TECNOS SOLOS FINOS LATERÍTICOS - … · À minha esposa, Maria Alice, que sempre acreditou em minhas idéias. Aos meus ﬁlhos, Simone e André, que sempre me apoiaram. Aos meus

PAVIMENTOS ECONÔMICOS

Tecnologia do uso dos Solos Finos Lateríticos

Douglas Fadul Villibor Job Shuji Nogami

© Copyright 2009 by Douglas Fadul Villibor e Job Shuji Nogami

Supervisão geral Douglas Fadul Villibor e Job Shuji Nogami Coordenação gráfica Editora Arte & CiênciaCapa Elton Ferreira de Oliveira e Wesley SilvaCoordenação Editorial Elton Ferreira de OliveiraDiagramação e projeto gráfico resolvo ponto com – soluções em designPreparação de figuras Elton Ferreira de Oliveira Revisão técnica Débora Nogueira Targas e João Virgilio MerighiRevisão de texto Luciana Reis Andrade, Mirella Pennacchi Assali, Odilson Coimbra Fernandes e Leticia Zini Antunes.

Dados internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)Acácio José Santa Rosa, CRB-8/157)

V782p Villibor, Douglas FadulPavimentos econômicos: tecnologia do uso dos solos finos lateríticos / Douglas Fadul Villibor, Job Shuji Nogami. – São Paulo: Arte & Ciência, 2009p.291, 21 cm / contém anexos / BibliografiaISBN - 978-85-61165-34-5

1 Pavimentação econômica. 2. Pavimentação – Emprego de solos finos lateríticos. 3. Pavimentos – Construção – Baixo custo. 4. Solo lateríticos – Tecnologia do uso – Pavimentação. 5. Engenharia rodoviária – Estudos de técnicas econômicas. 6. Rodovias – Construção. I. Nogami, Job Shuji. II. Título. CDD - 625.8 - 625.85 - 625.123

Índice para catálogo sistemático:

1. Pavimentos Econômicos: Tecnologia do Uso dos Solos Finos Lateríticos 625.852. Pavimentação: 625.83. Pavimentos flexíveis: Emprego de base com Solos Finos Lateríticos 625.854. Geotecnica - Estudo de solos finos lateriticos com e sem agregados 624.135. MCT - Metodologia 624.136. Mecânica dos solos 624.1317. Pavimentos: Construção: Aspectos econômicos 388.118. Solo arenoso fino laterítico: 624.131.29. Solos tropicais: 624.131.29

Proibida toda e qualquer reprodução desta edição por qualquer meio ou forma, seja ele eletrônico ou mecânico, fotocópia, gravação ou qualquer meio de reprodução,

sem permissão expressa do editor.Todos os direitos desta edição, em língua portuguesa, reservados à Editora Arte & Ciência

Editora Arte & Ciência - Rua dos Franceses, 91 - Morro dos Ingleses São Paulo - SP - CEP 01329-010 / Tel.:(011) 3258-3153

Na internet: http: // www.arteciencia.com.br

À minha esposa, Maria Alice, que sempre

acreditou em minhas idéias.

Aos meus filhos, Simone e André, que sempre me apoiaram.

Aos meus netos Victor e Júlia, que me fortalecem

para a continuação do meu trabalho.

Douglas

DEDICATÓRIA

DEDICATÓRIA

HOMENAGEM E IN MEMORIAN

Ao mestre e amigo Job Shuji Nogami, responsável pela minha

formação científica e pelo muito que tem feito para o desen-

volvimento do estudo dos solos tropicais e de novas técnicas

rodoviárias mais apropriadas à realidade nacional.

Douglas

HOMENAGEM

Araken Silveira

Fernando Custódio Corrêa

Luiz P.V.Andreatini

Raphael do Amaral Campos

Sérgio Thenn de Barros

Pela contribuição à engenharia rodoviária.

IN MEMORIAN

Ao saudoso amigo Mario Kabalem Restom

Pelo apoio constante na divulgação de nosso trabalho,

por meio da ABPv.

AGRADECIMENTOS

AGRADECIMENTOS

O desenvolvimento da tecnologia apresentada, genuinamente

brasileira, é resultado da contribuição de muitos profissionais

que se dedicam ao estudo de pavimentos com solos tropicais;

entre eles, os autores agradecem:

Aos colegas co-autores em diversos trabalhos técnicos,

fundamentais para a elaboração deste livro;

Aos engenheiros Paulo R.M. Serra e Alexandre Zuppolini

Neto pela contribuição e apoio irrestrito a este trabalho;

Aos técnicos e engenheiros que, direta ou indiretamente,

participaram para o desenvolvimento, em especial Sérgio

T. Bugni e Salvador de Almeida;

A todos os professores das Instituições de Ensino ligados

a esta área, destacando-se: Glauco T. Fabbri, Jacques de

Medina, Liedi B. Bernucci e Salomão Pinto, pela divulga-

ção dessa tecnologia.

APRESENTAÇÃO

Os engenheiros de pavimentação que tiveram a oportunidade de participar

das reuniões anuais de pavimentação da ABPv – Associação Brasileira

de Pavimentação nas décadas de setenta, oitenta e noventa, foram

várias vezes surpreendidos com os excelentes resultados mostrados

pelos trabalhos dos Professores Nogami e Villibor, sobre o emprego

de Solos Arenosos Finos Lateríticos (SAFL) em bases de rodovias vici-

nais da região oeste do Estado de São Paulo e norte do Paraná. Estive

felizmente presente em vários desses eventos, presenciei e, como

todos, conheci as metodologias e técnicas construtivas descritas pelos

autores, que possibilitavam o uso de solos até então considerados

inadequados pelas tecnologias tradicionais oriundas da AASHTO,

ASTM e DNER, em camadas de base de pavimentos econômicos.

Em 2002 tive minhas primeiras experiências com este tipo de base e, então, o que

era uma surpresa por leitura de artigos técnicos se transformou em

realidade. Ao avaliar pavimentos de uma rodovia em São Paulo e de

outras no norte do Paraná, me deparei com pavimentos com degra-

dações superficiais, mas estrutura preservada e aproveitável, com

deflexões inferiores a 40 centésimos de milímetros, após mais de

20 anos de exposição ao tráfego. O primeiro pensamento foi lógico:

deveria tratar-se de bases de solo-cimento. Mas não: eram bases de

Solos Arenosos Finos Lateríticos (SAFL) sem qualquer aglutinan-

te, extremamente coesivas, com excelente desempenho em 20 ou

25 anos, requerendo intervenções de restauração econômica, com

apenas reforço ou nova camada de revestimento.

Ao longo de onze anos de trabalhos como consultor do BID – Banco Interamericano

de Desenvolvimento, avaliando projetos de pavimentação e de restau-

ração de pavimentos de rodovias e vias urbanas, em quase todos Esta-

dos do País, e nos dois últimos anos como consultor no BIRD – Banco

Mundial, tive a oportunidade de encontrar, em vários trechos, solos

APRESENTAÇÃO

finos laterizados e coesivos de boa qualidade, nem sempre aprovei-

tados por falta de estudos técnicos adequados. Em alguns poucos

casos, esses solos foram empregados em bases sem os devidos estudos

e critérios, resultando em sucesso, mas também havendo fracassos,

por não terem sido empregados métodos científicos.

Não foi este o caso de São Paulo e Paraná, onde os Professores Nogami e Villibor

foram inovadores, não lhes bastando a coragem e confiança para

executar as bases de SAFL, tendo ainda desenvolvido amplas pesqui-

sas científicas e definido tecnologias específicas de ensaios de labo-

ratório para caracterização desses solos, e procedimentos executivos

adaptados às suas peculiaridades.

O resultado desta inovação, que foi na verdade fruto de grande dedicação pessoal,

é inestimável. Qual terá sido a economia para a sociedade com a

extensa rede de rodovias e vias urbanas executadas com solos locais,

com baixo custo inicial e durabilidade adequada? Quantos quilôme-

tros a mais foram pavimentados com a economia de custos acarreta-

da? E quais os benefícios gerados com isto? Quantos produtores rurais

puderam ter auferido ganhos na venda de seus produtos quando

um pavimento barato reduziu os seus custos de transporte? Quan-

tos jovens puderam passar a sonhar com estudo em cidades mais

evoluídas, podendo se deslocar diariamente até as faculdades nos

pavimentos de baixo custo? Quantos doentes foram salvos pela opor-

tunidade de transporte em rodovias pavimentadas nas épocas de

chuvas intensas?

Mas os autores desta obra que lhes apresento não esperam homenagens

ou agradecimentos. Eles continuam a trabalhar e a brindar a comu-

nidade técnica com obras como esta, em que mostram as evoluções

da tecnologia aplicada aos Solos Arenosos Finos Lateríticos.

Neste livro, também, apresentam como grande contribuição, o desenvolvimento

de uma sistemática, genuinamente nacional, denominada MCT,

adequada para o estudo geotécnico de solos tropicais. Essa sistemática

permitiu os estudos de bases constituídas de materiais com predomi-

nância de Solo Fino Laterítico, com ou sem mistura de agregados, o

que ampliou as possibilidades de emprego desses solos em obras de

pavimentação econômica e durável.

Deus deu a alguns privilegiados, o dom de descobrir coisas novas e aplicá-las

bem – esses são os inovadores. Mas todos os engenheiros têm por

função básica buscar soluções econômicas, no que esta obra será

extremamente útil.

Marcílio Augusto NevesEngenheiro Consultor em Transportes e Pavimentação

O conteúdo principal deste livro engloba as pesquisas sobre os Solos Arenosos Finos Lateríticos (SAFL) e o estágio atual da tecnologia para seu uso como base de pavimentos. Também, enfoca o desenvolvimento de um estudo geotécnico das misturas solo laterítico - agregado para bases. Os SAFL são peculiares das regiões tropicais úmidas e ocorrem em vastas áreas do território brasileiro, em grandes depósitos (jazi-das) naturais. Quando adequadamente compactados, muitas ocorrên-cias de SAFL apresentam excelentes propriedades para servir como base de pavimentos; isto já permitiu a viabilização de uma extensa rede de rodovias vicinais pavimentadas, além de vários milhões de metros quadrados de pavimentos em vias urbanas, aeródromos e pátios industriais. Saliente-se que, segundo os critérios vigentes na década de setenta (época da realização das primeiras pesquisas, tanto no Brasil como no exterior), os solos referidos eram, frequentemente, considerados inadequados para base de pavimentos.

O sucesso dos estudos sobre os SAFL deve-se, em grande parte, ao desenvolvimento de uma nova sistemática de ensaios de solos, que caracteriza melhor os solos tropicais em seu ambiente, proposta por Nogami e Villibor. As pesquisas, parte fundamental dos objetivos da Tese de Doutora-mento de Villibor (1981), foram complementadas, neste livro, utili-zando novos procedimentos, consequentes à evolução dos próprios ensaios e da técnica construtiva das bases de SAFL. Também, foi feita uma adequação para se utilizar as novas terminologias de solos, propostas pela publicação de um “Sistema Brasileiro de Classificação” (1999) e de um “Novo Mapa de Solos do Brasil” (2001).

Cabe acrescentar que os primeiros estudos realizados para a finalidade em vista puderam ser executados graças ao apoio tanto do Departamento de Estradas de Rodagem do Estado de São Paulo (DER-SP), como da Universidade de São Paulo (USP), através da Escola Politécnica (EPUSP) e da Escola de Engenharia de São Carlos (EESCUSP). Destaque-se que os autores deste livro eram, na época do desenvolvimento daqueles estudos, integrantes dos referidos Departamento e Escolas. Quanto às

PREFÁCIO

PREFÁCIO

pesquisas atuais, foram viabilizadas graças ao apoio da empresa LENC - Laboratório de Engenharia e Consultoria, que executou os ensaios necessários.

Quando possível, evitou-se repetir, neste livro, o que já constou no livro “Pavimentos de Baixo Custo com Solos Lateríticos”, publicado em 1995. O conte-údo de ambos os livros consubstancia, em grande parte, o conheci-mento acumulado dos autores, que trabalham e pesquisam na área de pavimentação com Solos Lateríticos, desde o final da década de sessenta. Além disso, este livro contém dois anexos:

Anexo I – Discussão de questões, essencialmente de conteúdo pragmático, sobre o uso de base com predominância de Solo Fino Laterítico.Anexo II – Apresentação dos Ensaios laboratoriais e de campo da Sistemática MCT, ainda pouco divulgada.

Ambos foram incluídos por enfocarem conteúdos de grande importância para os engenheiros e técnicos de pavimentação e são atualização de conceitos apresentados em outros trabalhos dos autores, sobretudo nas reuniões da ABPv (Associação Brasileira de Pavimentação).

A tecnologia de uso dos SAFL em bases está fundamentada, em parte, nos resultados das pesquisas básicas apresentadas, salientando-se que elas foram realizadas, inicialmente, para solos e condições climáticas de regiões do Estado de São Paulo. Essa tecnologia foi utilizada, posteriormen-te, para outros estados, com características similares, destacando-se Paraná, Mato Grosso do Sul, Góias e Bahia.

Parte das pesquisas básicas apresentadas neste livro foi desenvolvida com o uso da sistemática MCT, sobre amostras de solos utilizados na execução de 36 trechos com base de SAFL, distribuídos em uma área da ordem de 60% do Estado de São Paulo. Este estudo possibilitou um conhecimento tecnológico profundo das características dos melhores solos para esse tipo de base e gerou informações imprescindíveis para a proposição adequada de sua técnica construtiva. Apoiados nisto, os autores esperam que essa tecnologia e seus procedimentos possam ser aplicados a qualquer região do Brasil com características similares às das regiões em que foi desenvolvida.

Em outras regiões do Brasil onde também ocorrem os SAFL, utilizando-se as informações e diretrizes apresentadas, poderão ser desenvolvidos novos critérios de escolha destes solos e procedimentos construtivos para bases, adaptados às condições locais, caso o uso dos propostos neste livro não atenda adequadamente suas necessidades.

Do estudo geotécnico das misturas solo laterítico - agregados resultou um crité-rio de qualificação (por meio da MCT) para seu uso em bases, nas condições tropicais. Esse critério é mais adequado e abrangente do que o atual que, para esse fim, utiliza os conceitos tradicionais para estudo de bases estabilizadas granulométricamente e cuja origem está associada às condições de regiões de clima temperado e frio.

Para efeito de orientação ao leitor, os assuntos desse livro estão englobados em três enfoques básicos:

Almeja-se que os conteitos apresentados possam contribuir para o surgimento de novos programas de pesquisa na Área de Pavimentação no meio científico. Espera-se, também, que contribuam para acelerar a imple-mentação de programas de rodovias vicinais com pavimentação de baixo custo, essenciais para o escoamento da safra agrícola, além de propiciar o desenvolvimento de novas tecnologias de pavimentação de baixo custo para vias urbanas, algo de que o Brasil é extrema-mente carente.

Douglas Fadul Villibor Job Shuji Nogami

PREFÁCIO

SUMÁRIO

1. Introdução ...................................................................................................181.1 Histórico ........................................................................................................ 191.2 Comportamento de Trechos Executados com SAFL .......................................231.3 Objetivos .......................................................................................................28

2. Dificuldades e Deficiências da Sistemática .................................................302.1 Generalidades ................................................................................................312.2 Dificuldades na Determinação do Comportamento Geotécnico Laterítico dos SAFL ........................................................................................322.3 Dificuldades Inerentes à Metodologia dos Ensaios Tradicionais ......................332.4 Deficiências na Previsão de Problemas Construtivos e de Desempenho nas Bases de SAFL ..........................................................................................352.5 Considerações Complementares .................................................................... 37

3. Desenvolvimento da Sistemática MCT para Estudo Geotécnico ...............383.1 Considerações Iniciais ....................................................................................393.2 Sistemática MCT ...........................................................................................403.3 Programas de Ensaios para Estudo dos Solos com a MCT ..................................................................................................58

4. Pesquisas Desenvolvidas com o Uso da Sistemática MCT ..........................684.1 Considerações Iniciais ....................................................................................694.2 Diferenças de Propriedades entre Solos de Comportamento Laterítico (L) e não Laterítico (N) ...................................................................694.3 Peculiaridades das Propriedades dos SAFL Usados em Bases, Verificadas com aplicação da MCT ................................................................874.4 Ensaios in situ e Correlações com os de Laboratório .................................... 1034.5 Imprimadura Asfáltica Impermeabilizante sobre ............................................... Bases de SAFL, em Laboratório .................................................................... 1144.6 Granulometria, Mineralogia , Estrutura e Cor dos SAFL ................................ 124

5. Estudo Geotécnico de Solos para Bases de SAFL com o Uso da Sistemática MCT ............................................................................1345.1 Fase Preliminar ............................................................................................. 1355.2 Fase Básica ................................................................................................... 141

SUMÁRIO

6. Recomendações Construtivas e Controle Tecnológico de Bases SAFL .....1486.1 Introdução ................................................................................................... 1496.2 Tipos de SAFL para Base Segundo a Sistemática MCT .................................. 1506.3 Recomendações sobre a Técnica Construtiva da Base e da Imprimadura .... 1526.4 Controle Tecnológico da Base e da Imprimadura ......................................... 1596.5 Defeitos Associados à Falhas ou Inadequações do Projeto e/ou Técnica Construtiva .....................................................................................164

7 Estudo Geotécnico de Solo Laterítico-Agregado para Base com o ............... Uso da MCT....................................................................................................1707.1 Considerações Sobre Solo-Agregado .......................................................... 1717.2 Análise Crítica do Procedimento Tradicional para Estudo Geotécnico de Solo Laterítico-Agregado ....................................................................... 1727.3 Uma Diretriz Filosófica para Estudo Geotécnico de Solo Laterítico-Agregado ..................................................................................... 1777.4 Proposta de Estudo Geotécnico de Materiais Naturais para Base de Solo Laterítico-Agregado ............................................................... 1807.5 Estudo Geotécnico de Mistura Artificial para Base de Solo Laterítico-Agregado Descontínuo (SLAD) .................................................... 189

8. Considerações Finais ..................................................................................194

Anexo 1 Conceitos Fundamentais para Utilização de Base com Predominância de Solo Fino Laterítico .............................................198 Discussão das Questões ..............................................................................2011. Conceituação ..............................................................................................2012. Campo de Aplicação ...................................................................................2083. Ocorrências de Jazidas ................................................................................2094. Técnica Construtiva e Controle Tecnológico ................................................ 2125. Comportamento Tecnológico ...................................................................... 2196. Conservação e Recuperação ........................................................................ 242

Anexo 2 Métodos de Ensaio da Sistemática MCT.............................................2481. Ensaio de Compactação Mini-Proctor (M1) .................................................. 249 1.1 Considerações Preliminares ................................................................... 249 1.2 Material e Aparelhagem Específicos .......................................................250 1.3 Procedimento de Ensaio ........................................................................251 1.4 Cálculo e Apresentação dos Resultados .................................................2532. Ensaio Mini-CBR e Expansão (M2) ...............................................................253 2.1 Considerações Preliminares ....................................................................253 2.2 Aparelhagem Específica Essencial .........................................................254 2.3 Procedimento de Ensaio ........................................................................254 2.4 Cálculo da Expansão ..............................................................................256 2.5 Cálculo do Mini-CBR .............................................................................256 2.6 Apresentação dos Resultados .................................................................257 2.7 Variantes ...............................................................................................2573. Ensaio de Contração (M3) ..........................................................................257 3.1 Considerações Preliminares ....................................................................257 3.2 Aparelhagem Específica .........................................................................258

SUMÁRIO

3.3 Procedimento de Ensaio.........................................................................258 3.4 Cálculo da Contração ............................................................................259 3.5 Apresentação dos Resultados .................................................................2594. Ensaios de Infiltrabilidade e de Permeabilidade (M4) ...................................260 4.1 Considerações Preliminares ....................................................................260 4.2 Aparelhagem Específica .........................................................................260 4.3 Corpos de Prova ....................................................................................262 4.4 Procedimento para Determinação da Infiltrabilidade..............................262 4.5 Determinação da Permeabilidade .......................................................... 263 4.6 Representações Gráficas ........................................................................264 4.7 Cálculos .................................................................................................265 4.8 Representação dos Resultados ...............................................................2655. Ensaio de Compactação Mini-MCV (M5) ....................................................265 5.1 Considerações Preliminares ....................................................................265 5.2 Aparelhagem Específica e Preparo da Amostra .......................................266 5.3 Escolha do Procedimento .......................................................................266 5.4 Preparo da Amostra ............................................................................... 267 5.5 Procedimento de Ensaio Utilizando a Série de Parsons ........................... 267 5.6 Curvas de Deformabilidade da Série de Parsons ..................................... 267 5.7 Família de Curvas de Compactação, Linha das MEASmáx e Coeficiente d’ (Procedimento Série de Parsons) ...........................................268 5.8 Procedimento de Ensaio Utilizando a Série Simplificada .........................269 5.9 Procedimento Mini-MCV-Classificatório .................................................2696. Ensaio de Penetração da Imprimadura Betuminosa (M6) ............................272 6.1 Considerações Preliminares ....................................................................272 6.2 Aparelhagem Específica e Materiais .......................................................272 6.3 Montagem, Extração e Secagem dos Corpos de Prova ..........................272 6.4 Aplicação da Pintura Betuminosa, Cura e Determinação da Penetração da Imprimadura ........................................................................2727. Ensaio Mini - CBR de Campo – Procedimento Dinâmico (Aplicação de Golpes de Soquete) (M7) ........................................................................273 7.1 Considerações Preliminares ....................................................................273 7.2 Aparelhagem Específica .........................................................................273 7.3 Procedimento.........................................................................................2738. Ensaio da Perda de Massa por Imersão (M8) ................................................ 274 8.1 Considerações Preliminares .................................................................... 274 8.2 Aparelhagem Específica ......................................................................... 274 8.3 Preparo dos Corpos de Prova ................................................................. 275 8.4 Imersão e Coleta do Solo Desprendido .................................................. 275 8.5 Cálculo da Perda por Imersão ................................................................ 2759. Classificação Geotécnica MCT (M9) ........................................................... 276 9.1 Considerações Preliminares .................................................................... 276 9.2 Ensaios e Procedimento Classificatório ...................................................277 9.3 Procedimentos Expeditos de Classificação ..............................................278 9.4 Exemplo para Obtenção da Classificação MCT de um Solo com Uso da Série Simplificada de Nogami e Villibor .....................................279

Bibliografia ......................................................................................................289

18

1INTRODUÇÃO

19

1.1 HISTÓRICO

As técnicas rodoviárias utilizadas em pavimentação nos países em

desenvol-vimento são, geralmente, originárias de países já desen-

volvidos. No Brasil, de uma maneira geral, os organismos responsá-

veis pela construção de pavimentos seguem o que recomendam as

normas e instruções do Departamento Nacional de Infraestrutura de

Transportes (DNIT), as quais, por sua vez, se baseiam nas normas de

entidades norte-americanas, tais como: American Association of State

Highway and Transportation Officials (AASHTO), American Society

for Testing and Materials (ASTM), Asphalt Institute (AI) e Portland

Cement Association (PCA).

Tais normas resultaram, basicamente, de estudos do comportamento

de rodovias e pistas experimentais situadas nos Estados Unidos da

América (USA) e envolvem fixação de condições empíricas válidas

para os ambientes e solos mais representativos daquele País. Nelas

não se consideram, portanto, as peculiaridades relacionadas com as

condições e com os solos mais frequentes no Brasil, onde, tanto os

solos quanto os climas predominantes, podem ser englobados, gene-

ricamente, como do tipo “tropical úmido”.

O comportamento peculiar dos solos tropicais, constatado em obras

rodoviárias locais, justifica a importância de um estudo aprofundado,

em laboratório e no campo, objetivando sua aplicação na pavimen-

tação.

No Estado de São Paulo, o melhor aproveitamento dos solos laterí-

ticos, que são os tipos mais importantes dentre os solos tropicais,

em camadas de sub-base de pavimentos, surgiu no fim da década de

quarenta, logo após a introdução do uso do ensaio CBR, que permitiu

constatar valores excepcionalmente elevados deste suporte, mesmo

para variedades argilosas. Essa utilização foi intensificada na década

de cinquenta com o objetivo de eliminar as deformações frequentes

(recalques diferenciais) de pavimentos com bases de solo-cimento,

construídas sobre solos que apresentavam baixos valores de suporte.

Isto proporcionou maior familiaridade dos técnicos com esse tipo de

solo, para pavimentação, e abriu caminho para o desenvolvimento

das etapas subsequentes de sua utilização.

20

Pavimentos Econômicos

A primeira tentativa experimental sistematizada de utilização de

solos lateríticos como base de pavimento foi feita pelo DER-SP num

dos acessos a Campinas, no início da década de cinquenta, sob a

orientação do Engº Francisco Pacheco e Silva da então Seção de Solos

do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT). Foi utilizada base de

argila laterítica compactada, protegida de todos os lados por pintura

betuminosa. O desempenho da base foi excelente, porquanto, por

vários anos, se manteve em condições de conservação idênticas às

demais contíguas, construídas de macadame hidráulico. Infelizmen-

te, apesar do sucesso da experiência, não houve continuidade dos

estudos relacionados com o uso daquele tipo de base.

A primeira utilização de base de Solo Arenoso Fino Laterítico (SAFL),

no DER-SP, ocorreu na Regional de Araraquara, em maio de 1967,

com a construção de duas variantes de trânsito na Via Washington

Luiz (SP-310), com cerca de 300 m cada uma (denominadas Cambuy

e Periquito). Projetadas e supervisionadas pelo Engº Fernando Custó-

dio Corrêa, ambas tinham como revestimento um tratamento super-

ficial simples e teriam que funcionar por três meses e meio, até a

construção do trecho definitivo. Após o término do prazo de utili-

zação das variantes, foi constatado que estavam em perfeitas condi-

ções; isto encorajou a realização de outras experiências, pela regional

de Araraquara, utilizando bases com esse solo. Na designação desse

tipo de solo, o termo fino foi incluído para não se confundir com

os pedregulhos lateríticos, que possuem elevada porcentagem da

fração retida na peneira de 2,00 mm; às vezes o SAFL é tão fino que,

praticamente, não possui fração retida na peneira de 0,42 mm.

Além desses trechos experimentais do DER-SP, em maio de 1968 a Companhia

Energética de São Paulo (CESP) construiu um trecho experimental,

com a extensão de 1 km, na rodovia Pereira Barreto-Ilha Solteira

(SP-310), sob a orientação do Engº Carlos de Souza Pinto do IPT-SP.

Foi construído, com base de SAFL, revestimento de penetração inver-

tida tripla e inserido entre dois outros trechos: um com base de

solo cimento e outro com base de pedregulho, ambos com o mesmo

revestimento utilizado na base de SAFL. A experiência foi realizada

para verificar a diferença de comportamento entre esse tipo de base

e as outras convencionais, quando submetidas a um tráfego pesado,

no caso, gerado pela construção e funcionamento da Usina Hidro-

elétrica de Ilha Solteira. Durante 33 anos de utilização, os trechos

foram objeto de várias avaliações (a última em 2001), não tendo

sido constatada qualquer diferença de comportamento entre os três

tipos de base. Após, a rodovia foi recapeada e as bases continuam

em serviço.

21

1INTRODUÇÃO

Em julho de 1972 o DER-SP executou, na rodovia que liga Dois Córre-

gos a Guarapuã, um trecho experimental de 200 m, com base de

SAFL e revestimento de penetração invertida tripla, inserido entre

trechos com bases convencionais (uma estabilizada granulométrica-

mente e outra de solo-cimento) e com o mesmo tipo de revestimento,

para avaliar o desempenho relativo dos três tipos de base, quando

submetidos a um tráfego médio. Até o presente, não se notou dife-

rença entre os comportamentos daqueles trechos.

Em junho de 1974, o Engº Douglas Fadul Villibor defendeu, na

EESCUSP, sua dissertação de Mestrado: Utilização de Solo Arenoso Fino

na Execução de Bases para Pavimento de Baixo Custo (Villibor, 1974).

Além do estudo das áreas de ocorrência de SAFL no Estado de São

Paulo e de suas características tecnológicas, foi proposta uma tenta-

tiva de especificação e recomendações construtivas para seu emprego

em bases de pavimentos de baixo custo. Esse primeiro trabalho foi

fundamentado, exclusivamente, no desempenho das pistas experi-

mentais executadas pelo DER-SP, até 1973.

