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ANÁLISE DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DO PAVIMENTO RECICLADO COM ADIÇÃO DE CIMENTO PARA REFORÇO DE BASE EM RODOVIAS,
ESTUDO DE CASO: BR-010/TO.
Eloisa Elias Ribeiro Rosa¹ Esp. Wilian Mateus de Sousa Almeida² Bel. Gledson Diorgenes Santos Castro3
RESUMO
O transporte rodoviário é o que mais se destaca em comparação aos outros meios de transportes, representando o avanço econômico e social, a facilidade de escoação de mercadorias, menor distância entre polos produtivos e acesso a serviço de bens e pessoas, porém enfrenta graves problemas com a baixa qualidade da infraestrutura. Durante o tempo de vida, várias patologias surgem no pavimento, evoluindo gradativamente até acabar com a capacidade de suporte do pavimento. Com a necessidade da restauração dos pavimentos degradados, beneficiando tanto a economia como o ambiente, surge a técnica da reciclagem profunda a frio in situ, onde o revestimento ou uma camada estrutural pode ser reaproveitada, diminuindo a exploração de novos materiais em jazidas ou pedreiras. Este trabalho tem como objetivo avaliar as melhorias das propriedades mecânicas na camada de base de rodovia, através de ensaios (Análise Granulométrica, Índice de Suporte Califórnia ou CBR, Limite de Liquidez, Limite de Plasticidade) com o material reciclado proveniente da mistura solo/revestimento homogeneizados por meio da máquina recicladora com a adição de cimento em proporções definidas de 1, 2 %, obtidos na BR 010/TO.
Palavras-chave: Reciclagem Profunda; Rodovia; Pavimento Reciclado; Estabilização; Reforço de Base.
ABSTRACT Road transport is the most important in comparison to other means of transport, representing economic and social progress, the ease of transport of goods, less distance between productive poles and access to services of goods and people, but faces serious problems with the poor quality of the infrastructure. During the life time, several pathologies appear on the pavement, gradually evolving until the pavement's support capacity is eliminated. Due to the need to restore degraded pavements, benefiting both the economy and the environment, the technique of deep cold recycling in situ, where the coating or a structural layer can be reused, reduces the exploitation of new materials in quarries or quarries. The objective of this work is to evaluate the mechanical properties improvements in the base layer of road, through tests (Analysis Particle Size, Support Index California or CBR, Liquidity Limit, Plasticity Limit) with the recycled material coming from the soil / homogenized by the recycle machine with the addition of cement in defined proportions of 1.2% obtained in BR 010 / TO. Keywords: Deep Recycling; Highway; Recycled Flooring; Stabilization; Base Reinforcement.
¹Eloisa Elias Ribeiro Rosa, Graduando(a) em Engenharia Civil, Universidade de Gurupi (UNIRG). Gurupi/TO, [email protected] ²Profº Orientador Esp. Wilian Mateus de Sousa Almeida, Pós Graduado em Engenharia de Segurança, Mestrando em agroenergia, Professor do Curso de graduação de Engenharia Civil, Universidade de Gurupi(UNIRG), Gurupi/TO. [email protected] 3 Coorientador Bel. Gledson Diorgenes Santos Castro, Bacharel em Engenharia Civil. [email protected]
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1 INTRODUÇÃO
No Brasil, atualmente, existe um predomínio do transporte rodoviário
comparado aos outros meios, onde é visível sua importância para o
desenvolvimento nacional. A rodovia representa mais que um meio de ligação de um
ponto a outro, ela retrata o avanço econômico, social, a facilidade de escoação de
mercadorias, menor distância entre polos produtivos e facilidade a acesso de
serviços e bens as pessoas.
Das rodovias avaliadas pela Confederação Nacional dos Transportes - CNT
(2017) 61,8% apresentam algum tipo de problema no estado geral, (33,6% em
estado Regular, 20,1% Ruim e 8,1% Péssimo), 50% dos trechos avaliados tem
problema no pavimento, 59,2% apresentam deficiência na sinalização e 77,9%
possuem falhas na geometria.
Um componente de fácil concepção pelos que utilizam a via é o estado de
conservação, onde é um fator determinante para o desempenho durante viagens. A
má condição da rodovia influencia fundamentalmente no conforto e segurança, como
aumenta o custo de manutenção dos veículos, maior consumo de combustíveis,
lubrificantes, pneus, freios entre outros.
