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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

GIAN CARLO SCHMITZ MARCACCINI

ESTUDO EXPERIMENTAL DE LABORATRIO PARA EMPREGO DA

ESCRIA DE ACIARIA COMO AGREGADO

EM CAMADAS DE BASE DE PAVIMENTO FLEXVEL

FLORIANPOLIS

2009





FLORIANPOLIS

2009

Trabalho de Concluso de Curso apresentado

disciplina ECV 5513, como requisito parcial

para obteno do grau de Bacharel em

Engenharia Civil da Universidade Federal de

Santa Catarina.





Este Trabalho de Concluso de Curso foi julgado adequado e aprovado em sua forma

final pela Coordenadoria do Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal de

Santa Catarina, em ____ / ____ / 2009.

Prof. Lia Caetano Bastos, Dra., UFSC, 1994

Coordenadora de Trabalhos de Concluso de Curso

Apresentada Banca Examinadora integrada pelos professores:

Glicrio Trichs, Dr., ITA/CTA, 1993

Orientador

Antnio Fortunato Marcon, Dr., ITA/CTA, 1996

Membro da Banca

Marciano Maccarini, PhD., Imperial College, Londres, Inglaterra, 1987

Membro da Banca

AGRADECIMENTOS

minha famlia, pela compreenso dos meus momentos de ausncia durante a jornada

acadmica e a realizao deste trabalho. Em especial minha me Amlia, que sempre me

incentivou em todas as minhas decises e fases da minha vida.

Poliana e famlia, pelos incentivos e apoio que sempre me deram. Ressaltando o Seu

Alziro, que desde o incio desta formao, sempre se orgulhava em falar: Meu engenheiro.

Aos colegas de trabalho e a empresa NICA Consultores de Engenharia Urbana, que jamais

deixaram de me incentivar. E pela contribuio com o material para execuo deste trabalho

acadmico.

Ao orientador Glicrio Trichs, pela dedicao, sugestes, e crticas, tanto para este trabalho,

quanto para as disciplinas ministradas por ele.

Aos professores e professoras da UFSC pelos ensinamentos e dedicao ao curso de

Engenharia Civil.

Ao pessoal do Laboratrio de Mecnica dos Solos, pela ajuda permanente que me deram

durante a execuo de todos os ensaios.

Aos alunos e colegas da UFSC pelos bons momentos convividos.

A Fapesc, Petrobrs e CNPq pela utilizao dos equipamentos que permitiram a realizao de

ensaios de Mdulo Resiliente, os quais foram fundamentais no desenvolvimento do trabalho.

Por fim, agradeo a todas as pessoas que direta ou indiretamente contriburam para a

realizao deste Trabalho de Concluso de Curso.

Dedico este trabalho minha famlia, ao meu

pai, Rubens, pelo amor e incentivo, e minha

me, Amlia, que sempre caminhou ao meu

lado, algumas vezes solitrios, mas sempre

com amor e foras para vencer.

Poliana, que nestes cinco anos sempre

apoiou e participou da minha vida,

compartilhando amor, amizade e alegria.

RESUMO

MARCACCINI, G. C. S. Estudo experimental para emprego da escria de aciaria como

agregado em camadas de base de pavimento flexvel, 2009. 175 p. Trabalho de Concluso

de Curso (Graduao em Engenharia Civil). Curso de Engenharia Civil, Universidade Federal

de Santa Catarina. Florianpolis, 2009.

Este Trabalho de Concluso de Curso apresenta resultados alcanados aps estudo sobre o

emprego da escria de aciaria LD como agregado em camadas de base em pavimentos

flexveis. Este resduo provm da indstria siderrgica, mais especificamente, no processo de

fabricao do ao que utiliza o conversor a oxignio tipo LD. Os ensaios realizados para

determinar as caractersticas mecnicas do material em estudo foram: compactao, ndice de

suporte Califrnia, expansibilidade e mdulo de resilincia. A siderrgica que cedeu a escria

menciona que a mesma tem a granulometria compatvel com a faixa C do DNIT, que se

confirmou nos ensaios. Portanto, no houve a necessidade de correo da granulometria.

Como o custo da escria inferior ao dos materiais granulares tradicionais empregados em

camadas de base, constatou-se pelos ensaios de CBR que seu suporte semelhante ao destes,

resultando assim, em pavimentos mais econmicos. Tambm foi possvel constatar atravs de

ensaios de mdulo resiliente (MR), que a adio de apenas 20% de solo escria, gera um

aumento de 2,33 vezes no valor do MR, atingindo valores mdios de 7000 kgf/cm, portanto,

resultando em revestimentos menos espessos e mais econmicos, se comparado com camadas

de brita graduada. Quanto s caractersticas mecnicas, os resultados do estudo permitiram

concluir que a escria de aciaria LD estabilizada com solo pode ser empregada como material

em camadas de base em pavimentos flexveis, reduzindo a espessura de revestimento e

agregando valor econmico a este subproduto.

Palavras-chave: Escria de aciaria. Material de Base. Pavimentao.

ABSTRACT

MARCACCINI, G. C. S. Experimental work to employ the steel furnace slag as

aggregated in the base layers to flexible pavement, 2009. 175p. Course assignment (Civil

Engineering Degree) Civil Engineering Course. UFSC. Florianpolis, 2009.

This course assignment exposes the results reached after studying about the LD steel furnace

slag as aggregated in the base layers in flexible pavements. This residue came from the steel

manufacture, specifically in the steel manufacturing process that uses a LD oxygen converter

type. The essays done to determine the mechanical characteristics of the studied material

were: compact capability, California support index, expander and resilient module. The steel

manufacture that conceded the slag informs that its granulometry is compatible to the DNIT C

band, it was attested in the essays. Therefore, there was no need to correct the granulometry.

As the slag cost is lower than the other traditional granular materials employed in the base

layers, it was attested for the CBR essays that the slag support is similar to the other materials,

this way, it results more economic pavements. It was possible to verify as well through the

resilient module (MR), that the addition of only 20% of ground to the slag increased in 2,33

times the MR value, it reached an average value of 7000 kgf/cm, therefore, it results a

thinner and more economic surface paving, if compared to the graded limestone layers.

According to the mechanical characteristics, the study results enabled us to conclude that the

LD steel furnace slag stabilized with ground can be used as material in base layers in flexible

pavement, decreasing the paving surface thickness and adding economic value to this product.

Keywords: Steel furnace slag. Base material. Pavement.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1.1 Esquema do processo de produo do ao em conversor a oxignio......... 15

Figura 1.2 Fluxo do processo para obteno da escria de aciaria.............................. 16

Figura 2.1 Fatores de equivalncia de operao........................................................... 28

Figura 2.2 Determinao de espessura do pavimento.................................................. 35

Figura 2.3 Dimensionamento do pavimento................................................................ 35

Figura 2.4 Classificao resiliente de solos granulares................................................ 38

Figura 2.5 Classificao resiliente de solos finos......................................................... 40

Figura 3.1 Mapa de Situao ArcelorMittal Tubaro................................................ 48

Figura 3.2 Mapa Geolgico de Santa Catarina............................................................. 49

Figura 3.3 Mapa de Situao do solo........................................................................... 49

Figura 3.4 Classificao resiliente de solos granulares................................................ 94

Figura 4.1 Seo transversal 01 Para N=5,00x10.................................................... 103

Figura 4.2 Seo transversal 02 Para N=5,00x10.................................................... 104

Figura 4.3 Dados para trfego mdio Escria........................................................... 106

Figura 4.4 Dados para trfego mdio Escria/Solo................................................... 107

Figura 4.5 Dados para carregamento............................................................................ 107

Figura 4.6 Dados dos pontos de anlise....................................................................... 108

Figura 4.7 Deflexo da superfcie Escria................................................................ 108

Figura 4.8 Deformao de trao no revestimento Escria....................................... 109

Figura 4.9 Tenso no Subleito Escria...................................................................... 109

Figura 4.10 Deflexo da superfcie Escria/Solo........................................................ 110

Figura 4.11 Deformao de trao no revestimento Escria/Solo.............................. 110

Figura 4.12 Tenso no Subleito Escria/Solo............................................................. 111

Figura 4.13 Tabela Referencial - DER-ES..................................................................... 126

Figura 4.14 Seo Genrica............................................................................................ 127

Figura 4.15 Tabela Referencial DER-PR.................................................................... 128

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 Gradao das peneiras................................................................................ 20

Tabela 2.2 Caractersticas das espcies qumicas isoladas antes e aps hidratao..... 21

Tabela 2.3 Granulometria para base granular............................................................... 26

Tabela 2.4 Determinao do fator de operaes........................................................... 29

Tabela 2.5 Coeficiente de equivalncia estrutural........................................................ 31

Tabela 2.6 Espessura mnima de revestimento betuminoso......................................... 32

Tabela 2.7 Classificao dos solos finos (Mtodo indireto)......................................... 41

Tabela 3.1 Quantidades de amostras por ensaio........................................................... 47

Tabela 3.2 Faixa C DNIT....................................................................................... 47

Tabela 3.3 Determinao da densidade real dos gros do solo.................................... 51

Tabela 3.4 Anlise granulomtrica do solo.................................................................. 52

Tabela 3.5 Anlise granulomtrica da Escria de Aciaria............................................ 66

Tabela 3.6 Composio granulomtrica para mistura Escria/Solo............................. 73

Tabela 3.7 Composio granulomtrica para mistura Brita Graduada/Solo................ 83

Tabela 3.8 Leituras do Ensaio Triaxial Escria de Aciaria e Solo............................ 92

Tabela 3.9 Leituras do Ensaio Triaxial Escria de Aciaria....................................... 97

Tabela 4.1 Fator de veculo para USACE.................................................................... 99

Tabela 4.2 Fator de veculo para AASHTO................................................................. 99

Tabela 4.3 Clculo do nmero N8,2 Volume de trfego mdio.................................. 100

Tabela 4.4 Clculo do nmero N8,2 Volume de trfego pesado................................ 101

Tabela 4.5 Dados para nvel de trfego mdio............................................................. 106

