pavimentacao

Curso de Engenharia Civil

Pavimentação

NOTAS DE AULA SOBRE PAVIMENTAÇÃ O Prof. José Nuno Amaral Wendt Colaboraçã o: B ya yanca Amorim, Adolfo A. da Luz Jr. e Silvia Peixer.

1. INTRODUÇÃ O

Pavimentação consiste em revestir com um pavimento a superfície de ruas, rodovias, aeroportos e outras vias de tráfego. O pavimento é a estrutura construída sobre a terraplenagem e destinada, técnica e economicamente, a: - resistir aos esforços verticais oriundos do trafego e distribui-los, - melhorar as condições de rolamento do trafego quanto ao conforto e segurança - resistir as esforços horizontais, tornando mais durável a superfície de rolamento (SENÇO, 1997). 1.1. CAMADAS CONSTITUINTES DA PAVIMENTAÇÃ O

2.1):

O pavimento é um sistema constituído pelas seguintes camadas ou serviços (figura

a) sub-leito: é o terreno de fundação do pavimento. Se a terraplenagem é recente, o sub-leito deverá apresentar uma superfície (greide) nivelado. No caso de uma estrada de terra, já em uso há algum tempo e que se pretende pavimentar, o sub-leito apresenta superfície irregular devido ao próprio uso e aos serviços de conservação; b) Regularização: é o serviço destinada a conformar o sub-leito transversalmente, através de cortes e/ou aterros até 0,20 m de espessura, utilizando os materiais do próprio sub-leito. c) Reforço do sub-leito: é uma camada de espessura constante, construída, se necessário, acima da regularização, com características tecnológicas superiores às da regularização e inferiores às da camada imediatamente superior, ou seja, a sub-base ou base; d) Sub-base: é a camada complementar à base, quando, por circunstâncias técnicas e econômicas, não for aconselhável construir a base diretamente sobre a regularização ou reforço do sub-leito; e) Base: é a camada destinada a resistir os esforços verticais oriundos do tráfego e distribuí-los. O pavimento pode ser considerado composto de base e revestimento, sendo que a base poderá ou não ser complementada pela sub-base e pelo reforço do sub-leito; f) Revestimento: constituído por camadas de reperfilagem, camada de ligação e capa. A capa, é a camada, tanto quanto possível impermeável, que recebe diretamente a ação do tráfego e destinada a melhorar a superfície de rolamento quanto às condições de Prof. José Nuno Amaral Wendt

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conforto e segurança, além de resistir ao desgaste, ou seja, aumentando a durabilidade da estrutura. Quando for conveniente, ou a capa asfáltica apresentar espessura espessura excessiva para compactação (mais de 7,5 cm de massa asfáltica), haverá uma camada intermediaria entre a base e a capa denominada de camada de ligação (ou “bainder” - pronuncia da palavra inglesa binder). g) Imprimação: nos pavimentos asfálticos, a base recebe, na sua superfície, o espargimento de cimento asfalto diluído com solvente, serviço denominado de imprimação, destinado a aglutinação superficial da base, impermeabilização da base e aderência da base com o revestimento. h) Pintura de ligação: aplicação, entre as camadas asfálticas, de aspersão de asfalto líquido sem solvente (emulsão asfáltica), espargido para aderência entre uma camada asfáltica asfá ltica e outra, outra, ou aplicado sobre a imprimação. Figura 2.1. Camadas do pavimento pav imento Pintura de ligação

capa

revestimento

binder

talude 1,5 : 1,0 Sub-leito

imprimação base sub-base reforço regularização

1.2. TIPOS DE PAVIMENTOS

Segundo Senço (1997, p. 22) os pavimentos podem ser classificados em pavimentos rígidos, pavimentos flexíveis e pavimentos mistos. Pavimentos rígidos são aqueles pouco deformáveis, constituídos principalmente de concreto de cimento. Rompem por tração na flexão, quando sujeitos a deformações. Utilizam revestimentos rígidos sobre bases rígidas (quadros 1.1 e 1.2)). Pavimentos flexíveis são aqueles em que as deformações, até um certo limite, não levam ao rompimento. São dimensionados normalmente a compressão e a tração na flexão, provocada pelo aparecimento das bacias de deformação sob as rodas dos veículos, que levam a estrutura a deformações permanentes, e ao rompimento por fadiga. Utilizam revestimentos flexíveis sobre bases flexíveis.

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conforto e segurança, além de resistir ao desgaste, ou seja, aumentando a durabilidade da estrutura. Quando for conveniente, ou a capa asfáltica apresentar espessura espessura excessiva para compactação (mais de 7,5 cm de massa asfáltica), haverá uma camada intermediaria entre a base e a capa denominada de camada de ligação (ou “bainder” - pronuncia da palavra inglesa binder). g) Imprimação: nos pavimentos asfálticos, a base recebe, na sua superfície, o espargimento de cimento asfalto diluído com solvente, serviço denominado de imprimação, destinado a aglutinação superficial da base, impermeabilização da base e aderência da base com o revestimento. h) Pintura de ligação: aplicação, entre as camadas asfálticas, de aspersão de asfalto líquido sem solvente (emulsão asfáltica), espargido para aderência entre uma camada asfáltica asfá ltica e outra, outra, ou aplicado sobre a imprimação. Figura 2.1. Camadas do pavimento pav imento Pintura de ligação

capa

revestimento

binder

talude 1,5 : 1,0 Sub-leito

imprimação base sub-base reforço regularização

1.2. TIPOS DE PAVIMENTOS

Segundo Senço (1997, p. 22) os pavimentos podem ser classificados em pavimentos rígidos, pavimentos flexíveis e pavimentos mistos. Pavimentos rígidos são aqueles pouco deformáveis, constituídos principalmente de concreto de cimento. Rompem por tração na flexão, quando sujeitos a deformações. Utilizam revestimentos rígidos sobre bases rígidas (quadros 1.1 e 1.2)). Pavimentos flexíveis são aqueles em que as deformações, até um certo limite, não levam ao rompimento. São dimensionados normalmente a compressão e a tração na flexão, provocada pelo aparecimento das bacias de deformação sob as rodas dos veículos, que levam a estrutura a deformações permanentes, e ao rompimento por fadiga. Utilizam revestimentos flexíveis sobre bases flexíveis.


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Pavimentos mistos são aqueles que utilizam base rígida e pavimento flexível, ou base flexível e pavimento rígido (exemplo: white-topping). white-toppi ng). Quadro 1.1. Exemplos de bases rígidas e flexíveis.

Rígidas

Concreto de cimento Macadame de cimento Solo-cimento Granulometricamente - SAFL Solo-betume Solo-brita

Solo estabilizado Bases

Flexíveis

Macadame hidráulico Brita graduada Macadame betuminoso Alvenaria poliédrica Paralelepípedos

Por aproveitamento

Fonte: Senço, 1997

Quadro 1.2. Exemplos de revestimentos rígidos e flexíveis: Rígidos

Revestimentos

Concreto de cimento Macadame de cimento Paralelepípedos Paralelepípedos rejuntados com cimento Concreto betuminoso Pré-misturado a quente Usinados Pré-misturado a frio Betuminosos

Flexíveis

Calçamentos

Simples Penetração Duplo direta Triplo Tratamento superficial Quádruplo Penetração invertida Alvenaria Poliédrica Paralelepípedos Blocos de concreto pré-moldados e articulados

Fonte: Senço, 1997


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2. MATERIAIS EMPREGADOS NA PAVIMENTAÇAO 2.1. SOLOS: 2.1.1. conceito:

rochas.

produto da decomposição por ação física, química ou biológica sobre as

2.1.2. tipos de solos:

2.1.3. nomenclatura:

residuais sedimentares orgânicos

oficial:

pedregulho areia silte argila

outros termos:

turfa cascalho saibro laterita

2.1.4. categorias:

Conforme o equipamento de escavação empregado, os solos são classificados em categorias, sendo o solo de 1ª categoria o solo facilmente escavável pela lâmina do trator, 2ª categoria os solos que necessitam escarificação ou fogachos e 3ª categoria as rochas com emprego intensivo de explosivos (figura 2.1). Figura 2.1. categorias de solos: solo orgânico A – 1ªcategoria B – 2ªcategoria C – 3ªcategoria 1a Categoria: solo facilmente escavado através de equipamentos comuns como trator de lâmina, “motoscraper”, pás-carregadeiras. 2a Categoria: são materiais removidos com os equipamentos já citados, mas devido a sua maior compacidade, exigem um desmonte prévio feito através de um escarificador ou explosivos de baixa potência (solos com matacos).


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3a Categoria: compreendem os blocos com dimensões superiores a 1m e as rochas. Dispensam o uso de equipamentos tradicionais de terraplenagem, necessitando utilizar perfuratrizes e explosivos de média e alta potência. Esta classificação é muito importante, pois está diretamente relacionada ao custo da escavação. Por exemplo, um material de 2 a categoria pode ser escavado com os mesmos equipamentos utilizados para escavar um material de 1a categoria, contudo, requer mais tempo e conseqüentemente um maior desgaste destes equipamentos. Desta forma, muitas vezes o que parecia reduzir o custo da obra, acaba se tornando uma solução mais cara. Esta classificação é feita por sondagens, e, portanto, o classificador deve ser uma pessoa sensata e experiente. O material de 3 a categoria é fácil identificar, o maior problema é diferenciar o de 1 a do de 2a categoria. Depois da execução do corte, uma comissão de classificação vai até a obra comparar a classe de projeto com a realidade – o resultado pode ser uma variação no custo orçado (para mais ou menos). Granulometria CBR ou índice suporte Califórnia, Consistência: LL, LP, LC Massa especifica real Massa especifica aparente Equivalente de areia Compactação Teor de umidade

2.1.5. ensaios:

2.1.6. Classificação de solos

Existem diversos sistemas de classificação de solos. No Brasil, os mais utilizados são o índice de grupo, o sistema unificado, o sistema de classificação do HRB e o sistema MCT. 2.1.6.1. Índice de grupo:

Obtêm-se através da expressão: IG = 0,2 a + 0,005 a c + 0,01 b d Com valores:

sendo

a = P200 – 35 b = P200 – 15 c = LL – 40 d = IP – 10

e limites:

0 0 0 0

a b c d

40 40 20 20

P200 = porcentagem passante na peneira de malha 200, LL = limite de liquidez IP = índice de plasticidade, igual a LL – LP.


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exercício: calcular IG para os solos com os seguintes resultados: a) P200 = 35 LL = 33 LP = 21

R: IG = 0

b) P200 = 60 LL = 55 LP = 25

R: IG = 15

2.1.6.2. Sistema unificado:

Utiliza as letras

G para pedregulho, S para areia M para silte C para argila W para granulometria bem graduada P para granulometria mal graduada O para solos orgânicos L para solos de baixa compressibilidade H para solos de alta compressibilidade Pt para turfas, estabelecendo os seguintes grupos de solos: pedregulhos: GW, GP, GM, GC areias: SW, SP, SM, SC siltes e argilas: CL, ML, OL, CH, MH, OH turfas: Pt 2.1.6.3. Sistema de classificação de solos do HRB

Os solos são classificados em grupos e subgrupos, conforme o quadro 2.2. A classificação do solo será o primeiro grupo ou subgrupo que satisfaz as condições indicadas, por este motivo o solo A-3 (areia) esta colocado antes dos solos A-2 (solos arenosos). O grupo HRB a que pertence o solo é o primeiro grupo ou subgrupo que atender aos valores dos ensaios, a partir da direita para a esquerda do quadro. 2.1.6.4. Sistema MCT:

O sistema MCT foi proposto pelos professores Job e Nogami, utilizando miniensaios, equipamentos compactos e levando em conta os solos tropicais existentes no Brasil, como as argilas lateríticas, que apresentam um comportamento diferenciado das Prof. José Nuno Amaral Wendt

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demais argilas. Por esta razão, o sistema de classificação foi denominação Mini-CompactoTropical (MCT). Os solos são classificados em grupos, conforme o quadro 2.3, com base nos critérios estabelecidos no quadro 2.1. Quadro 2.1. Critérios para classificação MCT: Ensaio Mini-CBR (%) Expansão (%) contração (%) Coeficiente de absorção s Coeficiente de permeabilidade k


Posição Muito elevado Elevado Médio Baixo Elevada Media Baixa Elevada Media Baixa Elevada Media Baixa

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critério >30 12 a 30 4 a 12 <4 >0,5 0,5 a 3 <3 > -1 -1 a –2 < -2 > -3 -3 a –6 < -6

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Quadro 2.2. Classificação de solos do Highway Research Board (HRB) adotada pela AAHSTO Classificação geral Grupo Subgrupo

Materiais granulares ( até 35% passando na peneira no. 200) A-1 A-1-a

A-3

Granulometria: % que passa n .º 10 Max. 50 % que passa n .º 40 Max. 30 Max. 50 % que passa n .º 200 Max. 15 Max. 25

A-2-4

Min. 51 Max. 10

Características da fração < n .º 40: Limite de liquidez Índice de plasticidade

max. 6

max. 6

NP

Índice de grupo (IG)

0

0

0

Materiais

A-2

A-1-b

A-2-6

A-2-7

Max. 35 Max. 35 Max. 35 Max. 35 Min. 36

Max. 40 Min. 41 Max. 40 Max. 10 Max. 10 Min. 11

0

pedregulho e areia Areia fina

Comportamento

A-2-5

Materiais siltosos e argilosos (min 36% passando na n.º. 200) A-4 A-5 A-6 A-7 A-7-5 A-7-6

0

Max. 4

Min. 36

Min. 36

Min. 36

Min. 41 Max. 40 Min. 41 Max. 40 Min. 11 Max. 10 Max. 10 Min. 11

Min. 41 Min. 11 IP≤LL-30

Min. 41 Min. 11 IP>LL-30

Max. 4

Max. 20

Max. 20

Areia, areia siltosa ou areia argilosa

Max. 8

Max. 12 Max. 16

Solos siltosos

Sub-leito excelente a bom


Min. 36

Solos argilosos

Sub-leito fraco a pobre

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Quadro 2.3. Classificação de solos MCT Areia, Silte

Comportamento

Areia siltosa

Silte, silte arenoso

Argila, argila Areia siltosa arenosa, argila siltosa, Silte argiloso

Não lateritico (N)

Areia argilosa

Argila, argila arenosa, argila siltosa, silte argiloso

Lateritico (L)

Grupo MCT

NA

NA’

NS’

NG’

LA

LA’

LG’

Mini – CBR sem imersão com imersão Propriedades Expansão Contração Coeficiente de permeabilidade k Coeficiente de sorção s Base Reforço Utilização Sub-leito compactado Aterro compactada Proteção a erosão Revestimento primário

M,E M,E B B M,E E NR

E M,E B B,M B B,M

M,E B,E E M B,M M NR NR

E E M,E M,E B,M M,E NR NR

E E B B B,M B

E , EE E B B,M B B

E E B M,E B B

NR NR

NR

NR

NR

Obs.: 1. NR = não recomendado. 2. Corpos de prova compactados na massa especifica aparente seca máxima da energia normal. 3. B = Baixo, M = médio, E = elevado, EE = muito elevado.


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Quadro 2.3. Classificação de solos MCT Areia, Silte

Areia siltosa

Comportamento

Silte, silte arenoso

Argila, argila Areia siltosa arenosa, argila siltosa, Silte argiloso

Não lateritico (N)

Areia argilosa

Argila, argila arenosa, argila siltosa, silte argiloso

Lateritico (L)

Grupo MCT

NA

NA’

NS’

NG’

LA

LA’

LG’

Mini – CBR sem imersão com imersão Propriedades Expansão Contração Coeficiente de permeabilidade k Coeficiente de sorção s Base Reforço Utilização Sub-leito compactado Aterro compactada Proteção a erosão Revestimento primário

M,E M,E B B M,E E NR

E M,E B B,M B B,M

M,E B,E E M B,M M NR NR

E E M,E M,E B,M M,E NR NR

E E B B B,M B

E , EE E B B,M B B

E E B M,E B B

NR NR

NR

NR

NR

Obs.: 1. NR = não recomendado. 2. Corpos de prova compactados na massa especifica aparente seca máxima da energia normal. 3. B = Baixo, M = médio, E = elevado, EE = muito elevado.


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Quadro 2.4 Ensaio de compactação. ensaio

cilindro tipo

Volume (cm3) 947 947 2316 2085 2316 2085

pequeno grande pequeno pequeno grande grande

Peso (kg) 2,50 4,54 2,50 2,50 4,54 4,54

Altura de queda (cm) 30,50 45,75 30,50 30,50 45,75 45,75

Disco espaçador espessura Poleg. cm. --------2,0 5,1 2,5 6,4 2,0 5,1 2,5 6,4

Numero Numero Energia de de golpes de compactação camadas (kg.cm/cm3) 25 3 6,0 13 3 37 5 33 5 13 5 12 5

Ensaio normal de compactaçao (proctor normal)

pequeno pequeno grande grande grande grande

Ensaio intermediario de compactaçao (proctor intermediario)


4 4 6 6 6 6

10,16 10,16 15,24 15,24 15,24 15,24

11,68 11,68 17,78 17,78 17,78 17,78

947 947 2316 2085 2316 2085


2,50 4,54 2,50 2,50 4,54 4,54

30,50 45,75 30,50 30,50 45,75 45,75

----2,0 2,5 2,0 2,5

----5,1 6,4 5,1 6,4

32 20 79 71 29 26

5 5 5 5 5 5

13,0

Ensaio modificado de compactaçao (proctor modificado)


4 4 6 6 6 6

10,16 10,16 15,24 15,24 15,24 15,24

11,68 11,68 17,78 17,78 17,78 17,78

947 947 2316 2085 2316 2085


2,50 4,54 2,50 2,50 4,54 4,54

30,50 45,75 30,50 30,50 45,75 45,75

----2,0 2,5 2,0 2,5

----5,1 6,4 5,1 6,4

68 25 166 150 61 55

5 5 5 5 5 5

27,4


Altura (cm) 11,68 11,68 17,78 17,78 17,78 17,78

soquete tipo

diametro Pol. cm. 4 10,16 4 10,16 6 15,24 6 15,24 6 15,24 6 15,24

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Quadro 2.4 Ensaio de compactação. ensaio

cilindro tipo

Altura (cm) 11,68 11,68 17,78 17,78 17,78 17,78

Volume (cm3) 947 947 2316 2085 2316 2085

soquete tipo pequeno grande pequeno pequeno grande grande

Peso (kg) 2,50 4,54 2,50 2,50 4,54 4,54

Altura de queda (cm) 30,50 45,75 30,50 30,50 45,75 45,75

Disco espaçador espessura Poleg. cm. --------2,0 5,1 2,5 6,4 2,0 5,1 2,5 6,4

Numero Numero Energia de de golpes de compactação camadas (kg.cm/cm3) 25 3 6,0 13 3 37 5 33 5 13 5 12 5

Ensaio normal de compactaçao (proctor normal)


diametro Pol. cm. 4 10,16 4 10,16 6 15,24 6 15,24 6 15,24 6 15,24

Ensaio intermediario de compactaçao (proctor intermediario)


4 4 6 6 6 6

10,16 10,16 15,24 15,24 15,24 15,24

11,68 11,68 17,78 17,78 17,78 17,78

947 947 2316 2085 2316 2085


2,50 4,54 2,50 2,50 4,54 4,54

30,50 45,75 30,50 30,50 45,75 45,75

----2,0 2,5 2,0 2,5

----5,1 6,4 5,1 6,4

32 20 79 71 29 26

5 5 5 5 5 5

13,0

Ensaio modificado de compactaçao (proctor modificado)


4 4 6 6 6 6

10,16 10,16 15,24 15,24 15,24 15,24

11,68 11,68 17,78 17,78 17,78 17,78

947 947 2316 2085 2316 2085


2,50 4,54 2,50 2,50 4,54 4,54

30,50 45,75 30,50 30,50 45,75 45,75

----2,0 2,5 2,0 2,5

----5,1 6,4 5,1 6,4

68 25 166 150 61 55

5 5 5 5 5 5

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2.1.7. Terraplenagem 2.1.7.1. Conceito Terraplanagem é o conjunto de operações realizadas para movimentar a terra do

lugar onde esta existe em excesso, para lugares onde há falta. Tem por objetivo regularizar o terreno natural de forma a permitir a implantação de uma determinada obra: estrada, ferrovia, aeroporto, conjunto habitacional, entre outros. A terraplanagem pode ser:  Manual: movimento de terra realizado através do homem com auxílio de equipamentos comuns: pá e picareta para o corte, carroça ou vagonetes com tração animal. A escavação é feita em degraus sendo a altura destes determinada pela altura que o trabalhador consegue levantar a pá. É uma técnica antiga e atualmente em desuso (exceto na preparação do talude para receber a cobertura vegetal). Seu baixo rendimento exige uma mão de obra excessiva e barata.  Mecanizada: com o avanço da tecnologia surgiram equipamentos mais modernos e as carroças e vagonetes com tração animal passaram a ser motorizadas. Com o passar do tempo, a elevada produtividade da terraplanagem mecanizada tornava-a competitiva. Enquanto eram necessários 50 homens para escavar 100m 3/h, um homem operando uma escavadeira realizava o mesmo serviço. Desta forma a mão de obra passou a ser tornar escassa e onerosa, o que não compensava mais a sua utilização.


