CONINFRA 2010 – 4º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE
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A IMPORTÂNCIA DO CONTROLE DE COMPACTAÇÃO NO
DESEMPENHO DA CAMADA RECICLADA COM CIMENTO PORTLAND
(THE IMPORTANCE OF COMPACTION CONTROL ON THE
PERFORMANCE OF RECYCLED LAYER WITH PORTLAND CEMENT)
CÁSSIO EDUARDO LIMA DE PAIVA, Prof. Dr., Universidade Estadual de Campinas –
UNICAMP. Campinas – SP, [email protected]
PAULO CÉSAR ARRIEIRO DE OLIVEIRA, Eng., Universidade Estadual de Campinas –
UNICAMP, Campinas – SP, [email protected]
RESUMO
Uma das características do material reciclado é a heterogeneidade, especialmente quando o
pavimento foi extensivamente remendado. Esta variabilidade tem influência direta na densidade “in
situ” e conseqüentemente no grau de compactação. Atingir a densidade desejada não é
simplesmente aplicar um esforço adicional de compactação, pois como é de conhecimento geral,
outros fatores como o teor de umidade e o tipo de suporte subjacente podem induzir variações de
densidade.
Quando o material não é devidamente compactado, a camada reciclada com cimento fica mais
permeável favorecendo a ação deletéria da água na estrutura do pavimento, além de proporcionar a
formação de trilhas de rodas e a redução das metas de resistência. Assim, é necessário que a
compactação seja tratada como um dos aspectos mais importantes da reciclagem e, portanto, a
proposta deste trabalho é mostrar de forma quantitativa a importância do grau de compactação nas
obras de reciclagem com cimento. Serão avaliadas as alterações causadas na resistência à
compressão simples e tração por compressão diametral quando das variações no grau de
compactação e dos teores de umidade.
Para isso será desenvolvido um estudo de laboratório usando material proveniente de uma obra de
reciclagem na rodovia SP 563 no município de Andradina. Pretende-se, portanto confirmar a
necessidade de precauções no controle estrito de compactação em obras que utilizem a técnica de
reciclagem.
PALAVRAS-CHAVE: Reciclagem de pavimentos, bases cimentadas, controle de compactação
ABSTRACT
One of the characteristics of recycled material is the heterogeneity, especially when the pavement
was extensively patched. This variability has a direct influence on the in situ density and therefore
on the compaction degree. Reach the desired density is not simply apply an additional compaction
effort, because as it is known, other factors such as moisture content and type of underlying support
can induce density variations. When the material is not properly compacted, the layer recycled with
cement become more permeable favoring the water deleterious action in the pavement structure;
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besides provide wheels rut formation and resistance target decreasing. Thus it is necessary that the
compaction be treated as one of the most important recycling aspects, and therefore the purpose of
this paper is to show in a quantitative way the importance of compaction degree in the recycling
jobs with cement. The changes caused in the resistance, compression strength, and tensile strength
when occur variations in compaction degree, and moisture content, will be evaluate. With this
objective it will be developed a laboratory study using material from a recycling job carried out in
the SP 563 highway in Andradina County. It is intended, therefore, to confirm the precaution
necessary in the compaction strict control in jobs that use recycling technique.
KEY WORDS: Pavement recycling, cemented layer foundations, compaction control
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INTRODUÇÃO
Ao longo de décadas o grau de compactação tem sido utilizado como parâmetro de qualidade do
pavimento. Quanto mais densificado for, mais estável e durável o pavimento será. Embora o teor de
umidade seja fundamental para obtenção da densidade, outros fatores como: características dos
materiais, processo executivo e espessura das camadas também poderão influir no resultado da
compactação. No que diz respeito à reciclagem com cimento o controle da compactação se torna
mais difícil por causa da heterogeneidade do material reciclado, visto que tais desigualdades estão
associadas às variações no percentual de capa asfáltica, granulometria da mistura, teor de cimento,
mudanças no tipo de material da base e deficiência no processo de mistura.
Com tanta heterogeneidade fica difícil definir uma densidade de referência com a qual poderão ser
comparadas as densidades obtidas em campo. Este é um dos maiores desafios da técnica: sendo o
material reciclado relativamente heterogêneo não dá para saber a priori se o material “in situ” terá
as mesmas características que do material utilizado para determinar a densidade de laboratório.
Considerando tal variabilidade, a reciclagem se torna factível a partir do conhecimento da estrutura
e das características dos materiais que compõem o pavimento. Para isso se devem realizar inspeções
a fim de se obter maior número de elementos que permitam superar o problema da heterogeneidade
intrínseca do material reciclado.
