Bloco 7

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ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos
Bloco 7
Materiais de Base, 
Sub-base e Reforço 
do Subleito
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As aulas contidas neste CD foram elaboradas pela 
seguinte equipe de professores:
Autoria
▪ Liedi Légi Bariani Bernucci - Universidade de São Paulo
▪ Jorge Augusto Pereira Ceratti - Universidade Federal do Rio 
Grande do Sul
▪ Laura Maria Goretti da Motta - Universidade Federal do Rio de 
Janeiro
▪ Jorge Barbosa Soares - Universidade Federal do Ceará
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Este CD contém 30 aulas, em 10 blocos organizados 
por assunto:
Lista dos assuntos do CD 
completo
▪ Bloco 1 – Introdução
▪ Bloco 2 – Asfaltos
▪ Bloco 3 – Agregados e Fíler
▪ Bloco 4 – Tipos de Revestimentos Asfálticos
▪ Bloco 5 – Dosagem de Misturas Asfálticas e de Tratamento superficial
▪ Bloco 6 – Propriedades Mecânicas de Misturas Asfálticas
▪ Bloco 7 – Materiais de Bases e Soluções de Pavimentação Asfáltica
▪ Bloco 8 – Técnicas Executivas
▪ Bloco 9 – Avaliação de Pavimentos Asfálticos
▪ Bloco 10 – Técnicas de Restauração e Reabilitação de Pavimentos Asfálticos
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Observação
O conteúdo das aulas aqui apresentadas tem caráter educacional e foi 
elaborado pelos quatro autores a partir das respectivas experiências 
em ensino, pesquisa e extensão. As informações possuem a 
contribuição de alunos e profissionais envolvidos nestas atividades. 
Na melhor de suas possibilidades, os autores registraram o crédito 
devido nas diversas informações, incluindo fotos e figuras. Nenhuma 
informação deverá ser entendida como conselho ou recomendação de 
qualquer ordem. 
Os materiais referidos não poderão ser copiados, reproduzidos, 
adaptados, publicados ou distribuídos em qualquer forma sem o 
consentimento prévio dos autores.
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Materiais de Camadas de Pavimento
As estruturas de pavimentos são sistemas de camadas de 
espessuras finitas assentes sobre a fundação, chamada de subleito.
O comportamento estrutural do pavimento depende da rigidez de 
cada camada, da interação entre elas e do subleito. O 
comportamento de cada camada do pavimento depende das 
características e propriedades do material que a constitui, da 
espessura e de sua posição relativa na estrutura do pavimento.
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Materiais de Camadas de Pavimento
A concepção da estrutura do pavimento e a seleção dos 
materiais a serem empregados dependem principalmente dos 
seguintes fatores:
▪ do tráfego (volume e composição) e vida ou período de projeto
▪ da disponibilidade de materiais da região
▪ do relevo e das condições climáticas da região
▪ da geometria e das condições de drenagem da via
As espessuras de cada uma das camadas dependerá do projeto 
de dimensionamento estrutural
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Materiais de Camadas de Pavimento
Nos pavimentos asfálticos, estão em geral presentes camadas 
de base, de sub-base e de reforço do subleito
Subleito
Sub-base
Reforço do subleito
Base
Revestimento asfáltico
Estrutura-tipo de pavimento asfáltico
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Materiais de Camadas de Pavimento
Nos pavimentos rígidos ou de concreto de cimento Portland, 
denominam-se as camadas subjacentes às placas de concreto 
de camadas de sub-base e de reforço do subleito
Estrutura-tipo de pavimento rígido
Placa de concreto de cimento Portland
Reforço do subleito
Subleito
Sub-base
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Materiais de Camadas de Pavimento
Os materiais de base, de sub-base e do reforço do subleito são
classificados ainda segundo sua natureza e seu comportamento aos 
esforços:
Materiais granulares e solos
▪ Trabalham principalmente aos esforços de compressão. Os solos com fração de 
finos (silte + argila) exibem coesão, mas resistem fracamente à tração
Materiais cimentados ou estabilizados quimicamente
▪ Materiais que recebem a adição de cimento, cal ou estabilizantes que aumentem 
expressivamente a coesão e a rigidez em relação ao material de origem, 
aumentando a resistência à compressão e à tração
Materiais com adição de asfalto
▪ Materiais que possuem suas partículas de agregados ou de solo unidas por 
ligantes asfálticos que conferem aumento de resistência à compressão e à tração 
com relação ao material de origem
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Materiais de Camadas de Pavimento
Os solos do subleito e todos os materiais selecionados para 
comporem as camadas do pavimento devem ser ensaiados e 
caracterizados para assegurar um bom desempenho do 
pavimento. 
