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Bruna Niccoli Ramirez Cláudio Oliveira Silva USJT Aula 6 – Estrutura de Pavimentos e Materiais utilizados Projeto de Estradas e Aeroportos Material baseado nas aulas do Prof. D.Sc. Luis Miguel Gutiérrez Klinsky Data Projeto de Estradas e Aeroportos 18/2 Recepção dos alunos – Universo São Judas 25/2 Feriado 03/03 Aula 1 - Introdução 10/03 Aula 2 – Projeto Geométrico - Introdução 17/03 Interrupção das aulas - Orientações sobre as aulas virtuais 24/03 Aula 3 - Projeto Geométrico - Curvas Horizontais e verticais 31/03 Aula 4 - Projeto Geométrico - Superelevação e Superlargura 07/04 Aula 5 – Noções de Terraplenagem 14/04 Prova D1 21/04 Feriado 28/04 Aula 6 - Estruturas de Pavimentos e Materiais Utilizados 05/05 Aula 7 - Dimensionamento de pavimentos – Pavimento flexível 12/05 Aula 8 – Pavimentos Intertravados 19/05 Aula 9 – Aeroportos 26/05 Aula 10 – Drenagem de Pavimentos - Conforto de rolamento e rugosidade superficial 02/06 Aula 11 - Patologias e recuperação de pavimentos 09/06 Prova D2 16/06 Avaliação final das Atividades 23/06 Prova sub Bruna Niccoli Ramirez Cláudio Oliveira Silva USJT Aula 6 – Estrutura de pavimentos Projeto de Estradas e Aeroportos Material baseado nas aulas do Prof. D.Sc. Luis Miguel Gutiérrez Klinsky Do ponto de vista funcional: Deve suportar o tráfego em condições satisfatórias de: Velocidade; Segurança; Conforto Economia Em função de como distribuem as tensões ou em função da sua rigidez, os pavimentos podem ser classificados em: RÍGIDOS FLEXÍVEIS Pavimento Pavimento é uma estrutura de camadas que recebe em sua superfície as solicitações do tráfego de veículos e as distribui de forma que, as tensões estejam compatíveis com a capacidade de suporte dos solos da fundação. Fonte: http://asfaltodequalidade.blogspot.com/2016/09/a-importancia-da-estrutura-do-pavimento.html Estrutura do Pavimento Subleito Sub-base Base Revestimento Subleito 5 Estrutura do Pavimento Camada de Revestimento: Recebe as cargas do tráfego e as distribui para as demais camadas. Pode ser classificada em flexível ou rígida. Camada de Base: Composta de materiais granulares com ou sem estabilização. Recebe os esforços da camada de revestimento e os distribui para a camada de sub-base. Camada de Sub-base: Composta de materiais granulares com ou sem estabilização. Tem como função diminuir a espessura da base e mudar a rigidez da camada. Camada de Subleito: solo natural que pode receber reforço por compactação ou substituição do material para aumentar seu suporte. Maciço teoricamente infinito que serve de fundação para um pavimento. Sub-base Base Revestimento Subleito 6 É o terreno de fundação do pavimento ou do revestimento, resultante após limpeza do terreno. O subleito compactado é o próprio solo natural que permanece após a terraplenagem e que é escarificado e compactado a uma profundidade e energia de acordo com sua natureza. Subleito Operação destinada a conformar o leito estradal, transversal e longitudinalmente, obedecendo às larguras e cotas constantes das notas de serviço de regularização de terraplenagem do projeto, compreendendo cortes ou aterros até 20 cm de espessura. Regularização do Subleito NORMA DNIT 137/2010- ES Camada e geral de 20 cm, executada sobre o subleito devidamente compactado e regularizado, utilizada quando se torna necessário reduzir espessuras elevadas da camada de sub-base, originadas pela baixa capacidade de suporte do subleito. Deve-se utilizar solo de qualidade superior à do subleito, conforme norma DNIT 138/2010 ES (Reforço do subleito). Reforço do Subleito É a camada complementar à base, quando por circunstâncias técnico-econômicas não for aconselhável construir a base diretamente sobre a regularização ou reforço. Tem capacidade de suporte superior à do subleito compactado e cuja inclusão visa, essencialmente, permitir reduções na espessura da camada de base. Deve evitar o bombeamento do solo do subleito para a camada de base. Sub-base A sub-base deve exceder 40 cm de cada lado, no mínimo, a largura do pavimento de concreto, devendo a sua superfície ser regular e nivelada de acordo com a especificação do projeto. Sub-base – efeito de bombeamento Fonte: https://www.researchgate.net/figure/Schematic-of-saturated-subgrade-and-aggregate-subbase-in-pavement-with-and-without_fig1_319863648 Efeito de bombeamento no revestimento Fonte: https://pavementinteractive.org/reference-desk/pavement-management/pavement-distresses/pumping/ É a camada destinada a resistir e distribuir os esforços oriundos do tráfego e sobre o qual se constrói o revestimento. Reduzir as deformações de tração que as cargas de roda aplicam ao revestimento. Reduzir as tensões verticais de compressão que as cargas de roda aplicam na estrutura. Permitir a drenagem de águas que se infiltrem no pavimento, através de drenos, para uma camada drenante na sub-base. FUNÇÕES Base Base – distribuição de tensões Fonte: https://www.researchgate.net/figure/Extensoes-de-tracao-e-compressao-consideradas-nos-criterios-de-ruina_fig1_288490419 Reduzir as deformações de tração que as cargas de roda aplicam ao revestimento. Reduzir as tensões verticais de compressão que as cargas de roda aplicam. É a camada, tanto quanto possível impermeável, que recebe diretamente a ação do rolamento dos veículos. Melhorar as condições de rolamento quanto à conforto e segurança. Resistir aos esforços horizontais (tração), tornando mais durável a superfície de rolamento. Reduzir as tensões verticais que as cargas de roda aplicam na camada de base e sub-base, de modo a controlar o acúmulo de deformações plásticas nessas camadas. FUNÇÕES Revestimento Bruna Niccoli Ramirez Cláudio Oliveira Silva USJT Aula 6 – Materiais utilizados Projeto de Estradas e Aeroportos Material baseado nas aulas do Prof. D.Sc. Luis Miguel Gutiérrez Klinsky Materiais para reforço do subleito DNIT 138/2010-ES CBR maior que o subleito Expansão 2% Materiais para sub-base DNIT 139/2010-ES Índice de Grupo - IG = 0 CBR ≥ 20% Expansão 1% Materiais para base DNIT 141/2010-ES CBR ≥ 80% Expansão 0,5% Limite de Liquidez 25% Índice de Plasticidade 6% RECOMENDAÇÃO: MÉTODO DE DIMENSIONAMENTO DNER Como escolher os materiais? Em geral os solos granulares têm índice de grupo entre 0 e 4, os siltosos entre 1 e 12 e os argilosos entre 1 e 20. Materiais para reforço do subleito Ensaio desenvolvido para estudar subleitos das estradas na década de 1920 (O.J. Porter) É a razão de força por unidade de área necessária para penetrar em uma massa do solo com um pistão circular padrão na taxa de 1,27 mm/min. ao exigido para a penetração correspondente de um material de referência (padrão). C B R California Bearing Ratio Índice de Suporte California - ISC O California Ratio Test (Ensaio de CBR) (ISC em português) é um teste de penetração desenvolvido pelo Departamento de Rodovias do Estado da Califórnia (EUA) para avaliar a capacidade de suporte do solo para o projeto de pavimentos. 