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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AMBIENTAIS E TECNOLÓGICAS
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
JANDSON HENRIQUE TAVARES
ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE AGREGADOS GRANÍTICOS E CALCÁRIOS PARA
USO EM CAMADAS GRANULARES DE PAVIMENTOS
MOSSORÓ-RN
2013
JANDSON HENRIQUE TAVARES
ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE AGREGADOS GRANÍTICOS E CALCÁRIOS PARA
USO EM CAMADAS GRANULARES DE PAVIMENTOS
Monografia apresentada à Universidade Federal
Rural do Semi-Árido – UFERSA, Departamento
de Ciências Ambientais e Tecnológicas para a
obtenção do título de Bacharel em Engenharia
Civil.
Orientador: Prof. M. Sc. Bruno Tiago Angelo da
Silva – UFERSA.
MOSSORÓ-RN
2013
Ficha catalográfica preparada pelo setor de classificação e catalogação
da Biblioteca “Orlando Teixeira” da UFERSA T231c Tavares, Jandson Henrique.
Análise comparativa entre agregados graníticos e calcários
para uso em camadas granulares de pavimentos / Jandson
Henrique Tavares. – Mossoró, RN: 2013. 61f. : il.
Orientador: Prof. M. Sc. Bruno Tiago Angelo da Silva.
Monografia (Graduação) – Universidade Federal Rural do Semi-
Árido, Graduação em Engenharia Civil, 2013.
1. Agregados. 2. Brita Graduada Simples. 3. Camada de base. 4. Pavimentação. I. Título.
CDD: 625.8
Bibliotecária: Marilene Santos de Araújo
CRB-5/1033
JANDSON HENRIQUE TAVARES
ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE AGREGADOS GRANÍTICOS E CALCÁRIOS PARA
USO EM CAMADAS GRANULARES DE PAVIMENTOS
Monografia apresentada à Universidade Federal
Rural do Semi-Árido – UFERSA, Departamento
de Ciências Ambientais e Tecnológicas para a
obtenção do título de Bacharel em Engenharia
Civil.
APROVADA EM: 11 / 09 / 2013
BANCA EXAMINADORA
Dedico este trabalho aos meus pais, Jailton Tavares
de Oliveira e Maria Helena da Silva, ao meu irmão Jennef
Carlos Tavares e minha esposa Emilayne da Costa Paiva.
O sucesso é ir de fracasso em
fracasso sem perder entusiasmo.
(Winston Churchill)
AGRADECIMENTOS
Primeiramente a Deus, pois nunca me abandonou, sempre que passei por momentos difíceis,
ele lá estava me esperando para me socorrer.
Aos meus pais, Jailton Tavares de Oliveira e Maria Helena da Silva, pois sempre estiveram
presentes na minha vida, nos melhores e nos piores momentos me apoiando e fazendo todos
os esforços possíveis para me manter estudando.
À minha esposa, Emilayne da Costa Paiva, uma pessoa bastante especial que durante esses
anos vem me dando forças e apoio diariamente para continuar nessa longa e árdua caminhada.
Ao meu irmão Jennef Carlos Tavares, por me ajudar nas horas necessárias.
À minha família, sempre presente.
Ao primo Tony Rangel Cardoso, pela colaboração nos ensaios de laboratório.
Ao meu orientador Bruno Tiago Angelo da Silva pela pessoa humilde que é, além da
disponibilidade para atender ao orientando e paciência nesse tempo de elaboração do presente
trabalho.
Aos professores Marcílio Luis Viana Correia e Marília Pereira Oliveira por participarem da
banca examinadora e contribuírem para uma melhor elaboração do presente trabalho.
À CCR Empreendimentos LTDA, por ter fornecido os materiais da pesquisa, e a todos que
fazem parte da mesma, principalmente em nome da pessoa de Rafael Fernandes Silveira, pelo
aprendizado e apoio dado no decorrer dos últimos anos.
Ao técnico de laboratório Marcello Padre, pela ajuda nos ensaios laboratoriais.
Ao colega a Júlio César pela ajuda na coleta de materiais, nos ensaios laboratoriais e pela
nossa amizade adquirida no decorrer do curso.
RESUMO
O foco do trabalho na utilização do agregado calcário em camadas granulares de pavimento se
dá devido à quantidade em abundância de matéria-prima natural, isso por estar localizado
sobre a formação Jandaíra, composta principalmente por rochas calcárias que afloram
naturalmente na superfície da região. Sua facilidade de extração e britagem incentivam o
estudo da aplicação desse material como uma alternativa para a substituição do agregado
granítico convencional utilizado em camadas granulares de pavimentação, sendo que este tipo
de agregado já é empregado em larga escala pela indústria da construção civil local. Por outro
lado, um fator de suma importância do uso deste agregado, é o abatimento dos custos diretos
relacionados à sua extração, pois não é feita através de explosivos, podendo ser extraído,
fazendo-se o uso de escavadeiras hidráulicas. Outra questão importante são os custos
relacionados às distâncias médias de transporte do agregado às obras rodoviárias. Dessa forma
este trabalho propõe o uso deste agregado em camadas de base e sub-base, fazendo-se o uso
da Brita Graduada Simples (BGS). No que diz respeito à sua eficiência, seu uso já se faz
presente em obras de infraestrutura e pavimentação na região oeste do Estado do Rio Grande
do Norte, principalmente no município de Mossoró/RN, foco desta pesquisa. A BGS será
composta de solo local e três tamanhos diferentes de agregado graúdo, sendo o mesmo traço
para as misturas com rochas calcárias e graníticas. As análises de laboratório envolveram
ensaios de caracterização e ensaios mecânicos.
Palavras-chave: Agregados. Brita Graduada Simples. Camada de base. Pavimentação.
ABSTRACT
This paper focuses on the use of aggregate limestone pavement granular layers is due to the
abundant amount of natural raw materials, it being located on the formation Jandaíra,
composed mainly of limestone that naturally arise on the surface of the region. Its ease of
harvesting and crushing encourage the study of the application of this material as an
alternative to the replacement of granite aggregate granular layers used in conventional
paving, and this type of aggregate is already employed on a large scale for the construction
industry site. On the other hand, a very important factor use this aggregate, is the reduction of
direct costs related to its extraction, as it is not done by explosives, can be extracted, making
the use of hydraulic excavators. Another important issue is the cost related to the average
distance transport aggregate to road works. Thus this paper proposes the use of this aggregate
in layers of base and sub-base, making the use of Simple Graded Crushed Rock (BGS). With
regard to their efficiency, its use is already present in infrastructure and paving the west of the
state of Rio Grande do Norte, especially in the town of Mossoró/RN focus of this research.
The BGS will consist of local soil and three different sizes of coarse aggregate, and the same
feature for mixtures with limestone and granite. Laboratory analyzes involved
characterization tests and mechanical tests.
Keywords: Aggregates. Simple graded crushed rock. The base layer. Paving.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Construção de antigas estradas romanas. ............................................................. 17
Figura 2 – Camadas dos pavimentos. ................................................................................... 18
Figura 3 – Vias romanas, Itália. ............................................................................................ 18
Figura 4 – Pavimento de Trésaguet (séc. XVIII). .................................................................. 19
Figura 5 – Pavimento de Mac-Adam (séc. XIX). .................................................................. 19
Figura 6 – Estrada do Mar. ................................................................................................... 21
Figura 7 – Estrada Real. ....................................................................................................... 21
Figura 8 – Esforços em camadas do pavimento. ................................................................... 24
Figura 9 – Camadas genéricas de um pavimento flexível. ..................................................... 25
Figura 10 – Mapa geológico da porção emersa da Bacia Potiguar. ........................................ 31
Figura 11 – Localização Geográfica da Jazida de Arisco. ..................................................... 33
Figura 12 – Aspecto visual da jazida de arisco no momento da coleta. ................................. 34
Figura 13 – Agregados coletados e separados por diferentes granulometrias. ....................... 34
Figura 14 – Coleta da amostra de agregados. ........................................................................ 35
Figura 15 – Redução de amostras de campo de agregados para ensaios de laboratório. ......... 35
Figura 16 – Localização Geográfica da Jazida Calcária. ....................................................... 36
Figura 17 – Localização Geográfica da Jazida Granítica....................................................... 36
Figura 18 – Fluxograma mais detalhado do programa experimental. .................................... 37
Figura 19 – Agitador mecânico de peneiras para granulometria. ........................................... 41
Figura 20 – Máquina para Abrasão Los Angeles. ................................................................. 43
Figura 21 – Execução do ensaio de compactação. ................................................................ 44
Figura 22 – Corpos de prova imersos em água. .................................................................... 46
Figura 23 – Granulometria por peneiramento do solo. .......................................................... 47
Figura 24 – Curva de compactação do solo. ......................................................................... 48
Figura 25 – Curva granulométrica do cascalho granítico. ..................................................... 50
Figura 26 – Curva granulométrica da brita 1 granítica. ......................................................... 50
Figura 27 – Curva granulométrica da brita 2 granítica. ......................................................... 50
Figura 28 – Curva granulométrica do cascalho calcário. ....................................................... 51
Figura 29 – Curva granulométrica da brita 1 calcária. ........................................................... 51
Figura 30 – Curva granulométrica da brita 2 calcária. ........................................................... 51
Figura 31 – Curva granulométrica da BGS calcária. ............................................................. 54
Figura 32 – Curva granulométrica da BGS granítica............................................................. 54
Figura 33 – Curva de compactação da BGS calcária. ............................................................ 55
Figura 34 – Curva de compactação da BGS granítica. .......................................................... 55
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Tipos de rochas comumente usados como fonte de agregados para pavimentação
no país. ................................................................................................................................ 29
Tabela 2 – Classificação dos solos (Transportation Research Board). .................................. 39
Tabela 3 – Valores de absorção e massa específica dos agregados. ....................................... 52
Tabela 4 – Valores de abrasão dos agregados. ...................................................................... 52
Tabela 5 – Granulometria para base granular. ....................................................................... 53
Tabela 6 – Resultado da compactação das BGS’s. ................................................................ 56
Tabela 7 – Resultado do Índice de Suporte Califórnia das BGS’s. ........................................ 56
LISTA DE SIGLAS
AASHTO – American Association of State Highway and Transportation Officials
ABPv – Associação Brasileira de Pavimentação
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
BGS – Brita Graduada Simples
CNPq – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
CBR – California Bearing Ratio
DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagens
DNIT – Departamento Nacional de Infra-estruturas de Transportes
FRN – Fundo Rodoviário Nacional
HRB – Highway Research Board