Pavimentos deteriorados possuem propriedades de baixa qualidade e
grandes defeitos (trincas, panelas e desagregação). A danificação de um pavimento
é motivada por condições climáticas rígidas, volume acentuado de tráfego e excesso
de cargas, também pela qualidade e a manutenção rotineira da estrada. A maioria
das patologias desses pavimentos é de cunho evolutivo, onde se não tratadas a
tempo sua recuperação se torna mais onerosa. Para isso deve ser adotado técnicas
de manutenção ou restauração rodoviária
As técnicas industriais introduzidas na manutenção e restauração de
rodovias, produz uma grande quantidade de resíduos, que em grande maioria não é
destinado corretamente, aumentando a preocupação relacionada a preservação do
meio ambiente e dos impactos gerados por essas metodologias.
Uma das técnicas empregadas para mitigar esse impacto consiste na mistura
do pavimento fresado (pavimento reciclado) com o solo do terreno com o intuito de
conseguir melhora nas características mecânicas do solo, podendo ser
acrescentado de um estabilizante.
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O aumento de ocorrência de defeitos estruturais no pavimento localizado na
BR 010/TO é constituído de várias “panelas”, que proporcionam a contaminação da
camada de base existente, por meio da ocorrência de “borrachudos”, , que permitem
além da infiltração de elementos estranhos ao pavimento, mas também permitem o
bombeamento de material granular fino, elevando o índice de vazios da camada, por
conseguinte reduzindo sua resistência até o colapso total do revestimento, formando
pontos de acumulo de umidade, agravando ainda mais a incidência de defeitos
estruturais no pavimento.
Embora a estabilização granulométrica realizada com o incorporamento do
pavimento reciclado pudesse proporcionar um melhor enquadramento da faixa
granulométrica, não irá aumentar a resistência mecânica da base suficiente para
compensar a redução na resistência realizada pelo trabalho da recicladora que iriam
diminuir o agregado devido ao atrito dos discos da recicladora.
Neste trabalho apresenta-se a destinação deste material fresado incorporado
a base através da reciclagem a frio com adição de cimento, com o intuito de
melhorar sua capacidade de resistência, minimizando o custo total comparado a
uma pavimentação tradicional. Tem como foco avaliar a melhoria das propriedades
mecânicas através de ensaios do material reciclado, proveniente da mistura
solo/revestimento homogeneizados por meio da máquina recicladora com a adição
de cimento obtidos na BR 010/TO (km 93 ao km 181,4), entre os municípios de
Paranã a Natividade/TO.
2 PAVIMENTO
O pavimento é uma estrutura de várias camadas de espessuras finitas,
construída acima de uma camada final de terraplenagem, com o intuito técnico e
econômico de resistir aos esforços originados do tráfego de veículos e do clima, e a
proporcionar aos usuários melhores condições de rolamento. (BENUCCI et. Al,
2008).
O pavimento constitui-se de uma estrutura composta por camadas
sobrepostas de diversos materiais compactados a partir do subleito do corpo
estradal, apropriada para satisfazer tanto estrutural como operacionalmente as
cargas do tráfego, de modo durável e com baixo custo com vários meios para a
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realização dos serviços de manutenção corretiva, preventiva e reabilitação.
(BALBO,2007)
2.1 PAVIMENTOS RÍGIDOS
Pavimentos rígidos são aqueles pouco deformáveis, constituídos
principalmente de concreto de cimento. Rompem por tração na flexão, quando
sujeitos a deformações. (SENÇO, 2008).
Segundo DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes
(2006), os pavimentos rígidos geralmente desenvolvidos de concreto de cimento
Portland, são compostos de uma camada de concreto de cimento Portland (podendo
ser placas armadas ou não), assentada sobre uma camada de material granular ou
material estabilizado (sub-base), apoiada sobre um subleito ou reforço de subleito.
2.2 PAVIMENTOS FLEXIVEIS
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 (SENÇO, 2008).
Conforme BENUCCI et al 2008, os pavimentos flexíveis são compostos por
camada asfáltica (revestimento), apoiada em uma camada de base, de sub-base e
de reforço do subleito, constituídas por materiais granulares, solos ou misturas de
solos, sem adição de agentes cimentantes.
3 DEFEITOS NOS PAVIMENTOS
O pavimento é programado para perdurar por certo intervalo de tempo.
Durante seu ciclo de utilização, o pavimento sai de uma condição ótima até alcançar
a condição ruim. O decréscimo da utilidade do pavimento ao longo do tempo é o que
designa sua degradação (CNT, 2015).