Tabela 4.6 Dados Elsym5 para diferentes espessuras de base com trfego mdio e

revestimento de 5 cm.................................................................................. 112

Tabela 4.7 Nadm para diferentes espessuras de base e revestimento de 5 cm (Base de

Escria)....................................................................................................... 112

Tabela 4.8 Nadm para diferentes espessuras de base e revestimento de 5 cm (Base de

Escria/Solo)............................................................................................... 113

Tabela 4.9 Dados para nvel de trfego pesado............................................................ 114

Tabela 4.10 Dados Elsym5 para diferentes espessuras de base...................................... 114

Tabela 4.11 Nadm para diferentes espessuras de base e revestimento de 10 cm (Base

de Escria).................................................................................................. 115

Tabela 4.12 Nadm para diferentes espessuras de base e revestimento de 10 cm (Base

de Escria/Solo).......................................................................................... 116

Tabela 4.13 Dados Elsym5 para diferentes espessuras de revestimento e base com

17,5 cm........................................................................................................ 117

Tabela 4.14 Nadm para diferentes espessuras de revestimento e base de 17,5 cm (Base

de Escria).................................................................................................. 118


de Escria/Solo).......................................................................................... 119

Tabela 4.16 Dados Elsym5 para diferentes espessuras de revestimento e base com

15,0 cm........................................................................................................ 120


de Escria).................................................................................................. 120


de Escria/Solo).......................................................................................... 121

Tabela 4.19 Dados Elsym5 para diferentes estruturas Trfego mdio........................ 123

Tabela 4.20 Nadm para diferentes previses (Escria) Trfego mdio......................... 123

Tabela 4.21 Nadm para diferentes previses (Escria/Solo) Trfego mdio................ 123

Tabela 4.22 Dados Elsym5 para diferentes estruturas Trfego pesado....................... 124

Tabela 4.23 Nadm para diferentes previses (Escria) Trfego pesado........................ 124

Tabela 4.24 Nadm para diferentes previses (Escria/Solo) Trfego pesado............... 125

Tabela 4.25 Resumo das estruturas dimensionadas pela Anlise Mecanicista.............. 125

Tabela 4.26 Consumo por km de projeto........................................................................ 126

Tabela 4.27 Comparao de custos iniciais.................................................................... 126

Tabela 4.28 Preo para as diferentes estruturas otimizadas........................................... 129

LISTA DE GRFICOS

Grfico 3.1 Ajuste granulomtrico da mistura............................................................... 47

Grfico 3.2 Representao grfica da granulometria do solo........................................ 53

Grfico 3.3 Curva de compactao do solo................................................................... 56

Grfico 3.4 Curva de expanso (CP-01 solo no ramo seco)....................................... 58

Grfico 3.5 Curva de expanso (CP-02 solo no ramo seco)....................................... 59

Grfico 3.6 Curva de expanso (CP-03 solo nas condies de umidade tima)........ 59

Grfico 3.7 Curva de expanso (CP-04 solo no ramo mido).................................... 60

Grfico 3.8 Curva de expanso (CP-05 solo acima da umidade tima)..................... 60

Grfico 3.9 Ensaio de CBR (CP-01 solo)................................................................... 61


Grfico 3.11 Ensaio de CBR (CP-03 solo nas condies de umidade tima).............. 62



Grfico 3.14 Curva CBR x h para o solo......................................................................... 64

Grfico 3.15 Curva de compactao da Escria de Aciaria............................................. 68

Grfico 3.16 Ensaio de CBR (CP-01 Escria de Aciaria)............................................ 69


Grfico 3.18 Ensaio de CBR (CP-03 Escria de Aciaria nas condies de umidade

tima).......................................................................................................... 70



Grfico 3.21 Curva CBR x h para a Escria de Aciaria.................................................. 72

Grfico 3.22 Curva de compactao da mistura Escria/Solo......................................... 77

Grfico 3.23 Ensaio de CBR (CP-01 Escria/Solo)..................................................... 78


Grfico 3.25 Ensaio de CBR (CP-03 Escria/Solo nas conies de umidade

tima)....................................................,..................................................... 79



Grfico 3.28 Curva CBR x h para a mistura Escria/Solo............................................... 81

Grfico 3.29 Curva de compactao da mistura Brita graduada/Solo............................. 84

Grfico 3.30 Ensaio de CBR (CP-01 Brita graduada/Solo).......................................... 85


Grfico 3.32 Ensaio de CBR (CP-03 Brita graduada/Solo nas condies de umidade

tima).......................................................................................................... 86



Grfico 3.35 Curva CBR x H para a mistura Brita graduada/Solo.................................. 88

Grfico 3.36 Corpo de prova 01 da mistura..................................................................... 92

Grfico 3.37 Corpo de prova 02 da mistura..................................................................... 93

Grfico 3.38 Corpo de prova 01 da Escria..................................................................... 98

Grfico 3.39 Corpo de prova 02 da Escria..................................................................... 98

Grfico 4.1 Previso de solicitaes para base de escria com revestimento de 5 cm

Trfego Mdio......................................................................................... 112

Grfico 4.2 Previso de solicitaes para base de escria/solo com revestimento de

5 cm Trfego Mdio................................................................................ 113

Grfico 4.3 Previso de solicitaes para base de escria com revestimento de 10 cm

Trfego Pesado........................................................................................ 115

Grfico 4.4 Previso de solicitaes para base de escria/solo com revestimento de

10 cm Trfego Pesado.............................................................................. 116

Grfico 4.5 Previso de solicitaes para base de escria de 17,5 cm e com variao

de revestimento Trfego Mdio............................................................... 118

Grfico 4.6 Previso de solicitaes para base de escria/solo de 17,5 cm e com

variao de revestimento Trfego Mdio................................................ 119

Grfico 4.7 Previso de solicitaes para base de escria de 15,0 cm e com variao

de revestimento Trfego Pesado.............................................................. 121

Grfico 4.8 Previso de solicitaes para base de escria/solo de 15,0 cm e com

variao de revestimento Trfego Pesado............................................... 122

LISTA DE FOTOS

Foto 3.1 Ensaio de expanso..................................................................................... 57

Foto 3.2 Extensmetro.............................................................................................. 57

Foto 3.3 Peneiramento manual.................................................................................. 67

Foto 3.4 Peneiramento mecanizado.......................................................................... 67

Foto 3.5 Escria de aciaria peneirada....................................................................... 67

Foto 3.6 Homogenizao da mistura Escria/Solo................................................... 74

Foto 3.7 Mistura homogenizada................................................................................ 74

Foto 3.8 Compactao do corpo de prova (01)......................................................... 75

Foto 3.9 Compactao do corpo de prova (02)......................................................... 75

Foto 3.10 Corpos de prova aps ensaios..................................................................... 82

Foto 3.11 Corpo de prova Mistura Escria de Aciaria e Solo................................. 82

Foto 3.12 Homogenizao da mistura nas condies de ht...................................... 90

Foto 3.13 Adio da mistura no molde....................................................................... 90

Foto 3.14 Compactao do corpo de prova................................................................. 91

Foto 3.15 Verificao da altura das camadas para se adequar o nmero de golpes

necessrios para reproduzir a MEAS mxima............................................ 91

Foto 3.16 Corpo de prova com membrana.................................................................. 94

Foto 3.17 Clula triaxial preparada............................................................................. 95

Foto 3.18 Ensaio em execuo.................................................................................... 95

Foto 3.19 Tela do Programa do Ensaio Dinmico Triaxial........................................ 96

SUMRIO

LISTA DE FIGURAS.......................................................................................................... 7

LISTA DE TABELAS......................................................................................................... 8

LISTA DE GRFICOS ................................................................................................... 160

LISTA DE FOTOS ............................................................................................................. 12

1. INTRODUO ............................................................................................................... 15

1.1 Objetivos do Trabalho ............................................................................................. 17

1.2 Estrutura do Trabalho ............................................................................................ 17

2. REVISO BIBLIOGRFICA ....................................................................................... 18

2.1 Agregados para Pavimentao ............................................................................... 18

2.2 Escria de Aciaria .................................................................................................... 21

2.3 Ensaios Laboratoriais .............................................................................................. 23

2.4 Metodologias para Dimensionamento de Pavimentos Flexveis .......................... 24

2.4.1 Mtodo do DNER/81 ............................................................................................ 24

2.4.2 Considerao da resilincia na pavimentao ................................................... 36

2.4.3 Anlise mecanicista .............................................................................................. 41

3. AVALIAO DOS MATERIAIS DO ESTUDO ........................................................ 46

3.1 Planejamento Do Experimento ............................................................................... 46

3.2 Materiais Utilizados na Pesquisa ............................................................................ 48

3.2.1 Escria de aciaria ................................................................................................. 48

3.2.2 Brita - Graduada .................................................................................................. 48

3.2.3 Solo para mistura ................................................................................................. 49

3.3 Ensaios Laboratoriais Para Determinao de CBR ............................................. 50

3.3.1 Solo para mistura ................................................................................................. 50

3.3.2 Escria de aciaria - acerita ................................................................................ 65

3.3.3 Mistura escria de aciaria solo ......................................................................... 73

3.3.4 Mistura brita graduada/solo ............................................................................... 83

3.4 Ensaios Triaxiais Dinminos ................................................................................... 89

3.4.1 Mdulo resiliente para a mistura escria de aciaria solo .............................. 89

3.4.2 Mdulo resiliente para escria de aciaria .......................................................... 96

4. DIMENSIONAMENTO PARA PAVIMENTAO ................................................... 99

4.1 Estudo de Trfego .................................................................................................... 99

4.2 Mtodo do DNER/81 .............................................................................................. 102

4.2.1 Solicitao de trfego com N8,2t = 5,00x106 ...................................................... 102

4.2.2 Solicitao de trfego com N8,2t = 5,00x107 ...................................................... 103

4.3 Anlise Mecanicista ............................................................................................... 105

4.3.1 Anlise da estrutura para o nvel de trfego mdio N = 5,00x10 .............. 105

4.3.2 Anlise da estrutura para o nvel de trfego pesado N = 5,00x10 ............. 114

4.3.3 Variao da espessura do revestimento ........................................................... 117

4.3.4 Anlise para estruturas menos espessas ........................................................... 122

5. CONSIDERAES FINAIS ....................................................................................... 130

6. REFERNCIAS ............................................................................................................ 132

ANEXO A ............................................................................................................................ 136

ANEXO B ............................................................................................................................. 151

ANEXO C ............................................................................................................................ 159

ANEXO D ............................................................................................................................ 168

ANEXO E ............................................................................................................................. 172

1. INTRODUO

Quando se fala de materiais reciclveis, o ao figura entre os mais lembrados, podendo ser

obtido da demolio de construes (armaduras) e at mesmo dos eletrodomsticos que

utilizamos. No final de sua vida til, muitos pensam em descart-los nos popularmente

denominados lixes (Aterro sanitrio), porm, o setor siderrgico vem estimulando e

coletando estes para empreg-los na fabricao de novos produtos, sem perda da sua

qualidade.

