EC 013 Aula 07

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PLANEJAMENTO E EXECUÇÃO DE OBRAS VIÁRIAS
Materiais de Insumo para Pavimentação:
Ligantes Hidráulicos; Materiais Estabilizados com Cimento ou Cal; Concretos Compactados com Rolo (CCR); Materiais Alternativos Ambientais; Camadas Granulares e Estabilizadas Granulometricamente; Compactação.
Objetivos do aprendizado:
Discutir o emprego de ligantes hidráulicos em pavimentação
Discutir o que são materiais estabilizados com cimento ou cal e concretos compactados com rolo, assim como a execução e aplicação dos mesmos;
Discutir o emprego de materiais alternativos ambientais.
Definir o que são camadas granulares e solos estabilizados granulometricamente.
Discutir o emprego dos granulares e solos estabilizados nas camadas dos pavimentos.
Defender a importância da compactação para o sucesso da pavimentação.
Definir como é executada a compactação e o modo de aferição de seu resultado.
Índice
Ligantes hidráulicos.
Materiais estabilizados com cimento ou cal.
Concretos Compactados com Rolo (CCR).
Materiais alternativos ambientais.
Camadas granulares.
Materiais estabilizados granulometricamente.
Utilização de granulares.
Pedras britadas.
Compactação.
 
Conteúdos
 
Ligantes Hidráulicos
“Material pulverulento mineral finamente moído que, por meio de adição de água, forma uma pasta que após determinado tempo, solidificando-se, permite sua ligação com outros materiais, e tal processo pode ocorrer mesmo em meio aquoso” (Haberli e Wilk, 1990 - citados por Balbo).
 
 
Ligantes hidráulicos
Cal hidráulica:
Obtida através da queima (1.000 a 1.200°C) do calcário mais pequena quantidade de argila;
Possui grande quantidade silicato 2CaO.SiO2 (silicato dicálcico, ou belita*), além de reduzidas quantidades de outros silicatos e ferro aluminatos;
O poder hidráulico conferido pelos silicatos permite seu endurecimento mesmo sob água.
 
 
Ligantes hidráulicos
*Dissertação de Mestrado – Gomes, Sylvio Dutra (Catálogo USP)
Cimentos naturais:
Disponíveis na natureza;
Formados por calcinação, geralmente de rochas originalmente compostas de substâncias calcárias e argilosas.
Cimento Portland (CP):
Mistura de materiais calcários e argilosos, podendo ser adicionados sílica, alumina ou óxido de ferro, aquecidos a altas temperaturas e moídos (clínquer);
A coloração cinza é devida à presença de óxidos de ferro na composição.
 
 
Ligantes hidráulicos
*Dissertação de Mestrado – Gomes, Sylvio Dutra (Catálogo USP)
Cimento Portland: tipos no Brasil
Cimento Portland Comum (CP I):
CP I – Cimento Portland Comum
CP I-S – Cimento Portland Comum com Adição
Cimento Portland Composto (CP II):
CP II-E – Cimento Portland Composto com Escória
CP II-Z – Cimento Portland Composto com Pozolana
CP II-F – Cimento Portland Composto com Fíler
Cimento Portland de Alto-Forno (CP III)
Cimento Portland Pozolânico (CP IV)
Cimento Portland de Alta Resistência Inicial (CP V-ARI)
Cimento Portland Resistente a Sulfatos (RS)
Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação (BC)
Cimento Portland Branco (CPB)
 
 
Ligantes hidráulicos
Fonte: ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland
Esses tipos se diferenciam de acordo com a proporção de clínquer e sulfatos de cálcio, material carbonático e de adições, tais como escórias, pozolanas e calcário, acrescentadas no processo de moagem. Podem diferir também em função de propriedades intrínsecas, como alta resistência inicial, a cor branca etc. O próprio Cimento Portland Comum (CP I) pode conter adição (CP I-S), neste caso, de 1% a 5% de material pozolânico, escória ou fíler calcário e o restante de clínquer. O Cimento Portland Composto (CP II- E, CP II-Z e CP II-F) tem adições de escória, pozolana e fíler, respectivamente, mas em proporções um pouco maiores que no CP I-S. Já o Cimento Portland de Alto-Forno (CP III) e o Cimento Portland Pozolânico (CP IV) contam com proporções maiores de adições: escória, de 35% a 70% (CP III), e pozolana de 15% a 50% (CP IV).
 
