CARACTERIZAÇÃO FISICO MECANICA DE BASES GRANULARES DE PAVIMENTOS ASFALTICOS

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Caracterização físico-mecânica de bases granulares de pavimentos 
asfálticos 
 
Hélio Haruo Maeda 
Universidade Tecnológica Federal do Paraná – Curitiba – Brasil 
hhmaeda@creapr.org.br 
Ronaldo Izzo 
Universidade Tecnológica Federal do Paraná – Curitiba – Brasil 
Izzo@utfpr.edu.br 
Adalberto Matoski 
Universidade Tecnológica Federal do Paraná – Curitiba – Brasil 
adalberto@utfpr.edu.br 
 
RESUMO: O transporte é uma atividade indispensável ao comércio e ao intercâmbio entre os 
povos. Essa necessidade de deslocamento periódico entre dois locais gerou a necessidade do 
estabelecimento de rotas e caminhos, que por sua vez levaram à necessidade de sua pavimentação. 
O pavimento tem uma vida útil limitada o que demanda sua recuperação e entre as técnicas 
utilizadas adotam-se a reciclagem a frio. Assim esse trabalho tem como objetivo a caracterização 
físico mecânica do material proveniente da reciclagem “in situ” de pavimentos asfálticos. Durante o 
processo de reciclagem do asfalto é adicionado o cimento com a finalidade de aumentar a 
capacidade de suporte da base. A metodologia adotada passou pela coleta do material em diversos 
pontos da cidade, durante o processo de pavimentação. Esse material coletado foi transportado para 
os laboratórios onde foram realizados os ensaios de caracterização física, como granulometria, teor 
de betume entre outros. A caracterização mecânica foi feita através do ensaio que permitiu a 
determinação do índice de suporte Califórnia e através do ensaio de compressão simples. Esses 
ensaios foram realizados com os teores de cimento variando entre dois e oito porcento buscando 
determinar o comportamento mecânico dessa mistura. Os resultados encontrados mostraram que a 
adição de cimento em baixos teores, melhora significativamento o comportamento do solo, 
fornecendo condições para uma maior durabilidade do asfalto. 
 