Como exemplo, pode-se citar alguns estudos que mostram que natureza angular das partículas do
revestimento depois de triturado dificulta a compactação devido à formação de muitos vazios na
estrutura do material. Estes vazios favorecem a infiltração de água fragilizando a resistência da
camada. A compactação também poderá ser prejudicada quando há formação de placas de asfalto
durante a trituração do pavimento. Neste caso, será necessário aplicar maiores energias para atingir
uma boa densificação do material (BROWN, 2006).
A literatura em geral se encontra carente de informações sobre como lidar com a heterogeneidade
do material reciclado. As especificações para reciclagem são mais orientadas para o resultado final
(critérios de aceitação e rejeição, tolerâncias, restrições, etc) e as publicações técnicas estão mais
centradas em testes de laboratório e campo e no desempenho da mistura reciclada. Seria muito
favorável ao meio técnico conhecer a correlação entre processo executivo e variabilidade do
material reciclado para alcançar os resultados desejados nas obras de reciclagem.
Como parte integrante deste requisito, o presente trabalho se propõe verificar em laboratório as
alterações causadas na resistência à compressão simples (RCS) e tração por compressão diametral
(RCD) quando das variações no grau de compactação e dos teores de umidade em uma amostra de
material reciclado procedente da rodovia SP 563 em Andradina. Os resultados foram confrontados
com os parâmetros adotados pela literatura internacional no que diz respeito ao Grau de
Compactação mínimo para liberação da camada reciclada. Espera-se que os dados obtidos possam
ser úteis para reavaliar as especificações brasileiras e / ou para desenvolver novas especificações e
métodos confirmando a necessidade de precauções no controle estrito de compactação em obras que
utilizem a técnica de reciclagem.
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TEORIAS DE COMPACTAÇÃO
A compactação pode ser entendida como um processo que visa melhorar as propriedades de um
dado material, por meio da compressão do mesmo a partir de uma determinada energia mecânica.
Dentre os principais benefícios, em termos de propriedades geotécnicas, adquiridos através do
processo de compactação, pode ser citado o aumento da densidade, da resistência ao cisalhamento e
da capacidade de suporte, retratada através do CBR. A compactação também reduz o índice de
vazios, a permeabilidade, a contração e a compressibilidade (SOUZA JÚNIOR, 2005).
Atribui-se a Ralph Proctor (1933) o precursor da técnica de compactação de solos, a partir dos
primeiros trabalhos sobre compactação de aterros quando verificou que para uma mesma energia de
compactação a massa específica do solo compactado cresce em função do teor de umidade até
atingir um valor máximo e depois tende a decrescer. Esse autor propôs a compactação como sendo
o resultado da interação de quatro variáveis: massa específica seca do solo, umidade, energia de
compactação e tipo de solo.
Os pares de valores umidade ótima e massa específica aparente seca máxima são responsáveis pela
formação da curva de compactação. Diversos pesquisadores apresentaram teorias em função da
capilaridade, lubrificação, viscosidade da água, interação física química e tensões efetivas para
explicar qualitativamente a forma geométrica desta curva.
Para Proctor, a partir de um determinado teor de umidade a água impede a expulsão do ar, não
reduz o atrito e nem influencia no rearranjo das partículas do solo, fazendo com que a compactação
não tenha mais eficiência no acréscimo de densidade. Há, portanto, para uma dada energia, uma
densidade máxima que é obtida para certo teor de umidade, denominado ótimo (Figura 1), onde se
configura uma relação ideal entre água, ar e solo no processo de compactação (SOUZA JÚNIOR,
2005).
Figura 1 – Pares de valores de massa específica seca máxima (γsma) e umidade ótima (hótima)
Segundo a teoria de Hogentogler (1937) a forma da curva de compactação reflete quatro estágios
dependentes: hidratação, lubrificação, inchamento e saturação (Figura 2).
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Figura 2 – Teoria de Hogentogler
Na fase hidratação, com o acréscimo de umidade, a água é adsorvida nos grãos do solo formando
uma fina camada e reduzindo sua viscosidade. Essa redução de viscosidade diminui o atrito entre os
grãos e aumenta a massa específica dos solos. A partir de certa umidade, a camada de água
superficial atua como lubrificante, facilitando novos arranjos das partículas durante a compactação,
originando um solo mais denso e não saturado. Essa é a fase de lubrificação, que tem maior efeito
quando o solo é compactado no teor de umidade ótima. Na fase de inchamento, a umidade encontrase acima do teor ótimo e o acréscimo de água provoca um aumento no volume do solo com o
mesmo volume de ar da fase anterior. Esse fenômeno é responsável pela diminuição da densidade.
No último estágio, o de saturação, todo o ar é expelido do solo e a curva de compactação se
aproxima da curva de saturação igual a 100%.