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2.1.7. Terraplenagem 2.1.7.1. Conceito Terraplanagem é o conjunto de operações realizadas para movimentar a terra do

lugar onde esta existe em excesso, para lugares onde há falta. Tem por objetivo regularizar o terreno natural de forma a permitir a implantação de uma determinada obra: estrada, ferrovia, aeroporto, conjunto habitacional, entre outros. A terraplanagem pode ser:  Manual: movimento de terra realizado através do homem com auxílio de equipamentos comuns: pá e picareta para o corte, carroça ou vagonetes com tração animal. A escavação é feita em degraus sendo a altura destes determinada pela altura que o trabalhador consegue levantar a pá. É uma técnica antiga e atualmente em desuso (exceto na preparação do talude para receber a cobertura vegetal). Seu baixo rendimento exige uma mão de obra excessiva e barata.  Mecanizada: com o avanço da tecnologia surgiram equipamentos mais modernos e as carroças e vagonetes com tração animal passaram a ser motorizadas. Com o passar do tempo, a elevada produtividade da terraplanagem mecanizada tornava-a competitiva. Enquanto eram necessários 50 homens para escavar 100m 3/h, um homem operando uma escavadeira realizava o mesmo serviço. Desta forma a mão de obra passou a ser tornar escassa e onerosa, o que não compensava mais a sua utilização.

2.1.7.2 OPERAÇÕES QUE CONSTITUEM A TERRAPLANAGEM

A terraplanagem compreende cinco operações básicas:  Escavação: operação realizada para romper a compacidade do solo, desagregando-o e tornado possível seu manuseio. É feita através de equipamentos cortantes.  Carregamento: consiste no enchimento da caçamba ou no acúmulo de material diante da lâmina do material que já sofreu o processo de desagregação.  Transporte: movimentação de terra do local onde foi escavado para o local onde vai ser depositado (onde será realizado o aterro). Pode ser com carga, quando a caçamba está cheia ou sem carga, quando esta está retornando ao local da escavação.  Descarga: faz parte do aterro ou bota-fora. Consiste em depositar o material no local de destino.  Espalhamento: significa espalhar o material depositado no aterro ou botafora. Estas operações se repetem ao longo do tempo, portanto é um trabalho cíclico, sendo o conjunto chamado ciclo de operação. O tempo necessário para a execução de um ciclo completo denomina-se tempo de ciclo ( tc ). Prof. José Nuno Amaral Wendt

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Além destas etapas, existe a compactação (geralmente necessário no aterro) e a cobertura vegetal, mas são operações tratadas a parte. 2.1.7.3 MATERIAIS UTILIZADOS NA TERRAPLANAGEM

É importante conhecer um pouco dos materiais utilizados na terraplanagem. Entre eles estão as rochas e os solos. As rochas são materiais formados pela solidificação do magma ou lava vulcânica (rochas vulcânicas: granito), ou ainda, da consolidação de depósitos sedimentares (rochas sedimentares: arenito). Estes materiais apresentam elevada resistência. Já os solos se formam pela decomposição das rochas através de agentes geológicos (água, vento...). Podem ser residuais (formados no pé da rocha de origem) ou sedimentares (transportados para longe da rocha de origem através da água, vento, gelo..). Estes materiais possuem algumas características importantes:  Peso e densidade: o solo possui densidades diferentes no estado natural (densidade natural) e depois de escavado (densidade solta) em função do volume de vazios agregado. Esta é uma característica importante para saber o volume de material que pode ser transportado sem danificar os equipamentos, devido à capacidade de peso útil do equipamento.  Empolamento: aumento do volume do solo quando este é escavado. O solo possui uma determinada densidade no estado natural. Quando escavado, ele agrega vazios e conseqüentemente sua densidade diminui, ou seja, a mesma massa de solo ocupa um maior volume. A este aumento de volume se dá o nome de empolamento. Portanto o volume natural é diferente do volume solto, sendo considerado em orçamentos sempre o volume natural (de corte). Para tanto, existe um fator de conversão que correlaciona os dois volumes.  Compactibilidade: o solo diminui de volume quando é compactado. O solo expulsa os vazios agregados durante a escavação, aumentando sua densidade. Pode chegar a um valor superior à densidade natural. FORMULARIO : fator de conversão f = densidade solta ( Kg/m3 ) densidade natural (Kg/m3) empolamento E (%) = 1 - 1 . 100 f densidade natural dn = massa m / volume natural Vn densidade solta ds = massa m / volume solto Vs densidade compactada dc = massa m / volume compactado Vc Prof. José Nuno Amaral Wendt

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Quadro 2.5. CARACTERISTICAS APROXIMADAS DE ALGUNS MATERIAIS.

MATERIAL Argila Argila com pedregulho, seca. Argila com pedregulho, molhada. Carvão antracito Carvão betuminoso Terra comum seca Terra comum molhada Pedregulho molhado Pedregulho seco Hematita Magnetita Calcareo Areia seca solta Areia molhada Arenito Escoria de fundição

Densidade Natural (kg/m3) 1720 1780 2200 1450 1280 1550 2000 2000 1840 3180 3280 2620 1780 2100 2420 1600

Densidade Fator de Empolamento Solto (kg/m3) Conversão f (%) 1240 0,72 39 1300 0,73 37 1580 0,72 39 1070 0,74 36 950 0,74 35 1250 0,81 24 1650 0,83 21 1780 0,89 12 1640 0,89 12 2700 0,85 18 2780 0,85 18 1570 0,60 67 1580 0,89 13 1870 0,89 12 1570 0,65 54 1300 0,81 23

EXEMPLOS 1. Um caminhão com capacidade de 5 m3 de material solto na caçamba. Que volume correspondera no corte sabendo o fator de conversão f = 0,80? R. Vc = 4 m3 2. A caçamba de uma escavadeira produz uma escavação de 0,76 m3 no corte. Qual a sua capacidade de material solto, sabendo o empolamento de 32%? R. f = 0,76 e Vs = 1 m3 3. a) Qual o volume no corte para executar 1m3 de aterro, sabendo que a densidade natural e 90% da densidade compactada? b) Qual o volume solto a ser transportado, se o fator de conversão e 0,8? R. a) dn = 0,90 Vc = 0,90 Vn = 1,11 m3 dc Vn b) Vs = 1,39 m3 Prof. José Nuno Amaral Wendt

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2.1.7.4 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NA TERRAPLANAGEM

Hoje com a terraplanagem mecanizada, inúmeros equipamentos são utilizados nas operações já citadas. Basicamente existem os seguintes equipamentos:  Unidade de tração: é a unidade autônoma que executa a tração ou empurra outras máquinas e pode receber implementos destinados a diferentes tarefas. Mais conhecido por trator, pode ser montado sobre esteiras ou pneus. O trator de esteiras é indicado para locais mais inclinados, onde a topografia é desfavorável e quando o fator velocidade não é importante. Caso contrário, quando as rampas são fracas, as condições de suporte e aderência do solo são boas, e o fator velocidade é importante utiliza-se o trator de pneus. escavo-empurradoras: são tratores (unidade de tração)  Unidades implementados por lâminas e conhecidos por tratores de lâmina. Sua função é escavar e empurrar a terra. Outra peça que pode ser implementada na parte de traz do trator é o escarificador. Sua função é romper a compacidade de solos mais rígidos, especialmente os solos de 2a categoria para posteriormente serem empurrados por uma lâmina comum.  Unidades escavo-transportadoras: unidades que escavam, carregam e transportam materiais a pequenas e médias distâncias. São conhecidos por escreiper (do inglês “scraper”) rebocado e “motoscraper”.  Unidades escavo-carregadeiras: unidades que escavam e carregam o material sobre o equipamento que vai efetuar o transporte até o local de descarga. Desta forma, dois equipamentos distintos são necessários para completar o ciclo de operação. Estas unidades compreendem as carregadeiras, as escavadeiras (maior porte) e as retroescavadeiras (caçamba voltada para baixo).  Unidades aplainadoras: executam o acabamento final na terraplanagem. Conformam o terreno aos greides finais de projeto. Compreendem as motoniveladoras.  Unidades transportadoras: transportam o material escavado ao local de descarga. Compreendem os caminhões basculantes, os vagões, dumpers (semelhante ao basculante, só que mais reforçado), caminhões fora-de-estrada (equipamentos de porte elevado que não podem trafegar em estradas de trafego normal).  Unidades compactadoras: responsáveis pela compactação do material, ou seja, processo mecânico de adensamento dos solos, resultando num menor volume de vazios. Compreendem os rolos pé-de-carneiro (solos coesivos), rolos vibratórios (solos arenosos), pneumáticos, rolos combinados, rolos especiais. 2.1.7.5 ESTIMATIVA DE PRODUCAO DOS EQUIPAMENTOS

A produção efetiva Q medida no corte, em m3/h, depende da capacidade C do transporte em volume solto, do fator de conversão de volumes f, do tempo de ciclo tc em minutos, do fator de eficiência R (ou rendimento) da equipe e do fator de carga fc. Prof. José Nuno Amaral Wendt

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Q (m3/h) = C (m3) . f . 60 . R . fc tc (min) O fator de eficiência R é a relação entre o tempo efetivamente trabalhado em relação ao tempo da jornada. O fator R será 1 (ou 100%) se não houver nenhuma perda de tempo, o que na pratica não acontece. Com o decorrer do tempo, haverá necessidade de paradas, reduzindo a eficiência. A maioria das causas de paradas são devidas a: Defeitos mecânicos do equipamento   Mas condições meteorológicas Mas condições do solo  Falta de habilidade ou imperícia do operador  Organização deficiente dos serviços  Esperas devido a outros equipamentos  Tipo do equipamento utilizado.  O fator de carga fc depende do da natureza do material a ser carregado. Para agregados graúdos, rochas, concretos fragmentados, matacos ou raízes, utiliza-se fatores de carga fc menores que um. Exemplo 1. Qual a eficiência de um equipamento que efetivamente trabalha 45 minutos por hora? R.

R = 0,75

2. Qual a produção horária de uma escavadeira com capacidade de 0,76 m3 de material solto, que apresenta um tempo de ciclo de 0,5 minutos, sabendo-se que R = 0,75 fator de conversão f = 0,80 e fator de carga um? R. Q = 55 m3/h. 3. Qual a produção esperada de uma carregadeira de esteiras com caçamba de 1,33 m3 (solto), e tempo de ciclo de 0,43 minutos. O fator de conversão f = 0,80 o fator de eficiência R = 50/60 e o fator de carga um? R. Q = 124 m3/h 4. Qual a produção de uma escavadeira com caçamba de 0,85 m3, fator de carga 0,95, fator de conversão 0,80, fator de eficiência 40/60 e tempo de ciclo 19 segundos? R. Q = 82 m3/h Prof. José Nuno Amaral Wendt

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2.1.7.6 SELEÇÃ O DOS EQUIPAMENTOS

A escolha dos equipamentos para execução da terraplenagem depende de  Fatores naturais – topografia, natureza dos solos, lençol freático, chuvas.  Fatores do projeto – volumes, distancias, rampas e larguras dos caminhos.  Fatores econômicos – custo e produtividade (cronograma). 2.1.7.7 EXECUÇÃ O DA TERRAPLANAGEM

Na execução da terraplenagem estão envolvidas as seguintes atividades: 1) Instalação do canteiro de obras: local onde os equipamentos ficarão abrigados, onde será montado oficina, escritório, almoxarifado, refeitório, alojamento. Deve ser um local nas proximidades da obra e provido de energia elétrica, água potável e esgoto. 2) Transporte dos equipamentos: providenciar o transporte dos equipamentos a serem utilizados a te o canteiro de obras. Os equipamentos montados sobre esteiras devem ser transportados por carretas especiais. Já os pneumáticos, desde que autorizados pelos órgãos rodoviários e devidamente sinalizados para evitar acidentes, podem trafegar nas estadas. 3) Abertura de caminhos de serviços e obras de arte provisórios (acessos): muitas vezes é necessário abrir estradas de baixo custo do canteiro de obras até o local da terraplenagem, para a passagem das máquinas, ou ainda da obra ate as jazidas de empréstimo. 4) Locação do eixo da obra: piquetear o eixo de 20 em 20m. Os pontos principais devem ser amarrados conforme projeto (obedecer as distância e ângulos pré-definidas) para evitar a perda dos mesmos. 5) Marcação dos off-sets (ofesetes): pontos marcados a margem esquerda e direita da faixa de limpeza correspondentes aos piquetes do eixo, pois estes, com a execução da limpeza se perdem. As distâncias dos off-sets até o eixo devem ser registradas em cadernetas topográficas. Normalmente coloca-se, junto aos ofsetes de aterro, varas indicando as alturas do aterro, e nos ofsetes de corte indica-se em uma tabuleta a altura de escavação.


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6) Limpeza: deve ser feito o desmatamento, destocamento e a limpeza da área, retirando uma camada de 20cm de solo (para eliminação de grama, arbusto...) 7) Avanço das obras de arte: consiste na construção antecipada de bueiros, galerias, pontes e viadutos para não retardar a terraplenagem, evitando o retorno das maquinas para concluir as escavações. 8) Marcação dos pontos de passagem de corte para aterro: a escavação dos cortes iniciara pelos pontos de passagem. A marcação do ponto de passagem pode ser feita a partir das alturas de aterro indicadas junto aos ofesetes de aterro. 9) Escavação dos cortes, empréstimos e transporte: a escavação dos cortes ou jazidas de empréstimo utiliza o trator de esteiras com lamina e escarificador, a carga e o transporte são efetuados pelo escreiper ou motoescreiper ou ainda através de caminhões e carregadeiras. Os empréstimos podem ser obtidos de: a)empréstimo lateral (o corte que está sendo executado é do lado da área de aterro), b)empréstimo concentrado (de jazida), ou c)alargamentos do corte (aumenta a largura de corte para se ter um maior volume de material para o aterro - maior praticidade e menor impacto). Os materiais rejeitados ou em excesso devem ser depositados em locais apropriados para o refugo ou bota-fora. A escavação do corte será executada mediante a utilização racional de equipamento adequado, que possibilite a execução dos serviços sob as condições especificadas e produtividade requerida. A seleção do equipamento obedecerá às indicações seguintes: corte em solo - utilizam-se, em geral, de equipamentos convencionais de terraplenagem como tratores equipados com lâminas, escavo-transportadores, ou escavadores conjugados com transportadores diversos. A operação incluirá, complementarmente, a utilização de tratores e motoniveladoras, para escarificação, manutenção de caminhos de serviço e áreas de trabalho, além de tratores empurradores ("pushers"). corte em rochas - empregadas perfuratrizes pneumáticas ou elétricas para o preparo dos furos que receberão os explosivos, tratores equipados com lâmina para a operação de limpeza da praça de trabalho e carregadores conjugados com transportadores, para a carga e transporte do material extraído. Nesta operação utilizam-se explosivos e detonadores adequados à natureza da rocha e as condições do canteiro de serviço;


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remoção de solos orgânicos, turfa ou similares, inclusive execução de corta-rios, com emprego de escavadeiras, do tipo "dragline", complementado por outros equipamentos; As operações de cortes compreendem a escavação dos materiais constituintes do terreno natural, de acordo com as indicações técnicas de projeto, o transporte dos materiais escavados para aterros ou bota-foras, e a retirada das camadas de má qualidade visando o preparo das fundações dos aterros, de acordo com as indicações do projeto. Estes materiais são transportados para locais previamente indicados, de modo a não causar transtorno à obra, em caráter temporário ou definitivo. O desenvolvimento da escavação se dará em face da utilização adequada, ou da rejeição, dos materiais extraídos. Assim, apenas serão transportados, para constituição dos aterros, aqueles que, pela classificação e caracterização efetuadas nos cortes, sejam compatíveis com as especificações da execução dos aterros, em conformidade com o projeto. Constatada a conveniência técnica e econômica de reserva de material escavado nos cortes, para a confecção das camadas superficiais da plataforma, este material será depositado em local previamente escolhido, para sua oportuna utilização. Atendido o projeto e, sendo técnica e economicamente aconselhável, as massas em excesso que resultariam em bota-foras, removidas desde a etapa inicial dos serviços, poderão ser integradas aos aterros, mediante compactação adequada, constituindo alargamentos de plataforma, com suavização dos taludes ou das bermas de equilíbrio. As massas excedentes, que não se destinarem ao fim indicado no parágrafo anterior, serão objeto de remoção, de modo a não constituírem ameaça à estabilidade rodoviária, e nem prejudicarem o aspecto paisagístico ou meio ambiente da região. Quando, ao nível da plataforma dos cortes, for verificada ocorrência de rocha, sã ou em decomposição, ou de solos de expansão maior que 2%, baixa capacidade de suporte ou de solos orgânicos, promove-se o rebaixamento, respectivamente, da ordem de 0,40m e 0,60m, e execução de novas camadas, constituídas de materiais selecionados. Nos pontos de passagem de corte para aterro, precedendo este último, a escavação transversal ao eixo deverá ser executada até profundidade necessária para evitar recalques diferenciais. As valetas de proteção dos cortes devem ser obrigatoriamente executadas e revestidas, independem das demais obras de proteção projetadas. Nos cortes de altura elevada é prevista a implantação de terraceamento, com banquetas de largura mínima de 3m, valetas revestidas e proteção vegetal. 10) Consolidação dos terrenos de fundação dos aterros: será verificada a capacidade suporte dos terrenos onde serão executados os aterros. Medidas de reforço Prof. José Nuno Amaral Wendt

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como estacas verticais de areia, drenos, remoções, bermas de equilíbrio, estacas de concreto, estivas e outras poderão ser necessárias para sustentar o aterro. 11) Espalhamento e compactação de aterros: a compactação do corpo do aterro deve ser feita na umidade ótima em camadas de 30cm de espessura máxima, com densidade equivalente a 95% da densidade obtida no ensaio normal de compactação (Proctor Normal). Os últimos 60cm (camadas finais) devem ser feitos em 3 camadas de 20cm (mais compacta, pois é a camada que vai receber a pavimentação), com densidade mínima de 100% do proctor normal. 12) Remoções: A operações de remoção serão executadas mediante a utilização de equipamentos adequados, complementados com o emprego de ferramentas manuais. É obrigatório um perfeito conhecimento do local de modo que sejam identificadas, sinalizadas e/ou protegidas as redes subterrâneas de serviços que porventura existentes, tais como: pluvial, água, luz, esgoto, telefone, etc. 13) Corta-rio: canal de desvio. Os corta-rios, caso ocorram, deverão ser tratados adequadamente em conformidade com as especificações ambientais. 14) Nota de serviço: documento técnico que indica como o serviço deve ser executado. 15) Ordem de serviço: comunicações entre o contratante e o contratado durante a obra. Exemplo: Ordem para iniciar ou paralisar os trabalhos. 2.2. PEDRAS 2.2.1. Conceito

Materiais constituintes da crosta terrestre provenientes: da solidificação do magma (lava vulcânica), da consolidação de depósitos sedimentares, ou da transformação de algumas rochas (metamórficas). 2.2.2. Classificação

naturais artificiais Prof. José Nuno Amaral Wendt

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2.2.3. Denominaçõ es:

Rocha sã Rocha alterada Bloco diâmetro d > 1 m. Matacão 25 cm < d < 1 m Pedra de pedreira Pedra-pulmão ou pedra de mão d entre 76 mm e 25 cm Brita Brita corrida ou bica corrida Brita selecionada Brita 3 d entre 76 mm e 38 mm Brita 2 d entre 38 mm e 19 mm Brita 1 d entre 19 mm e 9,5 mm Brita 0 d entre 9,5 mm e 4,8 mm (peneira n.º 4) Brita graduada Pedrisco d entre 4,8 mm e 2,4 mm (peneira n.º. 8) Pó-de-pedra: d < 2,4 mm

2.2.4 Central de britagem

A central de britagem tem por objetivo reduzir a dimensão das pedras obtidas da detonação, atender as necessidades da obra e suprir as especificações. Para tanto, a central utiliza-se de britadores (de mandíbulas, girosférico, de rolos, de martelos), peneiras vibratórias e correias transportadoras. Primeiro a rocha passa pelo britador primário. Continuando o processo, o material passa pela peneira secundária, que separa a pedra pulmão da brita. Daí segue para o britador secundário ou pode ir direto para a peneira classificadora - esta separa o material, conforme o tamanho, em Brita 3, Brita 2, Brita 1, Brita 0, pedrisco e pó, que são conduzidos por correias transportadoras para as pilhas (montes) de cada um destes materiais. Do britador secundário o material vai para a peneira classificadora. Retornam ao britador secundário, para uma rebritagem, os materiais que ainda permanecerem com tamanho acima do necessário. Alguns fatores podem influenciar no processo de britagem: Excesso de umidade; Quantidade excessiva de material; Entupimento da malha; Defeito da peneira. Prof. José Nuno Amaral Wendt

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2.2.5.