Sendo assim, reduz-se o consumo de matrias-primas no renovveis, evita a necessidade da

ocupao de reas para o descarte de produtos em obsolescncia, e economiza energia.

Mesmo havendo esta conscincia ecolgica com o reuso dos aos sem serventia; na sua

reciclagem e at mesmo na produo a partir da matria-prima, h impurezas (designadas

escrias) que so separadas do ao lquido por densidade, conforme mostrado na Figura 1.1,

na produo com conversor a oxignio tipo LD.

Figura 1.1 - Esquema do processo de produo do ao em conversor a oxignio tipo LD ou BOF

Nota: (1) carregamento da sucata, (2) carregamento do gusa, (3) sopro de oxignio, (4) vazamento do ao e

(5) vazamento da escria (ARAUJO , 1997)

15

Aps separao no conversor, a escria segue o fluxo do processo para obteno do agregado

siderrgico segundo a Figura 1.2. Ao trmino destes procedimentos, o material pode ser

utilizado como agregado em concreto asfltico, base e sub-base de rodovias, fertilizante,

estabilizao de solos, matria-prima na produo de cimento, diques martimos e gabies.

Figura 1.2 - Fluxo do processo para obteno da escria de aciaria

Fonte: MultiServ - Harsco

Segundo dados do IBS (Instituto Brasileiro de Siderurgia) de 2008, a produo de ao no

Brasil foi de 33,7 milhes de toneladas. Conforme informaes levantadas pela empresa

ArcelorMittal Tubaro, a quantidade de escria para a produo de uma tonelada de ao

lquido de 86,2 kg, portanto, 8,62% da produo, resultando em 2,90 Mton. de agregado

siderrgico no Brasil em 2008. Se no houvesse o beneficiamento deste material, o mesmo

provavelmente seria despejado em locais inadequados. Porm, como h estas reutilizaes,

este subproduto tem valor comercial.

16

1.1 Objetivos do Trabalho

O presente trabalho desenvolver um estudo comparativo entre uma composio com

aplicao costumeira de camadas de pavimentao, e outra com a utilizao de escria de

aciaria, buscando avaliar a viabilidade desta segunda em camadas subjacentes ao

revestimento.

O estudo comparativo ser realizado com base no ndice de Suporte Califrnia (ISC ou CBR),

no Mdulo Resiliente (MR), no custo dos agregados, e o impacto dos resultados no

dimensionamento de uma suposta rodovia a ser pavimentada.

Atravs deste estudo, espera-se verificar qual das composies abordadas, apresenta para um

mesmo perodo de projeto, maior vantagem econmica.

Mesmo tendo cincia da importncia de conhecer o carter ambiental da ACERITA, e suas

reaes qumicas com o meio, este trabalho no trar esta anlise, uma vez que o objetivo do

mesmo analisar o carter mecnico deste subproduto.

1.2 Estrutura do Trabalho

Este trabalho constitudo por 05 (cinco) captulos, tendo este primeiro, uma breve

apresentao do tema estudado, elucidando a viso sustentvel do assunto e quais objetivos

desejam-se alcanar com tais comparaes.

O segundo captulo traz uma reviso dos conceitos a serem abordados ao longo do trabalho,

que se fazem necessrios para boa compreenso do mesmo.

J o terceiro captulo, apresentado os trabalhos experimentais desenvolvidos e seus estudos

necessrios para represent-los.

No quarto, sero expostos os dimensionamentos com os resultados alcanados no captulo

anterior. Para ento, obter comparativos para a anlise final do prximo captulo.

Por fim, o quinto captulo destina-se concluso, juntamente com a anlise final do estudo

realizado.

17

2. REVISO BIBLIOGRFICA

Ser apresentado neste captulo o embasamento terico referente aos assuntos abordados neste

trabalho, tais como: agregados para pavimentao, escria de aciaria, ensaios laboratoriais

para agregados, metodologias de dimensionamento de pavimentos flexveis, entre outros.

2.1 Agregados para Pavimentao

Bernucci et al (2008) define agregado como sendo uma mistura de pedregulho, areia, pedra

britada, escria ou outros materiais minerais usados em combinao com um ligante para

formar um concreto, uma argamassa, etc.

Conforme o Manual de pavimentao do DNIT (2006), os materiais ptreos usados em

pavimentao normalmente conhecidos sob a denominao genrica de agregados, podem ser

naturais ou artificiais. Os primeiros so aqueles utilizados como se encontram na natureza,

como o pedregulho e os seixos rolados, ao passo que os segundos compreendem os que

necessitam de uma transformao fsica e qumica do material natural para sua utilizao,

como a escria e a argila expandida.

Quando um agregado selecionado para uma determinada utilizao, este deve conter

propriedades que suportem as tenses impostas na superfcie do pavimento e tambm no seu

interior. A maneira de como so produzidas, mantidas unidas e condies sob as quais vo

atuar, o que depende para observar o desempenho das partculas de agregados. A escolha

feita em laboratrio onde uma srie de ensaios utilizada para o prognstico do seu

comportamento posterior quando em servio.

Para Bernucci et al (2008), os agregados so classificados quanto a natureza em:

Natural - Inclui todas as fontes de ocorrncia natural e so obtidos por processos

convencionais de desmonte, escavao e dragagem em depsitos continentais, marinhos,

esturios e rios. So exemplos os pedregulhos, as britas, os seixos, as areias, etc. Ou seja, os

agregados naturais podem ser empregados em pavimentao na forma e tamanho como se

encontram na natureza, ou podem ainda passar por processamento como a britagem;

18

Artificial So resduos de processos industriais, tais como a escria de alto-forno e de

aciaria, ou fabricados especificamente com o objetivo de alto desempenho, como a argila

calcinada (Cabral, 2005) e a argila expandida. O tipo de agregado artificial atualmente mais

utilizado em pavimentao so os vrios tipos de escria, subprodutos da indstria do ao.

Elas podem apresentar problemas de expansividade e heterogeneidade, requerendo tratamento

adequado para utilizao, porm podem apresentar alta resistncia ao atrito.

Reciclado Nesta categoria esto os provenientes de reuso de materiais diversos. A

reciclagem de revestimentos asflticos existentes vem crescendo significativamente em

importncia e em alguns pases j a fonte principal de agregados. A possibilidade de

utilizao de agregados reciclados vem crescendo em interesse por restries ambientais na

explorao de agregados naturais e pelo desenvolvimento de tcnicas de reciclagem que

possibilitam a produo de materiais reciclados dentro de determinadas especificaes

existentes para utilizao. Destaca-se tambm a utilizao crescente de resduo de construo

civil em locais com ausncia de agregados ptreos ou mesmo em reas urbanas que possuam

pedreiras, como forma de reduzir os problemas ambientais de disposio destes resduos

(Fernandes, 2004).

Dando sequncia ao citado em Bernucci et al. (2008), os agregados so classificados quanto

ao tamanho, para uso em misturas asflticas, em grado, mido e material de enchimento ou

fler (DNIT 031/2004 ES), sendo:

Grado o material com dimenses maiores do que 2,0mm, ou seja, retido na peneira

n 10. So as britas, cascalhos, seixos etc.;

Mido o material com dimenses maiores que 0,075mm e menores que 2,0mm. o

material que retido na peneira de n 200, mas que passa na de abertura n 10. So as areias, o

p de pedra e etc.;

Material de enchimento (fler) o material onde pelo menos 65% das partculas

menor que 0,075mm, correspondente peneira de n 200, e.g., cal hidratada, cimento

Portland etc.

19

Continuando com a classificao dos agregados, para o DNIT (Manual de pavimentao

2006) a mesma se d tambm quanto distribuio e graduao dos gros em:

Agregado de graduao densa aquele que apresenta uma curva granulomtrica de

material bem graduado e contnuo, com quantidade de material fino, suficiente para preencher

os vazios entre as partculas maiores.

Agregado de graduao aberta aquele que apresenta uma curva granulomtrica de

material bem graduado e contnuo, com insuficincia de material fino, para preencher os

vazios entre as partculas maiores.

Agregado tipo macadame aquele que possui partculas de um nico tamanho, o

chamado one size agregate. Trata-se, portanto, de um agregado de granulometria uniforme

onde o dimetro mximo , aproximadamente, o dobro do dimetro mnimo.

O dimetro mximo de um agregado a abertura da malha da menor peneira na qual passam,

no mnimo, 95% do material. O dimetro mnimo a abertura da malha da maior peneira na

qual passam, no mximo, 5% do material. As peneiras usualmente utilizadas so as

apresentadas na Tabela 2.1.

Tabela 2.1 - Gradao das peneiras

Nmero Milmetros Polegadas75 350 237,5 1,525 119 0,759,5 0,375

4 4,75 0,1878 2,36 0,093710 2 0,078916 1,18 0,046930 0,6 0,023440 0,425 0,016850 0,3 0,0117100 0,15 0,0059200 0,075 0,0029

Aberturadapeneira

20

2.2 Escria de Aciaria

O subproduto da transformao do ferro gusa lquido em ao, a denominada Escria de

Aciaria LD. A sigla LD, incorporada ao nome do resduo utilizado neste estudo, refere-se

produo do ao ser no conversor de oxignio do tipo LD (Linz-Donawitz).