Para Hilf (1656), a resistência à compactação dos solos com teores de umidade no ramo seco se
deve às forças de atrito resultantes de forças capilares causadas por meniscos de alta curvatura.
Quando o teor de umidade cresce, os meniscos diminuem as suas curvaturas e, conseqüentemente,
também são reduzidas as forças capilares, fazendo com que as massas específicas secas aumentem
até atingir um valor máximo. Acima do teor de umidade ótima, há uma redução da densidade, que
pode ser atribuída à dificuldade de expulsão do ar e aumento da pressão na fase gasosa (ARAÚJO,
1996).
A explicação de Lambe (1958) para forma da curva de compactação tem sua base na teoria química
coloidal. Resumidamente: quanto maior a energia, maior o grau de dispersão, para o mesmo teor de
umidade. Quando ocorre acréscimo de umidade, ocorre maior repulsão entre as partículas, o que
permite melhor arranjo entre as mesmas para uma dada quantidade de energia. Ao aumentar essa
energia, as partículas tendem a se orientar de uma forma mais paralela possível.
Olson (1963) utilizou o conceito da tensão efetiva para explicar a curva de compactação. De acordo
com o pesquisador, o solo tem um pequeno número de contatos entre os grãos e baixa resistência ao
cisalhamento, quando encontrado no seu estado natural. Com aplicação de um dado esforço de
compactação, as partículas deslizam-se uma sobre as outras, aumentando a densidade e a resistência
ao cisalhamento desenvolvida entre os pontos de contato dos grãos. Com isso, aumenta-se também
a tensão efetiva, que cresce juntamente com a massa específica, conforme a aplicação de novas
cargas. Enquanto o solo não adquirir uma resistência ao cisalhamento suficiente para resistir ao
esforço de compactação aplicado, ou seja, até atingir o limite da eficiência da compactação, a tensão
efetiva continuará aumentando (AQUINO FILHO, 1995).
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MÉTODOS DE COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO
Os métodos de compactação mais utilizados em laboratório são: compactação dinâmica ou por
impacto; compactação por pressão ou estática, compactação por vibração e compactação por
pisoteamento ou amassamento.
O ensaio de compactação dinâmica ou por impacto, é caracterizado pela queda livre de um peso
(soquete) de uma determinada altura sobre a camada de solo compactado em um cilindro de volume
conhecido. Este ensaio é conhecido por Proctor e tem grande aplicação nos órgãos rodoviários
brasileiros.
No ensaio de compactação por pressão ou estática, aplica-se uma pressão uniformemente
distribuída sobre o solo em velocidade relativamente pequena. Procura-se reproduzir em laboratório
as características dos solos granulares compactados em campo.
A compactação por vibração baseia-se na vibração da amostra de solo em um molde cilíndrico,
montado numa mesa vibratória.
E, finalmente, a compactação por pisoteamento ou amassamento onde são aplicadas
sucessivamente altas pressões sobre pequenas áreas da superfície da amostra, com pressões que
variam com o tempo, crescendo e decrescendo, de forma cíclica. É indicado para solos coesivos, e
não para solos granulares, devido ao efeito de desmanchar os agregados das partículas do solo
(WERK, 2000).
COMPACTAÇÃO NO CAMPO
Segundo Das (2007), além do tipo de solo e do teor de umidade, outros fatores devem ser
considerados na compactação no campo, quais sejam:
• Espessura da camada;
• Intensidade da pressão aplicada pelo equipamento de compactação;
• A área sobre a qual a pressão é aplicada.
É de conhecimento geral, que para determinado equipamento de compactação, a energia transmitida
à massa de solo varia diretamente com o número de passadas e, inversamente, com a espessura da
camada compactada.
Os equipamentos de compactação usados em reciclagem devem reunir características que permitam
que o fundo da camada seja bem densificado para lhe assegurar uma boa resistência à fadiga.
Seguindo esta lógica, o Instituto Español Del Cemento y sus Aplicaciones – IECA (1999),
recomenda a utilização de rolos com carga estática superior a 300 N/cm² dada a dificuldade de
compactação que o material reciclado oferece.
Alguns equipamentos como: rolos pé de carneiro, rolos lisos e rolos de pneus podem atingir
densidades diferentes para um mesmo número de passadas. Uns podem ser mais adequados para
determinadas obras do que outros. No entanto, cabe determinar experimentalmente a combinação
ideal dos tipos de equipamentos que irão otimizar o número de passadas para alcançar o grau de
compactação desejado.
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Por razões de ordem prática, o grau de compactação pode ser expresso como uma porcentagem da
densidade de campo em relação à densidade determinada em laboratório por meio do ensaio
Proctor.