Preliminarmente, os solos e materiais em geral são ensaiados 
para determinar sua natureza e características físicas e/ou 
químicas. Para uma boa concepção e dimensionamento 
estrutural do pavimento devem também ser conhecidas as 
propriedades dos materiais como resistência, deformabilidade 
e permeabilidade, avaliadas por meio de ensaios. 
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Materiais: Seleção e Caracterização
Métodos de seleção e caracterização: principais fatores
1. Agregados e materiais essencialmente granulares, sem finos 
ou com fração de finos pouco expressiva: 
▪ Distribuição granulométrica (vide Bloco 3)
▪ Caracterização das partículas: resistência dos grãos, forma e 
durabilidade (vide Bloco 3)
▪ Fração fina caracterizada indiretamente pelo equivalente de 
areia, pela plasticidade e pela atividade
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Materiais: Seleção e Caracterização
Métodos de seleção e caracterização
2. Solos com expressiva fração de finos (material passante na peneira 
no. 200 ou de abertura 0,075mm): 
▪ São materiais indesejados tradicionalmente no meio rodoviário norte-
americano e europeu devido à plasticidade, à redução da 
permeabilidade dos materiais e da rigidez, e ao aumento da 
deformabilidade, principalmente da expansão volumétrica em 
presença de água, o que reduz a resistência 
▪ Solos tropicais presentes em grande extensão do território brasileiro 
exibem comportamento geotécnico peculiar, podendo ser resistentes 
e de baixa deformabilidade mesmo sendo plásticos e em presença 
de água, como os lateríticos – importantes materiais para a 
construção viária nacional
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Materiais: Seleção e Caracterização
Métodos de seleção e caracterização: solos - classificação MCT
(Miniatura, compactada, tropical) – Nogami e Villibor, 1981
▪ Necessidade de uso de outros métodos e sistemas de classificação e 
caracterização de solos tropicais que possibilitem a distinção entre solos de
comportamento lateríticos (L), desejados na pavimentação, daqueles de
comportamento não-laterítico (N)
Foto: LENC Lab de Engenharia e Consultoria Ltda
SOLO LATERÍTICO
SOLO LATERÍTICO
SOLO NÃO-LATERÍTICO
SOLO NÃO-LATERÍTICO
Exemplos de taludes de corte com ocorrências de solos tropicais :
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Materiais: Seleção e Caracterização
Métodos de seleção e caracterização: solos - classificação MCT
Exemplo de talude de corte com ocorrências de solos tropicais :
Foto: Job S. Nogami
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Materiais: Seleção e Caracterização
Métodos de seleção e caracterização: classificação MCT
▪ Propriedades e índices da MCT para solos tropicais passantes 
90% ou mais na peneira No 10 ou de abertura 2,0 mm:
c’ - avaliação da compressibilidade, tendência ao aumento do índicecom a 
coesão, com a presença de finos
e’ - avaliação combinada de dois índices (d’ e Pi), sendo o primeiro (d’) referente 
à variação de massa específica aparente com o aumento da umidade no ramo 
seco da curva de compactação – em geral elevado para solos lateríticos, e o 
segundo (Pi - perda por imersão) referente à perda de massa de material em 
presença de água – em geral baixa perda é típica de solos lateríticos coesivos que 
não perdem ou perdem pouca resistência em presença de água.
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Materiais: Seleção e Caracterização
Métodos de seleção e caracterização: classificação MCT
▪ Compactação:
soquete
Cilindro de compactação e
solo compactado
equipamento
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Materiais: Seleção e Caracterização
Métodos de seleção e caracterização: classificação MCT
▪ Ensaio de perda por imersão – solo compactado em imersão em água:
Amostras de solos tropicais
Comportamento diferente
de solos tropicais
em contato com água
Bom:
Baixa perda de material
Ruim:
Perda excessiva de material
Fotos: Marcia Aps
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Materiais: Seleção e Caracterização
Métodos de seleção e caracterização: classificação MCT
▪ 2 classes de solos tropicais:
L: comportamento laterítico 
N: comportamento não-laterítico)
A=areia
A’=arenoso
G’=argiloso
S’=siltoso
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Materiais: Propriedades Mecânicas
Propriedades mecânicas dos materiais: resistência e deformabilidade
1. Índice de Suporte Califórnia (ISC) ou California Bearing Ratio (CBR):
▪ Concepção no final da década de 20 para avaliar o potencial de ruptura do subleito - a 
resistência do material frente a deslocamentos significativos, sendo obtida por meio de 
ensaio penetrométrico em laboratório - resposta combina a coesão com o ângulo de 
atrito do material
▪ Valor de referência ou padrão, equivalente a 100%
▪ ISC é a relação entre a pressão necessária para produzir uma penetração de um 
pistão num corpo-de-prova de solo ou material granular e a pressão necessária para 
produzir a mesma penetração no material padrão 
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Materiais: Propriedades Mecânicas
Propriedades mecânicas dos materiais: resistência e deformabilidade
1. Índice de Suporte Califórnia (ISC) ou California Bearing Ratio (CBR)
Etapas do ensaio laboratorial:
1º. Compactação do corpo-de-prova 2º. Imersão dos corpos-de-prova 
em tanque de água por 96 horas e 
medida de expansão axial
3º. Ensaio de penetração de pistão
padrão no corpo-de-prova e medida
penetração e resistência
Fotos: Rosângela Motta
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Materiais: Propriedades Mecânicas
Propriedades mecânicas dos materiais: resistência e deformabilidade
1. Índice de Suporte Califórnia (ISC) ou California Bearing Ratio (CBR)
Comentários:
▪ A expansão axial após imersão do material em água não apresenta correlação forte 
com o Índice de Suporte Califórnia; há, no entanto, uma tendência de que materiais com 
elevada expansão apresentem baixa capacidade de suporte após contato com a água. 