IPR – Instituto de Pesquisas Rodoviárias
ISC – Índice de Suporte Califórnia
LL – Limite de Liquidez
LP – Limite de Plasticidade
MR – Módulo de Resiliência
TRB – Transportation Research Board
USACE – United States Army Corps of Engineers
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 14 2 OBJETIVOS ................................................................................................................... 15 2.1 GERAL .......................................................................................................................... 15 2.2 ESPECÍFICOS ............................................................................................................... 15 3 REVISÃO DE LITERATURA ....................................................................................... 16 3.1 HISTÓRICO DA PAVIMENTAÇÃO NO MUNDO ...................................................... 16 3.2 HISTÓRICO DA PAVIMENTAÇÃO NO BRASIL ....................................................... 20 3.3 PAVIMENTAÇÃO ........................................................................................................ 24 3.3.1 Revestimentos ............................................................................................................ 25 3.3.2 Camadas granulares ............................................................................................... 26 3.3.2.1 Subleitos .................................................................................................................. 26 3.3.2.2 Bases e Sub-bases..................................................................................................... 26 3.4 BRITA GRADUADA SIMPLES (BGS) ........................................................................ 27 3.5 AGREGADOS UTILIZADOS NA PAVIMENTAÇÃO ................................................. 28 3.5.1 Geologia e pedologia dos agregados.......................................................................... 28 3.5.1.1 Rochas ígneas ........................................................................................................... 30 3.5.1.2 Rochas sedimentares ................................................................................................ 30 3.5.1.3 Rochas metamórficas................................................................................................ 30 3.5.1.4 Areias e pedregulhos ................................................................................................ 30 3.5.2 Características geológicas da região oeste potiguar ................................................. 31 3.5.3 Agregados alternativos ambientais ........................................................................... 32 4 MATERIAL E MÉTODOS ............................................................................................ 33 4.1 SOLO ............................................................................................................................ 33 4.2 AGREGADOS ............................................................................................................... 34 4.3 PROGRAMA EXPERIMENTAL .................................................................................. 37 4.4 ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DO SOLO ........................................................... 38 4.4.1 Análise granulométrica ............................................................................................. 38 4.4.2 Limite de liquidez ...................................................................................................... 38 4.4.3 Limite de plasticidade ............................................................................................... 39 4.4.4 Classificação do solo segundo o sistema TRB ........................................................... 39 4.5 ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS ........................................... 40 4.5.1 Análise granulométrica ............................................................................................. 40 4.5.2 Ensaio de absorção e densidade do agregado graúdo .............................................. 41 4.6 ENSAIOS MECÂNICOS ............................................................................................... 44 5 ANÁLISE DOS RESULTADOS .................................................................................... 47 5.1 CARACTERIZAÇÃO DO SOLO .................................................................................. 47 5.2 CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS .................................................................. 49 5.3 CARACTERIZAÇÃO DAS BRITAS GRADUADAS SIMPLES (BGS) ....................... 53 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS .......................................................................................... 57 REFERÊNCIAS ................................................................................................................. 59
14
1 INTRODUÇÃO
Os pavimentos flexíveis, associados aos pavimentos asfálticos, são compostos por
camada superficial asfáltica (revestimento), apoiada sobre camadas de base, de sub-base e de
reforço do subleito. Essas camadas são, via de regra, constituídas por materiais granulares,
solos ou misturas de solo/agregado, sendo os agregados classificados como natural, artificial
ou reciclado.
De acordo com Bernucci, et al (2009), as estruturas de pavimento são projetadas para
resistirem a numerosas solicitações de carga, dentro do período de projeto, sem que ocorram
danos estruturais fora do aceitável e previsto. Os principais danos considerados são a
deformação permanente e a fadiga. Para se dimensionar adequadamente uma estrutura de
pavimento, deve-se levar em consideração a repetição de carga e o efeito do clima, como
conhecer bem as propriedades dos materiais que a compõem, sua resistência à ruptura,
permeabilidade e deformabilidade.
Muito utilizado na camada de base, o material granular é um dos insumos mais
onerosos na sua execução, isto porque além da compra do material ainda existe o transporte
atrelado ao mesmo. A cidade onde o presente trabalho foi feito é Mossoró/RN, que localiza-se
na região oeste do estado, onde há a ocorrência de calcários sedimentares provenientes da
Formação Jandaíra. Sendo assim, seria mais viável economicamente utilizar agregados
calcários em relação aos graníticos, caso o mesmo apresente boas características físicas e
funcionais para fins de pavimentação.
Ainda segundo Bernucci, et al (2009), as características de natureza interferem nas
propriedades geotécnicas no estado compactado. De maneira geral, os materiais de
pavimentação compactados devem apresentar-se resistentes, pouco deformáveis e com
permeabilidade compatível com sua função na estrutura.
15
2 OBJETIVOS
2.1 GERAL
O presente trabalho tem como objetivo principal fazer um comparativo mostrando o
desempenho da camada de base do pavimento para ambos os tipos de rocha empregados na
pesquisa (calcário e granito), utilizando métodos de seleção e de caracterização física e
mecânica das propriedades dos materiais constituintes (solo, agregado e misturas). Desta
forma, determinar-se-á se a brita calcária, proveniente da região, é apta para utilização em
camadas granulares de pavimentos.
2.2 ESPECÍFICOS
Para se alcançar o objetivo geral, deve-se proceder com as seguintes etapas:
Coletar as amostras do solo e dos agregados que serão utilizadas no estudo;
Caracterizar os materiais fisicamente através da granulometria, dos limites de consistência,
do índice de forma, da densidade e da abrasão;
Determinar as características mecânicas (peso específico seco máximo e umidade ótima)
através do ensaio de compactação;
Moldar os corpos de prova na umidade ótima para o ensaio do Índice De Suporte
Califórnia (CBR), com um traço de 70% de arisco, 10% de cascalho, 10% de brita 1 e 10%
de brita 2, para os dois tipos de rocha utilizados, enquadrando a camada granular na faixa
“D” do DNIT;
Determinar os valores de CBR para as duas misturas granulares;
Verificar se os corpos de prova moldados com agregados calcários apresentaram valores de
CBR ≥ 60%, comprovando se o agregado calcário pode ser utilizado em substituição ao
granítico, conforme a ABNT NBR 11804/1991.
16
3 REVISÃO DE LITERATURA
A pavimentação é uma técnica desenvolvida há milhares de anos para facilitar o
deslocamento das pessoas e das manufaturas. Sendo assim, a seguir será mostrado um breve
histórico da pavimentação no mundo e no Brasil.
3.1 HISTÓRICO DA PAVIMENTAÇÃO NO MUNDO
O homem, a fim de obter melhor acesso às áreas cultiváveis e às fontes de madeira,
rochas, minerais e água, além do desejo de expandir sua área ou território de influência,
cultura e religião, criou o que se chama de estradas. Uma das mais antigas estradas
pavimentadas implantadas não se destinou a veículos com rodas, mas a trenós para o
transporte de cargas. Para a construção das pirâmides no Egito (2600-2400 a.C.), foram
construídas vias com lajões justapostos em base com boa capacidade de suporte. O atrito era
amenizado com umedecimento constante por meio de água, azeite ou musgo molhado
(SAUNIER, 1936).
Na região geográfica histórica do Oriente Médio, nos anos 600 a.C., a Estrada de
Semíramis cruzava o rio Tigre e margeava o Eufrates, entre as cidades da Babilônia (região da
Mesopotâmia – em grego, região entre rios – que abrangia na antiguidade aproximadamente o
que é hoje o território do Iraque) e Ecbatana (reino da Média, no planalto iraniano). Na Ásia
Menor, ligando Iônia (Éfeso) do Império Grego ao centro do Império Persa, Susa (no Irã de
hoje), há registro da chamada Estrada Real (anos 500 a.C.), que era servida de postos de
correio, pousadas e até pedágio, tendo mais de 2.000km de extensão. À época de Alexandre, o
Grande (anos 300 a.C.), havia a estrada de Susa até Persépolis (aproximadamente a 600km ao
sul do que é hoje Teerã, capital do Irã), passando por um posto de pedágio, as Portas Persas,
possibilitando o tráfego de veículos com rodas desde o nível do mar até 1.800m de altitude
(BERNUCCI, et al, 2009).
Iniciadas com Otaviano Augusto no ano 27 a.C., os romanos aperfeiçoaram as
estradas, instalando pavimentos e drenagem, com o intuito de torná-las mais duradouras.
Segundo autores alemães, durante a fase áurea de Roma, mais de 80 mil km de estradas foram
construídas, permitindo aos dominadores o transporte de legiões militares e o acesso a bens
17
disponíveis nos longínquos territórios dominados. Os romanos também procuraram
estabelecer rotas por terras mais racionais, para galgar montanhas e atingir os principais
portos no mediterrâneo, combinando meios de transporte de maneira mais eficiente que seus
estrategistas poderiam conceber. Portanto, há mais de 2.000 anos os romanos já possuíam
uma boa malha viária, contando ainda com um sistema de planejamento e manutenção
conforme mostrado na figura 1.
Figura 1 – Construção de antigas estradas romanas.
Fonte: FRASES Protestantes (2013).
De acordo com Margary (1973), é comum encontrar-se areia nessa camada
intermediária, misturada ou não com pedregulho ou argila, a fim de adicionar resiliência ao
pavimento. A última camada de superfície varia bastante; entretanto a maioria possui pedras
nas bordas formando uma espécie de meio-fio (ADAM, 1994). É comum o uso de
pedregulhos, sílex e outras pedras quebradas. A figura 2 apresenta um pavimento típico de
estradas romanas e suas camadas constituintes.
18
Figura 2 – Camadas dos pavimentos.
Fonte: BALBO (2007).
Das vias romanas, a mais conhecida de todas, a Via Ápia (figura 3 - b), foi a primeira
a ser nomeada em homenagem ao seu construtor, Appius Claudius, que a criou em 312 a.C.,
durante a segunda Guerra Samnita. O objetivo era ligar Roma a Cápua (195km), permitindo
ao exército romano chegar rapidamente, durante o período não-invernoso, às áreas de
Campania e Samnium, retornando a Roma no inverno. A via atravessa os pântanos de Pontino
por meio de um aterro de 28km construído sobre estrado de pranchas de madeira. Após o
sucesso da Via Ápia, foi realizada uma série de outros projetos viários.