Em fins de 1974, o DER-SP utilizou as diretrizes, apresentadas no

referido Mestrado, para a elaboração de projetos e orientações para

o controle, execução e recebimento das bases de SAFL. Com isto,

o DER-SP pavimentou, até 1981, mais de 500 km de rodovias que

apresentavam tráfego inferior a 1200 veículos/dia, sendo, aproxima-

damente, 35% veículos comerciais.

Em 1975, foi apresentada, na EESCUSP, a dissertação de Mestrado

Comporta-mento de Trechos Experimentais com Bases de Solos Areno-

sos Finos (Corrêa, 1975), relatando o comportamento de algumas

das pistas até então construídas, com faixas adicionais para tráfego

pesado, na Via Whashington Luiz.

O Governo do Paraná, em 1976, para viabilizar seu plano de execução

de rodovias vicinais (VDM ≤ 1.000 veículos), solicitou o auxílio do

Departamento de Vias de Transporte e Topografia da EESCUSP. Sob

a coordenação dos Professores Villibor e Corrêa, foram elaborados

projetos de pavimentos econômicos e foi supervisionada a execu-

ção de trechos que totalizaram mais de 1.000 km de extensão. Para

aproximadamente 600 km, foram projetados pavimentos econômicos

com base de SAFL, obedecendo às diretrizes apresentadas por Villibor

em 1974.

A experiência adquirida na elaboração do projeto, na supervisão da

construção e no acompanhamento do comportamento, foi conside-

rável. Ressalte-se, entretanto, que em todos os trechos executados até

1980 a utilização de bases de SAFL baseou-se nas diretrizes propostas

em 1974, as quais vinham apresentando várias dificuldades e defici-

ências, o que tornou necessária sua revisão.

22


A revisão levou à elaboração de uma nova Sistemática, proposta em

1981 na Tese de Doutoramento Pavimentos Econômicos, Novas Consi-

derações defendida por Villibor (Villibor,1981) na EESCUSP, a qual

introduziu novos conceitos sobre o uso de bases de SAFL e apresen-

tou uma nova metodologia de ensaios, utilizando os conhecimentos

adquiridos até 1980. Essa metodologia, desenvolvida juntamente com

o Engº Job S. Nogami, usa corpos de prova (cp) de dimensões redu-

zidas e, entre outras inovações, apresenta um novo critério de estudo

tecnológico para definir intervalos de valores empíricos admissíveis

das propriedades mecânicas e hídricas de um solo para ser usado em

bases e, também, recomendações construtivas e de controle tecno-

lógico das mesmas.

A nova Sistemática leva em conta, também, o fato de aquelas bases

serem reves-tidas por camadas betuminosas delgadas (do tipo trata-

mento superficial), com alguns centímetros de espessura, e trabalha-

rem expostas diretamente às intempéries. Esses fatores exigem que

a parte superior da base, além de resistir aos esforços de construção

do revestimento, esteja ligada intimamente a ele produzindo uma

interface, base-revestimento, capaz de evitar que ocorra escorrega-

mento do revestimento, devido aos esforços, verticais e horizontais,

criados pelo tráfego. Como consequência, foi proposta uma dosagem

adequada da imprimadura impermeabilizante e a melhoria do seu

processo construtivo.

Com o uso dessa Sistemática, até o fim de 2003, a extensão da rede de

rodovias do DER-SP, utilizando tal tipo de base, já havia ultrapassado

os 7.500 km equivalendo a, aproximadamente, 75% das vicinais do

Estado, o que atesta a aceitação técnica dos pavimentos com base de

SAFL.

Em 1995 foi publicado por Nogami e Villibor o livro Pavimentação

de Baixo Custo com Solos Lateríticos, que trouxe o estágio, até 1992,

do desenvolvimento do uso de SAFL em bases. Sua leitura, segundo

os autores, é fundamental para a compreensão adequada do desen-

volvimento da tecnologia do uso de solos tropicais na pavimentação

rodoviária e urbana. Um dos seus enfoques foi apresentar a metodo-

logia MCT, fruto da filosofia e do trabalho incessante do Engº Job S.

Nogami em parceria com Engº Douglas F. Villibor, com a proposição

de seus ensaios e de sua classificação de solos, além de estudos apro-

fundados sobre as propriedades dos solos tropicais. O livro referido

apresenta, também, aplicações práticas da metodologia MCT para

estudos geotécnicos dos solos tropicais, que permitiram o desenvol-

vimento de critério para a escolha de materiais tropicais, visando

seu uso em bases de pavimento, além de técnicas construtivas para

as mesmas. Ainda constam, no livro, estudos das peculiaridades dos

23

1INTRODUÇÃO

solos tropicais e de sua erodibilidade para prevenir erosão nas faixas

marginais das rodovias. Ressalta-se que, devido ao ineditismo e à

importância científica dos assuntos desenvolvidos, seu uso tem sido

intenso no meio acadêmico como fonte de consulta e gerador de

temas para diversos trabalhos em nível de Mestrado e Doutorado.

O presente livro apresenta o estágio, até 2007, do conhecimento

sobre o uso das bases de SAFL; embora muito do texto original do

Doutorado de Villibor (1981) tenha sido mantido, nele é revisado e

atualizado o conteúdo daquela Tese, visando torná-lo mais adequa-

do aos técnicos que militam na área. Além disso, incorpora novos

conceitos, pesquisas e informações técnicas que ocorreram após 1981,

incluindo aquelas relatadas no livro de Nogami e Villibor (1995).

Para um melhor entendimento são apresentados, no Anexo I, em

forma de discussão de questões, os aspectos fundamentais para o uso

adequado das bases de SAFL e, no Anexo II, os métodos de ensaios

da Sistemática MCT cujo conhecimento, pouco divulgado, é funda-

mental para os técnicos envolvidos na área de estudos geotécnicos

e de laboratório.

1.2 COMPORTAMENTO DE TRECHOS EXECUTADOS COM SAFLA observação do comportamento dos pavimentos rodoviários com

base de SAFL, construídos no Estado de São Paulo, mostrou que

essa solução superou, em muito, as expectativas. Os primeiros trechos

pavimentados em estradas, projetados para vida útil de 3 anos, apre-

sentaram, após 6 anos de utilização, comportamento altamente satis-

fatório, sem terem sofrido recapeamento ou recuperação maior. Há

trechos, inicialmente projetados como proteção à terraplenagem

(entre eles, Cambaratiba-Borborema, Ibitinga-Itápolis e Itajobi-Novo

Horizonte) e construídos em 1974/75, que até meados da década de

oitenta funcionaram como estradas efetivamente pavimentadas, sem

apresentarem grandes problemas. Na realidade, ocorreram defeitos

inerentes ao tipo de revestimento adotado (tratamento superficial

delgado); entretanto, são percentualmente pequenos, considerando-

se a extensão total executada. Aqueles trechos, com esbeltos recape-

amentos executados posteriormente, ainda continuam em serviço.

Tendo em vista o excelente comportamento apresentado nos trechos

experi-mentais, a base de SAFL começou a ser empregada como parte

integrante da estrutura de pavimentos econômicos, em substituição

às bases convencionais, geralmente constituídas de material britado,

pedregulho ou solo cimento.

Desde então, pavimentos com esse tipo de base vêm sendo utili-

zados em vias urbanas, em pistas de aeródromos e em pátios de

estacionamento. Dentre os trechos pioneiros de vias urbanas citam-

24


se os construídos em Araraquara, Barretos, Descalvado, Presidente

Prudente, São Carlos e, de pista de aeródromo, o da Base Aérea de

Pirassununga, do Ministério da Aeronáutica, todos no Estado de São

Paulo. Os pavimentos têm atendido, perfeitamente, aos objetivos

propostos, além de serem econômicos por utilizarem, em suas bases,

materiais locais de baixo custo e revestimentos esbeltos de tratamen-

tos superficiais.

1.2.1 Características GeraisA tabela 1.1 reúne algumas características dos principais trechos

executados, ressaltando-se o excelente comportamento do trecho

experimental Pereira Barreto-Ilha Solteira, executado em 1968 e em

funcionamento até o presente, o qual, na inspeção de 1981, não havia

sofrido recapeamento e já tinha sido submetido a um tráfego de

N>5 x 106 solicitações do eixo padrão de 80 kN, permanecendo com

sua base íntegra. Vários outros trechos, com revestimento do tipo

tratamento superfícial de espessura inferior a 3 cm, construídos na

década de setenta, em 1981 já haviam sido submetidos a um tráfego

superior a 106 solicitações.

O subleito da maioria dos trechos é constituído de solos lateríticos,

desde argilosos até arenosos. Há, entretanto, subtrechos sobre sublei-

tos saprolíticos de basalto ou arenito, nos quais o solo foi substituído

numa espessura mínima de 30 cm. A melhoria do subleito, geralmen-

te, foi executada em todos os trechos numa espessura de 15 cm e com

os graus de compactação a uma energia ≥ 95% do Proctor Simples.

Apesar de somente terem sido executadas pequenas correções e reca-

peamentos (e/ou rejuvenescimentos) esbeltos, todos os trechos conti-

nuam em serviço com comportamento altamente satisfatório, o que

comprova a qualidade estrutural de suas bases.

As condições climáticas das regiões em que se situam os trechos considerados são:

Tipo Climático (segundo Köppen): Cwa (quente com inverno

seco), Aw (tropical com inverno seco) e Cwb (temperado com

inverno seco).

Precipitação Anual: de 1.000 a 1.500 mm.

A análise dos dados da tabela 1.1 mostra:

Reforço do Subleito: a espessura máxima construída foi de 30

cm para os subleitos argilosos. Nos arenosos, geralmente, não foi

construída camada de reforço; no entanto, em alguns trechos

foi executada a melhoria do subleito a 95% da Massa Específica

Aparente Seca do Proctor Modificado (PM).

Base de SAFL: na maioria dos casos têm sido utilizadas bases com

espessura 15 cm, compactadas aproximadamente a 95% da Ener-

25

1INTRODUÇÃO

gia Modificada (por volta de 100% da Energia Intermediária). Nos

trechos em que o pavimento foi dimensionado (Método DER-SP),

usou-se o coeficiente estrutural da base igual a um.

Camada de Revestimento Betuminoso: predomina a utiliza-

ção de tratamento superficial de penetração invertida simples,

dupla ou tripla, mas com espessura inferior a 3 cm. Somente dois

trechos, Jaci-Mirassol e Potirendaba-Cedral, foram executados

com tratamento invertido duplo (1,5 cm) e premisturado a quente

Tabela 1.1 CARACTERÍSTICAS DE ALGUNS TRECHOS COM BASE DE SAFL NO ESTADO DE SÃO PAULO. DADOS LEVANTADOS ATÉ 1981.

TrechoData

execuçãoExt. [km]

Larg. [m]

Reforçoesp. [cm]

Baseesp. [cm]

RevestimentoVDM

NtTipoEsp.[cm]

Pereira Barreto – Ilha Solteira (SP-310)

6/68 1 14 20 15 P.t. 31.212

5,0x106

SP-326 – Terra Roxa(SP-353)

2/73 17,4 14 15 — P.t. 3810

1,7x106

Cambaratiba – Borborema (SP-304)

8/74 18,4 10,4 15 — P.s. 0,51.180

2,6x106

Cândido Rodrigues – SP-310 6/75 13,0 14 20 15 P.s. 3505

1,0x106

Boa Esperança do Sul – Trabiju 7/75 8,2 12,4 — 20 P.t. 3100

1,0x106

Itápolis – Ibitinga (SP-317) 7/75 24,9 14 15 - 30 — P.d. 1,4958

2,2x106

SP-326 – Viradouro (SP-351) 7/75 25,4 14 15 15 P.t. 31.179

2,9x106

Itajobi – N. Horizonte (SP-321) 7/75 31,8 16,5 15 — P.d. 1,41301

1,9x106

Acesso de Gavião Peixoto à SP-331

5/76 13,5 10,4 — 20 P.t. 3500

1,0x106

N. Lusitânia – Gastão Vidigal (SP-473)

5/76 11,9 9,2 0 - 15 15 P.d. 1,4279

8x106

Nova Aliança – Bady Bassit (SP-355)

10/76 12 9,2 0 - 15 15P.d.C.A.

4,0356

1,1x106

Jaci – Mirassol 1/77 8,6 9,2 0 - 15 15P.d.C.A.

4,5670

1,5x106

Potirendaba – Cedral 1/77 21 9,2 0 - 15 15P.dCA

4,5670

1,5x106

Acesso à Boracéia 5/78 17,5 9,2 0 - 15 15 P.d. 1,4963

1,0x106

VDM e Nt – volume diário médio e número total de solicitações do eixo de 80 kN; C.A., P.s, P.d, P.t. – Concreto Asfáltico e Penetração Invertida Simples, Dupla e Tripla.Em todos os trechos o reforço e a base foram compactados a > 95 % do Proctor Modificado

26


de 3 cm de espessura.

1.2.2 Apreciação do ComportamentoAs principais peculiaridades no comportamento dos pavimentos com

base de SAFL, no Estado de São Paulo, são:

Ausência de Ruptura da Base: a ruptura, caracterizada pela desa-

gregação estrutural do revestimento, acompanhada de excessi-

va deformação da superfície com expulsão lateral do material

da base, somente tem ocorrido, excepcionalmente, onde o nível

d’água está a menos de 1 m de profundidade e, em alguns locais,

nas bordas do pavimento, quando não existem acostamentos. Isto

mostra a alta capacidade de suporte da base de SAFL.

Pequena Deflexão: as deflexões determinadas com a Viga

Benkelman, apesar das esbeltas capas de rolamento utilizadas,

apresentaram valores baixos, geralmente dentro do intervalo

20 a 50 centésimos de mm, quando medidas pelo Método de

Ensaio 024/94 do DNIT (similar ao da Canadian Good Roads

Association), sob ação da carga de 80 kN por eixo. As deflexões

têm permanecido dentro daquele intervalo, ao longo do tempo,

mesmo em períodos de chuvas (vide figuras 4.36 e 4.37).

Contribuição Estrutural da Base: “as bacias” (ou linhas de influ-

ência) obtidas com o uso da Viga Benkelman têm acusado, com

certa frequência, formas que indicam, teoricamente, um módulo

de elasticidade maior das camadas superficiais (valor da relação de

módulos: cerca de 2 a 5). Outra peculiaridade de muitas “bacias”

é a de apresentarem formas semelhantes às dos pavimentos com

base de solo-cimento (irregularidades de curvatura, deslocamento

do ponto de máxima deformação).

Módulo de Resiliência: determinações laboratoriais preliminares,

efetudas pelo IPT sobre amostras de SAFL em 1975 (Revista DER

nº 124-Maio 1977), acusaram valores bastantes altos, na faixa de

230 a 560 MPa, para o Módulo de Resiliência (MR). Alvares Neto

(1997), ultilizando o FWD (Falling Weight Deflectometer), reali-

zou medidas das deflexões recuperáveis em diversos trechos com

base de SAFL e obteve, por retroanálise, valores ainda elevados

para o MR (na faixa de 210 a 340 MPa) que, embora inferiores

aos do IPT, são explicáveis por incorporarem a influência do trin-

camento da estrutura da base. A revista citada mostra, também,

bases de brita com valores para o MR, na faixa de 105 a 246 MPa.

A comparação desses valores coloca as bases de SAFL em posição

privilegiada relativamente às de brita.

Recalques: em geral, o tráfego tem causado pequenos recalques ao longo das rodeiras. Essas deformações provocam um aumento da densidade nas rodeiras, permanecendo as regiões contíguas

27

1INTRODUÇÃO

com densidades inferiores. Esse fato, normalmente, não chega a produzir trincamento no revestimento, dada a sua esbeltez e flexi-bilidade. A ocorrência foi maior nos primeiros serviços de prote-ção à terraplenagem e nos cortes, onde não se utilizava reforço do pavimento e, ainda, nos locais onde a base foi mal compactada. Atualmente, com a adoção de reforço e um controle mais rígido na compactação da camada de base, tem-se conseguido minimi-zar essas ocorrências.

Trincas de Reflexão: o desenvolvimento de trincas em bases de SAFL é uma constante e ocorre desde a fase de construção. A reflexão dessas trincas na superfície do tratamento superficial tem sido observada, com maior frequência, nos tratamentos simples e, apenas excepcionalmente, nos duplos e triplos.

Susceptibilidade à Água: a erosão da borda do pavimento nos acostamentos tem ocorrido em alguns trechos, principalmente quando o SAFL apresenta elevada porcentagem de material (mais de 70%), passando na peneira de abertura 0,150 mm, devido à grande susceptibilidade desses solos à ação erosiva da água. Tem-se constatado que as “panelas” crescem rapidamente devido, à elevada susceptibilidade da base à ação erosiva direta da água em movimento, o qual é causado pelo trânsito de veículos.

Recuperação: Em 2007 o DER-SP, dentro do Programa de Recu-

peração de Vicinais (Pró-Vicinais), levantou 8.000 km desse tipo

de rodovia e verificou que, aproximadamente 70% dos trechos

pavimentados nas regiões centro, norte e oeste do Estado possuí-

am base de SAFL. O levantamento confirmou também, através da

avaliação dos defeitos estruturais e de superfície desses pavimen-

tos, o excepcional comportamento do pavimento nos trechos com

esse tipo de base. Um fato auspicioso, para a continuidade do uso

da base de SAFL, foi a constatação de que, embora muitos trechos

já estivessem com mais de 30 anos de uso, o custo da recupera-

ção resultou muito abaixo do esperado. No Pró-Vicinais, a quase

totalidade do orçamento para recuperação refere-se ao custo dos

recapeamentos para melhoria da superfície e apenas um valor

residual, ao custo da recuperação da parte estrutural da base, tal

como ocorreu no Paraná no seu Programa de Recuperação de

Vicinais com base de SAFL. Outra constatação importante foi que

a recuperação das vicinais, com outros tipos de bases estabiliza-

das granulometricamente (solo-brita, pedregulho, brita graduada,

bica corrida, etc.), apresentou custos iguais, ou superiores aos com

base de SAFL, para tráfegos similares.

Cabe ressaltar que, para tráfego pesado, já foi testado um pavimen-

to com base de SAFL e camada de revestimento de 10 cm (5 cm

“binder” e 5 cm de concreto asfáltico) em 3 faixas adicionais da Via

28


W. Luiz. Essas faixas apresentaram, durante o período de teste de 7

anos, um comportamento excepcional. Após esse período, a rodovia

Washington Luiz (SP 310) foi recapeada, duplicada e as faixas experi-

mentais transformadas em acostamentos. Visualmente, verifica-se na

figura 1.1 o comportamento excepcional dessa base, com 20 cm, que

permaneceu íntegra e sem deformações, mesmo sob essa condição

extrema de tráfego.

Observe-se que a régua metálica acha-se perfeitamente nivelada sobre a

camada de rolamento, mostrando a inexistência de qualquer

deformação transversal nas rodeiras e ausência de trincas no

revestimento. Tal constatação confirma a elevada capacidade

de suporte da base de SAFL, obtida tanto no campo como em

laboratório, por meio dos resultados do ensaio de suporte (CBR

e Mini-CBR), assim como o elevado modulo de resiliência desse

tipo de base, que é confirmado pelos dados obtidos por Nogami

e Villibor (1995). Isto justifica a suma importância de se dar

continuidade aos estudos para utilização da base de SAFL, em

rodovias de tráfego pesado.

A figura 1.1, mostra o Engenheiro Fernando Custódio Corrêa, já

falecido, verificando o comportamento da base da faixa adicio-

nal na SP 310. Fernando, a quem os autores prestam homena-

gem, foi um dos pioneiros na implantação de pavimentos com

base de solos finos lateríticos, no Brasil.

1.3 OBJETIVOS

Este livro tem por objetivos apresentar:

O Estudo geotécnico dos SAFL para bases de pavimentos, com o

uso de uma sistemática não tradicional, denominada MCT.

Uma série de recomendações, construtivas e de controle tecno-

lógico, para bases de SAFL e suas imprimaduras, as quais resulta-

ram, em grande parte, dos estudos efetuados com a aplicação da

Sistemática MCT.

Conceitos básicos e estudo geotécnico para bases de solo laterí-

tico-agregado.

Para atingir os objetivos, foram desenvolvidos os seguintes assuntos:

Dificuldades e deficiências da sistemática tradicional para o

estudo tecnológico das bases de SAFL.

Desenvolvimento da Sistemática MCT para o estudo geotécnico

de solos.

Pesquisas desenvolvidas com o uso da Sistemática MCT.

Estudo geotécnico de solos para bases de SAFL com o uso da

Sistemática MCT.

Figura 1.1 Faixa adicional do Km 219 da SP 310.

29

1INTRODUÇÃO

Recomendações construtivas e de controle tecnológico de base

de SAFL.

Conceitos básicos e estudo geotécnico para bases de solo laterí-

tico-agregado.

Subsidiariamente são apresentados, no Anexo I, conceitos fundamen-

tais para a utilização das bases em questão, por meio da discussão

de quesitos de suma importância para o entendimento do assun-

to. Também, no Anexo II, enfocam-se características dos ensaios da

MCT, pouco difundidas no meio técnico.

Os resultados das pesquisas desenvolvidas com a utilização da Siste-

mática MCT deram subsídios para a proposição dos estudos geotécni-

cos dos SAFL e dos solos laterítico-agregados, tanto na fase de projeto,

como na elaboração das recomendações construtivas e de controle

da base e sua imprimadura. Espera-se, também, que elas contribuam

para um melhor conhecimento do comportamento dos solos lateríti-

cos em caráter geral, mediante a obtenção de resultados mais signi-

ficativos das suas características geotécnicas. Isso permitirá melhor

utilização desses solos em pavimentos de rodovias com trânsito mais

intenso, e/ou pesado, e em obras similares.

Acredita-se que o uso da Sistemática MCT contribuirá para o desen-

volvimento de uma tecnologia nacional própria, em pavimentação,

além de aumentar o emprego dos SAFL em bases de pavimentos. Isto

proporcionará uma economia substancial na execução de programas

de pavimentação de estradas secundárias (VDM ≤1.000 veículos), que

são de vital importância para o desenvolvimento do País. Para maio-

res volumes de tráfego pode-se usar base de solo laterítico-agregado,

cujo estudo geotécnico é apresentado no capítulo 7.

Além disso, com pequenas adaptações, essa Sistemática poderá ser

usada no estudo da pavimentação de aeródromos e vias urbanas,

com grande economia em relação aos pavimentos convencionais.

Para pavimentação urbana o livro Pavimentos de Baixo Custo para Vias

Urbanas de Villibor et al. (2007), já apresenta a tecnologia adaptada

para esse fim, preconizado o uso de bases constítuidas de solos com

predominância de finos lateríticos.

30

2DIFICULDADES E DEFICIÊNCIAS DA SISTEMÁTICA

31

2.1 GENERALIDADES

Até o final da década de setenta, o DER-SP utilizava, para o estudo geotécnico dos SAFL para bases, praticamente a mesma sistemática tradicio-nal sugerida na dissertação de Mestrado de Villibor (1974), a qual é fundamentada no seguinte:

Determinação do comportamento laterítico do solo, baseada em informações pedológicas.Obtenção dos resultados de ensaios tradicionais de laboratório: Granulometria por peneiramento, Limites de Consistência [Limite de Liquidez (LL) e Limite de Plasticidade (LP)] e CBR (Índice de suporte e Expansão). A partir dos valores de LL e LP, é obtido o Índice de Plasticidade: IP = (LL - LP).

Para os resultados referentes a esses ensaios, eram recomendadosos seguintes intervalos de valores:

Granulometria por Peneiramentoa] Material que passa na peneira 0,42 mm � .................85 a 100%Material que passa na peneira 0,075 mm � .................25 a 45%

Limites de Consistênciab] Limite de Liquidez (LL � .............................................20 a 30%Índice de Plasticidade (IP) � ...........................................6 a 9 %

CBR (California Bearing Ratio)c]

Determinados na Massa Específica Aparente Seca máxima (MEAS

máx) e umidade ótima (Ho) do Método M-53-71, DER- SP, na energia Modificada (equivalente à AASHTO T-180-59).

Índice de suporte California � ........................................ ≥ 80 %Expansão � ....................................................................≤ 0,1 %

Quanto ao controle tecnológico da execução, exigia-se para seu recebimento:Grau de Compactação correspondente a, no mínimo, 95% da a] MEAS máx referente à energia Modificada ou 100 % da energia Intermediária (M-53-71, DER-SP).Umidade de Compactação no intervalo de umidade ótima Ho b] ± 0,10 Ho, ajustando-o após os primeiros subtrechos, a fim de conseguir-se o grau de compactação exigido.

A adoção da sistemática t radicional apresenta vár ios problemas,entre os quais destacam-se:

Dificuldades na determinação do comportamento geotécnico laterítico dos SAFL.

32


Dificuldades inerentes à metodologia dos ensaios tradicionais.

Deficiências na previsão de importantes problemas, construtivos

e de comportamento, nas bases de SAFL.

Apesar disso, até hoje a referida sistemática é adotada em especificações

rodoviárias para o estudo de bases de SAFL, inclusive oficiais, como

a DER/PR ES-P08/5 (do Departamento de Estradas de Rodagem do

Estado do Paraná), e por muitos técnicos rodoviários. Esse fato justi-

fica uma análise minuciosa dos problemas e deficiências inerentes à

sua utilização. Esta análise é imprescindível, também, para o enten-

dimento da evolução da tecnologia do uso das bases de SAFL e das

vantagens da utilização da Sistemática MCT, ainda pouco divulgada

no meio técnico, que está sendo apresentada neste livro.

2.2 DIFICULDADES NA DETERMINAÇÃO DO COMPORTAMENTO GEOTÉCNICO LATERÍTICO DOS SAFL

Cientificamente, os solos são considerados lateríticos se apresentarem

uma série de peculiaridades, tais como:

Resultam de um processo pedológico inerente aos perfis de solos

bem drenados, desenvolvidos em climas quentes e úmidos.

Permanência da caolinita como argilo-mineral exclusivo, ou

predominante, e fração argila caracterizada pela riqueza em

óxidos hidratados de ferro e/ou alumínio. Associadas a essa

constituição química e mineralógica, os solos apresentam, ainda,

macroestrutura e microestrutura porosas características, sobretu-

do, em sua parte argilosa.

Morfologia peculiar dos perfis naturais, caracterizada pela grande

espessura do horizonte pedológico, camadas (horizontalizadas) cons-

tituintes pouco nítidas, cores típicas, macrofábrica aglomerada.

O critério pedológico acima referido nada diz, especificamente, sobre o

comportamento geotécnico dos solos lateríticos. Entretanto, na

década de setenta, no DER-SP, recorria-se à identificação de campo

com base nos dados do Levantamento de Reconhecimento dos Solos

do Estado de São Paulo, 1960. Consideravam-se de comportamento

geotécnico laterítico, para utilização em bases, os solos integrantes

das classes pedológicas discriminadas a seguir:

LEa: Latosol Vermelho Escuro – Fase Arenosa

LVa: Latosol Vermelho Amarelo – Fase Arenosa

PLn: Podzolizados Lins e Marília – Variação Lins

Pml: Podzolizados Lins e Marília – Variação Marília

RPV-RLV: Regosol Intergrade para Podzólico Vermelho Amarelo

e Intergrade para Latosol Vermelho Amarelo.

33

2DIFICULDADES E DEFICIÊNCIAS DA SISTEMÁTICA TRADICIONAL

A aplicação prática desse procedimento apresentava sérias dificuldades pela subje-

tividade dos critérios adotados, pelo aumento crescente dos trechos

a estudar e por exigir, dos engenheiros e técnicos, conhecimento

especializado em pedologia (não exigido no tipo de formação deles).

Atualmente, as referidas classes foram abandonadas e substituídas

por outras, conforme consta no Capítulo 5.

Critérios, aparentemente menos subjetivos, têm sido propostos para a

determinação do comportamento geotécnico laterítico, como: a

razão sílica/sesquióxidos, o grau de petrificação segundo o Labora-

tório Nacional de Engenharia Civil de Lisboa (LNEC), a microfábrica

revelada pelo microscópio eletrônico de varredura e a análise mine-

ralógica da fração argila. Esses critérios não se têm revelado adequa-

dos, ou por envolverem ensaios altamente especializados (difíceis de

serem realizados em laboratórios geotécnicos rodoviários), ou por não

estarem diretamente relacionados com o comportamento dos solos

na estrutura do pavimento.

