umidade deve ser mantida, até o final
da cura.
A vibro-acabadora quando não acoplada à fresadora, deve estar bem próxima a esta, já
o equipamento de rolagem deve estar mais afastado (atrás), principalmente quando há um
grande número de finos na mistura, ou quando se trabalha com baixas temperaturas.
Segundo OLARY & WILLIANS, a compactação utilizada em misturas a quente não
funciona e pode causar alguns problemas. A utilização de rolo liso metálico, na compactação
inicial, pode selar a superfície e provocar problemas relacionados à umidade. Para evitar esses
problemas, a compactação é feita primeiramente com rolo de pneus e deve continuar até que
não ocorram desníveis na pista, ou quando não houver mais deformação com a passagem dos
pneus.
Após a compactação com o rolo pneumático é então usado o rolo metálico liso, para
fazer o nivelamento final da superfície (CUNHA, PEÇANHA, LEÃO, MEDEIROS, apud
manual WIRTEN 1998).
O depósito de ARE (agentes de reciclagem emulsionados) não necessita de
aquecimento ou isolamento térmico, munido de bomba de circulação, que permite a
alimentação da máquina fresadora (ABEDA, 2010).
A máquina fresadora deve ter a capacidade de fresar a camada de espessura
predeterminada, quebrar o material na granulometria do projeto, fazer a mistura com água e
41
ARE proporcionando ao material as características adequadas e aplicar a massa reciclada
sobre o pavimento (ABEDA, 2010).
Antes da aplicação do material, deve ser feita uma pintura de ligação. A massa
reciclada é então espalhada, geralmente com motoniveladora e, depois compactada com rolo
liso, ou pneumático (ABEDA, 2010).
Algumas máquinas, além de fresar e reciclar, possuem uma mesa acabadora acoplada
em sua parte traseira, fazendo o trabalho de espalhar o material reciclado (ABEDA, 2010).
3.2.4 Reciclagem a frio em usina
O material fresado é retirado do local e levado para usina, onde é feita a mistura. A
vantagem da reciclagem a frio em usina é o controle de qualidade na adição do estabilizante e
na mistura do material. A desvantagem é o transporte do material, os custos adicionais e
maior tempo de execução (DNIT, 2006).
O material fresado é transportado a uma usina de PMF onde será misturado o ARE e o
agregado adicional (se necessário), de acordo com as especificações do projeto. Há a
necessidade de fazer a pintura de ligação antes da aplicação do material reciclado e o material
é espalhado com uma máquina vibro acabadora ou uma motoniveladora e compactada com
rolo liso ou pneumático (ABEDA, 2010).
3.3 RECICLAGEM A FRIO COM ADIÇÃO DE CIMENTO
A reciclagem a frio com adição de cimento consiste na recuperação do revestimento e
da base, ou de parte de ambos, com o uso de cimento Portland, adição de água, eventualmente
com adição de agregados, espalhamento e compactação da mistura, obtendo-se uma nova base
para o pavimento, ou uma base reciclada (DER, 2006).
42
3.3.1 Materiais
a) Agregados
O agregado, usado eventualmente para correção granulométrica da mistura, deve ser
constituído de pedra britada, não pode ter excesso de partículas lamelares ou alongadas,
macias ou de fácil desintegração. Deve ser formado por partículas duras limpas e duráveis,
isento de outras substâncias ou contaminações prejudiciais, como partículas orgânicas e deve
atender os seguintes itens (DER, 2006):
- desgaste no ensaio de abrasão Los-Angeles, conforme NBR NM51, inferior a
50%;
- equivalente de areia do agregado miúdo conforme NBR 12052, superior a 55%;
- índice de forma superior a 0,5 e porcentagens e partículas lamelares inferiores a
10% conforme NBR 6954;
- perda no ensaio de durabilidade, conforme DNER ME 089(4), em cinco ciclos, com solução de sulfato de sódio, deve ser inferior a 20% e, com sulfato de magnésio, inferior a 30%.
3.3.2 Mistura reciclada A mistura reciclada deve apresentar as seguintes características (DER, 2006):
a) A porcentagem em massa de cimento deve ser fixada de modo a atender a resistência nos ensaios, à compressão simples e a tração no ensaio de tração diametral, aos 28 dias, especificadas no projeto estrutural do pavimento;
b) A composição granulométrica, juntamente com o agregado adicional, se necessário, e o cimento Portland, devem satisfazer os requisitos da tabela 4;
c) A faixa granulométrica, definida pela curva granulométrica do projeto, deve atender à tolerância apresentada na tabela 4, sempre respeitando os limites da faixa granulométrica.
43
Tabela 3: Faixa granulométrica PENEIRA DE MALHA QUADRADA % em massa passando Tolerâncias
ASTM MN 1 ½’’ 63,5 100 - N°4 4,8 50-100 +/-16 N°40 0,42 15-100 +/-10 N°200 0,075 5-100 +/-6
Fonte: (DER, 2006)
- Determinação da composição da mistura reciclada
Para definir o projeto de mistura devem ser feitas coletas de amostras a cada 500m de
pista, para investigação das camadas a serem recicladas, estas coletas são executadas a partir
de furos de sondagem, ou com auxilio da própria recicladora. Devem ser realizadas as
seguintes determinações (DER, 2006):
a) Espessura das camadas existentes, revestimento e base; b) Determinação da granulometria e teor de umidade dos materiais, base e
revestimento; c) A coleta de amostras deve ser realizada de modo a cobrir todas as
possibilidades de variação das camadas do pavimento; d) Os trechos devem ser separados em subtrechos homogêneos, com propriedades
das camadas a serem recicladas semelhantes, como granulometria, espessura de camada, umidade etc.
e) Para cada subtrecho deve ser realizado um projeto de mistura específico.
- Teor de cimento É definida pela porcentagem de massa de cimento em relação à massa da mistura final
(DER, 2006). - Porcentagem de agregado adicional É defina pela porcentagem em massa de agregados adicionais secos em relação à
massa da mistura final (DER, 2006). - Equipamentos O equipamento para execução de reciclagem “in situ” com adição de cimento
compreende as seguintes unidades (DER, 2006):
a) recicladora, com as seguintes características:
- largura mínima do tambor fresador de 2 m, com diferentes velocidades de
rotação e ferramenta de corte de fácil substituição;
- dispositivos para controlar espessura de corte;
44
- deve ser autoprepelida e ter capacidade de pulverizar e misturar o pavimento em
no mínimo 12,0 cm em uma passada;
- possuir acessórios para injeção de água na mistura, a fim de deixá-la reciclada na
umidade ótima;
b) distribuidor de aglomerante hidráulico;
c) distribuidor de agregados;
d) motoniveladora;
e) rolo vibratório tipo pé de carneiro;
f) rolo pneumático de pressão variável;
g) caminhão tanque para abastecimento de água;
h) rolo vibratório liso, tipo tandem vibratório.
3.3.3 Execução Antes de começar os serviços é realizada a execução, por parte do contratado, de um
trecho experimental de no mínimo 150 m de extensão e na largura da faixa ou metade da
largura da pista a reciclar. Após aprovação da qualidade da reciclagem pela fiscalização, dá-se
o início da obra (DER, 2006).
Caso o serviço não passe pela inspeção, seja por não satisfazer a espessura de projeto,
ou por não atender os limites especificados nos ensaios, é realizado um novo teste por parte da
empresa contratada (DER, 2006).
A reciclagem com adição de cimento não pode ser realizada com temperaturas
inferiores a 5°C ou superiores a 35°C e quando houver possibilidade de chuva (DER, 2006).
a) Reciclagem
A máquina recicladora faz o trabalho de fresagem, adição de água, aglomerante
hidráulico e agregado. A mistura é realizada no interior da recicladora e retorna à pista para
ser compactada (DER, 2006).
A adição de cimento pode ser feita manualmente, desde que garanta a homogeneidade
da mistura prevista no projeto (DER, 2006).
A reciclagem deve ser feita com a extensão e a espessura de corte, previstas no
projeto. A adição de água na mistura deve atender às condições de projeto, tendo como
parâmetro a umidade ótima estabelecida nos ensaios de compactação (DER, 2006).