Palavras chave: pavimentos, reciclagem, bases granulares. 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
A ideia das estradas é oriunda da China, 
as quais foram criadas pelo homem para 
melhorar o acesso às áreas cultiváveis ou das 
fontes naturais, tais como, minerais e água, 
também sendo importante para a expansão dos 
territórios. Mais tarde, as estradas foram 
aperfeiçoadas, pelos romanos, que instalaram 
pavimentação e drenagens para aumentar a 
durabilidade (BERNUCCI et al., 2006). 
Como o pavimento tem uma vida útil 
limitada, há a necessidade da manutenção 
buscando o aumento de sua vida útil. Visando a 
redução de custos de manutenção foram 
desenvolvidas técnicas de reciclagem do 
pavimento. 
No Brasil, essa técnica passou a ser 
utilizada na década de 80, contemplando 
somente o concreto asfáltico. As pesquisas em 
torno do assunto têm vários trabalhos 
publicados como, por exemplo, Sachet, (2008). 
A técnica de recuperação de pavimentos 
flexíveis evoluiu a partir dos equipamentos de 
fresar asfalto, resultando nas modernas 
recicladoras, capazes de fresar, triturar asfalto, 
misturar o pavimento degradado, adicionando 
água, materiais e componentes adicionais, “in-
situ”. Assim, o pavimento degradado é 
triturado, misturado ao cimento Portland, 
hidratado e compactado adequadamente, o 
resíduo volta a ser material de construção útil, 
eliminando a necessidade de retirada, transporte 
e destinação do resíduo de construção, bem 
como a necessidade de obtenção de material 
novo para substituir o material degradado 
retirado, contribuindo para a sustentabilidade da 
pavimentação. 
Devido ao processamento local e 
consequente eliminação da necessidade de 
transporte, a restauração de um trecho passou a 
ocorrer de forma rápida. Em um dia de trabalho, 
uma equipe de pavimentação, com a 
recicladora, remove o pavimento degradado, 
processa, aplica e compacta a mistura, 
construindo uma nova base, com cerca de 10 
cm de espessura e devolve a via ao tráfego com 
uma capa asfáltica de 3 cm de espessura. 
A função dessa capa asfáltica é de 
proteger o processo de cura da base reciclada 
com cimento Portland. Para o usuário, fica a 
impressão que a interrupção da via foi curta. A 
manutenção do pavimento deve provocar o 
menor impacto aos usuários da via. Aos 28 
(vinte e oito) dias, uma nova capa asfáltica de 3 
cm é aplicada e recebe a pintura da sinalização 
da via, indicando o final do processo. 
De acordo com Guthrie, Brow e Eggett 
(2007), a reciclagem de pavimento asfáltico 
estabilizada com a adição de cimento portland é 
uma solução eficiente de custo, porque os 
custos de reciclagem são de 25% a 50% menos 
que uma solução de remoção total e 
reconstrução. Os mesmos autores afirmam que 
embora adotada por muitos, apenas um limitado 
número de estudos científicos tem ocorrido para 
investigar a resistência e a durabilidade da 
reciclagem de pavimento asfáltico estabilizada 
com a adição de cimento portland que é o foco 
deste trabalho. 
Outro aspecto que pode justificar o uso 
da reciclagem como técnica de recuperação é o 
fato de que dos cerca de 4.500 quilômetros de 
malha viária de Curitiba, 2.600 quilômetros são 
de anti-pó, 1.500 quilômetros de pavimentação 
definitiva e 400 quilômetros de saibro (Boreki, 
2011). Dos 2.600 quilômetros de anti-pó, cerca 
de 1.500 quilômetros tem mais de 30 anos de 
uso. A malha é antiga e saturada. Dessa forma, 
a prefeitura utiliza recicladoras de asfalto. No 
entanto, a utilização dessa técnica é feita sem 
um controle adequado o que eventualmente 
pode gerar desperdício de material, no caso o 
cimento que é utilizado como adição bem como 
uma elevação no custo devido ao aumento da 
mão de obra. Assim, justifica-se o presente 
trabalho, pela importância devido ao volume de 
recursos necessários para a recuperação desses 
pavimentos. Dessa forma o objetivo deste 
trabalho é caracterizar a base de pavimentação 
feita a partir da reciclagem in-situ cuja mistura 
de solo mais betume é estabilizada com cimento 
Portland. 
 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
Para o Manual de Pavimentação, DNIT 
(2006) define pavimento de uma rodovia como 
“superestrutura estrutura constituída por um 
sistema de camadas de espessuras finitas, 
assentes sobre um semi-espaço considerado 
teoricamente como infinito”. A infraestrutura ou 
terreno de fundação recebe o nome de subleito. 
Deve-se considerar, no entanto que a 
idade do pavimento e a solicitação intensa do 
tráfego deterioram o pavimento, levando a 
necessidade de sua recuperação onde uma das 
formas de recuperar o pavimento é a técnica da 
reciclagem. 
Por reciclagem de pavimentos entende-
se a reutilização de todo o material existente na 
capa asfáltica e eventualmente na base onde 
esses materiais são misturados no estado em 
que se encontram utilizando como aditivo 
ligante o cimento ou produtos similares. 
Em 1985, foi desenvolvido na Malásia, 
o primeiro projeto de reciclagem. Em dezembro 
de 1988, um segundo trabalho, com reciclagem 
a frio in situ foi dirigido pela Federal Trunk 
Road entre Pagar Sasak e Merapoh, no estado 
de Pahang, envolvendo 55 Km de extensão. O 
projeto levou quase dois anos para ser 
terminado, mas passados 12 anos de sua 
conclusão o pavimento ainda apresentava um 
excelente desempenho (SUFIAN et. al, 2005). 
O processo de reciclagem in situ consta 
essencialmente de três operações: 
 A exploração da pedreira de materiais 
granulares que representa o pavimento 