As especificações brasileiras determinam um grau de compactação (GC) mínimo de 100% para
execução de base de pavimento. As energias de compactação e os desvios de umidade variam em
função do tipo de material como se apresenta na Tabela 1:
Tabela 1 – Grau de compactação para diferentes tipos de base de pavimento
Material
Órgão
Norma
Energia de
Compactação
GC
(%)
Solo estabilizado
granulometricamente
DNIT
DNER ES 303/97
Modificada
> 100%
Solo brita
DER-SP
ET-DE-P00/006 A
Modificada
> 100%
Solo cimento
DNIT
DNER ES 305/97
DNER ME 216/94
Normal
> 100%
Brita graduada
DER-SP
ET-DE-P00/008
Modificada
> 100%
DER-SP
ET-DE-P00/009
Intermediária
> 100%
DER-SP
ET-DE-P00/035
Intermediária
> 100%
Brita graduada tratada
com cimento
Reciclagem com
cimento
Desvio de umidade
Mínimo = ωótima – 2%
Máximo = ωótima + 2%
Mínimo = ωótima – 2%
Máximo = ωótima + 1%
Mínimo = 0,10 ωótima
Máximo = 1,10 ωótima
Mínimo = ωótima – 2%
Máximo = ωótima + 1%
Mínimo = ωótima – 2%
Máximo = ωótima + 1%
Mínimo = ωótima – 2%
Máximo = ωótima + 1%
Com relação à reciclagem com cimento, a literatura internacional (IECA, 1999; PIARC, 2003 e
PCA, 2005) recomendam que a camada reciclada deva ter grau de compactação mínimo de 97%
(IECA e PIARC) e 95% (PCA) em relação à densidade de referência.
ALGUMAS CONSIDERAÇÕES SOBRE A INFLUÊNCIA DO
COMPACTAÇÃO E NA RESISTÊNCIA DO MATERIAL RECICLADO
CIMENTO
NA
A reciclagem com cimento implica em restrições de tempo, pois à medida que vai se desenvolvendo
o processo de hidratação do cimento, começa a se formar certo número de ligações cristalinas
dificultando o arranjo das partículas durante a compactação.
Por esta razão, a densidade da camada poderá ser menor se não for respeitado o prazo de
trabalhabilidade do cimento que é o tempo decorrido entre a mistura do material reciclado com o
cimento e o término da compactação.
A PCA (2005) recomenda que a compactação deva estar concluída dentro do prazo de duas horas a
partir da mistura do cimento para evitar o endurecimento do material não compactado. Rogers
(2006) recomenda ainda a remoção e substituição do material, caso o processo de hidratação avance
sem que a compactação esteja concluída.
Do ponto de vista de resistência, a melhoria das propriedades mecânicas do reciclado poderá ser
buscada por meio da seleção de uma composição granulométrica bem graduada, capaz de gerar uma
menor quantidade de vazios e uma maior quantidade de pontos de contatos entre grãos e pasta de
cimento após sua compactação e cura, maximizando assim os efeitos da hidratação do cimento.
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Portanto, quando se adiciona simultaneamente cimento ao material estabilizado
granulometricamente e o submete a uma energia de compactação elevada, têm-se uma efetiva
melhoria das propriedades físicas e mecânicas do material reciclado. Este recurso permite tirar
proveito da sua heterogeneidade e viabilizar seu emprego como camada de pavimento.
MATERIAIS E MÉTODOS
Material Reciclado
O material reciclado, também conhecido como RAP (Reclaimed Asphalt Pavement), foi obtido a
partir da desagregação simultânea do revestimento asfáltico e base de solo cimento por uma
recicladora de pavimentos. O local escolhido para coleta dos materiais foi num trecho da rodovia SP
563 no município de Andradina/SP. As características físicas desse material encontram-se expressas
na Tabela 2, enquanto a distribuição granulométrica está indicada na Figura 3.
Tabela 2 – Características físicas do RAP
Ensaio de compactação
(NBR 7182/84)
ωótima
γsmáx.
Energia
(h%)
(kN/m³)
Modif.
19,25
7,2
Limites de consist.
(NBR 6459 e 7180/84)
LL
LP
IP
(%)
(%)
(%)
NL
NP
I.S.C
(NBR 9895/86)
CBR
Exp.
(%)
(%)
-
35
0
Massa esp.
grãos
(NBR 6508/84)
Classificação
(AASHTO)
2,57
A.1.b
DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA
RAP
100
90
80
% Passando
70
60
50
40
30
20
10
0
0 0
25,40
9,52
Abertura em mm
4,76
1
2,00
0,42
1
0,074
0 ,0 1
Figura 3 – Distribuição granulométrica do RAP
Agregados Novos
A introdução de agregados novos teve por objetivo atuar como um “corretor granulométrico” do
RAP. Utilizou-se para este fim pedra britada obtida por processos convencionais de crivagem da
rocha de basalto.