Figura 3 – Vias romanas, Itália.
(a) Via construída em pompéia; (b) Via ápia. Fonte: FRASES Protestantes (2013). Fonte: HISTORIAS para não dormir (2013).
O uso das técnicas romanas de pavimentação, ainda que de forma bastante limitada,
estendeu-se praticamente até meados do século XVIII, quando, em 1770, o engenheiro Pier-
Crosta
Núcleo
Camada intermediária
Solo
Camada inferior
19
Maria Jerolame Trésaguet inovou os critérios de pavimentação na frança, colocando suas
técnicas em prática. A figura 4 exemplica as camadas de pavimento de Trésaguet.
Figura 4 – Pavimento de Trésaguet (séc. XVIII).
Fonte: BALBO (2007).
No ano de 1820, o engenheiro escocês John Loudon Mac-Adam, baseado em sua
experiência em construção e manutenção de estradas, publicou suas notas técnicas, nas quais
expunha diversas idéias que divergiam das técnicas construtivas propostas anos antes por seu
colega francês, Trésaguet.
Mac-Adam expunha que as pedras deveriam ser espalhadas em camadas sobrepostas,
de espessura crescente, não havendo necessidade do uso de aglomerantes, pois a própria água
lançada sobre as camadas faria o papel de ligante. A espessura final da camada poderia variar
entre 15 cm e 25 cm, dependendo das condições de fundação, conforme mostrado na figura 5.
Figura 5 – Pavimento de Mac-Adam (séc. XIX).
Fonte: BALBO (2007).
Com o crescente número de veículos tracionados mecanicamente no fim do século
XIX, vieram à tona as diversas deficiências da utilização pura e simples de camadas
granulares em pavimentos, como era proposto cem anos antes por franceses e ingleses.
Na década de 1920, o advento da Mecânica dos Solos deu grande impulso às pesquisas
aplicadas à pavimentação, em especial por pesquisadores ligados a universidades e a agências
viárias americanas. Entre 1928 e 1929, O. J. Porter, engenheiro do California Division of
Highways, realizou pesquisas que permitiram definir algumas das principais causas da ruptura
dos pavimentos flexíveis, apresentando, então, a primeira curva empírica para
dimensionamento com base em um critério de resistência ao cisalhamento do subleito
indiretamente obtida pelo ensaio do California Bearing Ratio (CBR) – Índice de Suporte
20
Californiano. Na mesma época e local, estabelecia-se o ensaio de Proctor (nome em
homenagem ao autor) para a compactação de solos. Tais trabalhos geraram frutos
inimagináveis anos mais tardes, em especial nos critérios de projeto de pavimentos asfálticos
e flexíveis estabelecidos pelo U. S. Army Corps of Engineers – Usace (BALBO, 2007).
Um grande plano de pavimentação nos E.U.A. foi concebido na década de 50, que
tinha como objetivo a ligação entre os Estados americanos de cidades de médio e grande
porte, chamado de Insterstate System, que culminou no planejamento dos experimentos
realizados pela AASHO (atual AASHTO, American Association of State Highway and
Transportation Officials). A AASHO Road Test estudou o desempenho de pavimentos
asfálticos com revestimentos asfálticos convencionais usinados a quente (2,5 a 15 cm), bases
em britas graduadas (até 23 cm), sub-bases em misturas de areia e cascalho (até 4 cm), sendo
o subleito no local dos testes classificado como A-6 no critério Highway Research Board
(HRB-AASHO).
3.2 HISTÓRICO DA PAVIMENTAÇÃO NO BRASIL
Uma das primeiras estradas reportadas tem início em 1560, à época do terceiro
governador-geral do Brasil, Mem de Sá. Trata-se do caminho aberto para ligar São Vicente ao
Planalto Piratininga. Em 1661, o governo da Capitania de São Vicente recuperou esse
caminho, construindo o que foi denominada Estrada do Mar (ou Caminho do Mar),
permitindo assim o tráfego de veículos. Hoje a estrada também é conhecida como Estrada
Velha do Mar (Figura 6). Em 1789, a estrada foi recuperada, sendo a pavimentação no trecho
da serra feita com lajes de granito, a chamada Calçada de Lorena, ainda hoje em parte
preservada. A Estrada do Mar emprestou parte do seu traçado para a construção da Estrada da
Maioridade, em homenagem à maioridade de D. Pedro II, iniciada em 1837 e concluída em
1844. Em 1913, iniciou-se novamente uma recuperação, mas a estrada foi posteriormente
abandonada devido à concorrência da linha férrea. Em 1920, foi criada a Sociedade Caminho
do Mar, responsável pela reconstrução da estrada e estabelecimento de pedágio e, em 1922, o
seu trecho mais íngreme foi pavimentado com concreto. Em 1923, foi abolido o pedágio pelo
governo de São Paulo que comprou a Sociedade Caminho do Mar. Era presidente de São
Paulo, Washington Luiz, que foi presidente da República de 1926 a 1930, sendo sua a célebre
frase “governar é abrir estradas”.
21
Figura 6 – Estrada do Mar.
Fonte: HISTÓRIA das rodovias (2004).
Conforme diz Bernucci, et al (2009), a Estrada Real (Figura 7), designação usada em
Minas Gerais, ou Caminho do Ouro (designação usada em Paraty, RJ) tem sua origem
atribuída a uma trilha usada pelos índios goianás anteriormente à chegada dos portugueses,
daí Trilha Goianá ser também uma designação do caminho, entre outras. A estrada possui dois
caminhos, o velho, que liga Ouro Preto (MG) a Paraty (RJ), e o mais novo, que segue do Rio
de Janeiro a Diamantina/MG, também passando por Ouro Preto.
Figura 7 – Estrada Real.
Fonte: INFOESCOLA (2013).
22
De acordo com Concer (1997) a Estrada de Rodagem União e Indústria, ligando
Petrópolis (RJ) a Juiz de Fora (MG), foi a primeira rodovia concessionada do Brasil.
Idealizada pelo comendador Mariano Procópio e inaugurada por D. Pedro II em 1860 é a
primeira estrada brasileira a usar macadame como base/revestimento. Até então era usual o
calçamento de ruas com pedras importadas de Portugal. Com uma largura de 7m, leito
ensaibrado e compactado, macadame incluindo pedra passando na peneira de 5” de malha
quadrada, cuidadosamente drenada, inclusive com valetas de alvenaria, várias obras de arte,
esta estrada tinha um traçado que permitia a então impressionante velocidade de 20km/h das
diligências. Muito além do seu percurso de 144km, a União e Indústria representa um marco
na modernização da pavimentação e do país. Sua construção envolveu o levantamento de
capital em Londres e no Rio de Janeiro.
Durante o Império (1822-1889) foram poucos os desenvolvimentos nos transportes do
Brasil, principalmente o transporte rodoviário. No início do século XX, havia no país 500km
de estradas com revestimento de macadame hidráulico ou variações, sendo o tráfego restrito a
veículos de tração animal (PREGO, 2001). Em 1896 veio da Europa para o Brasil o primeiro
veículo de carga. Em 1903 foram licenciados os primeiros carros particulares e em 1906 foi
criado o Ministério da Viação e Obras Públicas. Em 1909 o automóvel Ford modelo T foi
lançado nos Estados Unidos por Henry Ford, sendo a Ford Motor Company instalada no
Brasil em 1919. Em 1916 foi realizado o I Congresso Nacional de Estradas de Rodagem no
Rio de Janeiro (BERNUCCI, et al, 2009).
Destaca-se em 1937 a criação, pelo presidente Getúlio Vargas, do Departamento
Nacional de Estradas de Rodagem (DNER), subordinado ao Ministério de Viação e Obras
Públicas. Na década de 1940 observou-se um avanço de pavimentação fruto da tecnologia
desenvolvida durante a 2ª Guerra Mundial. Em 1942, houve o contato de engenheiros
brasileiros com engenheiros norte-americanos que construíram pistas de aeroportos e estradas
de acesso durante a guerra utilizando o então recém-desenvolvido ensaio California Bearing
Ratio (CBR). Neste ano o Brasil possuía apenas 1.300km de rodovias pavimentadas, uma das
menores extensões da América Latina (BERNUCCI, et al, 2009).
O grande impulso na construção rodoviária brasileira ocorreu nas décadas de 1940 e
1950, graças à criação do Fundo Rodoviário Nacional (FRN) em 1946, oriundo do imposto
sobre combustíveis líquidos. Destaque-se ainda a criação da Petrobras em 1953.
Segundo Prego (2001) o ano de 1950 foi destacado como o início da execução de
pavimentos em escala industrial e da organização de grandes firmas construtoras.
23
Anteriormente, embora já existisse o Laboratório Central do DNER, não havia ainda
procedimentos amplamente aceitos para a aplicação das tecnologias rodoviárias. Isto tanto é
verdadeiro que a pavimentação da Presidente Dutra, em 1950, foi feita sem estudo geotécnico,
com espessuras constantes de 35cm, sendo 20cm de base de macadame hidráulico e 15cm de
um revestimento de macadame betuminoso por penetração dosado pela regra “a quantidade de
ligante é a que o agregado pede”. Em alguns trechos se adotou pavimento de concreto de
cimento Portland. Registre-se, contudo, já nesta obra os esforços de alguns engenheiros para
implantação de métodos de projeto e controle.
Na década de 1950 foi feito um programa de melhoria das estradas vicinais, incluindo
a abertura e melhoramento de estradas no Nordeste como forma de aliviar a precária situação
dessa região castigada por secas periódicas. Em 1955 entrou em funcionamento a fábrica de
asfalto da Refinaria Presidente Bernardes da Petrobras, com capacidade de 116.000t/ano. Em
1956, a indústria automobilística foi implantada no país. O governo de Juscelino Kubitschek
(1956-1961) impulsionou o rodoviarismo aumentando sobremaneira a área pavimentada do
país. Em 1958 e 1959, foram criados, respectivamente, o Instituto de Pesquisas Rodoviárias
(IPR), no âmbito do CNPq, atuando em colaboração com o DNER, e a Associação Brasileira
de Pavimentação (ABPv). Brasília foi inaugurada em 1960.