Diversas as causas que originam os defeitos nos pavimentos, podem surgir
por meio do dimensionamento inadequado em fase de projeto ou por má execução.
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Também podem ocorrer defeitos devido à dificuldade de prever um trafego futuro,
em virtude do mau dimensionamento da terraplanagem, problemas de drenagem e
incompatibilidade estrutural entre as camadas do pavimento (BERNUCCI et al.
2006).
4 RECICLAGEM DE PAVIMENTOS
De acordo com Momm e Domingues (1995) a reciclagem de um pavimento
compreende na reutilização total ou parcial dos materiais do revestimento, podendo
integrar a base e sub-base, onde são desagregados e misturados, ganhando ou não
adição de agentes ligantes, aditivos rejuvenescedores, correção granulométrica ou
não, com propósito de receber as novas condições de tráfego.
De acordo com DNIT (2006, pag. 175), os benefícios que uma reciclagem
pode oferecer podem ser apresentados:
a) Preservação de agregados, de ligantes e de energia;
b) Preservação do meio ambiente;
c) Restauração das condições geométricas existentes.
A reutilização de materiais reciclados na pavimentação, por meio do uso do
próprio pavimento reciclado, é uma técnica que vem ganhando um espaço cada vez
FendaQualquer descontinuidade na superfície do pavimento, que conduza a aberturas de
menor ou maior porte. Apresentando-se como: Fissuras, Trincas.
Afundamento
Deformação permanente caracterizada por depressão da superfície do pavimento,
acompanhada, ou não, de solevamento, podendo apresentar-se sob a forma de
afundamento plástico ou de consolidação.
Ondulação ou
Corrugação
Deformação caracterizada por ondulações ou corrugações transversais na superfície do
pavimento.
Panela ou Buraco
Cavidade que se forma no revestimento por diversas causas (inclusive por falta de
aderência entre camadas superpostas, causando o desplacamento das camadas),
podendo alcançar as camadas inferiores do pavimento, provocando a desagregação
RemendoPanela preenchida com uma ou mais camadas de pavimento na operação denominada
de “tapa-buraco”.Apresenta-se como: Remendo Profundo, ou Remendo Superficial.
EscorregamentoDeslocamento do revestimento em relação à camada subjacente do pavimento, com
aparecimento de fendas em forma de meia-lua.
EsxudaçãoExcesso de ligante betuminoso na superfície do pavimento, causado pela migração do
ligante através do revestimento.
DesgasteExcesso de ligante betuminoso na superfície do pavimento, causado pela migração do
ligante através do revestimento.
QUADRO 1: Defeitos nos pavimentos.
Fonte: Norma DNIT 005/2003 – TER (Adaptado)
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maior nas obras de pavimentação devido ao quesito ambiental, trazendo também
consequências no lado social e econômico (SACHET, 2007).
5 TIPOS DE RECICLAGEM
5.1 RECICLAGEM PROFUNDA
Este tipo de reciclagem tem avançado rapidamente devido à chegada das
máquinas recicladoras autopropelidas ao mercado, com sistemas de medição a fim
de controlar a incorporação de água ou de agentes estabilizantes. Essas máquinas
possuem capacidade de executar toda a operação de recuperação do pavimento
com uma única etapa. (OLIVEIRA, 2003). A máquina recicladora pode ser vista
conforme a figura 1 a seguir:
Reciclagem a
Frio
Técnica que não utiliza calor na sua execução podendo ser executada in situ ou em usina. No caso de
ser realizada no local, faz-se o uso do chamado “trem” de reciclagem, composto por vários
equipamentos que, encarrilhados, realizam os processos desde a fresagem do revestimento antigo até a
compactação da camada nova. A reciclagem em usina, embora similar, é caracterizada pela produção
da mistura ser realizada em local estacionário e, então, transportada para o pavimento a ser restaurado;
Reciclagem
Profunda
Procedimento, sem adição de calor, que engloba a remoção total do revestimento asfáltico e partes pré-
determinadas da base, subbase e/ou subleito. Estes materiais são triturados e misturados, podendo
receber acréscimo de agregados ou estabilizantes (cimento, cal, cinzas volantes, etc.), com objetivo de
formar uma nova camada homogênea. Possui, da mesma forma, a característica de execução por meio
do “trem” de reciclagem.