Foram utilizados agregados provenientes de uma pedreira comercial localizada na região de
Andradina, recebendo a denominação comercial de Pedrisco.
A Figura 4 apresenta a distribuição granulométrica do pedrisco, enquanto a Figura 5 mostra a
granulometria gerada pela combinação do RAP e do agregado. O objetivo dessa composição foi a
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de enquadrar a mistura na faixa “C” do DNIT para solos estabilizados granulometricamente (DNER
ES 303/97).
DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA
DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA
MISTURA RECICLADA
100
100
90
90
80
80
70
70
% Passando
60
50
40
30
FAIXA C DNIT
60
50
40
30
20
20
10
10
0
Figura 4 – Distribuição granulométrica do
pedrisco
1
Abertura em mm
25,40
1
9,52
0 0
4,76
25,40
9,52
Abertura em mm
4,76
1
2,00
0,42
0,074
1
0,42
0 ,0 1
0 ,0 1
2,00
0
0,074
% Passando
PEDRISCO
Figura 5 – Distribuição granulométrica da
mistura reciclada
Cimento
Utilizou-se o cimento CP II E 32 para estabilizar o solo pesquisado. A escolha deste cimento foi
determinada pela disponibilidade desse ligante no comércio de Campinas. De acordo com a NBR
11578/91, o cimento CP II E 32 é um cimento composto por clínquer e gesso (56 a 94%), escória de
alto forno (6 a 34%) e material carbonático (0 a 10%).
Método
O programa experimental foi desenvolvido a partir das etapas descritas abaixo:
¾ Etapa 1:Mistura dos materiais nas seguintes proporções (em massa): 77% RAP + 20%
Agregado + 3% cimento;
¾ Etapa 2: Ensaio de compactação na energia Modificada;
¾ Etapa 3: Moldagem dos corpos-de-prova (CP’s) em moldes cilíndricos com diâmetro ( Ø )
igual a 10 cm e altura ( h ) = 20 cm;
¾ Etapa 4: Rompimento dos CP’s por compressão simples e diametral com sete dias de idade.
Ensaio de Compactação
O ensaio de compactação do material (mistura do RAP com agregado e cimento) foi realizado na
energia modificada para fins de determinação da massa específica aparente seca máxima (γsmáx) e da
umidade ótima (ωot), conforme descrito na norma NBR 7182/86.
Empregou-se o cilindro CBR e o método de compactação dinâmico. O material foi compactado em
cinco camadas iguais, aplicando-se 55 golpes por camada com um soquete de massa igual 4,54 kg
caindo da altura de 45,72 cm. Os parâmetros ótimos (γsmáx e ωot) obtidos no ensaio de compactação
são apresentados na Tabela 3:
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Tabela 3 – Resultados do ensaio de compactação
Teor de cimento
(%)
3
ABNT NBR 7182/86
ωot (%)
γsmáx (kN/m³)
20,63
6,6
Moldagem e cura dos corpos de prova
Com os parâmetros (γsmáx e ωot) obtidos no ensaio de compactação, procedeu-se a moldagem dos
corpos-de-prova em moldes cilíndricos (Ø = 10 cm e h = 20 cm).
Os CP’s foram confeccionados por meio de compactação por pressão fixando-se previamente o
grau de compactação a ser atingido (90, 92, 95, 97 e 100%) para umidade ótima variando ± 1%
(5,6; 6,6 e 7,6%). O material foi colocado no molde em 5 camadas e em cada uma aplicou-se uma
carga estática, por intermédio de uma prensa hidráulica durante um certo tempo. A massa de
material foi previamente calculada para que a operação fosse finalizada quando o CP atingisse a
altura efetiva de 20 cm. Desta forma foi possível atingir a massa específica aparente desejada.
Foi moldado um total de 270 corpos de prova (Tabela 4) sendo curados em câmara úmida à
temperatura de 22 ˚C e umidade relativa do ar em torno de 96%, respeitando-se o prazo de sete dias
para seu rompimento (NBR 12024/92).
Tabela 4 – Discriminação do número total CP’s ensaiados
N ° de graus de
N° de teores
compactação
umidade
Resistência a compressão simples
5
3
Resistência a tração por compressão diametral
5
3
N° total de corpos-de-prova (CP’s) ensaiados
Ensaio
N° de
CP’s
9
9
Total de
CP’s
135
135
270
Os resultados de resistência à compressão simples e tração por compressão diametral foram
tabulados para obtenção da média aritmética e desvio padrão (SD) dos valores obtidos.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A Tabela 5 apresenta os valores de resistência à compressão simples (RCS) fazendo-se variar os
teores de umidade e os graus de compactação. A Figura 6 ilustra a variação dos valores médios de
RCS em função dos graus de compactação.