19 O ensaio de CBR foi concebido, para avaliar a resistência do material frente a deslocamentos significativos, por meio de ensaio de penetração em laboratório. Os materiais testados são referenciados por um valor em porcentagem, representando o quão melhor ou pior é sua resistência no ensaio CBR, por comparação com aqueles materiais granulares de referência, designados simplificadamente de “material padrão”. Assim, podem ser encontrados valores de CBR bem baixos, da ordem de unidades, a valores acima de 100. Quando de seu desenvolvimento, foram selecionados os melhores materiais granulares de bases de pavimentos com bom desempenho à época da pesquisa de campo e a média de resistência à penetração no ensaio CBR foi estabelecida como sendo o valor de referência ou padrão, equivalente a 100%. A resistência ou capacidade de suporte CBR foi correlacionada empiricamente com o desempenho das estruturas de pavimentos levando a um método de dimensionamentoque fixa espessuras mínimas da estrutura dependendo do índice de suporte do subleito, de modo a limitar tensões e protegê-lo da ruptura. Ensaio de CBR Fonte: Livro Pavimentação Asfáltica - Formação Básica para Engenheiros - Liedi Bariani Bernucci et al Ensaio de CBR - Execução 1. Compactação de corpos de prova Solo ou material passado na peneira 19 mm, compactado na massa específica e umidade de projeto, em um molde cilíndrico de 150mm de diâmetro e 125mm de altura. As camadas de material são compactadas com soquete de 4,5 kg e altura de queda de 45 cm. Ensaio de CBR – ABNT NBR 9895 1.1 Molde Molde cilíndrico metálico com 15,24 cm ± 0,05 cm de diâmetro interno e 17,78 cm ± 0,02 cm de altura, com entalhe superior externo em meia espessura; cilindro complementar com 6,08 cm de altura e com o mesmo diâmetro do molde, com entalhe inferior interno em meia espessura e na altura de 1 cm; e base metálica com dispositivo de fixação do molde cilíndrico e do cilindro complementar. Ensaio de CBR – ABNT NBR 9895 1.2 Soquete Soquete metálico cilíndrico, de face inferior plana, com diâmetro de 5,08 cm ± 0,01 cm, massa de 4,536 kg ± 0,01 kg, e com altura de queda de 45,72 cm ± 0,15 cm Ensaio de CBR – ABNT NBR 9895 1. Compactação de corpos de prova – ABNTNBR 7182 Tamanho Cilindro Especificações para compactação Energia Normal Intermediária Modificada Pequeno v. útil: 1.000 cm3 100x127 mm Soquete pequeno grande grande Número de Camadas 3 3 5 Número de Golpes por camada 26 21 27 Grande v. útil: 2.085 cm3 150x125 mm Soquete grande Número de Camadas 5 Número de Golpes por camada 12 26 55 Altura do disco espaçador (mm) 63,5 Fonte: ABNT NBR 7182 Grande (CBR) Pequeno (Proctor) Energia Normal Para subleitos Energia Intermediária Solos de melhor qualidade Solos estabilizados Energia Modificada Materiais granulares Materiais modificados Ensaio de CBR – ABNT NBR 9895 Pequeno (2,5 kg e 30 cm) Grande (4,5 kg e 45 cm ) 1. Compactação de corpos de prova – ABNTNBR 7182 Ensaio de CBR – ABNT NBR 9895 Simula as condições de saturação do solo Avalia a expansibilidade do solo 2. Imersão dos corpos de prova em água durante 96 horas A sobrecarga pode ser alterada, de acordo com a estrutura do pavimento prevista Registro da expansão Ensaio de CBR – ABNT NBR 9895 3. Penetração do corpo de prova Velocidade de penetração de 1,27 mm/min Registra-se a resistência de penetração e o deslocamento https://www.youtube.com/watch?v=tzZnseHnfCo&feature=youtu.be Ensaio de CBR – ABNT NBR 9895 https://www.youtube.com/watch?v=0cAE4cSKo_s Tempo (min) Penetração (mm) Pressão (MPa) 0,5 0,63 1,0 1,27 1,5 1,90 2,0 2,54 2,5 3,17 3,0 3,81 3,5 4,44 4,0 5,08 5,0 6,35 6,0 7,62 7,0 8,89 8,0 10,16 9,0 11,43 10,0 12,70 3. Penetração do corpo de prova Os valores 70 e 105 (kgf/cm2) correspondem, respectivamente, aos valores de pressão padrão do material de referência à penetração de 0,1” e 0,2”. O CBR será o maior valor entre os dois calculados CBR0,1” e CBR0,2”. Fonte: http://ipr.dnit.gov.br/normas-e-manuais/normas/meetodo-de-ensaio-me/dnit172_2016-me.pdf Fonte: Livro Pavimentação Asfáltica - Formação Básica para Engenheiros - Liedi Bariani Bernucci et al P0,1” = pressão correspondente à penetração de 2,54 mm (0,1”) em kgf/cm2 P0,2” = pressão correspondente à penetração de 5,08 mm (0,2”) em kgf/cm2 Ensaio de CBR – ABNT NBR 9895 Amostra indeformada Verificações em laboratório: Massa específica unitária (aparente) Resistência do solo indeformado: Índice de Suporte California - CBR Resistência à compressão não-confinada. Umidade ótima e massa seca máxima CBR seco e imerso Avaliação do CBR de camadas de solos compactos em campo CBR simultâneo CBR in situ Ensaio de CBR – Alternativas Grau de compactação *100 Grau de compactação Relação percentual entre a massa específica seca efetivamente alcançada na moldagem do corpo de prova e a massa especifica seca máxima no ensaio de compactação. Grau de compactação Grau de compactação na pista O grau de compactação na pista deve atender ao valor mínimo especificado. No inicio da obra, deve-se estabelecer um trecho experimental para definir o padrão de compactação. O grau de compactação será controlado ao longo de toda a obra em lotes estabelecidos nas normas técnicas. Definição do padrão de compactação: Número de passadas Uso da vibração Trecho experimental na pista: Ensaio para medida da massa específica seca da camada. Frasco de Areia Cilindro Bizelado Densímetros nucleares e não nucleares Ensaios para controle da Compactação Estudos de Francis Hveen (1946) sobre a deformabilidade dos pavimentos rodoviários, desenvolveu a primeira versão do ensaio, depois aperfeiçoado por Seed e Fead (1950). Termo resiliente mais apropriado para materiais rodoviários Primeiras recomendações no Guia da AASHTO de 1986 Proposta pelo DNER 131/94 Norma Atual DNIT 134/2017-ME Ensaio Triaxial Cíclico - Módulo de Resiliência Módulo de Resiliência O ensaio de CBR não corresponde diretamente ao efeito da ação de cargas em movimento, com intensidades variadas e com diferentes frequências e que proporcionam na maioria das vezes pequenos deslocamentos, bem menores que 0,1 polegada, da estrutura de um pavimento. Solos com mesmo CBR podem apresentar comportamentos diferentes pela ação de cargas repetidas; assim, as correlações entre o CBR e o desempenho do pavimento são apenas aproximadas. Devido à importância dos trincamentos e das rupturas por cargas repetidas, em 1938, o laboratório do Departamento de Transportes da Califórnia utilizou aparelhos elétricos colocados dentro dos pavimentos para medir as deflexões (deslocamentos verticais do pavimento). É a relação entre a carga cíclica aplicada e a deformação elástica ou recuperável do material. É um parâmetro que caracteriza o comportamento elástico dos materiais, como solos e britas, sob carregamento repetido, em laboratório, ou pelas ações das cargas dos veículos, repetidas sobre o pavimento. Os ensaios que simulam tensões semelhantes às que o material é submetido pelo tráfego, em uma rodovia, permitem a seleção mais adequada e a compatibilização das deformabilidades do conjunto das camadas Fontes: Livro Pavimentação Asfáltica - Formação Básica para Engenheiros - Liedi Bariani Bernucci et al Dissertação Carine Norback NORMA DNIT 134/2017-ME - Solos Determinação do Módulo de Resiliência Norma DNIT 134/2017-ME Ensaio de carregamento cíclico e confinamento do corpo de prova Aplicação tensões desviatória (d) Deformação elástica ou recuperável (r) https://www.youtube.com/watch?v=m5_3KbQTq_0&feature=youtu.be NORMA DNIT 181/2018 - ME – Bases estabilizadas quimicamente - Determinação do Módulo de Resiliência Módulo de Resiliência (MR) Material Módulo de Resiliência (MPa) Solos finos em base e sub-base 150 - 300 Solos finos em subleito e reforço do subleito Solos de comportamento laterítico LA, LA',LG' 100 - 200 Solos de comportamento não laterítico 25 - 75 Solos finos melhorados com cimento para reforço de subleito 200 - 400 Materiais Granulares Brita graduada 150 - 300 Macadame Hidráulico 250 - 450 Materiais estabilizados quimicamente Solo-cimento 5.000 - 10.000 Brita graduada tratada com cimento 7.000 - 18.000 Concreto compactado com rolo 7.000 - 22.000 Camadas