 
Ligantes hidráulicos
Fonte: ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland
Aplicações dos tipos de cimento:
Cimento Portland Comum CP I e CP I-S (NBR 5732)
Cimento Portland CP II (NBR 11578)
Cimento Portland de Alto Forno CP III (com escória - NBR 5735)
Cimento Portland CP IV (com pozolana - NBR 5736)
Cimento Portland CP V ARI - (Alta Resistência Inicial - NBR 5733)
Cimento Portland CP (RS) - (Resistente a Sulfatos - NBR 5737)
Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação (BC) - (NBR 13116)
Cimento Portland Branco (CPB) - (NBR 12989)
 
 
Ligantes hidráulicos
Fonte: ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland
Brita Graduada Tratada com Cimento (BGTC)
Mistura de agregados (normalmente a BGS) adicionada de 3 a 4%, de seu peso, de cimento (mais ou menos 75kg/m³), mantendo, ainda, vazios não preenchidos com o cimento, sendo menos resistente que o CCR, discutido mais adiante.
Em obras onde não for viável a elaboração completa da dosagem, recomenda-se observar um teor de umidade 1% abaixo da ótima de compactação, com consumo de cimento de 3 a 4% em peso e, para sua completa hidratação, em torno de 20% do peso dos materiais a serem estabilizados em água.
 
 
Materiais estabilizados com cimento ou cal
Brita Graduada Tratada com Cimento (BGTC)
Proposta de Balbo (1993) para preparação:
“Proceder, inicialmente, à dosagem por consumo de cimento em peso, para valores entre 3% e 5%, como recomenda a ABNT.
Mediante ensaios estáticos aos 7 dias ou 28 dias de idade dos corpos-de-prova, selecionar o teor de cimento que permita o maior ganho de resistência para a BGTC.
Para o teor de cimento escolhido, realizar dosagem complementar quanto ao teor de umidade da mistura, que varia entre a umidade ótima de compactação e 2% abaixo dessa umidade de referência.
Por meio de ensaios estáticos aos 7dias ou 28 dias de idade dos corpos-de-prova, dosados quanto ao teor de umidade, selecionar o teor de umidade que conduza ao maior ganho de resistência.
Se o projeto já especifica uma dada resistência, é possível pelo procedimento descrito, ou seja, controlando-se o consumo de cimento e teor de umidade, encontrar o consumo de cimento mais econômico para atingir-se a resistência especificada.”
 
 
Materiais estabilizados com cimento ou cal
Brita Graduada Tratada com Cimento (BGTC)
Execução:
Preparada em usina de agregados, com ou sem aditivo retardador de pega;
Evitar grande altura de carregamento das caçambas dos caminhões, bem como caminhos-de-serviço mal conservados e descarregamento em pilhas cônicas para diminuir a possibilidade de segregação;
Deverá ser compactada em espessura única, o que limita o emprego de vibro-acabadoras a depender desta espessura, espalhada, portanto, com motoniveladoras e compactada com rolos compactadores vibratórios e pesados;
A complementação da compactação pode ser utilizando rolos pneumáticos pesados, para melhor acabamento superficial;
A compactação deve ser a 100% Proctor Intermediário (na Europa e nos EUA, na energia modificada).
 
 
Materiais estabilizados com cimento ou cal
Solo Melhorado com Cimento (SMC) e Solo-Cimento (SC)
Materiais que resultam da mistura de solo natural como o cimento, em pista ou em usina de solos, melhorando sua resistência à água devido ao envolvimento de seus grãos por alguma quantidade de cimento diminuindo a expansão, sem ganhos significativos de resistência à tração, flexão ou compressão, no caso do SMC e com ganhos significativos no SC devido ao aumento da resistência ao cisalhamento.
São classificados como SMC, quando o teor de cimento se encontrar inferior a 7% em peso ou 8% do volume e como SC quando as proporções de cimento partem de valores acima destes parâmetros.
 