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CONINFRA 2010 – 4º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES (CONINFRA 2010 –
4º TRANSPORTATION INFRASTRUCTURE CONFERENCE)
August 4th to 6th 2010
São Paulo – Brasil
CONINFRA 2010 – 4º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE
TRANSPORTES (CONINFRA 2010 – 4º TRANSPORTATION
INFRASTRUCTURE CONFERENCE)
August 4th to 6th 2010
São Paulo – Brasil
Tabela 5 – Resultados obtidos no ensaio de resistência a compressão simples
Grau de
Umidade
γsmáx
(kN/m³) Compactação
(ω)
18,57
90%
18,98
92%
19,6
95%
20,01
97%
20,63
100%
Compressão Simples (Mpa)
CP 1
CP 2
CP 3
CP 4
CP 5
CP 6
CP 7
CP 8
CP 9
Média
SD
5,6%
0,70
0,72
0,74
0,77
0,68
0,57
0,88
0,66
0,75
0,72
0,08
6,6%
0,77
0,83
0,71
0,63
0,84
0,80
0,77
0,79
0,80
0,77
0,06
7,6%
0,963 1,031 0,881
0,87
1,00
1,03
0,82
1,12
0,90
0,96
0,10
5,6%
1,079 1,017 1,106
0,89
1,28
1,19
1,00
1,04
1,00
1,07
0,12
6,6%
1,20
1,31
1,26
1,09
1,34
1,30
1,25
1,28
1,29
1,26
0,08
7,6%
1,43
1,17
1,15
1,35
1,17
1,19
1,20
1,45
1,15
1,25
0,12
5,6%
1,44
0,94
0,91
1,08
1,04
1,13
1,02
1,22
1,09
1,10
0,16
6,6%
1,49
1,81
1,60
1,55
1,90
1,70
1,56
1,61
1,69
1,66
0,13
7,6%
1,21
1,48
1,31
1,15
1,29
1,22
1,55
1,44
1,36
1,33
0,13
5,6%
1,67
1,69
1,61
1,87
1,47
1,55
1,59
1,60
1,88
1,66
0,14
6,6%
1,73
1,82
1,52
1,64
1,61
1,76
1,64
1,38
1,73
1,65
0,14
7,6%
2,01
2,19
2,20
2,21
2,37
2,01
2,09
2,23
1,89
2,13
0,15
5,6%
1,53
1,60
1,82
1,73
1,63
1,66
1,76
1,58
1,54
1,65
0,10
6,6%
1,79
1,57
1,81
1,61
1,64
1,69
1,68
2,01
1,52
1,70
0,15
7,6%
2,40
2,36
2,07
2,31
2,10
2,67
2,28
2,23
2,06
2,28
0,20
Resistência a compressão x Grau de Compactação
2,50
R.C.S (MPa)
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
90%
92%
95%
97%
100%
Grau de compactação (%)
h= 5,6%
h=6,6%
h=7,6%
Figura 6 – Variação dos valores médios de RCS em função do grau de compactação
A Tabela 6 apresenta os valores de resistência à tração por compressão diametral (RCD) fazendo-se
variar os teores de umidade e os graus de compactação. A Figura 7 ilustra a variação dos valores
médios de RCD em função do grau de compactação.
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Tabela 6 – Resultados obtidos no ensaio de resistência a tração por compressão diametral
Grau de
Umidade
γsmáx.