de Revestimentos CAP 50-70 2.000 – 5.000 CAP 30-45 25.000-4.500 Concreto de cimento Portland 28.000-45.000 Valores de referência do Módulo de Resiliência Instrução de Projeto - IP-DE-P00/001 – DNER-2006 Exercício - Compactação Com base nos dados de um ensaio de compactação feito com a energia Proctor MODIFICADA, apresentados na tabela a seguir, e sabendo que a massa específica dos grãos do solo é 2,91 g/cm³. Desenhe a curva de compactação, determinando a umidade ótima e a massa específica aparente seca máxima. Fonte: PROFa. MOEMA CASTRO, MSc. UNIP 1º passo: – determinação da umidade Fonte: PROFa. MOEMA CASTRO, MSc. UNIP 8,52 52,8 16,30 1º passo:– determinação da umidade Fonte: PROFa. MOEMA CASTRO, MSc. UNIP 1º passo: – determinação da umidade Fonte: PROFa. MOEMA CASTRO, MSc. UNIP 2º passo: – determinação da massa específica seca 8,52 52,8 16,30 3524,2 Fonte: PROFa. MOEMA CASTRO, MSc. UNIP 1,71 1,47 2º passo: – determinação da massa específica seca Fonte: PROFa. MOEMA CASTRO, MSc. UNIP 2º passo: – determinação da massa específica seca Fonte: PROFa. MOEMA CASTRO, MSc. UNIP 2º passo: – determinação da massa específica seca Fonte: PROFa. MOEMA CASTRO, MSc. UNIP 2º passo: – determinação da massa específica seca Fonte: PROFa. MOEMA CASTRO, MSc. UNIP 3º passo: – Execução da curva de compactação Fonte: PROFa. MOEMA CASTRO, MSc. UNIP De posse das massas específicas aparentes secas e dos teores de umidades presentes nas amostras de solo empregadas no ensaio de compactação, podemos realizar a marcação dos pontos no gráfico para construção da curva de compactação. 16,3 18,3 20,1 22,6 24,9 1,47 1,60 1,70 1, 66 1,61 3º passo: – Execução da curva de compactação Fonte: PROFa. MOEMA CASTRO, MSc. UNIP Cilindro 1 2 3 4 5 h (%) 16,3 18,3 20,1 22,6 24,9 s (g/cm3) 1,47 1,60 1,70 1,66 1,61 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 24,0 26,0 3º passo: – Execução da curva de compactação Fonte: PROFa. MOEMA CASTRO, MSc. UNIP 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 24,0 26,0 Cilindro 1 2 3 4 5 h (%) 16,3 18,3 20,1 22,6 24,9 s (g/cm3) 1,47 1,60 1,70 1,66 1,61 3º passo: – Execução da curva de compactação Fonte: PROFa. MOEMA CASTRO, MSc. UNIP Cilindro 1 2 3 4 5 h (%) 16,3 18,3 20,1 22,6 24,9 s (g/cm3) 1,47 1,60 1,70 1,66 1,61 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 24,0 26,0 20,2 1,71 h ótma = 20,2(%) s máx. = 1,71 (g/cm3) Exercício – Grau de Compactação Mantendo-se a energia de campo equivalente à de laboratório e sabendo que as especificações de projeto indicam: GC = 95% e (h ótima – 2% e + 1%), indique entre que valores da umidade de compactação e qual o valor mínimo da massa específica aparente seca devem ser obtidos para a construção de uma sub-base. 1) Para o grau de compactação de 95% temos que a sub-base deverá ser compactado com densidade de, pelo menos: 18,3% ≤ h𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎çã𝑜 ≤ 21,3% *100 seca obra = 1,62 g/cm3 2) Para a amostra ensaiada, as umidades devem atender o seguinte intervalo: hó𝑡 −2% ≤ h𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎çã𝑜 ≤ hó𝑡 +1% 20,3−2% ≤ h𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎çã𝑜 ≤ 20,3+1% Naturais Industriais (artificiais) Estabilizados Materiais da camada de base dos pavimentos Pedregulhos Cascalhos Areias Solos lateríticos Macadame seco Macadame hidráulico Brita graduada simples (BGS) Estabilização Física Solo-brita Solo-emulsão Estabilização Química Solo-cimento Brita graduada tratada com cimento (BGTC) Concreto compactado rolado (CCR) Solo-cal Materiais tradicionalmente utilizados na construção das primeiras estradas no mundo todo. Materiais Naturais Pedregulhos Cascalhos Areias Solos lateríticos Naturais Quando esses materiais ocorrem em jazidas, com designações tais como "cascalhos", "saibros", etc., tem-se o caso de utilização de "materiais naturais" (solo in natura). Muitas vezes, esses materiais devem sofrer beneficiamento prévio, como britagem e peneiramento, com vista ao enquadramento nas especificações. Solo laterítico São solos superficiais resultantes da ação do intemperismo, por meio do enriquecimento no solo de óxidos hidratados de ferro e/ou alumínio e a permanência da caulinita como argilomineral predominante e quase exclusivo, conferindo a estes solos uma coloração típica: vermelho, amarelo, marrom e alaranjado. "Later” significa "tijolo" em latim e "ito" significa material Pétreo. Elevada capacidade de suporte (CBR pode ser maior que 100%). Pouca ou nenhuma expansão com o aumento da umidade. Em consequência da agregação, são porosos, com baixa densidade e elevada permeabilidade no estado natural. Podem exibir uma diminuição brusca do volume de vazios quando ocorre um aumento do teor de umidade, sem alteração do carregamento Ocorrência de solos em ambiente tropical Fonte: http://www.ufjf.br/nugeo/files/2009/11/Geologia-Cap10b.pdf Perfil esquemático de ocorrência de solos em ambiente tropical 57 Solo laterítico SOLOS LATERÍTICOS SOLOS SAPROLÍTICOS SOLO TROPICAL Propriedade e comportamento diferentes aos não tropicais. Não precisam ser formados em áreas tropicais. O saprólito pode apresentar dezenas de metros de espessura em climas úmidos. Rocha decomposta por intemperismo químico para um material argiloso, variavelmente friável, de cores amarelas a avermelhadas ou em tons de cinza,. O "saibro", usado nas misturas com cimento e areia, normalmente é material saprólito da alteração de rochas graníticas e outras. Saprós= podre; Litos=rocha Horizonte A Horizonte B Horizonte C Perfil de solo mostrando os horizontes A, B e C (MARANGON, 2004). 58 Solo laterítico – Ocorrência no Brasil Fonte: https://portaldetecnologia.com.br/wp-content/uploads/2018/04/PAVIMENTOS-DE-BAIXO-CUSTO-PARA-VIAS-URBANAS.pdf DNER CLA 259/96 - Classificação de solos tropicais para finalidades rodoviárias utilizando corpos de prova compactados em equipamento miniatura – mini MCT (miniatura, Compactado, Tropical). Solo laterítico – classificação Coeficiente c' é o coeficiente angular da parte mais inclinada e retilínea da curva Mini-MCV, correspondente à condição Mini-MCV = 10 (ou ao teor de umidade que resulta em Mini-MCV = 10). Coeficiente Pi é o valor de perda de peso por imersão. Coeficiente d' é o coeficiente angular da parte retilínea (ou assimilável a uma reta) mais inclinada do ramo seco da curva de compactação, correspondente a 12 golpes, obtido na realização do ensaio de compactação Mini-MCV, L = Laterítico N = não laterítico A = areia A’ = arenoso G’ = argiloso S’ = siltoso Solo Arenoso Fino Laterítico - SAFL ET-DE-P00/015 A classificação é conhecida por MCT (Miniatura Compactada Tropical) e foi concebida para solos que passam integralmente ou em grande porcentagem na peneira nº 10 (2,00mm) – Nogami e Villibor, 1981; 1995. L = solos com comportamento geotécnico favorável à aplicações rodoviárias Complementa-se a caracterização de depósitos para determinar com maior precisão os volumes disponíveis. ANTEPROJETO 4 a 8 furos na periferia e de 1 a 4 furos na região central PROJETO Sondagens formando uma malha quadrada de 30m de lado Solo laterítico – prospecção de jazidas Solo laterítico – estrutura 63 Distribuição usual com motoniveladora Ajustes com grade de discos e pulvi-misturadora e irrigadeiras Solo laterítico – execução da sub-base Distribuição e homogeneização da umidade 64 Aspersão de água efetuada no fim da tarde Logo cedo, na manhã seguinte, uma nova aspersão eventual Ajuste no teor de umidade Início imediato da compactação Solo laterítico – execução da sub-base Distribuição e homogeneização