45
Após a passagem da recicladora é realizado o trabalho de nivelamento com a
motoniveladora. É importante que não ocorra segregação do material após a passagem da
máquina (DER, 2006).
b) Compactação
Após a conformação da mistura reciclada, deve ser iniciada a compactação da pista.
Nos trechos retilíneos a compactação é feita das bordas para o eixo, nos trechos em curva a
compactação é feita da borda interna para a borda externa, sempre do ponto mais baixo para o
ponto mais alto (DER, 2006).
A passagem do rolo compactador deve incorporar, pelo menos, metade da faixa
compactada anteriormente. A camada compactada final não pode ter espessura superior a 20
cm e inferior a 12 cm (DER, 2006).
O desvio máximo admitido no teor de umidade da mistura é de -2,0% a +1%, em
relação à umidade ótima e, o grau de compactação deve ser igual ou superior a 100%, em
relação à massa específica aparente seca máxima (DER, 2006).
O tempo máximo admitido entre a adição de cimento na mistura e o término da
compactação, não deve exceder o tempo de início de pega do cimento (DER, 2006).
c) Acabamento
O acabamento é feito com a motoniveladora atuando somente com movimento de
corte e correções não devem ser feitas adicionando material, nas depressões do pavimento. A
base é compactada, até que sua superfície esteja perfeitamente lisa, isenta de depressões ou
partes soltas (DER, 2006).
d) Cura
Logo após a compactação da base, com adição de cimento, é necessária a execução de
uma pintura de ligação com emulsão asfáltica tipo RR-2C, para que não ocorra a evaporação
da água, na mistura (DER, 2006).
3.3.4 Controle
46
3.3.4.1 Controle dos materiais
a) Agregados adicionais
Deve ser realizado os seguintes testes nos agregados adicionados (DER, 2006):
a) abrasão Los Angeles, conforme NBR NM 51, no início da obra e sempre que
houver alguma modificação da natureza do agregado;
b) índice de forma e porcentagem de partículas lamelares, conforme NBR 6954.
Um ensaio no início da obra e outro sempre que houver mudanças na natureza
do agregado;
c) durabilidade com sulfato de sódio e sulfato de magnésio, realizado em cinco
ciclos, conforme DNER ME 089. Um ensaio no início e sempre que houver
mudanças na natureza do agregado.
d) equivalente de areia para agregado miúdo conforme NBR 12052. Um ensaio a
cada 8h de trabalho e sempre que houver mudança na natureza do material.
b) Cimento
Determinar finura conforme NBR 11579 a cada 600 m³ de mistura a ser reciclada, e
quando houver dúvida sobre a sanidade do cimento (DER, 2006).
c) Água
Será examinada sempre que houver dúvidas sobre sua sanidade, conforme NBR NM
137 (DER, 2006).
3.3.4.2 Controle de execução
a) Controle do material fresado
47
O controle do material fresado é realizado em cada subtrecho homogêneo, e no
mínimo em 3500 m² de pista, deve ser verificado (DER, 2006):
a) granulometria, conforme NBR NM 248;
b) teor de umidade método expedito da frigideira.
A cada 30 m verificar:
a) a espessura de corte logo após a passagem da recicladora, a tolerância é de +/-1
cm da espessura definida no projeto;
b) a espessura das camadas de revestimento e da base.
c) Controle da base reciclada
O controle de execução de base deve abranger (DER, 2006):
a) determinação da taxa de agregado adicionado e do teor de cimento, em Kg/m²,
realizado durante o espalhamento na pista e são realizadas duas determinações
a cada 8h de trabalho;
b) granulometria da mistura reciclada, coletada durante o espalhamento conforme
NBR NM 248, sendo um ensaio a cada 500 m² e sempre que houver indícios de
mudança na granulometria da mistura;
c) determinação do teor de umidade, uma determinação a cada 25m² de pista,
imediatamente após o espalhamento. Se o desvio estiver entre -2,0% e +1% da
umidade ótima, o material pode ser liberado para compactação;
d) moldagem de corpos de prova, com 15 cm de diâmetro e 30 cm de altura, para
determinação da resistência à compressão simples aos 28 dias de cura,
conforme NBR 5739, a cada 500 m² de pista, e a cada 750m² de pista aos 7
dias, para avaliar os resultados iniciais, em relação à resistência final a ser
atingida;
e) determinação do teor de umidade, da massa especifica aparente “in situ”,
conforme NBR 7185, e o respectivo grau de compactação logo após a
48
conclusão da camada, a cada 500 m², a partir dos valores da densidade seca
máxima obtida na alínea c;
f) resistência a tração por compressão diametral de amostras tiradas da pista, aos
28 dias de cura, conforme NBR 7222, a cada 500 m² de pista;
g) determinação da densidade seca máxima e umidade ótima, conforme NBR
7182. Realizar um ensaio a cada 500 m² de pista e sempre que houver indícios
de variação do material.
3.3.4.3 Controle geométrico e acabamento
a) Controle de espessuras e cotas
Deve ser realizado a relocação e o nivelamento do eixo e das bordas a cada 20 m. O
nivelamento deve ser feito no eixo, nas bordas e em outros dois pontos intermediários (DER,
2006).
b) Controle do alinhamento e largura
A verificação do eixo e das bordas é feita durante a locação nas diversas seções
correspondentes às estacas de locação. A largura da faixa reciclada, ou da semiplataforma,
deve ser medida com trena, pelo menos a cada 20 m (DER, 2006).
c) Controle de acabamento de superfície
O acabamento é verificado com o uso de duas réguas, uma de 1,20 m e outra de 3,0 m,
em ângulo reto e paralelamente ao eixo da pista, nas diversas seções correspondentes às
estacas de locação (DER, 2006).
3.3.4.4 Deflexões
49
Devem ser verificadas, aos sete dias de cura, as deflexões recuperáveis máximas (Do),
a cada 20 m de faixa alternada e a cada 40 m, na mesma faixa, através da viga de Benkelman,
conforme DNER NM 024, ou FWD (Falling Weight Deflectometer).
3.3.4.4.1 Determinação das deflexões pela viga Benkelman
A viga Benkelman é constituída de um conjunto de sustentação, em que se articula
uma alavanca interfixa, formando dois braços com comprimentos a e b que obedecem a
relação 2/1, 3/1 ou 4/1, conforme figura 5. A extremidade do braço maior contém a ponta de
prova da viga, a extremidade do braço menor contém o extensômetro com precisão de
0,01mm (DNER ME 24/1994).
Figura 7: Esquema da viga Bekelman
Fonte:DNER ME 24/1994
50
A execução do ensaio começa com a localização dos pontos, que é fixada tomando
uma distância pré-fixada da extremidade do revestimento, conforme a tabela a seguir (DNER
ME 24/1994):
Tabela 4: Localização dos pontos
Largura da faixa de trafego(m) Distância da borda do revestimento (m)
2,70 0,45
3,00 0,60
3,30 0,75
3,50 ou mais 0,90
Fonte: DNER ME 24/1994
O ensaio é então realizado, posicionando a extremidade do maior lado da viga
Bekelman entre as rodas duplas da traseira do caminhão, que deve estar posicionado
perpendicularmente ao eixo da pista de rolamento e coincidindo com os pontos de prova
determinados pela tabela 5. A figura 8 representa o sistema de referência na viga Benkelman
no eixo do caminhão (DNER ME 24/1994).
Figura 8: Esquema do sistema de referencia na viga e no caminhão
Fonte: DNER ME 24/1994
51
A primeira leitura (Lo) é realizada com o caminhão na posição inicial, quando o solo
não apresenta movimentação. Isso é indicado, quando o extensômetro apresentar
movimentação igual ou menor a 0,01 mm/min.
A leitura final (Lf) é realizada com o caminhão a 10 m da posição inicial, quando o
solo apresentar movimentação menor que 0,01 mm/min.