(kN/m³) Compactação
(ω)
18,57
90%
18,98
92%
19,6
95%
20,01
97%
20,63
100%
Tração por Compressão Diametral (Mpa)
CP 1
CP 2
CP 3
CP 4
CP 5
CP 6
CP 7
CP 8
CP 9
Média
SD
5,6%
0,11
0,10
0,10
0,11
0,10
0,10
0,08
0,17
0,07
0,10
0,03
6,6%
0,12
0,15
0,14
0,14
0,11
0,12
0,14
0,15
0,15
0,13
0,02
7,6%
0,14
0,13
0,15
0,17
0,16
0,21
0,15
0,004
0,13
0,14
0,06
5,6%
0,14
0,16
0,14
0,21
0,15
0,16
0,06
0,11
0,17
0,14
0,04
6,6%
0,22
0,22
0,21
0,21
0,23
0,23
0,22
0,22
0,21
0,22
0,01
7,6%
0,24
0,27
0,25
0,23
0,20
0,25
0,36
0,36
0,11
0,25
0,08
5,6%
0,25
0,29
0,26
0,22
0,29
0,28
0,24
0,14
0,41
0,26
0,07
6,6%
0,25
0,27
0,28
0,26
0,27
0,26
0,27
0,26
0,28
0,27
0,01
7,6%
0,36
0,29
0,30
0,37
0,17
0,40
0,32
0,39
0,27
0,32
0,07
5,6%
0,34
0,36
0,31
0,44
0,39
0,30
0,25
0,40
0,24
0,34
0,07
6,6%
0,23
0,28
0,31
0,27
0,22
0,31
0,30
0,28
0,25
0,27
0,03
7,6%
0,43
0,33
0,32
0,38
0,40
0,29
0,35
0,31
0,44
0,36
0,05
5,6%
0,43
0,43
0,34
0,55
0,33
0,35
0,38
0,48
0,32
0,40
0,08
6,6%
0,29
0,29
0,34
0,31
0,32
0,27
0,34
0,30
0,30
0,31
0,02
7,6%
0,43
0,47
0,43
0,43
0,46
0,51
0,41
0,42
0,45
0,45
0,03
Resistência a tração x Grau de Compactação
0,50
R.T.D (MPa)
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
90%
92%
95%
97%
100%
Grau de compactação (%)
h= 5,6%
h=6,6%
h=7,6%
Figura 7 – Variação dos valores médios de RCD em função do grau de compactação
As Figuras 8 e 9 apresentam, respectivamente, a correlação obtida entre RCS e RCD em relação à
massa específica aparente seca, enquanto a Figura 10 ilustra a correlação entre RCS e RCD.
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Densidade x Resistência a Tração
0,40
2,12
1,72
1,32
y = 0,3605x - 5,6445
R2 = 0,6149
0,92
0,52
18,00
Resistência a Tração (Mpa)
Resistência a Compressão (MPa)
Densidade x Resistência a Com pressão
0,32
y = 0,0554x - 0,8435
R 2 = 0,5784
0,24
0,16
0,08
19,00
20,00
21,00
Massa especifica aparente seca (KN/m³)
18,00
19,00
20,00
21,00
Massa específica aparente seca (KN/m³)
Figura 9 – Correlação entre a RCD e massa
específica aparente seca (Teor de umidade =
6,6%)
Figura 8 – Correlação entre a RCS e massa
específica aparente seca (Teor de umidade =
6,6%)
Resistência a Tração x Resistência a Compressão
Resistência a Tração (MPa)
0,40
0,32
0,24
y = 0,0818e0,735x
R2 = 0,8173
0,16
0,08
0,52
0,78
1,04
1,30
1,56
1,82
2,08
Resistência a Compressão (Mpa)
Figura 10 – Correlação entre RCS e RCD (Teor de umidade = 6,6%)
As Figuras 11 e 12 apresentam a variação das RCS e RCD em função às densidades para o teor de
umidade igual a 5,6%.
Resistência a Tração (MPa)
Densidade x Resistência a Tração
h = 5,6%
y = 0,0264x + 0,632
R2 = 0,8488
1,20
0,80
0,40
Massa específica aparente seca (KN/m³)
Figura 11 – Variação da RCS em função das
densidades (teor de umidade = 5,6%)
0,61
y = 0,0078x + 0,0655
0,46
R2 = 0,7312
0,31
0,16
0,01
17
,7
2
18
,0
2
17
,3
3
18
,1
3
17
,5
2
18
,6
9
19
,0
9
18
,6
5
19
,2
2
20
,2
2
20
,6
4
20
,0
1
19
,7
1
20
,7
0
20
,9
2
21
,0
0
21
,2
0
21
,2
5
20
,0
7
20
,8
3
21
,5
5
19
,7
5
20
,7
1
1,60
17
,9
6
17
,7
5
17
,8
1
17
,7
7
18
,1
7
19
,4
7
19
,4
0
21
,3
0
20
,5
9
20
,3
7
20
,0
4
20
,3
2
20
,0
4
20
,0
8
20
,8
9
20
,8
5
20
,7
7
20
,8
9
20
,6
8
20
,7
9
20
,6
2
20
,3
9
20
,7
8
Resistência a Compressão (Mpa)
Densidade x Resistência a Com pressão
h = 5,6%
2,00
Massa especifica aparente seca (KN/m³)
Figura 12 – Variação da RCD em função das
densidades (teor de umidade = 5,6%)
A variação das RCS e RCD em função das densidades está ilustrada nas Figuras 13 e 14 quando a
umidade de compactação foi de 1% acima da umidade ótima.