existente, fresando-o até uma 
determinada profundidade para 
recuperar o material utilizado na sua 
construção; 
 A mistura, a frio, do material 
desagregado no próprio local. A mistura 
geralmentese junta: Água (hidratação 
ou pré-molhagem); Ligantes (emulsão 
betuminosa espuma de betume, cimento 
ou cal); Utilização de agregados para 
eventual correção granulométrica. 
 A compactação da mistura e o seu 
nivelamento para que se obtenha uma 
nova camada do pavimento; 
O processo, geralmente completa-se 
com a aplicação de um revestimento superficial 
betuminoso, ou de uma ou mais camadas de 
misturas betuminosas para garantir, 
estruturalmente, as necessidades desse 
pavimento, ou para dotar a superfície das 
características adequadas ao tráfego que irá 
suportar. 
A forma de reciclagem adotada pela 
prefeitura de Curitiba segue o prescrito no 
manual da Wirtgen (2010). Essa empresa 
fornece máquinas de reciclagem projetadas 
especificamente para reciclar camadas do 
pavimento de espessura em uma única 
passagem. O coração de todas as máquinas de 
reciclagem é o corte onde um tambor que está 
equipado com um grande número de 
ferramentas de corte. O tambor gira 
normalmente e com o avanço da máquina o 
material de pavimento é pulverizado pelas 
ferramentas e levado para dentro da câmara de 
mistura que envolve o tambor. Dentro dessa 
câmara o material recebe adições e é espalhado 
novamente. 
Após o espalhamento do material entram 
em ação os compactadores de rolo, deixando a 
camada pronta para receber o revestimento 
final, ou seja, a pavimentação. 
 Nesse aspecto deve-se levar em 
consideração um importante componente que é 
o solo cimento. A necessidade de melhorar as 
propriedades de engenharia do solo é conhecida 
desde tempos remotos. Muitas culturas antigas, 
incluindo os Chineses, os Romanos e os Incas 
utilizaram várias técnicas para melhorar a 
estabilidade do solo, algumas das quais tão 
efetivas que essas construções e infraestruturas 
perduram até os dias de hoje. Algumas das 
quais continuam em uso (BALBO. 2007). 
O manual Corpo de Engenheiros do 
Exército Americano, EM-1110-3, (1984) define 
estabilização de solos como o conjunto de 
processos de mistura e combinação de solo com 
outros materiais com o objetivo de agregar, 
acentuar ou inibir propriedades de engenharia 
desse solo. O mesmo manual se refere à 
modificação de solo como processo de 
estabilização de solo que resulta em melhoria, 
porém não implicando em aumento 
significativo da resistência e durabilidade. 
Ainda, esse manual define como propósitos da 
estabilização de solos: 
 Melhorias na qualidade do pavimento; 
As melhorias de qualidade do solo mais 
comuns são obtidas por alterações na 
graduação do solo, na redução no índice 
de plasticidade (IP), no aumento da 
durabilidade e na resistência do solo; 
 Redução na espessura do pavimento. A 
resistência à tração e da rigidez de uma 
camada de solo pode ser melhorada 
através da utilização de aditivos e assim, 
permitir uma redução na espessura da 
camada estabilizada e camadas 
sobrepostas no interior do sistema de 
pavimentação. 
Nos Estados Unidos, a era moderna da 
estabilização de solos iniciou durante as crises 
do petróleo e agregados de construção que 
ocorreram nos anos de 1960-1970. Para 
contornar essa situação foram adotadas 
alternativas às técnicas convencionais de 
reposição de solos pobres locais por materiais 
com propriedades mais adequadas. 
 Para a caracterização desse material é 
utilizado o ISC (índice suporte Califórnia) 
conhecido também como CBR (Califórnia 
Bearing Ratio). 
O índice de suporte Califórnia ou (CBR) 
é um teste relativamente simples que é 
geralmente utilizado para obter uma indicação 
da resistência de um solo de fundação, da sub-
base e de material de camada de base para 
utilização em pavimentos de estrada e pista de 
aeródromos. O ensaio é utilizado para 
determinar empiricamente espessuras 
necessárias de pavimentos flexíveis para 
estradas e pavimentos de aeroportos (LIU; 
EVETT, 2009). 
De acordo com Senso (1997), o método 
de ensaio CBR é um método empírico de 
dimensionamento de pavimentos flexíveis ainda 
adotado por alguns órgãos rodoviários no 
Brasil. Já, Coutinho (2011) cita em sua pesquisa 
o método mecanistico que consiste na aplicação 
dos princípios da mecânica dos pavimentos 
considerando suas múltiplas camadas e os 
efeitos das intempéries, que substitui o método 
empírico de dimensionamento. No entanto 
como cita Coutinho (2011) esse método 
necessita ser difundido, pois ainda é pequena 
sua utilização. 
Ensaios CBR são normalmente 
realizados em amostras remoldados 
(compactado), embora possam ser conduzida 
em solos não perturbados ou em solo in situ. 
Amostras de solos podem ser testadas saturadas 
ou insaturadas por imersão em água, em 
seguida, durante certo período de tempo, a fim 
de simular condições de campo muito pobres. 
O CBR para o solo é a razão, (expressa 
em percentagem), obtido pela divisão da tensão 
necessária para provocar a penetração de uma 
área 19,32 cm
2
 (correspondendo a um diâmetro 
de 4,96 centímetros) do pistão para penetrar 
2,54 milímetros no solo por uma tensão de 
penetração padrão de 6,89 MPa. Essa força 
correspondente à penetração padrão é 
aproximadamente o necessário para fazer com 
que o mesmo êmbolo possa penetrar 2,54 mm 
em uma massa de brita. O CBR pode ser 
pensado, por isso, como uma indicação da 
resistência do solo em relação à de brita (LIU; 
EVETT, 2009). 
 
