universidade do estado de mato grosso campus de...

Aula 03 – Estabilização Granulométrica

Eng. Civil Augusto Romanini (FACET – Sinop)

Sinop - MT

2017/1

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO

CAMPUS DE SINOP

FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGIAS

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

TÉCNICAS DE MELHORAMENTO DE SOLOS

V1.1

Apresentação da disciplina

Aula 01 – Solos Tropicais

Aula 02 – Estabilização Mecânica Aula 03 – Estabilização Granulométrica

Aula 04 – Estabilização Solo Cimento Aula 05 – Estabilização Solo - Cal

Aula 07 – Estabilização Solo - Betume Aula 08 – Estabilização – Compostos orgânicos

Aula 09 – Estabilização – Solo Bentonita

18/04/2017 2

Aula 06 – Práticas de campo

Aula 10 – Solo Reforçado com Fibras Aula 11 – Estabilização de Solos moles

AULAS

Aula 00 – Apresentação/Introdução

Parte II – Métodos Especiais

Parte IA – Métodos Tradicionais Básicos

Parte IB – Métodos Tradicionais Básicos

Parte I – Métodos Tradicionais Básicos

1 - Conceito inicial

2 - Tipos de estabilização granulométrica

3 - Dosagem

Estabilização Granulométrica


Comportamento do solo é função de sua distribuição granulométrica

e da composição das suas partículas.

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1 - Conceito inicial


O que é a estabilização granulométrica?

Quando o solo do local não tem estabilidade satisfatória, e por

meio da mistura de um ou mais solos ou outros materiais cuja

a granulometria poderá corrigir a instabilidade do solo local. O

processo de estabilização granulométrica consiste na

combinação e manipulação de solos em proporções

adequadas.

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1 - Conceito inicialEstabilização Granulométrica

Processo de melhoria da capacidade resistente de materiais

“in natura” ou mistura de materiais, mediante emprego de

energia de compactação adequada, de forma a se obter um

produto final com propriedades adequadas de estabilidade e

durabilidade. (DNIT,2010)


Tipos de solos – Quanto a Granulometria

Solos com poucos finos

• Estabilidade a partir do contato grão a grão.

• Baixa densidade, permeabilidade elevada

• Trabalhabilidade difícil

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Solos com grande quantidade de finos

• Densidade baixa

• Praticamente impermeável

• Estabilidade afetada pelas condições hídricas.

• Material com boa trabalhabilidade

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Solos com finos suficientes para preencher os vazios:

• Estabilidade a partir do contato grão a grão.

• Densidade alta, permeabilidade baixa

• Moderada dificuldade de compactação

• Resistência ao cisalhamento relativamente alta

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Solos estabilizados naturalmente são os solos bem graduados,

ou seja com granulometria continua.

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Tipos de solos – Quanto a Granulometria Granulometria Solos Brasileiros

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Solo estabilizado granulometricamente - SEG

Brita Graduada Simples - BGS

Solo Brita - SB

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Estabilização Granulométrica Tipos de estabilização granulométrica

Resíduo de Construção e Demolição

Reforço do Subleito

Sub-base

Base

Brita Corrida - BC

Estabilização Granulométrica02/02/2016 12

Tipos de estabilização granulométricaEstabilização Granulométrica

Aspectos geraisSolo estabilizado granulometricamente - SEG




Materiais componentes: Solos Água

Lateríticos Saprolíticos


Brita Corrida (Bica corrida)

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Materiais componentes: Brita graduada Água

Diâmetro máximo

de 50,8 mm3 faixas ou mais Finos entre 3% e 10%,

passante na #200

Aspectos gerais

Pó de Pedra Pedrisco Brita 0,1,2,3 e 4



Brita Corrida (Bica corrida) Tabela das Faixa Granulométricas

CBR>100 Compra direta! Combinar com solo argiloso



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Materiais componentes: Brita graduada Água

Diâmetro máximo

de 38 mmUsual entre 25

mm ou 19 mm

Finos entre 3% e 5%,

passante na #200

Aspectos gerais



• Índice de Suporte Califórnia em geral maior que 60%. Para vias de tráfego

médio, pesado ou muito pesado (N≥10E6 para repetições do eixo padrão

de 80kN), o ISC deve ser superior a 80%.