Remoção controlada da superfície do pavimento sem adição de calor, sendo geralmente utilizada como
preparação da área para outras técnicas de restauração. O processo consiste no corte e trituração da
camada deteriorada por uma fresadora com cilindro de corte rotativo. O material gerado, denominado por
RAP (Reclaimed Asphalt Pavement) ou, fresado.
Fresagem a Frio
Reciclagem a
Quente em Usina
Processo de combinação do RAP com agregados virgens e ligante asfáltico com acréscimo de calor
para gerar, em uma unidade central, uma mistura reciclada. Uma vez produzida, essa mistura é
transportada até o campo, assentada e compactada por equipamentos tradicionais da pavimentação
asfáltica;
Reciclagem a
Quente in situ
Método que consiste em aquecer e, consequentemente, amolecer o revestimento existente no local
para que este seja escarificado até uma profundidade pré-estabelecida. Após isso, com adição, ou não,
de agregados virgens e ligante asfáltico, a camada é misturada e assentada com auxílio de uma
pavimentadora;
QUADRO 2: Tipos de Reciclagem de pavimentos.
Fonte: ARRA, 2001 (Adaptado).
FIGURA 1 : Máquina Recicladora
Fonte: Autor, 2018.
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A reciclagem surge como sendo um processo alternativo às soluções
tradicionais, com o reaproveitamento dos materiais provenientes de pavimentos,
degradados (que são incorporados nas camadas de novos pavimentos), tendo
vantagens ambientais, técnicas e econômicas e evitando-se o recurso a zonas de
vazadouro. (CUNHA, 2010)
6 ESTABILIZAÇÃO E REFORÇO DE SOLOS
De acordo com Marques (2006), o processo de estabilizar um determinado
solo representa atribuir ao mesmo uma capacidade de resistir e suportar as cargas e
os esforços provenientes do tráfego frequentemente aplicados sobre o pavimento e
também às ações erosivas de agentes naturais sob as mais variadas solicitações
consideradas no seu dimensionamento.
6.1 ESTABILIZAÇÃO GRANULOMÉTRICA
Segundo DNIT (2006) são camadas formada por solos, britas de rochas,
escória de alto forno, ou pela mistura destes materiais. Essas camadas unicamente
granulares, são flexíveis e estabilizadas granulometricamente pela compactação dos
materiais que possuem uma granulometria favorável.
A estabilização granulométrica consiste em se obter um material de
estabilidade maior que os solos de origem e de porcentagem limitada de partículas
finas, com a mistura íntima homogeneizada de dois ou mais solos e sua posterior
compactação (VIZCARRA, 2010).
6.2 ESTABILIZAÇÃO COM ADITIVO
6.2.1 Adição de Cimento
Segundo Guyer et al. (2011), a estabilização com cimento Portland pode ser
usada tanto para modificar e melhorar a qualidade do solo, ou para transformar o
solo em uma massa cimentada com maior resistência e durabilidade. A quantidade
de cimento usado dependerá do fato de que o solo é para ser modificado ou
estabilizado.
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Segundo a Portland Cement Association (PCA, 2010), a aplicação da técnica
de reciclagem com adição de cimento é mais apropriada para as seguintes
situações:
a) o pavimento existente está seriamente degradado e não pode ser reabilitado com um simples recapeamento; b) os defeitos existentes no pavimento indicam que o problema está provavelmente localizado na base ou na sub-base; c) os desgastes existentes no pavimento requerem remendos profundos em mais de 15% a 20% da área de superfície do pavimento; d) a estrutura do pavimento é inadequada para o tráfego atual ou futuro.
Conforme DNIT (2006), o Solo-cimento trata-se de uma mistura compactada
de solo, cimento Portland e água. O teor de cimento adotado é de 6% a 10%. Já o
Solo Melhorado com Cimento é obtido pela a adição de pequenos teores de cimento
na faixa de 2% a 4%.
7 MATERIAIS
7.1 MATERIAL DA BASE
O material reciclado (base+revestimento) foi colhido após a utilização da
recicladora, atendendo as especificações do projeto. De acordo com o projeto de
restauração da rodovia, a altura da camada a ser reciclada é de 2,5 cm. Durante a
retirada do material reciclado, não foi adicionado o cimento, somente em laboratório.
7.2 CIMENTO
O cimento utilizado foi o Cimento Portland CP V - ARI (a granel). A escolha do
tipo a ser adicionado foi atendendo a especificações do projeto de restauração da
FIGURA 2: Material Reciclado.