da umidade Cuidados especiais para cada tipo de SAFL (solo arenoso fino laterítico ) Iniciar com rolo pé-de-carneiro de patas longas e vibratório Prosseguir até que não haja mais penetração de suas patas. Solo laterítico – execução da sub-base Compactação rolo tipo pé de carneiro, de peso variável, estático ou vibratório; Seguidamente utilizar o rolo de pneus ou depois o rolo pé de carneiro. Realizar o acabamento com o rolo de pneus. O acabamento pode ser feito com rolo liso vibratório (cuidado, lamelas). Solo laterítico – execução da sub-base Compactação rolo de rodas lisas, estáticos ou vibratórios rolo de pneus de pressão variável, de no mínimo 2,5 kgf/cm² a 8,5 kgf/cm² Em trechos em tangente, sempre iniciar a compactação das bordas para o centro. Faixa a ser compactada 1° Passagem Cuidado especial deve ser dado às bordas, já que são locais suscetíveis a umedecimento. Solo laterítico – execução da sub-base Compactação As passagens subsequentes devem cobrir pelo menos a metade da faixa compactada anteriormente. Faixa a ser compactada 2° Passagem Área compactada na 1ª passagem Área compactada na 2ª passagem A compactação final deve cobrir toda a área da basedo pavimento. Solo laterítico – execução da sub-base Compactação Rolo pé de carneiro de patas curtas não deve ser usado no início da compactação. Diferenças de densidades na espessura podem causar a formação de lamelas. Solo laterítico – execução da sub-base Compactação A compactação nas curvas, deve se iniciar na borda interna, devido à presença da superelevação Nas áreas de difícil acesso, deve ser aplicada a compactação com vibratórios manuais. Solo laterítico – execução da sub-base Compactação Claudio Oliveira Silva (COS) - A conformação superficial da base deve ser feita por corte com motoniveladora pesada. Lâmina em perfeitas condições. Borda da base cortada a 45°. Solo levado para fora da pista. O acabamento deve ser concluído com a compactação com rolos pneumáticos. Solo laterítico – execução da sub-base Acabamento da base A base acabada deve secar livremente 48 a 60 horas. Aumenta-se o suporte Melhora o recebimento da imprimação asfáltica Observa-se o padrão de trincamento Fissuração em LA’ Fissuração em LG’ Solo laterítico – execução da sub-base Secagem e cura da base Limpeza preliminar Irrigação leve com água na taxa de 0,5 a 1,0 l/m2 Imprimação com material asfáltico deve ser após 15 minutos da irrigação com água. Penetração ideal de 6 a 10mm. Não deve ser permitido o tráfego até que a imprimação esteja completamente seca. Solo laterítico – execução da sub-base Imprimação da base A camada de proteção consiste em um revestimento betuminoso, com tratamento superficial simples invertido (camada de brita sobre o betume). mais intensos, uma vez que, nesta condição, é comum a penetração do agregado da camada de rolamento na base. Sugerida para: SAFL áreas III e IV ou Tráfego: N > 106 (qualquer tipo de solo) Solo laterítico – execução da sub-base Camada de proteção - anticravamento Os solos pertencentes aos tipos I e II geralmente produzem bases coesivas. Entretanto, os solos do tipo III e IV possuem baixa coesão e podem produzir uma base fraca, mesmo depois de imprimada. A baixa coesão é extremamente prejudicial quanto ao comportamento da camada, principalmente, na qualidade da interface base-camada de rolamento. O agregado da camada betuminosa sobrejacente rompe a superfície da base, durante a compactação, penetrando na camada inferior, deixando o ligante asfáltico livre e provocando exsudações. Para tráfegos mais intensos, com número N maior que 5 x 106 solicitações do eixo padrão, também deve-se executar a camada de anticravamento, pois nesta condição, é comum a penetração do agregado da camada de rolamento na base. Após a cura e secagem da imprimação (72h), liberar ao tráfego durante 20 dias para verificar problemas, e após suas correções, executar o revestimento sobrejacente. 75 Referem-se aos materiais que passam por processos industriais de mineração e beneficiamento antes de serem utilizados como bases de pavimentos rodoviários. Materiais Industriais (artificiais) Industriais (artificiais) Macadame seco Macadame hidráulico Brita graduada simples (BGS) As rochas são reduzidas a fragmentos menores Estágio Primário Estágio Secundário Estágio Terciário As rochas são britadas até tamanhos específicos Formato do agregado é melhorado Em função de aspectos técnicos a britagem se desenvolve de maneira estagiada. Materiais Industriais (artificiais) Britagem dos agregados 77 O peneiramento é uma parte essencial do processo de produção de agregados britados, para garantir a qualidade do produto final. Materiais Industriais (artificiais) Peneiramento Macadame seco é uma camada constituída por agregados graúdos, naturais ou britados. Seus vazios são preenchidos a seco por agregados miúdos, cuja estabilização é obtida pela ação da energia de compactação. DER/SP - ET-DE-P00/011 Macadame seco DER/PR ES-P 03/05 1. Camada de bloqueio 2. Agregado graúdo 3. Camada de enchimento Macadame seco Etapas Espalhamento antes do agregado graúdo Espessura de 3 a 5cm Espalhamento com motoniveladora Rolo liso vibratório para acomodação Camada de bloqueio Macadame seco Camada de bloqueio - DER/SP - ET-DE-P00/011 Camada de bloqueio ou isolamento é a parte inferior da camada de macadame seco, limitada à espessura de 4 cm após a compactação, constituídos por finos da britagem, aplicada nos casos que a camada subjacente ao macadame seco é constituída por solos com mais de 35% passando na peneira 200. Função: evitar que o agregado graúdo penetre no material subjacente e que, como consequência, os finos existentes sejam bombeados e venham a contaminar a camada de sub-base ou base. Compactação da camada de bloqueio com rolo liso sem vibrar. Espalhado com espessura constante especificada com trator de lâmina. Compressão posterior com rolo pé-de-carneiro. Execução de espessuras de até 20 cm por vez. Agregado Graúdo Macadame seco Agregado graúdo - DER/SP - ET-DE-P00/011 Abrasão Los Angeles < 50% Durabilidade em 5 ciclos: - Sulfato de sódio ≤ 20% - Sulfato de Magnésio ≤ 30% Compactação do agregado graúdo com rolo liso sem vibrar. Espalhado com motoniveladora e Compressão com rolo liso vibratório Acabamento até não observar mais ondulações na frente do rolo A adição excessiva de finos (enchimento) sobre o agregado graúdo, possibilitam o aparecimento de trincas, escorregamentos e deformações no revestimento. Material de enchimento Macadame seco Agregado miúdo - DER/SP - ET-DE-P00/011 Granulometria: 50% do material entre 19,1mm e 9,5mm e 50% do material inferior a 9,5mm, de forma a permitir o travamento da camada de pedra rachão e evitar a penetração no material do subleito. Durabilidade em 5 ciclos: - Sulfato de sódio ≤ 20% - Sulfato de Magnésio ≤ 30% EA = equivalente de areia ≥ 55% Fração do material que passa na peneira n.º40 - LL≤ 25% - IP ≤ 6% Compactação do enchimento com rolo liso vibratório Camada de enchimento, acabamento e bloqueio Macadame Seco Dmáx: < 127 mm e > 88,9 mm Abrasão Los Angeles < 45% Durabilidade em 5 ciclos: Sulfato de sódio ≤ 15% Durabilidade em 5 ciclos: Sulfato de sódio: - agregado graúdo ≤ 12% - agregado miúdo ≤ 15% EA = equivalente de areia ≥ 40% Fração do material que passa na peneira n.