 
Materiais estabilizados com cimento ou cal
Solo Melhorado com Cimento (SMC) e Solo-Cimento (SC)
O SMC é empregado normalmente como reforços de subleito e em sub-bases, enquanto o SC como sub-base e em bases.
A dosagem do SMC é baseada no estudo da diminuição de expansão do solo em questão e verificação do novo CBR da mistura para o dimensionamento do pavimento.Para a dosagem do SC deverá atender aos valores necessários de resistência à tração na flexão (ou deformação de ruptura em tração na flexão) e módulo de resiliência.
 
 
Materiais estabilizados com cimento ou cal
Solo Melhorado com Cimento (SMC) e Solo-Cimento (SC)
Podem ser preparados diretamente na pista ou em usinas de solo.
Execução:
Espalhamento do solo na pista;
Correção da umidade, com utilização de carro-pipa;
Colocação dos sacos de cimento, conforme o volume de solo solto;
Homogeneização por misturadora de solos (recicladora de solos);
Compactação.
Devido ao consumo maior de cimento, na execução do SC, o controle de umidade e cura do material após a compactação deverão ser maiores que no SMC.
 
 
Materiais estabilizados com cimento ou cal
Solo-Cal (SCA)
Materiais que resultam da mistura de solo natural como a cal, em pista ou em usina, melhorando sua resistência à água e diminuição da expansão.
Sua dosagem deve considerar:
O critério de execução da mistura  em pista ou em usina;
Condições climáticas locais de temperatura e umidade  determinante da forma mais adequada de cura das amostras.
 
 
Materiais estabilizados com cimento ou cal
Solo-Cal (SCA)
Execução em pista:
Preparação do solo na humidade de compactação do SCA;
Aplicação da cal hidratada, por aspersão ou em sacos, de acordo com o consumo de cal por m³ de solo;
Mistura da cal ao solo através do emprego da grade de discos;
Compactação.
 
 
Materiais estabilizados com cimento ou cal
Deve ser considerados concretos, e não materiais estabilizados com cimento, devido ao maior envolvimento dos agregados pela pasta ou argamassa de cimento.
Empregados em sub-bases e bases com vantagens sobre a BGTC, sendo, inclusive, o indicativo da classificação do pavimento asfáltico rígido-hibrido.
Material e execução segundo a Especificação de Serviço DNIT 059/2004- ES - Pavimento Rígido - Pavimento de concreto de cimento Portland, compactado com rolo.
 
 
Concretos Compactados com Rolo (CCR)
Existem vários materiais empregados, e outros em estudos, para a pavimentação de vias.
Balbo explana sobre alguns mais empregados atualmente, como:
Escórias granuladas de altos-fornos de usinas siderúrgicas;
Misturas com agregado reciclado de entulhos de construção e demolição;
Agregados fresados de mistura asfálticas antigas;
Borracha triturada.
 
 
Materiais alternativos ambientais
Camadas granulares
 
Camadas granulares são as que são empregados, em sua execução, materiais constituídos por partículas (grãos).
Estes materiais, portanto, podem ser:
Solos;
Agregados;
Mistura de solos e agregados.
 
Materiais estabilizados granulometricamente
 
A estabilização granulométrica se refere ao fato de que em um dado material constituído por grãos, a quantidade de grãos, de cada faixa de dimensão imediatamente inferior, é exatamente, e apenas, a necessária para o preenchimento dos vazios dos grãos da faixa de dimensão imediatamente superior.
Consequentemente, material estabilizado granulometricamente corresponde a um material dito “bem graduado”, onde os grãos menores só estão presentes, apenas, na quantidade suficiente e necessária para o preenchimento dos vazios dos grãos maiores.
 
Materiais estabilizados granulometricamente
 
Podem compreender:
apenas solos naturais;
materiais britados, como a Brita Graduada Simples (BGS);
misturas de diferentes tipos de agregados, como a mistura de escória, brita e areia;
mistura de tipos de solos diferentes;
mistura de solos e agregados (solo-brita).
 