O cálculo das deflexões é feito através da seguinte fórmula:
Do=(Lo-Lf).a/b
Onde:
Do= Deflexão real ou verdadeira em centésimos de milímetro;
Lo= Leitura inicial em centésimos de milímetro;
Lf= Leitura final em centésimos de milímetros;
a e b= dimensões da viga Benkelman.
52
4 ESTUDO DE CASO SP 253
Neste item será apresentado um estudo de caso de uma obra que realizou reciclagem
de base com adição de cimento, no trecho da rodovia SP-253, entre a cidade de Pradópolis e
Rio Mogi-Guaçú, no interior do Estado de São Paulo.
A rodovia é de Classe IB, pista simples, possui largura da pista de sete metros e
acostamentos de 3,5 metros. A velocidade de projeto é de 100 quilômetros por hora.
O trecho, entre os quilômetros 194 e 204, apresentou a necessidade de restauração,
para a qual foi contratada a Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono, para fazer o
projeto de recuperação da rodovia. A empresa fez as sondagens e análises nos pontos mais
críticos, com o objetivo de encontrar um método executivo para recuperar o trecho com o
menor custo possível. Com o levantamento, concluiu-se que o meio mais eficiente e barato
seria a reciclagem do pavimento e posteriormente a aplicação de nova capa asfáltica.
A figura 9 representa o referido trecho.
53
Figura 9: Localização do trecho analisado
Fonte: Google (2012) www.maps.google.com.br
4.1 METODOLOGIA
Nesse trabalho, foram analisadas três estacas, 46+10, 1504, e 570 ao longo de 30
quilômetros, sendo que em apenas 10 quilômetros foi realizado a reciclagem. As estacas
foram escolhidas aleatoriamente entre as estacas analisadas pela empresa. Primeiramente, é
feita a coleta de material da pista para análise das características do material, quando as
amostras são retiradas com sonda rotativa e são analisadas as camadas de revestimento e base,
quanto à granulometria, limites de Attenberg, índice de grupo, composição do pavimento e
espessura.
O trecho é dividido em segmentos homogêneos de trezentos metros, onde as
propriedades dos materiais são semelhantes quanto à granulometria, camadas do pavimento e
54
umidade. Nesta etapa, será realizado um projeto de mistura específico para cada segmento
homogêneo de trezentos metros.
A partir daí, é então verificada se há a necessidade de adição de cimento e agregados à
mistura, para atender as solicitações de projeto quanto à resistência e granulometria. Para isso,
são feitos ensaios de resistência à compressão, ao sétimo dia, com diferentes quantidades de
cimento na mistura, avaliando a quantidade de cimento necessária para atender a resistência
mínima de projeto, além de realizados ensaios de granulometria para verificar a necessidade
de adição de agregados na mistura, de modo que a mistura final se enquadre em alguma faixa
granulométrica utilizada pelo DER-SP.
Depois, são realizados ensaios de compactação, encontrando valores de umidade ótima
e densidade seca máxima com o material local e adição de cimento, com o material local e
adição de brita e cimento, com a finalidade de comparar os resultados encontrados em
laboratório, com o grau de compactação realizado em campo.
Os projetos foram executados para atender à especificação técnica ET – DE –
POO/035 RECICLAGEM DE PAVIMENTO IN SITU COM CIMENTO E BRITA do
Departamento de Estradas de Rodagem da Secretaria de Transportes do Estado de São Paulo.
Norma que foi analisada no item 3.3 desse trabalho.
A seguir serão apresentados os ensaios realizados neste trabalho.
4.1.1 Ensaios de caracterização e classificação
A classificação do material será feita com o uso das tabelas 5 e 6, que representam a
classificação H.R.B (Highway Research Board), que utiliza como parâmetros os valores de
Granulometria, limites de Attenberg e Índice de Grupo, para a classificação do material,
quanto sua qualidade, para uso nas camadas de base e, quanto a sua composição.
A granulometria do material é representada pelo ensaio de peneiramento do mesmo,
com o uso de peneiras de vários diâmetros. O resultado é expresso com base na curva
granulométrica, na qual o eixo das ordenas representa as porcentagens passantes acumuladas e
no eixo das abscissas, em escada logarítmica, as aberturas das peneiras como é demonstrado
na figura 10. Com a curva granulométrica podemos classificar o material, quanto distribuição
dos grãos, verificar se há um bom entrosamento entre as partículas do material, se existe um
equilíbrio entre as frações grossas e finas na mistura. Para isso, são utilizadas faixas
55
granulométricas, que representam os limites das porcentagens passantes acumuladas em cada
peneira, para comparação com o material estudado. O material, com uma granulometria
adequada, deve respeitar os limites das faixas estudadas.
Os valores dos limites de Attenberg são os valores de teores de umidade para que uma
determinada mistura passe a ter comportamentos semelhantes a de um sólido ou a de um
liquido. As características apresentadas pelo material nos determinados estados são descritas a
seguir:
a) Estado liquido - o solo apresenta as propriedades e a aparência de uma
suspensão. Não possui forma própria e não apresenta nenhuma resistência ao
cisalhamento.
b) Estado plástico - o solo apresenta a propriedade de plasticidade. Pode sofrer
deformações rápidas, sem que ocorra variação volumétrica apreciável, ruptura ou
fissuramento.
c) Estado semi-sólido - o solo tem a aparência de um sólido, entretanto ainda passa
por variações de volume ao ser secado.
d) Estado sólido - o solo não sofre mais variações volumétricas por secagem.
Os limites de Attenberg são descritos a seguir:
a) Limite de Liquidez- (LL)- é o teor de umidade da mistura para que o material
passe do estado plástico para o estado liquido. Esta relacionado com a
capacidade de absorção de água do material.
b) Limite de Plasticidade- (LP)- é o teor de umidade para que o material passe do
estado plástico para o estado semi-sólido. Torna-se quebradiço, perde a
plasticidade
c) Índice de plasticidade – (IP) – é representado fisicamente pela quantidade de
água necessária para que o material passe do estado semi-sólido para o estado
líquido. Mede a plasticidade dos solos e a tendência a expansão. É
representado pela diferença entre o limite de liquidez e o limite de plasticidade.
O índice de grupo (IG) está relacionado à capacidade de suporte do terreno. O índice
de grupo é um classificador que pesquisa as propriedades indesejáveis fornecidas pela fração
fina do solo (SENÇO, 2008).
O valor do Índice de Grupo varia de 0,0 a 20, sendo que IG=0 representa um solo bom
para ser utilizado como subleito, um IG=20 representa um solo com péssimas condições para
ser utilizado como subleito.
56
O índice de grupo é dado pela equação:
IG = 0,2.a + 0,005.a.c + 0,01.b.d. onde IG representa o Índice de Grupo.
As letras a, b, c e d são encontradas pelas equações:
a = p – 35 onde p representa a porcentagem de material que passa pela peneira n°200.
b = p – 15 onde p representa a porcentagem de material que passa pela peneira n°200.
c = LL-40 onde LL representa o limite de liquidez do material.
d = IP – 10 onde IP representa o índice de plasticidade do material.
A partir dos valores obtidos de granulometria, limites de Attenberg e índice de grupo,
utiliza-se a tabela de classificação H.R.B (Highway Research Board), que é representada
pelas tabelas 5 e 6, expostas a seguir, para classificar o material.