Fonte: Autor(a), 2018.
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rodovia. Este tipo tem a peculiaridade de atingir altas resistências já nos primeiros
dias da aplicação.
8 METODOLOGIA
O estudo desenvolveu-se de forma experimental, objetivando comparar a
viabilidade e as melhorias mecânicas da metodologia aplicada para a estabilização e
reforço da base na BR-010/TO, utilizando material fresado do revestimento com
incorporação de 1% e 2% de cimento com o material da base existente.
O trecho escolhido para execução do estudo foi a BR-010/TO, km 93 ao km
181,4 localizada no estado de Tocantins, entre os SNV’s (Sistema Nacional de
Viação) 010BTO0195 ao 010BTO0215, que liga os municípios de Paranã/TO e
Natividade/TO. Sua extensão é de 88,40 km. A reciclagem foi executada entre as
estacas 828 a 4203.
Após escolhido, foi realizada a visita in loco para entendimento do problema
na rodovia, e da restauração aplicada de acordo com projeto, depois outra visita
para recolher o material de estudo. Em laboratório o material foi separado para a
realização dos ensaios de compactação, ISC (Índice de Suporte Califórnia) ou CBR,
expansibilidade, LL – Limite de Liquidez, LP – Limite de Plasticidade e IP – Índice de
Plasticidade. Em relação à mistura solo reciclado com adição de cimento, a escolha
da proporção de cimento a ser misturado ao solo foi determinada de acordo com a
FIGURA 3: Localização da rodovia em estudo.
Fonte: Projeto DNIT (GEOSISTEMAS, 2018).
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NORMA DNIT 142/2010 – ES em consonância com o projeto de melhoramento da
rodovia.
8.1 ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
A ABNT NBR 7181:1984, descreve a análise granulométrica de duas
maneiras, ou seja, por peneiramento e sedimentação. A primeira é dividida em
peneiramento grosso e fino, dependendo da abertura das peneiras (50 mm a 2,0 mm
para o grosso e 1,2 mm a 0,075 mm para o fino). Já a segunda análise determina a
granulometria para os solos com diâmetro menores que 0,075 mm.
O objetivo da análise granulométrica é dividir as partículas do solo, por grupo
dependendo do tamanho de suas dimensões e determinar a proporção relativa
referente a peso da amostra total.
A análise granulométrica realizada neste trabalho foi pelo método do
peneiramento, onde o peso que passou na peneira é referido como a porcentagem
que passa, assim sendo representado graficamente em relação a abertura da
peneira em escala logarítmica. As peneiras utilizadas para ensaio conforme NBR
080/94 foram as de números, 3/4", 3/8”, 4, 10, 40 e 200.
Após a amostragem estar seca ao ar, foi disposta na peneira com maior
abertura da série e peneirada. O material retido na peneira 3/4" não foi utilizado no
ensaio, por possuir maior diâmetro, o material retido na peneira 3/8 “ foi destorroado
no almofariz com a mão de grau, até que se obteve uma amostra representativa de
2000 g de solo para solos arenosos e pedregulhos.
O material foi passado na peneira com abertura de 2 mm e 0,075 mm, tomou-
se cerca de 50 g de solo passante na peneira de 2 mm para a determinação da
umidade higroscópica.
Após os solos retidos em cada peneira, foram lavados onde todo o material
siltoso da amostra passou pela peneira e ficou retido apenas material pedregulho ou
areia. Este material que ficou retido em cada peneira foi pesado e levado a estufa
por cerca de 24 horas com temperatura entre 105 ºC - 110 ºC.
Foi montado o conjunto de serie de peneiras que foram utilizados, dispostas
da maior para a menor abertura, e colocado o solo já seco pela estufa onde foi
peneirado e anotado o material retido em cada peneira.
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8.2 LIMITES DE ATTERBERG
O objetivo do ensaio do limite de liquidez serve para determinar o limite entre
o estado plástico e o liquido de um solo, é representado pela sigla LL e expresso em
porcentagem. Já o limite de plasticidade para determinar o limite entre o estado
plástico e o estado semi-plástico do solo. O Índice de Plasticidade (IP) é
representado em porcentagem, e pode ser definido como a quantidade máxima de
água que pode ser adicionada em uma amostra de massa, com modo que o solo
mantenha a consistência plástica.