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2,20
y = 0,8443e0,0256x
R2 = 0,8704
1,80
1,40
1,00
0,60
Massa específica aparente seca (KN/m³)
Figura 13 – Variação da RCS em função das
densidades (teor de umidade = 7,6%)
0,60
y = 0,1043Ln(x) + 0,0153
0,45
R 2 = 0,7312
0,30
0,15
0,00
19
,1
1
18
,6
9
19
,2
0
18
,8
3
16
,9
7
19
,9
3
20
,3
9
19
,2
8
20
,4
8
20
,8
2
20
,7
6
21
,0
0
20
,3
2
19
,8
0
21
,1
8
20
,3
9
20
,0
8
21
,2
6
20
,2
6
21
,2
7
20
,9
0
21
,6
9
18
,4
0
2,60
Densidade x Resistência a Tração
h = 7,6%
Resistência a Tração (MPa)
3,00
18
,4
6
18
,3
4
18
,4
3
18
,3
0
18
,2
8
20
,1
4
20
,6
3
20
,4
3
20
,5
2
20
,1
4
20
,2
6
20
,3
2
20
,1
7
20
,1
4
20
,9
4
20
,9
0
21
,8
1
21
,4
0
19
,7
0
20
,9
4
21
,7
7
19
,8
3
20
,3
2
Resistência a Compressão (Mpa)
Densidade x Resistência a Com pressão
h = 7,6%
Massa especifica aparente seca (KN/m³)
Figura 14 – Variação da RCD em função das
densidades (teor de umidade = 7,6%)
Os resultados permitem concluir que a resistência é diretamente proporcional ao grau de
compactação da mistura, ou seja, tanta a resistência a tração quanto à compressão apresentaram
valores crescentes de resistência à medida que se aumentou o grau de compactação,
independentemente do teor de umidade.
O fato de adicionar cimento não é garantia de boa resistência se o material não for compactado a
ponto de promover um arranjo entre os grãos que assegure a redução de vazios da mistura;
Observou-se também que as resistências foram maiores para teores com 1% acima da umidade
ótima (7,6%). Com esta umidade foi possível tirar maior proveito da hidratação do cimento do que
os outros dois teores (5,6% e 6,6%).
Analisando a Figura 10, verifica-se que a variação da relação entre resistência a compressão e
tração segue leis de comportamento semelhante à encontrada por Moreira (2006).
Quando os corpos de prova são compactados com decréscimo de umidade de 1% em relação à
umidade ótima, os valores de resistências a tração e compressão não sofrem variações expressivas
para graus de compactação acima de 95%.
Verifica-se uma coerência dos resultados pelo acréscimo de resistência com o aumento das
densidades, conforme apresentado nas figuras 11, 12, 13 e 14.
E finalmente, de acordo com as informações contidas nas figuras 6 e 7, nota-se que as resistências
praticamente não sofrem variação quando os CP’s são compactados na umidade ótima com graus de
compactação acima de 95%.
CONCLUSÕES
9 Os resultados obtidos nesse estudo ratificam a literatura internacional. Não há prejuízo para
resistências a compressão e tração quando a camada reciclada é liberada com grau de
compactação de 95 e 97%. No entanto outras avaliações deveriam ser realizadas como, por
exemplo, medidas de deflexão e determinação do módulo de resiliência para validar os
referidos graus de compactação;
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9 Conforme evidenciado neste estudo, os desvios de umidade admitidos pela norma do DERSP para reciclagem com cimento não comprometem a resistência a tração e compressão para
grau de compactação igual 100%.
9 A confecção dos CP’s pelo método de compactação estática permitiu atingir as densidades
desejadas como também reduziu a dispersão de valores. Faz-se necessário um estudo
comparativo entre compactação dinâmica e a compactação estática, com o interesse de se
analisar a influência dos dois tipos de energia na resistência do material;
9 A incorporação de cimento proporciona resultados satisfatórios nos parâmetros de
resistência das misturas, especialmente na resistência a tração;
9 Além de estudar a variação do grau de compactação, seria importante estudar nas obras de
reciclagem o intervalo de variação das densidades em função das alterações das
características do material reciclado “in situ”. O objetivo seria estabelecer uma faixa de
valores aceitáveis de densidades e umidades para ser utilizado como referências de
laboratório.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem a empresa Pavisan Engenharia pelo apoio prestado na realização desta
pesquisa e também a equipe de laboratório nas pessoas de Pedro Dias e Gilson Ricardo pela
realização dos ensaios.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Diferentes Procedimentos. São Carlos: EESC-USP, 1995. Dissertação (Mestrado em Engenharia
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Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, 1996.
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em Engenharia de Transportes) – Universidade Federal do Ceará, 2005.
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