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Ensaios com materiais pétreos

Ensaio granulométrico; Massa específica: - Aparente (considera os vazios) - Real do agregado graúdo e do agregado miúdo (sem vazios – balança hidrostática, frasco graduado) Desgaste (Abrasão a Los Angeles): a brita vai para um tambor que contem esferas de aço. A quantidade de esfera e de brita é função da granulometria do material ensaiado. São dados 500 giros. Depois é feito novamente o ensaio granulométrico para saber o desgaste sofrido pelo material. Existe uma % máxima que pode sofrer desgaste por abrasão. Índice de forma: testa se o material é cúbico (mais resistente) ou lamelar (forma desfavorável pois está mais susceptível a quebra com o tráfego). Adesividade: capacidade de aderência do betume com a pedra. Se reprovar neste ensaio, pode ser acrescentado o dope (melhorador de adesividade). É um produto caro e por isso deve ser usado em pequenas quantidades. Este material confere um odor forte e característico à massa asfáltica. Durabilidade a sulfatos: a pedra deve ter uma perda de massa maxima de 12% depois de permanecer 5 dias dentro de sulfato de sódio e magnésio. 2.2.6.

Escav ação em Rocha

A escavação em rocha muitas vezes consiste num complemento da terraplanagem. Com freqüência, ao logo do trecho de uma estrada encontra-se um maciço rochoso que exige técnicas distintas daquelas convencionais para sua remoção. Sua exploração é feita da seguinte maneira. A princípio é feita uma decapagem, que é a retirada de toda camada de solo existente sobre o maciço, deixando apenas a rocha sã. São feitos furos, a distâncias pré determinadas, através de um conjunto de equipamentos: compressor de ar, perfuratriz, avanços, brocas. O compressor de ar vai gerar a energia para a perfuratriz transmitir movimentos de perfuração à broca. A broca passa os esforços recebidos para a rocha através de uma pastilha, que por ser constituída de um material mais duro que a rocha escavada, vai triturando-a, avançando a escavação. Na broca existe uma coroa por onde é feita a limpeza do furo (ar ou água). Feitos os furos, são colocados dentro destes os explosivos. O desmonte da rocha é feito pela detonação dos explosivos. 2.2.7.

EQUIPAMENTOS DE PERFURAÇÃ O

São constituídos pelas perfuratrizes, brocas e compressores de ar. O compressor alimenta a perfuratriz com a energia do ar comprimido, e esta transforma a energia em movimento transmitido a broca, que efetua o furo na rocha. Prof. José Nuno Amaral Wendt

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As perfuratrizes podem ser classificadas de duas maneiras:  Quanto a funcionalidade: - percussiva (movimento de impacto); - rotativa (movimento de rotação); - percussiva-rotativa (impacto mais rotação); - de furo abaixo.  Quanto a mobilidade: a perfuratriz pode ser: - manual: transportada no ombro do trabalhador; - tracionada: rebocada por outro equipamento (através de uma estrutura de suporte e de rodas); - auto-transportáveis (locomoção própria por tração). As brocas podem ser dos tipos: - integral; - extensão. Os compressores podem ser classificados de 3 maneiras: Quanto a mobilidade: - semi-estacionário;  - móvel.  Quanto a alimentação: - energia elétrica; - diesel ou gasolina. Quanto a funcionalidade: - pistão e cilindro;  - parafusos (rosca sem fim); 2.2.8.

EXPLOSIVOS

Os explosivos são separados em três categorias básicas: Primários ou iniciadores: são extremamente sensíveis e geram energia  suficiente para ativar o explosivo secundário. Compreendem: Espoletas - comum (com ou sem retardo); - elétrica: neste caso deve-se ter um projeto elétrico e não utilizar em locais próximos de alta tensão (com ou sem retardo). Cordel detonante; Estopim. Secundários ou alto explosivos:  Dinamite: composta de nitratos, nitroglicerina e material de enchimento (celulose que da característica sólida para dinamite); Gelatina: pode ser usada dentro da água; Nitrato e óleo; Lama explosiva (suporta umidade). Baixo explosivo: pólvora  o

o

o

o


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2.2.8.1. PROPRIEDADES DOS EXPLOSIVOS

força velocidade resistência a água segurança no manuseio densidade Sensibilidade Volume de gases Gases tóxicos 2.2.8.2. TIPOS DE EXPLOSIVOS

pólvoras gelatinosos ou semi-gelatinosos anfos (nitratos) granulados lamas explosivas pastas emulsões bombeados 2.2.9 . PLANO DE FOGO

A extração de pedra do maciço ocorre ao ar livre, por meio de explosivos colocados nas perfurações da rocha, em bancadas sucessivas quando necessário, obedecendo a um plano de fogo preestabelecido. O plano de fogo é determinado através de formulas empíricas, considerando: - diâmetro do furo (D): conforme o equipamento de perfuração utilizado, varia entre 7/8” (22mm) a 5” (127mm). - altura da bancada (H): conforme o equipamento de perfuração, a altura da bancada pode atingir até 4m quando utilizar equipamento manual, entre 4 e 18 m empregando-se perfuratriz auto-propelida, e até 30m com perfuratriz de furo-abaixo. - afastamento (A): distancia da linha de furos até a frente da bancada, ou de uma linha de furos a outra. Obtém-se pelas expressões: Prof. José Nuno Amaral Wendt

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para detonar apenas uma linha de furos: A = 45 D – 0,02 H ou para detonar mais de uma linha de furos simultaneamente: A = 45 D – 0,05 H - Espaçamento (E): é a distância entre dois furos de uma mesma fila. Utiliza-se espaçamento entre 1 e 1,30 vezes o afastamento, geralmente “1,15 A” para roch as duras e “1,30 A” para rochas brandas. O espaçamento nunca deve ser menor que o afastamento, caso contrário, o número de matacões será excessivo. - tampão (T): a parte superior do furo que não é carregada com explosivos, mas sim com terra, areia ou outro material inerte afim de confinar os gases do explosivo. T é igual a “1,0 A”.

- profundidade do furo (p): utiliza-se as expressões: p = H + 0,3 A

para bancadas verticais, ou

p = (H/cos ) + 0,2 A

para bancadas inclinadas.

- taxa de carga de fundo (Cf): utiliza-se a expressão: Cf (em g/m) = [ D (em mm) ] 2 - comprimento da carga de fundo (Lf): utiliza-se a expressão: Lf = 1,3 A - taxa de carga de coluna (Cc): Na carga de coluna utiliza-se explosivo de menor densidade, para adequar-se a taxa de carga de coluna. Cc varia de 0,4 Cf a 0,6 Cf. Prof. José Nuno Amaral Wendt

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- comprimento da carga de coluna (Lc): utiliza-se as expressões: Lc = p – 2,3 A - quantidade de explosivos por furo (Qf): Qf = Cf . Lf + Cc . Lc - volume de rocha extraída por furo (Vf): Vf = H . A . E - consumo de explosivos por m3 de rocha extraída (C): C = Qf / Vf A empresa Exploservice Ltda., no seu curso de Blaster, apresenta as seguintes expressões: rocha:

para o cálculo do afastamento (Af), em função da densidade do explosivo e da Af = 0,0123 . [ 2 ( de / dr ) + 1,5 ] . D Sendo:

de = Densidade do explosivo (g/cm³) dr = Densidade da rocha (g/cm³) D= Diâmetro do explosivo ou do furo (mm)

para o espaçamento apresenta a fórmula: E= 0,23 ( H +2 . Af) Sendo: H= Altura da bancada em metros e para a carga de fundo (Exploservice): Cf (em kg/m) =

. (de)² 4000

. D

para: D= diâmetro do explosivo ou do furo(mm) Prof. José Nuno Amaral Wendt

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de= densidade do explosivo (g/cm³) comprimento da carga de fundo (Lf) e comprimento da carga de coluna (Lc) pelas expressões: Lf = 0,3 ( p – T ) Lc = 0,7 ( p –T) Para outras informações, pode-se consultar os seguintes sites na internet: http://pt.wikipedia.org/wiki/Explosivo

http://www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/nr_19.asp 2.3. MATERIAIS BETUMINOSOS

O betume é a combinação de hidrocarbonetos produzidos naturalmente ou por combustão, ou por ambos associados, encontrados freqüentemente acompanhados por derivados não-metálicos e sempre completamente solúveis no bissulfeto de carbono. Asfaltos são materiais aglutinantes de consistência variável, cor pardo-escura ou negra e nos quais o constituinte predominante é o betume, podendo ocorrer na natureza em jazidas ou ser obtido pela refinação do petróleo. Existem asfaltos para pavimentação e asfaltos industriais. Alcatrões, para pavimentação, são produtos resultantes do processos de refino dos alcatrões brutos, os quais se originam da destilação dos carvões ou madeira durante a fabricação de gás e coque. O asfalto e o alcatrão são materiais betuminosos, porque contem betume, mas com propriedades bem diferentes. O alcatrão, alem de baixa qualidade e homogeneidade, apresenta substancias cancerígenas. 2.3.1. ENSAIOS COM MATERIAIS BETUMINOSOS

Viscosidade absoluta; Viscosidade Saybolt Furol: quanto tempo 60ml de CAP leva para escoar, a  uma determinada temperatura, pelo orifício do viscosimetro. Efeito de calor e do ar: efeito sobre amassa, ductilidade e viscosidade após  aquecimento e resfriamento. Ductilidade: quantos centímetros uma amostra de CAP com seção transversal  de 1 cm2 estende sem romper;  Penetração: penetração em décimos de mm de uma agulha padrão numa amostra de CAP, no tempo de 5s, com o peso de 100g, a temperatura de 25 graus C. Ponto de amolecimento (ensaio de anel e bola): uma amostra de CAP é  colocada sobre um anel. Em cima do CAP é colocada uma bolinha cujo diâmetro é menor que o do anel. Todo material é colocado em banho Maria. Junto tem um termômetro. A medida que a temperatura aumenta, o CAP amolece e a bolinha vai descendo empurrando o 


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CAP por dentro do anel. Quando a amostra encosta no fundo do prato, anota-se a temperatura e esta é o ponto de amolecimento. Ponto de fulgor: ensaio de segurança. Determina-se a temperatura em que o  material corre o risco de incendiar-se, ou seja, torna-se inflamável. Obtém-se pelo aquecimento da amostra passando-se uma chama a 1 mm acima da superfície da amostra, o ponto de fulgor será a menor temperatura em que surgir um lampejo de fogo na superfície da amostra. Solubilidade: ensaio feito para verificar o teor de pureza do CAP. Verifica se o que é solúvel no tricloroetileno. Espuma: o produto não deve produzir espuma (bolhas) quando aquecido a  º 175 C.  Índice de suscetibilidade térmica, ou índice Pfeiffer e Van Doormall, calculado a partir dos valores do ponto de amolecimento (em º C) e da penetração ( em 0,1 mm), deve situar-se entre –1,5 e +0,7. IST = (500 . log PEN + 20 . PA -1951) / (120 - 50 . log PEN + PA) Ensaio de resíduo mínimo para emulsão asfáltica: verifica se o CAP está  diluído numa quantidade de água acima do permitido. Toda emulsão deve ter de 60 a 70% de CAP. Ensaio Marshall: mede a resistência da massa asfáltica. Molda-se um corpo  de prova cilíndrico de 4” com uma altura prevista de 6,35 cm. Esse CP é rompido em compressão diametral. Para saber a quantidade de material para fazer o CP, basta calcular o volume pelas dimensões citadas anteriormente e multiplicar pela sua massa específica. Coloca-se a massa num molde e no fundo um filtro de papel, para não grudar. São aplicados 75 golpes nas duas faces. Retira-se o CP e mede-se a altura, que pode variar, não ficando exatamente com 6,35cm. Neste caso usa-se um fator de correção da estabilidade em função da espessura. O material é rompido e têm-se dois resultados: a estabilidade (carga máxima que suporta até a ruptura) e a fluência (deformação em função da carga aplicada).  Teor de Betume: a massa asfáltica vai para a centrífuga para separar o cimento asfáltico do agregado. É adicionado gasolina até que esta saia limpa, sem CAP. Neste momento, só resta o agregado e pode-se calcular o teor de betume. Peneiração de emulsões.  2.3.2. TIPOS DE MATERIAIS BETUMINOSOS

Os asfaltos para pavimentação são encontrados nas seguintes formas: Cimento asfáltico de petroleo: também conhecido por CAP, é o responsável pela liga da massa. É classificado pelo ensaio de penetração desde 2005, substituindo a a classificação pela viscosidade que vigorava ate então. 

Pela penetração: Os cimentos asfálticos são classificados conforme uma faixa de valores do ensaio de penetração: CAP 30/45, CAP 50/60, CAP 85/100, CAP 150/200. No quadro 1 tem-se a especificação brasileira dos CAPs para diferentes ensaios com materiais betuminosos. Prof. José Nuno Amaral Wendt

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Quadro 2.6. Especificação de cimento asfaltico (ANP, 2005, apud Bernucci et al, 2008).

Conforme o ensaio de viscosidade os CAPs eram classificados até 2005 em CAP 7, CAP 20 e CAP 40. Após 2005, a classificação é feita pela penetração. O cimento asfáltico é o asfalto obtido especialmente para apresentar características adequadas para o uso na construção de pavimentos, podendo ser obtido por destilação do petróleo em refinarias ou do asfalto natural encontrado em jazidas. O cimento asfáltico de petróleo recebe o símbolo CAP e o cimento asfáltico natural o símbolo CAN. São semi sólidos à temperatura ambiente, e necessitam de aquecimento para terem consistência apropriada ao envolvimento de agregados, possuem características e flexibilidade, durabilidade, aglutinação, impermeabilização e elevada resistência à ação da maioria dos ácidos, sais e álcalis. O cimento asfaltico modificado por polímeros são necessários para melhorar as propriedades dos asfaltos, para atender trafego pesado, ou regiões com grandes diferenças de temperaturas, ou aeroportos. No quadro 2.7 consta a especificação adotada pelo DNIT para asfalto modicado por polímeros. Prof. José Nuno Amaral Wendt

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Quadro 2.7. Especificação para asfalto modificado por polímero (DNIT, 1999)

No quadro 2.8, apresenta-se a especificação estudada pela agencia nacional de petróleo (ANP). Um polímero bastante estudado tem sido a borracha triturada de pneus obtida pela via úmida, que, misturado ao CAP aquecido, é chamado de asfalto-borracha. A borracha de pneus triturada pela via seca entra na mistura como agregado, substituindo parte do agregado pétreo, e é chamado de agregado-borracha. No quadro 2.9 tem-se especificações do asfalto borracha via úmida do Departamento de estradas de rodagem do Paraná (DER/PR). Emulsão asfáltica (EAP): mistura de CAP (60 a 70%) com água e  emulsificante (0,2 a 1%) para dispersar a água. Pode ser de ruptura rápida (RR-1C e RR2C), média (RM-1C e RM-2C) ou lenta (RL-1C ou as emulsões do tipo LA). As emulsões de ruptura lenta preparadas para misturas betuminososas tipo lama asfaltica são as emulsões LA-1, LA-2, LA-1C, LA-2C ou LA-E. O quadro 2.10 mostra as especificações brasileiras para emulsões asfalticas catiônicas, e o quadro 2.11 as especificações para as emulsões para lama asfaltica (LA), adotadas pelo Conselho Nacional de Petróleo (CNP). Também as emulsões podem ser as suas propriedades modificadas por adição de polímeros dos tipos SBR e SBS, com especificações em estudo pela ANP.


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Quadro 2.8. Especificação para asfaltos modificados por polímeros (ANP, 2007) .

Quadro 2.9. Especificações para asfalto-borracha via úmida (DER/PR ES-28/05)


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Quadro 2.10. Especificações para emulsões asfalticas catiônicas (CNP, 1988).

Quadro 2.11. Especificações de emulsões para lama asfaltica (CNP, 1973)


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Asfaltos diluídos (ADP): mistura de CAP com solvente. O CAP pode ser diluído em querosene (cura média: CM-30 e CM-70) ou gasolina (cura rápida: CR-70 e CR250). A vantagem é que estes asfaltos podem ser utilizados a frio. A desvantagem é que a gasolina ou a querosene não tem outra função se não diluir o CAP, no processo de cura ela evapora, e é perdida, permanecendo apenas o CAP residual como aglutinante da massa asfáltica 

2.4. OUTROS MATERIAIS:

Utiliza-se ainda nos serviços de pavimentação outros materiais como: cal , cimento portland, pozolanas, e outros aglomerantes. São também empregados materiais para conferir determinadas qualidades técnicas ou econômicas às massas asfálticas, como os polímeros já vistos, as borrachas de pneus, sucatas, etc. A adição de um pequeno volume de água ao CAP aquecido, em condições controladas, produz o denominado asfalto-espuma: a expansão provocada pela espumação do ligante produz um aumento de volume e menor viscosidade, que facilita o recobrimento dos agregados. Utiliza-se ainda os agentes rejuvenescedores para repor o elemento malteno dos betumes, perdido no envelhecimento da mistura asfaltica, através dos processos de reciclagem a quente, ou agentes rejuvenescedores emulsionados na reciclagem a frio.


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3. DIMENSIONAMENTO

O dimensionamento dos pavimentos consiste na determinação das espessuras das camadas constituintes do pavimento. Existem diversos métodos de dimensionamento de pavimentos, sendo os mais utilizados o método do Eng. Murillo Lopes de Souza e os métodos baseados na teoria da elasticidade. 3.1. Dimensõ es e cargas por eixo dos v eí culos

Os veículos que podem trafegar sem autorização especial de trafego tem que possuir as seguintes dimensões: · Largura máxima: 2,60 metros; · Altura máxima: 4,40 metros; · Comprimento máximo: · Veículo simples: 14 metros; · Veículo articulado: 18,15 metros; · Veículo com reboques: 19,80 metros. A legislação em vigor, conhecida como Lei da Balança define carga máxima por eixo: Eixo Isolado com dois pneus = 6 t. Eixo Isolado com quatro pneus = 10 t. Dois eixos de quatro pneus cada = 17 t (tandem), ou 15 t (se não forem em tandem). Três eixos de quatro pneus cada = 25,5 t (tandem) Qualquer composição de eixos deve atender o limite de 45 toneladas por unidade. Cargas, por veiculo, superior a 45 t, necessitam de autorização especial de trafego, como é o caso dos bi-trens ou rodo-trens (resolução 68/98 do Contran). O eixo é considerado isolado quando o centro do eixo se situa a mais de 2,40m do centro do outro eixo mais próximo. Eixos em tandem são dois ou mais eixos que constituem um conjunto integral de suspensão, podendo qualquer um deles ser ou não motriz. 3.2. Método de dimensionamento do Eng. Murillo Lopes de Souza:

O método de dimensionamento proposto pelo Eng. Murilo Lopes de Souza, tem base no ensaio de ISC e no numero N. O número N é o número de repetições do eixo simples padrão (ESP) durante o período P de vida útil de projeto de um pavimento. O numero N pode ser calculado a partir da determinação dos seguintes elementos: fator –eixo, fator-carga, fator-veiculo, fator climático regional, volume atual, volume inicial, volume final, volume médio, volume total. Fator eixo (FE): é o coeficiente que, multiplicado pelo numero de veículos, dá o numero de eixos correspondente. Fator de eixo é um fator que transforma o tráfego em número de veículos padrão no sentido dominante, em número de passagens de eixos equivalentes. É calculado através da formula: Prof. José Nuno Amaral Wendt

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FE = 2x + 3y + 4z Sendo: x, y, z as porcentagens de veículos com 2, 3 e 4 eixos, respectivamente. Exemplo: Tendo 60% de veículos com 2 eixos, 30% 3 eixos e 10% 4 eixos, qual o fator eixo? R.: 2,5 Fator Carga (FC) : é um coeficiente que, multiplicado pelo numero de eixos que circulam, da o numero equivalente de cargas padrão ESP. Obtém-se pela somatória das equivalência de operações multiplicadas pela porcentagem que a carga representa no trafego. Os fatores de equivalência de operações para eixos simples e os fatores para eixos tandem duplo estão apresentados nos quadros 3.1 e 3.2, e os fatores de equivalência para eixo triplo constam do quadro 3.3. Fator carga é o número que relaciona o efeito de uma passagem de qualquer tipo de veículo sobre o pavimento com o efeito provocado pela passagem de um veículo considerado padrão

FC = ∑ FEO . pc Sendo:

FEO = fator de equivalência equiva lência de operações da carga, pc = porcentagem da da carga no trafego.

Exemplo: Se um pavimento tiver 50% das cargas com 11 toneladas por eixo simples e 50% das cargas com 19 toneladas por eixo tandem duplo, qual o fator carga? R.: 10,5 Fator veiculo (FV): o fator veiculo individual de cada categoria de veículos é a somatória dos fatores de equivalência de operações dos eixos do veiculo. O fator veiculo global é o somatório dos fatores veículos individuais multiplicados pela porcentagem que cada veiculo representa no trafego. FV é o fator de veículo, que se trata do produto do fator de carga e do fator de eixo.

FV = ∑ (Fvi . pv) Sendo

Fvi = ∑ FEO e pv = porcentagem da categoria de veículos no trafego.