3 METODOLOGIA 
 
As amostras para a caracterização do 
solo foram coletadas durante a operação de 
fresagem da recicladora, na cidade de Curitiba 
em julho de 2012. O solo coletado foi embalado 
em bombonas de 50 litros, com tampa de 
fechamento hermético, para evitar alteração de 
umidade e transportados até o laboratório de 
Geotecnia. A Figura 1 mostra as bombonas 
sendo recolhidas para transporte até os 
laboratórios de geotecnia da UTFPR. 
 
 
 
Figura 1. Coleta e transporte do solo misturado com 
betume. 
 
O cimento utilizado foi o comum, 
fabricado nos meses de fevereiro e junho de 
2012 pela Votorantim Cimentos, disponível no 
comercio de Curitiba, tipo CP II Z 32. Justifica-
se a utilização desse cimento, pois é o mesmo 
adotado para a execução dos serviços de 
tratamento do solo pela prefeitura de Curitiba. 
O teor de umidade do solo foi 
determinado, nos laboratórios da universidade 
obedecendo a norma brasileira NBR 6457/86 e 
o teor de betume do solo foi obtido através dos 
ensaios de perda ao fogo. A massa específica 
do solo foi determinada de acordo com a norma 
brasileira NBR 6508/84 e os índices de 
consistência, também conhecidos como Limites 
de Atterberg que servem para classificação do 
solo quanto a plasticidade foi obtido 
obedecendo a NBR 6459/1984. Por sua vez a 
análise granulométrica foi realizada de acordo 
com a NBR 7181/84. 
Para a moldagem dos corpos de prova 
variou-se o teor de cimento de em massa, de 4% 
a 8%. Justifica-se esse intervalo para analisar o 
comportamento incluindo os extremos da curva. 
Outro aspecto que justifica esse intervalo está 
na execução dos serviços pela prefeitura. Ocorre 
que o cimento, em sacos, é distribuído 
simetricamente nas vias onde são rompidos e o 
mesmo é espalhado manualmente. Esse aspecto 
leva a diferentes teores de cimento, pois não há 
nenhum controle para assegurar a uniformidade 
da mistura. Assim, para cada teor de cimento 
foi determinada a curva de compactação. 
Finalmente o Índice Suporte Califórnia 
foi determinado de acordo com a NBR 9895 e 
do DNER ME 041/94. 
 