A constituio do subproduto citado acima uma mistura de magnsio, xidos de clcio,

silicatos de clcio, ferro metlico, e outras espcies qumicas, s que estas em menor escala.

A escria de aciaria LD, possui caractersticas expansivas devido principalmente, hidratao

da cal livre (CaO) e do periclsio (MgO), alm da mudana nas formas alotrpicas do C2S e

da corroso e oxidao do ferro metlico residual. Na Tabela 2.2, so apresentadas as

variaes volumtricas em funo das transformaes ocorridas nas principais espcies

qumicas presentes na escria de aciaria.

Tabela 2.2 - Caractersticas das espcies qumicas isoladas antes e aps hidratao (WEAST, 1971)

N Frmula Nome Densidade (g/cm)M. mol (g/mol)

Vol. Molar (cm/mol)

Variao de volume (%)*

1 MgO Periclsio 3,58 40,31 11,26 Em relao ao MgO2 Mg(OH)2 Brucita 2,36 58,33 24,72 119,5

3 CaO Cal 3,38 56,08 16,59 Em relao ao CaO4 Ca(OH)2 Portlandita 2,24 74,09 33,08 99,4

Calcita 2,93 100,09 34,16 105,9Aragonita 2,71 100,09 36,93 122,6

7 Fe Ferro (Metlico) 7,86 55,85 7,11Em relao

ao Fe8 FeO Wstita 5,70 71,85 12,61 77,49 Fe2O3 Hematita 5,24 159,69 30,48 328,7

10 Fe(OH)2 Hidrxido 3,40 89,86 26,43 271,711 FeO(OH) Goetita 4,28 88,85 20,76 192,0

184,41 64,25 287,3

*Valores calculados a partir do volume e da densidade absoluta das espcies qumicas isoladas

5 CaCO3

6 DolomitaCaCO3 MgCO3

2,87

Observa-se na Tabela 2.2, que nas transformaes, seja por hidratao (2, 4, 10 e 11) e

carbonatao (5), ou por oxidao (8 e 9), ocorre um significativo aumento de volume em

relao s dimenses originais do cristal. Este fenmeno conduz expanso destrutiva na

21

escria de aciaria. Vale lembrar que estas reaes ocorrem em grandes quantidades no incio,

e com o tempo vo diminuindo, at compor certa estabilidade.

Porm, segundo a empresa ArcelorMittal Tubaro, que buscou parceria com a KAEME

Consultoria, a escria de aciaria LD pode sofrer mecanismos que propiciam maior rapidez na

sua estabilizao, de modo que os xidos livres sejam em parte inertizados, reduzindo assim,

a capacidade da escria expandir. O resultado deste estudo foi o desenvolvimento da

ACERITA, co-produto que ser utilizado na atual pesquisa.

Esse processo consiste em "estimular" a reao dos xidos livres a partir de reao dos

mesmos com o ar e a gua, atravs de um processo de umidificao e aerao da escria

durante certo perodo de tempo. Estes processos ocorrem com a passagem de mquinas

revolvendo o material, ao passo que na maioria das vezes, ocorre simultaneamente asperso

de gua sobre o mesmo.

Com relao s aplicaes da escria de aciaria, a mesma pode ser usada como agregado para

concreto asfltico, base e sub-base de estradas, estabilizao de solos, fertilizao ou matria

prima para produo de cimento.

Um critrio para utilizao da escria de aciaria em pavimentao e como sub-base de

pavimentos a estabilidade volumtrica in situ. Nesse sentido, as normas rodovirias

DNER PRO 263/94 e EM 262/94 (ANEXO D e E, respectivamente), prescrevem que a

expanso do agregado de escria de aciaria no deve ser superior a 3 % - conforme o Mtodo

PTM 130 (Pennsylvania Testing Method, USA). Para a norma rodoviria EB - 2103 (ABNT,

1991), tomada como referncia para a norma do DNIT1, porm, com ensaios diferenciados da

anterior, especifica que para utilizar em sub-base de pavimentos, o agregado no deve

apresentar expanso superior a 1 %, e para o uso em base de pavimentos, este valor deve ser

inferior a 0,5 %.

Com relao ao agregado produzido com escria de aciaria, este consiste de partculas

speras, angulares e durveis, o que o torna apropriado para aplicao em pavimentao, alm

de apresentar melhores caractersticas de superfcie em relao ao agregado de pedra calcria,

1 DNIT Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes

22

normalmente utilizado. A escria apresenta maior resistncia derrapagem, maior resistncia

ao impacto e ao desgaste superficial (FERRAND e EMERY, 1995; MURPHY et al., 1997;

KHAN e WAHHAB, 1998). Alm disso, segundo NOUMAN et al. (1992), as escrias de

aciaria possuem as vantagens de poderem ser 100% trituradas na gradao requerida e,

geralmente, permitem melhor trabalhabilidade e compacidade, favorecendo assim a

durabilidade do pavimento.

Em contrapartida, o uso de agregados de escria pode levar a problemas de segregao e

decapagem do pavimento, devido baixa afinidade com o betume e a areia. Alm disso, a

textura superficial spera das partculas dos agregados de escria resulta num material

bastante absorvente e poroso, aumentando o consumo de cimento asfltico na mistura e

elevando o custo final do concreto asfltico (KHAN e WAHHAB, 1998; FERRAND e

EMERY, 1995).

2.3 Ensaios Laboratoriais

Para obter os dados necessrios a este trabalho sobre os materiais destinados a composio da

base dos pavimentos, preciso executar alguns ensaios laboratoriais a respeito do mesmo.

Depois de feito os ensaios, o mesmo deve apresentar caractersticas segundo a DNER-ES303

(1997), como tais:

Quando submetidos aos ensaios:

DNER-ME 129 (Mtodo B ou C);

DNER-ME 049.

- o ndice de Suporte Califrnia, dever ser superior a 60% e a expanso ser de 0,5%, com

energia de compactao do Mtodo B. Para rodovias em que o trfego previsto para o perodo

do projeto ultrapassar o valor de N = 5,00x106, o ndice Suporte Califrnia do material da

camada de base dever ser superior a 80%; neste caso, a energia de compactao ser a do

Mtodo C.

- o agregado retido na peneira n 10 dever ser constitudo de partculas duras e resistentes,

isentas de fragmentos moles, alongados ou achatados, estes isentos de matria vegetal ou

23

outra substncia prejudicial. Quando submetidos ao ensaio de Los Angeles (DNER-ME 035),

no devero apresentar desgastes superiores a 55% admitindo-se valores maiores no caso de

em utilizao anterior terem apresentado desempenho satisfatrio.

Para a DNER-ME 129/94, que se refere ao mtodo de ensaio para compactao de solos

utilizando amostras no trabalhadas, uma das caractersticas principais no que diz respeito

aparelhagem, a dimenso do cilindro metlico, que 15,24 cm 0,05 cm de dimetro

interno.

Segundo o item 6.3 do Mtodo de Ensaio citado no pargrafo anterior, para o Mtodo C

Modificada, o nmero de golpes a ser realizado para as cinco camadas do corpo-de-prova,

dever ser de 55 para cada camada.

Nos ANEXOS A, B e C, respectivamente, DNER-ME 049/94, DNER-ME 129/94 e DNER-

ME 131/94, sero expostos os ensaios padronizados para a determinao dos parmetros que

utilizarei no projeto.

2.4 Metodologias para Dimensionamento de Pavimentos Flexveis

Os mtodos que sero dispostos neste item constituiro a fundamentao para o

dimensionamento do pavimento deste trabalho. Estes se dividem em: o mtodo que contempla

a resilincia como fator determinante; e o outro, que tem como base para o dimensionamento,

o nvel de suporte do material. Este segundo, foi retirado na sua totalidade, do Manual de

Pavimentao do DNIT (2006).

2.4.1 Mtodo do DNER/81

O mtodo tem como base o trabalho Design of Flexible Pavements Considering Mixed

Loads and Traffic Volume de 1962, da autoria de W.J. Turnbull, C.R. Foster e R.G. Ahlvin,

do Corpo de Engenheiros do Exrcito dos E.E.U.U. e concluses obtidas na Pista

Experimental da AASHTO.

24

Relativamente aos materiais integrantes do pavimento, so adotados coeficientes de

equivalncia estrutural tomando por base os resultados obtidos na Pista Experimental da

AASHTO, com modificaes julgadas oportunas.

A capacidade de Suporte do subleito e dos materiais constituintes dos pavimentos feita pelo

CBR, adotando-se o mtodo de ensaio preconizado pelo DNER, em corpos de prova

indeformados ou moldados em laboratrios para as condies de massa especifica aparente e

umidade especificada para o servio.

O subleito e as diferentes camadas do pavimento devem ser compactados de acordo com os

valores fixados nas Especificaes Gerais, recomendando-se que, em nenhum caso, o grau

de compactao deve ser inferior a 100%.

Os materiais do subleito devem apresentar uma expanso, medida no ensaio C.B.R., menor ou

igual a 2%, e C.B.R. maior ou igual a 2%.

Classificao dos materiais empregados no pavimento:

a) Materiais para reforo do subleito, os que apresentam:

C.B.R. maior que o do subleito

Expanso 1% (medida com sobrecarga de 10lb)

b) Materiais para sub-base, os que apresentam:

C.B.R. 20%

I.G. = 0

Expanso 1% (medida com sobrecarga de 10lb)

c) Materiais para base, os que apresentam:

C.B.R. 80%

Expanso 0,5% (medida com sobrecarga de 10lb)

Limite de liquidez 25%

ndice de plasticidade 6%

25

Caso o limite de liquidez seja superior a 25% e/ou ndice de plasticidade seja superior a 6; o

material pode ser empregado em base (satisfeitas as demais condies), desde que o

equivalente de areia seja superior a 30.

Para um nmero de repeties do eixo-padro, durante o perodo do projeto N 5,00x106,

podem ser empregados materiais com C.B.R. 60% e as faixas granulomtricas E e F.