º40 - LL≤ 25% - IP ≤ 6% Norma DER/PR ES-P03/05 Agregado Graúdo Agregado Miúdo (enchimento e bloqueio) Macadame seco Liberação Após a compactação da acamada de enchimento a pista pode ser liberada ao tráfego da obra e usuários, mantendo-se a superfície umedecida. Esta etapa permite a verificação de eventuais problemas localizados de travamento deficiente. Após eventuais ações corretivas e limpeza da pista, deve-se umedecer a pista e efetuar novo acabamento com rolo liso, sem vibração. Em seguida executa-se a imprimação. Imprimação: Asfaltos diluídos (CM-30) ou emulsão asfáltica de imprimação (EAI) NORMA DNIT 152/2010-ES Macadame hidráulico Camada de pavimento constituída por uma ou mais camadas de agregados graúdos com diâmetro variável de 88,9 mm a 12,7 mm, compactadas, com as partículas firmemente entrosadas umas às outras, e os vazios preenchidos por agregado para enchimento, com ajuda lubrificante da água. Assim como o macadame seco, é um dos materiais tradicionais da construção rodoviária brasileira. Foram substituídos por materiais granulares de maior eficiência construtiva com a Brita Graduada Simples. Ainda utilizados em obras de menor porte e em obras municipais onde não há usinas para BGS. Rolo liso de três rodas ou tandem de 10 t a 12 t, ou liso-vibratório, e rolos de pneus pesados de pressão variável. uma verificação de enchimento dos vazios após concluída a irrigação, pela constatação de uma pequena onda de pasta de agregado e água à frente do rolo, quando este se deslocar sobre a base; Macadame hidráulico Abrasão Los Angeles < 50% Durabilidade em 5 ciclos: - Sulfato de sódio ≤ 20% - Sulfato de Magnésio ≤ 30% EA = equivalente de areia ≥ 55% Fração do material que passa na peneira n.º40 - LL≤ 25% - IP ≤ 6% EA = equivalentede areia ≥ 55% Fração do material que passa na peneira n.º40 - LL≤ 25% - IP ≤ 6% Norma DNIT 152/2010-ES Agregado Graúdo Agregado enchimento Agregado bloqueio Quando corretamente compactada resulta em um produto final com propriedades adequadas de estabilidade e durabilidade. Brita Graduada Simples - BGS Mistura em usina, de produtos de britagem de rocha sã que, nas proporções adequadas, resulta no enquadramento em uma faixa granulométrica contínua que, corretamente compactada, resulta em um produto final com propriedades adequadas de estabilidade e durabilidade. Projeto Norma DNIT DER/SP - ET-DE P00/008 ABNT NBR 12264 Peneira Porcentagem Passando em Peso Tolerâncias da faixa de projeto ASTM mm Faixa A Faixa B Faixa C Faixa D 2" 50,0 100 100 - - ± 7 11/2” 37,5 90-100 - - - ± 7 1" 25,0 - 82-90 100 100 ± 7 ¾” 19,0 50-68 - - - ± 7 3/8” 9,5 30-46 60-75 50-85 60-100 ± 7 n° 4 4,8 20-34 45-60 35-65 50-85 ± 5 n° 10 2,0 - 32-45 25-50 40-70 ± 5 n° 40 0,42 4-12 22-30 15-30 25-45 ± 5 n° 200 0,075 1-4 10-15 5-15 5-20 ± 2 Espessura de Camada Acabada (cm) 10-17 10-17 10-13 10-13 - CBR superior a 100% (energia modificada) e expansão 0,3% Brita Graduada Simples - BGS Faixas granulométricas – DER/SP - ET-DE-P00/008 Brita Graduada Simples - BGS Faixas granulométricas – DNIT (Projeto de Norma) Rocha sã, britada e classificada Mínimo 3 silos na usina, capacidade total superior a três vezes a capacidade do misturador Frações homogeneizadas no misturador, com teor de umidade conforme dosagem Brita Graduada Simples - BGS Produção em usina ou pedreira Concluída e limpa Isenta de pó, lama e demais agentes prejudiciais Declividades de projeto Brita Graduada Simples - BGS Preparo da superfície para receber a BGS Transporte em caminhões basculantes com lona de proteção O material deve ser lançando diretamente no trecho a ser executado. Não deve-se estocar material na obra Não permitir a execução se a camada subjacente estiver molhada. Brita Graduada Simples - BGS Transporte da BGS Trechos experimentais determinam espessura de espalhamento. Motoniveladora somente para corte prévio à compactação. O espalhamento deve ser feito obrigatoriamente com vibroacabadora. Espessura acabada individual (compactada): mínimo 10 cm e máximo 20 cm. Brita Graduada Simples - BGS Espalhamento com vibroacabadora Variação da umidade do material até ± 1,0 ponto percentual Deve ser estabelecido o número de passadas necessárias dos equipamentos de compactação para atingir o grau de compactação especificado. Ação conjunta de rolos lisos para compactação e pneumáticos para acabamento. Brita Graduada Simples - BGS Compactação Brita Graduada Simples - BGS Liberação https://www.youtube.com/watch?v=zcSYowtHNSM&feature=youtu.be Não deve ser submetida à ação do tráfego Deve ser imprimada imediatamente após liberação dos controles de qualidade. Imprimação: Asfaltos diluídos (CM-30) ou emulsão asfáltica de imprimação (EAI) Brita Graduada Simples – BGS x Bica Corrida Bica corrida é a camada de sub-base ou base composta por produtos resultantes de britagem primária de rocha sã, que em uma condição granulométrica mínima assegura estabilidade à camada, quando executada através das operações de espalhamento, homogeneização, umedecimento e compactação. Menor controle de distribuição granulométrica que a BGS. DER/SP - ET-DE-P00/010 Estabilizados Estabilização Física Estabilização Química Solo-brita Solo-emulsão Solo cimento BGTC CCR Solo cal Materiais Estabilizados Tem o propósito de melhorar as características dos materiais originais. Influencia nas propriedades: Estabilidade volumétrica Resistência mecânica (Compressão e cisalhamento) Durabilidade Permeabilidade Processo de melhoria da capacidade resistente de materiais “in natura” ou mistura de materiais, mediante emprego de energia de compactação adequada, de forma a se obter um produto final com propriedades adequadas de estabilidade e durabilidade. Procura-se atrito interno necessário para não ocorrerem deformações excessivas. Materiais Estabilizados Fisicamente Estabilização granulométrica a) Contato partícula a partícula Estes materiais têm baixa densidade, alta permeabilidade, pouca alteração volumétrica com a umidade, difíceis de compactar. b) Finos preenchendo os vazios Misturas de alta densidade, contato partícula a partícula, com permeabilidade menor e boa resistência, menos deformáveis e mais fáceis de compactar. c) Matriz de finos Não se garante o contato partícula a partícula, devido ao excesso de finos. Têm elevada densidade e baixa permeabilidade. São mais afetados pelas variações de umidade. Desejável Ideal: mistura em usinas de solos. Obras de menor importância podem usar pá-carregadeira. Depositar alternadamente os materiais em lugar adequado (aproveitamento de solo local). NORMA DNIT 141/2010 - ES Solo-Brita Mistura cujo materiais constituintes são solos, mistura de solos, mistura de solos e materiais britados. DER/SP ET-DE-P00/014 Solo Água Agregado Brita Seixo Cascalho Laterita Areia Escória Entre 20 e 50% Entre 80 e 50% Solo-Brita Dosagem Umidade ótima Peneira Para N > 5x106 Para N < 5x106 Tolerâncias da faixa de projeto Faixa A Faixa B Faixa C Faixa D Faixa E Faixa F ASTM mm Porcentagem Passando em Peso 2" 50 100 100 - - ± 7 1" 25 75-90 100 100 100 100 ± 7 3/8" 9.5 30-65 40-75 50-85 60-100 - - ± 7 n° 4 4.8 25-55 30-60 35-65 50-85 55-100 10-100 ± 5 n° 10 2 15-40 20-45 25-50 40-70 40-100 55-100 ± 5 n° 40 0.42 8-20 15-30 15-30 25-45 20-50 30-70 ± 2 n° 200 0.075 2-8 5-15 5-15 10-25 6-20 8-25 ± 2 Base estabilizada – Solo-Brita Faixas granulométricas – DNIT - 141/2010 Número N ≤ 5 X 106 = CBR ≥ 60% Número N > 5 X 106 = CBR ≥ 80% Expansão: 0,5% Abrasão Los Angeles < 55% EA = equivalente de areia ≥ 30% Fração do material que passa na peneira n.