CARACTERIZAÇÃO DO FINO DO REJEITO DE LASTRO FERROVIARIO PARA EMPREGO EM PAVIMENTAÇÃO

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Caracterização do Fino do Rejeito de Lastro Ferroviário para 
Emprego em Pavimentação 
 
Bárbara Elis P. Silva 
Instituto Militar de Engenharia, Rio de Janeiro, Brasil, babi.elis@gmail.com 
 
Antônio Carlos R. Guimarães 
Instituto Militar de Engenharia, Rio de Janeiro, Brasil, guimarães@ime.eb.br 
 
José Carlos da Silva Filho 
Instituto Militar de Engenharia, Rio de Janeiro, Brasil 
 
RESUMO: O presente artigo aborda o estudo de um material fino presente no rejeito de lastro 
ferroviário com o principal objetivo de conhecer suas características químicas e mineralógicas a 
fim de complementar a análise da viabilidade técnica da sua utilização como agregado alternativo 
para pavimentação. O uso do rejeito de lastro como agregado alternativo é uma solução para o 
emprego desse material após o desguarnecimento e uma alternativa à extração de britas do meio 
ambiente. Para serem usados, os materiais alternativos devem apresentar características 
compatíveis às dos materiais convencionais. Neste trabalho será apresentada a composição 
granulométrica do lastro degradado e uma identificação detalhada das características do material 
fino presente neste lastro. A caracterização morfológica e a identificação dos elementos químicos 
presentes foram feitas através dos ensaios de MEV/EDS. A análise qualitativa foi feita através do 
ensaio de difração de raio-x e os resultados são apresentados neste artigo. Espera-se que os 
resultados estejam dentro dos limites estabelecidos para os materiais convencionalmente utilizados 
em obras de pavimentação,especificamente em base ou sub base, permitindo confirmar a 
viabilidade técnica do emprego do material em estudo. A partir da utilização do rejeito de lastro 
como agregado alternativo para pavimentação, é possível criar uma nova perspectiva sustentável 
para o gerenciamento desses rejeitos e diminuir a extração de material, atenuando possíveis 
impactos causados ao meio ambiente. 
 
PALAVRAS-CHAVE: Agregado Alternativo, Pavimentação, Lastro, Caracterização, EDS 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
O Lastro é o material granular britado colocado 
como o topo da camada de infra-estrutura 
ferroviária no qual os dormentes ficam 
agregados/inseridos. (Selig e Waters,1994). Ele 
situa-se entre os dormentes e, segundo Brina, 
(1979), dentre suas principais funções, estão: 
a)Distribuir convenientemente sobre a 
plataforma os esforços resultantes das cargas 
dos veículos, b)Formar um suporte, até certo 
limite elástico, atenuando as trepidações 
resultantes das passagens dos veículos e 
c)Suprimir as irregularidades da plataforma, 
formando uma superfície contínua e uniforme 
para os dormentes e trilhos. O material ideal 
para lastro é composto de grãos angulares, 
britados, livres de poeira, sujeira e não propenso 
a cimentar (Selig e Waters,1994). No Brasil, os 
materiais para lastro são selecionados de 
acordo com a especificação da NBR 5564, onde 
encontra-se as condições exigidas para o lastro-
padrão a ser usado na via férrea tais como 
granulometria, propriedades de resistência e 
forma do material. Geralmente o material de 
lastro é constituído por britas de tamanho 
médio a grande, sendo seu tamanho variado 
entre 38 e 76mm. 
A Figura 1 ilustra os elementos da via 
permanente e identifica a localização do lastro: 
entre os dormentes e acima do sublastro. 
 
Figura1. Elementos da via permanente 
 
A ferrovia em estudo utiliza para o seu lastro 
a granulometria especificada na norma 
americana AREMA (American Railway 
Engineering and Maintenance Way. 
Association). Esses valores são indicados na 
Tabela 1, a seguir: 
 
Tabela 1. Especificação granulométrica para lastro 
(Fonte: Adaptado de AREMA) 
Faixa 
Tamanho 
nominal 
da 
abertura 
da 
peneira 
Porcentagem Passante 
2 
1/2"
 
2" 1 
1/2
" 1" 
1/2"
 