A pesquisa acadêmica tecnológica tem seu início no fim da década de 1960, com a
criação dos primeiros programas de pós-graduação em Engenharia Civil no Brasil. Em nível
acadêmico, considerados os esforços de grupos organizados e com objetivos orientados e
específicos, de 1970 a 1990, para mencionar alguns ícones no País, destacam-se as pesquisas
para bases classificatórias para os solos tropicais com finalidades rodoviárias, por meio de
experimentos e resultados obtidos sob a liderança do prof. Job Shuji Nogami e seus
colaboradores, associados à Universidade de São Paulo e ao Departamento de Estradas de
Rodadgem do Estado de São Paulo, do qual Nogami foi Engenheiro de laboratório e de
pesquisas.
Apenas na década de 1980 que o Instituto de Pesquisas Rodoviárias (IPR) do DNER
envidou esforços ao se aparelhar para a realização de ensaios de resiliência, de grande
interesse para pavimentação asfáltica. Atualmente os melhores centros acadêmicos do Brasil
encontram-se aparelhados para a realização de testes dessa natureza, além de algumas poucas
empresas do setor privado que investiram nessa importante tecnologia (BERNUCCI, et al,
2009).
24
3.3 PAVIMENTAÇÃO
Pavimentar uma via de circulação de veículos é obra civil que enseja, antes de tudo, a
melhoria operacional para o tráfego. O pavimento é uma estrutura de múltiplas camadas de
espessuras finitas, construída sobre a superfície final de terraplenagem, destinada técnica e
economicamente a resistir aos esforços oriundos do tráfego de veículos e do clima, e a
propiciar aos usuários melhoria nas condições de rolamento, com conforto, economia e
segurança.
A estrutura do pavimento é concebida, em seu sentido puramente estrutural, para
receber e transmitir esforços de maneira a aliviar pressões sobre as camadas inferiores, que
geralmente são menos resistentes, embora isso não seja tomado como regra geral. Para que
funcione adequadamente, todas as peças que a compõem devem trabalhar deformações
compatíveis com sua natureza e capacidade portante, isto é, de modo que não ocorram
processos de ruptura, ou danificação de forma prematura e inadvertida nos materiais que
constituem as camadas do pavimento (Figura 8) (BALBO, 2007).
Figura 8 – Esforços em camadas do pavimento.
Fonte: BALBO (2007).
O pavimento rodoviário classifica-se tradicionalmente em dois tipos básicos: rígidos e
flexíveis. Mais recentemente há uma tendência de usar-se a nomenclatura pavimentos de
concreto de cimento Portland (ou simplesmente concreto-cimento) e pavimentos asfálticos,
respectivamente, para indicar o tipo de revestimento do pavimento.
Os pavimentos rígidos, em geral associados aos de concreto de cimento Portland, são
compostos por uma camada superficial de concreto de cimento Portland (em geral placas,
armadas ou não), apoiada geralmente sobre uma camada de material granular ou de material
25
estabilizado com cimento (chamada sub-base), assentada sobre o subleito ou sobre um reforço
do subleito quando necessário (BERNUCCI, et al, 2009).
Em geral, Os pavimentos flexíveis são associados aos pavimentos asfálticos, onde
estes são compostos por camada superficial asfáltica (revestimento), sustentada sobre
camadas de base, de sub-base e de reforço do subleito, constituídas por materiais granulares,
solos ou misturas de solos, sem adição de agentes cimentantes. Dependendo do volume de
tráfego, da capacidade de suporte do subleito, da rigidez e espessura das camadas, e condições
ambientais, uma ou mais camadas podem ser suprimidas. A Figura 9 mostra uma estrutura-
tipo de um pavimento flexível.
Figura 9 – Camadas genéricas de um pavimento flexível.
Fonte: BALBO (2007).
3.3.1 Revestimentos
O revestimento deverá, dentre outras funções, receber as cargas, estáticas ou
dinâmicas, sem sofrer grandes deformações elásticas ou plásticas, desagregação de
componentes ou, ainda, perda de compactação; necessita, portanto, ser composto de materiais
bem aglutinados ou dispostos de maneira a evitar sua movimentação horizontal. Alguns
materiais permitem tais condições: pedras cortadas justapostas (caso dos pavimentos
romanos), paralelepípedos, blocos pré-moldados de concreto, placas de concreto, concreto
compactado com rolo, tratamentos superficiais betuminosos e misturas asfálticas em geral.
Podem ser subdivididos em duas ou mais camadas por razões técnicas, construtivas e de
26
custo. Podemos nos deparar com “camada de rolamento” e “camada de ligação”, oriunda do
inglês “binder”.
3.3.2 Camadas granulares
Apresentam-se neste item de forma sucinta alguns materiais de uso corrente no país
que podem constituir as camadas de base, sub-base e reforço do subleito para comporem as
estruturas de pavimentos com revestimentos asfálticos. As especificidades de cada um deles e
os métodos construtivos devem ser pesquisados nas normas rodoviárias brasileiras ou na
Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Esses materiais de base, sub-base e
reforço do subleito são ainda classificados segundo seu comportamento frente aos esforços
em: materiais granulares e solos, materiais estabilizados quimicamente ou cimentados, e
materiais asfálticos.
3.3.2.1 Subleitos
Os esforços no qual sua superfície é solicitada serão aliviados em sua profundidade,
em média, se dispersam um metro abaixo. Com isso, a maior atenção deve ser voltada aos
estratos superiores, onde os esforços solicitantes atuam com maior magnitude. O subleito
deve ser constituído de material natural consolidado e compactado, por exemplo nos cortes
das estradas, ou por um material transportado e compactado, no caso dos aterros.
3.3.2.2 Bases e Sub-bases
Segundo Balbo (2007), os esforços verticais transmitidos ao subleito devem ser
compatíveis com sua capacidade de resistir-lhes. Essa assertiva é naturalmente válida para
qualquer outra camada superior do pavimento. Para aliviar as pressões sobre as camadas de
solos inferiores, surgem as camadas de base e sub-base, que também podem desempenhar
27
papel importante na drenagem subsuperficial dos pavimentos. Quando a camada de base é
exigida para distribuir os esforços para camadas inferiores, ela se torna muito espessa, sendo
assim busca-se por razões construtivas e econômicas, dividi-la em duas camadas, criando-se
assim, uma sub-base, geralmente de menor custo.
Os materiais mais empregados em pavimentação da classe dos granulares e solos são:
Brita Graduada Simples (BGS), sendo este o material granular de estudo do presente trabalho;
bica ou brita corrida; macadame hidráulico; macadame a seco; misturas estabilizadas
granulometricamente, por combinação de materiais para se atender requisitos mecânicos;
solo-agregado; solo natural; solo melhorado com cimento ou cal. Deve-se ressaltar ainda a
existência de outros materiais de uso crescente em pavimentação, decorrentes de reutilização
e reciclagem: escória de alto-forno; agregado reciclado de resíduo sólido de construção civil e
demolições; rejeitos de extração de rochas ornamentais; mistura asfáltica fresada, borracha de
pneus inservíveis e etc.
3.4 BRITA GRADUADA SIMPLES (BGS)
De acordo com Bernucci, et al (2009) a Brita Graduada Simples (BGS) é um dos
materiais granulares mais largamente utilizados no país como base e sub-base de pavimentos
asfálticos e foi introduzida na década de 1960, época em que houve um crescimento
expressivo da malha rodoviária pavimentada. Consiste em um material com distribuição
granulométrica bem-graduada, com diâmetro máximo dos agregados não excedendo a 38mm
e finos entre 3 e 9% (passante na peneira Nº 200), que confere um bom intertravamento do
esqueleto sólido e uma boa resistência, com CBR normalmente elevado, da ordem de 60% a
maiores que 100%. O Módulo de Resiliência (MR) destas bases é em média 100 a 400MPa
(1.000 a 4.000kgf/cm2), dependendo da graduação, da natureza dos agregados, do estado de
compactação e do estado de tensões, principalmente no que se refere à tensão de
confinamento.
Os agregados são comumente derivados de rochas britadas e devem tipicamente
atender aos seguintes requisitos: sanidade dos agregados graúdos ≤ 15% e miúdos ≤ 18%,
Abrasão Los Angeles LA ≤ 50% e Equivalente Areia EA > 40% (material passante na peneira
nº 4), lamelaridade ≤ 20% (ABNT NBR 11804/1991).
28
Esses materiais são dosados e homogeneizados em usinas, utilizando-se água para
obtenção da umidade ótima, e os agregados utilizados enquadrados nas faixas especificadas
por norma. São materiais permeáveis a medianamente permeáveis, utilizados como base ou
sub-base em pavimentos asfálticos, sendo também seu uso bastante difundido como sub-base
de pavimentos de concreto de cimento.
O transporte é feito em caminhões basculantes e a distribuição do material em pista é
feita normalmente por vibroacabadora ou motoniveladora. A compactação é feita por rolos de
pneus e/ou lisos, com vibração ou não; esta operação deve ser realizada logo após
espalhamento para não perder umidade.
3.5 AGREGADOS UTILIZADOS NA PAVIMENTAÇÃO
De acordo com a norma ABNT NBR 9935/2011, que determina a terminologia dos
agregados, o termo agregado é definido como material sem forma ou volume definido,
geralmente inerte, de dimensões e propriedades adequadas para produção de argamassas e de
concreto.
Woods (1960) define agregado como sendo uma mistura de pedregulho, areia, pedra
britada, escória ou outros materiais minerais usadas em combinação com um ligante para
formar um concreto, uma argamassa etc.
Para conhecer o desempenho potencial dos agregados, é importante considerar como
são formados e o que aconteceu com eles desde então. Antes de serem utilizados em um
revestimento asfáltico, é importante lembrar que eles já existem há milhões de anos (tempo
geológico). Uma vez associados com ligantes asfálticos, como parte de uma estrutura de
pavimento, seu desempenho deve ser considerado em termos de tempo em engenharia, que
em obras de pavimentação é medido em anos ou décadas.