º40 - LL≤ 25% - IP ≤ 6% Somente nos casos em que aproveita-se o material existente na pista; Distribui-se primeiro o material que tem maior proporção; A seguir distribui-se o segundo material; Utilizar quantidades suficientes para obter espessuras homogêneas. Solo-Brita Mistura na pista Correções da umidade com caminhões tanque irrigador. Excesso de umidade: aerar o material e homogeneizar com grade de disco e motoniveladora; Controle laboratorial (umidade e grau de compactação) Solo-Brita Controle da umidade Espessuras: mín.10cm e máx. 20cm Trechos experimentais para definir número de passadas. Em tangentes, a compactação deve evoluir longitudinalmente, iniciando pelas bordas. Cobrir metade anterior da passada. Nas curvas, iniciar da borda mais baixa para a mais alta. Compactação transversal em trechos iniciais e finais. Áreas inacessíveis com vibradores manuais. Corrigir a umidade, umedecimento o material, se necessário. Solo-Brita Compactação rolo estático tipo pé de carneiro Ação conjunta de: motoniveladora rolo liso-vibratório rolo de pneus lisos Solo-Brita Compactação e acabamento Solo-Brita Liberação Não deve ser submetida à ação do tráfego. Deve ser imprimada imediatamente após liberação dos controles de qualidade. Imprimação: Asfaltos diluídos (CM-30) ou emulsão asfáltica de imprimação (EAI) Base de vias de baixo volume de tráfego Incremento da capacidade de suporte Impermeabilização e redução da sensibilidade à água. Solo-Emulsão A estabilização asfáltica é um processo de adição de ligante asfáltico aos solos e/ou agregados para adequar sua resistência e estabilidade aos esforços solicitantes do tráfego de uma pavimentação. Amostra de solo-betume do trecho Belém – Icapuí (Chaves, 2007). A emulsão asfáltica é um material constituído por duas fases, uma fase de material betuminoso, o CAP, dispersa em outra fase aquosa, a água, por meio de agentes emulsificantes, e de dispositivos mecânicos como os moinhos coloidais. Solo-Emulsão Emulsão asfáltica Para promover o cisalhamento do CAP é aplicada energia térmica e mecânica, através do moinho coloidal. O cimentoasfáltico é aquecido entre 140°C e 145°C e a fase água, a uma temperatura que varia entre 50°C e 60°C, na qual já se encontram previamente dissolvidos os agentes emulsificantes, cujo propósito é evitar que as partículas de asfalto se aglomerem, mantendo as duas fases em equilíbrio durante um período de tempo que pode variar de algumas semanas a alguns meses. Emulsão asfáltica catiônica de ruptura lenta. tipo: RL-1C (PMF denso) Emulsão asfáltica catiônica de ruptura média. tipos: RM-1C e RM-2C (PMF aberto); Tipos de emulsão asfáltica recomendada Moinho coloidal (fonte Bernucci et al, 2006) Emulsão asfáltica= dispersão do CAP em fase aquosa estabilizada com tensoativos. Pré-misturado a frio – DNIT 153/2010 Pré-misturado a frio com emulsão asfáltica convencional, é a mistura executada à temperatura ambiente, em usina apropriada, composta de agregado mineral graduado, material de enchimento (fíler) e emulsão asfáltica, para espalhamento e compressão a frio. Agregado graúdo: Abrasão Los Angeles < 40% Durabilidade em 5 ciclos: - Sulfato de sódio ≤ 12% Índice de forma: > 0,5 Agregado miúdo: EA = equivalente de areia ≥ 55% Material de enchimento: cimento Portland, cal extinta, pó calcário, NORMA DNIT 165/2013 - EM NORMA DNIT 153/2010 - ES A aplicação de emulsão deve ser restrita a 2 L/m2 por etapa. Em seguida o solo deve ser compactado em camadas de até 5cm, para atingir alto grau de compactação. Teores mais elevados dificultam a homogeneização em solos finos, devendo ser consideradas outras alternativas. Existe a prática de diluir a emulsão antes da mistura com o solo. Melhora a mistura e retarda a ruptura da emulsão. Recomenda-se a adição e homogeneização prévia de água ao solo, para posterior adição do material asfáltico. Solo-Emulsão Execução com mistura na pista Utilizar rolos compressores, tipo tandem, devem ter uma carga de 8t a 12t. Os rolos pneumáticos, que permitam a calibragem de 35 psi a 120 psi. Solo-emulsão na RJ-148 no Estado do Rio de Janeiro, aproximadamente 20 anos após a construção (Thuler, 2005). Solo-Emulsão Fonte: Valeria Vaca Pereira Soliz, apud Thuler, 2005 Classificação Naturais Industriais Estabilização Física Tipo de Material Solo laterítico Macadame seco Macadame hidráulico BGS Solo-Brita Solo-Emulsão Norma técnica DER-P00/015 DER-P00/011 DNIT 152/201 DER-P00/008 DER/SP P00/014 DNIT 141/2010 DNIT 153/2010 Camada na estrutura Sub-base e base Sub-base e base base revestimento Classificação do material MCT: LA, LA’ LG’. Rachão e agregado miúdo Brita graduada Material estabilizado Pré-misturado a frio CBR (%) Mini-CBR ≥ 40 - - ≥ 100 N > 106 CBR ≥ 80% N ≤ 106 CBR ≥ 60% Sub-base CBR ≥60% N > 106 CBR ≥ 80% N ≤ 106 CBR ≥ 60% - Expansão (%) ≤ 0,3 - - ≤ 0,3 0,5 e 1,0 0,5 - Módulo de resiliência (MPa) 100 - 200 250 - 450 250 - 450 150 - 300 150 - 450 150 - 450 Grau de compactação (a seca máx) GCest ≥ 95% - - CG ≥ 100% GCest ≥ 95% CG ≥ 100% CG ≥ 95% Energia de compactação base intermediaria - - modificada modificada modificada projeto Energia de compactação sub-base intermediária Equivalente de areia (%) (ag. miúdo) - ≥ 55 ≥ 55 ≥ 55 > 30 > 30 ≥ 55 Abrasão Los Angeles (ag. graúdo) - < 50 < 50 < 50 < 50 ≤ 55 ≤ 40 Espessura da camada compactada Min. e Máx. 10 cm 20 cm Máx 20 cm Máx 25 cm 10 cm 20 cm 10 cm 20 cm 10 cm 20 cm - Variação ± 10% da espessura de projeto Cura com água antes da imprimação Secagem por 60 h 15 min antes da imprimação, aspersão de água 0,5 a 1,0 L/m2 Superfície umedecida Após compactação deixar a camada secar Superfície umedecida durante compactação Superfície umedecida durante compactação Superfície umedecida durante compactação - Imprimação betuminosa penetração 6mm a 10mm CM 30 ou Emulsão (EAI) - Emulsão asfáltica Não especifica material - camada de proteção anticravamento Solos II e IV ou N > 5x106 Camada de Bloqueio: 4cm para subleito com solo fino - - - - Liberação ao tráfego Após 72 h Liberar após compactação por período que permita a verificação de eventuais problemas Recobrir com material de enchimento. Liberar ao tráfego de 7 a 15 dias Não liberar a camada Não liberar a camada Não liberar a camada Após compactação Verificação de Deflexões Deflexão característica por sub-trecho - para número mínimo 15 determinações. A cada 20 m por faixa alternada e 40 m na mesma faixa, através da viga Benkelman, conforme DNER ME 024, ou FWD – Falling Weight Deflectometer, de acordo com DNER PRO 273. Materiais Estabilizados Quimicamente A estabilização química consiste na adição de um ou mais produtos químicos (agente ligante), que ao solidificarem ou reagirem com as partículas de solo, de brita, de agregados naturais, de resíduos ou de materiais reciclados, promovem sua ligação, diminuem os vazios, tornam o material mais resistente à água e aumentam sua capacidade de suporte. O material estabilizado quimicamente apresenta mudança radical do comportamento mecânico do material, em comparação com sua condição natural. Em geral, o material passa a apresentar comportamento mecânico de material frágil. Principais Ligantes: Cimento Portland Cal Pozolanas Escórias 1917: Primeiras aplicações, J.H. Amies, patenteou o procedimento 1932 – 1952: primeiras normas de dosagem - “Portland Cement Association (PCA) Íons de cálcio agrupam partículas Ação pozolânica ao longo do tempo Solo-Cimento Fonte: http://www.crp.pt/docs/A45S135-120_Art_T1_7CRP_2013.pdf Yoder e Witczak (1975) citam que a quantidade de cimento requerida para estabilizar um material granular depende da quantidade e qualidade dos finos contidos, bem como a densidade final da mistura compactada. Os valores típicos variam entre 2 e 6% em peso do material final compactado. Material proveniente de mistura de solo, cimento e água em proporções previamente determinadas por processo