3 2" - 1" 100 95 - 100 35 - 70 0 - 15 0 - 5 
 
Ao longo da vida de serviço, as propriedades 
do lastro se alteram devido à degradação dos 
grãos e a contaminação por materiais externos, 
o material torna-se inservível e o lastro perde 
suas principais funções. A degradação ocorre 
devido à passagem de veículos, impondo 
carregamentos cíclicos e vibrações em 
diferentes freqüências e intensidades 
(KLINCEVICIUS, 2011). A quebra dos grãos 
diminui a vida útil do lastro,gera partículas finas 
e aumenta gastos com manutenção. Existe 
ainda, uma contaminação decorrente das cargas 
transportadas. O material perdido durante o 
transporte deposita-se sobre o lastro e se 
acumula entre as rochas do mesmo. Nesse caso, 
a presença de materiais de baixa granulometria 
(finos) determina o aumento de rigidez e a 
queda da capacidade de drenagem de água pelo 
mesmo. Segundo o Glossário do Setor 
Ferroviário, publicado pelo DNIT, o lastro que 
perdeu a permeabilidade necessária, é 
considerado sujo ou contaminado. É importante 
destacar que o termo “contaminado” se refere à 
perda da permeabilidade e não à contaminação 
como entendida pela legislação ambiental. Em 
termos ambientais,a contaminação ocorre 
quando existe a presença de substância(s) 
química(s) no ar, água ou solo, decorrentes de 
atividades antrópicas, em concentrações tais que 
restrinjam a utilização desse recurso ambiental 
para os usos atual ou pretendido, definidas com 
base em avaliação de risco à saúde humana, 
assim como aos bens a proteger, em cenário de 
exposição padronizado ou específico 
(CONAMA, 2009). Em função disto, a partir 
desse ponto chamaremos o lastro que teve sua 
rigidez aumentada e sua capacidade de 
drenagem diminuída pela presença dos finos de 
lastro degradado. Quando a degradação atinge 
nível elevado e as funções do lastro ficam 
comprometidas, é feito o desguarnecimento do 
lastro. Esse trabalho é feito por um equipamento 
chamado “desguarnecedora” e consiste 
basicamente de um peneiramento, onde as 
britas degradadas são retiradas juntamente com 
as partículas finas que estão sobre o material de 
lastro. O objetivo do desguarnecimento é retirar 
o material que compromete as funções do lastro, 
visando garantir a qualidade da geometria da 
via férrea, aumentar a capacidade de drenagem 
e a vida útil de toda a superestrutura e 
infraestrutura da via. O material retirado é 
disposto no ambiente contribuindo para o 
aumento do passivo ambiental nas regiões 
próximas até ser destinado para um aterro 
sanitário local. O presente trabalho tem como 
objetivo caracterizar o fino presente nesse 
resíduo de lastro a fim de agregar valor e dar 
uma destinação mais nobre, utilizando-o como 
agregado de pavimentação. Para isso é preciso 
evitar que haja uma transferência de problema 
ambiental para a engenharia rodoviária. Ou seja, 
o fino não pode ser um contaminante ao meio 
ambiente. 
 
 
 
 
 
2 MATERIAIS E MÉTODOS 
 
A idéia principal do trabalho é analisar a origem 
da composição mineralógica dos finos do lastro, 
pois este fino pode ser oriundo tanto dos drenos 
do minério de ferro transportado pelos vagões, 
quanto da brita constituinte do lastro. 
Esta análise é fundamental para fins de estudos 
da aplicação futura do lastro degradado, pois em 
caso de excesso de minério de ferro isto pode 
limitar, em termos ambientais, a reutilização 
deste material em obras geotécnicas. 
Além disso, existe sempre a incômoda 
possibilidade de bombeamento dos finos das 
camadas inferiores do pavimento, devido à ação 
do tráfego dos vagões, Selig e Waters (1994).O 
material de lastro degradado utilizado neste 
estudo é proveniente de uma ferrovia que liga 
dois estadosdas regiões norte e nordeste do 
país. Por esta ferrovia são transportados 
diversos tipo de produtos, desde grãos a minério 
de Ferro. O material para estudo foi recebido no 
laboratório Ferroviário do Instituto Militar de 
Engenharia em Julho/2013. 
Trata-se de um material predominantemente 
granular, de coloração avermelhada, e com 
grande presença de finos, devido tanto à 
contaminação com minério proveniente dos 
vagões quanto dos próprios finos da rocha 
constituinte do lastro, que vai se degradando ao 
longo da operação da via. 
 
 
Figura 2. Aspecto Geral do Lastro Estudado de Coloração 
Avermelhada Devido a Presença de Minério de Ferro e 
com Elevada Porcentagem de Finos. 
 