2.3 DIFICULDADES INERENTES À METODOLOGIA DOS ENSAIOS TRADICIONAIS

2.3.1 Limites de Consistência Dos limites de consistência, são considerados relevantes, para a finalidade em vista,

o LL e o IP. Com a ampliação dos estudos, para atender uma grande

demanda por projeto e construção de pavimentos econômicos com

uso de bases de SAFL, ficaram patentes as deficiências da utilização

de LL e IP devido à pequena reprodutibilidade dos resultados dos

ensaios, o que tem sido confirmado em relatos de diversos trabalhos

genéricos sobre solos tropicais. Entre outros, podem ser citados:

Gidigasu (1976) em a] Lateritic Soil Engineering, no capítulo 10,

página 32, cita: “Outra fonte de dificuldade na obtenção da repro-

dutibilidade dos resultados dos ensaios de plasticidade de alguns

solos lateríticos é a tendência de apresentarem aumento de plas-

ticidade com o grau de misturação ou moldagem da amostra,

antes do ensaio”.

Programa Interlaboratorial Brasileiro desenvolvido pelo IPT-SP. b]

Alguns dos resultados obtidos pelo programa, para 3 amostras,

estão apresentados na figura 2.1. Sua análise revela a grande varia-

ção dos valores de LL e IP, obtidos por diversos laboratórios, em

ensaios executados segundo as NBR 6459/84 e 7180/84 da Asso-

ciação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).

Comparação de Resultados de LL e IP obtidos pelo DER-SP e IPT, c]

para SAFL, em ensaios executados conforme as normas acima. A

tabela 2.1 mostra a grande variação dos resultados, de 5 amos-

34


tras de SAFL utilizados em bases, confirmando

o que havia sido constatado no programa do

IPT.

No que se refere aos SAFL, as dificuldades ficam

aumentadas pois os valores limites considera-

dos na especificação proposta correspondem a

valores bastante baixos, próximos do limite

de exequibilidade dos ensaios envolvidos.

Devido a esses fatos, têm surgido vários proble-

mas, tanto na fase de projeto como na cons-

trutiva. No projeto, várias jazidas de SAFL,

satisfatórias por um laboratório, podem não

ser consideradas como tais por outros, gerando

sérias controvérsias. Na construção, várias jazi-

das aceitas como satisfatórias no projeto têm

sido abandonadas por não serem aceitas pelo

laboratório de controle, onerando de maneira

imprevista o custo das obras, pelo aumento da

distância de transporte.

2.3.2 Ensaio de CBR A ava l iação da capac idade de supor-

te e da expansão do solo para base é reali-

zada, em geral, pelo CBR tradicional. Os valores

do índice de suporte ≥ 80% e expansão ≤ 0,1%

recomendados correspondem aos encontrados

nos solos das pistas experimentais, construí-

das pelo DER-SP, que apresentaram comporta-

mento satisfatório. Esses valores correspondem,

também, aos limites fixados pelo DNIT para

bases estabilizadas granulometricamente. A utili-

zação do ensaio CBR tradicional apresenta uma

série de problemas, destacando-se:

Grande Dispersão de Resultadosa]

Essa dispersão foi motivo de considerações em vários trabalhos:

Peltier (1953), Souza Pinto e outros (1964) e Nogami (1972). Um

resumo dos resultados obtidos nesses trabalhos é apresentado na

tabela 2.2, a qual mostra que o valor máximo obtido nos ensaios,

para uma mesma amostra, chega a ser de 2 a 3 vezes maior que

o mínimo.

Para os SAFL, a dispersão é ainda maior devido à grande varia-

ção do índice de suporte com o teor de umidade de moldagem

dos corpos de prova. Variação de 1% de umidade em torno da

Tabela 2.1 COMPARAÇÃO DE RESULTADOS DE LL, LP E IP (%) EM ENSAIOS DE 5 AMOSTRAS DE SAFL.

Laboratório Amostra

IPT-SPDER-SP

(Araraquara)LL LP IP LL LP IP

A 24 16 8 19 14 5B 37 19 18 30 22 8C 26 15 11 20 15 5D 34 20 14 24 17 7E 28 16 12 27 21 6

Figura 2.1 Programa Interlaboratorial: valores de LL e IP de 3 amostras.

35


ótima pode ocasionar, em certos solos, uma diminuição de 50%

ou mais no valor do índice de suporte (Villibor, 1974). Assim,

o ensaio de CBR em um único corpo de prova, moldado para o

teor de umidade correspondente à ótima, não é confiável; isto

porque não apenas é difícil acertar o teor de umidade de molda-

gem com a necessária precisão, como também esse teor não fica

bem caracterizado na curva de compactação.

Necessidade de uma Grande Quantidade de Material b]

Como visto acima, apesar de o CBR ser exigido apenas nas condi-

ções de Massa Específica Aparente Seca máxima e Umidade ótima,

tal exigência é difícil de ser satisfeita com apenas um corpo de

prova. Há necessidade de se construir a curva de variação do CBR

em função de vários teores de umidade diferentes, com a molda-

gem de, pelo menos, 3 corpos de prova com teores de umidade

em torno da ótima. Na prática, devido à dispersão dos resulta-

dos, é sempre desejável aumentar para 5 o número de corpos de

prova. Esse procedimento encarece consideravelmente os custos

da amostragem do material, de seu transporte e dos ensaios neces-

sários.

2.4 DEFICIÊNCIAS NA PREVISÃO DE PROBLEMAS CONSTRUTIVOS E DE DESEMPENHO NAS BASES DE SAFL

Na fase de construção e na etapa seguinte (relativa ao desempenho do pavimento

em serviço), surgiram problemas específicos das bases de SAFL, impos-

síveis de serem previstos com a sistemática tradicional, a saber:

Dificuldades encontradas, em alguns tipos de SAFL para a obten-a]

ção do grau de compactação exigido no projeto.

Amolecimento da borda do pavimento, durante e após sua cons-b]

trução, devido à penetração d’água, resultando excessiva defor-

mação e eventual rompimento do revestimento e, ainda, intensa

erosão na borda do pavimento.

Tabela 2.2 VARIAÇÃO DO CBR SEGUNDO PELTIER, SOUZA PINTO E NOGAMI.

Trabalho Normas de ensaio Amostra Nº de

ensaiosValor CBR [%] Desvio

padrãoMin. Máx. Med.Peltier (53) Método Americano Areia argilosa 21 10,5 33,0 17,8 6,20Souza PintoABPv (64)

DPT-M-48-64 (DNER) Energia Intermediaria

DE

1212

26,417,3

38,645,8

29,534,6

6,559,40

Nogami (72)M-53-71 (DER-SP) Energia Normal

SP-310 km 254 8 11 28 17,3 6,28

36


Trincamento excessivo da base, por contração provocada pela c]

perda de umidade, refletindo, em alguns casos, na camada de

revestimento, com consequente redução da vida útil do pavimen-

to e da sua serventia.

Comportamento inadequado da imprimadura betuminosa, que d]

dá origem ao escorregamento do revestimento, e à exsudação do

asfalto na superfície do mesmo.

Discrepância entre a capacidade de suporte pretendida e a real, e]

nas condições tropicais e com base na referida sistemática, o que

pode ocasionar rejeição de jazidas mais próximas, onerando o

custo do pavimento.

As pesquisas realizadas para a elaboração da Sistemática MCT, apresentada

neste livro, permitiram agrupar as principais causas das deficiên-

cias da sistemática tradicional, a saber:

Granulometria

A consideração de apenas duas peneiras (0,42 mm e 0,075 mm)

não permite distinguir, de maneira adequada, os solos que apre-

sentam os problemas citados em itens a] e c]. Há necessidade,

como será visto mais adiante, da inclusão da peneira de 0,150

mm e, em alguns casos, da determinação da fração argila (diâme-

tro equivalente dos grãos inferior a 5 μm). Sabe-se, atualmente,

que essa deficiência pode ser detectada pelo uso da Classificação

Geotécnica MCT, principalmente pelas peculiaridades da curva

de deformabilidade na compactação laboratorial.

Capacidade de Suporte

O conhecimento de dados de bases de trechos, já submetidos à

ação do tráfego, mostra a inconveniência de se adotar as condi-

ções estabelecidas na sistemática tradicional para a avaliação da

capacidade de suporte em termos de CBR, ou seja, suporte obtido

após imersão por 4 dias. Os dados obtidos em bases de trechos

em uso por vários anos mostraram ser mais condizente com a

realidade a utilização de novas condições para determinação da

capacidade de suporte, como será enfocado posteriormente.

Propriedades Hídricas

Os problemas citados no subitem b] estão intimamente ligados às

propriedades hídricas das bases estudadas, não tratadas na siste-

mática tradicional.

Contração

Os problemas relacionados com o trincamento referido no item c]

estão relacionados com a contração da base, devido, sobretudo, à

perda do teor de umidade. Essa propriedade não era considerada

na sistemática tradicional.

37


Efeito da Imprimadura BetuminosaOs problemas relacionados em d] são devidos ao complexo fenô-meno de interrelacionamento entre a base compactada e o mate-rial betuminoso usado na imprimadura. A sistemática tradicional não considerava nenhum dos aspectos relacionados com esse fenômeno, de vital importância, como será enfocado no Capí-tulo 4.

2.5 CONSIDERAÇÕES COMPLEMENTARES

As dificuldades e deficências apresentadas e comentadas, quanto à utilização

da sistemática tradicional para o estudo tecnológico das bases de

SAFL, estão presentes no meio rodoviário, até hoje, para o estudo

tecnológico de outros tipos de base. Assim, bases granulares (elevada

porcentagem retida na # 2,0 mm) de solos-agregados, ou de materiais

naturais (lateritas, pedregulhos, etc.), utilizam os ensaios tradicio-

nais para a obtenção dos limites de consistência (LL e LP), que são

determinativos para a aceitação de um material para sua execução;

isso conduz, frequentemente, a um aumento do custo das mesmas,

pelos motivos:

Escolha inadequada desses materiais para base, causando proble-

mas de comportamento.

Abandono de materiais de alta qualidade que ocorrem nos trópi-

cos e não atendem os limites de consistência preconizados.

Para contornar as deficiências referidas, uma linha promissora é aplicar a meto-

dologia MCT, sobre a fração que passa na # 2,00 mm, para obter suas

propriedades mecânicas e hídricas e verificar se elas estão dentro

de intervalos admissíveis que a qualifiquem para a finalidade em

vista; além disso, usar o ensaio de suporte CBR tradicional e requi-

sitos granulométricos sobre o material integral. A conjunção desses

procedimentos permite propor especificações mais adequadas para os

materiais constituintes desses tipos de base, conforme preconizado

por Nogami e Villibor em (1995) e (2007).

38

3DESENVOLVIMENTO DA SISTEMÁTICA MCTPARA ESTUDO GEOTÉCNICO

39

3.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS

Detectadas as dificuldades e deficiências da sistemática vigente na década de 70

no DER-SP, a Tese de Doutoramento de Villibor (1981) veio trazer

soluções com a apresentação de uma nova sistemática para o estudo

tecnológico dos SAFL. A mesma é baseada numa diretriz que tornou

possível a obtenção de dados esclarecedores sobre as propriedades de

maior interesse para o desempenho deste tipo de solo como base de

pavimentos, nas condições climáticas brasileiras. Embora o enfoque

principal da pesquisa tenha sido o SAFL, o desenvolvimento da nova

Sistemática (MCT) permitiu um amplo estudo geotécnico dos solos

finos (100% passando na peneira de 2,00 mm), que são de interesse

para diversas aplicações rodoviárias.

Após 1981, ocorreram alterações tanto na designação dos ensaios como na

sua técnica executiva; por essa razão, julgou-se útil apresentá-los de

acordo com os procedimentos agora recomendados e utilizando a

terminologia vigente. Além disso, estão sendo introduzidos novos

ensaios objetivando, sobretudo, a Classificação Geotécnica MCT.

Alterou-se, também, a forma de redação para proporcionar uma

melhor idéia dos objetivos dos ensaios.

Ressalta-se que as referidas alterações são compatíveis com o conteúdo

do livro Pavimentação de Baixo Custo com Solos Lateríticos (Nogami

e Villibor,1995) e que foram, ainda, introduzidas novas alterações

sugeridas por informações obtidas após sua publicação.A série de ensaios da nova Sistemática, que engloba os ensaios classificatórios da

MCT (M5, M8 e M9), constitui o elenco de Ensaios da Sistemática

MCT, a saber:

M1 – Ensaio de Compactação Mini-Proctor

M2 – Ensaio Mini-CBR e Expansão

M3 – Ensaio de Contração

M4 – Ensaios de Infiltrabilidade e Permeabilidade

M5 – Ensaio de Compactação Mini-MCV

M6 – Ensaio de Penetração da Imprimadura Betuminosa

M7 – Ensaio Mini-CBR de Campo - Procedimento Dinâmico

M8 – Ensaio da Perda de Massa por Imersão

M9 – Classificação Geotécnica MCT.

40


As propriedades mecânicas e hídricas da base de SAFL, consideradas

na metodologia MCT, estão diretamente relacionadas com o desem-

penho do pavimento que utiliza este tipo de base. Muitos dos defei-

tos dos pavimentos podem ser atribuídos a valores inadequados

de uma ou mais de suas propriedades, e/ou a problemas na técnica

construtiva da base. A tabela 3.1 mostra os ensaios e determinações

da Sistemática MCT e, também, suas associações com as propriedades

físicas das bases de SAFL e com os principais problemas e defeitos

construtivos das mesmas.

Ressalta-se que essa filosofia, de procurar ensaios que retratem de perto

as propriedades e o comportamento do pavimento, representa um

passo avante quando comparada com a abordagem tradicional, base-

ada na granulometria e nos limites de liquidez (LL) e índice de plas-

ticidade (IP), cujas limitações foram comentadas no Capítulo 2.

3.2 SISTEMÁTICA MCT Esta Sistemática, cujos métodos de ensaio são apresentados no anexo II,

caracteriza-se pela utilização de corpos de prova (cp) cilíndricos, de

dimensões reduzidas, com diâmetro de 50 mm e de altura igual ou

próxima dessa medida; por isso foram designados de “Miniatura”,

com abreviação (M). Como, basicamente, são obtidos em laboratório

por compactação (C) e a Sistemática foi desenvolvida para solos tropi-

cais (T), isso justifica o uso da abreviatura MCT. Esses cp também

podem ser indeformados ou executados no campo in situ.A Sistemática MCT é recomendada para o estudo de solos tropicais que passam

integralmente, ou têm pequena fração retida (menos de 10%), na

peneira de malha quadrada de abertura 2,00 mm. Os solos predomi-

nantes no Estado de São Paulo, e em outras áreas das regiões tropi-

cais, em sua quase totalidade satisfazem essa condição. Isso contrasta

com a abundância de solos de granulação grosseira, no hemisfério

Norte, de onde provêm os ensaios considerados tradicionais.A compactação dos corpos de prova é feita de acordo com o procedimento

desenvolvido na Iowa State University (Lafleur et al; 1956) e no

DER-SP (Nogami,1972), que utiliza basicamente o processo dinâmi-

co. A determinação da capacidade de suporte e expansão é, também,

baseada no procedimento desenvolvido pela referida Instituição. Várias modificações foram introduzidas nos detalhes executivos e, além disso,

foram desenvolvidos métodos de ensaios apropriados, com cp espe-

cíficos, para determinação dos valores de outras propriedades como:

infiltrabilidade d’água, permeabilidade, contração por secagem, pene-

tração da imprimadura betuminosa, etc. Cabe ressaltar que alguns dos

ensaios, ora apresentados, foram utilizados por Nogami e Villibor com

outras finalidades como em: “Mapeamento Geotécnico” (Villibor e

41

3DESENVOLVIMENTO DA SISTEMÁTICA MCT

Nogami, 1979), “Diferenças de Propriedades entre Solos Lateríticos e

Saprolíticos Compactados” (Nogami e Villibor, 1979) e “Caracteriza-

ção e Classificação Gerais de Solos” (Nogami e Villibor, 1980).

Tabela 3.1 ENSAIOS DA MCT E FENÔMENOS FÍSICOS CORRELACIONADOS - ASSOCIAÇÃO COM OS DEFEITOS CONSTRUTIVOS NA BASE.

42


No Anexo II são apresentados os métodos para realização dos ensaios, devidamente

atualizados e acrescidos de novos métodos, que constituem a Siste-

mática MCT. Alguns desses novos diferem, em detalhes, daqueles

originalmente utilizados por Villibor (Villibor,1981) no desenvolvi-

mento das pesquisas constantes deste livro, executadas na segunda

metade da década de setenta. Sendo os ensaios básicos da Sistemática MCT ainda pouco conhecidos no meio

rodoviário brasileiro, seus aspectos essenciais serão expostos nos subi-tens a seguir. Para a compactação dos corpos de prova e determina-ção da capacidade de suporte e expansão, será dada maior ênfase às adições e alterações efetuadas relativamente à metodologia original de Iowa. Ressalta-se que toda citação de energia Normal (EN) ou de energia Intermediária (EI) refere-se às dos ensaios do Mini-Proctor da Sistemática MCT. Além dos aspectos expostos, são encontrados no Anexo II os métodos de ensaios detalhados (M1 a M9) da Sistemática MCT.

3.2.1 Ensaio de Compactação Mini-Proctor (M1)Utiliza-se somente a fração do solo que passa na peneira de 2,00 mm. Todas

as amostras devem ser secadas previamente ao ar. Utilizam-se, sempre,

amostras virgens para cada ponto da curva de compactação. A unifor-

mização do teor de umidade de compactação, através da misturação

e homogeinização, é feita após a adição da água em cada alíquota de

solo; antes de iniciar a compactação, conserva-se a mesma em repou-

so, pelo menos por 12 horas, em recipiente hermético. Para a compactação usam-se dois tipos de soquete: o leve (2,27 kg) e o pesado

(4,50 kg). Para reproduzir as condições próximas da energia dita

Normal (ASTM-D-698 ou AASHTO-99), aplicam-se 5 golpes de cada

lado do corpo de prova, com soquete leve, em apenas uma camada

e, para a energia conhecida como Intermediária adotada no Brasil

(DNER-ME-129-94), aplicam-se 6 golpes de cada lado, com soquete

pesado. Foi necessária a fixação do número de golpes, em cada ener-

gia, para possibilitar a obtenção de curvas de compactação (designa-

da Mini-Proctor), próximas às obtidas pelos métodos que se deseja

reproduzir; na prática, as discrepâncias encontradas têm sido pouco

significativas.Os corpos de prova são moldados de maneira que sua altura atinja 50

± 1 mm, sem arrasamento. Tal exigência implica em que se despreze

pelo menos um corpo de prova, para se conseguir a altura requerida.

Para a obtenção da altura de cada corpo de prova, utiliza-se um dispo-

sitivo que fornece seu valor com aproximação de 0,1 mm.

Cabe acrescentar que o uso de anéis de vedação metálicos, no processo de

compactação ora recomendado (Anexo II), não foi obedecido nas

43


pesquisas efetuadas; porém os resultados obtidos não diferiram sensi-

velmente, porquanto procurou-se, sempre, obedecer rigorosamente a

folga recomendada entre os diâmetros do pé do soquete e do pistão

inferior e o diâmetro interno dos moldes utilizados. A figura 3.1

apresenta fotos ilustrativas e croqui do ensaio.

3.2.2 Ensaio Mini-CBR e Expansão (M2) O equipamento e procedimentos básicos são os desenvolvidos na Iowa State

University (Lafleur et al., 1956), onde o valor da capacidade de supor-

te é denominado Iowa Bearing Value. Em 1972, Nogami, introdu-

ziu modificações no equipamento e nos procedimentos básicos para

adaptá-los aos objetivos propostos, e denominou Mini-CBR o valor

do suporte. Os cp compactados são obtidos de acordo com a meto-

dologia referida no item anterior. O valor do suporte também pode

ser obtido em amostras indeformadas e em camadas in situ.

As principais alterações introduzidas na determinação da capacidade de suporte

e expansão, relativamente ao procedimento original de Iowa, são as

seguintes:

Utilização da Correlação com o CBR Tradicionala]

As correlações (I) e (II) foram desenvolvidas por Nogami (1972), com

o uso do metodo CBR do DER-SP, M 53-71, para solos típicos do

Estado de São Paulo. Os valores obtidos por essas correlações foram

designados de Mini-CBR. As penetrações de 2,5 e 5,0 mm no corpo

Figura 3.1 Fotos ilustrativas e croqui do ensaio.

44


de prova do CBR correspondem às de 2,0 e 2,5 mm no Mini-CBR.

Para o valor do Mini-CBR, adota-se o maior dos valores obtidos pelas

expressões:

para penetração de 2,0 mm:

log (Mini-CBR)=0,896 x log C1 – 0,254 (I)

para penetração de 2,5 mm

log (Mini-CBR)=0,937 x log C2 – 0,356 (II)

onde C1 e C2 [kgf] são as cargas correspondentes às penetrações de

2,0 e 2,5 mm, obtidas no ensaio Mini-CBR.

Essas correlações foram inicialmente desenvolvidas para a “umidade ótima

de compactação” Ho, e nas seguintes condições: energia de compac-

tação Normal, com imersão e sobrecarga padrão.

A figura 3.2 mostra as retas correspondentes às expressões I e II e as retas

geradas por Villibor (1981) com o uso de uma série de resultados,

indicados na figura referida, obtidos com SAFL compactados segundo

o procedimento correspondente, para as condições de Ho da ener-

gia Intermediária, com imersão e sobrecarga padrão. Verifica-se que,

também para essas condições, as correlações propostas são aceitáveis

(a favor da segurança). Na figura 3.3 estão representados os valo-

res da umidade ótima e os valores das respectivas Massa Específica

Aparente Seca máximas (designadas MEASmáx), obtidos por Villibor

nos ensaios CBR tradicional e Mini-CBR, na energia Intermediária.

Nestas representações verifica-se que as umidades ótimas, pelos dois

processos, são praticamente iguais e as MEASmáx, obtidas no ensaio

de Mini-CBR, são ligeiramente menores que as do ensaio de CBR

tradicional.Nas pesquisas efetuadas, os valores da capacidade de Suporte Mini-CBR

foram obtidos com o uso das expressões I e II, referidas acima, para

todas as condições de ensaio mencionadas no subitem c.3 adiante,

Figura 3.2 Correlações na EI: CBR x carga Mini-CBR .

45


tanto para a energia de compactação Normal, como para a Interme-

diária (vide Método M2 para o cálculo do Mini-CBR com base em

cargas padrão). A tabela 3.2 mostra as características do método CBR tradicional do DER-SP, M53-71,

e do Mini-CBR; a figura 3.4 ilustra os corpos de prova e seus moldes

de compactação.

Determinação da Expansão no ensaio Mini-CBRb]

A fórmula para o cálculo da Expansão é a mesma da expressão do

ensaio de CBR tradicional, a saber:

Figura 3.3 Valores da Ho e da MEASmáx no CBR e Mini-CBR.

Tabela 3.2 DADOS DO CBR E DO MINI-CBR.

Dados dos Ensaios CBR Mini-CBR

Moldes diâmetrovolume do corpo de prova

152 mm 2116 ml

50 mm 100 ml

Amostras massa aproximada para 1 cpdiâmetro máximo dos grãos

5000 g 19 mm

250 g 2 mm

Compactação

Normal: massa do soquetealtura de quedagolpes (total)

2,5 kg 348 mm

168

2,27 kg 305 mm

10

Intermediária: massa do soquetealtura de quedagolpes (total)

4,5 kg 457 mm

130

4,5 kg 305 mm

12

Sobrecarga padrão 4540 g 490 g

Pistão de Penetração: diâmetro 49,5 mm 16,0 mm

Prensa para penetração: capacidade 44,5 kN 49 kN

Tempo de imersão padrão 96 h 24 h

46


onde:E = ExpansãoLi e Lf = Leitura inicial e final do cp.Lo = Altura inicial do cp.Os valores da Expansão E são designados Ec e Es, conforme as condições de sobre-carga e de imersão do cp.

Variações das Condições de Ensaioc] c.1) Teor de umidade de compactaçãoForam usados vários teores de umidade, diferindo entre si de maneira aproxima-damente igual, para traçar a curva de

compactação. Nos casos usuais foram necessários, no mínimo, 4 valores para cada energia de compactação adotada.

c.2) Energia de compactaçãoDependendo da finalidade, pode-se usar a energia correspondente à Normal ou à Intermediária. Quando se pretende utilizar o solo para bases ou sub-bases, deve ser usada a energia Intermediária.

c.3) Condições de imersão e sobrecargaPara cada teor de umidade de compactação podem-se obter os valores da Expansão e, utilizando-se as correlações apresentadas nas expres-sões I e II, podem ser determinados os valores da capacidade de suporte para as seguintes condições:

1a) Sem imersão com uso da sobrecarga-padrão de 490 g na penetração e com teor de umidade de moldagem Hm. O índice de suporte assim obtido, designado Mini-CBRHm, é o Mini-CBR na umidade de moldagem. Quando a penetração é feita na umidade ótima Ho, é designado Mini-CBRHo.

2a) Com imersão por 24 horas e uso da sobrecarga-padrão de 490g, no período de imersão e na penetração. O índice de suporte assim obtido é designado Mini-CBRic e a Expansão Ec, Expansão com sobrecarga.

3a) Com imersão por 24 horas, sem sobrecarga no período de imersão e na penetração. O índice de suporte assim obtido é designado Mini-CBRis e a Expansão, Es, Expansão sem sobre-carga.

As figuras 3.5 e 3.6 mostram as fotos ilustrativas e o croqui do ensaio de Expan-

são e do suporte Mini-CBR.

Figura 3.4 Moldes e corpos de prova do CBR e Mini-CBR, com extensomêtros para expansão.

47


Figura 3.6 Fotos ilustrativas e croqui da penetração Mini-CBR.

Figura 3.5 Fotos ilustrativas da montagem e croqui do ensaio.

48


Para verificar a dispersão dos resultados do ensaio Mini-CBR, foram ensaiados 9 corpos de prova de uma mesma amostra de solo, cujos resultados estão na tabela 3.3.

Nota-se que os valores do ensaio Mini-CBR apresentam dispersão consi-

deravelmente menor do que os do CBR tradicional (vide tabela 2.2).

Para o Mini-CBR o maior valor chega a ser de, no máximo, 1,5 vezes

o mínimo, enquanto para o CBR tradicional, essa relação chega a 3.

3.2.3 Ensaio de Contração (M3)O ensaio é efetuado medindo-se, diretamente, a Contração axial (Ct)

dos corpos de prova por secagem lenta ao ar (vide figura 3.7). O

ensaio utiliza corpos de prova não imersos previamente em água, e

para o cálculo da Contração, usa-se a fórmula:

onde:

Ct = Contração axial.

Li e Lf = Leitura inicial e final do cp.

Lo = Comprimento inicial do cp.

3.2.4 Ensaios de Infiltrabilidade e Permeabilidade (M4) Infiltrabilidadea]

O ensaio é realizado em corpos de prova obtidos logo após a compac-

tação, ou em corpos de prova secos ao ar, ou seja, em condições

de baixíssimo grau de saturação. O corpo de prova absorve a água

por meio de uma placa porosa ligada a um tubo de vidro graduado,

disposto horizontalmente, cheio de água. Os volumes de água absor-

vidos pelo corpo de prova q [cm3], obtidos por meio da medida do

deslocamento do menisco de água no tubo, são lançados em gráficos,

Tabela 3.3 DADOS DA DISPERSÃO DOS VALORES DO ENSAIO MINI-CBR.

Suporte Número da AmostraValores do Mini-

CBR [%]Desvio Padrão

[%] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Mín Méd Máx σ

Mini-CBRHo 70 83 70 83 67 76 79 84 80 67 76 84 2,37

Mini-CBRic 48 54 48 44 53 55 50 65 66 44 55 66 2,71

Mini-CBRis 40 47 44 42 46 49 43 55 59 40 50 59 2,43

49


em função de t½ (t em minutos). Da parte retilínea da curva obtém-se

o coeficiente de sorção s, pela fórmula:

onde:

Sp=área da seção do corpo de prova [cm2].

Este valor é utilizado para avaliar o efeito da penetração da água na

camada compactada, pela sua superfície, na construção e após sua

cobertura pelas camadas betuminosas. O mesmo dispositivo e procedimento podem ser utilizados para deter-

minar o coeficiente de sorção da água, após a secagem do corpo de

prova e, também, a velocidade de deslocamento da frente de umida-

de. No caso de corpos de prova secos ao ar, essa velocidade pode ser

calculada com base em determinações diretas (vide figura 3.8).