• Expansão nula ou muito baixa

• Módulo de Resiliência em geral entre 100 e 400MPa

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Aspectos de ProjetoD

ER

/PR


• Frações de agregados dosados e homogeneizados com água em usina

• Transportada por caminhões basculantes

• A distribuição do material é feita preferencialmente por vibroacabadora,

embora possa ser realizada por motoniveladora

• A compactação é feita por rolos de pneus e/ou lisos, com vibração ou não,

seguida de pneus; deve ser realizada logo após espalhamento

• Quando é base de pavimento, emprega-se uma imprimação

impermeabilizante de asfalto diluído tipo CM-30 ou outro material com as

mesmas atribuições

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Brita Graduada Simples - BGS Aspectos de Execução



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Aspectos de Execução


Solo Brita - SB

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Aspectos gerais

Materiais

componentes:Agregado ÁguaSolo

Brita Seixo Areia Cascalho


Solo Brita - SB

Em geral, misturas de solo - agregado na proporção de 20%:80%, 30%:70%

ou até 50%:50% em peso.

O solo deve ser de comportamento laterítico

O Módulo de Resiliência destas misturas dependem da porcentagem de cada

componente. Variam de 100 a 500 MPa em geral.

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Solo Brita - SB

Materiais podem ser misturados em usinas, ou em pista com pá

carregadeira, e homogeneizados com arados ou grade de discos.

Compactados por rolo liso ou pé-de-carneiro, dependendo do tipo de

solo e de sua porcentagem na mistura.

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Solo Brita - SB

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Solo Brita - SB

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Solo Brita - SB

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Resíduos de Construção e Demolição

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Os resíduos da construção e demolição são gerados pelas atividades de

construção, reformas, reparos e demolições. Logo, na composição destes

resíduos existem componentes inorgânicos e minerais, como concretos,

argamassas e cerâmicas e componentes orgânicos como plásticos materiais

betuminosos, etc.


Aspectos gerais

Motta

e L

eite

, S.D



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As vantagens da utilização desse material são, segundo (Ângulo et al, 2003;

Nunes et al, 1996; Motta et al, 2004; Fagury & Grande, 2007):

• Baixo custo, já que grande parte dos custos é relativa ao transporte e que,

como são produzidos nas cidades, pode existir uma grande vantagem

competitiva em relação aos agregados naturais;

• Redução da demanda dos agregados primários e consequente preservação

das paisagens urbanas e das jazidas;

• Diminuição das áreas de aterro;

• Diminuição da atração de transmissores de doenças, do entupimento de

bueiros e do assoreamento dos cursos d’água e reservatório, implicando em

aumento das enchentes e inundações nas estações chuvosas;

• Preservação ambiental, o que não é quantificado monetariamente.


Aspectos gerais



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• A mistura de cerâmica com solos lateríticos foi avaliada após a compactação,

apresentando ganhos expressivos no valor do módulo de resiliência,

chegando a atingir 288% acima do módulo do agregado natural, o que diminui

a probabilidade de ruptura por fadiga (Dias & Agopyan, 2005).

• A partir de composições efetuadas em solo tropical, tipicamente laterítico,

arenoso, nas proporções de 67% e 37% de resíduo e outra mistura de 50% de

solo mais 50% de resíduo, indicaram um aumento expressivo no valor do

CBR, comparando com amostras de solo puro; (Cavalcante et al., 2006).


Aspectos gerais

Classe A: reutilizáveis ou recicláveis como agregados,

tais como: cerâmicos, tijolos, blocos, telhas, argamassa,

concreto, etc;



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Aspectos de projeto

NB

R 1

5116:2

004



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Aspectos de projetoN

BR

15116:2

004



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Coleta e Separação

Materiais indesejáveisMotta e Leite, S.D



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Britagem e Peneiramento Remoção de Ferragens



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Estoque

Motta

e L

eite

, S.D



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Rachão

Pedrisco

“Brita 3 e 2’’ “Brita 1’’

Areia Bica corrida



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Motta e Leite, S.D


Métodos de dosagem

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DosagemEstabilização Granulométrica


Métodos de dosagem

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Métodos de dosagem

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Métodos de dosagem

Por tentativa

Por Gráficos

Algébricos

Mais usuais!

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Métodos de dosagem Algébricos

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Sendo os agregados(solos) A,B,C,... Com x%,y%,z%,...,passam numa série de

peneiras e desejamos projetar uma mistura “M” com m1%,m2%,m3%,

passando na mesma série de peneiras, pode-se sempre estabelecer um

sistema de equações de N, equações , em que uma delas será:

𝑥% + 𝑦% + 𝑧% = 100

E as outras N-1 equações são do tipo:

𝑥

100∙ 𝐴𝑛 +

𝑦

100∙ 𝐵𝑛 +

𝑧

100∙ 𝐶𝑛 = 𝑚𝑛

Onde:

x,y,z são as porcentagens de cada material A,B,C que entrará na mistura para

se obter o material 𝑀𝑛

𝐴𝑛, 𝐵𝑛, 𝐶𝑛 são as porcentagens passante nas “n” peneiras de uma série.