Os matriais para base granular devem se enquadrar numa das seguintes faixas

granulomtricas (Tabela 2.3):

Tabela 2.3 Granulometria para base granular

Fonte: Manual de Pavimentao DNIT/2006

A frao que passa na peneira n 200 deve ser inferior a da frao que passa na peneira n 40.

A frao grada deve apresentar um desgaste Los Angeles igual ou inferior a 50. Pode ser

aceito um valor de desgaste maior, desde que haja experincia no uso do material. Em casos

especiais podem ser especificados outros ensaios representativos da durabilidade da frao

grada.

Para o caso de materiais laterticos, as especificaes Gerais fixaro valores para expanso,

ndices de consistncia, granulometria e durabilidade da frao grada.

Trfego O pavimento dimensionado em funo do nmero equivalente (N) de operaes

de um eixo tomado como padro, durante o perodo de projeto escolhido. A Figura 2.1 d os

fatores de equivalncia de operao entre eixos simples e em tandem, com diferentes cargas

e o eixo simples padro com carga de 8,2 t (18.000 lb).

26

Sendo V1 o volume mdio dirio de trfego no ano de abertura, num sentido e admitindo-se

uma taxa de t% de crescimento anual, em progresso aritmtica, o volume mdio dirio de

trfego, Vm, (num sentido) durante o perodo de P anos, ser:

O volume total de trfego, (num sentido) durante o perodo, Vt, ser:

Admitindo-se uma taxa t% de acrescimento anual em progresso geomtrica, o volume total

do trfego, Vt, durante o perodo dado por:

Conhecido Vt, calcula-se N, que o nmero equivalente de operaes do eixo simples padro

durante o perodo de projeto e o parmetro de trfego usado no dimensionamento.

F.E um fator de eixos, isto , um nmero que, multiplicado pelo nmero de veculos, d o

nmero de eixos correspondentes. F.C um fator de carga, isto , um nmero que,

multiplicado pelo nmero de eixos que operam, d o nmero de eixos equivalentes ao eixo

padro. F.V o fator de veculo, isto , um nmero que multiplicado pelo nmero de veculos

que operam, d, diretamente, o nmero de eixos equivalentes ao eixo padro.

Para o clculo de F.E, F.C e F.V, necessrio conhecer a composio de trfego. Para isto,

necessrio fazer uma contagem do trfego na estrada que se est considerando, estudando-se

27

certo volume total do trfego, Vt (para i perodo de amostragem). Faz-se contagem do nmero

total de eixos n, e pesam-se todos esses eixos (Figura 2.1).

Figura 2.1 Fatores de equivalncia de operao


Tem-se , donde,

Com os dados de pesagem, organiza-se uma tabela (Tabela 2.4), agrupando-se os diversos

eixos por intervalos de carga, representados pelo seu ponto central:

28

Tabela 2.4 - Determinao do fator de operaes


Os valores da coluna 3 so obtidos da Figura 2.1. Os valores da coluna 4 so os produtos dos

valores da coluna 2 pelos da coluna 3. O somatrio dos valores da coluna 4 representa o

produto , isto , .

Donde,

F.V = (F.E) x ( F.C), normalmente, o clculo de N feito de acordo com as seguintes etapas:

a) Clculo de Vt atravs de dados estatsticos da estrada que se est considerando, incluindo-

se a fixao de VI (onde devem ser levados em conta os trfegos gerado e desviado), do tipo

de crescimento e de sua taxa t. O clculo de Vt pode ser feito tambm em face de um estudo

econmico da regio.

b) Clculo de F.V, atravs dos F.V individuais (F.Vi) para as diferentes categorias de

veculos, determinadas numa estao de pesagem representativa da regio e das percentagens

Pi (determinada no item a ) com que estas categorias de veculos ocorrem na estrada que est

sendo considerada.

Os diferentes veculos so classificados pelo DNIT nas seguintes categorias:

a) automveis;

29

b) nibus;

c) caminhes leves, com dois eixos simples, de rodas simples;

d) caminhes mdios, com dois eixos, sendo o traseiro de rodas duplas;

e) caminhes pesados, com dois eixos, sendo o traseiro "tandem";

f) reboques e semi-reboques: as diferentes condies de veculos, em unidades mltiplas.

Os F.Vi para automveis e caminhes leves (embora calculveis) so desprezveis,

interessando especialmente, os F. Vi para caminhes mdios, pesados e reboques e semi-

reboques.

NOTA: Fator climtico Regional - Para levar em conta as variaes de umidade dos materiais

do pavimento durante as diversas estaes do ano (o que se traduz em variaes de

capacidade de suporte dos materiais), o nmero equivalente de operaes do eixo-padro ou

parmetro de trfego, N, deve ser multiplicado por um coeficiente (F.R.). Sendo que na pista

experimental da AASHTO, variou de 0,2 (ocasio em que prevalecem baixos teores de

umidade) a 5,0 (ocasies em que os materiais esto praticamente saturados). possvel que,

estes coeficientes sejam diferentes, em funo da diferena de sensibilidade variao do

nmero N; possvel ainda, pensar-se num fator climtico que afetaria a espessura do

pavimento (em vez do nmero N), e que seria, ao mesmo tempo, funo desta espessura.

O coeficiente final a adotar uma mdia ponderada dos diferentes coeficientes sazonais,

levando-se em conta o espao de tempo em que ocorrem.

Parece mais apropriado a adoo de um coeficiente, quando se toma, para projeto, um valor

C.B.R compreendido entre o que se obtm antes e o que se obtm depois da embebio, isto ,

um valor correspondente umidade de equilbrio. Tem-se adotado um FR = 1,0 face aos

resultados de pesquisas desenvolvidas no IPR/DNER.

Coeficiente de Equivalncia Estrutural - So os seguintes os coeficientes de equivalncia

estrutural para os diferentes materiais constitutivos do pavimento (Tabela 2.5):

30

Tabela 2.5 Coeficiente de equivalncia estrutural


Nota: Pesquisas futuras podem justificar mudanas nestes coeficientes. Os coeficientes

estruturais so designados, genericamente por:

Revestimento: KR;

Base: KB;

Sub-base: KS;

Reforo: KRef.

Espessura Mnima de Revestimento - A fixao da espessura mnima a adotar para os

revestimentos betuminosos um dos pontos ainda em aberto na engenharia rodoviria, quer

se trate de proteger a camada de base dos esforos impostos pelo trfego, quer se trate de

evitar a ruptura do prprio revestimento por esforos repetidos de trao na flexo. As

espessuras recomendadas na Tabela 2.6, visam especialmente as bases de comportamento

puramente granular e so definidas pelas observaes efetuadas.

31

Tabela 2.6 - Espessura mnima de revestimento betuminoso


No caso de adoo de tratamentos superficiais, as bases granulares devem possuir alguma

coeso, pelo menos aparentes, seja devido capilaridade ou a entrosamento de partculas.

Dimensionamento do Pavimento - O grfico da Figura 2.2 d a espessura total do pavimento,

em funo de N e de I.S. ou C.B.R.; a espessura fornecida por este grfico em termos de

material com K = 1,00, isto , em termos de base granular. Entrando-se em abscissas, com o

valor de N, procede-se verticalmente at encontrar a reta representativa da capacidade de

suporte (I.S. ou C.B.R.) em causa e, procedendo-se horizontalmente, ento, encontra-se, em

ordenadas, a espessura do pavimento.

Supe-se sempre, que h uma drenagem superficial adequada e que o lenol d'gua

subterrneo foi rebaixado a, pelo menos, 1,50 m em relao ao greide de regularizao.

No caso de ocorrncia de materiais com C.B.R. ou I.S. inferior a 2, sempre prefervel fazer

substituio, na espessura de pelo menos 1 m, por material com C.B.R. ou I.S. superior a 2.

As espessuras mximas e mnimas de compactao das camadas granulares so de 20 cm e 10

cm, respectivamente. A espessura construtiva mnima para estas camadas de 15 cm.

A Figura 2.3 apresenta simbologia utilizada no dimensionamento do pavimento, Hm designa,

de modo geral, a espessura total de pavimento necessrio para proteger um material com

32

C.B.R. ou I.S. = CBR ou I.S. = m, etc., hn designa, de modo geral, a espessura de camada do

pavimento com C.B.R. ou I.S. = n, etc.

Mesmo que o C.B.R. ou I.S. da sub-base seja superior a 20, a espessura do pavimento

necessrio para proteg-la determinada como se esse valor fosse 20 e, por esta razo, usam-

se sempre os smbolos, H20 e h20 para designar as espessuras de pavimento sobre sub-base e a

espessura de sub-base, respectivamente. Os smbolos B e R designam, respectivamente, as

espessuras de base e de revestimento.

Uma vez determinadas as espessuras Hm, Hn, H20, pelo grfico da Figura 2.2, e R pela Tabela

2.6, as espessuras de base (B), sub-base (h20) e reforo do subleito (hn), so obtidas pela

resoluo sucessiva das seguintes inequaes:

RKR+BKB = H20;

RKR+BKB+h20 Ks = Hn;

RKR+BKB+h20 KS +hn KRef = Hm.

Acostamento - No se dispe de dados seguros para o dimensionamento dos acostamentos,

sendo que a sua espessura est de antemo, condicionada da pista de rolamento, podendo ser

feitas redues de espessura, praticamente, apenas na camada de revestimento. A solicitao

de cargas , no entanto, diferente e pode haver uma soluo estrutural diversa da pista de

rolamento.

A adoo nos acostamentos da mesma estrutura da pista de rolamento tem efeitos benficos

no comportamento desta ltima e simplifica os problemas de drenagem; geralmente, na parte

correspondente s camadas de reforo e sub-base, adota-se, para acostamentos e pista de

rolamento, a mesma soluo, procedendo-se de modo idntico para a parte correspondente

camada de base, quando o custo desta camada no muito elevado. O revestimento dos

acostamentos pode ser, sempre, de categoria inferior ao da pista de rolamento.