Permeabilidadeb]

O valor aproximado do coeficiente de permeabilidade à água k,

é obtido utilizando-se corpos de prova que foram “saturados” pelo

ensaio de infiltrabilidade, submetidos a carga hidrostática variável e

com sobrecarga; esse procedimento é similar ao do ensaio tradicional

(vide figura 3.9).


50


3.2.5 Ensaio de Compactação Mini-MCV (M5)É, basicamente, um ensaio de compactação com várias energias, e o equipamento

utilizado é o mesmo indicado na figura 3.1. A Compactação MCV

Figura 3.8 Foto ilustrativa da montagem e croqui do ensaio.


51


(Moisture Condition Value), proposta em 1976 por Parsons, do Road

Research Laboratory, utiliza cp de 100 mm de diâmetro; na Compac-

tação Mini-MCV o diâmetro é de 50 mm. O processo consiste em

aplicar ao corpo de prova, com um determinado teor de umidade,

um número crescente de golpes até não haver acréscimo sensível em

sua densidade. Durante o processo de compactação são realizadas

medidas da altura do corpo de prova para determinação das MEAS. A

cada teor de umidade de compactação (Hc), corresponde uma curva

de deformabilidade; o coeficiente angular, dado pela inclinação de

cada uma delas, é denominado coeficiente c’ e a obtenção do seu

valor é apresentada no subitem 3.3.2.

Geralmente, ao longo de uma larga faixa de teores de umidade, o valor de c’

é pouco variável nas argilas e solos argilosos e bastante variável nos

solos siltosos e arenosos. Devido a isto, para seu cálculo, foi necessá-

ria a fixação de uma curva Mini-MCV de referência. Para fins classificatórios adotou-se a curva de deformabilidade correspondente

ao Mini-MCV = 10, que, entretanto, raramente pode ser obtida na

prática, a partir dos resultados de ensaios. Utiliza-se, então, uma

curva traçada por interpolação gráfica, que fornece o valor de c’ com

precisão suficiente para tal fim.O coeficiente d’ é a inclinação, medida nas proximidades da MEASmáx,

da parte retilínea do ramo seco da curva de compactação correspon-

dente a 12 golpes no ensaio Mini-MCV; seu valor é obtido com a

escala da MEASmáx em kg/m3 e a umidade em %, pela expressão:

Os coeficientes c’ e d’ são de grande utilidade prática na identificação dos

solos tropicais e para o uso da Classificação Geotécnica MCT.

Esse procedimento permite obter uma família de curvas de compactação

que é muito útil, tanto para a determinação da energia de compac-

tação mais apropriada para finalidades específicas, quanto para o

controle geotécnico da compactação no campo. Para melhores deta-

lhes, vide parte inferior da figura 3.20 e o M5 no Anexo II.

3.2.6 Ensaio da Penetração da Imprimadura Betuminosa (M6)

É efetuado em corpos de prova providos de uma depressão na face superior

(com aproximadamente 1,5 mm de profundidade e 35 mm de diâme-

tro), produzida mediante a introdução de um macho circular apro-

priado, na fase de compactação dos corpos de prova.

d’=MEAS

Hc

52


Na depressão referida efetua-se a imprimação com asfalto diluído, deixando a área

imprimada em repouso para curar a imprimadura. Após a cura da

mesma, parte-se o cp, no sentido longitudinal, e mede-se a penetra-

ção da imprimadura asfáltica, no mínimo em seis locais. A média

dessas medidas é considerada como a penetração da imprimadura na

amostra. Para maiores detalhes, vide M-6 no Anexo II.

Esse ensaio correlaciona o valor obtido em laboratório com a penetração

da imprimadura que será obtida na base, quando imprimada.

3.2.7 Ensaio Mini-CBR de Campo – Procedimento Dinâmico (M7)

Os ensaios de suporte in situ podem ser efetuados com facilidade devido à

pequena carga necessária: cerca de 500 kgf para base e menos de 100

kgf para subleitos naturais não compactados. As amostras indeforma-

das podem ser obtidas, facilmente com o uso de camisas metálicas.

No método M-7 é apresentado o procedimento em que a carga é

produzida por um golpe de soquete tipo leve, do mesmo tipo usado

no Mini-Proctor, porém com algumas adaptações.

3.2.8 Ensaio da Perda de Massa por Imersão (M8)Este ensaio fornece uma das propriedades consideradas na classificação

geotécnica dos solos tropicais, compactados da maneira estabele-

cida pela Sistemática MCT. Para sua execução os corpos de prova

devem ser compactados segundo o método Mini-MCV e somente

poderão ser aproveitados aqueles dos quais se possa obter uma curva

de deformabilidade completa. Os cp escolhidos são extraídos apenas

parcialmente, a fim de que fiquem expostos, exatamente, 10 mm

da sua parte inferior; a seguir, os cp são imersos em água e é feita a

pesagem das massas desprendidas (vide figura 3.10).

A “Perda de Massa por Imersão Pi” é calculada por:

onde:

Mi = Massa seca desprendida [g].

Ms = Massa seca do corpo de prova, logo após a sua compactação [g].

Lcp = Altura final do cp, logo após a compactação [mm].

Lf = 10 mm = Altura do Cp, para molde.

Fc = 1,0 quando ocorre um despreendimento normal (esperado).

Fc = 0,5 quando a parte desprendida é um monobloco (exceção).

53


A perda Pi será utilizada para fins classificatórios da MCT e poderá,

também, dar subsídios ao estudo da erodibilidade do solo. Para maio-

res detalhes, vide M8 no Anexo II.

3.2.9 Classificação Geotécnica MCT (M9) Esta Classificação veio permitir a verificação do comportamento laterítico, ou

não, dos solos e dar subsídios à avaliação das propriedades mecânicas

e hídricas dos solos típicos dos climas tropicais úmidos. Com essa

solução foram superados muitos problemas do estudo geotécnico,

incluindo os ocorridos na escolha de solos para fins rodoviários,

todos oriundos do uso inadequado das Classificações tradicionais,

baseadas nas propriedades índices (granulometria, LL e IP), compre-

endendo aquelas conhecidas por Classificação Unificada (USCS) e

HRB-AASHTO.Assim, alguns solos considerados, por aquelas classificações, como inadequados

para bases de pavimentos, frequentemente, possuíam elevada capaci-

dade de suporte. Como resultado, o uso daquelas classificações para a

escolha preliminar de solos a serem utilizados em rodovias resultava,

muitas vezes, em erros que causavam aumento de custo e, também,

reduziam a utilização de solos adequados.A Classificação MCT foi apresentada em 1981 por Nogami e Villibor no Simpósio

de Solos Tropicais em Engenharia (COPPE/UFRJ). Algumas alterações

substanciais foram apresentadas no Primeiro Congresso Internacio-

nal de Geomecânica Sobre Solos Tropicais Lateríticos e Saprolíticos

(Brasília, 1985) e a maior delas, realizada em 1998, refere-se à intro-

Figura 3.10 Foto ilustrativa e croqui do ensaio.

54


dução, no M-5, de uma nova conceituação do coeficiente c’, conforme

apresentado na 32ª RAPv, em outubro de 2000.

Os Ensaios Classificatórios, desenvolvidos após 1980, são: Compactação

Mini-MCV (M5), que fornece os coeficientes c’ e d’, e o da Perda de

Massa por Imersão (M8), que fornece o Pi.

O coeficiente c’ correlaciona-se aproximadamente com a granulometria. Assim, um

c’ elevado (acima de 1,5) caracteriza as argilas e solos argilosos,

enquanto que valores baixos (abaixo de 1,0) caracterizam as areias e

os siltes não plásticos ou pouco coesivos. Entretanto, entre 1,0 e 1,5 ,

encontram-se solos de vários tipos granulométricos, compreendendo

areias siltosas, areias argilosas, argilas arenosas, argilas siltosas, etc.

Desconhece-se eventual correlacionamento de c’ com a laterização.

Com os valores de Pi e d’ obtém-se o índice e’ pela expressão:

Onde:

e’= Índice de laterização.O Gráfico da Classificação de Solos MCT, é traçado com os valores de c’ e e’ (vide

figura 3.11). Na fórmula acima e no Gráfico da Classificação MCT, os

valores foram obtidos considerando como modelo de comportamento

laterítico os solos classificados pedologicamente como latossol roxo

e latossol vermelho escuro, no “Levantamento de Reconhecimento

de Solos do Estado de São Paulo”, Ministério da Agricultura, 1960. A análise de mais de uma centena de dados disponíveis, em 1981, indicou a

necessidade de se adotar a raiz cúbica a fim de que os solos de

comportamento lateríti-

co (L) e não laterítico (N)

ocupassem áreas equi-

valentes no Gráfico da

Classificação MCT. Por

essa nova conceituação,

o critério de identificação

do comportamento laterí-

tico, ou não, de um solo

é tecnológico, enquanto

que pela antiga, era pedo-

lógico (vide item 2.2).

Figura 3.11 Gráfico da classificação de solos MCT.

55


Segundo Nogami e Villibor (1995): “O índice e’ foi concebido para indicar

o comportamento laterítico ou não laterítico. Verificou-se que o

comportamento laterítico começa a se manifestar quando d’ > 20

e Pi < 100, o que permitiu o estabelecimento da linha horizontal

principal (correspondente a e’ = 1,15), que separa os solos L dos solos

N. Para os solos pobres em finos, a transição ocorre para valores

mais altos de Pi, o que levou ao estabelecimento da linha horizontal

secundária em posição um pouco acima (correspondente a e’ = 1,40)”.

Um número expressivo de ensaios, realizados com amostras de solos

francamente lateríticos, apresentou valores médios de d’ ≈ 30 e

Pi ≈ 80 (resultando em e’ ≈ 1,14), enquanto ensaios com amostras

de areias siltosas apresentaram valores médios de d’ ≈20 e Pi ≈ 150

(resultando em e’ ≈1,35). Esses resultados comprovam que o traçado

das linhas horizontais da figura 3.11 (correspondentes aos valores

e’ = 1,15 e e’ = 1,40) é adequado.

As tabelas 3.4 e 3.5 apresentam os valores das propriedades dos grupos da

Classificação MCT, com seus equivalentes numéricos na Ho da ener-

gia Normal do Mini - Proctor.

3.2.10 Procedimentos Expeditos de Classificação da MCT

Numerosas tentativas têm sido feitas no sentido de se obter o procedimento

classificatório mais expeditamente do que pela forma acima

descrita. Dentre elas cabe citar:

Procedimento com o uso do Equipamento a]

Subminiatura

É idêntico àquele baseado no Mini-MCV, apresentado no

subitem 3.2.5. Para tanto, usa-se o equipamento da figura

3.12. A massa menor da amostra (apenas 30g) permite que

seja mais rápido e com menos esforço.

Procedimento pelo Método das Pastilhas b]

Utiliza pastilhas moldadas com a fração de solo, em estado

pastoso, que passa na peneira de 0,42 mm, de consistên-

cia padronizada. Por meio delas são obtidos os valores da

contração diametral e da sua consistência. Para a obtenção do estado pastoso, colocar a amostra sobre a face esmerilhada da placa de vidro, molhando ou secan-do a amostra, para que se possa efetuar uma espatulação eficiente. A seguir, determinar a consistência da pasta utili-zando um minipenetrômetro e ajustar sua umidade até conseguir penetração de 1 mm; moldar pastilhas em anéis de 20 mm de diâmetro interno e 5 mm de altura.

Figura 3.12 Equipamento subminiatura, cp de 26 mm de diâmetro (Nogami e Villibor, 1985).

56


Tabela 3.5 VALORES NÚMERICOS DAS PROPRIEDADES.

Tabela 3.4 DADOS DE DIVERSOS DOS GRUPOS DE SOLOS DA CLASSIFICAÇÃO MCT.

57


Após a moldagem, as pastilhas são submetidas à secagem a baixa temperatura,cerca de 50° C (em estufa ou ao ar), e é medida a contração diame-tral Cd de cada uma delas, conforme indicado na figura 3.13. Essa contração correlaciona-se, razoavelmente, com o coeficiente c’ (eixo

x do Gráfico da Classificação MCT), pelas expressões:

Em seguida, as pastilhas são submetidas a embebição de água, por capilari-

dade. Sua consistência, após a embebição, é determinada com o

uso do Minipenetrômetro, conforme figura 3.14. O valor da consis-

tência obtida pela penetração (p) na pastilha após a embebição

correlaciona-se com o índice e’. As figuras 3.15 e 3.16 ilustram as

pastilhas embebidas em água e a penetração (p), em uma delas.

Com os valores do coeficiente c’, dados pelas expressões I e II, e o valor da penetração

p, obtém-se o grupo da classificação de solo MCT conforme tabela 3.6.

Figura 3.14 Ensaio do Minipenetrômetro mecânico com a indicação da penetração em uma pastilha.

Figura 3.13 Medida da Contração Diametral da Pastilha, designada Cd.

Figura 3.15 Argila laterítica com permanência de contração e consistência elevada, sem trincas, e Minipenetrômetro manual.

Figura 3.16 Solo saprolítico argiloso, com inchamento, amolecimento e trincas.

0,1 < Cd < 0,5 mm

Cd > 0,6 mm

c’ = [1+log

c’ = [0,7+log

Cd]/0,904 (I)

Cd]/0,5 (II)

10

10

58


3.3 PROGRAMAS DE ENSAIOS PARA ESTUDO DOS SOLOS COM A MCT As pesquisas apresentadas neste livro foram desenvolvidas,

principalmente, com uma série de ensaios da Sistemática MCT,

complementados com outros tradicionais, sobre uma grande

quantidade de amostras de solos, conforme os programas:

Programa I – Designado Mini-Proctor e ensaios associa-

dos, desenvolvido antes de 1980, visa a obtenção dos valores

das propriedades mecânicas e hídricas de um solo, por meio

dos ensaios que compõem o fluxograma da figura 3.17.

Programa II – Designado Mini-MCV e ensaio associado

(ensaios classificatórios) visa verificar se um solo tem, ou não,

comportamento tecnológico laterítico, por meio da classifica-

ção MCT, conforme o fluxograma da figura 3.19.

3.3.1 Programa I: Ensaio Mini-Proctor e AssociadosVisa o desenvolvimento das pesquisas do capítulo 4 e, particu-

larmente, a obtenção das peculiaridades das propriedades dos

SAFL. Esse programa fornecerá subsídios para definir um crité-

rio de escolha dos SAFL para uso em bases. Foi implementado com base em um elenco de ensaios sobre uma grande quan-tidade de amostras de solos tropicais do Estado de São Paulo e, em especial, sobre os SAFL usados nas bases dos 36 trechos detalhados nas tabelas 4.7 e 4.8. Estes trechos já tinham sido submetidos ao tráfego, há mais de 3 anos à época da coleta e, conforme avaliação visual, apresentavam desempenho altamen-te satisfatório. O Programa constou de:

Apresentação do Programaa]

a.1) Para cada amostra foram moldados 25 cp com 5 diferentes

teores de umidade (Hi ; i= 1,2,3,4,5), com intervalo de 1,5%

entre eles, aproximadamente.

a.2) Com cada série de 5 cp, com um mesmo teor de umidade

e compactados na energia Intermediária, foram executados os

ensaios relacionados no fluxograma da figura 3.17.

Curvas Geradasb]

Os resultados dos ensaios forneceram, para cada teor de umida-

de, os valores das propriedades mecânicas e hídricas do solo

ensaiado. Isso proporcionou a obtenção de curvas para diversas

propriedades, em função do teor de umidade.

Para o desenvolvimento das pesquisas foram utilizados não só os

Tabela 3.6 GRUPOS DA CLASSIFICAÇÃO MCT (NOGAMI E VILLIBOR 1994).

59


dados das curvas, mas, também, os valores obtidos, particularmente,

na Ho. A análise do traçado e forma das curvas geradas será feita por

meio dos ensaios de compactação, sucção, permeabilidade, contração,

expansão e suporte do Mini-CBR, da Sistemática MCT, sobre duas

amostras de solos lateríticos. Os resultados são apresentados nos gráfi-

cos da figura 3.18. Além desses ensaios realizados, também foi feita a

análise granulométrica de solos com o método M-6 do DER-SP (1961)

e com o defloculante hexademetafosfato de sódio.

Considerações sobre o Traçado e Forma das Curvas Geradasc]

c.1) Curva de Compactação do Mini-Proctor

A forma da curva de compactação, nas proximidades do teor de

umidade ótima, é semelhante à curva do “Proctor” tradicional.

O teor de umidade de compactação é lançado em abscissas e a

MEAS em ordenadas, ambas em escala linear (ou proporcional

a l /MEAS, em ordenadas). Para a maioria dos SAFL, através dos

pontos assim representados, passam duas retas que representam,

graficamente, o ramo seco e o úmido. Para tanto é necessário

que, em cada ramo, haja pelo menos dois pontos. A interseção

Figura 3.17 Fluxograma Mini-Proctor e ensaios associados, da MCT.

60


das duas retas define a umidade ótima (Ho) e, por arredondamen-

to apropriado da curva de compactação próxima a esse teor de

umidade, obtém-se a sua Massa Específica Aparente Seca máxima

(MEASmáx).

c.2) Curva de Variação do Mini-CBR

As curvas de variação do Mini-CBR com o teor de umidade são

obtidas para as três condições citadas no item b do subitem 3.2.2.

(condições de imersão e sobrecarga, c3).

Para cada uma das condições, os valores do Mini-CBR foram

Figura 3.18 Mini-Proctor e ensaios associados, da MCT.

61


lançados nas ordenadas, em escala logarítmica, e os teores de

umidade, em escala linear, no eixo das abscissas. Os ramos seco

e úmido são, geralmente, assimilados à retas.

Em geral, tem-se observado nos solos lateríticos que:Os valores máximos do Mini-CBR com imersão situam-se nas �

proximidades da umidade ótima.Os valores do Mini-CBR sem imersão são crescentes com a �

diminuição do teor de umidade de compactação e as retas, dos ramos seco e úmido, têm inclinações diferentes.

Uma característica importante a se notar nos SAFL é a drástica

queda no valor do suporte no ramo seco, devido ao aumento da

umidade do corpo de prova no processo de imersão. Já no ramo

úmido, essa queda é muito pequena, acompanhando de perto os

valores obtidos sem imersão.

c.3) Curvas de Variação da Expansão e da Contração

A variação da expansão com o teor de umidade de compactação

foi representada, graficamente, em escala linear. As curvas de

expansão, obtidas em ensaios com e sem sobrecarga, mostram

uma acentuada diminuição de valores com o aumento do teor

de umidade no ramo seco. O efeito da sobrecarga manifesta-se,

mais sensivelmente, no ramo seco onde se verificam valores de

expansão inferiores para o caso de ensaio com sobrecarga.

A variação da contração com o teor de umidade foi também repre-

sentada, graficamente, em escala linear e a curva é crescente.

c.4) Curvas de Variação dos Coeficientes de Sorção e Permea-

bilidade

Para a representação gráfica dos resultados do ensaio de infil-

trabilidade e permeabilidade, lançou-se em ordenadas o loga-

rítimo decimal do coeficiente obtido e, em abscissas, o teor de

umidade de compactação em escala linear. Nos SAFL os dois

coeficientes decrescem, bruscamente, para valores crescentes

do teor de umidade de compactação, passam por um mínimo,

num teor superior ao ótimo e, em seguida, crescem levemente.

(vide figura 3.18).

Pela figura nota-se que as granulometrias das amostras 09 e 24 têm a fração passada

na peneira 0,150 mm diferente (maior % na amostra 09) e aproxi-

madamente a mesma fração passando na peneira 0,075 mm. Mesmo

com essas particularidades, os coeficientes de sorção das duas amos-

tras são iguais ou seja, . Isso mostra que somente a

fração que passa na peneira 0,075 mm influencia esse coeficiente.

62


3.3.2 Programa II: Mini-MCV e AssociadoAté 1980, o comportamento laterítico, ou não, de um solo, era obtido pela

Relação RIS. Com o advento da Classificação MCT, seus ensaios

permitem definir esse comportamento com muito mais segurança.

Os ensaios Compactação Mini-MCV (M5) e Perda de Massa por Imersão (M8)

têm caráter classificatório e objetivam a verificação do comportamen-

to laterítico, ou não, de um solo através da Classificação MCT, além

de preverem propriedades dos grupos integrantes das mesmas.

A introdução desses ensaios deve-se a estudos, laboratoriais e de campo, dos solos

tropicais e torna mais eficiente o critério de escolha dos SAFL para

bases. Apoiado nessa nova ferramenta, foi executado o Programa II,

aplicado nas amostras de solos das bases dos 36 trechos da Tabela 4.8,

que resultou nas pesquisas apresentadas no Capítulo 4, as quais são

complementares às apresentadas no Programa I.

O Programa, constou de:

Apresentação do Programaa]

a.1) Para cada amostra foram moldados 5 cp com cinco diferentes

teores de umidade, com intervalo de 1,5% entre eles.

a.2) Com cada um dos cp foram executados os ensaios do fluxo-

grama da figura 3.19, que também indica as curvas obtidas pelos

ensaios e os coeficiente necessários para a Classificação MCT.

O tipo de equipamento de compactação é o mesmo, tanto para o

Mini-Proctor, como para o Mini-MCV (esquema na figura 3.1).

a.3) Os resultados dos ensaios para amostras de solo L e solo N,

que se acham nas figuras 3.20 e 3.21, apresentam as curvas que

Figura 3.19 Fluxograma Mini-MCV e ensaio associado da perda de massa.

63


resultam dos ensaios Mini-MCV e Perda de Massa por Imersão,

respectivamente.

Curvas Geradasb]

Para cada teor de umidade da amostra de solo ensaiado foi

gerada uma curva de compactação Mini-MCV, também designa-

da curva de deformabilidade. Cada cp resultante desse ensaio

foi submetido ao ensaio da Perda de Massa por Imersão (Pi) e

esse procedimento foi repetido para os cinco diferentes teores de

umidade.

Além das curvas de deformabilidade foi obtida, com os dados dos ensaios,

uma família de curvas de compactação para diferentes energias que

englobam, desde energias menores que a Normal, até maiores que a

Modificada. Essas curvas são obtidas, no entanto, com massas cons-

tantes de 200 g e pela compactação segundo o Mini-MCV; suas ener-

gias, portanto, são diferentes das do Mini-Proctor cujo ensaio de

compactação preconiza volume constante.

As figuras 3.20 e 3.21 ilustram a família das curvas de deformabilidade e densida-

de de um solo L e de um solo N, além da curva de Pi x Mini-MCV.

Considerações sobre o Traçado e Forma das Curvas Geradasc] Como este assunto ainda não é suficientemente conhecido no meio técnico, julgou-se oportuno transcrever os conceitos perti-nentes, expressos no livro Pavimentação de Baixo Custo com Solos Lateríticos (Nogami e Villibor, 1995). As curvas geradas pelos ensaios classificatórios M5 e M8, são de:

Deformabilidade ou de Mini-MCV �

Compactação segundo Mini-MCV �

Perda de Massa por Imersão x Mini-MCV �

c.1) Curva de Mini-MCV e coeficiente c’:Para cada teor de umidade de compactação (Hi,i=1,2,3..), traçar a curva de n (número de golpes de referência) em função do afun-damento an=An-A4n (onde An e A4n são as alturas do cp após n e 4n golpes), utilizando papel monologarítmico, conforme ilustrado nos gráficos das figuras 3.20 e 3.21. Essas curvas são denominadas curvas de deformabilidade ou de Mini-MCV pois, a partir delas, pode-se determinar o Mini-MCV. Para essa determinação, toma-se a curva correspondente a um determinado teor de umidade de compactação (correspondente, portanto, a um valor particular de i) e procura-se a sua intersecção com a reta de equação a=2 mm, que é paralela ao eixo das abscissas. Procura-se, em seguida, o número de golpes, Bi, correspondente. O Mini-MCV será dado pela fórmula: Mini-MCV = 10 x log (Bi)

64


Por exemplo: na figura 3.20 tem-se para a primeira curva Bi = 3,6 golpes que gera um Mini-MCV= 10 log 3,6 = 5,5.Para facilitar as determinações, as folhas de ensaio apresentam uma escala com os valores de 10 x log n, que é uma escala linear. Observe-se que Bi, geralmente não inteiro, é um valor particu-lar de n, correspondente a um determinado teor de umidade de compactação.Portanto, serão obtidos tantos Mini-MCV quantos forem os corpos de prova moldados com teores de umidade diferentes.O coeficiente c’, utilizado na Classificação Geotécnica MCT, é o coeficiente angular (sem o sinal) de uma reta representativa da curva Mini-MCV, sendo que, para isso, o uso da escala linear no eixo das abscissas, correspondente aos valores, facilita a operação. Observe-se que, para cada curva Mini-MCV, existe um c’.

Figura 3.20 Resultados de ensaios Mini-MCV e Perda de Massa, de um solo L, com a amostra do SAFL utilizado na base do acesso a Água Vermelha – SP.

65


c.2) Curva de Compactação e Coeficiente d’:De uma maneira geral, as areias argilosas bem graduadas possuem curvas de compactação com picos bem acentuados e ramo seco retilíneo, cuja inclinação se acentua sensivelmente, quando a argila presente é de natureza laterítica. As argilas lateríticas possuem, também, curvas de forma similar, porém com inclina-

ção menos acentuada.

Os siltes saprolíticos micáceos e/ou caoliníticos e as areias pouco

ou não coesivas possuem picos pouco acentuados e, quase sempre,

com algum encurvamento que dificulta a determinação de d’.

Os solos lateríticos, de uma maneira geral, atingem grau de satu-

ração elevado, fazendo com que os picos das curvas de compac-

tação se aproximem bastante da curva de MEASmáx, obtida no

ensaio Mini-MCV. O contrário acontece com as areias e siltes, que

são pouco ou nada coesivos.

Figura 3.21 Resultados de ensaios Mini-MCV e Perda de Massa de um solo N (saprolítico micáceo-caolinítico).

66


Geralmente, as argilas lateríticas possuem d’ acima de 20, ao passo

que as argilas não lateríticas não atingem esse valor pois, frequen-

temente, possuem valores inferiores a 10. As areias puras possuem

d’ pouco acentuado, enquanto as areias finas argilosas podem

ter d’ muito elevado, ultrapassando 100. Os solos saprolíticos

siltosos, micáceos e/ou caoliníticos, possuem d’ muito pequeno,

frequentemente abaixo de 5. Esses dados mostram a importância

do coeficiente d’ para a classificação dos solos tropicais.

c.3) Curva da Perda de Massa por Imersão

Esse ensaio foi desenvolvido tendo como um dos objetivos distin-

guir os solos tropicais de comportamento laterítico, dos de não

laterítico, quando eles possuem características similares no que

se relaciona a:

Inclinação do ramo seco da curva de compactação Mini-MCV, 1) correspondente à energia de 12 golpes, soquete leve (coefi-

ciente d’).Inclinação da curva Mini-MCV (ou de deformabilidade), 2) correspondente às condições padronizadas.

O valor da perda de massa, Pi, permite prever uma série de

comportamentos que, entretanto, só podem ser devidamente

avaliados se o ensaio for considerado, simultaneamente, com

outros dados fornecidos pela Sistemática MCT.

Para a determinação do valor da Pi, a ser usado para fins classi-

ficatórios, deve-se :Traçar a curva Pi x Mini-MCV. �

Verificar a altura do cp no final da compactação (hcp), para a �

curva de deformabilidade mais próxima da curva correspon-dente ao Mini-MCV = 10. Essa altura é função da MEAS do cp, a qual pode ser alta ou baixa.

Essas informações, conjugadas com os valores da tabela 3.7, permi-

tem determinar Pi na curva Pi x Mini-MCV, conforme indicado.

Os cp moldados para obtenção da Pi, raramente correspondem

aos valores de Mini-MCV exigidos para fins classificatórios. Nesses

casos, também é necessária uma interpolação gráfica apropriada,

o que constitui mais uma razão para se traçar a curva Pi x Mini-

MCV.

Tabela 3.7 Altura Final do cp e valor do Mini-MCV para cálculo da Pi.

67


Peculiaridades da Perda de Massa por Imersão dos Solos Late-3) ríticos e Saprolíticos.

Quando os cp utilizados no ensaio são de solos lateríticos e

compactados segundo o procedimento Mini-MCV, os valores

da Pi apresentam, nitidamente, um decréscimo após o teor de

umidade correspondente ao Mini-MCV = 10. No caso de argilas

e argilas arenosas lateríticas, frequentemente a Pi próxima ao

Mini-MCV=10 é zero ou muito pequena; porém, para Mini-MCV

decrescentes (isto é, nitidamente no ramo úmido), o valor da Pi

tende a crescer.