57
Tabela 5: Tabela de classificação H.R.B (Highway Research Board) para materiais granulares
Classificação geral Materiais granulares
(35% ou menos da mistura passando pela peneira n°200)
Grupos A-1 A-3 A-2
A-1-a A-1-b A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7
Porcentagens que passa
nas peneiras de abertura
nominal
2,00mm
0,42 mm
0,074mm
50máx
30máx
15máx
50máx
10máx
51min
10máx
35máx
35máx
35máx
35máx
Características da fração
que passa pela peneira
0,42 mm
Limite de liquidez(%)
Limite de plasticidade (%)
-
6máx
-
6máx
-
NP
40máx
10máx
41máx
10min
40máx
10máx
41 mín
11máx
Índice de grupo (IG) 0 0 0 0 0 < 4 < 4
Materiais predominantes Pedra britada
pedregulho e areia
Areia
fina
Areia e areia siltosa ou argilosa
Comportamento geral
como subleito
Excelente a bom
Fonte: Senço (2008)
58
Tabela 6: Tabela de classificação H.R.B (Highway Research Board) para materiais siltosos e argilosos
Classificação geral Materiais siltosos e argilosos
(mais de 35% da mistura passantes pela peneira n° 200)
Grupos A-4 A-5 A-6 A-7
A-7-5
A-7-6
Porcentagens que passa
nas peneiras de abertura
nominal
2,00mm
0,42 mm
0,074mm
36mín
36mín
36mín
36mín
Características da fração
que passa pela peneira
0,42 mm
Limite de liquidez(%)
Limite de plasticidade (%)
40máx
10máx
41mín
10máx
40máx
11mín
41mín
11mín
Índice de grupo (IG) < 8 < 12 < 16 < 20
Materiais predominantes Solos siltosos Solos argilosos
Comportamento geral
como subleito
Regular a mau
Fonte: Senço ( 2007)
4.1.2 Ensaios de compactação
Os ensaios de compactação podem ser realizados com diferentes energias de
compactação, como é verificado na tabela 7. Neste trabalho foi utilizada a energia modificada
para compactação do material, com sessenta golpes. Para realização do ensaio devem ser
moldados um número suficiente de corpos de prova, de modo que possa ser caracterizado a
curva de compactação. Para isso algumas amostras devem ter um teor de umidade inferior ao
valor da umidade ótima e algumas amostras com um valor superior de umidade. Os valores
devem ser introduzidos em um gráfico, onde nas abcissas estão os valores de umidade das
amostras e as ordenadas os valores de densidade aparente. O resultado do ensaio é obtido
através da curva de compactação, onde o valor máximo da curva representa o valor de
densidade máxima seca e o respectivo valor da abcissa representa a umidade ótima do
59
material. Esses valores serão utilizados, posteriormente, para verificação do grau de
compactação em campo.
Tabela 7: Energias de compactação
Energia Tipo de soquete N° de camadas Cilindro N° de
golpes/camadas
Energia
equivalente ao
método
Normal Pequeno 5 grande 36 ASSHTO
Grande 5 grande 13 T 99-57
Intermediária Grande 5 Grande 28 DNER M 48-64
Modificada Grande 5 Grande 60 ASSHTO T
180-59
Obs.: Soquete pequeno: peso 2,475 Kgf
Altura de queda de 30,5cm
Soquete grande: peso 4,540 Kgf
Altura de queda de 45,72 cm
Cilindro grande: Ø de 15,2 cm
Fonte: Senço (2008)
4.1.3 Ensaios de resitência mecânica do material
São utilizados neste trabalho dois métodos para avaliação da resistência do material, o
método de compressão simples e o método de Índice de Suporte Califórnia ISC.
O método de resistência a compressão simples é utilizado quando é adicionado à mistura
uma quantidade de cimento. No ensaio são utilizados moldes cilindricos de 15cm de diâmetro
e 30 cm de altura. Os corpos são compactados e ensaiados no ensaio de compressão até o
rompimento do corpo de prova. Obtem-se no ensaio o valor de resitência a compressão do
material.
No ensaio de I.S.C, é medida a resistência à penetração de uma amostra saturada
compactada segundo o método Proctor. É definido como a relação percentual entre a pressão
necessária para fazer penetrar, de maneira padronizada, um pistão numa amostra de solo,
conveniente preparada, e a pressão para fazer penetrar o mesmo pistão à mesma profundidade
em uma amostra de brita graduada de elevada resistência utilizada como padrão (SENÇO,
2007).
60
Para a execução do ensaio, compacta-se o material em cinco camadas iguais, de modo
a se obter uma altura total de solo com cerca de 12,5 cm, após a compactação. No caso do
ensaio realizado neste trabalho, a energia de compactação utilizada foi a energia modificada,
sessenta golpes.
Após a compactação, rasa-se o material na altura do molde, retira-se do material
excedente uma amostra, com cerca de cem gramas para determinação da umidade.
É realizada então a compactação de outros corpos de prova com teores crescentes de
umidade, para caracterizar a curva de compactação.
Depois os corpos de prova são imersos em água por quatro dias e mede-se a expansão.
A penetração dos corpos de prova é feita por uma prensa, a uma velocidade constante
de 0,05 polegadas por minuto. Traça-se a curva pressão x penetração conforme apresentado
na figura 10. Caso exista um ponto de inflexão, traça-se uma tangente à curva nesse ponto até
que ela intercepte o eixo das abcissas, representado pelo eixo das pressões. A curva corrigida
será essa tangente mais a porção convexa da curva original. Seja c a distância entre o ponto
em que a tangente corta o eixo das abcissas e o ponto que representa a origem dos eixos.
Soma-se às abcissas dos pontos correspondentes as penetrações de 0,1 e 0,2 polegadas com a
distância c obtidas para cada corpo de prova. Com isso obtêm-se, os valores correspondentes
das novas ordenadas, que representam os valores das pressões corrigidas para as penetrações
referidas.
O Índice de Suporte Califórnia, será obtido em porcentagem, para cada corpo de
prova, pela fórmula:
ISC = Pressão calculada / Pressão padrão onde ISC representa o Índice de Suporte
Califórnia.
Adota-se para o valor de Índice de Suporte Califórnia o maior dos valores obtidos nas
penetrações de 0,1 e 0,2 polegadas.
Para o calculo do Índice de Suporte Califórnia final, registram-se, na mesma folha em
que se representa a curva de compactação, usando a mesma escala utilizada na escala das
umidades dos corpos de prova no eixo das abcissas. O eixo das ordenadas é representado
pelos valores de Índice de Suporte Califórnia obtidos, correspondentes aos valores das
umidades, que serviram para a construção da curva de compactação. O valor da ordenada
61
máxima desta curva, correspondente à umidade ótima, mostra o Índice de Suporte Califórnia,
como é demonstrado na figura 11 (DNIT, 2006).
Figura 10: Curva Pressão – penetração
Fonte: DNIT (2006)
62
Figura 11: Curva massa especifica – umidade e Índice de Suporte Califórnia – Umidade
Fonte: DNIT (2006)
4.2 ANÁLISE DE CAMPO E ENSAIOS DE LABORATÓRIO
4.2.1 Amostra n° 1 – Estaca 1504
Primeiramente é feita a análise do material quanto à granulometria, limites de
Attenberg, índice de grupo e a classificação H.R.B (Highway research board), e as espessuras
das camadas de base e revestimento.
A granulometria do material é representado na tabela 8, e abaixo dela é feita a
classificação do material, baseado na tabela H.R.B.
63
Tabela8: Ensaio de caracterização e classificação - Amostra coletada na pista- Estaca 1504 – LE
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
Data do ensaio: 15/04/2003
Classificação do material:
Limite de Liquidez- NL – A amostra não apresentou limite de liquidez
Índice de Plasticidade- NP – Material não plástico, possui uma baixa expansão.
Índice de grupo- 0,0% - Material com boa capacidade de suporte.
Classificação H.R.B- A-1-a – Material classificado, pela tabela 5, entre ótimo a bom
para utilização em subleito, constituído de pedra britada pedregulho e areia.
Espessuras das camadas – A espessura da camada de revestimento é de 4 centímetros,
composta de CBUQ e a camada de tem espessura de 15 centímetros composta de solo x brita.