Exemplos: a) Qual o fator veiculo para caminhões médios com um eixo simples dianteiro com carga de 6 toneladas, e um eixo duplo traseiro com carga de 10 toneladas? R.: 0,8 b) Qual o fator veiculo para caminhões médios com um eixo simples dianteiro com carga de 6 toneladas, e um eixo simples traseiro com carga de 10 toneladas? R.: 3,2 Prof. José Nuno Amaral Wendt

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Quadro 3.1. Fatores de equivalência de operações para eixos simples:

Quadro 3.2. Fatores de equivalência de operações operaç ões para eixos duplos:

Eixo simples Carga por eixo (tf)

Fator de equivalência de operações

Eixo em tandem duplo Carga por eixo (tf)

Fator de equivalência de operações

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0,0004 0,004 0,020 0,050 0,100 0,200 0,500 1,000 2,000 3,000 6,000 9,000 15,000 25,000 40,000 50,000 80,000 110,000 200,000 260,000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

0,001 0,002 0,005 0,010 0,020 0,060 0,100 0,200 0,400 0,600 0,700 1,300 2,000 3,100 4,000 6,000 7,000 10,000 15,000 20,000 30,000 35,000 45,000 55,000 70,000 80,000 100,000 130,000 160,000 190,000

Fonte: DNIT Prof. José Nuno Amaral Wendt

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Quadro 3.3. Fatores de equivalência para eixos tandem triplos: (fonte: DNIT) carga/ eixo triplo (ton.) 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

fator de equivalência de operações 0,04 0,08 0,18 0,29 0,58 0,92 1,5 2,47 5,59 6,11 9,88 14,82 20,80 40,30 46,80 59,80 91,00 130,00

Na falta de dados mais precisos, poderão ser adotados os valores do quadro 3.4 para FVi, quando se conhece o percentual de caminhões médios e pesados (inclusive reboques).Santana (1992) sugere os FVi constantes do quadro 3.4, para veículos com carregamento máximo (acima do limite legal). Quadro 3.4. Fator veiculo (FVi) para veículos com carregamento máximo: veiculo ônibus Caminhões leves Caminhões médios Reboques leves Reboques médios Reboques pesados Reboques pesados

Tipo 2 eixos simples 2 eixos simples 1 eixo simples e 1 duplo 2 eixos simples (cavalo) e 1 eixo simples (reboque) 2 eixos simples (cavalo) e 1 eixo duplo (reboque) 2 eixos simples (cavalo) e 1 eixo triplo (reboque) 1 eixo simples e 1 duplo (cavalo) e 1 eixo duplo (reboque) Fonte: Santana, 1992. 1992.


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FVi 4,15 4,15 9,65 8,15 11,65 13,35 18,85 2011


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Fator climático regional (FR): originalmente o método de dimensionamento estabelecia fatores climáticos conforme a intensidade anual media de chuvas na região. FR é o fator regional, função da altura média anual de chuva. Entretanto, a tendência é se usar FR=1,0 para qualquer altura média de chuva. Atualmente, prefere-se não considerar o efeito do clima da região no dimensionamento, utilizando-se geralmente FR = 1 nos dimensionamentos. Volume atual ou volume de referencia (Vo): é necessário conhecer o volume diário médio atual, ou de alguma data anterior, que permita projetar o volume de trafego atual. Geralmente efetua-se contagens classificatorias para determinar este parâmetro. Fator de expansão horária (FH): quando o volume de trafego conhecido não contemplar as 24 horas do dia, necessita-se de um fator horário para expandir o trafego de n horas para o volume diário . Dados coletados em rodovia do médio vale de hora em hora durante 28 dias resultaram nas medias constantes do quadro 3.5 a seguir, onde se observa que no horário das 8 as 19 horas circulou 71,6% do trafego diário, assim o FH será igual a 100/71,6 equivalente a aproximadamente 1,40. Quadro 3.5. Médias de tráfego horário na rodovia SC 470, trecho BlumenauGaspar, no bairro Bela Vista, em abril de 1995: Horário inicio 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 total:

termino 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Media Veículos 107,07 65,39 51,79 53,64 81,21 106,14 322,57 742,93 758,71 790,96 789,68 733,89 578,07 735,79 824,39 837,50 930,39 997,43 940,14 676,86 455,71 376,96 308,46 182,82 12448,50

% 0,860 0,525 0,416 0,431 0,652 0,853 2,591 5,968 6,095 6,354 6,344 5,895 4,644 5,911 6,622 6,728 7,474 8,012 7,552 5,437 3,661 3,028 2,478 1,469 100

Fonte: DEINFRA/SC Prof. José Nuno Amaral Wendt

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Fator faixa (FF): normalmente a contagem de trafego é feita nos dois sentidos, assim Vo expressa o trafego de ida e volta nas duas ou mais faixas de rolamento do pavimento, enquanto o dimensionamento se processa para o trafego de cada faixa. Para Vo correspondente ao trafego total nos dois sentidos e uma via de pista simples com duas faixas de rolamento, o FF será igual a 0,50. Para quatro faixas, FF varia de 0,35 a 0,48. Fator dia (FD): trata-se da relação entre o volume diário médio semanal com o registrado em um dia da semana. Assim, um dia útil normalmente apresenta um trafego superior a media semanal, enquanto no domingo geralmente observa-se um volume inferior a media. Fator mês: trata-se da relação entre o volume diário médio anual e o volume diário médio mensal. Em algumas regiões existe sazonalidade, ou seja, variação do volume de trafego conforme a época do ano (colheita da safra e entressafra, por exemplo, em regiões agrícolas). Taxa de crescimento: é o índice de variação percentual do trafego, projetada para o período de vida útil da estrada. Necessita-se conhecer as taxas de variação dos últimos anos na rodovia ou na região, para estabelecer as taxas futuras. A taxa pode ser estabelecida em função de crescimento em progressão aritmética ou em progressão geométrica. Geralmente são estabelecidas taxas diferenciadas para as categorias de trafego. Volume inicial Vi: É o volume de tráfego na entrega da obra, ou seja, o número de veículos que vão utilizar cada faixa do pavimento no primeiro ano do período de vida útil do pavimento. Quando existir um período i entre o ano que foi medido o volume de projeto Vo e o ano previsto para a abertura ao tráfego, o volume Vi é determinado por:

Vi = Vo + Vo . ta . i

para uma taxa de crescimento aritmética t a, ou

Vi = Vo ( 1+ t g )i

para uma taxa de crescimento geométrica t g.

Volume final: é o volume diário médio de tráfego no final do período de projeto, ou seja, no último ano do período de vida útil. Volume médio Vm: Vm é a média dos volumes inicial e final do período. Para taxa aritmética, sendo:

Vf = Vi + Vi . ( P – 1) . ta resulta:

Vm = (Vi + Vf) /2 Volume total Vt: é o volume de tráfego no sentido mais solicitado, durante o período de projeto P. Para o cálculo de Vt, é necessário adotar uma taxa t de crescimento Prof. José Nuno Amaral Wendt

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aritmética ou geométrica para o tráfego durante o período de projeto P. Obtém-se Vt, para taxa aritmética, através da expressão:

Vt = 365 . P . Vm O volume Vt, quando considera-se a taxa geométrica, é obtido por:

Vt = 365 . Vi . [ (1 + t g )P – 1 ] / tg Numero N: é o numero de aplicações da carga padrão (ESP) no pavimento durante o período de projeto. É obtido pelas expressões:

N = Vt . FV . FR

ou

N = Vt . FE . FC . FR Segundo Senço (1997, p. 481) o método de dimensionamento de Pavimento Flexível do Eng.º Murilo Lopes de Souza, adotado pelo DNIT, vale-se de gráfico (figura 3.1)com o auxílio do qual se obtém a espessura da camada acima da Sub-base (H20), ou seja, base e revestimento, em função do número N e do ISC. A espessura total é obtida no gráfico. Os coeficientes de equivalência estrutural (K) recomendados são os do quadro 3.6. A espessura de base (B), sub-base (h20) e reforço do sub-leito (href), são obtidos pela resolução sucessiva das equações:

R . Kr + B . Kb ≥ H20 . c

R . Kr + B . Kb + hsb . Ksb ≥ Hn R . Kr + B . Kb + hsb . Ksb + href . Kref ≥ Hm Onde:

R é a espessura mínima do pavimento betuminoso B é a espessura mínima da base, hsb é a espessura mínima da sub-base, href é a espessura mínima do reforço, Kr é o coeficiente estrutural do revestimento betuminoso Kb é o coeficiente estrutural da base Ksb é o coeficiente estrutural da Sub-base Kref é o coeficiente estrutural do reforço do Sub-leito c é um fator de correção, adota-se: c= 1,2 para N > 107 , c = 0,8 quando N ≤ 106 e o CBR da sub-base for ≥ 40 , e


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c = 1 para os demais casos. Quadro 3.6. – Coeficientes de equivalência estrutural em função do tipo de pavimento

TIPO DE PAVIMENTO

COEFICIENTE K

Base ou revestimento de concreto betuminoso

2,00

Base ou revestimento pré-misturado a quente, de graduação densa

1,70

Base ou revestimento pré misturado a frio, de graduação densa

1,40

Base ou revestimento betuminoso por penetração (tratamento superficial e macadame betuminoso)

1,20

Camadas Granulares

1,00

Solo cimento com resistência aos 7 dias > 45 kg/cm2 (3,5 Mpa)

1,70

Solo cimento com resistência aos 7 dias entre 45 kg/cm2 (4,5 Mpa) e 35 Kg/cm2

1,40

Solo cimento com resistência aos 7 dias < 35 kg/cm2 (4,5 Mpa)

1,00

Solo cal

1,20 Fonte: Senço (1997, p.484)

A espessura mínima a adotar para o revestimento betuminoso é um dos pontos ainda em aberto na engenharia, quer se trate de proteger a camada de base do esforço imposto pelo tráfego, quer se trate de evitar a ruptura do próprio revestimento por esforços de tração na flexão. As espessuras recomendadas no quadro 3.7, visam especialmente as bases de comportamento puramente granular. Quadro 3.7 – Valores de R em função de N

N

Rmín (cm)

Tipo de Revestimento

Até 106 106 a 5.106 5.106 a 107

0 a 3 (adotar 0) 5 7,5

Tratamento Superficial

107 a 5.107

10

Concreto Betuminoso

Mais de 5.107

12,5

Concreto Betuminoso

Revestimento Betuminoso Concreto Betuminoso

Fonte: Souza, 1979, p.16


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Figura 3.1. Gráfico de dimensionamento de pavimentos flexíveis:

Fonte: Senco, 1997. Prof. José Nuno Amaral Wendt

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As especificações do DNIT e DEINFRA/SC estipulam uma espessura minima de camada granular para as rodovias, de 15 cm, assim, caso a espessura calculada seja menor que este valor, será adotado 15 cm, ou recalcula-se o dimensionamento, considerando a possibilidade de excluir-se a camada delgada com o reforço da anterior. Os coeficientes de equivalência estrutural permitem determinar a espessura equivalente de um material y (Ey) com um coeficiente de equivalência Ky em substituição a outro material de espessura Ex e de coeficiente Kx, através da expressão: Ex . Kx = Ey . Ky Por exemplo, a espessura de PMF (KPMF=1,4) equivalente a 5,0 cm de concreto asfáltico (KCAUQ=2) é 7,14 cm. Como este valor é difícil de executar na pratica, adota-se então uma espessura maior, com arredondamento de 0,5 cm, que neste caso será 7,5 cm. 3.3. Introdução aos métodos de dimensionamento baseados na teoria da elasticidade:

Segundo Boussinesq, a teoria da elasticidade - aplicada a um meio homogêneo – permite determinar a tensão ou pressão resultante T a uma espessura z de profundidade, conhecendo-se o raio de contato r entre o pneu e o pavimento e a pressão p transmitida pelo pneu ao pavimento:

T = p { 1 – [ z3 / ( z2 + r2 ) 1,5 ] }

ou

T/p = 1 – { ( z/r )3 / [ 1 + ( z /r ) 2 ] 1,5 } A deflexão D na superfície do pavimento pode obtém-se por:

D=2.p.r.(1–u2)/E Onde: u é o coeficiente de poisson, geralmente 0,5, e E é o modulo de elasticidade do meio homogêneo. Exemplos: 1. Qual a espessura z em que se tem a tensão Th reduzida a um decimo da pressão p aplicada na superfície (Th = 0,1 p), sabendo-se que r = 10 cm. R.: 37 cm. 2. Qual a deflexão na superfície para p = 55 N / cm2 , E = 5000 N / cm2 , u = 0,5 e r = 10 cm? R.: 0,165 cm.


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Porem, a pavimentação geralmente utiliza camadas de materiais diferentes, fazendo com que a distribuição das tensões através das camadas forme um sistema não homogêneo com duas ou três camadas de materiais com módulos de elasticidade diferentes. Desta forma, segundo Burmister, uma pressão p aplicada na superfície do pavimento não homogêneo através de um raio de contato r, com duas camadas de materiais com espessuras h1 e h2, módulos E1 e E2, respectivamente, e coeficiente de poisson geralmente 0,5 para as camadas, pode-se obter as tensões Th1 na base da 1 ª camada e Th2 na base da 2ª camada por meio de tabelas ou programas de computador tipo FEPAVE ou ELSYM5. 3.4. Pro je jeto geotécnico:

Os estudos geotécnicos são efetuados com a finalidade de encontrar e avaliar os materiais terrosos e os agregados pétreos que se dispõe para a terraplenagem e pavimentação de uma rodovia. No desenvolvimento dos estudos existem três fases distintas: - estudo preliminar: levantamento de dados e informações disponíveis (mapas, fotos, publicações, estudos anteriores, etc. ) - projeto básico: os materiais são coletados e estudados com menor precisão, mais grosseiramente, em espaçamentos maiores. - projeto executivo: quando os materiais são avaliados detalhadamente, para que não hajam duvidas quanto a qualidade e quantidade. 3.4.1. Coleta de materiais:

A coleta é efetuada em poços, denominados furos de sondagem, abertos com pá, picareta, trado ou sonda. Os materiais são levados para o laboratório em sacos de lona devidamente etiquetados (rodovia, trecho, estaca, numero do furo, posição do furo, profundidade, camada, classificação expedita, nível freático). 3.4.2. Estudo do sub-leito:

Na fase de projeto básico, são coletados materiais a nos cortes a intervalos de aproximadamente 1000 metros, para ensaios de consistência (LL e LP), granulometria, compactação e CBR, alem de coletas especiais para estudo de gargantas, encostas íngremes e determinação de espessuras de solos compressivas (solos moles). Na fase de projeto executivo, a sondagem será efetuada a cada 100 m, ate a profundidade de 1,00 m abaixo do greide de terraplenagem, efetuando-se os ensaios Prof. José Nuno Amaral Wendt

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- de granulometria, e consistência a cada 100m, - compactação, CBR e massa especifica a cada 200m.

3.4.3. Estudos de saibreiras, cascalheiras, areias ou ja jazidas de solos:

Na fase de projeto básico, consistirá de inspeção expedita de campo e execução de 5 a 12 furos de sondagem em cada jazida, sendo de 4 a 8 furos na periferia e de 1 a 4 furos na região central, na profundidade definida de acordo com as necessidades de projeto. As ocorrências deverão apresentar um volume mínimo de 10.000 m3. As amostras serão ensaiadas quanto a granulometria, consistência, compactação e CBR. Para o projeto executivo, lança-se furos a cada 30m, formando uma malha de lado 30m, ensaiando-se quanto a granulometria, consistência, equivalente de areia em todos os furos, e CBR, compactação e massa especifica em furos alternados. As jazidas de empréstimo podem situar-se afastadas do eixo, ou situar-se lateralmente ao aterro, ou ainda através de alargamento de cortes. 3.4.4. Estudos de pedreiras:

No projeto básico, coletam-se amostras nos locais de ocorrência de materiais, para ensaios de abrasão Los Angeles, adesividade, e durabilidade a sulfatos (este ultimo no caso de basaltos). Os locais serão locados topograficamente em relação ao eixo da rodovia. Na fase de projeto executivo, serão efetuadas sondagens a cada 20 m para determinação da espessura da camada de decapagem, e pelo menos três furos de sonda rotativa para coleta de amostras da rocha para ensaios. O numero de furos pode ser aumentado em caso de duvidas quanto a homogeneidade do material. 3.4.5. Estudo de fundação de aterros

Toda vez que se tiver duvidas quanto a capacidade de suporte dos terrenos de fundação de aterros, proceder-se-á um estudo geotécnico especial para definir a capacidade de suporte do terreno natural. 3.4.6. Estudos de estabilidade de taludes

Os taludes deverão ser investigados quanto a sua estabilidade, especialmente os cortes com mais de 5 metros de altura . Prof. José Nuno Amaral Wendt

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3.4.7. Resumo final e diagrama de utilização de ja jazidas

Um diagrama (croquis ou um mapa) mostrando a localização das jazidas escolhidas deverá fazer parte do projeto. No resumo final de utilização das jazidas, ao final dos estudos, apresenta-se as jazidas, a sua localização, os volumes disponiveis, a camada de aplicação do material e o trecho onde será aplicado o material de cada jazida. 3.4.8. Analise estatí stica dos ensaios

a) Media aritmética (Xm):

Xm = X / n

b) Desvio padrão (dp):

dp = [ ( Xm – X )2 / ( n –1 ) ] 0,5

c) Valor de projeto (Xp): Xp = Xm – [ f . dp / ( n )0,5 ] Sendo:

f = coeficiente de confiança, conforme quadro 3.8.

Quadro 3.8. Valores do coeficiente f:

N.º de amostras ≥ 9 Valor de f 1,29


8 1,40

7 1,42

6 1,44

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5 1,48

4 1,53

3 1,64

2 1,89

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4. DOSAGEM DE MISTURAS BETUMINOSAS:

A mistura betuminosa necessita atender critérios de granulometria, de densidade, de estabilidade, de fluência, de volume de vazios e da relação betume vazios. 4.1. Seleção de agregados

Inicia-se a determinação do traço da massa asfáltica a partir da seleção dos agregados que vão ser utilizados na massa asfáltica. Como dificilmente um único agregado irá atender a faixa granulométrica necessária para uma boa estabilização, normalmente seleciona-se dois ou três agregados para uma composição. 4.2. Analise granulométrica dos agregados

Determina-se a composição granulométrica de cada agregado selecionado. 4.3. Determinação da composição de agregados conforme a faixa granulométrica.

O percentual de cada agregado, para compor a mistura de agregados, é definido por tentativas, por fórmulas ou por métodos gráficos, de forma a atender a faixa granulométrica do material desejado (Veja SENÇO, 1997, p. 277 a 299 - misturas graduadas). 4.4. Determinação da densidade real das fraçõ es graúda, media e fina da composição de agregados e calculo da densidade real media ponderada (dagr):

Utiliza-se os ensaios de densidade real do material graúdo, médio e fino e obtémse a densidade real da mistura (dagr) através da expressão: dagr = 100 / [ ( %G/dG ) + ( %M/dM ) + ( %F/dF) ] sendo:

%G = porcentagem de material graúdo %M = porcentagem de material médio %F = porcentagem de material fino dG = densidade real do material graúdo dM = densidade real do material médio dF = densidade real do material fino.

A densidade real do agregado graudo pode-se obter pela balança hidrostatica, onde coleta-se o peso seco (Ps) e o peso imerso (Pi): dG = Ps / ( Ps – Pi ) Prof. José Nuno Amaral Wendt

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e as densidade do agregado medio e fino atraves do picnometro: dF = ( P2 – P1 ) / [ ( P4 – P1) – ( P3 – P2) sendo: P1 peso do picnometro; P2 peso do picnometro mais solo; P3 peso do picnometro mais solo mais agua; P4 peso do picnometro mais agua. 4.5. Moldagem dos corpos de prov a Marshall

Estima-se um teor médio de betume T e utiliza-se os teores T-1%, T-0,5%, T, T+0,5% e T+1% para moldar os corpos de prova (mínimo de três em cada teor) em cada um destes teores, seguindo a metodologia do ensaio para a preparação e compactação da massa asfáltica no cilindro Marshall. 4.6. Medida das espessuras dos corpos de prov a

Em cada corpo de prova (cp), após a moldagem, serão medidas as suas espessura nos quatro quadrantes. A espessura do cp será a media aritmética das quatro leituras. 4.7. Determinação da densidade aparente (da) do corpo de prov a

A densidade aparente (da) de cada cp pode ser obtida pelo método da balança hidrostática. Quando se tratar de massas asfálticas com maior volume de vazios, será necessário parafinar o cp. 4.8. Determinação da densidade real teórica (dt) da massa asfáltica

Utiliza-se a expressão: dt = 100 / { (b/db) + [(100-b)/dagr] } sendo:

b = porcentagem de betume db = densidade real do betume dagr = densidade real media da composição de agregados.


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4.9. Determinação da estabilidade e fluência Marshall

O cp é levado a prensa para rompimento, após estabilizar a temperatura em 60 ºC, medindo-se a estabilidade, que é a carga (kg) suportada pelo cp até a sua ruptura, e a fluência - a deformação sofrida pelo cp durante o carregamento. A estabilidade lida na prensa sofre uma primeira correção devido ao fator de calibragem da prensa, que transforma a carga lida na carga real aplicada no cp. Em função da espessura media do corpo de prova, a estabilidade sofre uma segunda correção (caso a espessura do cp for diferente de 6,35 cm), conforme o fator de correção da estabilidade mostrado no quadro 4.1.