Nas areias argilosas lateríticas, a tendência é similar; entretanto,

o decréscimo da Pi ocorre para Mini-MCV bem mais elevado, e a

condição de Pi=0 só ocorre para Mini-MCV acima de 15.

Os solos saprolíticos apresentam, geralmente, valores de Pi nitida-

mente superiores quando comparados com os solos lateríticos.

Essa peculiaridade é mais acentuada nas variedades siltosas micá-

ceas e/ou caoliníticas, nas quais valores da Pi superiores a 250%,

são constatados frequentemente.

Além disso, os valores da Pi variam muito pouco em função do

Mini-MCV, ou com o teor de umidade de compactação (ou de

moldagem), e a velocidade de desagregação dos cp é muito alta.

As areias saprolíticas apresentam valores da Pi difíceis de serem

previstos pois podem ser elevados ou baixos, conforme o grau de

entrosamento atingido no processo de compactação dos cp. As

argilas saprolíticas apresentam valores da Pi predominantemen-

te na faixa intermediária (próximos de 100%), apresentando um

nítido aumento com o aumento do Mini-MCV. Outra peculiarida-

de dessas argilas é que a desagregação, após a imersão dos cp, se

processa muito lentamente, podendo durar mais de 20 horas.

68

4PESQUISAS DESENVOLVIDAS COM O USO DA SISTEMÁTICA MCT

69

4.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS

Utilizando, principalmente, a Sistemática MCT e os programas de ensaios

propostos em 3.3, foram desenvolvidos estudos de campo e pesqui-

sas em laboratório sobre diversas amostras de solos de comporta-

mento laterítico (solos L) e não laterítico (solos N), além daquelas

obtidas dos solos lateríticos constituintes das bases de SAFL de 36

trechos executados em São Paulo cujos pavimentos apresentaram

comportamento satisfatório. Os dados resultantes proporcionaram a

obtenção de um maior conhecimento científico das propriedades dos

solos referidos. Isso permitiu a proposição de um critério de escolha

de jazidas de solo, para uso em bases de SAFL, a partir de intervalos

de valores admissíveis de suas propriedades mecânicas e hídricas,

além de dar subsídios à técnica construtiva das bases e da sua impri-

madura impermeabilizante.

Esses estudos e pesquisas compreenderam os seguintes tópicos:

Diferenças de propriedades entre solos de comportamento laterí-

tico (L) e não laterítico (N).

Peculiaridades das propriedades dos SAFL usados em bases, veri-

ficadas com aplicação da Sistemática MCT.

Ensaios in situ: correlações dos seus resultados com os de labora-

tório e associação com as peculiaridades construtivas.

Imprimadura asfáltica impermeabilizante para base de SAFL.

Granulometria, mineralogia, microfábrica e cor dos SAFL.

Após 1995, para complementar a pesquisa “Peculiaridades das propriedades dos

SAFL”, os solos daqueles 36 trechos foram submetidos aos ensaios

“Mini-MCV” e da “Perda de Massa por Imersão”, para se obter a

Classificação MCT dos mesmos.

4.2 DIFERENÇAS DE PROPRIEDADES ENTRE SOLOS DE COMPORTAMENTO LATERÍTICO (L) E NÃO LATERÍTICO (N)4.2.1 Considerações IniciaisPara um melhor entendimento da pesquisa, é necessário apresentar

as conceituações abaixo, segundo Nogami e Villibor (1995):

70


Solo: material natural não consolidado, isto é, constituído de

grãos separáveis por processos mecânicos e hidráulicos relati-

vamente suaves, como dispersão em água com uso de aparelho

dispersor de laboratório, que pode ser escavado com equipamen-

tos comuns de terraplanagem.

Solo Tropical: aquele que apresenta peculiaridades de proprieda-

des e de comportamento relativamente aos solos não tropicais, em

decorrência da atuação de processos geológicos e/ou pedológicos

típicos das regiões tropicais úmidas (Commitee on Tropical Soils

of ISSMFE, 1985). Entre eles, destacam-se duas grandes classes: os

solos lateríticos e os solos saprolíticos (vide figura 4.1).

Solo Laterítico: será considerado como significando solo de

comportamento geotécnico laterítico, a não ser que seja, espe-

cificamente, observado o contrário. Consequentemente, é carac-

terizado por possuir uma série de propriedades que levam a

classificá-lo como solo de comportamento laterítico, segundo a

Classificação MCT. Pedologicamente, o solo laterítico é uma varie-

dade de solo do horizonte superficial laterítico, típico das partes

bem drenadas das regiões tropicais úmidas.

Solo Saprolítico: aquele que resulta da decomposição e/ou desa-

gregação in situ da rocha (considerada material consolidado da

crosta terrestre), mantendo, ainda, de maneira nítida, a estrutura

(ou fábrica) da rocha que lhe deu origem (Commitee on Tropi-

cal Soils of ISSMFE, 1985). É, portanto, um solo genuinamente

residual, razão pela qual é frequentemente designado residual

ou, mais especificamente, solo residual jovem. As camadas que

os solos saprolíticos constituem em suas condições naturais são

designadas horizonte saprolítico. Geralmente apresenta compor-

tamento não laterítico.

Figura 4.1 Designação genética geral das camadas de solo, nas regiões tropicais.

71


Para ilustrar esses dois tipos de solos, apresenta-se um perfil de solo esquemático

(figura 4.1) e outro de um corte rodoviário (figura 4.2), no qual, em

sua parte superior (vermelha), aparece um solo de comportamen-

to laterítico e, na inferior, um solo de comportamento não laterí-

tico (saprolítico). Pelo aspecto visual do talude, pode-se verificar a

grande diferença de comportamento desses dois tipos de solo quanto

à erosão: a parte laterítica é resistente, enquanto a não laterítica é

muito susceptível a ela.

Isto posto, esta pesquisa visou estudar as peculiaridades, de interesse para a

pavimentação, dos solos de comportamento laterítico, em relação

aos não laterítico, que apresentam propriedades índices similares.

Alguns dos gráficos e conclusões, resultantes desta pesquisa, já foram

utilizados por Nogami e Villibor (1980 e 1995).

Para o desenvolvimento da pesquisa foram executados ensaios, obedecendo

à Sistemática MCT, sobre duas séries de amostras:

1ª Série: amostras compostas em laboratório, sendo um grupo cons-

tituído de frações provenientes de um SAFL (L), e o outro, de um solo

Saprolítico (N) derivado do intemperismo do granito.

2ª Série: amostras naturais, sendo um grupo constituído de solos L

e outro, de solos N.

Os ensaios foram realizados nos laboratórios de Araraquara e central de São

Paulo, do DER-SP, sob a orientação dos técnicos Sérgio T. Bugni,

Salvador de Almeida, Antonio C. Gigante e Edson de Moura, com a

supervisão dos autores.

Figura 4.2 Perfil de um corte rodoviário – parte superior solo laterítico (vermelho) e inferior solo saprolítico variegado.

72


4.2.2 Pesquisas e Resultados Obtidos da 1a Série de Amostras (Solos Compostos)

4.2.2.1 Dados dos Solos que Geraram a 1ª Série de Amostras (Solos Compostos)

Os dados referentes aos locais de amostragem e demais características de interesse

geotécnico dos solos L e N, que forneceram as frações utilizadas, são

mostrados na tabela 4.1.

As figuras 4.3 e 4.4 ilustram as microfábricas dos solos SAFL (L) e Saprolítico

(N), em questão.

SAFL (L): caracterizada por apresentar argilos minerais aglutina-

dos em forma de “nuvens” ou pipocas.

Saprolitico (N): caracterizada por apresentar argilos minerais

individualizados.

Tabela 4.1 CARACTERÍSTICAS DOS SOLOS L E N, QUE FORNECERAM AS FRAÇÕES DA 1ª SÉRIE DE AMOSTRAS (SOLOS COMPOSTOS).

73


4.2.2.2 Preparação dos “Solos Compostos” e Ensaios

Com as amostras brutas do SAFL e do solo saprolítico, constantes da tabela 4.1,

foram executadas as seguintes operações:

1ª – Separação do solo bruto por peneiramento, sem lavagem na

peneira de 0,42 mm (nº 40 ASTM) e com lavagem na peneira de

0,075 mm (nº 200 ASTM). O material, passado na peneira de 0,42

mm e retido na de 0,075 mm, foi denominado de fração grossa (Fg).

O material passado na peneira de 0,075 mm foi denominado fração

fina (Ff). As frações obtidas, antes das misturações referidas abaixo,

foram secadas ao ar e devidamente homogeneizadas.

2ª – Com diferentes porcentagens das duas frações, Fg e Ff, foram

obtidas oito combinações de misturas íntimas, denominadas solos

compostos; por exemplo: 20% da Ff e 80% da Fg.

3ª – Com cada um dos “solos compostos” assim obtidos, foram

compactados corpos de prova, na energia Normal, para a execução

dos seguintes ensaios:

Propriedades índices: granulometria, LL e IP, e classificação HRB-

AASHTO.

Ensaio de compactação Mini-Proctor (MEAS e Ho).

Determinação da capacidade de suporte e expansão nas seguintes

condições:Mini-CBRHm (sem imersão, na umidade de moldagem e com �

sobrecarga).Mini-CBRic e Expansão (Ec) (com 24h de imersão, com sobre- �

carga).Mini-CBRis e Expansão (Es) (com 24h de imersão, sem sobre- �

carga).

Figura 4.3 Microfábrica do solo L, aumento 10.000X. Figura 4.4 Microfábrica do solo N, aumento 10.000X.

74


Determinação dos coeficientes de sorção (s) e de permeabilidade

(k).

Determinação da contração axial (Ct) por secagem ao ar.

4.2.2.3 Apresentação dos Resultados

Resultados de cada Solo Compostoa]

Os resultados dos ensaios foram representados em gráficos tendo,

nas abscissas, o teor de umidade de compactação e, nas ordena-

das, os respectivos resultados dos ensaios realizados. A figura 4.5

ilustra os resultados de dois solos compostos em que Ff = 100%

e Fg = 0.

Gráficos Resumob]

Considerando-se os resultados correspondentes aos diversos

solos compostos, foram construídos os gráficos resumo, apresen-

tados na figura 4.6, em função do material que passa na peneira

0.075 mm. No caso de resultados que dependem da umidade de

moldagem, foram considerados apenas aqueles correspondentes

à ótima de compactação (Ho).

4.2.2.4 Análise dos Resultados

A análise das curvas dos gráficos das figuras 4.5 e 4.6, e dos valores das tabelas 4.2 e

4.3, permite deduzir algumas das mais importantes peculiaridades

geotécnicas que diferenciam os solos de comportamento laterítico

(solos L) dos de não laterítico (solos N), representados por solos sapro-

líticos, apresentados e discutidos a seguir:

Propriedades da Fração Finaa]

A fração fina (Ff = 100%) do solo L apresentou propriedades bem

distintas daquelas da fração fina do solo N.

Características de Compactaçãob]

No ramo seco da curva de compactação dos solos L, verificou-se

uma maior variação dos valores da MEAS, em função do teor

de umidade de compactação, do que nos solos N. Essa peculia-

ridade pode ser quantificada considerando-se o coeficiente d’ =

ΔMEAS/ΔHc (razão do aumento da massa específica aparente seca

com o aumento do teor de umidade de compactação, calculados

no ramo seco da curva de compactação), com alguns valores ilus-

trados na figura 4.6. Os valores da MEAS dos solos L são superio-

res aos correspondentes dos solos N.

Suporte e Expansãoc]

Valores do Suporte dos solos L e N:

Os valores do suporte Mini-CBR das amostras compostas dos solos L e N

75


apresentaram grandes diferenças quanto à perda deste por imersão,

podendo se afirmar, genericamente, que:

Solo L: pequena perda do valor de suporte, com a imersão e com

a supressão da sobrecarga.

Solo N: grande perda do valor de suporte, com a imersão e com

a supressão da sobrecarga.

Figura 4.5 Resultados de dois solos “compostos”, um laterítico e outro saprolítico, correspondentes a Ff = 100% e Fg = 0, na energia Intermediária.

PROPRIEDADESSOLO “COMPOSTO”

COEFICIENTE DE SORÇÃO (s)

EXPANSÃO [%]

CONTRAÇÃO [%] (Ct)

MINI-CBR [%]

MEAS = MASSA ESPECÍFICAAPARENTE SECA [g/cm ]

UMIDADE DE COMPACTAÇÃO [%]

LATERÍTICO Ff=100% SAPROLÍTICO Ff=100%

COEFICIENTE DEPERMEABILIDADE (k)

76


Figura 4.6 Gráficos Resumo dos “Solos Compostos”, misturas L e N. Propriedades obtidas na Ho da energia Normal do Mini-Proctor.

77


Para a quantificação indireta dessa diferença de comportamento do Mini-CBR,

definiu-se uma Relação RIS, em %,

entre os valores do suporte Mini-

CBR: imerso, sem sobrecarga e com

sobrecarga, para a condição de Ho,

conforme a expressão.

A variação da porcentagem da fração grossa tem pouco efeito sobre a Relação RIS,

no caso do solo L, e um efeito bastante nítido, no caso do solo N.

Valores da Expansão dos solos L e N:

Solo L: expansão muito baixa, com máximo de 0,2 %. É pouco

sensível ao aumento da porcentagem da fração da mistura que

passa na peneira 0,075 mm, e à presença, ou não, de sobrecarga.

Solo N: expansão muito alta, a partir da porcentagem de 30 % da

fração da mistura que passa na peneira de 0,075 mm, chegando a

ultrapassar 10 %. É sensível à presença de sobrecarga, pois chega

a dobrar de valor com a retirada da mesma.

Contração Axiald]

Para os dois tipos de solo os valores da contração crescem com o

aumento de Ff. A partir de Ff = 25% os valores da contração dos

solos L são superiores aos dos N e, para os solos Ff = 100%, o valor

da contração dos solos L é muito superior ao dos solos N (mais

que o dobro).

Coeficientes de Sorção d’ água e de Permeabilidadee]

Nas amostras compostas, os valores dos coeficientes de sorção

d’água e de permeabilidade das misturas L são inferiores aos das

misturas N.

TABELA 4.2 RESULTADOS DA FRAÇÃO FINA DO SOLO L (LATERÍTICO) E DO SOLO N (SAPROLÍTICO).

TABELA 4.3 VARIAÇÃO DA RIS EM FUNÇÃO DA PORCENTA-GEM DA FRAÇÃO GROSSA, NA MISTURA.

78


4.2.3 Pesquisas e Resultados Obtidos da 2ª Série de Amostras (Amostras Naturais)

4.2.3.1 Dados dos Solos que Geraram a 2ª Série de Amostras (Solos Naturais)

Para esse estudo, procurou-se escolher as amostras de solos provenientes

dos grupos pedologicamente genéticos que apresentam comporta-

mento laterítico e não laterítico, mas que pertencem à mesma clas-

sificação HRB-AASHTO. A metodologia seguida para o estudo foi a

seguinte:

4.2.3.2 Escolha dos Solos

O conjunto das amostras de a] solos naturais ensaiadas foi consti-

tuído por 7 solos de comportamento laterítico e 7 não laterítico,

pertencentes aos grupos HRB-AASHTO seguintes: A-7-5, A-6, A-4,

A-2-6 e A-2-4. Os pares de solos de comportamento laterítico (L)

e não laterítico (N), do mesmo grupo, foram escolhidos de forma

a apresentarem granulometrias da mesma ordem, além de ocupa-

rem posições próximas no Gráfico de Plasticidade (ou de Casa-

grande) da classificação USCS, conforme ilustrado na figura 4.7.

As características tecnológicas dos pares das amostras da figura b]

4.7, quanto ao LL, I.P, granulometria e material matriz dos solos

L e N, acham-se apresentadas na figura 4.8.

Figura 4.7 Posição no Gráfico de Plasticidade (segundo Casagrande) dos solos estudados, de comportamento laterítico e não laterítico.

79


4.2.3.3 Ensaios, Apresentação e Análise dos Resultados

Com cada solo escolhido, foram executados os mesmos ensaios referidos

no subitem 4.2.2.2.

Para efeito de ilustração, a partir dos resultados dos ensaios de 14 amostras,

foram escolhidos 4 pares de solos cujos valores, obtidos para a umida-

de ótima de moldagem e na energia Normal, foram utilizados para

a construção dos gráficos resumo da figura 4.9. Ressalta-se, todavia,

que as conclusões apresentadas a seguir são representativas das 14

amostras estudadas. A análise dos resultados dos 4 pares permite

concluir que as diferenças mais notáveis, entre os solos de compor-

tamento (L) e (N), são:

Características de Compactaçãoa]

Os solos L, geralmente, possuem MEAS muito maiores do que

os solos N, de granulometria e limites de Atterberg similares.

Também, com o aumento do teor de umidade no ramo seco da

Figura 4.8 Gráficos dos solos naturais. Características do grupo HRB-AASHTO, LL, IP e Granulometria, de alguns pares indicados na figura 4.7.

80


Figura 4.9 Gráficos resumo dos solos naturais. Propriedades na Ho da energia Normal.

curva de compactação, verifica-se um acréscimo da MEAS, niti-

damente maior, nos solos L.

81


Capacidade de Suporte e Expansãob]

Os solos L apresentam valores da capacidade de suporte, nas

condições imersas (com ou sem sobrecarga), nitidamente supe-

riores aos correspondentes aos solos N. As diferenças são maiores

nos grupos A-4, A-6 e A-7-5 do que no grupo A-2-4. Nas mesmas

condições, a expansão dos solos L é bem menor do que a dos

solos N.

Independentemente do grupo HRB-AASHTO, a capacidade de suporte dos

solos L é pouco afetada pela sobrecarga, enquanto, nos solos N, a

influência é muito grande (a retirada da sobrecarga pode causar redu-

ção, de até 20 vezes, na capacidade de suporte).

Os valores da expansão dos solos L são extremamente baixos (menores

que 0,4 % para os solos estudados) e independem da presença, ou

não, da sobrecarga. Já os valores dos solos N são extremamentes

elevados (ultrapassaram 10% para os solos estudados) e bastante

sensíveis ao efeito da sobrecarga, pois a sua retirada pode aumentar,

em até 5 vezes, os valores da expansão.

Contração Axial c]

Para ambos os tipos de solo, os valores crescem bastante com o

aumento do teor da fração fina, mas, para a mesma porcentagem

da fração que passa na peneira de malha 0,075 mm, os valores

são nitidamente superiores para os solos de comportamento late-

rítico.

Permeabilidaded]

Constatou-se uma maior variação de valores ao longo da curva

de compactação, no caso dos solos L. Por sua vez, os solos N são

mais permeáveis do que os correspondentes Solos L do mesmo

grupo HRB-AASHTO.

Coeficiente de Sorçãoe]

Os valores apresentaram variações semelhantes à da permeabi-

lidade. O coeficiente de sorção, nos solos L, apresentou valores

menores do que nos solos N do mesmo grupo HRB-AASHTO.

4.2.4 Discussão dos Resultados – Solos Compostos e Naturais

Os resultados obtidos através dos estudos descritos nos subitens 4.2.2

e 4.2.3 permitiram:

Propor um critério para a verificação do comportamento “laterí-

tico” do solo.

Verificar as limitações para a avaliação das propriedades mecâ-

nicas e hídricas dos solos, baseada no uso das classificações HRB-

AASHTO e USCS.

82


Avaliar as propriedades dos solos utilizando a Classificação

Geotécnica MCT.

4.2.4.1 Critério para Verificação do Comportamento Laterítico do Solo

O critério proposto destina-se, especificamente, a verificar se um solo tem

comportamento “laterítico” ou não, visando sua utilização como base

ou sub-base de pavimentos. Para essa finalidade, a análise dos resul-

tados mostra que o critério poderia fundamentar-se na propriedade

dos solos, de comportamento laterítico, de serem menos sensíveis à

diminuição dos valores do Mini-CBR com imersão, do que os solos

de comportamento não laterítico. Para tanto, utiliza-se a Relação RIS,

obtida na Ho e a partir de corpos de prova compactados na energia

Intermediária do Mini-Proctor, que é a utilizada na execução das

bases de SAFL.

A figura 4.10 apresenta os valores da Relação RIS em função da porcentagem

que passa na peneira 0,075 mm (fração fina), para solos de compor-

tamento laterítico e não laterítico, tanto compostos artificialmente

como naturais. A análise da figura mostra que os solos estudados

apresentam valores da RIS que se enquadram em 2 classes distintas,

a saber:

Comportamento Laterítico: RIS > 60%

Comportamento Não Laterítico: RIS < 30%

Figura 4.10 Relação RIS, em função da porcentagem que passa na peneira 0,075 mm, dos solos compostos e naturais, estudados.

83


Essa constatação mostra que a Relação RIS é um critério para a diferenciação desses

solos. Com o uso da energia Intermediária foi, então, feito um estudo

específico considerando-se 36 solos arenosos de comportamento late-

rítico (utilizados em bases) e 9 solos arenosos de comportamento

não laterítico (constituintes de subleitos). Os resultados dos ensaios

estão resumidos na figura 4.11 e o critério de separação dos solos, de

comportamentos laterítico e não laterítico, na tabela 4.4.

Para uma melhor comprovação da reprodu-

tibilidade do critério proposto,

foram enviadas 3 amostras de

solos L e 3 de solos N ao labo-

ratório de Estradas do Depar-

tamento de Transportes (STT)

da Escola de Engenharia de São

Carlos, da USP. Os resultados

dos ensaios lá executados, e apresentados na tabela 4.5, confirmam

a validade do critério.

Outra forma de medir a sensibilidade da perda de suporte por imersão

do mini-CBR na umidade de moldagem, é usar a relação PSI obtida

pela expressão: PSI = 100-RIS, em %.

A relação PSI indica o valor, em porcentagem, da perda do suporte do Mini-CBR

na Ho com imersão em água por 24 horas, em relação ao valor inicial.

A PSI é obtida para as mesmas condições de compactação e umidade

TABELA 4.4 CRITÉRIO PARA DIFERENCIAÇÃO DOS SOLOS DE COMPORTAMENTO LATERÍTICO E NÃO LATERÍTICO.

Figura 4.11 Valores da relação “RIS” para solos arenosos de comportamento Laterítico usados em base, e não Laterítico, constituintes de subleito.

84


utilizadas para a obtenção da RIS. A relação que a define é a seguin-

te:

4.2.4.2 Avaliação das Propriedades dos Solos, pelas Classificações HRB-AASHTO e USCS – Suas Limitações

O primeiro grande problema é a pequena reprodutibilidade dos limites de consis-

tência, nos ensaios, já comentada no Capítulo 2. Esse fato, por si só,

já restringe as classificações citadas. No entanto, mesmo superando-

se essa deficiência, ainda assim constatam-se limitações apreciáveis

quanto à avaliação das propriedades mecânicas e hídricas dos solos,

a partir dos seus limites de consistência e sua granulometria.

No que concerne à construção de estradas, tem-se verificado que, para os solos de

comportamento laterítico, as propriedades das camadas executadas

são bastante superiores àquelas avaliadas pelas classificações consi-

deradas. Já para os solos de comportamento não laterítico, ocorre o

inverso.

A seguir, são apresentadas, em detalhes, considerações sobre limitações das

classificações HRB-AASHTO e USCS, diante dos resultados obtidos

nos estudos laboratoriais descritos anteriormente e, também, das

comprovações práticas das limitações advindas da HRB-AASHTO.

Classificação HRB-AASHTOa]

A figura 4.12 apresenta o Índice de Grupo em função do Mini-

CBRic (na umidade ótima, imerso e com sobrecarga padrão) dos

solos de comportamento laterítico e não laterítico estudados.

Verifica-se que é inexistente uma correlação entre o Mini-CBR e o

Índice de Grupo, sobretudo se considerados num mesmo universo

os solos de comportamento laterítico e os solos saprolíticos. Isso

contrasta com a excelente correlação encontrada para solos de

regiões não tropicais, ilustrada na figura 4.12. Conforme já salien-

TABELA 4.5 “RIS” PARA 3 SOLOS DE COMPORTAMENTO LATERÍTICO E 3 DE NÃO LATERÍTICO.

85


tado e mostrado anteriormente, solos de comportamento laterí-

tico, ou não, de mesma classificação HRB-AASHTO, apresentam

diferenças marcantes de propriedades (vide figuras 4.6 e 4.9).

Classificação USCSb] No Gráfico de Plasticidade USCS, da figura 4.7, os solos de compor-tamento laterítico e não laterítico, que ocupam posições próximas e com a mesma classificação, têm índices de suporte nitidamente diferentes, conforme se verifica pela figura 4.12. Isso ilustra que, para a avaliação das propriedades, de um modo geral, é funda-mental saber se o solo é de comportamento laterítico ou não. A necessidade dessa informação já é apontada no próprio M-76-71 do DER-SP (Classificação do solo segundo HRB e USCS).

Comprovações Práticas das Limitações pela HRB-AASHTOc]

As limitações da avaliação das propriedades mecânicas e hídricas

dos solos pela classificação HRB-AASHTO já foram, muitas vezes,

confirmadas pelas práticas construtivas utilizadas no Brasil. Um

exemplo marcante desse fato é a técnica construtiva adotada na

região do “Embasamento Cristalino” do Estado de São Paulo. No

perfil de solos daquela região a zona intermediária é composta

de solos saprolíticos, genuinamente residuais das rochas existen-

tes, e, na zona superior, é frequente a ocorrência de camadas de

Figura 4.12 Índice de Grupo (I.G.) em função do Mini-CBRic, na Ho da EN.

86


solos de comportamento laterítico. A técnica corrente na região,

para a construção de aterros, é a utilização de solos da camada

de comportamento laterítico, mesmo que pertencentes ao grupo

A-7 da classificação HRB, sobre solos saprolíticos do grupo A-4

(de comportamento não laterítico), por terem desempenho niti-

damente superior.

Outro exemplo marcante refere-se à utilização de SAFL de classificação A-4,

na execução de bases. Como se sabe, segundo a previsão da classifi-

cação em questão, os solos do grupo A-4 comportam-se de maneira

de regular a má, quando constituem subleitos de pavimentos.

Na opinião dos autores, as limitações consideradas inviabilizam o uso

da HRB e da USCS, para o estudo de solos tropicais. Essa afirmação

era esperada, pelo fato dessas classificações associarem os ensaios

classificatórios ao comportamento de solos formados em climas de

temperado à frio, e levantou a necessidade de se buscar um método

simples e seguro para classificar os solos tropicais.

Como resposta, Nogami e Villibor propuseram a Sistemática MCT, apresentada

no Capítulo 3, fruto de mais de 25 anos estudando as peculiaridades

dos solos tropicais finos (Φ < 2,00 mm) brasileiros. Essa sistemática

abrange a Classificação Geotécnica MCT e os ensaios para a deter-

minação direta dos valores das propriedades mecânicas e hídricas

dos solos tropicais.

4.2.4.3 Avaliação das Propriedades dos Solos pela classificação MCT

Classificação Geotécnica MCT

Os pares de solos indicados na figura 4.7 foram classificados pela

MCT e as suas posições são mostradas na figura 4.13.

A análise dessa figura torna evidente que os pares de solos em

questão pertencem a grupos distintos, o que não ocorre quando

são classificados pela HRB (figura 4.7). Essa constatação é decor-

rente de os pares terem origem pedogenética distinta (um é late-

rítico e o outro, saprolítico), e ressalta a compatibilidade da MCT

com a formação dos solos em condições ambientais tropicais.

Valores das propriedades

Os intervalos de valores das propriedades, previstos para os

grupos da MCT em sua Classificação (subitem 3.2.9), são confir-

mados pelos valores obtidos nos ensaios da figura 4.9; para uma

melhor visualização, os valores numéricos dos quatro pares da

mesma são apresentados na tabela 4.6, confirmando o referido

acima. Isto mostra a adequação da MCT para estimar os valores

das propriedades dos solos tropicais.

87


Ressalta-se que, na tabela, os pares pertencentes a um mesmo grupo da HRB

apresentam valores totalmente distintos. Isso mostra que essa clas-

sificação não é adequada para avaliar as propriedades dos solos em

questão e confirma as afirmações anteriores.

4.3 PECULIARIDADES DAS PROPRIEDADES DOS SAFL USADOS EM BASES, VERIFICADAS COM A APLICAÇÃO DA MCT

A pesquisa, por meio de ensaios em laboratório e campo, visou a obtenção das

principais propriedades físicas, mecânicas e hídricas dos solos

considerados, a fim de estabelecer uma Sistemática adequada para a

escolha do material a ser usado em bases e dar subsídios à “técnica

construtiva de pavimentos do tipo econômico”. Os solos ensaiados

foram retiradas de jazidas utilizadas nas bases dos 36 trechos da

tabela 4.7. Essa amostragem é representativa de uma área da ordem

de 60% do Estado de São Paulo.