A amostra do solo a ser utilizado é a passante na peneira de 0,42 mm no
ensaio de granulometria, onde 70 g de solo para o ensaio de limite de liquidez e 50 g
para o ensaio de limite de plasticidade.
8.2.1 Limite de Plasticidade
Neste ensaio consistiu em uma amostra de 50 g de solo, homogeneizando
com água em quantidades suficientes para se obter uma massa plástica. Para que o
solo esteja em estado plástico moldou-se em forma de cilindro de 3 mm de diâmetro
sobre a face esmerilhada de uma placa de vidro. Rolou-se o solo até que o mesmo
não conseguiu ser moldado, obtendo a desagregação como mostrado na figura 4.
Foi repetido o processo formando cinco rolos, quebrou-se o cilindro e foi
colocado em capsulas adequadas para a determinação da umidade pelo método da
estufa conforme DNER ME 213/94. O limite de plasticidade é expresso pela média
dos teores de umidade encontrado.
FIGURA 4: Ensaio - Limite de Plasticidade.
Fonte: Autor(a), 2019.
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8.2.2 Limite de Liquidez
Neste ensaio compreendeu em cerca de 70 g de massa para a realização do
mesmo, homogeneizando aos poucos com água. Primeiramente calibrou-se o
aparelho de Casa Grande conforme DNER 122/94, fazendo com que a queda da
concha fique constantemente valendo 1 cm.
A primeira adição de água compreendeu entre 15 ml a 20 ml, e as adições
posteriores acrescentando de 1 ml a 3 ml. Colocou-se uma parte da quantidade de
massa na concha do aparelho acertando com a espátula. Depois fez-se a abertura
ao meio com o cinzel e em seguida realizou-se os golpes com cerca de duas voltas
por segundo, até que as bordas inferiores da canelura se uniram com extensão de
cerca de 1 cm.
Removeu-se uma pequena quantidade de material da massa onde as bordas
se tocaram colocou em capsulas e levado a estufa para a determinação da umidade
de acordo com a figura 5. O material que sobrou na concha foi colocado de volta no
recipiente e adicionado mais água, o ensaio foi repetido, com o intuito de obter cinco
amostras, com adição de água aumentando gradativamente.
8.3 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA – ISC OU CBR
O CBR ou ISC define o valor da capacidade de suporte de solos e materiais
granulares empregados na pavimentação. Este ensaio determina a relação entre a
pressão necessária para produzir uma penetração de um pistão em um corpo de
prova de solo, e a pressão necessária para produzir a mesma penetração em um
material granular de referência.
FIGURA 5: Ensaio - Limite de Liquidez
Fonte: Autor(a), 2019.
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A compactação do solo em laboratório possui o objetivo de determinar a curva
de variação entre a massa especifica seca em função de um teor de umidade,
conforme dada energia de compactação.
A amostra de solo foi seca ao ar, destorroada no almofariz, homogeneizada e
reduzida até que se obteve uma amostra de 7 kg. Passou-se essa amostra na
peneira de 19 mm, o material que ficou retido nessa peneira foi substituído por igual
quantidade em massa do material passante da peneira 19 mm e retido na 4,8 mm.
O ensaio foi realizado utilizando-se o soquete grande com aproximadamente
4,5 kg e o cilindro metálico com disco espaçador coberto com papel filtro. Este
molde produz corpos de prova de 150 mm de diâmetro por 125 mm de altura.
Compactou-se o material, em cinco camadas iguais, de forma a se ter uma altura
total de solo de cerca de 12,5 cm após a compactação. No ensaio com energia
modificada cada camada recebeu 55 golpes do soquete, por ser um material
destinado a base, conforme NBR 7182:86.
Para a realização de cada ensaio de compactação foram moldados cinco
corpos de prova sem reuso de material, sendo o primeiro ensaio com o material de
base reciclada, e o restante com adição de cimento. O teor de água adicionado foi
proporcional aos 7 kg, cabendo a primeira amostra 140 ml de água, assim
aumentando sucessivamente.
Após o término da moldagem do corpo de prova, retirou-se o disco espaçador
de cada cilindro, colocou-se no lugar a haste de expansão e um extensômetro fixo
destinado a medir as expansões ocorridas. Os corpos de provas foram imergidos em
um tanque de água por 96 horas (quatro dias), sendo anotado os valores dos
extensômetros a cada 24 horas. Após os quatro dias o cilindro foi retirado e deixado
a água escoar por cerca de 15 minutos.