𝑚𝑛 são as porcentagens passantes ,requeridas pela especificação, para “n”

peneiras.

“n” é o número de peneiras de uma série.


Métodos de dosagem Algébricos

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Exemplo 01 – Para uma situação hipotética , solicita-se executar uma mistura

utilizando 3 materiais, denominados como M1,M2 e M3 de modo a satisfazer a

especificação solicitada na Tabela. Os dados do material também estão na

Tabela. Utilize o ponto médio da especificação

PeneirasMaterial 1 Material 2 Material 3 Especificação

Pol mm

1" 25,4 100 - - 100,00

3/4" 19,1 88 - - 80,00 – 90,00

1/2" 12,7 75 - - 65,00 – 95,00

3/8" 9,5 53 - - 45,00 – 80,00

nº4 4,8 31 100 - 28,00 – 60,00

nº10 2 17 95 - 20,00 – 45,00

nº40 0,42 8 70 100 10,00 – 32,00

nº80 0,18 6 40 83 8,00 – 20,00

nº200 0,074 3 0 52 3,00 – 8,00

Ponto Médio


Métodos de dosagem Por tentativa

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Peneiras Material 1%Tentativa

Material 2%Tentativa

Material 3%Tentativa

Especificação

Pol mm

1" 25,4 100 100 100 100,00

3/4" 19,1 88 100 100 80,00 – 90,00

1/2" 12,7 75 100 100 65,00 – 95,00

3/8" 9,5 53 100 100 45,00 – 80,00

nº4 4,8 31 100 100 28,00 – 60,00

nº10 2 17 95 100 20,00 – 45,00

nº40 0,42 8 70 100 10,00 – 32,00

nº80 0,18 6 40 83 8,00 – 20,00

nº200 0,074 3 0 52 3,00 – 8,00

Exemplo 02 – Para uma situação hipotética anterior, solicita-se executar uma

mistura utilizando 3 materiais, denominados como M1,M2 e M3 de modo a

satisfazer a especificação solicitada na Tabela. Os dados do material também

estão na Tabela. Utilize o ponto médio da especificação. Resolva por tentativa


Métodos de dosagem Por Gráficos

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0,074 0,25 0,60 2,00 4,80

0

20

40

60

80

100

Porc

enta

gem

que p

assa

Diâmetro da partícula (mm)


Métodos de dosagem Por Gráficos

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Métodos de dosagem Situação “prática”

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Em um determinado estudo geométrico foi determinado o eixo de uma rodovia e através dos estudos

preliminares foi realizada a identificação das jazidas que forneceriam solo, areia e brita. Nas jazidas

coletou-se amostras que foram levadas ao laboratório e submetidas aos ensaios de caracterização.

Outra informação importante foi a determinação do DMT das jazidas para a execução do trecho. Há

um interesse de realizar o procedimento de estabilização granulométrica no solo que será utilizado

para a construção da base da rodovia.

Para a camada de sub-base pretende-se utilizar toda jazida 02 ;foi registrado que para atender a cota

do greide ,haverá a necessidade de remover uma quantidade significativa do material do subleito. Este

material deverá ser armazenado (em um bota-espera) e sabendo do uso da técnica de estabilização

espera-se que ele possa ser utilizado. O britador já produziu “bica corrida”, em determinado período,

que se enquadrava na faixa II. Outros materiais disponíveis são apresentados nas Tabelas a seguir

com respectiva classificação granulométrica e informações pertinentes,.

Visto que a estabilização pode viabilizar a utilização do material e ainda reduzir custos e impactos

ambientais, deseja-se saber quais as misturas podem ser realizadas que atendam a Classe C do

DNIT para misturas granulométricas para N de Projeto 10E+6 e economicamente definiu-se como

parâmetro de custos duas condicionantes, a primeira que soma as DMT dos materiais e a segunda

que quantifica peso para o “valor” do material:

𝐷𝑀𝑇𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ≤ 25,00 𝑘𝑚𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 0,00 𝑎𝑡é 4,50 − Ó𝑡𝑖𝑚𝑜𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 4,51 𝑎𝑡é 6,00 − 𝑅𝑎𝑧𝑜á𝑣𝑒𝑙𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ≥ 6,51 −𝑀𝑢𝑑𝑎𝑟 𝑑𝑒 𝑡é𝑐𝑛𝑖𝑐𝑎

Apresente quais misturas podem ser submetidas aos Ensaios de ISC para que possa se obter o

dimensionamento da camada de base, levando em conta a DMT e o valor total final. Apresente as

porcentagens das misturas viáveis para que o laboratório realize os ensaios.