Quadro 4.1 Valores para correção da estabilidade em função da espessura do c. p. Espessura (cm) 5,08 5,18 5,26 5,35 5,45 5,54 5,63 5,74 5,87 6,00 6,11 6,37 6,43 6,61 6,79 6,98 7,22 7,46

fator 1,46 1,42 1,38 1,34 1,30 1,26 1,22 1,18 1,14 1,10 1,06 1,02 0,98 0,94 0,90 0,86 0,82 0,78

Espessura (cm) 5,10 5,20 5,29 5,38 5,47 5,56 5,66 5,77 5,90 6,03 6,14 6,31 6,47 6,67 6,83 7,03 7,30 7,54

fator 1,45 1,41 1,37 1,33 1,29 1,25 1,21 1,17 1,13 1,09 1,05 1,01 0,97 0,93 0,89 0,85 0,81 0,77

Espessura (cm) 5,12 5,22 5,31 5,40 5,49 5,58 5,68 5,81 5,93 6,05 6,19 6,35 6,51 6,71 6,88 7,08 7,35 7,62

fator 1,44 1,40 1,36 1,32 1,28 1,24 1,20 1,16 1,12 1,08 1,04 1,00 0,96 0,92 0,88 0,84 0,80 0,76

Espessura (cm) 5,16 5,24 5,33 5,42 5,51 5,61 5,71 5,84 5,97 6,09 6,23 6,39 6,56 6,75 6,93 7,14 7,40

fator 1,43 1,39 1,35 1,31 1,27 1,23 1,19 1,15 1,11 1,07 1,03 0,99 0,95 0,91 0,87 0,83 0,79

Fonte: método de ensaio DNER DPT 43-64 (ensaio Marshall). Prof. José Nuno Amaral Wendt

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4.10. Calculo de v olume de v azios (Vv ), v azios com betume (Vb), v azios do agregado mineral (VAM) e relação betume-v azios (RBV):

Utilizam-se as expressões: Vv = [ 1 – ( da/dt ) ] x 100 Vb = ( b/db ) x da VAM = Vv + Vb RBV = ( Vb/VAM) x 100

4.11. Determinação do teor ótimo de betume para a composição de agregados

O teor ótimo será o valor que atender os limites de Vv, de RBV, de fluência, conforme quadro 4.2, quando se tratar de concreto asfáltico, e, dentro da faixa delimitada por estes limites, o valor que resulta na máxima estabilidade e na máxima densidade (ou a média de ambos, se não coincidirem). Quadro 4.2. Especificações para Concreto Asfáltico (capa e binder):

Porcentagem de vazios (Vv) Relação betume vazios Estabilidade mínima Fluência (mm)


Capa binder 3a5 4a6 75 a 82 65 a 72 500 kg (75 golpes cada face) 500 kg (75 golpes cada face) 2 a 4,5 2 a 4,5

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5. AVALIAÇÃ O ESTRUTURAL E FUNCIONAL DOS PAVIMENTOS

Avaliações periódicas são indispensáveis para conhecer as condições da malha rodoviária. As avaliações são efetuadas sob dois aspectos: o estrutural – que permite prever a vida útil do pavimento, e o funcional – baseado no desempenho e no sentimento do usuário (conforto, segurança e estética). A avaliação estrutural avalia os defeitos de trincamentos e as deformações mecanisticas que ocorrem nos pavimentos (evidenciando a resistência estrutural), e a avaliação funcional considera as irregularidades superficiais (enfoque orientado para o usuário). Destas avaliações podem resultar os pavimentos bem estruturados e confortáveis, os pavimentos de boa estrutura e mau desempenho, os pavimentos de ma estrutura e bom desempenho e os pavimentos de ma estrutura e desempenho. 5.1. Defeitos:

Segundo Santana (1992, p. 21), as terminologias para os defeitos nos pavimentos flexíveis, estabelecido pelo DNER (1978), são as seguintes: 5.1.1 – Fenda Fenda é qualquer descontinuidade na superfície do pavimento, que pode ser classificada em fissura ou trinca. As são denominadas Fendas de Classe 1 (FC-1). Segundo Penteado (1994) as fendas são causadas pela utilização de materiais de má qualidade, pelo emprego de mão-de-obra inexperiente, pela espessura insuficiente do pavimento para o tráfego existente, pela retração da base, ou devido a idade do pavimento. Se negligenciado, causa a destruição total ou parcial do pavimento. 5.1.1.1 – Fissuras Fissura é a fenda capilar existente no revestimento, somente perceptível à vista desarmada de distância inferior a 1,5m. As fissuras são denominadas Fendas de Classe 1 (FC-1). 5.1.1.2 – Trincas Trinca é a fenda com abertura superior à da fissura, podendo apresentar-se sob a forma de trincas isoladas ou interligadas. - Trincas Isoladas A trinca isolada pode ser curta ou longa (maior que 1m), e Transversal ou longitudinal. As trincas isoladas quando causadas por retração, são denominadas trincas de retração. As trincas isoladas são denominadas Fendas de Classe 1 (FC-1). - Trincas Interligadas A trinca interligada pode se apresentar em forma de Couro de Jacaré ou em forma de Blocos (TB) com lados bem definidos. Esses dois tipos de trincas podem não apresentar Prof. José Nuno Amaral Wendt

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erosão acentuada nos bordos ou apresentar. Se não apresentarem erosão acentuada nos bordos são denominadas fendas de classe 2 (FC-2), e quando apresentam erosão nas bordas são denominadas de fendas de classe 3 (FC-3). 5.1.2 – Afundamento (A) O afundamento é a deformação permanente caracterizada por depressão da superfície do pavimento, acompanhada ou não de solevamento. Quando acompanhado de solevamento tem-se o Afundamento Plástico e, em caso contrário o Afundamento de consolidação. Estes defeitos refletem resistência ao cisalhamento insuficiente por parte de camadas do pavimento e/ou sub-leito. Acarretam irregularidades longitudinais e transversais que afetam a serventia substancialmente. O afundamento pode ser ao longo da trilha de roda ou localizado. 5.1.3 – Corrugação ou Ondulações Transversais do Pavimento (O) A Ondulação transversal do pavimento é a deformação caracterizada por ondulações transversais do pavimento. Geralmente resultante de instabilidade da mistura betuminosa e gera irregularidades longitudinais intensas. 5.1.4 – Escorregamento do Revestimento Betuminoso (E) O escorregamento do revestimento betuminoso é o deslocamento do revestimento em relação à base com aparecimento de fendas em forma de meia-lua. 5.1.5 – Exsudação (Ex) A exsudação é um defeito causado por utilização de ligante em excesso ou ligante inadequado. Se negligenciado, a superfície da rodovia torna-se escorregadia quando molhada, e causa deformação e instabilidade da superfície do pavimento sob a ação do tráfego’. 5.1.6 – Desgaste (D) O desgaste é o efeito do arrancamento progressivo do agregado do revestimento, caracterizado por aspereza superficial. 5.1.7 – Panela (P) A panela é a cavidade que se forma no revestimento, podendo alcançar a base, provocada pela desagregação dessas camadas proveniente da utilização de material de qualidade inadequada para construção do pavimento, e também por infiltração de água nas trincas não seladas, ou por desagregação do material sob a ação do tráfego. Este defeito aumenta progressivamente. 5.1.8 – Remendo (R) Prof. José Nuno Amaral Wendt

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O remendo é o conserto de um defeito e reflete o mau comportamento da estrutura inicial.

5.2. INDICE DE GRAVIDADE GLOBAL:

Segundo o procedimento DNER-PRO 08-78 para a avaliação de uma superfície, as superfícies de avaliação devem ser localizadas a cada 20 metros alternados em relação ao eixo da pista de rolamento. Em cada área demarcada deve ser anotada a presença de qualquer ocorrência no pavimento. Para as ocorrências agrupadas da forma a seguir, devem ser calculadas as freqüências absolutas e relativas dos defeitos: Tipo 1 – FC-1 Tipo 2 – FC-2 Tipo 3 – FC-3 Tipo 4 – ALP e ATP Tipo 5 – O e P Tipo 6 – Ex Tipo 7 – D Tipo 8 – R E ainda obter-se: Tipo 9 - a media das flechas (fm) em mm medidas nas trilhas de roda interna e externa, através de uma treliça de alumínio com base de 1,20 m, e Tipo 10 – a media das variâncias (V) em mm2 encontradas nas trilhas de roda. A freqüência absoluta (fa) correspondente ao número de vezes em que a ocorrência foi verificada. A freqüência relativa (fr) é obtida através da fórmula: fr

fa.100 n

Onde n é o número de estações inventariadas. Para cada uma das ocorrências inventariadas dos tipos 1 a 8, deve ser calculado o índice de Gravidade Individual (IGI), através da fórmula: IGI= fr. fp onde fp é o fator de ponderação, obtido de acordo com o quadro 5.1,


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e para o tipo 9 (em função da flecha media fm) e o tipo 10 (em função da variância V), calculam-se os IGIs pelas expressões: IGI = fm . 4 / 3 40 e

IGI = V 50 Quadro 5.1 – Fatores de ponderação (fp)

Tipo

Codificação de ocorrências

Fator de Ponderação

1

FC – 1

0,2

2

FC – 2

0,5

3

FC – 3

0,8

4

ALP e ATP

0,9

5

OeP

1,0

6

Ex

0,5

7

D

0,3

8

R

0,6 Fonte: DNER – PRO 08-78

Quando em uma mesma estação forem constatadas ocorrências tipos 1, 2 e 3, só se consideram as do tipo 3 para cálculo da freqüência relativa em percentagem (fr) e índice de Gravidade Individual (IGI); do mesmo modo, quando forem verificadas ocorrências 1 e 2, só se consideram as de tipo 2. O Índice de Gravidade Global (IGG) é obtido através da fórmula: IGG = ∑ IGI onde: ∑ IGI é o somatório dos Índices de Gravidade Individuais. Com a finalidade de conferir ao pavimento inventariado um conceito que retrata o grau de deterioração atingido, é definida a correspondência apresentada no quadro 5.2.


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Quadro 5.2 – Limites de IGG

Conceitos

Limites

Ótimo

0 < IGG ≤ 20

Bom

20 < IGG ≤ 40

Regular

40 < IGG ≤ 80

Ruim

80 < IGG ≤ 160

Péssimo

IGG > 160

Fonte: DNIT – norma PRO 06/2003

5.3. Medida de deflexões com a viga benkelman

São medidas leituras no extensometro da viga benkelman (figura 1) quando da aplicação de uma carga de 8,2 t por um eixo simples (Lo), outra leitura a 25 cm da carga (L25) e uma terceira quando não se esta aplicando carga alguma ao pavimento (Lf). Através destas leituras, determinam-se as deflexões no pavimento no ponto de aplicação da carga (Do) e a 25 dela (D25), através das expressões a seguir: Do = (Lo – Lf) . a / b D25 = ( L25 – Lf) . a / b Sendo a e b as dimensões da viga benkelman, conforme figura 1. Estas deflexões e raios são determinados em estações situados a cada estaca, alternando-se faixa direita e faixa esquerda, ou a cada 40 m na mesma faixa, nos trechos críticos, podendo-se utilizar um espaçamento maior nos trechos em bom estado que não justifiquem um levantamento rigoroso. As deflexões Do e D25 permitem calcular o raio de curvatura R (em m) da deformação através da expressão: Prof. José Nuno Amaral Wendt

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R = 6250 / [ 2 . (Do – D25) ] A partir das deflexões Do e raio R, calcula-se Domedio e Rmedio, e os desvios padrões das deflexões d e dos raios r, obtendo-se os valores característicos ou de projeto Dp e Rp, de todo o trecho, através das expressões:

Dp = Domedio + d Rp = Rmedio - r


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Figura 1: Esquema da viga benkelman

Figura 2: esquema da medida das deflexões no eixo de 8,2 t e a 25 cm do eixo:


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5.4. Medida de deflexões com o FWD

O equipamento FWD (Falling Weight Defletometer) é computadorizado, e mede as deflexões no pavimento causadas pela aplicação de uma carga impactante – queda de uma massa de uma altura prefixada, transmitida ao pavimento por uma base de borracha de 30 cm de diâmetro. As deflexões são medidas por geofones, geralmente sete, instalados um junto a aplicação da carga e os demais em posições variáveis ao longo de uma barra de 4,5 m de comprimento. 5.5. Índice de condição do pav imento (PCI)

O PCI é um índice do Corpo de Engenheiros do exercito americano que varia de zero para pavimentos rompidos até 100 para pavimentos em boas condições. O PCI é obtido pela expressão: PCI = 100 - (índices de tipos, de severidade e de densidade dos defeitos). Os índices de tipos de defeitos, de severidade dos defeitos e de densidade dos defeitos são obtidos em gráficos que fazem parte da metodologia do PCI. Quadro 5.3. Faixas de PCI, conceitos e intervenções recomendadas:

PCI 100 a 85 85 a 70 70 a 55 55 a 40 40 a 25 25 a 10 10 a 0

conceito excelente muito bom bom regular ruim muito ruim rompido

intervenções selagem (lama asfáltica) selagem (lama asfáltica) recapeamento delgado (3 a 5 cm) recapeamento médio (5 a 7 cm) recapeamento espesso (> 7 cm) reconstrução reconstrução fonte: Cardoso, 1997

5.6. Quociente de Irregularidade (QI)

Utilizando aparelhos medidores de irregularidades, que fazem a integração dos movimentos verticais registrados pelo aparelho durante o deslocamento de um veiculo ao longo do trecho; o aparelho maysmeter, desenvolvido no Texas, registra uma contagem para cada deslocamento vertical de 5,08 mm a velocidade de 80 km/h, o integrador IPR/USP – brasileiro - gera um pulso a cada 5 mm de movimento vertical, com o veiculo entre 50 e 80 km/h. Quadro 5.4. Faixas de QI e conceitos

Faixas de QI em rodovias: Pavimentadas Não pavimentadas 15 a 29 40 a 79 30 a 44 80 a 119 Prof. José Nuno Amaral Wendt

Conceito muito bom bom Página 57

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45 a 59 60 a 74 > 75

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120 a 159 160 a 199 > 200

regular ruim muito ruim

5.7. Índice internacional de rugosidade (IRI)

O IRI é obtido da mesma forma que o QI e corresponde a: IRI = QI / 13 5.8. Classificação de serv entia atual (PSR) e Índice de serv entia atual (PSI)

O PSR é uma avaliação subjetiva e corresponde a uma nota de comportamento atribuída ao pavimento em um dado momento de sua vida por cinco membros de uma comissão de avaliação, com graduação entre 1 e 5. Quadro 5.5. Valores de PSR e conceitos PSR 1 2 3 4 5

conceito muito mau mau sofrível bom muito bom.

O PSI é uma avaliação objetiva, obtida pela expressão: PSI = 5,03 – 1,91 log ( 1 + SV ) – 0,01 ( C + P )0,5 - 1,38 (RD)2 SV = variância ( 2) das inclinações medidas com um perfilômetro, C = proporção de fendas classe 2 e classe 3, P = proporção de remendos RD = media dos afundamentos das trilhas de rodas, em polegadas, medidos a cada 7,5 m. Sendo:

Um pavimento novo apresenta PSI entre 4,5 e 4, sendo 5 um valor excepcional. O PSI 2,5 para trechos importantes, ou 2 para trechos de menor importância, sugere um valor mínimo admissível. PSI = 1,5 representa pavimentos imprestáveis, exigindo reconstrução total. 5.9. Reforço de pav imentos flexí v ve is


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A analise da estrutura do pavimento e o dimensionamento de reforço de pavimentos flexíveis é realizado pelo DNIT através de procedimentos, como os procedimentos PRO 10-79, PRO 11-79 e PRO 159-85. O PRO 11 estabelece uma deflexão admissível D adm para o pavimento em função de um numero NA de aplicações de uma carga padrão de 8,2 t, calculado com os fatores de equivalência de operações adotados pela AAHSTO (associação americana de autoestradas e transportes), para uma carga por eixo Q em toneladas: - eixo simples e roda simples:

FEO = ( Q / 7,77 ) 4,32

- eixo simples e roda dupla:

FEO = ( Q / 8,17 ) 4,32

- eixo duplo:

FEO = ( Q / 15,08 ) 4,14

- eixo triplo:

FEO = ( Q / 22,95 ) 4,22

e a deflexão admissível Dadm obtém-se pela expressão: log Dadm = 3,01 – 0,175 log NA O PRO 11 estabelece os seguintes critérios de avaliação estrutural de um segmento homogêneo, considerando a deflexão Dp e o raio Rp determinados através da viga benkelman, e o IGG do segmento: a) se Dp manutenção normal. b)

Dadm e Rp

se Dadm < Dp

100 m : pavimento em boas condições, requer apenas

3 Dadm e Rp

100 m : necessita reforço.

c) se Dp > 3 Dadm ou Rp < 100 m : necessita reforço ou reconstrução, com base em sondagens e estudos in-loco. d)

se IGG > 180 : necessita reconstrução.

O calculo do reforço em concreto asfáltico h cauq, em cm, para a deflexão admissível Dadm correspondente a um futuro trafego N Af e a deflexão de projeto do segmento Dp, é determinada pela expressão: f

hcauq = 40 . log ( Dp / Dadmf )

ou

hcauq = 40 . [ log ( Dp ) – log ( Dadmf ) ]


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6. EXECUÇÃ O DE PAVIMENTOS

A execução de pavimentos rígidos ou flexíveis abrangem a preparação das diversas camadas ou serviços constituintes da pavimentação: regularização, reforço, sub-base, bases flexíveis ou rígidas, imprimação, pintura de ligação e revestimentos flexíveis ou revestimentos rígidos. 6.1. Regularização e compactação do sub-leito 6.1.1. Conceito: Segundo as Especificações Gerais para Obras Rodoviárias do Departamento de Estradas de Rodagem de Santa Catarina – DER/SC (1992, p.45), e a especificação DNER ES 299/97, a Regularização do sub-leito é o conjunto de operações executadas na superfície do sub-leito de rodovias a pavimentar, destinada a conformar o leito, compreendendo cortes e/ou aterros até 0,20m de espessura e a compactação da mesma, de modo a conferir condições adequadas em termos geométricos e tecnológicos. A regularização resume-se a corrigir algumas falhas da superfície terraplenada, ou a correção de um leito antigo de estrada de terra. Não será permitida a execução deste serviço em dias de chuva. 6.1.2. Materiais: Os materiais empregados na Regularização do sub-leito serão os da própria camada final de terraplenagem. No caso de substituição ou adição de material, estes deverão ser provenientes de ocorrências previamente estudadas, obedecendo as seguintes condições: Diâmetro máximo de partícula igual ou inferior a 76mm. ISC - Índice de Suporte Califórnia: O ISC do material adicionado deverá ser igual ou superior ao ISC de projeto considerado no dimensionamento do pavimento, como representativo do intervalo de sub-leito. O ensaio ISC é tradução de Califórnia Bearing Ratio (CBR), um ensaio idealizado por O.J. Porter, diretor da Divisão de Materiais da Califórnia Higway Department, no final dos anos 30 (Senço, 1997, p.219). O ISC é a relação percentual entre a pressão necessária para fazer penetrar, de maneira padronizada, um pistão numa amostra de solo convenientemente preparada e a pressão para fazer penetrar o mesmo pistão, à mesma profundidade, numa amostra padrão de pedra britada, ou material equivalente, o qual exige a pressão de 7,05 MPa na penetração de 2,54mm ou 10,34 MPa para a penetração de 5,08mm. Expansão, medida no ensaio de Índice de Suporte Califórnia (método DNER – ME 49/64), inferior a 2%. 6.1.3. Equipamentos Prof. José Nuno Amaral Wendt

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O equipamento deverá ser aquele capaz de executar os serviços sob as condições especificadas e produtividade requerida e poderá compreender basicamente as seguintes unidades normalmente utilizadas nos serviços de terraplenagem convencional: Motoniveladora pesada, equipada com escarificador; Caminhão-tanque irrigador; Trator agrícola; Grade de disco; Rolos compactadores compatíveis com o tipo de material empregado e as condições de densificação especificadas (pe-de-carneiro, liso vibratório e pneumático) . 6.1.4. Controle Tecnológico : O controle tecnológico consiste nos controles geotécnicos e geométricos. O controle geotécnico obtém-se através dos seguintes ensaios: Ensaios de compactação ou massa específica aparente seca in situ, com espaçamento máximo a cada 100 m de pista, pelo método do frasco de areia. O grau de compactação (GC) deverá ser maior ou igual a 100%PN. Poderá ser exigido o ensaio de resistência a penetração através do penetrometro dinâmico nas estacas inteiras, para verificação da homogeneidade da compactação. Ensaios de caracterização do material (granulometria e consistência), com espaçamento máximo de 300 m ou um por jornada diária, podendo-se utilizar 1000m no caso de materiais homogêneos (DNIT). Uma determinação do teor de umidade a cada 100 m, imediatamente antes da compactação (com tolerância de +/- 2% em relação a umidade ótima). O teor de umidade é a relação entre a massa de água contida nos vazios desse solo e a massa de sólidos. Este teor obtém-se dividindo a diferença da pesagem da amostra úmida e seca em estufa pela massa do material seco. Um ensaio do Índice de Suporte Califórnia (ISC), com espaçamento máximo de 300 m ou um por jornada diária, utilizando-se 1000 m de pista para materiais homogêneos. O número de ensaios poderá assim ser reduzido, desde que se verifique a homogeneidade do material. Pode-se ainda efetuar verificações das deflexões através da viga benkelmann. Os valores mínimos (X min) de ISC e GC, a serem confrontados com os especificados, serão calculados pelas seguintes fórmulas (DNER): X min = X – Ks

Onde: X é a media dos valores medidos: X = Xi / n K coeficiente de confiança, n o numero de valores, Prof. José Nuno Amaral Wendt

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Xi são os valores medidos, s é o desvio padrão: s

( x

xi)

2

(n 1)

O controle geométrico efetua-se após a execução da regularização, procedendo-se à relocação e ao nivelamento do eixo e dos bordos, permitindo-se as seguintes tolerâncias:  3 cm, em relação às cotas do projeto;  10 cm, quanto à largura da semi-plataforma (cada lado);  até 20% , para a flecha de abaulamento. 6.1.5. Execução: Após atingir o greide de projeto, procede-se a escarificação geral na profundidade de 20 cm (toda a vegetação e material orgânico da pista no leito serão removidos) seguida de pulverização (homogeneização) , umedecimento ou secagem, compactação e acabamento. 6.1.6. Medição: de projeto.