Figura 4.13 Posição dos solos no gráfico classificatório da MCT.

TABELA 4.6 INTERVALOS DE VALORES DE ALGUMAS PROPRIEDADE DE 4 PARES DE SOLOS.

88


4.3.1 Programas de Ensaios As amostras coletadas dos solos usados nos trechos indicados na

tabela 4.7 foram submetidas aos programas de ensaios do item

3.3.

TABELA 4.7 NÚMEROS DAS AMOSTRAS E LOCAIS DE COLETA.

89


4.3.2 Apresentação dos Resultados do Programa I: Mini - Proctor e Associados.

Com os dados obtidos nos ensaios foram traçadas curvas de variação, das diversas

propriedades, em função da umidade de compactação. A figura 4.14

exemplifica esse procedimento para a amostra número 01. Esse

mesmo procedimento foi utilizado para a obtenção das propriedades

das demais amostras dos trechos.

Figura 4.14 Curvas de variação das propriedades, versus o teor de umidade na Ho da EI.

90


Os valores obtidos em laboratório, na Ho da energia Intermediária (EI) do

Mini-Proctor, para as propriedades mecânicas e hídricas dos solos

usados nas bases de SAFL dos trechos da tabela 4.7, são mostrados na

tabela 4.8, juntamente com suas características granulométricas.

4.3.3 Discussão dos Resultados Nos próximos itens serão discutidas as seguintes propriedades:

Características de compactação.

Capacidade de suporte e expansão.

TABELA 4.8 VALORES DAS PROPRIEDADES OBTIDOS NA HO DA EI DO MINI-PROCTOR.

91


Sorção d’água e permeabilidade.

Contração.

4.3.3.1 Características de Compactação

Esta análise será baseada:

Nas curvas de compactação de 3 solos lateríticos típicos, vide

figura 4.15, nas energias Normal (EN) e Intermediária (EI).

Nos valores de Ho e MEASmáx, mostrados na figura 4.16, obtidos

dos solos dos 36 trechos estudados.

Figura 4.16 Valores da Ho e da MEASmáx, da EI. Numeração das amostras conforme tabela 4.8.

Figura 4.15 Curvas de compactação de 3 solos lateríticos típicos, com energias Intermediária e Normal.

92


Nas curvas indicadas na figura 4.17, que mostram a quantidade

de golpes necessários do soquete leve (2,27 kg) para se obter 100%

da MEASmáx, na Ho da E.I.

A análise dos resultados dos ensaios em laboratório permite concluir que:

As curvas de compactação apresentam acentuada inclinação a]

no ramo seco, ou seja, relativamente alto valor do coeficiente

d’ = ΔMEAS /ΔHc (grande aumento da MEAS com uma pequena

variação do teor de umidade). Para uma redução de 2% no teor de

umidade de compactação no ramo seco, observa-se um decrésci-

mo da ordem de 12% na MEAS.

A MEASb] máx, obtida com energia Intermediária é da ordem de 5%

superior à obtida com a energia Normal.

Uma das características dos solos é a de atingir valores elevados da c]

MEASmáx, (frequentemente acima de 2,0 g/cm3), quando compac-

tados na energia correspondente à Intermediária. A mesma tem

variado de 1,90 a 2,15 g/cm3 e o teor de umidade ótima, entre 9

e 14%.

Pela figura 4.16 verifica-se que, para o universo dos 36 solos estudados, existe

uma correlação entre a MEASmáx e a Ho, com um coeficiente de

correlação (R2) aceitável, conforme a expressão abaixo:

Figura 4.17 Número de golpes do soquete leve para obtenção de um grau de compactação igual a 100% da MEASmáx, na Ho da EI.

93


Também a mesma figura mostra que, praticamente, 90% dos solos apresentam

Ho entre 9,2 e 13,2 % e MEASmáx de 1,95 à 2,10 [g/cm3].

Pela figura 4.17 verifica-se que o solo que apresenta elevada d]

porcentagem de areia fina (solo 05) necessita de um número de

golpes muito maior (maior energia de compactação) do que os

que possuem fração areia constituída predominantemente de

areia média e grossa (solos 06 e 21), para se alcançar a MEASmáx

correspondente à energia Intermediária na Ho. A parte inferior

da figura mostra que, no campo, o grau de compactação obtido

na execução da base com o solo 05 foi inferior aos obtidos nas

bases executadas com os solos 06 e 21, fato esse em consonância

com o que se obteve em laboratório. Numa pesquisa efetuada

no IPT, com solos de características próximas ao 05, verificou-se

que, para a obtenção de 100 % da MEASmáx da E.I., foi necessário

usar 12 golpes de soquete pesado (4,5 kg); isso mostra que, para

se conseguir a MEASmáx da E.I. no campo, é necessário utilizar

equipamentos pesados.

4.3.3.2 Capacidade de Suporte e Expansão

A determinação do índice de suporte Mini-CBR e da expansão dos corpos

de prova foi feita em diversas condições, como já mencionado. Os

resultados dos ensaios realizados estão apresentados nas figuras 4.18,

a 4.21; a análise delas permite concluir que:

As curvas de variação do Mini-CBR com imersão do corpo de a]

prova (em escala logarítmica), em função do teor de umidade de

compactação (em escala linear), apresentam 2 ramos retilíneos

cuja interseção está próxima da umidade ótima de compacta-

ção. A grande inclinação dessas retas deve-se à elevada variação

no valor do suporte, causada por pequenas variações no teor de

umidade de compactação.

As curvas de variação do (Mini-CBRb] Hm), em função do teor de

umidade de compactação, revelam elevados valores de suporte no

ramo seco e quedas substanciais no ramo úmido. Para o solo apre-

sentado na figura 4.18, verifica-se que os valores do Mini-CBR,

na umidade ótima, situam-se numa faixa estreita, compreendida

entre 50% e 65%, para as três condições do ensaio.

A imersão provoca uma drástica redução nos valores do Mini-c]

CBRHm, nas umidades de moldagem correspondentes ao ramo

seco da curva, resultando numa diminuição da ordem de 80%

para o solo em questão, na Hm = 9,6%. Na figura 4.18, esse efeito

diminui nas proximidades da umidade ótima e nas umidades

correspondentes ao ramo úmido chegando, mesmo, a ser despre-

94


zível para valores muito elevados da umidade de moldagem dos

corpos de prova.

O índice de suporte Mini-CBR, na umidade de moldagem corres-d]

pondente à ótima, situa-se entre 40 e 90%. O Mini-CBR com

imersão varia de 30 a 60%. Não se obteve uma correlação adequa-

da entre eles (Coeficiente de correlação R2=0,42).

Figura 4.18 Curvas de Mini-CBR, Expansão e MEASmáx, na EI em função do teor de umidade.

95


Os valores da expansão, com ou sem sobrecarga, são geralmen-e]

te bastante baixos, exceto para teores muito baixos da umidade

de moldagem dos corpos de prova. Os valores da expansão na

umidade ótima sem sobrecarga são, sempre, inferiores a 0,30%

(figura 4.19). Esta é uma das propriedades mais importantes dos

SAFL.

As curvas de carga versus penetração, obtidas no ensaio de f]

Mini-CBR, geralmente não apresentam inflexões, dispensando,

Figura 4.19 Índice de suporte Mini-CBR e Expansão, obtidos na Ho, da EI, das amostras e dados da tabela 4.8.

96


dessa forma, as correções do método CBR tradicional (vide

figura 4.20).

A família das curvas de Mini-CBR na umidade de moldagem, g]

com a mesma MEAS e em função do teor de umidade, apresenta

vários trechos retilíneos paralelos. Verifica-se, também, que, para

um mesmo valor da MEAS, há uma redução linear do valor do

suporte com o aumento da umidade, até atingir-se a umidade de

saturação (vide figura 4.21).

Figura 4.20 Curvas de carga versus penetração, obtidas no ensaio do Mini -CBR, para 3 solos.

Figura 4.21 Famílias de Curvas do Mini-CBR de mesma MEAS, em função da umidade de moldagem, obtidas através da variação da energia de compactação, para 2 solos.

97


4.3.3.3 Coeficientes de Sorção d’ água (s) e de Permeabilidade (k)

A fim de ilustrar a influência do teor de umidade nos valores dos coeficientes

s e k, foram realizados ensaios sobre amostras dos 36 solos lateríti-

cos típicos da tabela 4.7. Os resultados dos ensaios, sobre 3 amostras

distintas, estão mostrados na figura 4.22. A figura 4.23 apresenta os

valores de s e k, obtidos na umidade ótima da energia Intermediária,

para amostras de cada um dos 36 solos. Visando uma melhor compre-

ensão do fenômeno da penetração (ou infiltração) da água em bases,

após secagem ao ar, também foram ensaiadas amostras de um dos

solos, cujos resultados refletem a influência da secagem no valor do

coeficiente de sorção (vide figura 4.24).

Figura 4.22 Curvas dos Coeficientes de sorção d’ agua (s) e de permeabilidade (k), de 3 amostras de solos lateríticos típicos.

Figura 4.23 Valores dos Coeficientes (s) e (k), obtidos na Ho da EI, das amostras e dados da tabela 4.7.

98


A análise dos resultados mostra que:

As curvas dos coeficientes s e k decrescem, passam por um a]

mínimo e crescem, ligeiramente, com o aumento da umidade de

moldagem. Os mínimos das curvas ocorrem nas proximidades da

umidade ótima de compactação. A figura 4.22 mostra, ainda, que,

aproximadamente a 2% abaixo da umidade ótima, os valores dos

coeficientes aumentam substancialmente, chegando a ser até 15

vezes maiores do que os observados na umidade ótima.

Para os 36 solos ensaiados, o coeficiente de sorção de água variou b]

de 10-2 a 10-3 cm/ min e o coeficiente de permeabilidade variou

de 10-6 a 10-8 cm/s.

Para o solo pesquisado, a secagem causou grande variação no c]

coeficiente de sorção. Para corpos de prova compactados com um

mesmo teor de umidade, a secagem ao ar, até atingir a constância

de peso, produziu um aumento da ordem de 10 vezes, no valor

do coeficiente.

4.3.3.4 Contração Axial

Para analisar os níveis de contração dos solos constituintes das bases em estudo,

foram obtidos os valores da Contração na Ho (indicados na figura

4.26) das 36 amostras de SAFL utilizando o M3 do DER-SP. Para

exemplificar, a figura 4.25 mostra os valores de três das amostras

ensaiadas, a saber:

Figura 4.24 Coeficiente de sorção d’ água (s) de um solo, na umidade de moldagem e após a secagem ao ar.

99


Amostra nº1, com elevada porcentagem de silte mais argila (próxi-

ma ao máximo admissível para uso em bases).

Amostras nºs 6 e 10, com baixa porcentagem de silte mais

argila.

Os resultados dos ensaios apresentados nas figuras 4.25 e 4.26, mostram que:

Para um mesmo solo, a contração aumenta com o aumento da a]

umidade de moldagem.

A contração mais elevada é a da amostra nº 6 a qual, também, é b]

a que apresenta maior sensibilidade da contração com o teor de

umidade, em comparação com as demais.

Para a amostra nº 1, um acréscimo de 2% no teor de umidade, c]

em relação ao ótimo, aumenta o valor da contração da ordem de

3 vezes.

Os valores da contração para os corpos de prova das 36 amostras, d]

compactados na Ho, situam-se entre 0,03 e 0,6%. O valor médio

da contração das amostras é Ct = 0,28%.

Aproximadamente 90% dos solos das amostras apresentam e]

contração entre 0,1 e 0,5%. Dos restantes, dois têm contração

abaixo de 0,1% e dois, acima de 0,5%; os primeiros são extrema-

mente arenosos e pouco coesivos e os últimos, argilosos e muito

coesivos.

Os solos com contração de 0,1 a 0,5 (90%) foram os que apresen-f]

taram melhor comportamento como base.

O solo da amostra nº 20 tem uma elevada quantidade de mate-g]

rial passando na peneira 0,075 mm (47%) e apresenta a maior

contração, Ct = 0,6%, entre os solos usados para base. Já o solo

Figura 4.25 Três tipos diferentes de contração em amostras de SAFL.

100


da amostra 32, que tem somente 37% do material passando na

referida peneira, também apresenta uma contração elevada,

Ct = 0,58%, provavelmente por seus finos serem mais ativos.

A importância da determinação da contração de um solo é que ela está ligada

ao desenvolvimento de trincas e fissuras na base, que ocorrem

pela perda de umidade após a sua compactação. Essa peculiarida-

de é de suma importância no comportamento da base.

A tabela 3.1 indica os problemas e defeitos construtivos ligados ao fenômeno

da contração.

4.3.4 Apresentação dos Resultados do Programa II: Mini-MCV e Associado

Com o programa proposto no subitem 3.3.2, as amostras dos 36 solos usados em

bases foram submetidas aos ensaios Mini-MCV e da Perda da Massa

por Imersão (Pi). Seus resultados permitiram a obtenção da classifi-

cação MCT dos solos, que foram plotados no gráfico classificatório da

figura 4.27, com as indicações do número das amostras ensaiadas.

Figura 4.26 Valores da contração (Ct) das amostras da tabela 4.7, obtidas na Ho.

101


4.3.5 Discussão dos Resultados4.3.5.1 Considerações Iniciais

Na Classificação MCT é de suma importância a obtenção de c’, d’, Pi e e’, descritos

no item 3.2. Com os valores calculados de c’ e e’, pode-se obter a

Classificação MCT do solo.

4.3.5.2 Conceitos e Valores de e’, c’ e Pi dos SAFL

O valor de e’ está ligado a um índice de laterização do solo que indica um modelo

de comportamento designado laterítico e, quanto menor seu valor,

mais apropriado é o solo para execução de bases. Seu valor é função

direta do valor da Pi, e inversa do coeficiente d’. Assim, os melho-

res solos, quanto ao comportamento laterítico, são os que apresen-

tam baixa perda de massa (grande resistência à imersão em água) e

elevado coeficiente angular no ramo seco da curva de compactação

(curvas bem inclinadas).

Já o coeficiente c’ está ligado à granulometria do solo na compactação. Valores

baixos de c’ indicam baixa inclinação das curvas de compactação

mini-MCV, características de solos muito arenosos ou mesmo areia;

valores intermediários indicam solos arenosos. Com o aumento do

valor de c’, os solos passam a ter um comportamento argiloso e apre-

sentam inclinação alta nas curvas mini-MCV.

Figura 4.27 Gráfico da Classificação MCT com a localização dos 36 solos da tabela 4.7. Grupos LA, LA' e LG'.

102


Com os resultados de um grande elenco de ensaios realizados, associados à

observação do comportamento dos solos como bases de pavimen-

tos, e a outras finalidades de interesse rodoviário, foram obtidos os

valores-limite, indicados no gráfico classificatório, para definir o

comportamento laterítico dos solos.

4.3.5.3 Discussão dos Resultados – Grupos MCT dos SAFL e sua Associação com as Peculiaridades Construtivas

Verifica-se, pelo gráfico da figura 4.27, que todos os solos usados nas bases

dos 36 trechos executados apresentam comportamento laterítico,

grupos LA, LA’ e LG’, e as seguintes peculiaridades:

Grupo LA – Areias Siltosas ou francamente arenosasa]

a.1) Solos pertencentes a esse grupo foram utilizados como base

em 7 trechos, representando, aproximadamente, 19% do total. Os

solos das amostras 04 e 11 são os que apresentam o menor valor

de c’ (entre 0,3 e 0,4) e estão no limite entre os solos de compor-

tamento laterítico e não laterítico, com índice de laterização e’

= 1,4.

a.2) Os solos desse grupo, em especial os com características simi-

lares às amostras 04 e 11 (ou próximas), têm, como peculiaridades,

dificuldade de compactação e pouca coesão; por isso, apresentam

problemas específicos para a execução de bases. A experiência de

campo indicou que, para a execução de bases com esse tipo de

solo, deve-se tomar extremos cuidados construtivos e de controle

tecnológico.

Grupo LA’ – solos arenosos ou areno-argilososb]

b.1) Solos pertencentes a esse grupo foram utilizados como base

em 23 trechos, representando 64 % do total. Esses solos apresen-

tam valores de c’ entre 0,7 e 1,5, com índice de laterização e’ de

0,6 a 1,15, sendo, os melhores, aqueles mais próximos de 0,6.

b.2) Os solos desse grupo apresentam facilidade de compactação

e coesão adequada. Também, a experiência no campo mostrou

existirem nesse grupo as melhores jazidas para a execução de

bases e duas áreas, no gráfico classificatório (figura 6.1), com dife-

rentes peculiaridades construtivas.

Grupo LG’ – solos argilosos ou argilo-arenososc]

c.1) Solos pertencentes a esse grupo foram utilizados como base

em 6 trechos, representando 17 % do total.

c.2) Os solos desse grupo apresentam facilidade de compactação

e elevada coesão. A experiência adquirida em campo permite

103


afirmar que os melhores solos desse grupo são os que apresentam

valores de c’ entre 1,5 e 1,7. Alguns solos deste grupo produzem

bases com elevada contração por secagem ao ar, após a constru-

ção, e demandam cuidados especiais para que esse trincamento

não comprometa a estrutura da base. Isso se consegue fixando a

contração máxima Ct ≤ 0,5%, sendo desejável os solos apresenta-

rem 0,2% ≤ Ct ≤ 0,4%.

Essas peculiaridades observadas deram subsídios para o desenvolvimento das

recomendações construtivas e de controle tecnológico apresenta-

das no Capítulo 6. Inclusive, conforme exposto no subitem 6.2.1,

a hierarquização para a escolha dos SAFL das melhores jazidas para

base, tanto sob o aspecto construtivo quanto de comportamento,

deve obedecer a ordem de preferência dos Tipos:

Tipo I, com prioridade da subárea tipo II

Tipo II, com prioridade da subárea tipo I

Tipo III, com prioridade da subárea tipo II

Tipo IV

Esses tipos, praticamente, englobam os SAFL dos 36 trechos, plotados na

figura 4.27, mais os solos das bases de vários outros trechos obser-

vados até 1995.

4.4 ENSAIOS IN SITU E CORRELAÇÕES COM OS DE LABORATÓRIO

4.4.1 Considerações IniciaisCom objetivo de se determinar a MEAS, o teor de umidade e o Mini-CBR

das bases de SAFL, foram realizados ensaios in situ, durante a constru-

ção e em trechos já submetidos ao tráfego. Fundamentada nos valores

obtidos in situ, apresenta-se uma análise dos resultados e correlações

entre estes e seus correspondentes em laboratório.

Esses ensaios foram executados sobre amostras coletadas na metade superior

(0,0 a 7,5 cm) e na inferior (7,5 a 15,0 cm) da camada da base, obje-

tivando levantar dados para análise das variações da MEAS, do teor

de umidade e da capacidade de suporte, ao longo da espessura.

Além disso, essa pesquisa engloba determinações da deflexão em diversos

trechos, com a viga Benkelman, para verificação da deformabilidade

dos pavimentos com esse tipo de base.

No Capítulo 6 serão analisadas as características dos solos utilizados em

bases de SAFL, associadas a peculiaridades construtivas, a fim de

orientar a escolha dos solos mais adequados. Esta análise comple-

menta os estudos in situ, realizados sobre tais bases.

104


4.4.2 Massa Específica Aparente Seca, Teor de Umidade no Campo e Correlações com os Resultados em Laboratório

As determinações da MEAS foram feitas pelo método de funil e areia

(DER-SP-M23-60) e as da umidade, pelo método de determinação do

teor de umidade de solos em estufa (DER-SP-M1-61).

Essas determinações foram feitas para trechos na fase da construção e após sua

abertura ao tráfego. Os dados de campo foram obtidos em diversos

meses do ano, abrangendo períodos de estiagem e de chuvas, na

maioria dos trechos estudados; particularmente, durante 12 anos no

trecho Ilha Solteira- Pereira Barreto (SP).

Análise dos Resultados da MEAS e do Teor de Umidadea]

Os resultados obtidos estão representados nas figuras 4.28, que são

curvas de frequência dos valores da MEAS e da umidade, cons-

truídas com dados provenientes da quase totalidade dos trechos

executados com base de SAFL.

A análise da figura 4.28 mostra:

Quanto ao valor da MEAS, a metade inferior da base apresenta 1)

valor médio nitidamente menor do que a superior. O valor médio

da mesma, na parte superior da camada de base (0 à 7,5 cm), é de

1,95 g/cm3, e, na parte inferior (7,5 a 15 cm), é de 1,85 g/cm3.

Quanto ao teor de umidade, a metade inferior da base apresenta 2)

teor de umidade maior do que a superior. O valor médio do teor

de umidade da parte superior é 7,8% e o da inferior, 8,3%.

Figura 4.28 Curvas de frequência dos valores da MEAS e do teor de umidade nas bases de SAFL, em duas profundidades.

105


Conforme a figura 4.29, os teores de umidade da base, medidos ao longo do tempo,

sempre se mantiveram abaixo da umidade ótima da energia Inter-

mediária, mesmo nos períodos chuvosos.

Correlação entre os Resultados b] in situ e em Laboratório

Para o estudo da correlação entre os resultados em laboratório e in

situ, foram determinados o grau de compactação e a porcentagem

da umidade in situ, em relação à umidade ótima em laborató-

Figura 4.29 Variação do teor de umidade da base para 3 trechos com base de SAFL e revestimentos betuminos diferentes.

106


rio. Os dados de laboratório, tomados como referência para esses

cálculos, foram obtidos dos ensaios de compactação correspon-

dentes à energia Intermediária e são mostrados nas figuras 4.30 e

4.31. Na figura 4.32 são apresentados os dados da porcentagem do

teor de umidade de moldagem in situ, obtidos durante a execução

das bases, em relação à umidade ótima em laboratório, de diver-

sos trechos executados.

Dos resultados constantes nas figuras citadas, pode-se concluir:Quanto ao Grau de Compactação1) : o grau de compactação da camada de base in situ está entre 80 a 110 % relativamente à MEASmáx obtida na energia Intermediária, conforme figura 4.30. Verifica-se, também, que o grau de compactação médio

Figura 4.30 Grau de compactação referido à energia Intermerdiária.

Figura 4.31 Porcentagem de umidade in situ em relação à umidade ótima correspondente à energia Intermediária.

107


da parte superior da base (97 %) é substancialmente superior ao da parte inferior ( 92 %).Quanto ao Teor de Umidade2) : como mostra a figura 4.31, os teores de umidade nas diversas determinações nas camadas de base, medidos in situ, estão compreendidos no intervalo 55 - 110 % da umidade ótima. Na metade superior da base, aproximadamente 90% dos trechos estudados apresentaram umidade in situ menor do que a umidade ótima.Quanto ao Teor de Umidade na Época da Execução3) : nota-se na figura 4.32 que, na parte superior da base (0-5cm), os teores da umidade apresentam-se quase sempre inferiores a 80% da umidade ótima, enquanto, na parte inferior, esses teores variam entre 80 a 100% da referida umidade. Considerando-se a base como um todo, pode-se afirmar que a umidade na construção estava, praticamente, abaixo da umidade ótima referente à energia Intermediária.

O exposto nas últimas conclusões mostra que, de uma maneira geral, as umida-

des de trabalho da base se encontram abaixo da umidade ótima de

laboratório, para a energia Intermediária, mesmo em períodos de

chuva.

Figura 4.32 Diferenças do teor de umidade de compactação no campo, em trechos com base de SAFL, nas partes: superficial (0 a 5 cm) e profunda (9 a 15 cm).

108


4.4.3 Índice de Suporte Mini-CBR in Situ e Correlações com Resultados de Laboratório

Foram feitas determinações da capacidade de suporte Mini-CBR in situ para

todos os trechos executados com SAFL, seguindo-se o procedimento

descrito no M7 do Anexo II. Os resultados obtidos, de trechos já

submetidos ao tráfego, estão resumidos na curva de frequência da

figura 4.33.

O estudo da correlação, entre os valores in situ e em laboratório, foi feito

mediante a comparação das médias de frequência da capacidade de

suporte Mini-CBR, obtidas nos dois casos.

Análise dos Resultados de Suporte Mini-CBR a] in situ

Para uma melhor análise da capacidade de suporte da base, julgou-

se conveniente apresentar as curvas de frequência das determi-

nações em duas profundidades: 5 e 10 cm, na borda da pista;

estes dados acham-se na figura 4.34. Além disso, foram também

apresentados valores do suporte no eixo e na borda (rodeiro) da

pista de rolamento, para verificar suas variações, conforme mostra

a figura 4.35.

Dos resultados obtidos, conclui-se que:

Em torno de 70% dos valores do Mini-CBR in situ das bases de

SAFL são superiores a 40%, com um valor médio de 53% (Vide

figura 4.33).

Os valores do Mini-CBR obtidos in situ, mostram que há uma

variação do suporte ao longo da espessura da base e que a média

da sua parte superior (5 cm) é cerca de 30% maior do que a média

da sua parte inferior (10 cm), como mostra a figura 4.34.

Figura 4.33 Curva de frequência dos valores do Mini-CBR in situ, de bases de SAFL.

109


Na seção transversal da pista de rolamento verificam-se, sistema-

ticamente, valores de suporte na borda nitidamente superiores

aos do eixo (vide figura 4.35). Isso parece indicar que o tráfego

tem proporcionado uma compactação adicional na base de SAFL,

aumentando sua capacidade de suporte. As pequenas deformações

permanentes, produzidas nos rodeiros, são perfeitamente admis-

síveis para esse tipo de pavimento.

Além das conclusões acima, cabe ressaltar que trechos cujas bases tiveram uma

execução aprimorada, motivada pelo uso de equipamentos adequa-

dos e de um maior rigor no controle tecnológico dos serviços, apre-

Figura 4.34 Curvas de frequência dos valores do Mini-CBR in situ na borda da pista, para duas profundidades, em trechos com base de SAFL.

Figura 4.35 Curvas de frequência dos valores do Mini-CBR in situ, no eixo e na borda da pista, em trechos com base de SAFL, na profundidade 10 cm.

110


sentaram valores do Mini-CBR in situ da base (profundidade 5 e 10

cm) superiores a 50%, conforme pode-se constatar pela tabela 4.9.

Apoiados nisso, os autores afirmam que uma base, apresentando valor

do Mini-CBR in situ superior a 50% logo após sua execução, terá um

comportamento altamente satisfatório em serviço.

Correlação entre os Valores de Suporte b] in situ e em

Laboratório

De acordo com os valores médios do Mini-CBRHm e do Mini-

CBRis obtidos da figura 4.19, e com o valor médio do Mini-CBR

in situ para base, indicado na Figura 4.33, constata-se que:O valor médio Mini-CBR � Hm ≈ 70% é maior que o valor médio do Mini-CBRis in situ ≈ 53%.O valor médio do Mini-CBR � is ≈ 46% é menor que o valor médio do Mini-CBRis in situ ≈ 53%.

Portanto, considerando os valores do Mini-CBR obtidos em laboratório para

todas as amostras de solos representativos dos trechos e as determi-

nações de Mini-CBR in situ obtidas em todos os trechos, constata-se

que o valor do suporte no campo acha-se entre os valores médios do

suporte em laboratório, determinados para as condições da umidade

de moldagem e com imersão por 24 horas.

Ainda cabe ressaltar que a média dos valores do Mini-CBR in situ dos trechos

da tabela 4.9 de 72 %, é da mesma ordem de grandeza do valor médio

do Mini-CBRHm obtido em laboratório, ou seja 74 %.

4.4.4 Medidas de DeflexãoAs deflexões obtidas com viga Benkelman, em dez trechos executados com base

de SAFL, revelaram valores baixos, geralmente entre 10 e 70 centési-

mos de mm, quando medidos pelo método da Canadian Good Roads

TABELA 4.9 VALORES DO MINI-CBR IN SITU E EM LABORATÓRIO, DE TRECHOS ADEQUADAMENTE CONSTRUÍDOS E CONTROLADOS.

111


Association, sob ação da carga de 80 kN no eixo, apesar das esbeltas

capas de rolamento utilizadas.

A figura 4.36 mostra os valores de deflexão obtidos, com um valor médio de

32 centésimos de mm.