Quando a camada de base de custo elevado, pode-se dar uma soluo de menor custo para

os acostamentos.

33

Algumas sugestes tm sido apontadas para a soluo dos problemas aqui focalizados, como:

a) adoo, nos acostamentos, na parte correspondente camada de base, de materiais prprios

para sub-base granular de excepcional qualidade, incluindo solos modificados por cimento,

cal, etc.

b) considerao, para efeito de escolha de revestimento, de um trfego nos acostamentos da

ordem de, at 1% do trfego na pista de rolamento.

Pavimentos por etapas - Muitas vezes, quando no se dispe de dados seguros sobre a

composio de trfego, conveniente a pavimentao por etapas, havendo ainda a vantagem

de, ao se completar o pavimento para o perodo de projeto definitivo, eliminam-se as

pequenas irregularidades que podem ocorrer nos primeiros anos de vida do pavimento.

A pavimentao por etapas especialmente recomendvel quando, para a primeira etapa,

pode-se adotar um tratamento superficial como revestimento, cuja espessura perfeitamente

desprezvel; na segunda etapa a espessura a acrescentar vai ser ditada, muitas vezes, pela

condio de espessura mnima de revestimento betuminoso a adotar.

34

Figura 2.2 Determinao de espessura do pavimento


Figura 2.3 Dimensionamento do pavimento


35

2.4.2 Considerao da resilincia na pavimentao

O termo resilincia significa energia armazenada em um corpo deformado elasticamente, que

desenvolvida quando cessam as tenses causadoras das deformaes; ou seja, a energia

potencial de deformao. (Medina, 1997)

Segundo o Manual de Pavimentao do DNIT de 2006, at a dcada de 70, os mtodos de

dimensionamento usualmente empregados no Brasil caracterizavam-se por enfocar,

basicamente, a capacidade de suporte dos pavimentos em termos de ruptura plstica sob

carregamento esttico, retratada atravs do valor do CBR. No entanto, observa-se que boa

parte da malha rodoviria vinha apresentando uma deteriorao prematura, que era atribuda

fadiga dos materiais gerada pela contnua solicitao dinmica do trfego atuante. Esta

realidade acabou por dar ensejo introduo, no pas, de estudos da resilincia de materiais

empregveis em pavimentos, permitindo assim, avaliar os comportamentos estruturais at

ento no explicveis pelos procedimentos clssicos e efetuar-se uma abordagem mais realista

desta problemtica no meio tropical.

Tal metodologia resultou na possibilidade de analisar e prever o estado tenso-deformao de

estruturas de pavimentos atravs de programas computacionais, partindo-se de propriedades

dinmicas expressveis em termos de valores de mdulo resiliente. O mdulo de deformao

resiliente determinado pela seguinte expresso:

Em que:

MR = mdulo de deformao resiliente;

d = tenso-desvio aplicada repetidamente;

r = deformaes especfica axial resiliente correspondente a um nmero particular de

repetio da tenso-desvio.

A partir dos estudos de Mecnica dos Pavimentos iniciados na COPPE/UFRJ em 1976, por

Pinto e Preussler, sob a orientao de Medina, foi possvel desenvolver uma classificao de

36

solos baseada em suas propriedades resilientes, permitindo, assim, qualific-los quanto ao

comportamento mecnico em termos de deformabilidade elstica, conforme a Figura 2.4.

A Classificao fundamenta-se no conhecimento do mdulo resiliente dos solos (MR),

conforme formula apresenta, e determinado de acordo com o DNER ME 131/94 (ANEXO

C).

a) Solos Granulares

Entende-se por solos granulares, para fins de classificao quanto resilincia, aqueles que

apresentam menos de 35% em peso de material passando na peneira n 200 (0,0075mm).

A Figura 2.4 apresenta os grupos de solos A,B e C, que retratam o comportamento deles,

definido pelo modelo:

sendo K1 e K2 os parmetros de resilincia determinados em ensaios triaxiais de carregamento

repetido sob tenses de confinamento,3, e MR o mdulo de resilincia correspondente.

37

Figura 2.4 - Classificao resiliente de solos granulares


Grupo A - solos com grau de resilincia elevado - no deve ser empregado em estruturas de

pavimentos e constituem subleitos de pssima qualidade;

Grupo B - solo com grau de resilincia intermedirio - pode ser empregado em estrutura de

pavimentos como base, sub-base e reforo do subleito, ficando seu comportamento

dependente das seguintes condies:

K2 0,50; bom comportamento;

38

K2 > 0,50; comportamento dependente da espessura da camada e da qualidade do subleito.

Grupo C - solos com baixo grau de resilincia pode ser usado em todas as camadas do

pavimento, resultando em estruturas com baixas deflexes.

b) Solos Finos

Entende-se por solos finos, para fins de classificao quanto resilincia, aqueles que

apresentam mais de 35% em peso de material passando na peneira n 200 (0,075 mm).

A Figura 2.5 apresenta os grupos de solos Tipo I, Tipo II e Tipo III, que retratam o

comportamento dos mesmos, definido pelo modelo:

MR = K2 + K3 (K1 - d) para d < K1 ;

MR = K2 + K4 (d - K1) para d > K1.

sendo K1, K2, K3 e K4, os parmetros de resilincia determinados em ensaios triaxiais de

carregamento repetido sob tenses-desvio,d, e MR o mdulo de resilincia correspondente.

Solo Tipo I - solo de bom comportamento quanto resilincia como subleito e reforo do

subleito, podendo ser utilizado tambm como camada de sub-base.

Solo Tipo II - solo de comportamento regular quanto resilincia como subleito e reforo do

subleito.

Solo Tipo III - solo de comportamento ruim quanto resilincia. vedado seu emprego em

camadas do pavimento. Para o subleito, requerendo cuidados e estudos especiais.

39

Figura 2.5 - Classificao resiliente de solos finos


40

Na impossibilidade de determinar os valores de MR, pode-se estimar a classificao

indiretamente a partir da percentagem de silte na frao que passa na peneira n 200, S% e do

CBR, conforme a Tabela 2.7.

Tabela 2.7 - Classificao dos solos finos (Mtodo indireto)


2.4.3 Anlise mecanicista

Finalidades

O mtodo de dimensionamento do DNER, baseado no mtodo original do USACE, e o da

AASHTO visam proteo do subleito contra a gerao de deformaes plsticas excessivas

durante o perodo de projeto. So mtodos empricos, com base experimental referente a

condies climticas e de solos nos EUA e que tem garantido essa proteo quando aplicados

no Brasil, haja vista a rara ocorrncia de afundamentos em trilha de roda, significativos nos

pavimentos dimensionados por esses mtodos. Pode-se at mesmo falar em um super

dimensionamento, que seria explicado pela ausncia, no Brasil, da condio crtica

correspondente ao degelo da primavera.

Esses mtodos podem ser completados, contudo, por anlises que permitam considerar-se no

dimensionamento, o problema do trincamento por fadiga das camadas asflticas, nos

pavimentos flexveis, e das camadas cimentadas, nos pavimentos semi-rgidos. Para esse

objetivo o procedimento mais eficaz a aplicao de modelos de previso de desempenho do

tipo mecanstico-emprico, em vista de seu maior campo de aplicao e por estarem

embasados em propriedades mecnicas fundamentais dos solos e materiais de pavimentao.

Outra vantagem desses modelos, em relao queles puramente empricos, a possibilidade

41

de se otimizar o dimensionamento da estrutura, tomando-se partido da capacidade de cada

camada em resistir aos processos de deteriorao provocados pelas cargas do trfego.

Tambm no caso de projetos de restaurao, o dimensionamento de recapeamentos asflticos

contra a reflexo de trincas e a considerao dos efeitos de camadas especiais intermedirias,

pode ser efetuado, de forma confivel, apenas por meio de modelos mecanstico-empricos.

Conceitos

Um modelo de previso de desempenho uma funo que permite quantificar a reduo do

nvel de serventia ou a gerao de defeitos ao longo da vida de servio do pavimento. Tal

modelo denominado "mecanstico-emprico" e pode ser constitudo por trs condicionantes:

a) Um Modelo Estrutural para clculo das respostas induzidas pelas cargas de roda em

movimento nas camadas do pavimento, na forma de tenses deformaes ou deflexes

elsticas que estejam relacionadas ao surgimento ou propagao de defeitos na estrutura;

b) Funes de Transferncia, capazes de relacionar as respostas da estrutura s cargas do

trfego, gerao e propagao de defeitos. Alm de atenderem a determinadas condies de

contorno, exigidas pelo problema, essas funes devero basear-se em teorias empiricamente

validadas, que descrevam o mecanismo com que a deteriorao se processa;

c) Fatores ou Funes de Calibrao, que ajustam as previses das Funes de Transferncia

de modo a se reproduzir dados de uma determinada base emprica. So responsveis,

portanto, pela considerao de parmetros que no puderam ser explicitados, seja no modelo

estrutural ou nas Funes de Transferncia, tais como: clima, caractersticas especficas do

trfego atuante particularidades dos materiais e de sua variabilidade.

Um aspecto que assume especial relevncia quando da aplicao de modelos mecanstico-

empricos, tanto no projeto de pavimentos novos como no de restaurao, a caracterizao

adequada do comportamento tenso-deformao dos materiais sob as cargas transientes dos

veculos. O mdulo de elasticidade reveste-se de duas definies nesse contexto, a saber:

Mdulo de Deformao Resiliente (MR): determinado em laboratrio por meio de ensaios

de cargas repetidas, com durao de carga da ordem de 0,10 s e tempo de repouso de 0,9 s.

42

Utiliza toda a deformao recupervel no seu clculo, embutindo, portanto, as parcelas

elsticas instantneas e viscoelstica, geradas pelo pulso de carga de 0,1 s de durao;

Mdulo de Elasticidade Efetivo "in situ" (Eef): o mdulo determinado por retroanlise das

bacias de deflexes lidas atravs de equipamentos para ensaios no destrutivos.