próprio de dosagem em laboratório, de forma a apresentar determinadas características de resistência e durabilidade. Solo-Cimento NORMA DNIT 143/2010 - ES NORMA DNIT 142/2010 - ES Índice de Suporte Califórnia ISC 80% e expansão máxima de 0,5%, Os teores usuais de cimento na faixa de 2 a 4%, em massa. Base de solo-cimento Base de solo melhorado com cimento 2,1 MPa para a resistência à compressão aos 7 dias. GC ≥ 100%. Solo-Cimento 2,1 MPa para a resistência à compressão aos 7 dias. GC est ≥ 95%. Solos A1, A2, A3 e A4. Teores de cimento 5% a 10% em massa em função do tipo de solo. Solo-Cimento – Dosagem de cimento ABNT-NBR-12253 Preferencialmente a mistura de solo cimento deve ser em central ou usina de solos com silos para solos e cimento. Utilizar misturador pugmill, duplo eixo horizontal com equipamento de carga dos caminhões por gravidade. Transporte em caminhões basculantes. Prazo de 1 hora entre a mistura e início da compactação. Solo-Cimento Dosagem e mistura em central Solo-Cimento Dosagem e mistura na pista Quando, excepcionalmente, for utilizado o material do próprio subleito ou material importado espalhado no subleito, com mistura na pista, Dosagem e mistura em central Trecho teste para definir o padrão de compactação. Rolos pé de carneiro e pneumáticos/liso para a compactação. A compactação deve cobrir toda a área. Solo-Cimento Compactação Solo-Cimento Liberação Não deve ser submetida à ação do tráfego pesado A camada deve ser imprimada imediatamente após liberação dos controles de qualidade. Evitar a perda rápida de água. Imprimação: emulsão catiônica de ruptura rápida RR-1C e RR-2C. Teores de 2 a 5% de cimento Portland Bastante empregado em pavimentos com elevado volume de tráfego Atualmente mais usado em sub-bases para evitar a reflexão de fissuras Brita Graduada Tratada com Cimento - BGTC Produto resultante da mistura, em usina, de pedra britada, cimento Portland, água e, eventualmente, aditivos. Após mistura, compactação e cura, a mistura adquire propriedades físicas específicas paraatuar como camada de base ou sub-base de pavimentos. Brita Graduada Tratada com Cimento - BGTC Dosagem de cimento = 4% Compactação energia intermediária. GC = entre 98% e 102% R7dias = 3,5 a 8,0 MPa ABNT NBR 12261 - Dosagem de BGTC ABNT NBR 11803 - Materiais para BGTC Abrasão Los Angeles < 40% Durabilidade em 5 ciclos: - Sulfato de sódio ≤ 20% - Sulfato de Magnésio ≤ 30% Equivalente de areia > 35% Índice de forma = 2 R7dias = 3,5 a 8,0 MPa ABNT NBR 12262 - Execução de BGTC Espessura mínima: 10 cm Espessura máxima: 15 cm Tempo de adição da água até final da compactação: 3 h Abertura ao tráfego: após 7 dias Grau de compactação: ≥ 100% Brita Graduada Tratada com Cimento - BGTC DNIT – Projeto de norma Faixas granulométricas R28dias = Compressão axial e diametral ≥ Resistência de projeto Abrasão Los Angeles < 50% Durabilidade a sulfatos ASTM C 88 Equivalente de areia > 55% Índice de forma > 0,5 Espessura compactada min. =12 cm Espessura compactada max. =18 cm Energia modificada – 100% GC Após a mistura, compactação e cura, a mistura adquire propriedades físicas específicas para atuar como camada de base ou sub-base de pavimentos Materiais com essa natureza, embora apresentem rigidez elevada, apresentam também uma heterogeneidade e a presença de vazios não preenchidos por cimento muito expressivos ET-DE-P00/009 - Execução de base ou sub-base de BGTC Faixas granulométricas R28dias = Compressão axial e diametral ≥ Resistência de projeto Abrasão Los Angeles < 50% Durabilidade a sulfatos ASTM C 88 Equivalente de areia > 55% Índice de forma > 0,5 Espessura compactada min. =12 cm Espessura compactada max. =18 cm Energia intermediária – 100% GC ABNT NBR 11803 ET-DE-P00/009 – DER/SP BGTC – Faixa Granulométricas A fase do esqueleto granular determina a estabilidade mecânica da BGTC sob carregamento. A fase da matriz cimentada governa a resistência de ligação entre as partículas. Brita Graduada Tratada com Cimento - BGTC Características FONTE: XUAN, D. (2012) - Wuha University of Technology. China Usinas tipo contínua ou descontínua, com os agregados, cimentos e água dosados em massa. Brita Graduada Tratada com Cimento - BGTC Produção A BGTC da usina deve ser descarregada diretamente em caminhões basculantes e transportada para a pista. Caçamba protegida com lona. Proibida a estocagem de material usinado. Brita Graduada Tratada com Cimento - BGTC Transporte Espessura do material solto obtido em trechos experimentais previamente executados. Empregar vibroacabadoras. Admite-se a motoniveladora pela ação de corte. Evitar juntas longitudinais abaixo de trilhas de tráfego. Não espalhar sob chuva. Brita Graduada Tratada com Cimento - BGTC Espalhamento Compactação imediatamente após o espalhamento Rolos vibratórios lisos e rolos pneumáticos. Em lugares inacessíveis podem ser usados compactadores portáteis. Espessura da camada compactada de 12 a 18cm Atingir 100% de GC na energia intermediária Brita Graduada Tratada com Cimento - BGTC Compactação Aplicar logo após compactação e liberação da fiscalização Evitar evaporação da água Emulsão asfáltica RR-2C Quantidade suficiente para construir uma membrana contínua Ocorrência de chuvas demandam a remoção e reconstrução da BGTC Brita Graduada Tratada com Cimento - BGTC Cura Não liberar à ação do tráfego Caráter excepcionais podem demandar a abertura Garantir mínima resistência Garantir ruptura completa da emulsão asfáltica Brita Graduada Tratada com Cimento - BGTC Liberação O consumo de cimento pode variar entre 80 a 380 kg/m3 A especificação granulométrica não tolera material passando da peneira N° 200 Concreto Compactado com Rolo - CCR Concreto dosado de forma que, em seu estado fresco, seja capaz de suportar o peso de um rolo vibratório e compactador no momento do adensamento. Muito utilizado em barragens e bases e sub-bases de pavimentos Concreto Compactado com Rolo - CCR Consumo de cimento: 80 kg/m3 a 120 kg/m3 R7dias = Compressão axial fck ≥ 5,0 MPa; CP 15x30 cm , moldados em 5 camadas, soquete de 4,5 kg, com altura de queda de 45 cm, recebendo cada camada 30 golpes. Dmáx: 1/3 da espessura da subbase ou 32 mm Trecho experimental = transporte, lançamento, espalhamento, compactação O tempo decorrido entre a adição de água à mistura e o término da compactação deve ser, no máximo, de 2 horas. A compactação deve ser iniciada nas bordas do pavimento, devendo as passagens seguintes do rolo recobrirem, pelo menos, 25% da largura da faixa anteriormente compactada. rolos lisos, caso se julgue necessário, poderão ser utilizados rolos pneumáticos para fechamento da superfície. A espessura da camada compactada não deve ser inferior a três vezes a dimensão máxima do agregado no concreto, podendo ser admitida a espessura de até 20 cm Umidade ótima: desvio máximo de 1.% Grau de compactação: 100% - frasco de areia Liberação ao tráfego: 72h (sub-base) Granulometria: DNIT 056/2013-ES Concreto Compactado com Rolo - CCR Consumo de cimento: 85 kg/m3 a 120 kg/m3 R28 dias = resistência característica à compressão simples aos 28 dias de cura, que atenda a resistência definida em projeto CP 15x30 cm , moldados em 5 camadas, soquete de 4,5 kg, com altura de queda de 45 cm, recebendo cada camada 30 golpes. Dmáx: 25 mm Transporte: até 30 min com basculante. Dependendo das condições climáticas, calor, baixa umidade relativa do ar e vento constante, deve-se utilizar caminhão betoneira, por ter capacidade misturadora e de reposição da água evaporada, caso necessário. O intervalo de tempo entre a hora de adição de água e fim da compactação não deve ser superior a 2 horas A espessura da camada individual acabada não deve ser inferior a 10 cm. Podem ser admitidas espessuras de até 20 cm, desde que os ensaios de densidade demonstrem a homogeneidade da camada em toda sua espessura. Umidade ótima: desvio máximo de 1.