Será medida a área em m2 de plataforma concluída de acordo com os dados 6.2 - Reforço do sub-leito

6.2.1. Conceito: O reforço do sub-leito é constituído de camadas de materiais selecionados para complementar a sub-base, executado sobre o sub-leito devidamente compactado e regularizado. O reforço será previsto em projeto sempre que ocorrer materiais de baixo poder de suporte no sub-leito, e existir disponibilidade de materiais para esta camada. 6.2.2. Materiais: Os materiais deverão ter as seguintes condições : solos ou mistura de solos ISC superior ao sub-leito, expansão máxima de 1% e índice de grupo (IG) igual ou menor que o IG do sub-leito. 6.2.3. Execução: Prof. José Nuno Amaral Wendt

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Pavimentação

O reforço deverá ser colocado, espalhado e compactado em camadas de espessura máxima de 20 cm. O reforço compreende as operações de mistura e pulverização, umedecimento ou secagem, espalhamento, compactação e acabamento, na pista previamente preparada, na largura desejada e nas quantidades que permitam atingir a espessura projetada após a compactação. A espessura mínima de reforço será de 10 cm, após a compactação.

6.2.4. Equipamentos: Escavação de solos, carga, transporte, mistura em usina de solos (se necessário), motoniveladora com escarificador, carro tanque distribuidor de água, rolos compactadores e grade de disco. 6.2.5. Controle Tecnológico O controle geotécnico deverá ser procedido com os seguintes ensaios: Ensaio de compactação para cada 300 m de pista ou um por jornada diária, podendo utilizar-se 1000 m em caso de materiais homogêneos.  Determinação da massa especifica aparente seca in situ, por camada e para cada 100 m de pista, para verificação do grau de compactação. O grau de compactação do reforço deverá ser sempre 100% da massa específica aparente máxima dada pelo ensaio Normal de compactação. Estas determinações deverão ser feitas alternadamente nos bordos e no eixo, de preferência seguindo sempre uma mesma ordem : bordo direito, eixo, bordo esquerdo, etc. Os trechos do reforço que não se apresentarem devidamente compactados, deverão ser escarificados, e os materiais pulverizados, convenientemente misturados e recompactados. Ensaio de umidade, imediatamente antes da compactação, por camada e para  cada 100 m de pista, com tolerância de +/- 2% da umidade ótima. Ensaio de caracterização dos materiais (granulometria consistência,  equivalente de areia) para cada 300 m de pista ou um por jornada diária, podendo utilizarse 1000 m em caso de materiais homogêneos. Um ensaio de Índice de Suporte Califórnia, com energia de compactação  equivalente a do ensaio Normal de compactação, para cada 300 m de pista ou um por jornada diária, podendo utilizar-se 1000 m em caso de materiais homogêneos. Poderá ser exigido verificação da homogeneidade da compactação através do  penetrometro dinâmico, e medida das deflexões através da viga benkelmann. Para controle geométrico a camada de reforço do sub-leito, prevista em projeto, devidamente acabada e antes da colocação da camada subsequente, deverá apresentar as seguintes condições geométricas: Largura : 10 cm  Espessura: 3 cm da espessura do projeto para valores individuais, e na  média entre 0 a –2cm. 


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6.2.6. Medição: O reforço será medido em volume (m3) de material compactado na pista, considerada as larguras e espessuras medias obtidas no controle geométrico, não se admitindo quantitativos superiores aos de projeto. O serviço inclui mão de obra, materiais, equipamentos, limpeza e expurgo de ocorrência de materiais, escavação, transporte, espalhamento, mistura e pulverização, umedecimento ou secagem, compactação e acabamento na pista. 6.3 - Execução sub-base estabilizada granulometricamente 6.3.1. Conceito: A sub-base granular é constituída de camadas de materiais selecionados para complementar a base, executados sobre o sub-leito ou reforço do sub-leito. Previstos em projeto sempre que ocorrerem materiais de baixo poder de suporte no sub-leito e/ou reforço que originam espessuras elevadas de base, que, neste caso, poderá ter uma parcela da base substituída pelo material da sub-base, desde que ocorra disponibilidade de materiais de sub-base a um custo menor que a base. Quando o material da sub-base for agregado graúdo e a camada inferior a subbase for constituído de solo siltoso ou argiloso (mais de 35% passando na peneira 200), deve-se construir uma camada de bloqueio entre a sub-base e a camada de solo. 6.3.2. Materiais e execução A execução da camada envolverá a utilização de solos, mistura de solos, mistura de solo e material britado, escoria ou produtos de britagem, isento de grumos, matéria orgânica e detritos vegetais, atendendo as seguintes condições: IG igual a zero, Fração retida na peneira 10 constituída de partículas duras, ISC 20 Expansão 1% (para solos lateriticos expansão 0,5%) A sub-base deverá ser misturada, umedecida ou secada, espalhada e compactada em camadas de no máximo 20 cm após a compactação, na largura desejada, em quantidades e camadas que permitam atingir a espessura projetada, após a compactação. A espessura mínima de sub-base será de 10 cm, após a compactação. Denomina-se macadame seco a camada de sub-base constituída de pedra pulmão e brita. 6.3.3. Controle Tecnológico (geotécnico e geométrico): Para controle geotécnico serão procedidos os seguintes ensaios: Ensaios de caracterização do material, por camada e para cada 300 m de pista ou por jornada diária, podendo-se utilizar 1000 m no caso de materiais homogêneos. Ensaio de compactação por camada e para cada 300 m de pista ou por jornada diária, podendo-se utilizar 1000 m no caso de materiais homogêneos. Prof. José Nuno Amaral Wendt

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Ensaio de Índice Califórnia, e expansão obtida no ensaio de ISC menor ou igual a 1% (0,5% para solos lateriticos), com energia de compactação equivalente a do ensaio Intermediário ou modificado de compactação, por camada e para cada 300 m de pista ou por jornada diária, podendo-se utilizar 1000 m no caso de materiais homogêneos. Umidade higroscópica do material (ótima +/- 2%), imediatamente antes da compactação, para cada 100 m de pista, Massa especifica aparente seca in situ, para cada 100 m de pista, para calculo de GC. O diâmetro máximo das partículas deverá ser igual ou inferior a 2/3 da espessura da camada. Para o controle Geométrico, a camada de sub-base, prevista em projeto, devidamente acabada e antes da colocação da camada subsequente, deverá apresentar as seguintes condições geométricas: Largura : mais ou menos 0,10 m em relação a largura do projeto Espessura: 10% Flecha de abaulamento: até 20% em excesso, não se tolerando falta. 6.3.4. Equipamentos: Escavação em solo ou rocha, britagem (se necessário), usina de solos (se necessário), transporte, motoniveladora, carro pipa, rolos, grade de discos. 6.3.5. Medição: A sub-base será medida em volume (m3) de material compactado, conforme seção transversal, considerando as larguras e espessuras medias obtidas, não se considerando quantitativos superiores ao projeto. 6.4.

Sub-base de solo melhorado com cimento

Camada proveniente da mistura intima e compactada de solo, cimento e água em proporções previamente determinadas por processo próprio de dosagem em laboratório. O solo deverá ter porcentagem máxima passante na peneira 200 de 50%, LL máximo de 40% e IP máximo de 18%. A mistura de solo, cimento e água, depois de deixada solta para curar por 72 horas, deverá apresentar IG zero, ISC mínimo de 30% e expansão máxima de 1%. A espessura máxima de compactação será 20 cm, e a espessura mínima da camada terá 10 cm. 6.5.

Execução de bases estabilizadas granulometricamente

6.5.1. Conceito:


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As bases estabilizadas granulométricamente são constituídas de camadas de solos, misturas de solos, misturas de solo e materiais britados, ou produtos totais de britagem, executada sobre a sub-base, reforço ou sub-leito. 6.5.2. Materiais e Execução A base será executada com materiais que preencham os seguintes requisitos :  Deverão possuir composição granulométrica enquadrada em uma das faixas do quadro 6.1. nø 40 deverá apresentar limite de liquidez  a fração que passa na peneira inferior ou igual a 25% e índice de plasticidade inferior ou igual a 6%; quando esses limites forem ultrapassados, o equivalente de areia deverá ser maior que 30%;  a porcentagem do material que passa na peneira n ø 200 não deve ultrapassar 2/3 da porcentagem que passa na peneira nø 40;  o índice de suporte Califórnia não deverá ser inferior a 60% e a expansão máxima será de 0,5%,  Para rodovias em que o tráfego previsto para o período de projeto ultrapassar o valor N = 5 x 10 6, o índice de suporte Califórnia do material da camada de base não deverá ser inferior a 80%;  O agregado retido na peneira n.º 10 deve ser constituído de partículas duras e duráveis, isentas de fragmentos moles, alongados ou achatados, isentos de matéria vegetal ou outra substância prejudicial. Quando submetido ao ensaio de Los Angeles , não deverá apresentar desgaste superior a 55%, admitindo-se valores maiores em caso de experiência satisfatória. Quadro 6.1: Faixas granulométricas para base estabilizada granulométricamente em função do número N (DNER):

PENEIRAS

PARA N > 5 X 10

PARA N < 5 X 10

Mm

A

B

C

D

E

F

2"

50,8

100

100

-

-

-

-

1"

25,4

-

75 - 90

100

100

100

100

3/8"

9,5

30 – 65

40 - 75

50 – 85

60 - 100

-

-

Nø 4

4,8

25 – 55

30 - 60

35 – 65

50 - 85

55 – 100

-

Nø 10

2,0

15 – 40

20 - 45

25 – 50

40 - 70

40 – 100

55 – 100

Nø 40

0,42

8 – 20

15 - 30

15 – 30

25 - 45

20 – 50

30 – 70

Nø200

0,074

2 – 8

5 - 15

5 - 15

10 - 25

6 - 20

8 – 25

Fonte: DNER ES 303/97 p. 03

A execução compreende as operações de espalhamento, mistura e pulverização, umedecimento ou secagem, compactação e acabamento dos materiais importados, realizadas na pista, devidamente preparada na largura desejada, nas quantidades que permitam, após a compactação, atingir a espessura projetada. Prof. José Nuno Amaral Wendt

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Quando houver necessidade de executar camadas de base com espessura final superior a 20 cm, estas serão subdivididas em camadas parciais, nenhuma delas excedendo a espessura de 20 cm. A espessura mínima de qualquer camada de base será de 10 cm, após a compactação. O grau de compactação deverá ser, no mínimo, 100%, em relação à massa específica aparente, seca, máxima, e o teor de umidade deverá ser a umidade ótima do ensaio citado 2%. 6.5.3. Controle Tecnológico: Para controle tecnológico serão executados os seguintes ensaios: Um ensaio de caracterização e de equivalente de areia a cada 300m de pista ou por jornada diária de 8 horas, podendo ser 1000 m no caso de materiais homogêneos. Determinações de massa específica aparente, "in situ", após compactação, com espaçamento máximo de 100 m de pista, nos pontos onde foram coletadas as amostras para os ensaios de compactação; Determinação do teor de umidade, cada 100 m, imediatamente antes da compactação; Ensaio do índice de suporte Califórnia, e expansão, com espaçamento máximo de 300 m de pista ou por jornada diária de 8 horas, podendo ser 1000 m no caso de materiais homogêneos. Ensaio de compactação, segundo o método DNER - ME 129 (energia modificada ou intermediaria), para determinação da massa específica aparente, seca, máxima, com espaçamento máximo de 300m de pista ou por jornada diária de 8 horas, podendo ser 1000 m no caso de materiais homogêneos. Para Controle Geométrico, após a execução da base, proceder-se-á à relocação e ao nivelamento do eixo e dos bordos, permitindo-se as seguintes tolerâncias : 10 cm, quanto à largura da plataforma; 20%, em excesso, para a flecha de abaulamento, não se tolerando falta. Na verificação do desempenho longitudinal da superfície não se tolerarão flechas maiores que 1,5 cm, quando determinadas por meio de régua de 3,00 m. espessura média da camada de base +/- 10% da espessura de projeto. No caso da aceitação de camada de base, dentro das tolerâncias, com espessura média superior à do projeto, a diferença não será deduzida da espessura do revestimento. 6.6. Base de solo melhorado com cimento Base de solo melhorado com cimento é uma mistura de solo escolhido, cimento e água, em proporções convenientes e previamente determinadas, mistura essa que, convenientemente uniformizada e compactada, satisfaz as condições exigidas para funcionar como base de pavimento. O solo deverá apresentar a composição granulométrica do quadro 6.2. A fração que passa na peneira 40 deverá apresentar LL 40% e IP 18%. O agregado retido na peneira 10 deve ser de partículas duras e duráveis. Quadro 6.2. Granulometria do solo para base de solo melhorado com cimento Prof. José Nuno Amaral Wendt

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PENEIRAS malha 2” 1” 3/8” n. 4 n. 10 n. 40 n. 200

mm 50,8 25,4 9,5 4,8 2,0 0,42 0,074

Pavimentação

FAIXAS A 100 30-65 25-55 15-40 8-20 2-8

B 100 75-90 40-75 50-60 20-45 15-30 5-15

C 100 50-85 35-65 25-50 15-30 5-15

D 100 60-100 50-85 40-75 25-45 5-20


A mistura solo, cimento e água, depois de deixada solta para curar por um período de 72 horas, devera apresentar as seguintes características: LL 25% IP 6% ISC 80% e Expansão máxima de 0,5%. 6.7. Base de solo cimento Base de solo cimento é uma mistura de solo escolhido, cimento e água, em proporções convenientes e previamente determinadas. O solo deverá apresentar as seguintes características: % passante na peneira de 65 mm (2½”): 100 % passante na peneira n. 4: 50 a 100 % passante na peneira n. 40: 15 a 100 % passante na peneira n.200: 5 a 35 LL, máximo: 40% IP, máximo: 18% A mistura de solo cimento deverá apresentar o valor mínimo de 21 kg/cm 2 para resistência a compressão aos 7 dias. 6.8 - Execução da Imprimação 6.8.1. Conceito: Consiste a imprimação na aplicação de uma camada de material betuminoso sobre a superfície de uma base concluída, antes da execução de um revestimento betuminoso qualquer, objetivando : aumentar a coesão da superfície da camada, pela penetração do material betuminoso empregado; promover condições de aderência entre a base e o revestimento; impermeabilizar a base. 6.8.2. Materiais e Execução: Para a imprimação será usado o asfalto diluído, que é a diluição de cimento asfáltico em solventes derivados do petróleo de volatilidade adequada, quando há necessidade de eliminar o aquecimento do CAP, ou utilizar um aquecimento moderado. Prof. José Nuno Amaral Wendt

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Os solventes funcionam somente como veículos para utilizar o CAP em serviços de pavimentação. A evaporação total do solvente após a aplicação do asfalto diluído deixa como resíduo o CAP que desenvolve, então, as propriedades cimentícias necessárias. A essa evaporação dá-se o nome de cura do asfalto diluído. Podem ser empregados asfalto diluído, tipo CM-30, admitindo-se CM-70 somente em camadas granulares de alta permeabilidade. A taxa de aplicação é aquela que pode ser absorvida pela base em 24 horas, devendo ser determinada experimentalmente, no canteiro da obra, sem deixar excesso na superfície e, que apresente uma penetração maior do que 3mm. A taxa de aplicação varia de 0,8 a 1,6 kg/m2, conforme o tipo e textura da base do material betuminoso escolhido. Para a varredura da superfície da base, usam-se, de preferência, vassouras mecânicas rotativas, podendo entretanto, ser manual esta operação. O jato de ar comprimido poderá, também ser usado. A distribuição do ligante deve ser feita por carros equipados com bomba reguladora de pressão e sistema completo de aquecimento, que permitam a aplicação do material betuminoso em quantidade uniforme. As barras de distribuição devem ser do tipo de circulação plena, com dispositivo que possibilite ajustamentos verticais e larguras variáveis de espalhamento do ligante. Os carros distribuidores devem dispor de tacômetro, calibradores e termômetros, em locais de fácil observação e, ainda, de um espargidor manual, para tratamento de pequenas superfícies e correções localizadas. O depósito de material betuminoso, quando necessário, deve ser equipado com dispositivo que permita o aquecimento adequado e uniforme do conteúdo do recipiente. O depósito deve ter uma capacidade tal que possa armazenar a quantidade de material betuminoso a ser aplicado em, pelo menos, um dia de trabalho. Após a perfeita conformação geométrica da base, procede-se à varredura da sua superfície, de modo a eliminar o pó e o material solto existentes. Aplica-se, a seguir, o material betuminoso adequado, na temperatura compatível com o seu tipo, na quantidade certa e de maneira mais uniforme. O material betuminoso não deve ser distribuído quando a temperatura ambiente estiver abaixo de 10ºC, ou em dias de chuva, ou, quando estiver iminente. A temperatura de aplicação do material betuminoso deve ser fixada para cada tipo de ligante, em função da relação temperaturaviscosidade. Deve ser escolhida a temperatura que proporcione a melhor viscosidade para espalhamento. As faixas de viscosidade recomendadas para espalhamento são de 20 a 60 segundos. Saybolt-Furol, para asfaltos diluídos. A viscosidade Sauybolt-Furol é o tempo, em segundos, que uma determinada quantidade de material betuminoso (60ml) leva para fluir através de um orifício de dimensões padronizadas, a uma determinada temperatura. O ensaio se destina a medir a consistência dos materiais betuminosos em estado líquido, de uma forma prática. Deve-se imprimir a pista inteira em um mesmo turno de trabalho e deixa-la, sempre que possível, fechada ao trânsito. Quando isto não for possível, trabalhar-se-á em meia pista, fazendo a imprimação da adjacente, assim que a primeira for permitida a sua abertura ao trânsito. O tempo de exposição da base imprimida ao trânsito será condicionado pelo comportamento da primeira, não devendo ultrapassar a 30 dias. A fim de evitar a superposição, ou excesso, nos pontos inicial e final das aplicações, devem-se colocar faixas de papel transversalmente, na pista, de modo que o início e o Prof. José Nuno Amaral Wendt

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término da aplicação do material betuminoso situem-se sobre essas faixas, as quais serão, a seguir, retiradas. Qualquer falha na aplicação do material betuminoso deve ser, imediatamente, corrigida. Na ocasião da aplicação do material betuminoso, a base deve se encontrar levemente úmida. 6.8.3. Controle Tecnológico: O material betuminoso, para todo carregamento que chegar à obra, deverá ser examinado em laboratório e constará de: 1 ensaio de viscosidade Saybolt-Furol, a diferentes temperaturas, para determinação da curva temperatura – viscosidade, para cada 100 t., 1 ensaio de destilação, para verificação da quantidade de solvente, a cada 100 t., 1 ensaio do ponto de fulgor, para cada 100 t; 1 ensaio de viscosidade cinemática a 60 o C A temperatura de aplicação deve ser a estabelecida para o tipo de material betuminoso em uso e verificada no caminhão espargidor. A taxa de aplicação será verificada através da colocação de bandejas, de peso e área conhecidas, na pista onde será feita a aplicação, pesando-se a bandeja após a passagem do carro distribuidor. 6.9 – Execução de Pintura de Ligação 6.9.1. Conceito: Consiste a pintura de ligação na aplicação de uma camada de material betuminoso sobre a superfície de uma base ou pavimento betuminosos, antes da execução de um revestimento betuminoso qualquer, objetivando promover a aderência entre este revestimento e a camada subjacente. 6.9.2. Materiais e Execução: Na pintura de ligação é usada a emulsão asfáltica que é uma dispersão coloidal de uma fase asfáltica em um fase aquosa (direta), ou, então, uma fase aquosa dispersa em uma fase asfáltica (inversa), com ajuda de um agente emulsificante. São obtidas combinando com água o asfalto aquecido, em um meio intensamente agitado, e na presença dos emulsificantes, que têm o objetivo de dar uma certa estabilidade ao conjunto, de favorecer a dispersão e de revestir os glóbulos de betume de uma película protetora, mantendo-os em suspensão. (DNER, 1996). As emulsões asfálticas são classificadas quanto a velocidade de ruptura em ruptura rápida, ruptura média e ruptura lenta, mas apenas as emulsões de ruptura rápida, com uma percentagem relativamente baixa de emulsificante, são indicadas para pinturas de ligação. (DNER, 1996) Podem ser empregadas as emulsões asfálticas de ruptura rápida tipos RR-1C, diluída em água , na proporção 1:1 e tipo RR-2C, podendo-se então aumentar a quantidade de água de diluição por ser esta mais viscosa que a RR-1C. Prof. José Nuno Amaral Wendt