Enquanto MR se refere s condies de compactao e de solicitao do ensaio de laboratrio,

Eef reflete ou sintetiza o estado de tenses, a compactao e o modo de solicitao a que a

camada submetida pelas cargas dos veculos em movimento. No existem, portanto,

correlaes universais entre esses dois parmetros, embora possam estabelecer-se

comparaes em casos particulares. Tais comparaes so importantes, visto que, no projeto

de novos pavimentos, pode-se dispor apenas de MR, enquanto nos projetos de restaurao,

apenas Eef pode estar disponvel, de modo geral.

Modelos de Previso de Desempenho

Um modelo de previso de desempenho chamado "emprico" quando se constitui de uma

correlao direta entre alguns parmetros relacionados ao desempenho do pavimento e a

evoluo dos defeitos ou queda da serventia. Os modelos do tipo "mecanstico-emprico" j

foram comentados anteriormente. Em outra classificao, os modelos podem ser

"determinsticos", quando prevem um nico valor para a condio futura do pavimento, ou

"probabilsticos", quando fornecem as possibilidades de diversas condies. Em projetos, os

modelos mais adequados so os determinsticos do tipo mecanstico-emprico, enquanto que,

em Sistemas de Gerncia de Pavimentos em nvel de rede, os modelos probabilsticos do tipo

emprico so preferveis.

No caso do dimensionamento estrutural de pavimentos novos, devem-se aplicar modelos

apropriados para a considerao de:

a) Trincamento por fadiga das camadas asflticas e cimentadas;

b) Acmulo de deformaes permanentes nos solos, materiais granulares e camadas asflticas.

43

Clculo de Tenses e Deformaes

Uma srie de modelos e programas de computador esto disponveis para se calcular as

tenses e deformaes provocadas pelas cargas de roda em uma estrutura de pavimento. No

que diz respeito sua escolha e modo de utilizao, as seguintes observaes devem ser

feitas:

a) teoria de camadas elsticas, onde cada camada simulada por um meio elstico linear,

homogneo e isotrpico, o modelo estrutural mais simples capaz de reproduzir as tenses e

deformaes tidas em pavimentos instrumentados. Modelos que incorporem a dependncia

dos mdulos de elasticidade de solos e de materiais granulares em funo do estado de

tenses tm representado um aperfeioamento til na prtica. Outros modelos mais

complexos, que incluam os efeitos de anisotropia, trajetria de tenses efetivas no ensaio

triaxial e viscoelasticidade tm encontrado aplicao prtica em problemas especficos e ainda

no puderam ser incorporados aos projetos rotineiros;

b) Os modelos de previso de desempenho do tipo mecanstico-empricos esto calibrados

para um determinado modelo estrutural, o qual compreende:

um processo para clculo de tenses e deformaes; e

uma forma de se considerar as propriedades elsticas dos materiais (mdulos de resilincia,

por exemplo).

Assim, esses modelos de previso de desempenho so dependentes do modelo estrutural

associado, no se podendo aplic-los com outros modelos estruturais.

Embora o aperfeioamento progressivo dos modelos estruturais seja importante para se elevar

a confiabilidade dos modelos de previso de desempenho mecanstico-empricos, a situao

atual a de que as maiores incertezas se encontram na calibrao experimental dos modelos.

Assim, antes de se aplicar modelos deste tipo, fundamental reavaliar-se os fatores de

calibrao utilizando-se os dados de desempenho locais ou regionais disponveis.

44

O software que ser empregado nesta pesquisa o ELSYM 5, este programa de anlise foi

desenvolvido na Universidade de Berkeley, teve sua verso modificada para uso em

microcomputadores em 1985, ele analisa at cinco camadas superpostas do pavimento pelas

equaes de Burmister e os materiais so considerados homogneos, istropos e elsticos

lineares. O programa fornece as tenses e deformaes horizontais e verticais em qualquer

ponto do sistema.

45

3. AVALIAO DOS MATERIAIS DO ESTUDO

Com o intuito da utilizao de Escria de Aciaria como agregado nas camadas de base de

pavimentao, procurou-se pesquisar e analisar seu comportamento, comparando com o da

Brita Graduada, usualmente utilizada para este fim, levando em conta o fator CBR. Tambm

sero realizados ensaios para verificar seu comportamento quanto ao mdulo resiliente.

Esta pesquisa na ordem de levantamento de dados, realizada nos laboratrios de Mecnica

dos Solos e de Pavimentao, do Departamento de Engenharia Civil, da UFSC. Como os

resultados, formaram-se grficos, para a anlise do comportamento mecnico dos agregados

citados acima, e da mistura dos mesmos com solo.

3.1 Planejamento do Experimento

O programa do experimento contemplou o controle de duas misturas de agregados para

camadas de pavimentao em laboratrio. Porm, dois agregados desta mistura foram

ensaiados tambm separadamente, para obter mais dados necessrios a pesquisa. Os materiais

que foram submetidos aos ensaios so: o primeiro, somente Solo; o segundo, a Escria de

Aciaria; e o terceiro e quarto, mistura de Escria de Aciaria/Solo e Brita graduada/Solo,

respectivamente. Utilizou-se a faixa C do DNIT, contida na tabela 29, do Manual de

Pavimentao do mesmo rgo; para a composio granulomtrica das misturas citadas, com

o intuito para a determinao do CBR (California Bearing Ratio) ou tambm chamado, ISC

(ndice de Suporte Califrnia).

Conforme ensaios mencionados no Captulo 2, que faz referncia aos Anexos A e B; aps a

determinao da granulometria de cada agregado ou mistura, foram moldados corpos de prova

de cada composio, em diferentes teores de umidade, para verificar a sua massa especifica

aparente seca e o CBR que esta amostra atinge.

Na Tabela 3.1, esto apresentados resumidamente os nmeros de amostras que foram

preparadas para a execuo de todos os ensaios, moldados com energia de compactao do

Proctor Modificado.

46

Tabela 3.1 - Quantidades de amostras por ensaio

ProcedimentosComposies

M.E.A.doSoloSeco

EnsaioCBR

EnsaioMR

Solo 5amostras 5amostrasEscriadeAciaria 5amostras 5amostras 2amostrasMisturaEscriadeAciaria/Solo 5amostras 5amostras 2amostrasMisturaBritagraduada/Solo 5amostras 5amostras

Na Tabela 3.2, est apresentada a curva de referncia para encaixe da granulometria da

mistura Escria/Solo conforme a Faixa C do DNIT, como pode ser visto no Grfico 3.1.

Tabela 3.2 - Faixa "C" - DNIT

Peneira mmCentrodafaixa%passante

Mistura%passante

2" 50,8 100 100 100 100 100 1001" 25,4 100 100 100 100 100 1003/8" 9,5 50 85 67,5 69,8 64,9 74,7N4 4,76 35 65 50 51,8 49,2 54,4N10 2 25 50 37,5 39,6 37,6 41,6N40 0,425 15 30 22,5 27 26,5 27,5N200 0,075 5 15 10 14,7 14,4 15,0

Limitedafaixa%passante

Faixadetrabalho%passante

DelimitaesparacurvacomreferncianaFaixaCDNIT

0

20

40

60

80

100

0,01 0,1 1 10

Percen

tagempassante(%

)

Dimetrodosgros(mm)

Limitedafaixa

Centrodafaixa

Faixadetrabalho

Mistura

Grfico 3.1 - Ajuste granulomtrico da mistura

47

3.2 Materiais Utilizados na Pesquisa

3.2.1 Escria de aciaria

A Escria de Aciaria utilizada nos ensaios foi cedida pela ArcelorMittal Tubaro

(Coordenadas 201440 S, 401420 O), sendo esta, segundo a referida empresa, um co-

produto da fabricao do ao. A escria empregada foi denominada por esta razo social de

ACERITA. Conforme citado no Captulo 2, esta denominao refere-se quando h um

tratamento de umectao e aerao durante um perodo de tempo na escria, tendo este

tratamento como finalidade, a reduo da expanso das reaes dos xidos livres.

A localizao da empresa citada pode ser observada na Figura 3.1.

Figura 3.1 - Mapa de Situao - ArcelorMittal Tubaro

3.2.2 Brita - Graduada

O material ptreo utilizado nos ensaios foi cedido pela pedreira Pedrita Planejamento e

Construo Ltda. (Coordenadas 273858 S, 482856 O), com unidade situada no bairro

Rio Tavares, em Florianpolis SC.

48

Segundo o responsvel pela britagem na pedreira, a rocha cedida granito. Que se confirma

com o mapa geolgico mostrado na Figura 3.2, onde, em tons de magenta, so caracterizados

os Granitides Anorognicos.

Figura 3.2 - Mapa Geolgico de Santa Catarina

3.2.3 Solo para mistura

Com auxlio de um laboratorista experiente, coletou-se o solo no municpio da Palhoa, junto

a um aterro que estava sendo executado para a duplicao da BR-101, no trecho sul do Estado

de Santa Catarina(Coordenadas 274545 S, 483750 O). Como pode ser visualizada na

Figura 3.3.

Figura 3.3 - Mapa de Situao do Solo

49

3.3 Ensaios Laboratoriais Para Determinao de CBR

Com o intuito de verificar se a Escria de Aciaria tem suporte semelhante ao da usual Brita

Graduada em camadas de base para pavimentao, foram realizados ensaios, de acordo com

os Anexos A, B e C, sendo seus resultados, apresentados a seguir.

3.3.1 Solo para mistura

Como mencionado no item 3.2.3, um laboratorista experiente foi quem apontou onde teria

solo de melhor qualidade para formao da mistura Escria/Solo. Como dito anteriormente, o

local assinalado onde foi captado o material, se encontrava no municpio da Palhoa/SC.

Inicialmente, foi realizado o ensaio para determinar qual a densidade real dos gros do solo,

que est representado na Tabela 3.3. Com a densidade determinada, efetuou-se ento, o

ensaio de granulometria, que est mostrado na Tabela 3.4, e sua representao grfica, no

Grfico 3.2.