Granulometria
Analise granulométrica estaca 1504- Material do local – Faixa “B”- DER-SP
Data do ensaio: 15/04/2003
Tabela 9: Granulometria da amostra n° 1, material do local
PENEIRAS N° 200 40 10 4 3/8’’ 1’’ 2’’
(mm) 0,074 0,42 2,00 4,80 9,52 25,40 50,8
%
ACUMULADAS
QUE PASSAM
MISTURA 9,70 20,30 40,30 46,10 60,00 97,70 100,00
FAIXA
“B”
5-15 15-30 20-45 30-60 40-75 75-95 100
EIXO 10,0 22,5 32,5 45,0 57,5 85,0 100,0
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
A análise granulométrica do material da amostra n° 1 é verificada na figura 12 onde a
linha vermelha representa a granulometria do material e as linhas pretas representam a faixa
granulométrica “B” do DER-SP:
Porcentagem que passa Pedregulho Areia grossa Areia fina Silte+argila
Peneiras
1’’ 3/8’’ n° 4 n° 10 n° 40 N° 200
25mm 9,5mm 4,8mm 2,0mm 0,42mm 0,074mm
(%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%)
97,7 60,0 46,1 40,3 20,3 9,7 59,7 20,0 10,6 9,7
64
Figura 12: Faixa granulométrica referência faixa ‘B’ DER-SP
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
Foi verificado através da análise gráfica da figura 12, que o material não se enquadrou
na faixa granulométrica “B” do DER-SP. A fim de corrigir a granulometria, foram realizados
ensaios de granulometria com adição de quantidades crescentes de brita 2, e foi constatado
que com a adição de 20% de brita 2 na mistura a granulometria do material se enquadraria na
faixa granulométrica estudada.
Ensaios de Compactação
São então realizados os ensaios de compactação, na energia modificada, com cinco
amostras com teores diferentes de umidade para a obtenção dos valores de umidade ótima e
densidade máxima seca apresentada pelo material. Esses valores serão utilizados,
posteriormente, para verificação do grau de compactação em campo.
Dados do ensaio Amostra 1 – Estaca 1504 (LE) : 6000 gramas de mistura seca, 3234
gramas de material retido na peneira n°4 seco, 2766 gramas passantes pela peneira n°4 seco,
2850 gramas passantes pela peneira n°4 com 3% de umidade, com 3,5% de cimento que
representa 210 gramas de cimento na mistura. A tabela 10 representa os dados do ensaio.
65
Tabela 10: Ensaio de compactação – Material local - Amostra n° 1 – Estaca 1504
TIPO
NORMAL INTERMEDIARIO MODIFICADO
COMPACTAÇÃO
Porção ou determinação 1 2 3 4 5
Volume do cilindro=V (cm³) 2025,08 2025,08 2025,08 2025,08 2025,08
(1)Cilindro com solo úmido (g) 8796 9000 9200 9085 8920
(2)Cilindro (Tara) (g) 4175,5 4175,5 4175,5 4175,5 4175,5
Solo úmido mh=(1)-(2) (g) 4620,5 4824,5 5024,5 4909,5 4744,5
Densidade úmida γh=mh/V ( g/cm³) 2,281 2,382 2,481 2,424 2,342
Densidade seca γs=Fc.Yh (g/cm³) 2,205 2,270 2,331 2,247 2,138
TEOR DE UMIDADE
Capsula n° 30 7 13 12 6
(3)Cápsula com solo úmido (g) 580,17 630,04 466,61 690,9 598,3
(4)Cápsula com solo seco (g) 563,4 604,2 445,4 648,5 552,9
Água ma= (3) - (4) (g) 16,77 25,84 21,21 42,4 45,4
(5)Tara da cápsula (g) 77,14 76,7 113,6 110,4 76
Solo seco ms= (4) - (5) (g) 486,26 527,5 331,8 538,1 476,9
Úmidade H= 100*ma/ms (%) 3,44 4,89 6,39 7,87 9,51
Fator de conversão Fc =
100/(100+H)
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
Data: 02/05/2003
Figura 13: Ensaio de compactação Amostra n°1 Estaca 1504
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
2,1
2,15
2,2
2,25
2,3
2,35
0 2 4 6 8 10
Ensaio de compactação
Ensaio de compactação
Densidade (g/cm³)
Umidade (%)
66
Densidade seca maxima γms = 2,335 g/cm³
Umidade ótima Ho = 6,5 %
É realizado o ensaio de compactação na energia modificada com o material local com
adição de 20% de Brita 2 – Amostra n° 1 - Estaca 1504. Os valores de umidade ótima e
densidade seca máxima obtidos no ensaio serão comparado com o grau de compactação em
campo. Os dados do ensaio é representado na tabela 11.
Tabela 11: Ensaio de compactação com adição de 20% de brita 2 Amostra n° 1 Estaca 1504
TIPO
NORMAL INTERMEDIARIO MODIFICADO
COMPACTAÇÃO
Porção ou determinação 1 2 3 4 5
Volume do cilindro=V (cm³) 20069,3 20069,3 20069,3 20069,3 20069,3
(1)Cilindro com solo úmido (g) 8868 9121,9 9277 9157 8981
(2)Cilindro (Tara) (g) 4371,9 4371,9 4371,9 4371,9 4371,9
Solo úmido mh=(1)-(2) (g) 4497 4750 4306 4786 4610
Densidade úmida γh=mh/V (g/cm³) 2,241 2,367 2,445 2,386 2,298
Densidade seca γs=Fc.Yh (g/cm³) 2,161 2,249 2,285 2,191 2,100
TEOR DE UMIDADE
Capsula n° 236 186 312 255 453
(3)Cápsula com solo úmido (g) 11515 14399 13404 17035 15343
(4)Cápsula com solo seco (g) 8966 10327 8890 10019 9007
Água ma= (3) - (4) (g) 2549 4072 4514 7016 6336
(5)Tara da cápsula (g) 20,94 2599 2450 2153 2287
Solo seco ms= (4) - (5) (g) 6872 7728 6440 7886 6720
Úmidade H= 100*ma/ms (%) 3,71 5,27 7,01 8,92 9,43
Fator de conversão Fc =
100/(100+H)
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
67
Figura 14: Ensaio de compactação com adição de 20% de brita 2 Amostra n° 1 Estaca 1504
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
Densidade seca Máxima γsm = 2,290 g/cm³
Umidade ótima Ho = 6,61 %
É realizado o ensaio de compactação na energia modificada, com as amostras com
diferentes teores de cimento, obtendo os valores de densidade seca máxima e umidade ótima
que serão usados como referência para a análise de compactação em campo. Os dados do
ensaio é representado na tabela 12.
2,16
2,18
2,2
2,22
2,24
2,26
2,28
2,3
0 2 4 6
Ensaio de compactação
Ensaio de compactaçãoDensidade (g/cm³)
Umidade (%)
68
Tabela 12 : Ensaio de compactação da mistura com cimento. Amostra n° 1 Estaca 1504
TIPO
NORMAL INTERMEDIARIO MODIFICADO
COMPACTAÇÃO
Porção ou determinação 2% 3% 4%
Volume do cilindro=V (cm³)
(1)Cilindro com solo úmido (g) 18567 18500 18512 19152 19680 19096
(2)Cilindro (Tara) (g) 5464 5444 5446 6070 6545 5950
Solo úmido mh=(1)-(2) (g) 13098 13056 13066 13082 13135 13146
Densidade úmida γh=mh/V (g/cm³) 2,470 2,462 2,465 2,462 2,478 2,480
Densidade seca γs=Fc.Yh (g/cm³) 2,319 2,309 2,306 2,306 2,321 2,326
TEOR DE UMIDADE
Capsula n° 10 25 5 13 16 18
(3)Cápsula com solo úmido (g) 635,7 606,1 624,66 607,9 562,68 590,04
(4)Cápsula com solo seco (g) 601,5 573,26 589,4 574,35 534,2 558,2
Água ma= (3) - (4) (g) 34,2 32,84 35,26 33,55 28,48 31,84
(5)Tara da cápsula (g) 76,38 77,12 77,52 77,23 114,1 77,84
Solo seco ms= (4) - (5) (g) 525,12 496,14 511,88 497,12 420,1 480,36
Úmidade H= 100*ma/ms (%) 6,51 6,61 6,88 6,74 6,76 6,62
Fator de conversão Fc =
100/(100+H)
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
Densidade seca máxima γsm = 2,335 g/cm³
Umidade ótima Ho = 6,5 %
É então realizado o ensaio de resistência a compressão simples. São analisados cinco
corpos de prova, um com 2% de cimento em sua composição, dois com 3% de cimento e dois
com 4% de cimento.