Para obras em rodovias, após o ensaio de compactação é realizado o ensaio
de CBR, que tem como finalidade de fornecer subsídios para projetos de
pavimentação, analisando as características de suporte para os materiais utilizados
no subleito e também nas demais camadas do pavimento.
Instalou-se o conjunto molde cilíndrico com corpo de prova e sobrecarga, na
prensa. Assentou-se o pistão da prensa na superfície do topo do corpo de prova, e
zerou os extensômetros do anel dinamométrico e o que mede a penetração do
pistão no solo. Aplicou-se o carregamento com velocidade de 1,27 mm/min (0,05
pol/min.). As leituras consideradas no extensômetro do anel são em função da
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penetração do pistão no solo e do tempo especificado pelo ensaio, afim de que
forneçam as cargas correspondentes às penetrações de 0,63 - 1,27 - 1,90 - 2,54 -
3,81 - 5,08 - 7,62 - 10,16 - 12,70 mm.
9 RESULTADOS E DISCUSSÃO
9.1 GRANULOMETRIA
O gráfico 01 a seguir representa a granulometria do material de base de
estudo:
Pela curva granulométrica encontrada nota-se que a mesma se enquadrou
dentro da faixa “C” usual pelo DNIT, ficando assim dentro dos limites usuais para
serviço. Também pela curva encontra-se as porcentagens referente a argila, silte,
areia fina, areia grossa e pedregulho. A análise foi feita de acordo com o Manual de
Pavimentação do DNIT (2006) utilizando o padrão usado pela ASTM.
FIGURA 6: a)Solo reciclado com adição de cimento. b) Ensaio de Compactação. c) Expansão. d) Ensaio de Penetração do corpo de prova.
Fonte: Autor(a), 2019.
Gráfico 01: Granulometria
Fonte: Autor(a), 2019.
a)
b)
c)
d)
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9.2 ENSAIOS DE CONSISTÊNCIA
O gráfico 02 a seguir apresenta os resultados encontrados para o limite de
liquidez no material da base de estudo:
A tabela a seguir apresenta os resultados encontrado para os limites de
consistência do material da base estudada:
Analisando os resultados dos limites de consistência, todos os materiais se
enquadram para o uso como base de rodovias de acordo com o DNIT (2006), onde
o material a ser utilizado para base de rodovias, deve apresentar um limite de
liquidez menor que 25 e o índice de plasticidade menor que 6.
9.3 ENSAIOS DE CBR
Para os ensaios de CBR utilizou-se para análise das melhorias mecânicas o
solo in natura reciclado com adição de 1 e 2% de cimento.
9.3.1 Compactação
O ensaio de compactação seguiu a norma DNER – ME 162/94, utilizando a
energia de compactação modificada por se tratar de um material destinado a base
Argila % Silte % Areia Fina % Areia Grossa % Pedregulho %
6,09 3,08 23,84 37,59 29,4
Tabela 01: Classificação Granulométrica.
Fonte: Autor(a), 2019.
Fonte: Autor(a), 2019.
Tabela 02: Limites de Consistência.
Fonte: Autor(a), 2019.
LL % LP % IP %
24,96 20,1 4,86
Gráfico 02: Limite de Liquidez
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de rodovia. A tabela 03 a seguir mostra os resultados da umidade ótima e densidade
máxima obtidos na compactação.
Em relação a umidade ótima encontrada verificou-se pouca variação entre os
materiais da base estudada. Houve um aumento desse valor na adição de 1% de
cimento em relação a base reciclada, isso significa um aumento com gasto de água
para poder atingir a umidade ótima em campo. Mesmo se tratando de uma variação
pequena, em uma obra de construção de rodovia pode refletir muito. Para a
densidade máxima, os valores da base reciclada com adição tanto de 1% como 2%
foram maiores que o da base reciclada. A seguir apresenta-se as curvas de
compactação referente a base reciclada, base reciclada com 1% e 2% de cimento.
Umidade ótima (%) 7,5 8,4 7,6
Densidade Máxima (kg/cm³) 2224 2259 2249
Base
Reciclada
Base R. + 1%
de cimento
Base R. + 2%
de cimento
Tabela 03: Ensaio de Compactação.
Gráfico 03: Curva de Compactação (Base Reciclada).
Gráfico 04: Curva de Compactação (Base Reciclada + 1% de cimento).
Gráfico 05: Curva de Compactação (Base Reciclada + 2% de cimento).
Fonte: Autor(a), 2019.