A figura 4.37 mostra as deflexões, por estacas, e as “linhas de influência” (bacias)

levantadas, para o trecho Dois Córregos-Guarapuã, nas estacas núme-

ros 47 e 52 + 10m. As linhas de influência espelham a “Contribuição

Estrutural da Base de SAFL “ (subitem 1.2.2), e os valores das suas

deflexões máximas são utilizados para o cálculo do Raio de curvatura

(Rc) das bacias. No caso da figura 4.37, tem-se: Rc47 ≥ 220m e Rc52+10m ≥

260m, valores que mostram a alta qualidade das bases de SAFL

quanto ao aspecto de distribuição da carga, fato esse comprovado

por Leônidas Alvarez Neto (1997), nos estudos de bacias em diversos

trechos com base de SAFL.

As deflexões medidas após treze, sete e seis anos de funcionamento, respec-

tivamente nos trechos: Ilha Solteira - Pereira Barreto, Faixa adicio-

nal da Via W. Luiz - km 219 e Dois Córregos - Guarapuã (vide figura

4.38), revelaram que são pequenas e variaram muito pouco ao longo

do tempo. Isso é um dos motivos que explica o bom comportamento

desses trechos, até hoje, e dá uma expectativa de continuidade desse

comportamento desde que não sejam alteradas, substancialmente, as

condições de umidade da base e sub-base.

Figura 4.36 Curva de frequência dos valores da deflexão, obtidos com uso da viga Benkelman.

112


Figura 4.37 Deflexões e linhas de influência obtidas com uso da viga Benkelman no trecho experimental Dois Córregos-Guarapuã.

4.4.5 Características, Associadas a Peculiaridades Construtivas, dos solos Utilizados em Bases de SAFL

Esta análise é fundamentada na experiência adquirida por Villibor na supervisão

da construção de diversos trechos no Estado de São Paulo. Os solos

estudados foram coletados nos trechos que apresentaram os maiores

problemas construtivos e naqueles que não apresentaram quaisquer

dificuldades.

Para essa finalidade, Villibor (1981) propôs que os solos sejam hierarquizados

nos grupos I,II ou III, da tabela 4.10, constituídos por intervalos

granulométricos e valores da contração axial (ensaio da Sistemática

MCT).

113


Figura 4.38 Deflexões medidas, ao longo do tempo, em três trechos com base de SAFL.

TABELA 4.10 HIERARQUIZAÇÃO DOS SOLOS PARA EXECUÇÃO DE BASES DE SAFL.

114


No trabalho As técnicas construtivas das bases de SAFL, Villibor, Nogami e Sória

(1987), subsidiados por novos estudos mais precisos, hierarquizaram

os tipos de solos em I, II, III e IV, que se posicionam em áreas do gráfi-

co Classificatório da MCT. Esses novos conceitos e estudos acham-se

detalhados no Capítulo 6.

4.5 IMPRIMADURA ASFÁLTICA IMPERMEABILIZANTE SOBRE BASES DE SAFL, EM LABORATÓRIO

4.5.1 Considerações IniciaisA imprimadura asfáltica consiste na aplicação de uma camada contínua de

material asfáltico diluído (CM-30 ou CM-70) sobre a superfície da

base concluída, com o objetivo de permitir a penetração da impri-

madura na mesma, em uma espessura (profundidade) que varia em

função das diversas características intrínsecas do solo, do seu grau

de compactação e do material utilizado na imprimação.

A imprimadura asfáltica, nesses pavimentos, tem funções bem definidas, quais sejam:

Impermeabilizar a base evitando, tanto quanto possível, a pene-

tração da água que casualmente se infiltre pelo revestimento.

Proporcionar aderência entre a base e o revestimento.

Aumentar a coesão da porção superficial da base, ao formar nela

um "solo betume".

A imprimadura deve permitir a formação de um “solo betume”, pela penetração

do asfalto na camada superficial (cerca de 1cm) da base, para imper-

meabilizá-la; além disso, deve penetrar e preencher, tanto quanto

possível, as trincas de contração da camada da base (figura 4.39). A

execução da camada de rolamento, especialmente no caso de trata-

mento, não deve danificar a superfície da base pela ruptura frágil de

sua superfície, durante a rolagem dos agregados.

Figura 4.39 Formação do “solo betume”, impermeabilização da base e penetração do agregado.

115


Constatou-se a necessidade de desenvolver essa pesquisa, pois a observação

sistemática de trechos com base de SAFL (durante e após a constru-

ção) mostrou que alguns dos defeitos que ocorriam nesses pavimen-

tos tinham, como causa principal, a imprimadura.

A partir disso, executou-se uma pesquisa, englobando dados de campo e laboratório,

que permitiu identificar quando o desempenho de um pavimento

com base de SAFL pode ser afetado pela qualidade da imprimadura

asfáltica e estabelecer um critério de dosagem para ela, por meio de

dois programas de ensaios: básico e complementar.

Essa pesquisa objetivou obter informações sobre a influência dos vários fatores

que interferem no processo de imprimação, a saber:

Tipo e taxa de aplicação do material

asfáltico.

Teor de umidade de compactação.

Características dos solos.

Massa Específica Aparente Seca.

Influência da perda de umidade e da

irrigação prévia.

A figura 4.40 ilustra a execução da imprimadura de

uma via com CM-30. Logo após a aplica-

ção, apresenta-se com cor preta brilhante;

depois de curada, passa a ser opaca (com a

cor variando de preta a acastanhada) e com

a parte superficial da base endurecida.

4.5.2 OCORRÊNCIAS RELACIONADAS AO COMPORTAMENTO DA IMPRIMADURA E SEU REFLEXO (EFEITO) NO DESEMPENHO DO PAVIMENTO

4.5.2.1 Comportamento Insatisfatório

Nas observações efetuadas nos trechos, em construção e após a abertura ao

tráfego, foram identificadas características indesejáveis na imprima-

dura, associadas, muitas vezes, a defeitos

no pavimento. As características e os defei-

tos associados são os seguintes:

Penetração Excessiva da Imprima-a]

dura – Em alguns locais de trechos

onde a penetração da imprimadura na

base foi excessiva, chegando a 15 mm

(figura 4.41), ocorreu o desprendimento

da camada de revestimento, ocasiona-

do pela falta de aderência na interface

(base-capa) e pelo cravamento do agre-

gado, da camada de revestimento, na

Figura 4.40 Ilustração da aplicação de imprimadura com CM-30 sobre base de SAFL.

Figura 4.41 Aspecto geral de um trecho com excessiva penetração da imprimadura.

116


base. Observou-se, nesse último caso, a ocorrência de

um solo solto de cor preta, logo abaixo do revestimen-

to, causado pela ruptura do solo betume (crosta frágil)

pela pressão do agregado.

Penetração Reduzida da Imprimadurab] – Obser-

vada nos trechos onde o material betuminoso pene-

trou em pequena quantidade na base (figura 4.42)

e formou uma película betuminosa excessivamente

espessa na superfície. Isso ocasionou, muitas vezes,

exsudação de material betuminoso na camada de

revestimento.

4.5.2.2 Comportamento Satistório

As imprimaduras que apresentaram resultados satisfatórios são caracterizadas por:

Espessura de penetração do material betuminoso situada entre

4 e 10 mm.

Película residual do material betuminoso na superfície, com

espessura não excessiva. A película, nesse caso, apresenta aspecto

característico com cor preta acastanhada.

As imprimaduras, nessas condições, resistiram adequadamente aos esforços

de cravamento do agregado da capa na base e aos horizontais, produ-

zidos pelo tráfego; além disso, não provocaram defeitos de exsudação.

A figura 4.43 ilustra uma imprimadura considerada

satisfatória.

4.5.3 Estudo do Processo de Imprimação em Laboratório De posse das informações obtidas em campo, foram

realizadas pesquisas em laboratório, para melhor

compreender os fatores que interferem no processo de

imprimação. Conforme citado, foram executados os

dois programas de ensaios: o básico e o complemen-

tar. No primeiro, os ensaios realizados são rápidos e

necessitam de um pequeno número de corpos de prova;

já o programa complementar, por fornecer um volume

maior de informações sobre os fatores que influem no processo de imprimação,

é mais demorado e necessita de um grande número de corpos de prova. Nos

próximos subitens são descritos os dois programas e os resultados dos ensaios.

4.5.3.1 Programa Básico

Os ensaios foram executados segundo método M6, Anexo II, sendo os cp compac-

tados na energia Intermediária. A metodologia utilizada foi:

Figura 4.42 Penetração reduzida da imprimadura e formação de película betuminosa muito espessa.

Figura 4.43 Aspecto de uma imprimadura com CM-30, considerada satisfatória.

117


Para cada solo foram moldados cp em duplicata, correspondentes 1)

a cinco teores diferentes de umidade em torno do teor ótimo de

compactação, e, em cada um deles, foi introduzido um macho

para produzir uma depressão circular. Após a compactação, cada

cp foi retirado do molde e parafinado, exceto na área a ser impri-

mada que corresponde à depressão circular citada.

Para cada teor de umidade os cp foram deixados à sombra por 2)

um período de 60 horas, para perda de umidade ao ar e, em

seguida, umedecidos na taxa de 0,5 1/m2, aplicando-se a água

com contagotas.

Efetuou-se a imprimação com asfalto diluído tipo CM-30 ou 3)

CM-70, viscosidade Saybolt-Furol de 100 a 125s e taxa de 1,2

ou 0,7 l/m2, 15 minutos após a operação de umedecimento ou

irrigação. Para garantir uma distribuição homogênea, a imprima-

dura na superfície rebaixada do corpo de prova foi aplicada com

contagotas.

Após a imprimação, os cp foram deixa-4)

dos em repouso por 72 horas, para cura

da imprimadura.

Em seguida, os Cp foram cortados 5)

longitudinalmente e foi determinada

a espessura de penetração do material

betuminoso, pela média de 6 determi-

nações (vide figura 4.44).

Com os resultados obtidos do teor de umidade

de compactação, MEAS e espessura de

penetração, foram traçados gráficos apro-

priados para permitir uma análise do fenô-

meno.

4.5.3.2 Programa Complementar

Para sua execução, foi utilizada a seguinte metodologia:

Compactação de duas séries de cp, uma na energia Normal e 1)

outra na Intermediária, sendo cada série composta por cp com

quatro diferentes teores de umidade.

Em cada série, para cada teor de umidade, foram moldados oito 2)

cp, sendo seis (três pares) deixados à sombra para perda de umida-

de por diferentes períodos, enquanto os outros (um par) foram

ensaiados 15 minutos após a moldagem.

Os três pares de cp, deixados à sombra para perda d’água, foram 3)

ensaiados quando atingiram aproximado 75, 50 e 25% da umida-

de de moldagem, sendo que, em cada par, um corpo de prova foi

imprimado sem irrigação prévia e o outro, com irrigação.

Figura 4.44 Corpo de prova cortado para a determinação da espessura de penetração.

118


O processo de irrigação e imprimação é análogo ao do programa 4)

básico, descrito anteriormente.

4.5.3.3 Ensaios Realizados

Com o programa básico, para efeito de ilustração, são apresentados os ensaios

de duas amostras de solos: amostras 01 e 28. Também, com esse

programa, foram ensaiadas 36 amostras representativas dos SAFL

utilizados em cada um dos 36 trechos da tabela 4.7. A partir de cada

amostra, foram moldados três cp tendo, todos eles, o mesmo teor de

umidade, igual a Ho-2%.

Para a execução do programa complementar, foram ensaiadas 3 amostras de

SAFL, possuindo, duas delas, baixa porcentagem de material que

passa na peneira 0,075 mm (± 25% de silte e argila) e a outra, elevada

porcentagem que passa naquela peneira (± 40%).

4.5.3.4 Apresentação e Análise dos Resultados Obtidos em Laboratório

Programa Básico

Os resultados obtidos com esse programa são representados nos gráficos

das figuras 4.45 e 4.46.

Figura 4.45 Programa Básico: amostra 28.

119


A análise das figuras 4.45 e 4.46 permite concluir:

Tipo e Taxa de Aplicação do Material Betuminosoa]

A imprimadura pode ser executada com asfalto diluído do tipo

CM-30 ou CM-70, cujas características são normalizadas pela

Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), P-EB-651,

1973.

O asfalto diluído CM-70 é mais viscoso do que o CM-30, pene-

trando menos na parte superficial da base. Esse fato é constatado

na figura 4.45 que mostra as diferentes penetrações obtidas em

um mesmo solo imprimado com CM-30 e CM-70; mostra, ainda,

que a penetração da imprimadura, executada com CM-30, é supe-

rior à executada com CM-70. Por exemplo, para a umidade de

compactação Ho-2%, a penetração com CM-30 foi de 8,2 mm,

enquanto a penetração com CM-70 foi de 4,0mm, aproximada-

mente 50% menor.

A influência da taxa pode ser constatada fixando-se o tipo de

recortado (no caso CM-30) e variando sua taxa de aplicação.

Verifica-se que a penetração da imprimadura com taxa de 1,2

l/m2 é superior (da ordem de 55 %) à penetração obtida com a

taxa 0,7 1/m2.

Influência do Teor de Umidade de Compactaçãob]

Nos solos ensaiados, nota-se uma inflexão, na curva de penetra-

ção da imprimadura contra umidade de moldagem, próxima à

umidade ótima, acima da qual a penetração se mantém baixa:

inferior a 1mm para amostra nº 01 e inferior a 4 mm para a nº 28.

Diminuindo-se a umidade de compactação para valores abaixo do

Figura 4.46 Programa Básico: amostras 01 e 28 (33 % e 20 % de argila).

120


teor ótimo (Ho - 2%), nota-se um aumento acentuado da pene-

tração: superior a 2 mm para a amostra nº 01 e superior a 8 mm

para a nº 28 (vide figura 4.46).

Características dos Solosc] Os SAFL, dependendo da porcentagem de argila em sua consti-tuição, podem apresentar diferentes comportamentos quanto à penetração da imprimadura.

Comparando-se a penetração na umidade Ho-2% (figura 4.46),

nota-se que a penetração no solo com pequena porcentagem de

fração argila, em sua constituição (Amostra 28, 20% de argila), é

substancialmente maior do que no solo com elevada porcentagem

dessa fração (Amostra 01, 33% de argila). Para o primeiro caso a

penetração da imprimadura foi de 8,2 mm, enquanto que, para

o segundo, foi de 2,3 mm.

Programa Complementar

Com os resultados do seu uso foram obtidos os gráficos das figuras 4.47, 4.48.

A análise dessas figuras permite concluir:

Influência da Irrigação Préviaa]

Obteve-se maior penetração da pintura asfáltica nos corpos de

prova que foram irrigados antes da aplicação da imprimadura

(figuras 4.47 e 4.48).

Influência da Umidade na Ocasião da Imprimadurab]

Os resultados, tanto na EN como na EI, para os corpos de prova

moldados no intervalo Ho a (Ho-1) e submetidos a diferentes

níveis de secagem, mostram que os pontos de máxima penetração

Figura 4.47 Programa complementar de ensaios de penetração da imprimadura na Energia Normal (amostra 33).

121


Figura 4.48 Programa complementar de ensaio de penetração da imprimadura na energia intermediária (amostra 33).

da imprimadura foram obtidos naqueles que apresentaram teor

de umidade de ordem de 50 a 70% da Hm.

Praticamente, este fato indica que, na execução de uma base de SAFL, é necessário

esperar sua cura, por secagem ao ar, até que seu teor de umidade

atinja de 50 a 70 % da inicial de compactação. Após, irriga-lá leve-

mente e aplicar a imprimadura, o que possibilita a obtenção de uma

penetração elevada na superfície da base.

Influência da Massa Específica Aparente Secac]

A penetração da imprimadura, para uma mesma energia de compac-

tação, varia inversamente com a MEAS no ramo seco da curva. No

ramo úmido, verifica-se que as penetrações são pequenas, originan-

do uma camada residual asfáltica espessa na superfície dos corpos de

prova sem, praticamente, nenhuma penetração.

Para MEAS diferentes, mas com mesmo teor de umidade, observa-se

uma maior penetração da imprimadura com energia menor, conforme

se verifica nas figuras 4.47 e 4.48.

Por exemplo (figura 4.47), para um teor de umidade de compactação

Hm=9,5%, secando as amostras até o teor de umidade 0,6 Hm e para

MEAS=1,95g/cm3 (EN), tem-se uma penetração da imprimadura (com

umedecimento) de 18,0mm. Para as mesmas condições, porém para

MEAS=2,12g/cm3 (EI), tem-se uma penetração da imprimadura, de 4,0 mm

(figura 4,48), ou seja, 78% menor.

4.5.4 Determinações e Observações no Campo

As considerações a seguir são baseadas em observações do processo de imprimação,

segundo procedimentos rotineiros, complementadas com medidas no

122


campo, da penetração da imprimadura na base. Verificou-se que:

De uma maneira geral, as penetrações da imprimadura nas bases a]

executadas foram superiores àquelas obtidas nos ensaios do

programa básico laboratorial, no ponto de teor de umidade igual

a Ho-2%. O gráfico da figura 4.49, obtido através de um grande

número de determinações da penetração da imprimadura, tanto

no campo como em laboratório, ilustra essa afirmação. A mesma

figura mostra que a penetração da imprimadura em laboratório

(ensaio) varia entre 1 e 12 mm, com uma média de 6,4 mm,

enquanto as penetrações determinadas no campo variam entre 1

e 24 mm, com uma média de 8,2 mm. Pelos dados apresentados

verifica-se que o valor médio da penetração da imprimadura, no

campo, foi 28% superior ao valor médio obtido em laboratório.

Quando a base é compactada com umidade elevada (Hc>Ho), b]

a penetração da imprimadura é muito reduzida (< 1,0 mm). A

foto da figura 4.42 mostra o aspecto da imprimadura em uma

base com elevado teor de umidade, não se observando penetra-

ção visível da imprimadura e, sim, excessivo resíduo de asfalto

na superfície.

A secagem prévia da base, de uma maneira geral, propicia um c]

aumento na penetração da imprimadura.

A irrigação controlada facilita a penetração da imprimadura, d]

como mostra a figura 4.50. A imprimadura foi realizada 60 horas

após a execução da base, sendo: meia pista imprimada, com irri-

gação (± 0,5 1/m2 ), e a outra metade, sem irrigação. Conforme

Figura 4.49 Curvas de frequencia da penetração da imprimadura, obtida em laboratório e no campo.

123


pode-se verificar, os valores da penetração para o primeiro caso

estão entre 5,5 e 7,0 mm e, para o segundo, entre 2,5 e 4,0 mm.

Isto mostra que a irrigação da base permite uma maior penetra-

ção da imprimadura na sua parte superficial. Esse fato tem sido

confirmado, em outras verificações realizadas no campo.

Em outro trecho escolhido (Bady Bassit – Nova Aliança), foi veri-e]

ficada a influência do tempo na penetração da imprimadura. Os

resultados (vide tabela 4.11) mostram que a penetração ficou cons-

tante após 16 horas. Entretanto, a cura completa caracterizada pelo

endurecimento da parte imprimada, só ocorreu após 60 horas.

4.5.5 Conclusões e Critério para Fixar o Tipo e a Taxa de Imprimação

4.5.5.1 Conclusões

As conclusões mais importantes são:

De uma maneira geral, as conclusões 1)

apoiadas nos resultados dos ensaios

em laboratório foram confirmadas

pelos resultados obtidos no campo.

O programa básico proposto permite, 2)

em primeira aproximação, avaliar a

ordem de grandeza da penetração da

imprimadura que se consegue no campo.

Figura 4.50 Penetração da imprimadura no acesso ao Caibar - Schutel (cada ponto é representativo da média de 20 determinações).

TABELA 4.11 INFLUÊNCIA DO TEMPO NA PENETRAÇÃO DA IMPRIMADURA.

124


4.5.5.2 Critério para Fixar o Tipo e a Taxa de Imprimação

Tomando-se como referência os resultados do programa básico de ensaios, obtidos

com a aplicação do método M6 e usando asfalto diluído CM-30,

sugere-se o seguinte critério para fixar-se inicialmente a taxa e o tipo

de asfalto diluído a ser utilizado na imprimadura, com base no valor da

penetração obtido na curva–umidade versus penetração–no ponto

correspondente a Ho-2%:

Penetração inferior a 4 mm1) : asfalto diluído tipo CM-30 e tempe-

ratura de aplicação 30ºC, na taxa de 0,8 a 1,0 1/m2 .

Penetração entre 4 e 10 mm2) : asfalto diluído tipo CM-30 e tempe-

ratura de aplicação 30ºC, na taxa de 1,0 a 1,4 1/m2.

Nos casos em que a penetração for superior a 10 mm, reensaiar o solo obedecendo

ao programa básico, porém utilizando asfalto diluído tipo CM-70

(viscosidade Saybolt-Furol de 80 a 100s a 40ºC). Com o resultado da

penetração da imprimadura no ponto correspondente a Ho-2%, fixar

a taxa conforme indicado nos passos 1 e 2 acima, porém utilizando

o CM-70, à temperatura de 40ºC.

4.6 GRANULOMETRIA, MINERALOGIA , ESTRUTURA E COR DOS SAFL4.6.1 Considerações iniciais

O estudo da granulometria das 36 amostras dos SAFL usados em bases visa

complementar a Sistemática proposta para o estudo dos mesmos. Tem

como objetivo avaliar, preliminarmente, o potencial de jazidas, que

deverão ser estudadas detalhadamente pela sistemática MCT, para

uso em bases.

Além do estudo granulométrico, é apresentado um estudo mineralógico

por meio de difratometria de raios X e análise química. A estrutu-

ra da microfábrica foi obtida utilizando microscópio eletrônico de

varredura (scanning) e a cor, de acordo com a tabela de Munsell,

com o objetivo de fornecer uma visão geral dos SAFL quanto a estas

características.

4.6.2 Granulometria 4.6.2.1 Método de Ensaio e Solos Ensaiados

Para efeito do estudo granulométrico desses solos, será usada a classificação

preconizada no M-6-53 DER-SP (defloculante hexametafosfato de

sódio), porém alterando-se os intervalos granulométricos que defi-

nem as frações silte mais argila, e argila. A classificação granulomé-

trica adotada está representada na parte inferior da figura 4.51.

O estudo foi realizado em duas séries de amostras:

125


1ª Série: trinta e seis amostras provenientes de jazidas típicas,

utilizadas nos principais trechos executados até fins de 1978, com

base de SAFL.

2ª Série: quatro amostras escolhidas como representativas dos

tipos considerados importantes do ponto de vista construtivo.

4.6.2.2 Apresentação e Análise dos Resultados das Amostras da 1ª Série

Os resultados de granulometria obtidos dos solos da 1ª série, são discriminados na

tabela 4.12 e representados graficamente na figura 4.51, pelas suas curvas

granulométricas.

A análise dos resultados permite concluir:

As amostras são constituídas, em mais de 50%, pela fração areia. a]

Além disso, a areia é predominantemente fina e média, sendo

que muitos finos passam, quase que integralmente, na peneira

0,42 mm.

As curvas granulométricas obtidas das 36 amostras, definem b]

uma “Faixa Geral (G) de Graduação” que engloba todas as curvas

mostradas na figura 4.51. As faixas A,B e C, segundo Villibor

(1981), sequencialmente indicam a hierarquização para escolha

preliminar das ocorrências mais promissoras para as jazidas de

SAFL. Essas faixas acham-se na tabela 4.13.

As amostras possuem a fração, que passa na peneira de abertura c]

0,075 mm (silte mais argila), constituída essencialmente de argila,

chegando o silte a constituir, frequentemente, menos de 10% do

Figura 4.51 Curvas granulométricas da 1ª série (36 amostras).

126


total da amostra. Essa particularidade leva as curvas granulomé-

tricas a apresentarem uma forma descontínua (figura 4.51).

A granulometria dos SAFL estudados pode apre-d]

sentar-se com diferentes proporções de areia, silte mais

argila e argila. Esse fato pode ser observado pela análi-

se das curvas granulométricas das 04 amostras da 2ª

série, apresentadas na figura 4.52. A amostra nº 10, por

exemplo, possui baixa porcentagem de argila e elevada

porcentagem de areia fina em sua constituição, enquan-

to a amostra 22, apesar de também apresentar pequena

porcentagem de argila, tem fração areia predominante-

mente média e grossa.

Segundo a conceituação adotada pelo Unified e]

Soil Classification System (USCS), os solos utilizados

na execução das bases têm sua fração areia tipicamente

mal graduada, isto é, do tipo SP (Sand Poorly graded),

conforme pode-se verificar pela tabela 4.14.

Os grãos de areia apresentam-se, geralmente, f]

arredondados e subarredondados. A tabela 4.15 mostra

essa característica para três solos da 2ª série, a título de

elucidação.

TABELA 4.13 GRANULOMETRIA DAS AMOSTRAS DAS FAIXAS DE GRADUAÇÃO.

TABELA 4.14 COEFICIENTE DE UNIFORMIDADE E DE CURVATURA DA FRAÇÃO AREIA DOS SAFL.

TABELA 4.12 GRANULOMETRIA DAS AMOSTRAS DA 1ª SÉRIE.

127


4.6.2.3 Apresentação e Análise dos Resultados das Amostras da 2ª Série

O estudo efetuado nessas amostras objetivou visualizar melhor a influência

das características granulométricas nas propriedades e nos proble-

mas construtivos, associados ao uso dos solos lateríticos em bases

de pavimentos.

Granulometriaa]

Os resultados da análise granulométrica desta série são mostrados

na figura 4.52. Analisando as curvas obtidas, chega-se às seguin-

tes conclusões quanto às proporções relativas de areia, silte mais

argila e argila:

Amostra 10: apresenta a menor quantidade de fração argila, e sua

TABELA 4.15 ARREDONDAMENTO DA FRAÇÃO AREIA DOS SOLOS.

Figura 4.52 Curvas granulométricas de 4 solos lateríticos típicos.

128


fração areia é constituída, exclusivamente, de areia fina. Outra

característica dessa amostra é possuir fração silte relativamente

elevada (13%).

Amostra 18: apresenta quantidade média de fração silte mais

argila e sua fração areia é constituída, predominantemente, de

areias fina e média.

Amostra 20: apresenta a maior quantidade das frações argila e

silte mais argila e sua fração areia é constituída, quase totalmente,

de areias fina e média.

Amostra 22: apresenta a menor quantidade de fração silte mais

argila e sua fração areia é constituída, predominantemente, de

areias média e grossa.

Coeficientes de Uniformidade (Cu) e de Curvatura (Cc), segun-b]

do a Classificação USCS

Os resultados de granulometria da fração areia dos solos desta

série, com os respectivos valores de Cu e Cc, encontram-se na

figura 4.53.

Os valores obtidos para Cu e Cc da fração areia mostram que as amostras ensaiadas

se encontram dentro dos intervalos apontados na tabela 4.14 e são,

portanto, consideradas como areias mal graduadas. Verifica-se, também,

pelos valores dos coeficientes de uniformidade, que a fração areia da

Figura 4.53 Granulometria da fração areia dos 4 solos da 2ª Série.

129


amostra 10 é mais uniforme, ou seja, a de pior graduação, enquanto que

a de melhor graduação é a amostra 22.

Forma, Dimensões e Características da Superfície dos Grãos c]

da Fração Areia

Os resultados obtidos estão nas figuras 4.54, 4.55 e 4.56 e na

tabela 4.15. A análise dos resultados da tabela e das figuras citadas

mostra que os grãos de areia se apresentam geralmente arredon-

dados e subarredondados.

As fotos das frações areia das amostras mostram, nitidamente, as

diferentes dimensões e aspectos dos grãos de areia daquelas frações.

A amostra 10 é representativa dos SAFL mais finos, enquanto que a

22 representa os mais grossos.

Figura 4.54 Fração retida na peneira 0,075 mm, obtida por

lavagem da amostra 10. Ampliação: 20 vezes.

Figura 4.55 Fração retida na peneira 0,075 mm, obtida por lavagem da amostra 18. Ampliação: 20 vezes.

Figura 4.56 Fração retida na peneira 0,075 mm, obtida por

lavagem da amostra 22. Ampliação: 20 vezes.

130


4.6.3 Mineralogia, Fábrica e Cor Com amostras de SAFL de jazidas utilizadas em bases de pavimentos, foram

executados ensaios para identificação dos argilo-minerais e de sua

microfábrica, além da determinação da cor segundo a tabela de

Munsell. Para comparação, também foram ensaiadas amostras de

solos de comportamento não laterítico (solos saprolíticos e transpor-

tados), localizados abaixo do nível inferior de exploração de algu-

mas jazidas. Esses ensaios foram realizados no Instituto de Pesquisas

Tecnológicas (IPT-SP, 1975, 77 e 79) e no Departamento de Química

Tecnológica e de Aplicação da UNESP, em Araraquara, e compreen-

deram:

Difratometria de Raio X das frações silte e argila.