O ensaio de resistência a compressão com adição de cimento em massa é representado
pela tabela 13.
Dados da mistura: 1400 gramas de mistura seca, 7546 gramas da mistura retida pela
peneira n°4 seco, 6454 gramas passantes pela peneira n°4 seco, 6647 gramas passantes pela
peneira n°4 com 3% de umidade.
69
Tabela 13: Ensaio de Resistência a compressão amostra n° 1 estaca 1504
2% de Cimento
CP Idade (dias) Carga (Kg) Área (cm²) Pressão (Kg/cm²)
1 7 2320 176,71 13,1
3% de Cimento
CP Idade(dias) Carga (Kg) Área(cm²) Pressão (Kg/cm²)
2 7 3840 176,71 21,7
3 7 3600 176,71 20,4
4% de Cimento
CP Idade(dias) Carga (Kg) Área(cm²) Pressão (Kg/cm²)
4 7 4840 176,71 27,4
5 7 4280 176,71 24,2
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
Foi verificada, com os resultados dos ensaios de resistência a compressão simples, que
a amostra com 4% de cimento atendia na media a especificação de projeto que exige como
resistência mínima de 2,5 Mpa ou 25 Kg/cm² aos 28 dias. Portanto a quantidade de cimento
adicionada na mistura foi de 4%, verificando que a amostra já representou resistência superior
ao valor 2,5 Mpa aos 7 dias.
.
4.2.2 Amostra n° 2 - Estaca 46+10
Ensaio de classificação e caracterização
São realizados os mesmos ensaios de caracterização da amostra n° 2 com os mesmos
critérios utilizados para classificação da amostra n°1, no item 4.2.1.
Resumo dos ensaios de caracterização e classificação
70
Tabela14: Caracterização e clasificação - Amostra N° 2- Amostra coletada na pista- Estaca 46+10 – LD
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
Data do ensaio: 15/04/2003
Classificação do material:
Limite de liquidez- NL – Não atingiu o limite de liquidez
Limite de plasticidade- NP – Material não plástico; possui uma baixa expansão.
Índice de grupo (IG) - 0,0 - Material boa capacidade de suporte.
Classificação H.R.B- A-1-b - Material composto de pedra britada pedregulho e areia.
Classificado entre ótimo a bom para utilização como camada de base.
Espessuras das camadas – A espessura da camada de revestimento é de 4 centímetros,
composta de CBUQ e a camada de tem espessura de 13 centímetros composta de solo x brita.
Granulometria
É então realizada a comparação entre a granulometria do material da amostra n° 2 com
a faixa “D” do DER-SP.
Tabela15: Granulometria da amostra n° 2- Estaca 46+10- Sem mistura com brita 2 Faixa “D” DER-SP
PENEIRAS N° 200 40 10 4 3/8’’ 1’’
(mm) 0,074 0,42 2,00 4,80 9,52 25,40
%
ACUMULADAS
QUE PASSAM
MISTURA 7,90 35,50 56,20 59,40 68,10 92,70
FAIXA
“D”
7-20 20-50 40-70 50-85 60-100 100
EIXO 13,5 35,0 55,0 67,5 80,0 100
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
Data do ensaio: 15/04/2003
Porcentagem que passa Pedregulho Areia grossa Areia fina Silte+argila
Peneiras
1’’ 3/8’’ n° 4 n° 10 n° 40 N° 200
25mm 9,5mm 4,8mm 2,0mm 0,42mm 0,074mm
(%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%)
92,7 68,1 59,4 56,2 35,5 7,9 43,8 20,7 27,6 7,9
71
A análise granulométrica do material da amostra n°2 é verificada na figura 15 onde a
linha vermelha representa a granulometria do material e as linhas pretas representam a faixa
granulométrica “D” do DER-SP:
Figura 15: Análise granulométrica do material local comparado com a faixa “D” DER-SP
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
Foi verificado que o material não se enquadrou perfeitamente na faixa “D” do DER-
SP, após a realização de ensaios de granulometria, também foi constatado que com a adição
de 20% de brita 2 na amostra, que a granulometria do material se enquadraria na faixa “B” do
DER-SP. A mudança entre as faixas “D” e “B”, para comparação no ensaio de granulometria,
se deu devido a semelhança entre a granulometria da faixa ”B” e a granulometria do material
ao ser misturado com 20% de brita 2, para comparação no ensaio de granulometria, se deu
devido a semelhança entre a granulometria da faixa ”B” e a granulometria do material,
quando foi adicionado à mistura 20% de brita 2, lembrando que a granulometria do material
deve se enquadrar em qualquer faixa utilizada pelo DER-SP. A comparação entre a
granulometria do material e a faixa “B” do DER-SP é representada pela figura 16.
A granulometria do material com adição de 20% de brita 2 à mistura é demonstrada na
tabela 17.
72
Tabela 17: Analise granulométrica- Estaca 46+10- Material local- Reciclagem com mistura Brita 2 faixa ‘B’-
DER-SP
PENEIRAS N° 200 40 10 4 3/8’’ 1’’ 2’’
(mm) 0,074 0,42 2,00 4,80 9,52 25,40 50,8
%
ACUMULADAS
QUE PASSAM
MISTURA 6,34 28,60 45,22 47,82 54,92 94,16 100,00
FAIXA
“B”
5-15 15-30 20-45 30-60 40-75 75-95 100
EIXO 10,0 22,5 32,5 45,0 57,5 85,0 100,0
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
A análise granulométrica do material da amostra n°2, com adição de 20% de brita 2, é
verificada na figura 16, onde a linha vermelha representa a granulometria do material e as
linhas pretas representam a faixa granulométrica “B” do DER-SP.
Figura 16: Faixa granulométrica referência faixa ‘B” DER-SP
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
A análise granulométrica representada pela figura 16 mostra que o material se
enquadrou na faixa granulométrica ”B” do DER-SP.
Ensaio de compactação
73
São então realizados os ensaios de compactação, na energia modificada, com cinco
amostras com teores diferentes de umidade para a obtenção dos valores de úmidade ótima e
densidade máxima seca apresentada pelo material. Esses valores serão utilizados,
posteriormente, para verificação do grau de compactação em campo.
Dados do ensaio: 6000 gramas de mistura seca, 1200 gramas de brita 2, 1949 gramas
retidas pela peneira n° 4 seco, 2854 gramas passantes pela peneira n° 4 seco, 2937 gramas
passantes pela peneira n° 4 com 3,0% de umidade, 3,5% de cimento em sua composição ou
210 gramas.
A tabela 18 representa os dados do ensaio.
Tabela18: Ensaios de compactação amostra n° 2 Estaca 46+10 sem 20% de brita
TIPO
NORMAL INTERMEDIARIO MODIFICADO
COMPACTAÇÃO
Porção ou determinação 23 23 23 23 23
Volume do cilindro=V (cm³) 2025,08 2025,08 2025,08 2025,08 2025,08
(1)Cilindro com solo úmido (g) 8867,5 9038,5 9202,5 9256,5 9222,5
(2)Cilindro (Tara) (g) 4348,5 4348,5 4348,5 4348,5 4348,5
Solo úmido mh=(1)-(2) (g) 4519 4690 4854 4908 4874
Densidade úmida γh=mh/V (g/cm³) 2,231 2,315 2,396 2,423 2,406
Densidade seca γs=Fc.Yh (g/cm³) 2,180 2,230 2,274 2,268 2,220
TEOR DE UMIDADE
Capsula n° 453 433 317 277 166
(3)Cápsula com solo úmido (g) 254,17 303,41 423,44 427,26 325,15
(4)Cápsula com solo seco (g) 248,93 292,89 403,18 401,37 301,92
Água ma= (3) - (4) (g) 5,24 10,52 20,26 25,89 23,23
(5)Tara da cápsula (g) 22,87 18,77 23,77 21,17 23,66
Solo seco ms= (4) - (5) (g) 226,06 274,12 379,41 380,20 278,26
Úmidade H= 100*ma/ms (%) 2,31 3,80 5,32 6.80 8,34
Fator de conversão Fc =
100/(100+H)
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
74
Figura 17: Ensaio de compactação sem adição de brita 2 Amostra n° 2 Estaca 46+10
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
Densidade seca maxima γsm = 2,330 g/cm³
Umidade ótima Ho = 5,3 %
Ensaio de compactação com energia modificada – Material local com adição de 20%
de Brita 2 – Amostra n° 2 - Estaca 46+10. Os resultados obtidos nesse ensaio servirão para a
verificação do grau de compactação do material em campo. A tabela 19 representa o ensaio de
compactação.