3.5.1 Geologia e pedologia dos agregados
Na sua forma natural, os agregados podem ser obtidos por processos convencionais de
desmonte, escavação e dragagem em depósitos continentais, marinhos, estuários e rios. São
29
exemplos os pedregulhos, as britas, os seixos, as areias etc. Ou seja, os agregados naturais
podem ser empregados em pavimentação na forma e tamanho como se encontram na
natureza, ou podem ainda passar por processamentos como a britagem.
Os principais tipos de rochas utilizados como agregados são apresentados na Tabela 1.
Tabela 1 – Tipos de rochas comumente usados como fonte de agregados para
pavimentação no país.
Denominação Petrológica Descrição
Andesito Variedade de diorito vulcânico, de granulação fina
Basalto Rocha básica de granulação fina, usualmente vulcânica
Conglomerado Rocha constituída de blocos arredondados ligados por cimento
natural
Diorito Rocha plutônica intermediária, constituída de plagioclásio
com hornblenda, augita ou biotita
Gabro Rocha plutônica básica de granulação grossa, constituída de
plagioclásio cálcico e piroxênio, algumas vezes com olivina
Gnaisse Rocha riscada, produzida por condição metamórfica intensa
Granito Rocha plutônica ácida, constituída principalmente de
feldspatos alcalinos e quartzo
Calcário Rocha sedimentar, constituída principalmente de carbonato de
cálcio
Quartzito Rocha metamórfica ou sedimentar constituída quase que
totalmente por grãos de quartzo
Riolito Rocha ácida, de granulação fina, usualmente vulcânica
Sienito Rocha plutônica intermediária, constituída de feldspatos
alcalinos com plagioclásios, hornblenda, biotita ou augita
Traquito Variedade de sienito de granulação fina, usualmente vulcânico
Fonte: BERNUCCI, et al (2009).
Os agregados de rochas naturais podem ser provenientes de quatro tipos principais,
que são ígneos, sedimentares, metamórficos ou areias e pedregulhos. Nos tópicos a seguir,
seus processos de formação e suas características serão descritas mais detalhadamente.
30
3.5.1.1 Rochas ígneas
São aquelas que se solidificaram de um estado líquido e apresentam composição
química, granulação, textura e modos de ocorrência muito variáveis. Alguns tipos são
resultantes de esfriamento lento de grandes massas no interior da crosta terrestre, resultando,
por exemplo, em granitos e dioritos de granulação grossa. Outros tipos são extrusivos,
provenientes de fluxos de lava para a superfície da Terra, resultando em rochas de granulação
fina, como os basaltos.
3.5.1.2 Rochas sedimentares
Formadas geralmente pelo intemperismo e erosão de rochas preexistentes, e seu
resultado transportado pela ação da água, vento ou gelo. São caracterizadas por camadas
estratificadas, originadas pelos processos de deposição. Elas podem ser formadas também por
precipitação química de minerais dissolvidos em água, como é o caso do calcário.
3.5.1.3 Rochas metamórficas
Surgem como resultado de alteração por aquecimento, pressão ou atividade química de
rochas ígneas ou sedimentares existentes e compõem um grupo bastante complexo de rochas.
3.5.1.4 Areias e pedregulhos
São agregados naturais, provenientes das rochas de que são originários e dos processos
de transporte sofridos antes da deposição.
31
3.5.2 Características geológicas da região oeste potiguar
Muito utilizado na camada de base de pavimentos, o material granular é um dos
insumos mais onerosos na sua execução, isto porque além dos custos de aquisição do material
ainda existe o custo do transporte entre a jazida e seu destino final. O presente trabalho foi
realizado na cidade de Mossoró/RN, que fica na região oeste do estado, onde há a ocorrência
de calcários sedimentares provenientes da Formação Jandaíra, como podemos ver na figura
10.
Figura 10 – Mapa geológico da porção emersa da Bacia Potiguar.
Fonte: JÚNIOR, et al (2010).
A Formação Jandaíra é composta tipicamente por calcarenitos bioclásticos com
foraminíferos bentônicos, por vezes associados a algas verdes. Também ocorrem calcilutitos
32
com marcas de raízes, dismicrito, além de dolomitos e, subordinadamente, argilitos. Esta
formação é recoberta por rochas sedimentares cenozóicas da formação Barreiras e das
formações Tibau e Potengi. A deposição de suas fácies está relacionada aos ambientes de
planície de maré, laguna rasa, plataforma rasa e mar aberto em uma bacia faminta
(BEZERRA et al, 2006).
A Formação Jandaíra é datada como cretácea (Turoniano ao Eocampaniano), a partir
do seu conteúdo fossilífero. As mineralizações associadas a esta formação constam de
calcários calcíticos e magnesianos, depósitos de gipsita e de argilito.
Os calcários desta formação são utilizados na produção de agregados para a
construção, como também é principal matéria prima para a fabricação de cal e cimento, fato
este que possibilitou a recente a instalação de três grandes empresas do ramo para o município
de Baraúna/RN, que foram a Mizú Cimentos, A Cal Norte Nordeste e a Cimento Apodi, Além
da NASSAU instalada em Mossoró desde 1974. Já os dolomitos, são usados para corretivo de
solos na agricultura e como ração animal. A argila é utilizada na indústria de cerâmica e na
fabricação de telhas e tijolos.
3.5.3 Agregados alternativos ambientais
Tendo em vista as grandes demandas de infraestrutura urbana rodoviária, de
aeroportos e de portos no País, há espaço e necessidade para o crescimento do emprego de
materiais alternativos, incluindo a incorporação em diferentes escalas, de agregados
alternativos, que muitas vezes de maneira não sustentável ambientalmente, sendo os mais
comuns, entulhos de construção civil e de demolição, seja de edificações e estruturas em
geral, bem como de fresagem de antigas e degradas capas asfálticas de pavimentos urbanos.
Além destes materiais temos também o descarte em grandes volumes de escórias granulares
resultantes de processos siderúrgicos.
33
4 MATERIAL E MÉTODOS
Foi feito a seleção e a caracterização do solo natural a ser estabilizado
granulometricamente, dos agregados empregados tradicionalmente (graníticos), bem como
uma correlação com os agregados provenientes da região (calcários). Esta análise será pautada
principalmente na distribuição granulométrica, na resistência, forma e durabilidade dos grãos,
assim como uma análise mecânica de resistência das misturas estabilizadas de solo/agregado
(ensaios de Índice de Suporte Califórnia e Módulo de Resiliência).
4.1 SOLO
O solo selecionado para composição da mistura da BGS foi um arisco proveniente da
estrada da raiz, na cidade de Mossoró/RN, uma vez que o trabalho tem como enfoque o uso de
materiais naturais abundantes no município.
Para a determinação exata e georreferenciamento das jazidas foi utilizada a ferramenta
Google Earth, programa desenvolvido e distribuído pelo Google cuja primordial função é
apresentar um modelo tridimensional do globo terrestre, construído a partir de fotografias de
satélite obtidas de fontes diversas, imagens aéreas (fotografadas de aeronaves) e SIG 3D.
Dessa maneira, as coordenadas em UTM da jazida de arisco são: 24 M 686799,33 m E
9432044,61 m S, conforme mostrado na Figura 11.
Figura 11 – Localização Geográfica da Jazida de Arisco.
Fonte: GOOGLE EARTH, (2013).
34
A figura 12 mostra o aspecto visual da coleta do solo utilizado.
Figura 12 – Aspecto visual da jazida de arisco no momento da coleta.
Fonte: Autor.
Após a transferência dos materiais para o laboratório, os mesmos foram preparados
seguindo as diretrizes da norma DNER-ME 041/94 – Solos – Preparação de amostras para
ensaio de caracterização e dispostos etiquetados em área específica do laboratório, de modo a
não permitir interferências externas ao material acondicionado.
4.2 AGREGADOS
Foram coletados na CCR Empreendimentos LTDA, cerca de 150 kg de agregados
calcários e mais 150 kg de agregados graníticos, provenientes de jazidas distintas, divididos
em cascalho (9,5 mm), brita 1 (19 mm) e brita 2 (25 mm), conforme mostrado na figura 13,
para cada tipo de rocha.
Figura 13 – Agregados coletados e separados por diferentes granulometrias.
Fonte: Autor.
35
A coleta das amostras dos agregados conforme mostra a figura 14, foi feita seguindo o
recomendado na norma DNER-PRO 120/97 – Coleta de Amostras de Agregados. A redução
do material coletado, a fim de sua utilização nos ensaios laboratoriais, se fez seguindo a
DNER-PRO 199/96 – Redução de Amostra de Campo de Agregados para Ensaio de
Laboratório. De forma a se obter uma maior representatividade dos materiais a serem
ensaiados, conforme mostrados na figura 15.
Figura 14 – Coleta da amostra de agregados.
Fonte: Autor.
Figura 15 – Redução de amostras de campo de agregados para ensaios de laboratório.
Fonte: Autor.
A jazida calcária fica localizada entre os municípios de Mossoró/RN e Governador
Dix Sept Rosado/RN, à 200 metros da RN-017, ficando à 16,5 km da entrada de Mossoró
36
(figura 16). Já a granítica, fica localizada no município de Upanema/RN, próxima à barragem
do Mari, ficando à 65 km do município de estudo, fato este que onera mais ainda o uso deste
material, devido ao seu transporte (figura 17).
As coordenadas em UTM das jazidas granítica e calcária, são respectivamente, 24 M
688647,24 m E 9364252,51 m S e 24 M 672702,64 m E 9409584,58 m S.
Figura 16 – Localização Geográfica da Jazida Calcária.
Fonte: GOOGLE EARTH, (2013).
Figura 17 – Localização Geográfica da Jazida Granítica.
Fonte: GOOGLE EARTH, (2013).
37
4.3 PROGRAMA EXPERIMENTAL
Após a coleta dos agregados graúdos na CCR, bem como da extração do arisco
oriundo da Estrada da Raiz, deu-se inicio ao procedimento experimental, realizando-se a
caracterização dos materiais a serem aplicados na pesquisa.
Este trabalho desenvolveu um procedimento experimental visando a análise do
comportamento das Britas Graduadas Simples (BGS), esta feita com material tradicional, o
granítico e o alternativo em abundância na região do estudo, o calcário.
Assim, o programa experimental foi dividido em duas etapas, ilustradas no fluxograma
da figura 18.
Ensaios de caracterização nos solos e agregados. Foram realizados ensaios de
granulometria, densidade real e aparente, limites de consistência, compactação em diversas
energias, absorção, abrasão e índice de forma.