4 ANÁLISE DOS RESULTADOS 
 
Foram feitas coletas de amostras damistura úmida após a passagem da recicladora. 
A determinação de umidade do material 
coletado resultou em: 
 
Tabela 1 – Teor de umidade 
Umidade Média: 7,31% 
Desvio Padrão: 0,57% 
Coeficiente de Variação: 7,80% 
 
O teor de umidade encontrado reflete o 
padrão de trabalho para a reciclagem do asfalto. 
O procedimento de reciclagem e reasfaltamento 
é realizado em dias secos sem chuva e sem 
possibilidade de chuva. Ainda, esse teor de 
umidade foi obtido após a mistura pela 
recicladora onde há a adição de água buscando 
garantir a hidratação do cimento e consequente 
melhora dos índices de resistência do solo assim 
tratado. 
As amostras que foram testadas nos 
laboratórios da Associação Brasileira de 
Cimento Portland apresentaram os seguintes 
teores de betume, conforme apresentado na 
tabela 2. 
 
Tabela 2 – Teores de Betume 
Espécime % betume 
Amostra 1 11,20 
Amostra 2 2,50 
Amostra 3 4,60 
Amostra 4 5,10 
Média 5,85 
Desvio padrão 3,74 
Coeficiente de variação 63,9 
 
Observa-se que o elevado coeficiente de 
variação apresentado na tabela 2 indica uma 
grande variação do teor de betume. Justifica-se 
esse aspecto, pois as ruas que recebem esse 
tratamento foram aquelas que receberam em 
anos anteriores apenas uma pequena camada de 
asfalto aplicado diretamente sobre o saibro. 
Com o trânsito há uma rápida deterioração 
dessa camada gerando buracos, ou seja, locais 
onde a cobertura de asfalto foi destruída. A 
densidade média obtida desse material foi de 
2,03 g/cm³, o que está dentro das expectativas 
para esse tipo de solo. 
Por sua vez os ensaios do limite de 
liquidez e índice de plasticidade mostraram que 
a amostra do solo tem um comportamento não 
plástico, mostrando assim um maior teor de 
material arenoso. 
 A análise granulométrica do solo está 
apresentada na figura 2 abaixo. 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,1 1 10 100 1000
%
 F
re
qu
ên
ci
a 
di
sc
re
ta
Diâmetro das partículas (μm)
Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 Amostra 4
 
Figura 2. Curva granulométrica das amostras de solo 
misturado com betume. 
Essas curvas mostram um solo com 
baixo teor de finos e uma concentração maior 
entre os diâmetros entre 1 e 10 milímetros. 
Esse aspecto mostra que o solo amostrado tem 
alguma semelhança com uma areia grossa com 
teores de material argiloso. Mostra-se adequado 
para o fim a que se destina, ou seja, servir de 
base para a pavimentação. 
A análise granulométrica do material 
fino apresentada na figura 3 a seguir mostra que 
o solo amostrado não tem excesso de finos, pois 
o teor é menor que 4%, que eventualmente 
possa prejudicar o comportamento da base para 
o asfalto. 
 0,00%
1,00%
2,00%
3,00%
4,00%
5,00%
6,00%
7,00%
8,00%
9,00%
10,00%
0 10000 20000 30000 40000 50000
%
 R
et
id
a 
d
is
cr
et
a
Diâmetro das patículas (mm)
Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 Amosta 4
 