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A taxa de aplicação será função do tipo de material betuminoso empregado, devendo-se situar-se em torno de 0,8 a 1,0 kg/m² da emulsão diluída com água. Considerando a diluição e o percentual de água na emulsão não diluída, resulta uma taxa de emulsão de 0,4 a 0,5 e de ligante entre 0,3 a 0,4 kg/m 2. Para a varredura da superfície da base, usam-se, de preferência, vassouras mecânicas rotativas, podendo entretanto, ser manual esta operação. O jato de ar comprimido poderá, também ser usado. A distribuição do ligante deve ser feita por carros equipados com bomba reguladora de pressão e sistema completo de aquecimento, que permitam a aplicação do material betuminoso em quantidade uniforme. As barras de distribuição devem ser do tipo de circulação plena, com dispositivo que possibilite ajustamentos verticais e larguras variáveis de espalhamento do ligante. Os carros distribuidores devem dispor de tacômetro, calibradores e termômetros, em locais de fácil observação e, ainda, de um espargidor manual, para tratamento de pequenas superfícies e correções localizadas. O depósito de material betuminoso, quando necessário, deve ser equipado com dispositivo que permita o aquecimento adequado e uniforme do conteúdo do recipiente. O depósito deve ter uma capacidade tal que possa armazenar a quantidade de material betuminoso a ser aplicado em, pelo menos, um dia de trabalho. Após a perfeita conformação geométrica da camada que irá receber a pintura de ligação, procede-se à varredura da sua superfície, de modo a eliminar o pó e o material solto existente. Aplica-se, a seguir, o material betuminoso adequado, na temperatura compatível com o seu tipo, na quantidade certa e de maneira mais uniforme. O material betuminoso não deve ser distribuído quando a temperatura ambiente estiver abaixo de 10ºC, ou em dias de chuva, ou, quando estiver iminente. A temperatura de aplicação do material betuminoso deve ser fixada para cada tipo de ligante, em função da relação temperaturaviscosidade. Deve ser escolhida a temperatura que proporcione a melhor viscosidade para espalhamento. Afim de evitar a superposição, ou excesso, nos pontos inicial e final das aplicações, devem-se colocar faixas de papel transversalmente, na pista, de modo que o início e o término da aplicação do material betuminoso situem-se sobre essas faixas, as quais serão, a seguir, retiradas. Qualquer falha na aplicação do material betuminoso deve ser, imediatamente, corrigida. Antes da aplicação do material betuminoso, no caso de bases de solo-cimento ou concreto magro, a superfície da base deve ser irrigada, afim de saturar os vazios existentes, não se admitindo excesso de água sobre a superfície. Essa operação não é aplicável quando se empregam materiais betuminosos, com temperaturas de aplicação superior a 100 C. 6.9.3. Controle Tecnológico: 1 ensaio de viscosidade Saybolt-Furol a 50 o C, para todo carregamento que chegar à obra, e ensaios a diferentes temperaturas para confecção da curva viscosidadetemperatura, 1 ensaio de resíduo por evaporação, para todo carregamento que chegar à obra; 1 ensaio de peneiração, para todo carregamento que chegar a obra; 1 ensaio de carga de partícula, Prof. José Nuno Amaral Wendt

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1 ensaio de sedimentação, para cada 1 00 t. O ensaio de destilação tem por finalidade determinar os constituintes da emulsão: quantitativamente – resíduo asfáltico. Coloca-se 200g de emulsão em um alambique metálico e procede-se o aquecimento através de anéis queimadores e do bico de Bunsen. Faz-se a leitura do destilado em uma proveta graduada e calcula-se a percentagem da fase aquosa em relação a massa inicial da emulsão, bem como a percentagem do resíduo asfáltico existente. O ensaio de peneiramento se destina em verificar a presença de glóbulos de asfaltos de grandes dimensões, consistindo em passar 1000ml de emulsão na peneira n.º 20 (0,84 mm), determinando-se a porcentagem, em peso, retida. As especificações admitem uma percentagem máxima retida de 0,10%. O ensaio de sedimentação caracteriza a capacidade de uma emulsão apresentar uma estabilidade à estocagem prolongada sem que haja separação das fases constituintes. O ensaio consiste em verificar a sedimentação após 5 dias, a qual não pode ser superior a 5% em peso. A temperatura de aplicação deve ser a estabelecida para o tipo de material betuminoso em uso. 6.10 – Execução de camada de Pré-Misturado a Quente (PMQ) 6.10.1. Conceito: O P.M.Q. é uma mistura, obtida em usina, de agregado e asfalto (ou alcatrão). Porém, as especificações quanto ao P.M.Q. são menos rigorosas do que as do C.B.U.Q., quer quanto a granulometria, quer quanto à estabilidade, ou quanto ao índice de vazios. Quadro 6.3: Faixas granulométricas para P.M.Q.


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Peneiras 1½ 1

A 100 95-100

B 100

C -

D -

E -

¾ ½

25-60

45-75

100 65-95

100

100

3/8 4 8

0-10 -

5-30 -

5-35 -

85-100 0-10

90-100 30-55 -

10 16 40 200

0-4 0-2

0-6 0-2

0-10 0-2

0-5 0-2

0-12 0-5

Fonte: DER/SC 1992

O pré-misturado à quente é uma mistura asfáltica usinada a quente composta por agregado mineral preponderantemente graúdo, cuja graduação confere à mistura maior percentagem de vazios, e material asfáltico. (DER/SC, 1992) Esta mistura betuminosa poderá ser empregada como camada de regularização nos revestimentos asfálticos de pavimentos existentes, ou como camada de ligação (binder) em pavimentos asfálticos 6.10.2. Materiais e Execução O agregado poderá ser constituído de pedra britada de granito ou basalto, e previamente aprovado pela fiscalização. 0 agregado graúdo deve se constituir de fragmentos sãos, duráveis, livres de torrões de argila e substâncias nocivas, 0 valor máximo tolerado, no ensaio de desgaste Los Angeles, é de 50%. Deve apresentar boa adesividade. Submetido ao ensaio de durabilidade, com sulfato de sódio, não deve apresentar perda superior a 15%, em 5 ciclos. O índice de forma não deve ser inferior a 0,4. A porcentagem de grãos de forma defeituosa (Ensaio de lamelaridade) não poderá ultrapassar 25%. O diâmetro nominal máximo do agregado deverá ser no máximo 2/3 da espessura prevista para camada de regularização ou camada de base. (DER, 1992) A temperatura de aplicação do cimento asfáltico deve ser determinada para cada tipo de ligante, em função da relação temperatura-viscosidade. Não devem ser feitas misturas a temperaturas inferiores a 107ºC nem superiores a 177ºC. Os agregados devem ser aquecidos à temperatura de 10ºC a 15ºC acima da temperatura do ligante betuminoso. A mistura betuminosa produzida deverá ser transportada, da usina ao ponto de aplicação, nos veículos basculantes antes especificados. Quando necessário, para que a mistura seja colocada na pista à temperatura especificada, cada carregamento deverá ser coberto com lona ou outro material aceitável, com tamanho suficiente para proteger a mistura. Prof. José Nuno Amaral Wendt

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As misturas betuminosas devem ser distribuídas somente quando a temperatura ambiente se encontrar acima de 10ºC, e com tempo não chuvoso. A distribuição do pré-misturado à quente deve ser feita por máquinas acabadoras, conforme já especificado. Caso ocorram irregularidades na superfície da camada, estas deverão ser sanadas pela adição manual de mistura betuminosa, sendo esse espalhamento efetuado por meio de ancinhos e rolos metálicos. Imediatamente após a distribuição da mistura betuminosa, tem início a rolagem. Como norma geral, a temperatura de rolagem é a mais elevada que a mistura betuminosa possa suportar, temperatura essa fixada, experimentalmente, para cada caso. Caso sejam empregados rolos de pneus de pressão variável, inicia-se a rolagem com baixa pressão, a qual será aumentada à medida que a mistura for sendo compactada, e, consequentemente, suportando pressões mais elevadas. A compressão será iniciada pelos bordos, longitudinalmente, continuando em direção ao eixo da pista. Cada passada do rolo deve ser recoberta, na seguinte, de pelo menos, a metade da largura rolada. Em qualquer caso, a operação de rolagem perdurará até o momento em que seja atingida a compactação especificada. Durante a rolagem não serão permitidas mudanças de direção e inversão brusca de marcha, nem estacionamento do equipamento sobre o revestimento recém rolado. As rodas do rolo deverão ser umedecidas adequadamente, de modo a evitar a aderência da mistura. 6.10.3. Controle tecnológico 2 ensaios de granulometria do agregado, por semana de britagem; 1 ensaio de desgaste Los Angeles, antes da execução, ou quando houver variação da natureza do material; 1 ensaio de índice de forma 1 ensaio de equivalente de areia do agregado miúdo 1 ensaio de durabilidade 1 ensaio de adesividade 1 ensaio de granulometria do material de enchimento de cada carga que chegar a obra. Será procedido o ensaio de granulometria da mistura dos agregados resultantes das extrações citadas no item anterior. Serão efetuadas, no mínimo, oito medidas de temperatura, por dia, em cada um dos itens abaixo discriminados: do agregado, no silo quente da usina; do cimento asfáltico, na entrada do misturador da mistura em todos os caminhões, em cada caminhão, antes da descarga, será feita, pelo menos, uma leitura da temperatura. As temperaturas devem satisfazer aos limites especificados anteriormente. Prof. José Nuno Amaral Wendt

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O controle de compactação da mistura betuminosa deverá ser feito medindo-se a densidade aparente da mistura na pista, comparando-a com a densidade aparente do projeto. Deverá ser realizada uma determinação de densidade para cada 100m de pista. A relação percentual entre a densidade da mistura obtida na pista após a compressão e a densidade de projeto não poderá ser inferior a 96%. 6.10.4. Controle Geométrico: Será medida a espessura por ocasião do nivelamento, do eixo e dos bordos, antes e depois do espalhamento e compressão da mistura. Admitir-se-á variação de ±10%, da espessura de projeto, para pontos isolados, e até 5% de redução de espessura, em 10 medidas sucessivas, respeitados os pontos obrigatórios de passagem do greide. 6.11 – Execução de camada de Concreto Betuminoso Usinado à Quente (CBUQ) 6.11.1. Conceito: Concreto betuminoso é o revestimento flexível, resultante da mistura a quente, em usina apropriada, de agregado mineral graduado, material de enchimento (filler) e material betuminoso, espalhada e comprimida a quente. O CBUQ é o mais nobre dos revestimentos flexíveis. Consiste na mistura íntima do agregado - atendendo rigorosas especificações - e betume, devidamente dosado. A mistura deve ser feita em usina, com rigoroso controle de temperaturas do agregado e do betume, bem como da granulometria e do teor de betume, com controle também no transporte, aplicação e compressão, sendo estes serviços os de mais exigentes controles dos que compõem as etapas da pavimentação. 6.11.2. Materiais e Execução: Sobre a base imprimida, a mistura será espalhada, de modo a apresentar, quando comprimida, a espessura do projeto. Nas regiões sul, sudeste e centro-oeste emprega-se normalmente o cap de viscosidade intermediaria (CAP-20). Podem ser empregados os cap-7 e cap-40 em climas adequados a estas viscosidades. No norte ou nordeste, é fabricado cap segundo a classificação por penetração (cap-30/45, cap-50-60, cap- 85/100 e cap- 150/200). São utilizados nos projetos, também, ligantes betuminosos modificados. O agregado graúdo é aquele que fica retido na peneira de 2,0 mm (n.º 10) e deverá ser constituído por pedra, escoria, seixos britados ou não, ou outro material, apresentando partículas sãs, limpas e duráveis, livres de torrões de argila e outras substâncias nocivas, obedecidas, ainda as seguintes indicações: Valor de perda máxima de 12%, quando submetido ao ensaio de durabilidade com sulfato de sódio (DNER-ME 089) Valor máximo de 40% no ensaio de desgaste Los Angeles (DNER ME 035), admitindo-se valores maiores somente em caso de desempenho satisfatório em utilização anterior. Valor superior a 0,5 no índice de forma (DNER ME 086) Prof. José Nuno Amaral Wendt

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Valor satisfatório no ensaio de adesividade (DNER ME 078), utilizando-se, se necessário, melhorador de adesividade. O agregado miúdo pode ser areia, pó-de-pedra ou mistura de ambos. Suas partículas individuais deverão ser resistentes, apresentar moderada angulosidade, livres de torrões de argila e de substâncias nocivas. Deverá apresentar um equivalente de areia (DNER ME 054) igual ou superior a 55% e valor de perda máxima de 15%, quando submetido ao ensaio de durabilidade com sulfato de sódio. O material de enchimento deve ser constituído por materiais minerais finamente divididos, inertes em relação aos demais componentes da mistura, não plásticos, tais como cimento Portland, cal extinta, pós calcários ou cinzas volantes., e que atendam à granulometria do quadro 6.4. Quadro 6.4: Granulometria para materiais de enchimento (filler)

PENEIRA

PORCENTAGEM MÍNIMA PASSANDO

No 40

100

No 80

95

No 200

65

Fonte: DER/SC 1992, p.5 e DNER ES 313/97.

Quando da aplicação, deverá estar seco e isento de grumos. A mistura do concreto betuminoso deve satisfazer os requisitos do quadro 6.4. A faixa a ser usada deve ser aquela, cujo o diâmetro máximo seja igual ou inferior a 2/3 da espessura da camada de revestimento. As porcentagens de betume se referem à mistura de agregados, considerada como 100%. Para todos os tipos, a fração retida entre duas peneiras consecutivas não deverá ser inferior a 4% do total. Os depósitos para o ligante betuminoso deverão ser capazes de aquecer o material, às temperaturas fixadas pela Especificação. O aquecimento deverá ser feito por meio de serpentinas a vapor, eletricidade ou outros meios, de modo a não haver contato de chamas com o interior do depósito. Deverá ser instalado um sistema de circulação para o ligante betuminoso, de modo a garantir a circulação, desembaraçada e contínua, do depósito ao misturador, durante todo o período de operação. Todas as tubulações e acessórios deverão ser dotados de isolamento, a fim de evitar perdas de calor. A capacidade dos depósitos deverá ser suficiente para, no mínimo, três dias de serviço. A usina deverá estar equipada com uma unidade classificadora de agregados, após o secador, dispor de misturador tipo Pugmill, com duplo eixo conjugado, provido de palhetas reversíveis e removíveis, ou outro tipo capaz de produzir uma mistura uniforme. Deve, ainda, o misturador possuir dispositivo de descarga, de fundo ajustáveis e dispositivo para controlar o ciclo completo da mistura. Um termômetro, com proteção metálica e escala de 90 oC a 210oC, deverá ser fixado na linha de alimentação de asfalto, em local adequado, próximo à descarga do misturador. A usina deverá ser equipada, além disso, com um termômetro de mercúrio, pirômetro elétrico, ou outros instrumentos terProf. José Nuno Amaral Wendt

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mométricos aprovados, colocados na descarga do secador, para registrar a temperatura dos agregados. Quadro 6.5: Granulometria da mistura de agregados para C.B.U.Q.

Peneira

Porcentagem passando em peso Camada de ligação

Camada de ligação e

Camadas

(binder)

Rolamento

rolamento

mm

A

B

C

2”

50,8

100

-

-

1 ½”

38,1

95 – 100

100

-

1”

25,4

75 – 100

95 – 100

-

¾”

19,1

60 - 90

80 – 100

100

½”

12,7

-

-

85 – 100

3/8”

9,5

35 – 65

45 – 80

75 – 100

Nº 4

4,8

25 – 50

28 – 60

50 – 85

Nº 10

2,0

20 – 40

20 – 45

30 – 75

Nº 40

0,42

10 – 30

10 – 32

15 – 40

Nº 80

0,18

5 – 20

8-20

8 - 30

Nº200

0,074

1- 8

3 – 8

5 - 10

4,0 - 7,0

4,5 - 7,5

4,5 - 9,0

de

Betume solúvel no CS2 (em %)

Fonte: DER/SC 1992, p.6

O equipamento para espalhamento e acabamento deverá ser constituído de pavimentadoras automotrizes, capazes de espalhar e conformar a mistura no alinhamento, cotas e abaulamento requeridos. As acabadoras deverão ser equipadas com parafusos sem fim, para colocar a mistura exatamente nas faixas, e possuir dispositivos rápidos e eficientes de direção, além de marchas para a frente e para trás. As acabadoras deverão ser equipadas com alisadoras e dispositivos para aquecimento dos mesmos, à temperatura requerida, para colocação da mistura sem irregularidade. O equipamento em operação deve ser suficiente para comprimir a mistura à densidade requerida, enquanto esta se encontrar em condições de trabalhabilidade. Será constituído de rolos pneumáticos e rolos metálicos lisos tipo tandem. Os rolos pneumáticos devem possuir dispositivos de calibragem de variação de pressão dos pneus entre 2,5 a 8,4 kgf/cm2 (35 a 120 psi). Os caminhões, tipo basculante, para o transporte de concreto betuminoso, deverão ter caçambas metálicas robustas, limpas e lisas, ligeiramente lubrificadas com água e sabão, óleo cru fino, óleo parafínico, ou solução de cal, de modo a evitar a aderência da mistura às chapas. Sendo decorridos mais de sete dias entre a execução da imprimação e a do revestimento, ou no caso de ter havido trânsito sobre a superfície imprimada, ou, ainda, Prof. José Nuno Amaral Wendt

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ter sido a imprimação recoberta com areia, pó-de-pedra etc., deverá ser feita uma pintura de ligação. A temperatura de aplicação do cimento asfáltico deve ser determinado para cada tipo de ligante, em função da relação temperatura-viscosidade. A temperatura conveniente é aquela na qual o asfalto apresenta uma viscosidade situada dentro da faixa de 75 e 150 segundos Saybolt-Furol, indicando-se, preferencialmente, a viscosidade de 85 a 95 segundos Saybolt-Furol. Entretanto, não devem ser feitas misturas a temperaturas inferiores a 107oC e nem superiores a 177oC. O agregado deve ser aquecido a temperaturas de 10 a 15oC acima da temperatura do ligante. A produção do concreto betuminoso é efetuada em usinas apropriadas, conforme anteriormente especificado. O concreto betuminoso produzido deverá ser transportado, da usina ao ponto de aplicação, nos veículos basculantes antes especificados. Quando necessário, para que a mistura seja colocada na pista à temperatura especificada, cada carregamento deverá ser coberto com lona ou outro material aceitável, com tamanho suficiente para proteger a mistura. As misturas de concreto betuminoso devem ser produzidas e distribuídas somente quando a temperatura ambiente se encontrar acima de 10 oC, e com tempo não chuvoso. A distribuição do concreto betuminoso deve ser feita por máquinas acabadoras, conforme já especificado. Caso ocorram irregularidades na superfície da camada, estas deverão ser sanadas pela adição manual de concreto betuminoso, sendo esse espalhamento efetuado por meio de ancinhos e rolos metálicos. Imediatamente após a distribuição do concreto betuminoso, tem início a rolagem. Como norma geral, a temperatura de rolagem é a mais elevada que a mistura betuminosa possa suportar, temperatura essa fixada, experimentalmente, para cada caso. A temperatura recomendável, para a compressão da mistura, é aquela na qual o ligante apresenta um viscosidade Saybolt-Furol, de 140 15 segundos, para o cimento asfáltico (ou uma viscosidade específica Engler, de 40 5, para alcatrão). Caso sejam empregados rolos de pneus, de pressão variável, inicia-se a rolagem com baixa pressão, a qual será aumentada à medida que a mistura for sendo compactada, e, consequentemente, suportando pressões mais elevadas. A compressão será iniciada pelos bordos, longitudinalmente, continuando em direção do eixo da pista. Nas curvas, de acordo com a superelevação, a compressão deve começar sempre do ponto mais baixo para o mais alto. Cada passada do rolo deve ser recoberta, na seguinte, de pelo menos, a metade da largura rolada. Em qualquer caso, a operação de rolagem perturbará até o momento em que seja atingida a compactação especificada. Durante a rolagem não serão permitidas mudanças de direção e inversões bruscas de marcha, nem estacionamento do equipamento sobre o revestimento recém-rolado. As rodas do rolo deverão ser umedecidas adequadamente, de modo a evitar a aderência da mistura. Os revestimentos recém-acabados deverão ser mantidos sem trânsito, até o seu completo resfriamento. 6.11.3. Controle Geotécnico: Prof. José Nuno Amaral Wendt