Situação Hipotética


Métodos de dosagem Situação “prática”

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Situação Hipotética

Solos

Peneiras Solo 01 Solo 02 Solo 03 Solo 04 Solo 05

Pol mm %Passante

1" 25,4 100,00 100,00 89,90 94,90 100,00

3/8" 9,5 88,00 73,00 60,40 74,30 100,00

nº4 4,8 67,80 59,00 37,20 56,50 100,00

nº10 2 51,95 45,00 29,25 49,40 100,00

nº40 0,42 31,50 21,00 27,50 44,40 91,90

nº200 0,074 14,50 8,00 9,90 17,50 61,20

Material Granular

Peneiras Brita 01 Pedrisco Pó de pedra

Pol mm %Passante

1" 25,4 100,00 100,00 100,00

3/8" 9,5 21,00 85,00 100,00

nº4 4,8 5,00 68,00 85,00

nº10 2 2,00 17,00 58,00

nº40 0,42 1,50 3,00 32,00

nº200 0,074 1,00 4,00 12,00

Informações

Jazida Material

Fator

Custo

Material

DMT

(km)

Fator

Custo

DMT

Espessura Média

Utilizável (m)Área(m²) Estaca Lado

Distância

do

Eixo(m)

J-1 Solo 01 1,00 15,00 1,50 1,92 16000,00 150 LE 100

J-2 Solo 02 1,00 6,00 0,60 3,50 4500,00 275 LD 350

J-3Solo 03 1,25 16,00 1,60 3,20 12000,00 710 LE 2500

Solo 04 1,25 16,00 1,60 2,70 9000,00 710 LE 2100

Subleito Solo 05 0,50 0,00 0,20 0,55 200000,00 Eixo Eixo Eixo

Pedreira

Brita 01 2,00 7,00 0,70 15,00 10000,00 1100 LD 1750

Pedrisco 2,00 7,00 0,70 15,00 10000,00 1100 LD 1750

Pó de pedra 1,25 7,00 0,70 15,00 10000,00 1100 LD 1750*Para a utilização de brita corrida considerar o fator custo igual 2,00 para custo de material e 0,70 para DMT/ Área disponível do subleito é referente a extensão do trecho


MOTTA, R. S. Estudo laboratorial de agregado reciclado de resíduo sólido da construção civil para aplicação em

pavimentação de baixo volume de tráfego. Dissertação (Mestrado). Escola Politécnica, Universidade de São

Paulo. São Paulo, 2005.

CARNEIRO, A. P., BURGOS, P. C., ALBERTE, E. P. V. Uso do agregado reciclado em camadas de base e sub-

base de pavimentos. Projeto Entulho Bom. Salvador: EDUFBA / Caixa Econômica Federal, 2001. p.190-227.

PREFEITURA DO MUNICÍPIO DE SÃO PAULO. São Paulo. 2003. PMSP/SP ETS – 001/2003 – Camadas de

reforço do subleito, sub-base e base mista de pavimento com agregado reciclado de resíduos sólidos da

construção civil. Disponível em:

<http://ww2.prefeitura.sp.gov.br//arquivos/secretarias/infraestruturaurbana/normas_tecnicas_de_pavimentacao/pm

spets0012003.pdf>. Acesso em 20 de fev. 2016

BERNUCCI, L. L. B., LEITE, F. C., MOTTA, R. S. Aplicação de agregado reciclado de RCD em pavimentação:

sistema viário da USP-Leste. In: SEMINÁRIO GESTÃO E RECICLAGEM DE RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E

DEMOLIÇÃO AVANÇOS E DESAFIOS, São Paulo, 2005. São Paulo, 2005.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7181: Solo – Análise granulométrica. Rio de Janeiro,

1984.

__. NBR 15115: Agregados reciclados de resíduos sólidos da construção civil - Execução de camadas de

pavimentação – Procedimentos. Rio de Janeiro, 2004.

Referências

AGOPYAN, V.;JONH,V.; Reciclagem de Resíduos da Construção. In: Seminário de Resíduos Sólidos Domésticos.

São Paulo-SP. 2000.


Obrigado pela atenção.

Perguntas?

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