O agregado foi caracterizado quanto à 
granulometria e destorroado. A parte graúda foi 
submetida a ensaios de densidade real, aparente 
e a difração de raio-x para conhecer a 
morfologia da rocha. Os ensaios de 
caracterização do solo foram preparados a partir 
do ME 041(DNER,1994) de preparação de 
amostra. O quarteamento foi executado no 
quarteador de uma polegada e a análise 
granulométrica por peneiramento feita de 
acordo com o Método de Ensaio 80(DNER 
,1994). A ferrovia analisada utiliza as 
especificações granulomátricas da faixa 3 
determinada pelo Manual do AREMA 
(American Railway Engineering and 
Maintenance Way Association) para o material 
de lastro. As partículas finas, elemento de maior 
interesse neste estudo, foram submetidas a 
ensaios de avaliação microestutural através de 
Microscopia Eletrônica por Varredura (MEV) e 
a caracterização química através da 
Espectroscopia de Energia Dispersiva(EDS). 
Foi retirada uma amostra na fração fina e 
através do MEV obteve-se imagens de alta 
resolução de diferentes pontos da amostra, a fim 
de estudar a composição química e a superfície 
deste finos. Por fim, a amostra de finos foi 
submetida ao ensaios de difração de raio-x. É 
um ensaio não destrutivo e é uma das principais 
técnicas de caracterização microestrutural de 
materiais cristalinos. 
 
 
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
A análise granulométrica apresentou um 
material nitidamente fora da faixa considerada 
pela empresa, por este motivo tinha sido 
desguarnecido há pouco tempo. O resultado da 
granulometria pode ser observado na Figura 3. 
 
 
Figura 3. Distribuição granulométrica do lastro degradado 
estudado 
 
Os limites superior e inferior da faixa de 
referência do AREMA são apresentados pelas 
curvas de cores verde e vermelha, 
respectivamente. O resultado da granulometria é 
mostrado através da curva azul. Para a peneira 
de 12,5mm, a máxima porcentagem passante 
deveria ser de 5% e no material analisado, 
obteve-se 47,1%; para a peneira de 25mm a 
porcentagem passante máxima permitida seria 
15% e o resultado mostrou que esse valor foi de 
78,9% e por último, a porcentagem máxima 
permitida de material passante para a peneira de 
37,5mm seria de 70% e obteve-se 85%. 
As Figuras 4 e 5 mostram o resultado da 
Microscopia Eletrônica de Varredura. A 
primeira imagem é feita com o aumento de 300 
vezes. e a segunda com 500 vezes: 
 
Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) 
 
 
Figura 4. MEV da amostra de finos com aumento de 
300x 
 
 
Figura 5. MEV da amostra de finos, aumento de 
500x 
 
A partir da análise microscópica, é possível 
perceber que a granulometria dos finos 
apresenta um range de 24,49 a 266 micrômetros 
e as partículas destes finos não estão agregadas. 
 
EDS 
 
No EDS é feita uma análise qualitativa e 
obtém-se a composição químicados finos 
através da leitura do espectro dos elementos 
presentes na amostra e expressa em um gráfico. 
As leituras de três pontos da amostra são 
apresentadas a seguir, em três gráficos 
diferentes, ilustrados nas Figuras 6, 7 e 8. 
 
 
Figura 6. Gráfico de resultado do EDS, ponto 1. 
 
 
Figura 7. Gráfico de resultados do EDS, ponto 2. 
 
 
Figura 8. Gráfico de resultados do EDS,ponto 3 
 
Analisando os gráficos apresentados é 
possível observar que os materiais Fe e SiO2 
são característicos da amostra. Nos gráficos das 
Figuras 6 e 8, o FeO apresenta picos altos , com 
uma porcentagem média de 50,70% 
considerando as três representações. Já no 
gráfico da Figura 7, a predominância é do 
material SiO2, sendo seu valor médio de 
10,09% considerando os três gráficos. 
 
Difração de Raios-X 
 A difração de raios-x permite estudar 
materiais a nível atômico, descobrindo e 
estudando sua estrutura. A amostra de finos foi 
submetida à análise difratométrica e o resultado 
é apresentado na Figura 9. 
 