2,16
2,18
2,2
2,22
2,24
2,26
2,28
2,3
0 2 4 6
Ensaio de compactação
Ensaio de compactaçãoDensidade (g/cm³)
Umidade (%)
75
Tabela 19: Ensaios de compactação amostra n° 2 Estaca 46+10 com 20% de brita e 3,5% de cimento
TIPO
NORMAL INTERMEDIARIO MODIFICADO
COMPACTAÇÃO
Porção ou determinação 1 2 3 4 5
Volume do cilindro=V (cm³) 2043 2043 2043 2043 2043
(1)Cilindro com solo úmido (g) 8745 8982 9248 9279 9181
(2)Cilindro (Tara) (g) 4288 6288 4288 6288 6288
Solo úmido mh=(1)-(2) (g) 4457 4694 4960 4991 4893
Densidade úmida γh=mh/V (g/cm³) 2,181 2,297 2,428 2,553 2,395
Densidade seca γs=Fc.Yh (g/cm³) 2,145 2,226 2,317 2,304 2,223
TEOR DE UMIDADE
Capsula n° 12 5 10 6 8
(3)Cápsula com solo úmido (g) 683,21 793,9 677,4 910,3 641,
(4)Cápsula com solo seco (g) 673,26 771,9 650,1 863 600,9
Água ma= (3) - (4) (g) 9,95 22 27,3 47,3 40,3
(5)Tara da cápsula (g) 77,12 77,52 76,38 76 79,32
Solo seco ms= (4) - (5) (g) 596,14 694,38 573,72 787,00 521,58
Úmidade H= 100*ma/ms (%) 1,66 3,16 4,75 6,01 7,72
Fator de conversão Fc =
100/(100+H)
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
Data: 14/04/2003
Figura 18: Ensaio de compactação com adição de 20% de brita 2 Amostra n° 2 Estaca 46+10
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
2,16
2,18
2,2
2,22
2,24
2,26
2,28
2,3
0 2 4 6 8 10
Ensaio de compactação
Ensaio de compactação
Densidade (g/cm³)
Umidade (%)
76
Densidade seca máxima γsm= 2,330 g/cm³
Úmidade ótima Ho= 5,3 %
Os valores de umidade ótima e densidade seca máxima obtidos no ensaio serão
utilizados para verificação do grau de compactação no campo.
Ensaio de compactação - Amostra n° 2- Mistura com cimento Estaca 46+10
É realizado o ensaio de compactação com diferentes teores de cimento que serão
utilizados para comparação do grau de compactação em campo.
Tabela 20: Ensaio de compactação - Estaca 46 +10 com 20% de brita 2 e 2,3 4% de cimento na composição
TIPO
NORMAL INTERMEDIARIO MODIFICADO
COMPACTAÇÃO
Porção ou determinação 2% 3% 4%
Volume do cilindro=V (cm³) 5301 5301 5301 5301 5301 5301
(1)Cilindro com solo úmido (g) 18600 21694 18972 19306 19068 19150
(2)Cilindro (Tara) (g) 5442 8590 6021 6252 6154 6220
Solo úmido mh=(1)-(2) (g) 13158 13104 12951 13054 12914 12930
Densidade úmida γh=mh/V (g/cm³) 2,482 2,472 2,443 2,462 2,436 2,439
Densidade seca γs=Fc.Yh (g/cm³) 2,359 2,350 2,323 2,342 2,315 2,317
TEOR DE UMIDADE
Capsula n° 1 4 2 11 7 9
(3)Cápsula com solo úmido (g) 705,56 708,44 690,45 667,8 703,28 743,96
(4)Cápsula com solo seco (g) 674,44 677,24 660,52 638,97 672,3 710,8
Água ma= (3) - (4) (g) 31,12 31,2 29,93 28,8 30,98 33,16
(5)Tara da cápsula (g) 78,26 77,12 78,12 76,24 76,51 79,15
Solo seco ms= (4) - (5) (g) 596,18 600,12 582,4 562,73 595,79 631,65
Úmidade H= 100*ma/ms (%) 5,21 5,19 5,13 5,11 5,19 5,24
Fator de conversão Fc =
100/(100+H)
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
Data: 14/04/2003
Densidade seca máxima γsm = 2,330 g/cm³
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Umidade ótima Ho = 5,3 %
Ensaio de resistência a compressão com adição de cimento.
Dados da mistura: 14000 gramas de mistura seca, 2800 gramas de brita 2, 4547
gramas retidos na peneira n°4 seco, 6653 gramas passantes pela peneira n° 4 seco, 6852
gramas passantes pela peneira n° 4 com 3% de umidade.
Foram ensaiadas duas amostras com cimento 2% ou 280 gramas, 2 amostras de
cimento com 3% ou 420 gramas e 2 amostras com 4% de cimento ou 560 gramas.
Tabela 21 - Ensaio de resistência à compressão amostra n° 2 – Estaca 46 + 10 (LD) com 20% de brita.
2% de Cimento
CP Idade (dias) Carga (Kg) Área (cm²) Pressão(Kg/cm²)
1 7 3940 176,71 22,3
2 7 3960 176,71 22,4
3% de Cimento
CP Idade (dias) Carga (Kg) Área (cm²) Pressão (Kg/cm²)
2 7 6280 176,71 35,5
3 7 5000 176,71 28,3
4% de Cimento
CP Idade (dias) Carga (Kg) Área (cm²) Pressão (Kg/cm²)
4 7 8200 176,71 46,4
5 7 8600 176,71 48,6
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
A mistura com 3% de cimento foi escolhida por apresentar resistência à compressão
simples ao sétimo dia superior ao especificado em norma que é de 25 quilos por centímetros
quadrados aos 28 dias, para a rodovia avaliada.
4.2.3 Amostra n° 3 – Estaca 570
Na estaca n° 570, foi verificado através da análise das características do material, que
com apenas adição de agregado (20% de brita 2), a amostra atingiria as especificações de
projeto quanto à resistência e à deflexão. Como não foi introduzido cimento na amostra, o
78
ensaio realizado para verificar a resistência do material é o CBR (Califórnia Bearing Ratio)
ou, por tradução, I.S.C. (Índice de suporte Califórnia), e não o ensaio de resistência à
compressão simples, utilizado nas estacas 570 e 1504, quando foi adicionado cimento na
mistura.
Ensaio de classificação e caracterização
São realizados os mesmos ensaios de caracterização da amostra n°3, com os mesmos
critérios utilizados para classificação da amostra n°1, item 4.2.1.
Resumo dos ensaios de caracterização e classificação
Tabela22: Caracterização e clasificação - Amostra N°3 - Amostra coletada na pista- Estaca 570 – LD
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
Data do ensaio: 15/04/2003
Classificação do material:
Limite de liquidez (LL) – 21,0% - A amostra com umidade de 21%, apresenta
comportamento de um liquido. Será adicionada à mistura uma quantidade de agregados para
correção deste valor.
Limite de plasticidade (LP) – 6,0% - A amostra tem um índice de plasticidade de
6,0%, indicando que o material possui uma expansão significativa. Concluiu-se a partir deste
ensaio que a amostra deve receber a adição de agregados para que o material diminua o índice
de plasticidade, obtendo assim uma menor expansão. A quantidade de agregados adicionados
à mistura foi de 20% de brita 2, que não só serviu para a diminuição do índice de plasticidade
do material, como também foi necessário para a correção granulométrica do material que será
evidenciado nos ensaios de granulometria que serão apresentados a seguir.