% Grau de compactação: 100% - frasco de areia Liberação ao tráfego: A sub-base ou base de concreto compactado com rolo não deve ser liberada à ação do tráfego até que possua resistência compatível com sua solicitação de carga. DER/SP - ET-DE-P00/044 CCR – Normas ABNT CCR - Consistência Fonte: Eletrobras - Furnas Moldagem de Corpo de prova Tempo de vibração (s) Tipo de moldagem 5 a 20 Mesa vibratória 15 a 25 Mesa vibratória com peso de 6 kg > 25 Compactador pneumático Fonte: ABNT NBR 16312-2 CCR – Moldagem por vibração Fonte: Eletrobras - Furnas Moldagem de Corpo de prova – NBR 16312-2 Tempo de vibração (s) Tipo de moldagem 5 a 20 Mesa vibratória 15 a 25 Mesa vibratória com peso de 6 kg > 25 Compactador pneumático Tempo de vibração: 5 a 20 s Tempo de vibração: 15 a 25 s Tempo de vibração: > 25 s Trabalhar com usinas contínuas ou descontínuas. Agregados, cimento e água devem ser dosados em massa. Atender faixa granulometria de projeto. Utilizar misturadores de ação forçada para maior homogeneização. Concreto Compactado com Rolo - CCR Produção Caminhões basculantes protegidos com lona Para tempos de transporte superiores a 30 minutos recomenda-se utilizar o caminhão betoneira. Concreto Compactado com Rolo - CCR Transporte transporte da central até a obra em 90 min transporte da central até a obra em 30 min Imediatamente antes do espalhamento, a superfície a ser recoberta deve ser umedecida. Emprego de membrana plástica ou outro material, se previsto em projeto. Espalhamento com vibroacabadoras. Espessura deve exceder no máximo 25% da espessura do projeto. Concreto Compactado com Rolo - CCR Espalhamento Rolos lisos vibratórios Placas vibratórias em locais de difícil acesso Tempo máximo decorrido entre adição de água à mistura e o término da compactação máximo de duas horas. Espessura máxima de 20cm Concreto Compactado com Rolo - CCR Compactação A cura de ser feita imediatamente após a compactação para evitar perda de água Aplicar película protetora formando uma membrana contínua: de 0,6 a 1,5 l/m2 Caso aconteça demora, antes da pintura realizar a aspersão de água sobre a CCR Não liberarao tráfego de qualquer espécie até ser aprovado. Concreto Compactado com Rolo - CCR Cura e liberação Ideal para solos siltosos e argilosos. Teores de 2% a 4%. Cal hidratada ou cal virgem. Melhora a trabalhabilidade. Incrementa a capacidade de suporte. Base: CBR≥ 60% - R7: 7,0 kgf/cm2 Sub-base: CBR≥ 30% - R7: 3,5 kgf/cm2 Reduz a sensibilidade à água. Solo-Cal Material estabilizado proveniente de mistura de solo, cal e água em proporções previamente determinadas por processo de dosagem em laboratório, de forma a apresentar determinadas características de resistência, deformabilidade e durabilidade. DER/SP - ET-DE-P00/005 A cal deve ser cal hidratada cálcica, com teor mínimo de 50% de cal solúvel (CaO+CaOH2) O teor da cal mínimo de cal a ser incorporado é de 3%. A variação individual admitida para o teor da cal é de ± 0,5 ponto percentual do teor ótimo do projeto da mistura. Solos de ocorrências de materiais das áreas de empréstimo e jazidas. Devem ser argilosos e pertencer ao grupo LG’ da classificação MCT A camada acabada definida em projeto, nunca inferior a 10 cm e no máximo 20 cm. As sub-bases ou bases de espessuras superiores a 20 cm devem ser executadas em mais de uma camada. Trecho experimental: Deve-se estabelecer o número de passadas necessárias dos equipamentos de compactação para atingir o grau de compactação especificado. Deve ser realizada nova determinação sempre que houver variação do material ou do equipamento empregado. Grau de compactação: GC de 100% energia intermediária Cura: A pintura de cura deve ser constituída por imprimação com emulsão asfáltica tipo RR-1C ou RR-2C. Taxa: 0,6 l/m² Liberação: O tráfego deve ser interditado e deve-se também impedir o deslocamento de qualquer equipamento até que a imprimação esteja completamente rompida e curada Solo-Cal A cal deve ser calcítica e pode ser dos tipos virgem ou hidratada O teor selecionado deve ser aquele que proporciona o aumento requerido de ISC, resistência a compressão simples ou módulo de resiliência em relação ao do solo puro, dentro da proporção prevista no dimensionamento da estrutura do pavimento. Caso o teor de umidade esteja abaixo do limite mínimo especificado, deve ser procedido o umedecimento da camada com caminhão-tanque distribuidor de água, seguido da homogeneização pela atuação de grade de discos e motoniveladora. Espessura da camada compactada não deve ser inferior a 12 cm nem superior a 20 cm. Quando houver necessidade de se executar camadas com espessura final superior a 20 cm, estas devem ser subdivididas em camadas parciais A cura será realizada utilizando emulsão asfáltica Cura período no mínimo de 7 dias. A camada não deve ser submetida à ação do tráfego até ser liberada pelo controle de deflexão, sendo garantidas as condições de cura sem perda de umidade Grau de compactação: GC ≥ 100% Deve ser realizado o controle construtivo por deflexão no topo da camada acabada, após, no mínimo, 7 dias de cura, antes da construção da próxima camada. Solo-Cal Projeto de Norma DNIT Intercâmbio iônico Floculação e aglomeração Carbonatação Reações pozolânicas com a sílica ou alumínio do solo ao longo do tempo Solo-Cal - Reações O subleito deve ser escarificado e pulverizado na profundidade e largura de projeto Remover materiais estranhos com tamanho superior a 75mm Equipamentos modernos podem dispensar a escarificação prévia Solo-Cal Execução Solo-Cal Transporte e Espalhamento A cal deve ser uniformemente distribuída com o teor de dosagem especificado. Taxa controlada com ajuda de uma bandeja metálica. Evitar esta distribuição em dias de vento excessivo. Distribuição uniforme da cal no solo e pulverização para posterior adição de água. Emprego de escarificadores acoplados à motoniveladora. Recicladoras modernas garantem a mistura completa do solo, água e cal. Também permitem a adição de água de forma simultânea Solo-Cal Mistura Recomenda-se adicionar o teor de umidade determinado em dosagem laboratorial e acrescentar mais 3%, previamente à compactação. Para argilas pesadas, sugere-se realizar a mistura da cal-argila em duas etapas, de 24 a 48 horas para permitir a cura da mistura. Solo-Cal Mistura – teor de umidade Solo-Cal Alteração de Trabalhabilidade Antes Depois Quimicamente, ocorre uma troca de base, e os cátions, derivados da cal, de carga mais forte, substituem íons de carga mais fraca, como os de sódio, magnésio, magnésio e hidrogênio, existentes na superfície das partículas de argila. Como podem já existir cátions de cálcio na superfície da partícula argilosa, devido à sua formação geológica, ocorrerá uma preponderância destes. A ligação entre duas partículas de argila depende da carga e tamanho dos íons na interface, e então irá ocorrer uma atração de maior magnitude, e portanto, uma floculação das partículas (Mitchell; Hooper, 1961) Trechos experimentais auxiliam na definição do padrão de compactação A compactação deve ser realizada imediatamente após a mistura Combinação de rolos pé-de-carneiro e rolos pneumáticos Superfície acabada com compactador tandem liso Solo-Cal Compactação r d R M e s =
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