Ensaios mecânicos de resistência: Índice de Suporte Califórnia (CBR).
A seguir, observa-se um modelo detalhado do processo de execução dos ensaios
laboratoriais referentes à pesquisa em questão, ilustrados pela figura 18.
Figura 18 – Fluxograma mais detalhado do programa experimental.
Fonte: Autor.
Materiais
Solo
Ensaios de caracterização
Análise granulométrica
Limites de consistência
Compactação
Classificação TRB
Ensaios de mecânicos
CBR
Agregados
Ensaios de caracterização
Análise granulométrica
Densidade e absorção
Abrasão Los Angeles
Misturas
Ensaios de caracterização
Análise granulométrica
Ensaios de mecânicos
CBR
38
Conforme visto no fluxograma da figura 18, a pesquisa se utilizou de misturas
compostas por solo e agregados, na proporção de 70% de solo, 10% de cascalho, 10% de
brita1 e 10% de brita 2. As misturas foram feitas de forma a enquadrar o BGS em uma das
faixas granulométricas do especificadas pelo DNIT, como também para analisar seus valores
de CBR empregando rochas graníticas e calcárias nas suas composições.
4.4 ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DO SOLO
Os solos coletados foram caracterizados seguindo-se o exposto na norma DNER ME-
041/94 – Solos – Preparação de amostras para ensaios de caracterização. Deste modo, as
amostras de solos foram secas, destorroadas, quarteadas, para obtenção de um material mais
homogêneo, ensacadas e armazenadas no laboratório. Posteriormente foram submetidas aos
ensaios descritos a seguir.
4.4.1 Análise granulométrica
Foi realizada a análise granulométrica no solo coletado por peneiramento. O Arisco,
por ter características mais arenosas e apresentar pouco material passante na peneira de
0,075mm, foi submetido ao ensaio preconizado pela DNER ME 80/94 – Solos - Análise
Granulométrica.
4.4.2 Limite de liquidez
Para a determinação do valor do limite de liquidez utilizou-se o método de ensaio ME
44/94, do DNER. Ressalte-se que este ensaio é vital para a classificação das amostras no que
se refere ao sistema TRB (Transportation Research Board).
39
4.4.3 Limite de plasticidade
O valor do limite de plasticidade foi obtido seguindo-se o explanado na norma
regulamentadora DNER ME-82/94 – determinação do limite de plasticidade. A determinação
deste limite também é importante para se identificar a classificação dos solos de acordo com o
sistema TRB, conforme visto a seguir.
4.4.4 Classificação do solo segundo o sistema TRB
Nesta classificação, os solos são reunidos em grupos e subgrupos, em função de sua
granulometria, limites de consistência e do índice de grupo. Na tabela 2, é mostrado o quadro
de classificação dos solos, segundo o TRB. Determina-se o grupo do solo, por processo de
eliminação da esquerda para a direita, no quadro de classificação. O primeiro grupo a partir da
esquerda, com o qual os valores do solo ensaiado coincidir, será a classificação correta.
Tabela 2 – Classificação dos solos (Transportation Research Board).
CLASSIFICAÇÃO GERAL
MATERIAIS GRANULARES 35% (ou menos) passando na peneira Nº 200
MATERIAIS SILTO - ARGILOSOS
CLASSIFICAÇÃO EM GRUPOS
A - 1 A-3
A - 2 A-4 A-5 A-6
A-7
A-7-5
A-7-6 A-1-A A-1-B A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7
Granulometria - % passando na peneira
Nº 10 50 máx
Nº 40 30 máx 30 máx 51 min
Nº 200 15 máx 25 máx 10 máx 35 máx 35 máx 35 máx 35 máx 36 min 36 min 36 min 36 min
Características da
fração passando na peneira Nº 40:
Limite de Liquidez
Índice de Plasticidade
40 máx 41 min 40 máx 41 min 40 máx 41 min 40 máx 41 min
Índice de Grupo 6 máx 6 máx NP 10 máx 10 máx 11 min 11 min 10 máx 10 máx 11 min 11 min*
Materiais constituintes
Fragmentos de pedras, pedregulho fino e areia
Pedregulho ou areias siltosas ou argilosas
Solos siltosos Solos argilosos
Comportamento como subleito
Excelente a bom Sofrível a mau
* O IP do grupo A – 7 – 5 é igual ou menor que o LL menos 30. Fonte: MANUAL DE PAVIMENTAÇÃO - DNIT, (2006).
40
4.5 ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS
Deve-se exaltar que os ensaios de caracterização são extremamente importantes, pois as
propriedades físicas dos materiais determinam a resistência dos mesmos ao serem submetidos
aos esforços oriundos do tráfego.
Os ensaios de caracterização dos agregados foram realizados no Laboratório de
Mecânica dos Solos e Pavimentação da Universidade Federal Rural do Semi-Árido, sendo
estes elencados a seguir: curva granulométrica, absorção, massa específica e resistência ao
desgaste por abrasão.
4.5.1 Análise granulométrica
A granulometria dos grãos existentes em uma mistura é uma das características mais
importantes, haja vista que a graduação dos agregados assegura estabilidade aos pavimentos.
Busca-se obter misturas em que se consigam maiores atritos internos obtidos pelo
entrosamento das partículas.
As especificações brasileiras para materiais das camadas mais nobres do pavimento
estabilizadas granulometricamente são expostos em normas do DNER (ME 051/94 e ME
080/94) e na ABNT NBR 11804/91.
Verifica-se, nas especificações vigentes, a necessidade de que a curva granulométrica
seja contínua, se enquadrando em faixas granulométricas pré-determinadas. Entretanto, não se
pode anular a possibilidade de um bom desempenho de misturas descontínuas no ramo da
pavimentação. Percebem-se, na literatura, diversas pesquisas já realizadas que confirmam esta
hipótese.
Os agregados calcários e graníticos utilizados no trabalho foram caracterizados
seguindo as especificações da DNER-ME 083/98 – Análise granulométrica por peneiramento,
como pode ser visto na figura 19.
41
Figura 19 – Agitador mecânico de peneiras para granulometria.
Fonte: Autor.
Ao final, especificou-se a dimensão máxima característica do agregado, que de acordo
com a norma deve ser de 63,5mm, bem como a percentagem passante na peneira de 0,42mm
que, de acordo com o estabelecido na mesma ABNT NBR 15115/2004, deve estar dentro do
intervalo de 10% a 40%.
4.5.2 Ensaio de absorção e densidade do agregado graúdo
A caracterização dos agregados calcários e graníticos prosseguiu realizando-se o
ensaio que define a densidade aparente e o grau de absorção do material.
A especificação DNER-ME 081/98 – Determinação da massa específica, massa
específica aparente e absorção de agregados graúdos – foi utilizada no presente trabalho. Esta
norma descreve que seja lavada uma amostra do material sobre a peneira de 4,8 mm deixando
este material secar, à temperatura entre 105°C e 110°C, até a constância da massa.
Após a secagem do material, retira-se a amostra da estufa, deixando-a resfriar à
temperatura ambiente. Em seguida, o material seco e resfriado sofre imersão em água por um
período de 24 horas, agitando o material algumas vezes no intuito de expulsar as bolhas de ar
existentes.
42
Depois do tempo pré-determinado de imersão, remove-se o agregado da água e inicia-
se o processo de secagem superficial da superfície saturada, usando-se um pano absorvente
para retirar o excesso de água. Determinou-se, assim, a massa da amostra na condição
saturada superfície seca (Mh).
Em seguida, o mesmo agregado foi despejado em um prato acoplado a uma haste que
por sua vez conecta-se ao prato da balança, esta disposta em nível superior ao do tanque e
procedeu-se a leitura (L).
Por fim, secou-se a amostra em estufa, à temperatura entre 105°C e 110°C, e em
seguida resfriou-se, novamente, a mesma ao ar para a determinação da massa do agregado
seco (Ms).
Munido dos resultados obtidos para a determinação da densidade aparente e do teor de
absorção, procedeu-se o cálculo a partir das expressões a seguir.
Densidade aparente do agregado na condição seca em estufa:
(4.1)
onde:
Dap = densidade aparente;
Ms = massa, ao ar, do agregado seca em estufa, em g;
Mh = massa, ao ar, do agregado na condição saturada superfície seca, em g;
L = leitura na balança correspondente ao agregado submerso, em g (pesagem hidrostática).
Absorção:
(4.2)
em que:
a = absorsão do agregado em porcentagem.
43
4.5.3 Abrasão Los Angeles
Pode-se constatar nas literaturas, que a ação dos equipamentos de compactação à
época da execução do pavimento, bem como a ação do tráfego no pavimento construído
podem influenciar no desgaste dos agregados.
Para fins rodoviários são estabelecidos valores máximos permitidos de desgaste por
abrasão e a obtenção destes valores se dá pela norma DNER-ME 035/98 – Determinação da
Abrasão Los Angeles.
O desgaste em questão é ocasionado através da colocação do agregado em uma
máquina de abrasão (figura 20), que submete o material a ser analisado acrescido de cargas
abrasivas, a uma série de rotações em uma velocidade que gira em torno de 30 a 33 rpm. As
cargas abrasivas em questão são esferas de aço padronizadas, cuja quantidade a ser alocada na
máquina depende da granulometria do agregado estudado. Calcula-se a porcentagem, em
peso, do material passante, após o ensaio, na peneira de malhas quadradas de 1,7mm e define-
se então o desgaste sofrido pelo material.
Figura 20 – Máquina para Abrasão Los Angeles.
Fonte: Autor.
44
4.6 ENSAIOS MECÂNICOS
Algumas considerações foram feitas para a determinação dos ensaios mecânicos. O
solo foi utilizado na sua forma pura, sem a adição de outros agregados, utilizando a energia
normal para sua compactação (12 golpes por camada), uma vez que a energia mais utilizada
na região para a compactação de solos. Para as BGS’s calcárias e graníticas, compostas por
70% de solo e 30% de agregado, utilizou-se a energia intermediária para sua compactação (26
golpes por camada), atendendo, assim, o que está definido na norma ABNT NBR
15115/2004, que recomenda a energia de compactação intermediária como a mínima
aplicável em bases granulares de pavimentos.