Figura 9. Difratometria da amostra de fino 
 
Através da indexação, pôde-se identificar a 
presença de hematita na amostra de finos. A cor 
avermelhada é característica desse material 
(Figura 2). Ela é constituinte do minério de 
Ferro, material transportado através dessa 
ferrovia. Chemale Junior e Takehara (2013) 
estudaram a mineralogia de diversos depósitos 
de minério de ferro ao redor do mundo, 
inclusive o de Carajás, constatando que as 
formações ferríferas da Formação Carajás são 
compostas por diferentes tipologias de minérios, 
todos pertencentes a fácies óxidos. Os 
principais tipos de minérios são hematita, 
jaspilitos e canga (material superficial). A fim 
de conhecer a origem dos demais elementos 
identificados neste fino, fez-se a análise 
difratométrica do material constituinte do lastro 
e também do minério de ferro transportado 
naquela via. As Figuras 10 e 11 a seguir 
apresentam o gráfico proveniente destas 
análises: 
 
Figura 10. Difratometria da amostra de rocha do 
lastro 
 
O constituinte SiO2 encontrado na análise 
química qualitativa EDS, provavelmente é 
oriundo da quebra da rocha do lastro. Sabe-se 
que a estrutura cristalina do quartzo é formada 
por cadeias de SiO2. 
Por intermédio da difração de raio-x, o 
difratograma da Figura 10, aparesenta o quartzo 
como material constituinte da rocha, um 
gnaisse, e da fração de finos coletados no lastro 
degradado. 
 
Figura 11. Difratometria da amostra do minério 
 
A difração de raios-X, mostrada na figura 11, 
indica a presença de hematita, encontrada no 
minério de ferro de Carajás, conforme citado 
por Chemale Junior e Takehara (2013). 
 
4 CONCLUSÕES 
 
A análise granulométrica por peneiramento 
indicou que o lastro degradado coletado de fato 
encontrava-se com uma distribuição não 
enquadrada na faixa admissível para lastro, 
sendo necessária a intervenção para 
manutenção. 
A análise por microscopia eletrônica de 
varredura indicou que os componentes dos finos 
do lastro degradado analisados possuem um 
range entre 24,49 e 266 micrômetros e não estão 
agregados. 
A análise por Espectroscopia de Energia 
Dispersiva (EDS) indicou a presença de FeO e 
SiO2 na fração fina do lastro degradado. 
A difração de raios-X indicou a presença de 
hematita, provavelmente oriunda do minério de 
ferro, e de quartzo, provavelmente oriundo da 
rocha do lastro, na fração de finos do lastro 
degradado estudado. Ou seja, a granulometria 
do lastro foi alterada pela presença do minério 
que frequentemente cai dos drenos dos vagões, 
prejudicando o desempenho desta camada do 
pavimento ferroviário. Além disso, 
considerando-se que os óxidos de ferro são 
cimentos naturais, é bem provável que o lastro 
tenha desenvolvido um indesejável 
enrijecimento devido a presença do minério no 
lastro, aumentando as tensões de trabalhos nos 
fixadores e nos trilhos. 
Não foram encontradosargilominerais nestes 
finos, indicando não ter havido bombeamento 
de finos do sublastro do pavimento. 
Essa pesquisa abre espaço para outros 
estudos a fim de reutilizar o material de 
desguarnecimento. Diversos outros ensaios são 
necessários para melhor compreensão do 
desempenho deste agregado 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
AREMA - American Railway Engineering Association. 
“Manual of Recommended Practice”. Chicago, 1964 
Brina, H.L. “Estrada de Ferro 1 – Via Permanente”. Rio 
de Janeiro. Livro Técnico e Científico S.A. 1979. 
Chemale Junior e Takehara, Geologia e Metalurgia,2013 
CONAMA, Resolução CONAMA nª 420 de 2009 
DNER-Departamento Nacional de Estradas de Rodagem. 
ME. 041: Solos:Preparação de amostras para ensaios 
de caracterização. Rio de Janeiro,1994. 
DNER-Departamento Nacional de Estradas de Rodagem. 
ME. 080: Solos: Análise Granulométrica por 
peneiramento. Rio de Janeiro,1994 
DNIT, Glossário Ferroviário,2010 
Klincevicius,M.G.Y. Estudo de propriedades, de tensões 
e do comportamento mecânico de lastros ferroviários. 
Dissertação de Mestrado, Programa de pós-graduação 
em Engenharia de Transportes,USP, 156p. 
Selig, E.T e Waters, J.M. “Track Geotechnology and 
Substructure Management”. Thomas Telford 
Services, Londres, 1994.