50

Tabela 3.3 - Determinao da Densidade Real dos gros do solo

Amostra: Am. 1 Laboratorista: Gian Carlo

Responsvel: Glicrio Triches Data: ago/09

32 3215,80 15,8090,20 90,2082,70 82,70

11,21% 11,21%11,21%

5 1---- ----603 60357,1 56,8635,1 63526,0 26,0

0,9971 0,99712,660 2,670

2,6600,010 2,670OK

2,665Densidade Real dos Gros ( g/cm ):

DETERMINAO DE MASSA ESPECFICA

Teor de Umidade Observaes

RESULTADO

Peso da Cpsula ( g )Cpsula N

Dados de Ensaio

N do Picnmetro

Teor de Umidade

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINACENTRO TECNOLGICO

Departamento de Engenharia CivilLABORATRIO DE MECNICA DOS SOLOS

Teor de Umidade Mdio

Cpsula + Solo Seco ( g )Cpsula + Solo mido. ( g )

Peso do Picnmetro ( g )

Massa Especfica da gua (g/cm )Densidade Real dos Gros ( g/cm )

Peso Picnmetro + gua ( g )Peso do Solo mido ( g )Peso do Picnmetro + Solo mido + gua ( g )Temperatura da gua no Ensaio ( C )

51

Tabela 3.4 - Anlise Granulomtrica do Solo

Amostra: AM-1 Laboratorista:Responsvel:

Data: ago-09

AMOSTRA 1 AMOSTRA 2 AMOSTRA TOTAL SECA (g)CPSULA n 17 17 AMOSTRA MIDA 1004 Mt (massa da amostra seca ao ar)CPSULA + SOLOS MIDO (g) 90,70 90,70 Ps RETIDO #10 0CPSULA + SOLO SECO (g) 81,60 81,60 PASSANTE #10 MIDA 1004GUA 9,10 9,10 PASSANTE #10 SECA 887,17CPSULA (g) 12,50 12,50 PESO DA GUA 116,83SOLO SECO 69,10 69,10 AMOSTRA TOTAL SECA 887,17TEOR DE UMIDADE h 13,17% 13,17%UMIDADE MDIA Ph(Cpsula) 105,2 Mh sedimentao

PENEIRAS PESO PEN. PE + MATE MAT. RET. PORCENTAGEM RETIDA PORCENTAGEM PAS. N mm (g) (g) (g) AMOS. PAR AMOS.TO. ACUMUL. AMOS.PAR. AMOS.TO.3" 76,2 0 0,00% 0,00% 100,00%2" 50,8 0 0,00% 0,00% 100,00%1,5 38,1 0 0,00% 0,00% 100,00%1" 25,4 0 0,00% 0,00% 100,00%

3/4" 19,1 0 0,00% 0,00% 100,00%3/8" 9,5 0 0,00% 0,00% 100,00%1/4" 6,4 0 0,00% 0,00% 100,00%

4 4,8 628,2 629,5 1,3 0,15% 0,15% 99,85%8 2,4 418,7 436,5 17,8 2,01% 2,15% 97,85%

10 2 552,8 564,5 11,7 1,32% 3,47% 96,53%16 1,19 489,7 492,7 3 3,23% 3,23% 96,77% 93,41%30 0,59 464,2 470,7 6,5 6,99% 10,22% 89,78% 86,66%40 0,42 485,5 489,5 4 4,30% 14,52% 85,48% 82,51%50 0,3 325,6 328,2 2,6 2,80% 17,32% 82,68% 79,81%70 0,21 451,8 455,4 3,6 3,87% 21,19% 78,81% 76,07%100 0,15 346,8 351,3 4,5 4,84% 26,03% 73,97% 71,40%200 0,074 399,6 405,5 5,9 6,35% 32,38% 67,62% 65,27%

DESMETRO N 1 MASSA ESPECFICA DOS GROS DO SOLO ( g/cm^3) 2,67MASSA ESPECFICA REAL DOS GROS MASSA ESPECFICA DO MEIO DISPERSOR

PESO DA AMOSTRA MIDA (Ph) 105,2 NA TEMPERATURA DE ENSAIO POR g/cm^3 1PESO DA AMOSTRA SECA (Ps) 92,96 VOLUME DA SUSPENO (cm^3) 1000n(COEFICIENTE DE VISCOSIDADE DO MEIO DIS- MASSA ESPECFICA

PERSOR NA TEMPERATURA DE ENSAIO (g.s/cm^2)) 0,00000945 DA GUA NA TEMPERATURA DO ENSAIO 1,00

DATA HORA TEMPO TEMP. LEIT. DESM. ALT.QUEDA + COR. DO ALTURA DE LEIT.DES+COR DIMETRO %AMOS.COM(s) MENISCO(cm) MENISCO(cm) QUEDA(cm) TEMP.DEF. GROS(mm) DIAM.

ARGILA SILTE A. FINA A. MDIA A. GROSSA P. FINO P. MDIO P.GROSSO P.MO41,50% 12,92% 21,65% 10,59% 9,86% 3,47% 0,00% 0,00% 0,00%

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

90,00%

100,00%

0,001 0,01 0,1 1 10

Porc

enta

gem

Pas

sant

e

Dimetro dos Gros (mm)

Grfico 3.2 - Representao grfica de Granulometria do Solo

Na sequncia, foram realizados ensaios de compactao e de CBR. O mtodo de ensaio de

referncia para a compactao foi o DNER-ME 129-94, que trata da correlao entre o teor de

umidade e a massa especfica aparente do solo seco sem reaproveitamento da amostra. J para

o CBR, o mtodo seguiu a norma DNER-ME 049-94, que define a obteno do valor relativo

do suporte de solos, utilizando material que passa na peneira de 19 mm, correspondente

umidade tima e massa especfica aparente mxima seca.

A ME 129-94, define como molde padro, um cilindro metlico de 15,24 cm 0,05 cm de

dimetro interno e 17,78 cm 0,02 cm de altura, devendo acoplar a este, um cilindro com

6,08 cm de altura e mesmo dimetro de molde. Estes cilindros devem ser fixados a uma base,

a fim de comportarem-se como uma nica estrutura. O disco espaador deve ser de dimetro

menor, para poder ser encaixado no interior do cilindro principal, podendo ento, ter um

dimetro de 15,00 cm 0,05 cm, e altura igual a 6,35 cm 0,02 cm. Tais equipamentos

podem ser vistos nas figuras 1, 2 e 3, do Anexo B.

Com a amostra preparada conforme item 4 do referido mtodo de ensaio, deu-se incio a

execuo do mesmo. Distribuiu-se uniformemente a amostra no cilindro com o disco

53

espaador de fundo falso, compactou-se esta com a energia de compactao determinada pela

ES 303-97, onde diz:

Para rodovias em que o trfego previsto para o perodo do projeto ultrapassar o valor de N = 5 x 106, o ndice Suporte Califrnia do material de camada de base dever ser superior a 80%; neste caso, a energia de compactao ser a do Mtodo C.

J no item 6 do ME 129-94, que trata das energias de compactao, comenta que a energia a

ser adotada para o Mtodo C, dever ser de 55 golpes em cada uma das 5 camadas do corpo

de prova.

Depois de compactadas as 5 camadas, com a quantidade de golpes estabelecida pelo mtodo,

removeu-se o colarinho, e retirou-se, com rgua de ao biselada, o excesso de material, at

estar com altura igual ao molde. Logo aps, determinou-se com aproximao de 1 g, a massa

do material mido compactado mais o cilindro. Vale lembrar que com a segunda camada j

compactada, sempre foi retirada uma amostra de aproximadamente 80 g, para determinao

da umidade em estufa que este corpo de prova (CP) estava no momento da sua compactao.

Com os ensaios j realizados, aplicou-se a metodologia de clculo proposta pela mesma

norma que instruiu a moldagem do CP, onde:

A umidade dada pela seguinte expresso:

onde: h teor de umidade em percentagem;

Ph massa da amostra mida;

Ps massa da amostra seca em estufa na temperatura de 110C, at constncia de peso.

A massa especfica aparente do solo seco compactado foi dividida em dois passos:

a) Massa especfica aparente do solo mido, aps cada compactao, pela equao:

54

onde: h massa especfica aparente do solo mido, em g/cm;

Ph massa do solo mido compactado, em g;

V volume do solo compactado, em cm (volume do molde).

b) Massa especfica aparente do solo seco, aps cada compactao, aplicou-se a seguinte

equao:

onde: s massa especfica aparente do solo seco, em g/cm;

h massa especfica aparente do solo mido, em g/cm; h teor de umidade do solo compactado.

Com os resultados obtidos pelo memorial de clculo acima descrito e com auxlio de planilhas

elaboradas pelo laboratrio onde foram realizados os ensaios, foi possvel determinar a curva

de compactao, a massa especfica aparente mxima do solo seco e sua umidade tima. Tal

curva e dados obtidos podem ser vistos no Grfico 3.3.

55

Amostra: BR-101 / Palhoa Laboratorista: Gian Carlo

Responsvel: Glicrio Triches Data: 8/8/2009

1 2 3 4 5 69370 9540 9850 9668 92105378 5350 5618 5582 51823992 4190 4232 4086 4028

2068,626 2068,626 2068,626 2068,626 2068,6261,930 2,025 2,046 1,975 1,9471,658 1,709 1,715 1,591 1,540

16,40% 18,52% 19,32% 24,16% 26,48%

1,71619,15%

Molde N:

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO TECNOLGICO

Departamento de Engenharia CivilLABORATRIO DE MECNICA DOS SOLOS

Energia de Compactao: Proctor Modificado (PM)

Determinao ( N )Peso da Amostra + Molde ( g )

Peso do Molde ( g )Peso da Amostra ( g )

Determinao da Massa Especfica Aparente

ENSAIO DE COMPACTAO

Observaes RESULTADOS

M.E.A. Mxima do Solo Seco ( g/cm ):Umidade tima:

Volume do Molde ( cm )M.E.A. do Solo mido ( g/cm )

M.E.A. do Solo Seco ( g/cm )Teor de Umidade

1,500

1,520

1,540

1,560

1,580

1,600

1,620

1,640

1,660

1,680

1,700

1,720

1,740

1,760

1,780

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