4.6.1 Ensaios de compactação
Para a realização dos ensaios que analisam o comportamento mecânico das misturas
propostas na pesquisa, foi necessária a realização de ensaios de compactação (figura 21), de
modo a se determinar as umidades ótimas e os pesos específicos aparentes secos, através do
preconizado na especificação DNER-ME 162/94 – Ensaios de compactação utilizando
amostras trabalhadas.
Figura 21 – Execução do ensaio de compactação.
Fonte: Autor.
45
A compactação pode ser realizada utilizando-se diferentes energias: intermediária (26
golpes), inter-modificada (39 golpes) e modificada (55 golpes).
A literatura mostra que quanto maior for a energia aplicada, maior será o valor do peso
específico aparente seco máximo e menor será o valor do teor de umidade ótima.
Neste trabalho foram utilizadas as energias normal e intermediária para o solo e para a
mistura respectivamente.
4.6.2 Índice de Suporte Califórnia
A determinação do valor do CBR (California Bearing Ratio) é feita através do
preconizado no método de ensaio DNER-ME 049/94 – Determinação do Índice de Suporte
Califórnia. Este ensaio mensura a resistência à penetração de uma amostra compactada
segundo o método de Proctor. Nele, um pistão com seção transversal de 3 polegadas² penetra
na amostra à uma velocidade de 0,05 pol/min (equivalente a 1,27 mm/min). O parâmetro
encontrado é expresso em porcentagem, representando o valor da resistência à penetração,
tendo-se como padrão de referência o valor de 100%, referente à penetração em uma amostra
de brita graduada de alta qualidade (SILVA, 2009).
O valor da umidade ótima do material a ser analisado é o primeiro parâmetro exigido
para se iniciar a execução do ensaio de CBR é. Esta determinação, como citada anteriormente,
é feita através do ensaio de compactação. Fixa-se, então, o molde de diâmetro aproximado de
150 mm na base perfurada. Um disco espaçador de 63,5 mm de altura é colocado no fundo do
molde, permitindo que após a moldagem do corpo de prova exista um espaço livre no molde
para a posterior colocação da sobrecarga a ser utilizada na determinação da expansão do
material. O colarinho é instalado na parte superior do molde, servindo como um
prolongamento da altura do corpo de prova, a fim de permitir que o material pós-compactado
tenha o seu topo regularizado através do uso de uma régua rasadora, e o papel filtro no fundo
do molde apoiado sobre uma base rígida, perfurada e plana.
Os corpos de prova do solo foram compactados com 12 golpes (energia normal) para o
solo e com 26 golpes (energia intermediária) para a BGS.
Após a compactação, inverte-se a posição do corpo de prova e, no espaço deixado pelo
disco espaçador, coloca-se o prato com haste perfurada e, sobre este prato acondiciona-se uma
46
sobrecarga de aproximadamente 2,3 kg. Anexa-se ao conjunto, mais especificamente na haste
do prato perfurado, um extensômetro e anota-se a leitura inicial.
O corpo de prova é imerso em um tanque de água por quatro dias, de modo a simular
as intempéries do clima sofridas pelo pavimento, conforme verificado na figura 22. Após esse
período é determinada a expansão final por meio do extensômetro acoplado ao corpo de
prova.
Figura 22 – Corpos de prova imersos em água.
Fonte: Autor.
Deixa-se o corpo de prova escorrer por 15 minutos e em seguida a sobrecarga é
recolocada no conjunto e o mesmo é levado para a prensa, onde sofrerá a penetração do
pistão. São anotadas as leituras para os tempos de 0,5; 1; 2; 4; 6; 8 e 10 minutos e
posteriormente faz-se os cálculos que determinarão o valor de suporte do material, conforme
prescrito em norma.
47
5 ANÁLISE DOS RESULTADOS
Os resultados obtidos nos ensaios de caracterização dos solos e dos agregados, tais
como granulometria, limites de consistência e compactação, além da abrasão dos agregados,
onde serão apresentados e discutidos.
Com a realização das misturas da BGS, analisaram-se os resultados do ensaio
mecânico (Índice de Suporte Califórnia – CBR).
5.1 CARACTERIZAÇÃO DO SOLO
Para se ter uma melhor previsão do comportamento do solo a ser aplicado em
pavimentos rodoviários deve-se analisar as características físicas dos materiais
constituintes, no caso os solos a serem estabilizados. Dessa maneira, segue a apresentação
dos resultados desta caracterização.
5.1.1 Granulometria
A curva granulométrica para o arisco utilizado no trabalho é apresentada na figura 23.
Figura 23 – Granulometria por peneiramento do solo.
Fonte: Autor.
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
0,01 0,1 1 10 100
% P
AS
SA
ND
O D
A A
MO
ST
RA
TO
TA
L
PENEIRAS (mm)
PEDREGULHO AREIA
48
O solo apresentou características arenosas, possuindo principalmente sua graduação
entre os diâmetros de 0,1 e 1mm.
5.1.2 Limites de liquidez e de plasticidade
Como apresentado anteriormente, o solo apresentava caracteríscas arenosas, com isso,
ao se executar os ensaios dos limites de consistência, verificou-se que o solo é não líquido e
não plástico, enquadrando-se nas especificações de consistência exigidas para execução de
bases e sub-bases de pavimentos rodoviários. Se exige um LL ≤ 25% e LP ≤ 6%.
5.1.3 Classificação TRB
Uma vez que foram determinados os diâmetros dos grãos do solo e os limites de
consistência, a amostra de solo foi então classificada segundo a classificação TRB,
enquadrando-se na classe A3. Dessa forma, o solo é recomendado para uso em pavimentação.
5.1.4 Ensaio de compactação
O ensaio de Proctor foi realizado na energia normal de compactação. Pode-se ver
representado na figura 24 o comportamento do solo, após sofrer a compactação.
Figura 24 – Curva de compactação do solo.
Fonte: Autor.
1250
1275
1300
1325
3,50 4,50 5,50 6,50 7,50 8,50 9,50 10,50 11,50
DE
NS
IDA
DE
AP
AR
EN
TE
SE
CA
- K
g/m
³
TEOR DE UMIDADE %
49
Após lançado os pontos no gráficos, surge a curva de compactação da energia normal,
onde podemos denotar uma umidade ótima de 8,50%, com uma massa específica aparente
seca de 1,310 g/cm³.
5.1.5 Índice de Suporte Califórnia
Para o solo analisado no trabalho, foi realizado o ensaio de Índice de Suporte
Califórnia, compactado na energia normal, para a determinação do seu valor de CBR, onde
este foi de 17%. Observa-se que este solo pode ser utilizados em reforço de sub-leito, sem
necessidade de correção (CBR≥10%).
5.2 CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS
Adiante, serão apresentados os resultados da caracterização dos agregados graníticos e
calcários.
5.2.1 Granulometria
As curvas granulométricas dos agregados graníticos e calcários são apresentadas da
figura 25 a 30.
50
Figura 25 – Curva granulométrica do cascalho granítico.
Fonte: Autor.
Figura 26 – Curva granulométrica da brita 1 granítica.
Fonte: Autor.
Figura 27 – Curva granulométrica da brita 2 granítica.
Fonte: Autor.
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
0,01 0,1 1 10 100% P
AS
SA
ND
O D
A A
MO
ST
RA
TO
TA
L
PENEIRAS (mm)
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
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90,00
100,00
0,01 0,1 1 10 100% P
AS
SA
ND
O D
A A
MO
ST
RA
TO
TA
L
PENEIRAS (mm)
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
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60,00
70,00
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100,00
0,01 0,1 1 10 100% P
AS
SA
ND
O D
A A
MO
ST
RA
TO
TA
L
PENEIRAS (mm)
51
Figura 28 – Curva granulométrica do cascalho calcário.
Fonte: Autor.
Figura 29 – Curva granulométrica da brita 1 calcária.
Fonte: Autor.
Figura 30 – Curva granulométrica da brita 2 calcária.
Fonte: Autor.
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
0,01 0,1 1 10 100% P
AS
SA
ND
O D
A A
MO
ST
RA
TO
TA
L
PENEIRAS (mm)
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
0,01 0,1 1 10 100% P
AS
SA
ND
O D
A A
MO
ST
RA
TO
TA
L
PENEIRAS (mm)
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
0,01 0,1 1 10 100% P
AS
SA
ND
O D
A A
MO
ST
RA
TO
TA
L
PENEIRAS (mm)
52
Os agregados analisados, ambos graníticos e calcários apresentaram descontinuidades
em suas curvas, possuindo principalmente sua graduação entre os diâmetros de 10 a 30mm.
5.2.2 Determinação da absorção e massa específica.
O ensaio de absorção e massa específica dos agregados, foram feitos de acordo com o
método de ensaio DNER-ME 081/98. A tabela 3 resume os valores encontrados de absorção
em percentagem e massa específica dos agregados utilizados nas misturas em g/cm³.
Tabela 3 – Valores de absorção e massa específica dos agregados.
Agregado Calcário Granítico
Cascalho Brita 1 Brita 2 Cascalho Brita 1 Brita 2
Absorção (%) 3,8 4,0 2,5 1,3 1,4 0,9
Massa específica
(g/cm³) 2,41 2,44 2,52 2,55 2,58 2,60
Fonte: Autor.
5.2.3 Determinação da Abrasão Los Angeles.
A abrasão encontrada de acordo com a norma DNER-ME 035/98 – Determinação da
Abrasão Los Angeles para os agregados utilizados na pesquisa, estão elencadas na tabela 4.
Tabela 4 – Valores de abrasão dos agregados.
Abrasão (%) Calcário Granítico
Cascalho 35% 34%
Brita 1 31% 36%
Brita 2 33% 36%
Fonte: Autor.
53
Sub-bases e bases estabilizadas granulometricamente devem apresentar valores
máximos de abrasão de 55% em consonância com a ABNT NBR 11804/1991, enquanto que a
brita graduada deve ter valor de abrasão inferior a 40%, segundo a ABNT NBR 11806/1991.
Sendo assim, os agregados utilizados atendem o preconizado nas normas vigentes, quanto ao
desgaste por conta da abrasão. Deve-se ressaltar o fato dos agregados calcários apresentarem
menor desgaste aos graníticos, uma vez que os graníticos apresentam maior resistência.