Índice de grupo (IG) – 0,0 – Solo com boa capacidade de suporte.
Classificação H.R.B- A-2-4 – Solo ótimo para utilização como base constituído de
areia e areia siltosa ou argilosa.
Porcentagem que passa Pedregulho Areia grossa Areia fina Silte+argila
Peneiras
1’’ 3/8’’ n° 4 n° 10 n° 40 N° 200
25mm 9,5mm 4,8mm 2,0mm 0,42mm 0,074mm
(%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%)
98,8 89,6 85,6 84,0 69,2 14,7 16,0 10,4 58,9 14,7
79
Granulometria
É comparada a granulometria do material local com a faixa ”F” do DER-SP, a
comparação é representada na figura 19.
Granulometria do material do local – Faixa “F” – DER- SP
Tabela23: Análise granulométrica- Estaca n° 570 LD- Material local- Faixa ‘F’- DER-SP
PENEIRAS N° 200 40 10 4 3/8’’ 1’’
(mm) 0,074 0,42 2,00 4,80 9,52 25,40
%
ACUMULADAS
QUE PASSAM
MISTURA 14,70 69,20 84,00 85,60 89,60 98,80
FAIXA
“F”
10-25 30-70 55-100 70-100 - 100
EIXO 17,5 50 77,5 85,0 - 100
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
A análise granulométrica do material da amostra n°3 é verificada na figura 19, onde a
linha vermelha representa a granulometria do material e as linhas pretas representam a faixa
granulométrica “F” do DER-SP.
Figura 19: Análise granulométrica Material local comparado com a faixa “F” do DER -SP
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
A amostra não se enquadrou perfeitamente nos limites estipulados pela faixa “F” do
DER-SP, como mostra a figura 19. Para a correção da granulometria do material foi
80
necessária a adição de 20% de brita 2. A adição de brita 2 também foi necessária para que o
índice de plasticidade atingisse a classificação de material não plástico representado por NP,
obtendo assim uma menor expansão, que será evidenciada no ensaio de expansão nas figura
21 e 22.
Tabela24: Análise granulométrica- Estaca n° 570 LD- Material local com mistura de 20% de brita 2- Faixa ‘E’-
DER-SP
PENEIRAS N° 200 40 10 4 3/8’’ 1’’
(mm) 0,074 0,42 2,00 4,80 9,52 25,40
%
ACUMULADAS
QUE PASSAM
MISTURA 11,77 55,30 67,22 68,54 71,92 99,04
FAIXA
“E”
8-25 20-55 40-100 55-100 - 100
EIXO 16,5 37,5 70,0 77,5 - 100
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
A análise granulométrica do material da amostra n°3 com adição de 20% de brita é
verificada na figura 20 onde a linha vermelha representa a granulometria do material e as
linhas pretas representam a faixa granulométrica “F” do DER-SP.
Figura20 : Análise granulométrica – Material local com adição de 20% de brtita 2 – Faixa “E” – DER-SP
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
Verificou-se a partir da figura 20 que o material se enquadrou na faixa “F” do DER-SP.
81
Resumo do ensaio de compactação
Tabela 25 : Resumo de ensaio de compactação Amostra Energia intermediária
Compactação γs (g/cm³) H.O (%) I.S.C. (%) EXP (%)
Estaca 570 com Bita 2 2,180 6,6 84,0 0,01 Estaca 570 sem Brita 2 2,070 7,7 70,0 0,02
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
Data do ensaio: 04/07/2003
A mistura foi aceita por apresentar um Índice de Suporte Califórnia superior a 80%, como foi especificado no projeto, com a mistura com adição de 20% de brita 2. As figuras 21 e 22 representam os gráficos dos ensaios de compactação Índice se Suporte Califórnia e Expansão.
82
Figura 21: Ensaio CBR – Material local - amostra n° 3 Estaca 570
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
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Figura 22 : Ensaio CBR – Material local com adição de brita 2- amostra n° 3 Estaca 570
Fonte: Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono
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5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Os ensaios realizados pela construtora Pentágono, para reciclgem a frio com adição de
cimento, apresentaram um bom desempenho com relação a resistência e a granulometria,
evidenciando que a dosagem do material atendeu às expectativas de projeto.
A estaca 1504 apresentou resistência superior a 25 quilos por centímetro quadrado aos
7 dias com 4 porcento de cimento na mistura, portanto, foi utilizado 4 porcento de cimento no
trecho considerado. Nos ensaios de granulometria verificou-se a necessidade de adição de 20
porcento de brita 2 para correção granulométrica.
Já a estaca 46+10 apresentou resistência superior a 25 quilos por centímetro quadrado
aos 7 dias com 3 porcento de cimento na mistura, portanto, foi utilizado 3% de cimento no
trecho considerado. Nos ensaios de granulometria verificou-se a necessidade de adição de 20
porcento de brita 2 para correção granulométrica.
Na estaca 570 não foi adicionado cimento, o ensaio para caracterização da resistência
foi o Índice de Suporte Califórnia. Apresentou bom desempenho com adição de 20% de brita
2, apresentando um ISC superior à 80%.
Após a realização da reciclagem são retiradas amostras da pista para serem ensaiadas
no ensaio de resistência aos 3, 7 e 28 dias. Os ensaios aos 3 e 7 dias são para comparação
entre a resistência inicial do material com a resistência final apresentada pelo material.
Se apresentarem resistência compatível com as especificações de projeto que é de 25
quilos por centimetro quadrado aos 28 dias, no caso em que foi adicionado cimento à mistura.
E no caso em que não foi adicionado cimento à mistura, o ensaio de Índice de Suporte
Califórnia deve apresentar um resultado maior que 80%.
Por fim mede-se as deflexões através da viga Benkelman, conforme DNER NM 024,
analisado no item 3.3.4.4 deste trabalho. Este projeto usou como deflexão máxima admitida
de 0,5 centésimos de milímetro aos 28 dias.
Se os sub-trechos analisado atenderem às especificações de projeto quanto à
resistência e deflexão, o trecho é liberado para execução da capa asfáltica.
Recomendações para trabalhos futuros:
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a) Aprofundar o estudo em um único metodo de reciclagem;
b) Fazer o estudo durante a execução da obra;
c) Analisar outros aspectos do material retirado da pista através de outros ensaios;
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REFERÊNCIAS BILIOGRÁFICAS
Associação Brasileira de Empresas Distribuidoras de Asfalto ABEDA; Manual Básico de Emulsões Asfálticas, 2010.
BALBO, José Tadeu; Pavimentação asfáltica. São Paulo Oficina de Textos 2007.
CASTRO, Luciana Nogueira; Reciclagem a frio in-situ com espuma de Asfalto, Rio de Janeiro, RJ 2003.
Empresa de Consultoria Rodoviária Pentágono; Ensaios Geotécnicos SP-253 entre Pradópolis/Rio Mogi-Guaçú, Ribeirão Preto, SP, 2003.
CUNHA, Alexandre; PEÇANHA, Claudio; LEÃO, Luiz Felipe; MEDEIROS, Talita; Reciclagem a frio in-situ com espuma de Asfalto. DAVID, Daniela; Misturas asfálticas recicladas a frio: Estudo em laboratório utilizando emulsão e agente de reciclagem emulsionado. Porto Alegre, RS, 2006. Departamento de estradas de rodagem DER, Reciclagem de pavimento asfáltico in situ com cimento e brita, Paraná, PR, 2006
Departamento nacional de estradas de rodagem, DNER; Misturas betuminosas a quente- ensaio Marshall, DNER ME 043/1995
Departamento nacional de estradas de rodagem, DNER; Determinação das deflexões pela Viga Benkelman, DNER ME 24/1994
Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes DNIT; Manual de Restauração de Pavimento Asfáltico, Rio de Janeiro, RJ, 2006.
SENÇO, Wlastermiler; Manual de técnicas de pavimentação. São Paulo, SP, 2007.
SENÇO, Wlastermiler; Pavimentação, São Paulo, SP, 1980.
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