Por este motivo, a expansão dos solos e materiais tem sido limitada pelas especificações 
cujo valor depende do material e posição da camada na estrutura
▪ É desejável utilizar materiais pouco sensíveis à água, apresentando baixa perda de 
capacidade de suporte após imersão em água
▪ Progressivamente o ISC vem sendo substituído pelo Módulo de Resiliência, ensaio que 
avalia o comportamento dos materiais frente à repetição de carga e pequenos 
deslocamentos por se aproximar da realidade de solicitação dos materiais em estruturas 
de pavimentos 
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Materiais: Propriedades Mecânicas
Propriedades mecânicas dos materiais: resistência e deformabilidade
1. Índice de Suporte Califórnia (ISC) ou California Bearing Ratio (CBR)
▪ Concepção no final da década de 20 para avaliar o potencial de ruptura do subleito - a 
resistência do material frente a deslocamentos significativos, sendo obtida por meio de 
ensaio penetrométrico em laboratório - resposta combina a coesão com o ângulo de 
atrito do material
▪ Valor de referência ou padrão, equivalente a 100%
▪ ISC é a relação entre a pressão necessária para produzir uma penetração de um 
pistão num corpo-de-prova de solo ou material granular e a pressão necessária para 
produzir a mesma penetração no material padrão 
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Materiais: Propriedades Mecânicas
Propriedades mecânicas dos materiais: resistência e deformabilidade
2. Módulo de Resiliência:
▪ Os problemas estruturais dos pavimentos são geralmente resultantes da repetição de 
cargas pelos veículos em movimento, aplicadas frequentemente em frações de 
segundo, com magnitudes e freqüências variadas. As tensões solicitantes nas 
camadas proporcionam na maior parte das vezes pequenos deslocamentos 
(recuperáveis ou resilientes após a cessão das tensões), bem menores que aqueles 
simulados nos ensaios de penetração como o ISC
▪ A repetição de tensões pode levar um material à ruptura por fadiga, embora estas 
tensões sejam inferiores a sua resistência à ruptura. Desde os anos 30 pesquisadores 
e engenheiros rodoviários norte-americanos procuram mensurar os deslocamentos 
recuperáveis nos pavimentos, denominados de deflexão
▪ Na década de 50 foi concebido nos Estados Unidos por Seed e Fead o primeiro 
equipamento triaxial de cargas repetidas para a mensuração em laboratório dos 
deslocamentos resilientes de materiais submetidos a tensões repetidas
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Materiais: Propriedades Mecânicas
2. Módulo de Resiliência
Esquema do equipamento triaxial de cargas repetidas:
AR COMPRIMIDO
CÉLULA TRIAXIAL
LVDT
Registro dos 
deslocamentos
CILINDRO DE
PRESSÃO
 h
15 30
10 20
7.5 15
5 10
h

Medidas em cm
CORPO-DE-PROVA
CÉLULA DE CARGA
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Materiais: Propriedades Mecânicas
2. Módulo de Resiliência
Exemplo de equipamento triaxial de cargas repetidas:
Corpo-de-prova
Célula triaxial
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Materiais: Propriedades Mecânicas
2. Módulo de Resiliência (MR): Resumo do Ensaio
▪ Uma tensão axial repetida de magnitude pré-fixada é aplicada na forma 
senoidal por 0,1 segundos e removida por 0,9 segundos a um corpo de 
prova, resultando em ciclos de 1 s.
▪ Durante o ensaio, o corpo de prova é submetido a pares de tensão axial 
cíclica dinâmica (s1) e a tensão confinante estática (s3). 