5.3 CARACTERIZAÇÃO DAS BRITAS GRADUADAS SIMPLES (BGS)
Foi analisado o comportamento dos materiais constituintes nas britas graduadas,
compostas por agregados calcários e graníticos, em misturas com 70% de solo e 30% dos
agregados, conforme exposto anteriormente. Com isso os ensaios foram realizados e
explicitados no decorrer desta seção.
5.3.1 Análise granulométrica das BGS’s.
Para cada mistura realizada foram determinadas suas curvas granulométricas. Tentou-
se alcançar o estipulado na ABNT NBR 15115/2004 que diz que porcentagem do material
passante na peneira 0,42mm fique entre 10% e 40%. De acordo com o DNIT, os materiais
para base granular, devem se enquadrar em uma das faixas granulométricas listadas na tabela
5.
Tabela 5 – Granulometria para base granular.
Tipos Para N > 5 x 106
Para N < 5 x 106 Tolerâncias
da faixa de
projeto Peneiras A B C D E F
% em peso passando
2” 100 100 - - - - ±7
1” - 75-90 100 100 100 100 ±7
3/8” 30-65 40-75 50-85 60-100 - - ±7
Nº 4 25-55 30-60 35-65 50-85 55-100 10-100 ±5
Nº 10 15-40 20-45 25-50 40-70 40-100 55-100 ±5
Nº 40 8-20 15-30 15-30 25-45 20-50 30-70 ±2
Nº 200 2-8 5-15 5-15 10-25 6-20 8-25 ±2
Fonte: MANUAL DE PAVIMENTAÇÃO - DNIT, (2006).
54
Segundo o DNIT, a fração que passa na peneira nº 200 deve ser inferior a 2/3 da
fração que passa na peneira nº 40. As curvas granulométricas das BGS’s calcárias e graníticas
estão explicitadas nas figuras 31 e 32 respectivamente, onde temos os limites superior e
inferior da faixa “D”, que é a faixa onde as BGS’s se enquadram.
Figura 31 – Curva granulométrica da BGS calcária.
Fonte: Autor.
Figura 32 – Curva granulométrica da BGS granítica.
Fonte: Autor.
Como se pode ver nas curvas granulométricas, ambas apresentam apenas uma pequena
fração de finos, fora dos limites da faixa “D” do DNIT, porém esse material fino na misturas,
promove um melhor embricamento da fração graúda.
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
0,01 0,1 1 10 100
% P
AS
SA
ND
O D
A A
MO
ST
RA
TO
TA
L
PENEIRAS (mm)
Limite Inferior Limite Superior BGS Calcário
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
0,01 0,1 1 10 100
% P
AS
SA
ND
O D
A A
MO
ST
RA
TO
TA
L
PENEIRAS (mm)
Limite Inferior Limite Superior BGS Granítico
55
5.3.2 Ensaio de compactação
Para a realização dos ensaios de compactação das misturas, utilizou-se como
regulamentadora a norma DNER-ME 162/94. Ressalte-se que foi utilizada, a energia de
compactação intermediária, diferentemente do solo que foi a energia normal.
Assim, foram construídas as curvas de compactação das misturas, de modo a se
permitir um conhecimento a respeito da umidade ótima de compactação, bem como o valor da
massa específica seca máxima dos materiais.
A seguir, nas figuras 33 e 34, serão apresentados os resultados das análises feitas para
as duas britas graduadas simples.
Figura 33 – Curva de compactação da BGS calcária.
Fonte: Autor.
Figura 34 – Curva de compactação da BGS granítica.
Fonte: Autor.
1375
1400
1425
1450
1475
1500
4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00
DE
NS
IDA
DE
AP
AR
EN
TE
SE
CA
- K
g/m
³
TEOR DE UMIDADE %
1375
1400
1425
1450
1475
1500
3,50 4,50 5,50 6,50 7,50 8,50 9,50 10,50 11,50
DE
NS
IDA
DE
AP
AR
EN
TE
SE
CA
- K
g/m
³
TEOR DE UMIDADE %
56
Após a execução das curvas de compactação acima para as BGS’s, foi possível
elaborar a tabela 6, a seguir, que elenca as umidades ótimas encontradas e sua correspondente
massa específica seca máxima.
Tabela 6 – Resultado da compactação das BGS’s.
BGS hot (%) Massa específica seca máxima
(g/cm³)
Calcária 7,10 1,475
Granítica 6,60 1,470
Fonte: Autor.
5.3.3 Índice de Suporte Califórnia
Os corpos de prova das misturas foram moldados na energia de compactação
intermediária e nas suas respectivas umidades ótimas. Sendo assim, a tabela 7 mostra os
valores de CBR para as duas misturas em questão.
Tabela 7 – Resultado do Índice de Suporte Califórnia das BGS’s.
BGS CBR (%)
Calcária 40,0
Granítica 87,9
Fonte: Autor.
Detectou-se que para a energia intermediária, no que diz respeito à BGS calcária, o
valor de CBR ficou aquém do estipulado em norma para camadas de base deve ser superior a
60%, porém ainda é viável para ser utilizado em sub-bases (CBR mínimo de 20%) ou em
bases de rodovias de baixo volume de tráfego (alguns projetos no estado do Ceará preconizam
um valor de CBR mínimo de 40% para base, quando N<106).
Ressalte-se que na região pesquisada ainda existe uma grande quantidade de vias de
baixo volume, o que viabiliza a aplicação do agregado calcário em obras locais.
57
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Devido à grande ocorrência de rochas calcárias no local da pesquisa, desenvolveu-se
uma metodologia visando aplicá-las em camadas granulares de pavimentos. Os resultados
apresentados no presente trabalho indicaram esta possibilidade e o agregado calcário se
mostrou viável para compor algumas das camadas do pavimento. Esta viabilidade foi
constatada considerando-se os ensaios empíricos.
A resistência ao desgaste por abrasão dos agregados graníticos apresentaram valores
de 36%. Já os calcários, apresentaram um desgaste ainda menor, em média 33%, sendo um
excelente resultado, pois ficou abaixo do que é especificado em norma para a brita graduada
(<40%).
Foram, então, executadas as misturas da BGS, utilizando-se dois tipos de rochas
distintas, calcária e granítica, sendo o calcário proveniente da Formação Jandaíra localizada
na região oeste do estado do Rio Grande do Norte. As duas misturas foram enquadradas na
faixa “D” do DNIT.
O solo puro, no seu estado natural, apresentou características que não o habilitava para
ser empregado em camadas mais nobres de pavimentos, porém apresentou um CBR de 17%,
valor este que torna possível seu uso para camadas de reforço do subleito, uma vez que estas
devem apresentar um CBR>10%.
Entretanto, após serem ensaiadas as misturas de BGS, no que diz respeito aos métodos
convencionais de CBR, a brita calcária apresentou valores um pouco abaixo do recomendado
para o uso em camadas de base (CBR>60%), isso porque foi utilizada a energia mínima para
compactação, a energia intermediária. Porém, para a mesma energia de compactação, a BGS
granítica apresentou um valor superior ao mínimo recomendado, comprovando que o
agregado granítico confere maior resistência às misturas utilizadas na pavimentação.
Assim, fazendo um comparativo entre as duas misturas, o desempenho da brita
calcária foi aquém do encontrado para a granítica, como se era esperado, porém comprovando
que pode ser utilizado nas camadas de sub-base (CBR>20%) e de base, já que são aceitáveis
camadas de base com CBR até 40% para vias de baixo volume de tráfego (corriqueiramente
encontradas na região pesquisada).
Outro fato importante que devemos salientar é a economia com o transporte e
britagem do agregado calcário na região da pesquisa, fator este que envolve muitas tomadas
de decisões no planejamento de obras rodoviárias.
58
A seguir, são elencadas algumas sugestões para trabalhos futuros relacionados à
presente pesquisa.
Realizar os mesmo experimentos, porém com três energias diferentes de compactação
(intermediária, inter-modificada e modificada);
Desenvolver o mesmo estudo, porém com outras percentagens de agregados, de forma a
encontrar sua melhor dosagem;
Utilizar os agregados calcários em revestimentos;
Estudar o emprego de outros tipos de rocha que também possam ser utilizados na
pavimentação.
59
REFERÊNCIAS
ADAM, J-P. Roman building: materials and techniques. London: B.T. Batsford, 1994.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9935 - Agregados -
Terminologia. Rio de Janeiro, 2011.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 11804 - Materiais para
sub-base ou base de pavimentos estabilizados granulometricamente – Especificação. Rio
de Janeiro, 1991.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15115 - Agregados
reciclados de resíduos sólidos da construção civil - Execução de camadas de
pavimentação – Procedimentos. Rio de Janeiro, 2004.
BALBO, José Tadeu. Pavimentação asfáltica: materiais, projetos e restauração. São
Paulo: Oficina de Textos, 2007.
BERNUCCI, Liedi Bariani et al. Pavimentação asfáltica: formação básica para
engenheiros. Rio de Janeiro: PETROBRAS: ABEDA, 2009.
BEZERRA, F. H. R. et al. Folha Macau SB.24-X-D-II e SB.24-X-V. Natal:
CPRM/FINEP/UFRN, 2006.
CONCER – COMPANHIA CONCESSÃO RODOVIÁRIA JUIZ DE FORA-RIO. Álbum da
Estrada União e Indústria. Rio de Janeiro: Edição Quadrantim G/Concer, 1997.
DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (1998) ME 35 - Agregados –
determinação da abrasão “Los Angeles”.
DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (1994) ME 41 - Solos -
Preparação de amostras para ensaios de caracterização.
60
DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (1994) ME 44 - Solos –
determinação do limite de liquidez.
DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (1994) ME 49 – Solos –
determinação do Índice de Suporte Califórnia utilizando amostras não trabalhadas.
DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (1994) ME 51 - Solos – Análise
granulométrica.
DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (1994) ME 80 - Solos – Análise
granulométrica por peneiramento.
DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (1998) ME 81 - Agregado –
determinação da absorção e da densidade do agregado graúdo.
DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (1994) ME 82 - Solos –
determinação do limite de plasticidade.
DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (1998) ME 83 - Agregados –
análise granulométrica.
DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (1994) ME 86 - Agregado –
determinação do índice de forma.
DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (1994) ME 162 - Solos – ensaio de
compactação utilizando amostras trabalhadas.
DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (1997) PRO 120 – Coleta de
amostras de agregados.
DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (1996) PRO 199 – Redução de
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