Análise química das frações silte e argila.

Microscopia eletrônica de varredura das frações silte e argila.

4.6.3.1 Mineralogia

A fração areia dos SAFL ensaiados é constituída, quase que exclusivamente,

de quartzo; entretanto os minerais pesados (magnetita, ilmenita,

rutilio, granada,etc) estão sempre presentes, embora em porcentagem

muito pequena. É bastante frequente a presença da película opaca

que recobre, parcialmente, os grãos maiores e imprime à fração areia

uma coloração peculiar arroxeada, rósea ou amarelada, conforme se

pode observar nas figuras 4.54, 4.55 e 4.56.

A tabela 4.16 apresenta os minerais que constituem a fração silte mais argila

de 11 solos lateríticos estudados com uso da difratometria de Raio

X. O exame dessa tabela revela a presença constante de quartzo,

caulinita, gibsita e óxidos de ferro hidratados (goetita e magnetita).

Esse elenco mineralógico é uma característica peculiar dos solos de

comportamento laterítico.

A tabela 4.17 mostra a constituição mineralógica de amostras de dois perfis típi-

cos, ambos apresentando linha de seixos. Em cada perfil, uma das

TABELA 4.16 MINERAIS CONSTITUINTES DA FRAÇÃO FINA (SILTE MAIS ARGILA) DE 11 AMOSTRAS DE SAFL.

131


amostras foi colhida da camada acima da linha de seixos (horizonte

laterítico) que forneceu material para construção da base e, a outra,

abaixo daquela linha.

Esses dados mostram, de forma nítida, que os solos integrantes da camada abaixo

da linha de seixos, apresentam constituição mineralógica diferente

da dos lateríticos, que estão acima daquele horizonte. Essa diferen-

ça é caracterizada pela presença de argilo-minerais, das famílias da

muscovita e montmorilonita, na camada subjacente à linha de seixos,

indicando que os mesmos não são lateríticos.

4.6.3.2 Fábrica

Quanto à Macrofábrica:a] Em suas condições naturais, os SAFL apresentam-se com macro-fábrica predominantemente homogênea e porosa e com baixa MEAS in situ (da ordem de 1,5 g/cm3), conforme mostram os valores abaixo (em g/cm3), obtidos das jazidas dos trechos:Aeroporto de Araraquara............................1,46Trabiju - Boa Esperança do Sul..................1,48São Carlos - Broa ........................................1,50Cambaratiba - Borborema...........................1,47Quanto à Microfábrica:b] As conclusões obtidas a partir dos resultados do estudo feito pelo IPT, da microfábrica de diversas amostras de SAFL, são resumidas a seguir:

As partículas individuais de argila não são, em geral, distin- �

guíveis; quando distinguíveis, aparecem com muito pouca nítidez.São vizualizados flocos relativamente grandes, aglutinando �

partículas argilosas, com aspecto de “nuvens” ou “pipocas” e tamanhos desde 1 a 2 até 50 a 100 mm, na sua maior dimen-são.

TABELA 4.17 CONSTITUIÇÃO MINERALÓGICA DE AMOSTRAS DE SOLOS COLETADOS EM DIFERENTES NÍVEIS.

132


Estes flocos apresentam-se agregados na forma de grânulos, ou �

como matéria intersticial entre os grãos de areia.Os aspectos citados ocorrem em todos os solos analisados, �

independentemente da cor ou granulometria. As cores variam desde vermelho, amarelo, marrom até cinza, e a granulome-tria, desde argila arenosa até areia argilosa.Aparentemente, conforme o grau de laterização, o aspecto dos �

flocos torna-se mais ou menos visível. Quanto menos lateriza-do for o solo, mais facilmente são distinguíveis as partículas individuais dos argilo-minerais.

O Departamento de Química da UNESP, analisando as imagens com o microscó-

pio eletrônico de varredura (scanning), chegou às mesmas conclusões

do IPT quanto às peculiaridades da microfábrica dos SAFL.

As figuras 4.57 a 4.60 ilustram microfábricas de SAFL usadas em bases.

Figura 4.57 Amostra 09 - Aumento 1.000X. Figura 4.58 Amostra 09 - Aumento 10.000X.

Figura 4.59 Amostra 33 - Aumento 1.000X. Figura 4.60 Amostra 33 - Aumento 10.000X.

133


Também foi realizado um estudo da microfábrica de amostras coletadas no trecho Piacatu – (SP-245), em um mesmo perfil de solo, do qual foram extraí-das duas amostras: uma, laterítica, usada para base, acima da linha de seixos (amostra 05 da tabela 4.7), e outra, situada abaixo da linha.

A constituição mineralógica da amostra é apresentada na tabela 4.17 e as microfábricas, da parte fina de seus solos, são ilustradas nas fotos das figuras 4.61 e 4.62.

As figuras mostram, nitidamente, as diferentes microfábricas das amostras

estudadas acima e abaixo da linha de seixos. Acima, têm-se argilo-

minerais aglutinados (mostrando que o solo é laterítico); abaixo,

individualizados (indicando que o solo não é laterítico). Isto confir-

ma as conclusões anteriores baseadas no estudo mineralógico destes

mesmos perfis.

Pelo exposto fica evidente a importância da verificação da ocorrência da linha

de seixos, quando da procura de solos lateríticos promissores para

emprego em bases, o que pode ser feito através da prospecção geotéc-

nica, ou de cortes em rodovias existentes nas proximidades da estra-

da em estudo; cabe, entretanto, alertar que podem ocorrer casos em

que a separação, entre as camadas consideradas, não coincide com

a linha de seixos.

4.6.3.3 Cor

As amostras secas ao ar, segundo a tabela de cor Munsell, apresentam predomi-

nantemente cor vermelha (2YR 5/6, 4/8, 4/6, 5/8) e vermelho-ama-

relada (5YR 6/6 a 4/6). As variedades marrom (ou bruna) (7.5YR 4/4,

4/5, 5/6, 5/8) são, sobretudo, frequentes na área de ocorrência do

Latosol Vermelho Amarelo, textura arenosa.

Figura 4.61 Amostra do furo 05, acima da linha de seixos, de solo laterítico (Aumento 5.000X).

Figura 4.62 Amostra abaixo da linha de seixos do furo da amostra 05, de solo saprolítico (Aumento 5.000X).

134

5ESTUDO GEOTÉCNICO DE SOLOS PARA BASES DE SAFL COM O USO DA SISTEMÁTICA MCT

135

O estudo geotécnico para a escolha das jazidas de solos arenosos finos

lateríticos, segundo a Sistemática MCT, objetivando seu uso em bases,

é desenvolvido em duas fases: a preliminar e a básica.

Na fase preliminar utilizam-se informações pedológicas (basicamente cartas de

solos) obtidas pelo reconhecimento de campo e ensaios de granu-

lometria. Na fase básica efetua-se uma amostragem sistemática

acompanhada de: execução de ensaios de laboratório, tratamento

estatístico dos valores das propriedades, análise dos resultados esta-

tísticos, qualificação das jazidas e escolha das jazidas definitivas.

5.1 FASE PRELIMINAR

Essa fase dará subsídios para a escolha das ocorrências mais promissoras, nas

proximidades dos trechos a serem pavimentados, dos solos a serem

usados nas bases dos pavimentos, por meio de:

Informações pedológicas.

Reconhecimento de campo.

Ensaios granulométricos e hierarquização das ocorrências.

Fluxograma ilustrativo das atividades.

5.1.1 Informações PedológicasInicialmente, para a verificação do comportamento laterítico, ou não,

dos solos, sugere-se a utilização de dados contidos nos mapas pedo-

lógicos. Por serem úteis apenas para a previsão das ocorrências de

solos de comportamento não laterítico (mais especificamente os solos

saprolíticos e os solos transportados holocênicos), cujo uso foge

do escopo deste livro, mapas e dados geológicos não serão conside-

rados.

O uso de mapas pedológicos como o “Mapa Pedológico do Estado de São

Paulo”, escala 1:500.000 - edição de 1999, publicado pelo IAC (Insti-

tuto Agronômico de Campinas) e pela EMBRAPA (Empresa Brasileira

de Pesquisa Agropecuária - Centro Nacional de Pesquisa de Solos), é

bastante útil para a finalidade em vista. Esse mapa acompanha um

fascículo (intitulado “Legenda Expandida”) que contém as caracte-

rísticas gerais, de interesse pedológico, das 378 unidades de mape-

amento representadas. Outros mapas de solos, em escalas maiores,

136


são disponíveis para parte do Estado de São Paulo; entretanto, para a

maioria dos geotécnicos, o uso dos mesmos apresenta sérias dificul-

dades, decorrentes de unidades de mapeamento não mais adotadas

no Brasil, a partir de 1999.

Segundo o referido mapa, os solos de comportamento laterítico do ponto de

vista geotécnico (solos L), diante dos dados obtidos pelos autores deste livro, podem ser encontrados nas unidades de mapeamento que pertencem às ordens taxinômicas seguintes:

Latossolos (L) — Mais típicos quanto ao comportamento geotécnico

laterítico, incluindo praticamente todas as subordens integrantes.

Para aproveitamento como SAFL, são potencialmente mais favoráveis

as unidades de mapeamento que sejam constituídas por variedades

granulométricas denominadas de “textura média” e “textura areno-

sa”, e com relevos caracterizados pelas designações “plano” e “suave

ondulado”.

Argissolos (P) — Menos típicos quanto ao comportamento geotécni-

co laterítico, podendo algumas subordens e partes do perfil vertical

ter comportamento geotécnico não laterítico (solos N). Observa-se,

entretanto, que muitos solos de comportamento geotécnico lateríti-

co, e com excelente desempenho em bases de pavimento (portanto

considerados como SAFL), são encontrados nessa ordem, sobretudo

quando correspondem a unidades de mapeamento constituídas de

solos com “textura arenosa”, ou “textura média”, associada a relevo

“plano” ou “suave ondulado”. Cabe acrescentar que, no “Mapa de

Solos do Estado de São Paulo”, edição de 1960, muitas das unidades

constituídas de Argissolos pertencem a classes designadas de Podzó-

licos ou Podzolizados, eventualmente associados a classes designadas

de Regossolos, que eram consideradas potencialmente interessantes

como fornecedoras de SAFL, como comentado no Capítulo 2.

Nitossolos (N) — Menos típicos quanto ao comportamento geotécni-

co laterítico e com predominância de tipos excessivamente argilosos

(“textura argilosa”).

Neossolos (R) — Menos típicos quanto ao comportamento geotécni-

co laterítico, podendo algumas subordens e partes do perfil vertical

ter comportamento geotécnico não laterítico (solos N), por terem

baixa porcentagem de finos lateríticos. São promissores, sobretudo,

os da subordem Quartzarênicos (RQ).Cambissolos — Raramente apresentam camadas de comportamento

laterítico; são, quase sempre, de pequeno volume e excessivamente

argilosos para aproveitamento como SAFL.

Além da orientação acima, os autores realizaram um estudo específico sobre amostras

de solos de jazidas usadas em camadas de pavimentos, incluindo

sua Classificação MCT, com a finalidade de associar as propriedades

137

5ESTUDO DE SOLOS PARA BASES DE SAFL COM A MCT

mecânicas e hídricas, obtidas na umidade ótima (Ho) da energia

Intermediária (EI) daqueles solos, com as unidades de mapeamento

do “Mapa Pedológico do Estado de São Paulo” (1999).

O estudo das propriedades abrangeu as ocorrências da Região Central

do Estado e 97% das amostras coletadas são de solos pertencentes às

classes LV (Latossolos Vermelhos) e PVA (Argilossolos Vermelho-Ama-

relos). Foram ensaiadas, respectivamente, 62 e 36 amostras das unida-

des de mapeamento: LVi (i= 1,15,29,33,45,51,54,55,56) e PVAi (i=

2,3,10). Ainda, foram ensaiadas três amostras de solos da Classe LVAi

(i= 3,9,56).

O estudo para a Classificação, abrangeu 35 amostras e os resultados dos ensaios

mostraram que os solos têm comportamento laterítico (vide figura

5.1) e granulometria variando desde argilosos, até arenosos.

Além disso, os valores das propriedades mecânicas e hídrícas, obtidos pela

MCT, possibilitaram a elaboração de “ Famílias de Histogramas” para

os solos coletados pertencentes a cada uma das Classes citadas. A

figura 5.2 ilustra Histogramas e intervalos de valores admissíveis,

elaborados para uso dos solos em base das Classes LV e PVA.

A partir dos Histogramas, cuja finalidade é indicar as “propriedades

esperadas” de outras amostras correlacionadas com as Classes de

Solo em questão, foi elaborada a tabela 5.1. As porcentagens para as

propriedades indicadas na tabela foram retiradas dos histogramas e

mostram o percentual de amostras estudadas que atendem os inter-

valos de valores (tracejados em vermelho) necessários para que um

solo possa ser usado como base de SAFL.

Figura 5.1 Posição das amostras de solos das Classes LV, LVA (23 amostras) e PVA (12 amostras).

138


Ainda na fase preliminar, esse estudo torna possível que as informações pedo-

lógicas se constituam numa orientação muito confiável com proba-

bilidades > 80 %, para os solos da Classe

LV e > 95 % para os da PVA com texturas

arenosa e média (areno-argilosa), para seu

uso em base. Isso permite que os engenhei-

ros possam utilizar essas informações para

a escolha das melhores jazidas a serem

detalhadas na fase básica.

Ressalta-se que a análise do Mapa Pedológi-

co mostra que os solos, coletados na Região

Central do Estado de São Paulo, também

ocorrem em outras regiões, perfazendo

uma área da ordem de 70 % do Estado. Classes de solos com características simi-

lares àquelas estudadas, e que ocorrem em outras regiões do Brasil, têm grande

probabilidade de se constituir em jazidas para base de SAFL.

Portanto, se estudos semelhantes forem feitos para outras Classes de solos, serão

geradas informações para essa mesma finalidade, em quaisquer partes

do território nacional.

Figura 5.2 Histogramas para uso do solo em base – Solos das Classes LV e PVA.

Tabela 5.1 PORCENTAGEM DOS SOLOS LV E PVA PARA USO EM BASE DE SAFL.

139


5.1.2 Reconhecimento de CampoA partir das informações pedológicas referentes às ocorrências mais promissoras,

a equipe geotécnica executora (supervisionada por um geotécnico)

deve realizar, obrigatoriamente, um reconhecimento de campo nas

áreas indicadas. Após, a equipe deverá realizar uma prospecção preli-

minar, executando cinco furos de sondagem, um em cada canto e

um no centro da área de cada ocorrência, com o objetivo de cole-

tar material para o exame tátil-visual das amostras. Outra informa-

ção de importância consiste em indicar, na prospecção realizada, a

posição da linha de seixos, quando esta ocorrer; também, é de vital

importância na definição da camada laterítica, acima da linha, a ser

estudada.

Essa camada é geralmente bastante desenvolvida e com espessura superior a

3 m, o que a qualifica para exploração econômica. Todavia, não é

recomendado, a não ser após estudos geotécnicos apropriados, o seu

emprego em bases de pavimentos, com os solos que ocorrem abaixo

da “linha de seixos”, (vide subitem 4.6.3.2).

Caso o geotécnico não seja capaz de diagnosticar, no campo, a textura e o caráter

laterítico das ocorrências de solo, deve-se realizar, nas amostras repre-

sentativas dos cinco furos, a classificação expedita MCT, pelo proce-

dimento das “pastilhas”, suplementado por outras determinações

como plasticidade e resistência ao esmagamento de pequenas esferas

secas (vide Nogami e Villibor, 1994).

5.1.3 Ensaios Granulométricos e Hierarquização das Ocorrências

Após a definição das ocorrências potencialmente mais interessantes para jazidas,

utilizando as informações anteriores, devem-se submeter as cinco

amostras colhidas ao ensaio de granulometria simples.

Esses solos deverão ter granulometria média, determinada pelo Método

M-6-61 do DER-SP. Os resultados desses ensaios indicarão as ocorrên-

cias mais promissoras, caso ocorra seu enquadramento nas gradua-

ções das faixas granulómetricas A, B, C e G, indicadas na tabela 4.13.

Essas ocorrências assim hierarquizadas serão submetidas aos estudos

da fase básica.

Caso uma ocorrência não se enquadre em nenhuma das faixas (nem entre faixas),

ainda assim poderá ser utilizada para jazida, desde que atenda a todas

as exigências da fase básica; no entanto, é baixa a probabilidade de

que isto ocorra.

140


5.1.4 Fluxograma das Atividades da Fase Preliminar A figura 5.3 ilustra o fluxograma das atividades descritas, constituintes da fase

preliminar do estudo geotécnico das ocorrências de SAFL.

Figura 5.3 Fluxograma da Fase Preliminar do Estudo Geotécnico das Ocorrências de SAFL.

141


5.2 FASE BÁSICA

Nessa fase serão determinados, por meio de ensaios da MCT, os valores das

propriedades dos solos das ocorrências mais promissoras para uso em

bases, com o objetivo de hierarquizar as melhores jazidas e fornecer

subsídios à técnica construtiva das mesmas. Essa fase é constituída

de:

Amostragem sistemática.

Ensaios da MCT e sua sequência de execução.

Tratamento estatístico dos valores das propriedades.

Qualificação das jazidas.

Escolha das jazidas definitivas.

Fluxograma ilustrativo das atividades.

5.2.1 Amostragem SistemáticaNa prospecção e amostragem das ocorrências para coleta de amostras destinadas

ao uso da Sistemática MCT, deve ser utilizado um procedimento

apropriado de sondagem, devidamente adaptado às condições tropi-

cais. Esse serviço, devido à pequena quantidade de solo necessária,

fica bastante facilitado por permitir a coleta das amostras em furos de

sondagem equidistantes 30 m, com o uso de trado cavadeira, dispen-

sando a abertura de cavas e poços exigidos pela maneira tradicional,

cujos custos são bem mais elevados, devido à maior quantidade de

solo necessária. Cada amostra colhida deverá ter massa aproximada

de 15 kg, quantidade suficiente para a realização de todos os ensaios.

As sondagens realizadas deverão permitir, também, a quantificação

do volume de solo da ocorrência estudada. Durante o processo de

sondagem, os furos devem ser executados até a profundidade em que

o solo for julgado aproveitável e deverá ser amostrado o perfil do solo

em duas profundidades: de 0,5m a 2m e de 2m até o final da ocorrên-

cia. Também deve ser identificada a ocorrência das linhas de seixos,

pois elas têm elevado significado genético, sendo que, geralmente, o

volume superior de solo acima delas apresenta comportamento late-

rítico, ajudando a esclarecer a geometria das camadas constituintes

das ocorrências de solos. Sobre as amostras de cada um dos furos,

executar os ensaios indicados nos subitens 5.2.2.1 a 5.2.2.5.

5.2.2 Ensaios MCT e sua Sequência de ExecuçãoCom os solos das ocorrências mais promissoras, executar os ensaios laboratoriais,

conforme os métodos do Anexo II, segundo o roteiro:

Confirmação da fração que passa e da fração retida na peneira a]

de abertura nominal 2,00 mm, a fim de verificar se a Sistemática

MCT é aplicável ou não. Para que esse procedimento seja aplicá-

142


vel, o solo deve conter pelo menos 90% da fração que passa na

peneira de 2,00 mm.

Sendo a Sistemática MCT aplicável, são considerados essenciais os b]

valores das propriedades obtidos pelos ensaios indicados a seguir,

que devem ser realizados conforme a sequência do item 5.2.2.7.

5.2.2.1 Compactação Mini-MCV e Perda de Massa por Imersão

Executar os ensaios obedecendo aos métodos M5 e M8 para obtenção

de valores que permitam uma classificação geotécnica (M9) compa-

tível com as peculiaridades dos solos tropicais.

É conveniente que se aproveitem os corpos de prova, obtidos segundo o Mini-MCV,

para a determinação do seu Mini-CBR nas condições de moldagem,

sem imersão e sem secagem. Isso porque, a partir desses dados, pode-

se inferir o Mini-CBR sem imersão, equivalente àquele corresponden-

te à umidade ótima do Mini-Proctor.

Esses ensaios permitem obter os grupos da MCT.

5.2.2.2 Compactação Mini-Proctor

Executar este ensaio conforme método M1, na energia Intermediária de

compactação.

Providenciar o preparo de alíquotas, de cada teor de umidade, em

quantidade suficiente para a compactação dos corpos de prova neces-

sários à execução dos ensaios especificados a seguir.

5.2.2.3 Mini-CBR e Expansão

Executar o ensaio conforme o método M2.

Os corpos de prova imersos podem ser ensaiados sem sobrecarga, para

pavimentos com revestimentos recobertos com camadas espessas.

5.2.2.4 Contração Axial

Aproveitar, eventualmente, os mesmos corpos de prova utilizados na deter-

minação do Mini-CBR, sem imersão, obedecendo os métodos M3 e

M2.

Para pavimentos delgados, sobre bases de SAFL, conceituou-se a relação

RIS, definida no subitem 4.2.2.1, que pode ser transformada em Perda

de Suporte por Imersão (PSI), pela expressão: PSI = 100 – RIS.

5.2.2.5 Infiltrabilidade e Permeabilidade

Executando-se o ensaio conforme o método M4, obtêm-se o Coeficiente

de Sorção, a Velocidade de Caminhamento da Frente de Umidade

e o Coeficiente de Permeabilidade. Para solos arenosos de permea-

143


bilidade alta, pode-se, eventualmente, utilizar corpos de prova do

Mini-Proctor.

5.2.2.6 Penetração da Imprimadura

A previsão do tipo e da quantidade de material betuminoso mais adequado para a

camada a imprimar pode ser feita com base no método M6, do Anexo

II. Recomenda-se, entretanto, que a fixação definitiva seja feita com

base na execução de trechos experimentais de controle, conforme

detalhado no subitem 6.4.3.1.

5.2.2.7 Sequência de Execução dos Ensaios

Os ensaios de uma ocorrência de solo (mínimo 10) para sua qualificação como

base, sempre, devem ser executados na seguinte sequência:

Ensaios para a qualificação do comportamento laterítico da jazida: a]

submeter as amostras aos ensaios indicados no subitem 5.2.2,

após classificá-las conforme o procedimento M9.

Cada jazida cujas amostras de solos apresentem comportamento b]

laterítico (grupos LA, LA’ ou LG’) deve ser submetida aos ensaios

indicados nos subitens 5.2.2.2 até 5.2.2.5. Esses ensaios permitem

obter, na Ho da energia Intermediária, os valores das proprieda-

des Mini-CBRHo, PSI, Es, Ct, s e k, representativas dos solos das

amostras. Para cada propriedade, efetuar o tratamento estatístico

dos valores obtidos (no mínimo 10).

5.2.3 Tratamento Estatístico dos Valores das Propriedades

Os valores das propriedades obtidas nos ensaios em questão, executados em

uma jazida para qualificá-la para base, devem ser tabelados e subme-

tidos a um tratamento estatístico como, por exemplo, o indicado a

seguir. Os resultados estatísticos das propriedades devem atender às

inequações indicadas, cujos valores admissíveis são mostrados na

tabela 5.4. Caso todos os resultados dos ensaios atendam aos requi-

sitos, o tratamento estatístico poderá ser dispensado.

Quando do desenvolvimento dos estudos e pesquisas apresentados neste

livro, constatou-se que o intervalo de valores para aceitação do coefi-

ciente de permeabilidade (entre 10-6 a 10-8 cm/s) fica implicitamente

atendido, quando os intervalos admissíveis das outras propriedades

mecânicas e hídricas do solo para base de SAFL também são atendi-

dos. A partir desta constatação ficam, assim, opcionais a obtenção

e a exigência deste coeficiente para a aceitação do solo para base,

segundo o critério de escolha da tabela 5.4.

144


Abaixo é apresentado o tratamento estatístico para os valores das

propriedades indicadas:

Suporte Mini-CBR sem imersão:

Perda de suporte por imersão (PSI em %):

Expansão sem sobrecarga padrão:

Contração Axial:

Sendo: a média e S o desvio padrão da amostragem, a saber:

onde:

N = número de amostras (no mínimo 10).

Xi = valores individuais das amostras.

K e K1 = coeficientes, função de N sendo, respecti-

vamente, tolerância unilateral e bilateral, confor-

me valores da tabela 5.2.

No caso dos ensaios de infiltrabilidade e permeabi-

lidade, os resultados dos coeficientes s e k, de todas

as amostras, devem atender os intervalos admissí-

veis da tabela 5.4, sem a necessidade de tratamento

estatístico.

5.2.4 Qualificação das JazidasAs ocorrências, cujos resultados estatísticos das

propriedades atenderem os critérios dos dois subitens abaixo, serão

qualificadas como jazidas para base.

5.2.4.1 Qualificação da jazida através da tabela 5.3 – Uso Restrito

Os intervalos considerados na tabela 5.3 foram adotados a partir dos resultados

dos ensaios obtidos mediante o uso do ensaio Mini-MCV, em solos

usados em bases com desempenho considerado satisfatório, existen-

tes na região centro-oeste do Estado de São Paulo; o uso dessa tabela

é restrito, por enquanto, às condições prevalecentes naquela região.

Tabela 5.2 VALORES DOS COEFICIENTES K E K1.

145


Os intervalos de valores admissíveis para as propriedades foram obti-

dos nas condições indicadas na parte inferior da tabela 5.3.

5.2.4.2 Qualificação da jazida através da tabela 5.4 – Uso Geral

Os intervalos considerados na tabela 5.4 foram obtidos tomando-se os valores,

para as propriedades, baseados nos dados provenientes dos estu-

dos apresentados no Capítulo 4 e, especificamente, nos subitens que

originaram aqueles valores. Embora estes estudos tenham sido reali-

zados em trechos executados no Estado de São Paulo, seu uso já foi

M5 e M8LG’, LA’, LA

M5>2000

M2>50

>80

<20 —

—

M2<0,2

M30,2 a 0,5

Tabela 5.3 CRITÉRIO DE ESCOLHA DE SAFL PARA BASES DE PAVIMENTOS. USO RESTRITO PARA O ESTADO DE SÃO PAULO.

Tabela 5.4 CRITÉRIO GERAL DE ESCOLHA DE SAFL PARA BASES DE PAVIMENTOS. USO GERAL PARA QUALQUER REGIÃO DO PAÍS.

146


ampliado para várias regiões do Brasil, com sucesso, para as seguintes

condições ambientais:

Tipos climáticos do sistema Köpen:

Cwa (quente com inverno seco)

Aw (tropical com inverno seco)

Cwb (temperado com inverno seco)

5.2.5 Escolha das Jazidas DefinitivasOs solos de cada jazida qualificada devem ser plotados no gráfico classificatório

para se obter o tipo de SAFL para base, segundo a Sistemática MCT,

com o uso da compactação Mini-Proctor. As jazidas definitivas serão

escolhidas tendo em vista os melhores tipos de solos, quanto à sua

técnica construtiva, e porque conduzem a bases que apresentam

melhor comportamento em serviço.

Para as condições prevalecentes no interior do Estado de São Paulo (ou similares),

a escolha das jazidas mais adequadas para base deve ser realizada

segundo as recomendações apresentadas nos subitens 6.2.1 e 6.2.2,

que levam em conta as dificuldades construtivas dessas bases. Essas

recomendações indicam os tipos de solo: I, II, III e IV, com a hierar-

quização dos mesmos para definir as melhores jazidas.

O ensaio complementar da penetração da imprimadura é executado após

a escolha definitiva das jazidas, conforme exposto abaixo:

As amostras das jazidas escolhidas devem ser submetidas ao

programa de ensaio de imprimadura para obter-se o tipo e a taxa

recomendados da imprimadura, que deverão servir para orienta-

ção da sua implementação no campo.

Cabe ressaltar, porém, que a execução da base deverá seguir técnica construtiva

adequada, em conformidade com o proposto no Capítulo 6.

5.2.6 Fluxograma das Atividades da Fase Básica

A figura 5.4 ilustra o fluxograma das atividades constituintes da fase básica do

Estudo Geotécnico das Ocorrências de SAFL.

147


Figura 5.4 Fluxograma da Fase Básica do Estudo Geotécnico das jazidas de SAFL para base.

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TECNOS SOLOS FINOS LATERÍTICOS - … · À minha esposa, Maria Alice, que sempre acreditou em minhas idéias. Aos meus ﬁlhos, Simone e André, que sempre me apoiaram. Aos meus