▪ Os deslocamentos axiais resilientes (recuperáveis) do corpo-de-prova 
são medidos e empregados para calcular o módulo de resiliência.
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Materiais: Propriedades Mecânicas
2. Módulo de Resiliência (MR): Cálculos 
MR = sd / er
Sendo: s1: tensão principal maior ou axial (kN/m
2)
s3: tensão principal menor ou de confinamento (kN/m
2)
sd: tensão-desvio (kN/m
2)
er: deformação resiliente ou recuperável (er=dr / L) (mm/mm)
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2. Módulo de Resiliência (MR): Cálculos 
MATERIAL ELÁSTICO LINEAR
LEI DE HOOKE GENERALIZADA
ENSAIO
CARREGAMENTO ESTÁTICO
 311 2
E
1
s−s=e
  ( ) 131333 1
E
1
E
1
s−−s=s−s−s=e
( )( )
( ) 33131
3131
2
2
es−es+s
s+ss−s
=E
( ) 13133
1331
2 es+s−es
es−es
=
MR
ENSAIO
CARREGAMENTO REPETIDO
er1
er3
r
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Materiais: Propriedades Mecânicas
2. Módulo de Resiliência (MR): materiaiscimentados
O MR não depende da variação das tensões; tende a ser constante
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Materiais: Propriedades Mecânicas
2. Módulo de Resiliência (MR): materiais granulares
O MR depende principalmente da variação da tensão de confinamento
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2. Módulo de Resiliência (MR): solos coesivos
O MR depende principalmente da variação da tensão-desvio
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Materiais: Propriedades Mecânicas
2. Módulo de Resiliência (MR): materiais granulares e coesivos
O MR depende da variação da tensão-desvio e da de confinamento
TENDÊNCIA
ATUAL
log s3
log MR
0.01 0.1 1.0 10 100
10
1.000
10.000
100
K2
1K1
MODELO 
log x log (1 “reta”)
arenoso ... f(s3)
argiloso ... f(sd)
02
31
2

s=
K
KM KR
log sd
log MR
0.01 0.1 1.0 10 100
10
1.000
10.000
100 K2
1K1
02
1
2

s=
K
KM KdR
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2. Módulo de Resiliência (MR): materiais granulares e coesivos
O MR depende da variação da tensão-desvio e da de confinamento
Modelo Composto (Macêdo, 1996): 
MR = k1 . s3
k2 
. sd
k3
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2. Módulo de Resiliência (MR): vantagens
▪ O MR indica uma propriedade básica dos materiais e é utilizado na 
análise mecanicista de sistemas de múltiplas camadas e pelos métodos 
modernos de dimensionamento de estruturas de pavimento
▪ O método de determinação em laboratório do MR de solos pelo ensaio 
triaxial é aceito internacionalmente
▪ Há técnicas disponíveis mundialmente e inclusive no Brasil para a 
avaliação em campo com testes rápidos e não-destrutivos (vide Bloco 
10) dos deslocamentos resilientes dos pavimentos, possibilitando por 
retroanálise o cálculo do MR das camadas, auxiliando a liberação de 
camadas construídas e no dimensionamento de pavimentos e 
reabilitações
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Materiais: Propriedades Mecânicas
3. Outros ensaios mecânicos
▪ Para alguns materiais de base, sub-base e reforço do subleito, 
principalmente os cimentados e os asfálticos, é necessária a 
determinação da resistência à tração ou a resistência à compressão 
simples
▪ Estes valores de resistência são empregados principalmente em 
especificações de materiais e em alguns métodos de dimensionamento
▪ Em alguns casos de projetos, determina-se a permeabilidade dos 
materiais para verificação principalmente da capacidade drenante. Em 
geral são empregados ensaios de carga constante para britas, 
agregados ou materiais granulares, e ensaios de carga variável para 
solos
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Materiais: Propriedades Mecânicas
3. Outros ensaios mecânicos: resistência à tração por compressão 
diametral
Carregamento estático de 
compressão vertical
Deslocamento rompendo o 
Corpo-de-prova por tração
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3. Outros ensaios mecânicos: resistência à compressão simples
Carregamento axial de compressão
Deslocamento vertical do 
Corpo-de-prova levando à ruptura
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Materiais
Comentários:
A seleção dos materiais depende, portanto, da concepção da 
estrutura de pavimento que se objetiva construir e esta passa por:
▪ Identificação em campo, 
▪ Caracterização em laboratório 
▪ Determinação de propriedades mecânicas (resistência e 
deformabilidade) e da permeabilidade
Após estas etapas, são dimensionadas as estruturas de pavimentos
O Bloco 7 - aula 19 traz os materiais mais empregados em estruturas de 
pavimentos e algumas estruturas-tipo utilizadas como soluções de 
pavimentação em diferentes condições e casos.