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O controle de qualidade do material betuminoso constará do seguinte: 1 ensaio de viscosidade absoluta a 60oC ou 1 ensaio de penetração a 25oC, conforme a classificação por viscosidade ou penetração, para todo carregamento que chegar à obra; 1 ensaio de viscosidade Saybolt-Furol, a diferentes temperaturas para determinação da curva viscosidade –temperatura, para cada 100t, e 1 ensaio para todo carregamento que chegar à obra; 1 ensaio de ponto de fulgor, para todo carregamento que chegar à obra; 1 índice de suscetibilidade térmica, para cada 100 t; 1 ensaio de espuma, para todo carregamento que chegar à abra. O ensaio de suscetibilidade térmica de Pfeiffer e Van Doormaal que nas especificações brasileiras pode variar de –1 a +1; valores maiores que +1 indicam asfaltos oxidados, ou seja, pouco sensíveis a elevadas temperaturas e quebradiços quando a temperatura é baixa e valores menores que –1 indicam asfaltos muito sensíveis a altas temperaturas, ou seja, amolecem rapidamente. O ensaio de espuma é o ensaio para verificar a presença de voláteis no CAP, o CAP não deve apresentar espuma quando aquecido a 175 oC. O controle de qualidade dos agregados constará do seguinte: 2 ensaios de granulometria do agregado, por por jornada de 8 horas de trabalho; 1 ensaio de desgaste Los Angeles, por mês, ou quando houver variação da natureza do material; 1 ensaio de índice de forma para cada 900 m3; 1 ensaio de equivalente de areia do agregado miúdo por jornada de 8 horas de trabalho; 1 ensaio de granulometria do material de enchimento por jornada de 8 horas de trabalho. Será procedido o ensaio de granulometria da mistura dos agregados resultantes das extrações citadas no item anterior. Serão efetuadas medidas de temperatura, durante a jornada de 8 horas de trabalho, em cada um dos itens abaixo discriminados, com tolerância de +/- 5 oC: do agregado, no silo quente da usina; do ligante, na usina, da mistura, no momento da saída do misturador. Em cada caminhão, antes da descarga, será feita, pelo menos, uma leitura de temperatura. As temperaturas devem satisfazer aos limites especificados anteriormente +/5oC. O controle de compressão da mistura betuminosa deverá ser feito, preferencialmente, medindo-se a densidade aparente de corpos de prova extraídos da mistura comprimida na pista, por meio de brocas rotativas. Na impossibilidade de utilização deste equipamento, admite-se o processo do anel de aço. Para tanto, colocam-se sobre a base, antes do espalhamento da mistura, anéis de aço de 10 cm de diâmetro interno e de altura inferior à espessura da camada comprimida. Após a compressão são retirados os anéis e medida a densidade aparente dos corpos de prova neles moldados. Prof. José Nuno Amaral Wendt

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Deve ser realizada uma determinação, cada 500 m de meia pista, não sendo permitidas densidades inferiores a 97% da densidade do projeto. O controle de compressão poderá também ser feito, mediante as densidades aparentes dos corpos de prova extraídos da pista e comparando-as com as densidades aparentes de corpos de prova moldados no local. As amostras para moldagem destes corpos de prova deverão ser colhidas bem próximo do local onde serão realizados os furos e antes da sua compressão. A relação entre estas duas densidades não deverá ser inferior a 100%. 6.11.4. Controle Geométrico: Será medida a espessura por ocasião da extração dos corpos de prova na pista, ou pelo nivelamento, do eixo e dos bordos, antes e depois do espalhamento e compressão da mistura. Admitir-se-á variação de da espessura de projeto, até 5%. Durante a execução, deverá ser feito diariamente o controle de acabamento da superfície de revestimento, com auxílio de duas réguas, uma de 3,00 m e outra de 0,90 m, colocadas em ângulo reto e paralelamente ao eixo da estrada, respectivamente. A variação da superfície, entre dois pontos quaisquer de contato, não deve exceder a 0,5 cm, quando verificada com qualquer das réguas. O Quociente de irregularidade (QI) devera ser inferior a 35 contagens por km. Os desvios do eixo e bordos não deverão exceder 5 cm para mais ou para menos. 6.12. - Pré-misturado a frio (P.M.F.) O P.M.F. pode ser definido como a mistura de agregado e emulsão, em que o agregado é empregado sem prévio aquecimento, ou seja, à temperatura ambiente, espalhada e compactada a frio. É um produto menos nobre que o pré-misturado a quente e o concreto betuminoso. O ligante pode ser emulsão asfaltica cationica de ruptura media ou lenta. Agregado pode ser pedra, escoria, cascalho ou seixo rolado, britados. Devem consistir de partículas limpas, duras, livres de torrões de argila e substancias nocivas, e apresentar: Desgaste Los Angeles 40%; Índice de forma superior a 0,5; Durabilidade, perda inferior a 12%; Adesividade superior a 90%; Granulometria: conforme quadro 6.6. A mistura deve atender os valores especificados no quadro 6.7. Quadro 6.6. Composição do pré misturado a frio, porcentagem passante: Peneiras 1” 3/4 1/2 3/8 n. 4

mm 25,4 19,1 12,7 9,5 4,8


Faixas A 100 75-100 30-60 10-35

B 100 75-100 35-70 15-40

C 100 95-100 40-70 20-40

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D 100 95-100 45-80 25-45

Tolerância % 7 7 7 7 5 2011


n. 10 2,0 n. 200 0,075 Betume solúvel no CS 2

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5-20 0-5 4-6

10-24 0-5 4-6

10-25 0-8 4-6

14-30 0-8 4-6

5 2 2


Quadro 6.7. Especificações para pré misturado a frio Porcentagem de vazios - Vv Estabilidade mínima fluência

5 a 30 250 kgf (75 golpes) e 150kgf (50 golpes) 2 a 4,5 mm


6.13. Lama asfáltica 6.13.1. conceito: Mistura rica em emulsão asfáltica, agregado miudo,filler e água. Utiliza uma usina móvel (montada no caminhão de lama asfáltica). Pode ser empregada como camada de selamento, impermeabilização e rejuvenescimento de pavimentos. 6.13.2. materiais: O ligante empregado são as emulsões asfálticas de ruptura lenta RL -1c ou emulsões para lama asfáltica LA-1c, LA-2c ou LA-E. Os agregados são pedrisco e pó, areia e filler (cimento ou cal), se necessário. A água é adicionada para obter-se uma consistência adequada. Granulometria do filler: Peneira 40 0,42 mm Peneira 80 0,18 mm Peneira 200 0,074 mm

100% passante 95 a 100% passante 65 a 100% passante

Composição da mistura: Peneiras malha 3/8 1/4 4 8 10 16 30 40

mm 9,5 6,3 4,8 2,4 2 1,2 0,6 0,42


Porcentagem passante, em peso, faixas: A B C 100 100 85-100 80-100 100 90-100 60-85 50-90 65-90 45-75 30-60 40-60 22-40 Página 81

D 100 82-100 70-95 40-64 28-50 15-30 2011


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50 0,31 20-45 20-42 80 0,18 12-22 100 0,15 10-25 15-30 200 0,074 5-15 10-20 5-15 Peso mistura seca (kg) 4-6 2,5 - 5 5,5 - 8 Espessura (mm) 3 -4 2,5 - 3 4 – 6,5 Água na mistura (%) 10 - 20 10 - 20 10 - 15 Emulsão (%) 12 - 20 15 - 25 11 - 21 utilização I – II - V I-V III - V Observação: % de água e emulsão referem-se ao peso da mistura seca. Fonte: DER/SC, 1992.

8-20 5-15 8 -13 6 – 9,5 10 – 15 10 – 19 IV – VII

Utilização: I – enchimento de fissuras II – rejuvenescimento de revestimento com pequeno desgaste superficial. III – idem, com médio desgaste superficial. IV – idem, com grande desgaste superficial. V – capa selante de misturas abertas com textura lisa. VI – idem, de textura áspera. VII – revestimento de acostamento ou pista de trafego leve. 6.13.3. Equipamentos: Depósitos para materiais. Caminhão usina de lama asfáltica com silos, bomba, misturador, e rodo. Rolo pneumático Vassoura mecânica Ferramentas manuais. 6.13.4. Execução: A lama asfáltica não será executada em tempo chuvoso, ou temperatura baixo de 10 graus C a sombra. Após a limpeza, a superfície poderá receber pintura de ligação, se necessário (caso de superfície muito porosa). Quando não houver pintura, a superfície será umedecida, e aplicada a mistura da lama, com correções manuais onde necessário. Em quatro a seis horas após a aplicação, a superfície poderá receber três a cinco passadas de rolo de pneus, procedimento obrigatório em curvas, interseções ou trechos de pequeno trafego; nos demais a superfície tratada com lama poderá ser entregue ao trafego imediatamente após a aplicação. 6.14. Tratamento superficial: Revestimento executado na própria pista, através da aplicação de ligante asfalto liquido (CAP 7 aquecido ou emulsão asfáltica), seguindo-se recobrimento com agregado e compactação, caracterizado como tratamento superficial simples (TSS). Este processo Prof. José Nuno Amaral Wendt

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pode ser repetido mais uma ou duas vezes, originando o tratamento superficial duplo (TSD) ou triplo (TST). A ultima camada do tratamento superficial é denominada de capa selante por utilizar agregado miúdo. O ligante pode ser cap 7 (ou cap 150/200) e emulsões asfálticas, tipos RR 1c ou RR 2c, podendo ser utilizados ligantes modificados. Agregado pode ser pedra, escoria, cascalho ou seixo rolado, britados. Devem consistir de partículas limpas, duras, livres de torrões de argila e substancias nocivas, e apresentar: Desgaste Los Angeles 40%; Índice de forma superior a 0,5; Durabilidade, perda inferior a 12%; Granulometria: para TSS conforme quadro 6.8; TSD conforme quadro 6.10 e TST conforme quadro 6.12. Taxas: TSS conforme quadro 6.9; TSD conforme quadro 6.11 e TST conforme quadro 6.13. Quadro 6.8. granulometria de agregados para TSS Peneiras 1/2" 3/8” n. 4 n. 10 n. 200

Faixas A 100 85-100 10-30 0-10 0-2

mm 12,7 9,5 4,8 2,0 0,074

B 100 85-100 10-40 0-2

Tolerâncias % 7 7 7 5 5

Quadro 6.9. Taxas para TSS Ligante betuminoso 0,8 a 1,2 l/m2

Agregado pétreo 8 a 12 kg/m2

Quadro 6.10. Granulometria para TSD, porcentagem passante em peso: Peneiras Faixas Tolerâncias mm A (1ª camada) B (1ªou 2ª cam.) C (2ª camada) % 25,4 100 7 1” 3/4" 19,1 90-100 7 1/2" 12,7 20-55 100 7 9,5 0-15 85-100 100 7 3/8” n. 4 4,8 0-5 10-30 85-100 5 n. 10 2,0 0-10 10-40 5 n. 200 0,074 0-2 0-2 0-2 2 Quadro 6.11. Taxas para TSD Ligante betuminoso Prof. José Nuno Amaral Wendt

Agregado pétreo Página 83

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1ª camada 2ª camada 1ª e 2ª camada

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20 a 25 kg/m2 10 a 12 kg/m2 -

2 a 3 l/m2

Quadro 6.12. Granulometria para TST: Peneiras Faixas mm A B 28,1 100 1 1/2” 1” 25,4 90-100 3/4" 19,1 20-55 1/2" 12,7 0-15 100 3/8” 9,5 0-15 85-100 n. 4 4,8 10-30 n. 10 2,0 0-10 n. 200 0,074 0-2 0-2

C 100 85-100 10-40 0-2

Tolerâncias % 7 7 7 7 5 5 2

Quadro 6.13. Taxas para TST ª

1 camada 2ª camada 3ª camada 1ª, 2ª e 3ª camadas

Ligante betuminoso 2 a 3 l/m2

Agregado pétreo 20 a 25 kg/m2 10 a 12 kg/m2 5 a 7 kg/m2 -

6.15. Macadame betuminoso: Consiste de duas aplicações alternadas de ligante betuminoso sobre agregados de tamanho e quantidades especificadas, espalhadas, niveladas e comprimidas, podendo servir como base, reforço ou camada de revestimento, esta após selamento. Como ligantes podem ser empregados os diversos tipos de cap ou emulsões de ruptura rápida. O agregado pode ser pedra, cascalho ou seixo rolado, britados. Devem consistir de partículas limpas, duras, livres de torrões de argila e substancias nocivas, e apresentar: Desgaste Los Angeles 40%; Índice de forma superior a 0,5; Durabilidade, perda inferior a 12%; 6.16. Calçamentos Os calçamentos com pedras ou blocos em rodovias estão em desuso, substituídos pelo pavimento betuminoso ou rígido, sendo mais empregados em vias Prof. José Nuno Amaral Wendt

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urbanas. Entretanto, em locais sujeito a recalques, pode ser uma solução interessante, devido a possibilidade de correções e reaproveitamento do material. 6.16.1. Materiais: Os materiais empregados são uma base arenosa e o revestimento de paralelepípedos, ou blocos de concreto pre-moldados e articulados. a) paralelepípedos: peças prismáticas de granito ou basalto de resistência a compressão mínima de 1000 kg/cm 2 (100 Mpa), e dimensões geralmente entre 17 a 28 cm de comprimento, 11 a 17 cm de largura e de 11 a 15 cm de altura. b) Blocos: feitos de concreto de cimento portland, agregado e água, adequadamente dosado, vibrado e curado, para obter-se uma resistência a compressão simples mínima de 250 kg/cm 2 (25 Mpa), em media, com o mínimo de 20 Mpa por amostra. 6.16.2. equipamentos a) motoniveladora: para o preparo do sub-leito (regularização). b) Rolo compressor: compactação do sub-leito e pavimento. c) Basculantes: transporte de materiais. d) Ferramentas manuais: pá, picareta, ponteiro de aço, marreta, martelo, carrinho de mão, nível, corda, vassoura, etc. 6.16.3. Execução A terraplenagem e drenagem devem estar concluídas para a construção do pavimento. Inicia-se pelo preparo do sub-leito, escarificando e umedecendo ate a umidade ótima, para execução da compactação do sub-leito. Caso necessário, segundo o dimensionamento, executa-se uma sub-base com material de jazida adequado na espessura de projeto, e devidamente compactado. Segue-se a aplicação dos meios-fios, espalhamento da base de areia e assentamento do revestimento, obedecendo ao abaulamento previsto, e compactado com o rolo compressor, ou socado manualmente. 6.16.4. Dimensionamento A espessura mínima da base com o revestimento (EBR) deve ser de 23 cm. Verifica-se se esta espessura é suficiente para proteger o sub-leito, em função do seu CBR. Caso o CBR do sub-leito exija uma espessura maior que 23 cm, será projetada uma sub-base de espessura 15 cm ou superior, com CBR adequado ao trafego. Prof. José Nuno Amaral Wendt

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O CBR necessário ao sub-leito em função da espessura de base mais revestimento (EBR) determina-se pela equação de Peltier: CBR = [ 100 + 150 . ( P ) 0,5 . K – 5 . EBR ] / EBR Sendo: P = carga por roda em toneladas, normalmente utiliza-se 6. K = coeficiente em função do numero de veículos comerciais (ônibus e caminhões), utilizando-se: K=1 para ate 100 veículos comerciais/dia, K=1,1 entre 100 e 300 veículos comerciais/dia, e K=1,2 acima de 300 veículos comerciais/dia. Exemplo: Um calçamento com paralelelepipedos de espessura 13 cm e uma base de areia de 10 cm (totalizando a espessura mínima de 23 cm), e trafego de 200 veículos comerciais/dia, qual deve ser o CBR mínimo do sub-leito (ou do reforço, caso necessário)? R. Pela equação de Peltier: CBR = 17. Havendo necessidade de reforço, a espessura de reforço obtém-se pela espessura total (E) de pavimento necessário a um determinado CBR de sub-leito, obtido pela expressão: E = [ 100 + 150 . ( P ) 0,5 . K] / ( CBR + 5 ) Exemplo: Caso o CBR do sub-leito do exercício anterior seja 7, qual a espessura de reforço de CBR mínimo de 17 a ser aplicado? R. 19 cm. 6.17. Pavimentos rígidos; Os materiais constituintes são os mesmos das bases rígidas, com condições de resistir aos esforços horizontais e distribuir esforços verticais à sub-base.


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No caso dos paralelepípedos rejuntados com cimento, a tomada das juntas é feita com argamassa de cimento e areia, o que dá ao conjunto alguma rigidez, justificando a classificação. O revestimento rígido por excelência, no entanto, é o revestimento de concreto de cimento. Executado em vias de importância, nos primeiros tempos da pavimentação no Brasil teve reduzida sua utilização com o surgimento dos revestimentos flexíveis devido ao menor custo de implantação destes últimos. Entretanto, com o aumento do trafego e a necessidade de revestimentos betuminosos mais espessos, o revestimento de concreto torna-se viável, devido ao seu custo menor de manutenção. Para o concreto de pavimentos recomenda-se a resistência característica a flexão em corpos de prova prismáticos de 4,5 Mpa aos 28 dias. A Associação Brasileira de Cimento Portland – ABCP, apresenta uma correlação entre a resistência a flexão (fct) e a resistência a compressão simples (fc), dada por: fc = ( fct / 0,56 ) 1,67 devendo o fc ser adicionado de 0,84 vezes o desvio padrão para se obter o fcj. O desvio padrão de fc, quando não conhecido, adota-se 4 Mpa para controle rigoroso, 5,5 Mpa para controle médio e 7 Mpa para controle brando. O pavimento de concreto de cimento pode ser constituído de placas de concreto de cimento simples. As dimensões das placas, neste caso, são definidas por juntas transversais e longitudinais. Caso não se queira as juntas para controle das fissuras, estas fissuras podem, também, ser controladas através do emprego de armadura distribuída, sem função estrutural, somente para impedir a separação das faces fissuradas. As juntas transversais são necessárias devido a retração do concreto durante a cura, e a movimentação das placas devido a dilatação térmica. No caso de cargas intensas (trafego pesado), para que estas cargas aplicadas numa placa sejam distribuídas as placas vizinhas, colocam-se barras de transferencia de esforços nas juntas transversais, com a finalidade de distribuir os esforços verticais, mas sem impedir a movimentação horizontal de uma placa em relação a outra. Eventualmente, poderemos ter necessidade de executar uma junta transversal não programada, em virtude de alguma pane no serviço. As juntas longitudinais se devem a fissuras causadas pela variação térmica. As juntas longitudinais devem ficar espaçadas no máximo de 3,75 m. Neste caso, podem ser utilizadas barras de ligação, para impedir qualquer movimentação lateral indesejável. A área de aço por metro de comprimento de junta (As) obtém-se pela expressão: As = 36000 . b. h / (100 S ) onde b= distancia entre juntas ou entre junta e borda da placa (m), h = espessura da placa (m) S = tensão admissível do aço (Mpa), geralmente 2/3 da tensão de escoamento. O comprimento L da barra de ligação, em cm, é dado por: L = [ ( S . d ) / 4,9 ] + 7,5 Prof. José Nuno Amaral Wendt

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onde d é o diâmetro da barra de ligação. Alem das juntas transversais e longitudinais normais, projetam-se ainda juntas de dilatação nas cabeceiras de pontes ou cruzamento com outras vias de pavimento rígido. Espaçamento recomendado entre juntas transversais: Tipo de agregado graúdo Pedra britada granítica Pedra britada calcarea Seixo rolado, pedregulho silicoso, pedregulho d<19mm, escoria

Espaçamento Até 7,5 m Até 6,0 m Até 4,5 m

Dimensões das barras de transferencia (aço CA 25) Espessura da placa Ate 17 cm 17,5 a 22 cm 22,5 a 30 > que 30 cm

Bitola (mm) 20 25 32 40

Comprimento (mm) 460 460 460 460

Espaçamento (mm) 300 300 300 300

Para vedação das juntas, impedindo infiltrações e expulsão de materiais pelas juntas, aplicam-se selantes adequados, aplicados no reservatório do selante a frio (emulsão, asfalto diluído, mastiques), a quente(asfalto, com ou sem borracha e filler) ou de pre-moldados (borracha, cortiça, espuma, poliuretano, polietileno, pvc, neoprene, gaxetas, elastomeros).


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Gráficos de dimensionamento de pavimentos rígidos Gráfico 1: Eixo simples

Gráfico 2: Eixo duplo

Gráfico 3: Eixos Triplos.

Fonte: ABCP


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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

SENÇO, W. Manual de Técnicas de Pavimentação. São Paulo, Pini, 1997 BUZATTI,Dauro J. Laboratório de Asfalto. Belo Horizonte,1991 RICARDO, Hélio e CATALANI, Guilherme. Manual Prático de Escavação. São Paulo: Pini, 1990. DNER. Manual de Pavimentação. MARCON, A. F. Considerações sobre método de avaliação de superfície de pavimentos. 29 ª reunião anual de pavimentação. Anais. Cuiabá: 1995. CARDOSO, Samuel Hanthequeste. Avaliação Estrutural e Funcional de Pavimentos asfálticos. Florianópolis: DER/SC, 1997. DER/SC. Especificações gerais para obras rodoviárias. Florianópolis: 1992. SOUZA, Murillo L. Método de projeto de pavimentos flexíveis. Rio de Janeiro: IPR, 1979. SANTANA, H. Manual de pre-misturados a frio. Rio de Janeiro: IBP, 1992. DER/SC. Especificações para projeto e execução de pavimentação a paralelepípedo e lajota. Florianópolis: 1981. ABCP, Construção de pavimentos de concreto simples, 1998 ABCP, Projeto de juntas em pavimentos rodoviários de concreto, 1998.

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