Utilização de granulares
 
Basicamente os granulares podem ser empregados em todas as partes componentes da estrutura de um pavimento, inclusive como revestimento em uma via executada em Revestimento Primário, ou seja, cujo revestimento é executado empregando apenas solo, comumente dita como “encascalhada” ou “de barro”, como exemplo do regionalismo do país.
No entanto, material estabilizado granulometricamente, por ser mais difícil de ser encontrado naturalmente, ou por ser obtido através de mistura de solos ou de solos e agregados, na pista ou em usinas de solo, embutem um custo maior de utilização.
 
 
Portanto os granulares podem ser utilizados em:
Revestimentos;
Bases;
Sub-bases;
Reforços de subleito.
Observando que, devido ao custo de obtenção ou produção, a decisão do emprego de materiais estabilizados deve considerar as alternativas de outros materiais, mais viáveis, para reforços de subleito e, para o emprego em revestimento, além da viabilidade de outros materiais, as características técnicas da via, como importância, tráfego, entre outras de projeto.
 
Utilização de granulares
 
As areias artificiais são resultado da trituração de rochas e posterior seleção da granulometria desejada.
Podemos considerar, então, uma mistura de agregados britados de rochas, secionados e estabilizado granulometricamente, como um solo artificial, porém, tomando as devidas precauções quanto à sua coesão.
 
Pedras britadas
 
Portanto as pedras britadas:
Resultam da trituração de rochas;
Utilizadas como base e sub-base;
Misturadas, ou não, com solo;
Têm sido empregadas à muito tempo;
Padrão da capacidade de suporte de solos (ISC ou CBR).
 
Pedras britadas
 
Existem algumas formas de proceder a um aumento da densidade de um solo, através da redução de seus vazios:
O processo de compactação: expulsão do ar, dos vazios de um solo, por algum processo mecânico e de resultado imediato.
O processo de adensamento: expulsão da água dos vazios de um solo, normalmente saturado, com aplicação de cargas estáticas ao longo do tempo.
O processo de percolação de água: promoção do carreamento das partículas menores do solo, as realojando entre as partículas maiores.
 
Compactação
 
A compactação é extremamente importante no processo de execução de obras viárias, pois é o serviço que determina o seu sucesso, quando bem executado, ou o seu insucesso, quando mal executado.
A importância da compactação deve-se ao fato de ser o serviço que confere à camada em que foi executado, a resistência especificada pelo projeto e que deverá, portanto, apresentar aos esforços verticais.
 
Compactação
 
Processo de execução:
Colocação e espalhamento uniforme da camada do material na pista;
Umedecimento, homogeneização e uniformização do material;
Aferir a umidade do material de acordo com os ensaios laboratoriais e sua faixa de tolerância;
Aeração ou novo umedecimento e homogeneização, se necessário, com nova aferição da umidade (repetindo até atingir a umidade ótima ou a tolerância citadas);
Uniformização final da camada do material para a compactação;
Compactação da camada de material;
Aferição da obtenção da densidade desejada e de acordo com os ensaios laboratoriais;
Nova compactação e aferição, se necessário (repetindo até atingir a densidade citada).
 
Compactação
 
 
Compactação
Fonte: http://www.solocap.com.br/detalhe.asp?idcod=SPEEDY%20CONJUNTO%20COMPLETO
 
 
Compactação
Fonte: http://www.solocap.com.br/detalheensaios.asp?idcod=FRASCO%20DE%20AREIA%20(DENSIDADE%20IN%20SITU)
 
 
Compactação
Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAocwAG/mecanica-dos-solos-unidade-02?part=2
Dados de elaboração desta apresentação
Elaboração:
Antônio Bráulio de Oliveira e Silva Filho.
Base de sequência e informação:
Livro Pavimentação Asfáltica materiais, projeto e restauração de José Tadeu Balbo.
Demais fontes:
Citadas/indicadas no local onde aparecem.
 
 
Professor: Antônio Bráulio de Oliveira e Silva Filho
(71)3330-4646 - Coordenação
antonio.braulio@unifacs.br
PRÓXIMO ASSUNTO
Materiais Preparados para Pavimentação.
Principais Materiais ou Misturas Granulares.
Misturas Asfálticas a Quente para Camadas de Revestimento.