Fonte: Autor(a), 2019.
Fonte: Autor(a), 2019.
Fonte: Autor(a), 2019.
17
9.3.2 Expansão
Para o ensaio de expansão foram emergidos os corpos de prova durante
quatro dias e anotado seus valores, os resultados encontram-se na tabela 04 a
seguir:
Conforme o Manual de Pavimentação do DNIT (2006) para material de base a
expansão deve apresentar um valor ≤ 0,5%. Todos as três amostras apresentaram a
expansão dentro do limite.
O material da base reciclada com 1% de cimento em relação aos demais obteve
um maior êxito em relação a expansão, apresentando a mais baixa entre os estudos.
9.3.3 Resultado do CBR
Os resultados dos ensaios de CBR são apresentados na tabela 05 a seguir:
De acordo com os resultados da tabela acima nota-se o aumento do CBR
com a adição de cimento. O material da base reciclada mostrou um CBR de 80%
atendendo o especificado pelo DNIT, na qual a rodovia do estudo BR 010/TO se
enquadra com o numero N superior a 5x 10^6, apresentando CBR ≥ 80 %. Para
efeito de estudo, e conforme a especificação do projeto de restauração da rodovia
BR 010/TO, foi adicionado o cimento para se obter uma melhoria na resistência,
assim gerando uma maior confiabilidade na restauração para que não venha a
ocorrer as mesmas patologias encontradas anteriormente na BR.
Tanto a adição de 1% como 2% de cimento se mostraram satisfatórios,
mostrando um aumento significativo na capacidade de carga do solo a ser
restaurado como base na rodovia. Porém, a adição de 1% de cimento apresentou o
melhor CBR e menor expansão, viabilizando o seu uso para a restauração da base
da rodovia.
CBR 80,3 83,2 89
Base
Reciclada
Base R. + 1%
de cimento
Base R. + 2%
de cimento
Fonte: Autor(a), 2019.
Tabela 05: Ensaio de CBR.
Tabela 04: Ensaio de Expansão.
Fonte: Autor(a), 2019.
Expansão (%) 0,27 0,1 0,26
Base
Reciclada
Base R. + 1%
de cimento
Base R. + 2%
de cimento
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10 CONSIDERAÇÕES FINAIS
O trabalho teve como intuito de considerar o benefício da metodologia de
reforço de base de pavimentos rodoviários com o uso de materiais reciclados
provenientes do próprio pavimento existente.
Conforme os estudos feitos referente ao uso dessa metodologia, foi
alcançado um ótimo resultado a utilização da mesma, mostrando ser viável o uso
desse estudo na pavimentação. Da mesma forma foi possível mostrar sua eficiência
em relação ao desenvolvimento sustentável, uma vez que esse método reutiliza o
próprio pavimento na construção de um novo, reduzindo consequentemente a busca
por novos materiais de jazidas e pedreiras.
No estudo de caso, foram realizados ensaios com materiais provenientes da
rodovia BR-010/TO na estaca 860 (km 110,2). Estudaram-se as características e
propriedades dos materiais com a finalidade de viabilizar o seu uso como base do
pavimento. Apesar da base apenas com material reciclado em relação a
granulometria já estar enquadrado dentro das faixas utilizadas pelo DNIT.
Para os limites de consistência, o material de base reciclada se enquadrou
nas especificações para uso como base, onde o Limite de Liquidez foi inferior a 25%
e o de plasticidade inferior a 6%.
Os valores de CBR dos materiais do pavimento reciclado com adição de
cimento, em relação a base já existente, tiveram um ganho significativo. O valor da
base atual que já estava deteriorada juntamente com o pavimento (pavimento
reciclado) estava no limite do exigido pelo DNIT (CBR ≥ 80%), mas já os valores
com a adição de cimento tiveram um aumento se enquadrando melhor, assim
passando uma maior confiança em relação ao método a ser utilizado para a
restauração da rodovia BR 010/TO, obtendo a certeza de uma vida útil maior para o
pavimento.
Todos os materiais obtiveram os valores de expansão compatíveis com o
especificado pelo DNIT, ficando abaixo do exigido para a utilização como base de
rodovias (≤ 0,5%).
De acordo com os resultados encontrados mostrou-se que a reciclagem de
pavimento com a adição de cimento é viável, e apresentou um desempenho
satisfatório laboratorial, principalmente com a adição de 1% de cimento. A mistura
melhorou o desempenho relacionado ao material de base.
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