Figura 3 – granulometria do material fino do 
solo amostrado. 
As curvas de compactação apresentadas 
na figura 4 mostram um comportamento 
similar, exceto a curva para o teor de 5%. 
Justifica-se essa alteração, pois o coeficiente de 
variação foi de 18% mostrando possivelmente 
uma grande variação no tipo de material. 
Observa-se que a coleta do material foi feita 
aleatoriamente, ou seja, sem controle do tipo de 
solo coletado. 
 
 
Figura 4 – Curva de compactação com o teores 
de cimento variando de 4% a 8%. 
 
A tabela 3 apresenta o índice suporte 
Califórnia obtido para os diversos teores de 
cimento e a resistência à compressão. 
 
Tabela 3 - Resistência à compressão 
simples e o Índice de suporte Califórnia. 
Teor de 
cimento (%) 
Resistência à 
compressão 
simples (MPa) 
Índice de suporte 
Califórnia (CBR) 
(%) 
4 1,02 83,72 
5 1,40 121,14 
6 1,67 135,72 
8 1,82 150,03 
 
Observa-se pela tabela acima que há 
uma melhora significativa da resistência à 
compressão do solo tratado com cimento e 
também há uma melhora significativa no índice 
de suporte Califórnia. Observa-se ainda que 
existe correlação entre a resistência à 
compressão simples e o índice de suporte 
Califórnia. 
Durante as visitas na obra observou-se o 
padrão distribuição dos sacos de cimento sobre 
a rua a ser asfaltada. Esses sacos de cimento 
foram abertos o cimento distribuído 
manualmente, mostrando que não há 
obrigatoriamente uma uniformidade da mistura, 
levando com isso a regiões com maior ou menor 
resistência dependendo do teor de cimento. De 
qualquer forma esses indicadores atendem às 
especificações da norma do DER-PR. Ainda 
assim observa-se que esta ausência de 
uniformidade não prejudica o produto final, mas 
a definição de uma metodologia de trabalho 
detalhado poderia levar a uma economia de 
cimento. Em outras palavras é possível afirmar 
que são precárias as condições de controle de 
execução desse tipo de serviço. 
 
5 CONCLUSÕES 
 
O teor de umidade encontrado 
demonstra que o produto de trabalho é próximo 
ao teor para se obter a densidade máxima, ou 
seja, em média é de 7,31%. Por sua vez o teor 
médio de betume encontrado foi de 5,8% 
mostrando que o material é adequado para ser 
tratado com cimento, pois esse teor pode ser 
considerado como impureza não tendo 
influência nos indicadores do solo tratado com 
cimento. 
Os ensaios do limite de liquidez e índice 
de plasticidade mostraram que a amostra do 
solo tem um comportamento não plástico, 
mostrando assim um maior teor de material 
arenoso. 
As curvas granulométricas mostram um 
solo com baixo teor de finos e uma 
concentração maior entre os diâmetros entre 1 e 
10 milímetros. Esse aspecto mostra que o solo 
amostrado tem alguma semelhança com uma 
areia grossa com teores de material argiloso. 
A adição de cimento em baixos teores, o 
que caracteriza um solo tratado com cimento 
melhora significativamente o comportamento 
do solo, fornecendo condições para uma maior 
durabilidade do asfalto. 
Observa-se finalmente que são precárias 
as condições de controle na execução desse tipo 
de obra. Não há um registro da metodologia 
adotada. 
 
AGRADECIMENTOS 
 À ABCP Associação Brasileira de 
Cimento Portland pelo apoio nas realizações 
dos ensaios e à Prefeitura Municipal de Curitiba 
pelo auxílio na coleta das amostras. 
 
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