UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA
FACULDADE DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
TÉCNICAS ALTERNATIVAS PARA A CONSTRUÇÃO DE BASES DE
PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS
LILIAN RIBEIRO DE REZENDE
ORIENTADOR: PROF. JOSÉ CAMAPUM DE CARVALHO, PhD
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO EM GEOTECNIA
PUBLICAÇÃO: G.DM-055A/99
BRASÍLIA/DF : MARÇO DE 1999
UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA
FACULDADE DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
TÉCNICAS ALTERNATIVAS PARA A CONSTRUÇÃO DE BASES DE
PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS
LILIAN RIBEIRO DE REZENDE
DISSERTAÇÃO
DE
MESTRADO
SUBMETIDA
AO
DEPARTAMENTO
DE
ENGENHARIA CIVIL DA UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA COMO PARTE DOS
REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM
CIÊNCIAS.
APROVADA POR:
_____________________________________________
PROF. JOSÉ CAMAPUM DE CARVALHO, PhD (UnB)
(ORIENTADOR)
___________________________________________
PROF. ENNIO MARQUES PALMEIRA, PhD (UnB)
(EXAMINADOR INTERNO)
________________________________________________
PROF. RAIMUNDO LEIDIMAR BEZERRA, DSc. (UFPB)
(EXAMINADOR EXTERNO)
ii
FICHA CATALOGRÁFICA
REZENDE, LILIAN RIBEIRO DE
Técnicas Alternativas para a Construção de Bases de Pavimentos Rodoviários.
xxiii, 169p., 210 mm x 297 mm (ENC/FT/UnB, Mestre, Geotecnia, 1999).
Dissertação de Mestrado - Universidade de Brasília.
Faculdade de Tecnologia. Departamento de Engenharia Civil.
1. Pavimentação
3. Solos Tropicais
I. ENC/FT/UnB
2. Técnicas Alternativas
4. Ensaios de Campo
II. Título (Série)
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
REZENDE, L. R. (1999). Técnicas Alternativas para a Construção de Bases de Pavimentos
Rodoviários. Dissertação de Mestrado, G.DM-055A/99, Departamento de Engenharia Civil,
Universidade de Brasília, Brasília, DF, 169p.
CESSÃO DE DIREITOS
NOME DO AUTOR: Lilian Ribeiro de Rezende
TÍTULO DA DISSERTAÇÃO DE MESTRADO: Técnicas Alternativas para a Construção de
Bases de Pavimentos Rodoviários
GRAU/ANO: Mestre/1999
É concedida à Universidade de Brasília permissão para reproduzir cópias desta dissertação de
mestrado e para emprestar ou vender tais cópias somente para propósitos acadêmicos e
científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte desta dissertação
pode ser reproduzida sem a autorização por escrito do autor.
_______________________________________
Lilian Ribeiro de Rezende
Rua 9, no 1496, Setor Marista
CEP: 74150-130 Goiânia/GO - Brasil
iii
DEDICATÓRIA
A Deus.
Aos meus queridos pais Aloísio e Lúcia,
irmãos, Luciane e Paulinho, Luiz Carlos e Andréia, Marcinha,
e sobrinhos, Paulo Sérgio e Rafael.
Aos meus estimados tios Edson e Idê,
e primos, Ana Paula e Jorge, Thiago e Matheus.
iv
AGRADECIMENTOS
Ao Prof. José Camapum de Carvalho pelo interesse em desenvolver trabalhos na área de
pavimentação, incentivo, orientação e ensinamentos ministrados durante todas as etapas da
dissertação.
Aos professores André Pacheco de Assis, José Henrique Feitosa Pereira, Ennio Marques
Palmeira e Newton Moreira de Souza por todo o apoio e ajuda fornecidos durante o
desenvolvimento desse projeto.
Ao técnico Alessandro da Silva Barbosa da Universidade de Brasília pelo auxílio na
realização dos ensaios campo.
Ao professor e colega Maurício Martins Sales por ter incentivado estudos na área de
Geotecnia.
À Universidade Federal de Goiás pelo fornecimento da bolsa PICDT e à CAPES, pelo suporte
financeiro.
À Universidade de Brasília e ao Programa de Pós-Graduação em Geotecnia.
Ao Departamento de Estradas de Rodagem do Distrito Federal (DER-DF).
Ao engenheiro Clauber Santos Campelo da Divisão de Tecnologia do DER-DF que, como
pesquisador, acreditou no desenvolvimento do projeto e viabilizou a execução do trecho
experimental junto ao DER-DF.
Aos engenheiros do DER-DF Carlos Alberto Mundim Pena, Carmo Augusto de Campos
Curado, Paulo Roberto da Silva Júnior, Fauzi Naifur Júnior e Elcy Ozório dos Santos que
apoiaram toda a pesquisa.
v
Aos técnicos Geraldo Alves de Oliveira e Amilton de Paula Pereira dos laboratórios de solo e
de asfalto do DER-DF, que com suas respectivas equipes possibilitaram a realização dos
ensaios de laboratório e de campo.
Ao motorista Dirceu Antônio Balestreri (Gaúcho) do DER-DF pela boa vontade e ajuda
indispensáveis para a realização dos ensaios de campo.
À Prodesivo Indústria e Comércio pelo fornecimento dos geotêxteis.
À FAP-DF pelo apoio na compra de equipamentos.
Aos colegas Priscilla Vieira Mourão, André Luiz Francisco da Silva Vital, Maria das Graças
Gardoni Almeida e Evaldo Matheus.
Aos amigos Paola e Marcos, Alessandra e Lucas, sempre presentes.
Aos colegas Edson, Rideci, Marilene, Marisaides, Lindomar, Álvaro, Luciana Torres,
Jefferson e Luciana Michèlle que fizeram parte da inesquecível turma de mestrado do
primeiro semestre de 1997.
vi
RESUMO
Este trabalho apresenta o estudo de técnicas alternativas para a construção de
bases de pavimentos rodoviários. Sua metodologia envolve a execução de um trecho
experimental (440 metros de extensão) numa rodovia com baixo volume de tráfego do
Distrito Federal (N = 7,6 x 105 número de operações do eixo simples padrão). Procura-se
analisar a viabilidade técnica e econômica dos materiais utilizados na camada de base do
pavimento. Dentre os materiais estudados tem-se: expurgo de pedreira, argila laterítica,
misturas da mesma argila com brita e com cal. Além disso, analisa-se o uso do geotêxtil
impregnado com betume como material de reforço e impermeabilizante de bases de solo fino.
Neste caso foram executados três subtrechos utilizando a argila laterítica como camada de
base. No primeiro, a base foi construída sobre o geotêxtil impregnado, no segundo ela foi
totalmente envelopada e no terceiro ela foi recoberta com geotêxtil.
Todo o estudo é baseado em resultados obtidos com a realização de ensaios de
laboratório e de campo. Em laboratório, caracteriza-se e classifica-se os materiais com
sistemas tradicionais e com a metodologia MCT. Além disso, determina-se suas
características de compactação e sua capacidade de suporte. No campo, avalia-se o
comportamento tensão versus deslocamento da estrutura do pavimento e determina-se
parâmetros como o módulo de elasticidade dos materiais.
Finalmente, são apresentadas considerações e conclusões sobre os resultados
dos ensaios realizados e sobre os materiais que melhor atenderam aos aspectos técnicos e
econômicos em uma primeira avaliação. Ressalta-se que as análises e conclusões obtidas
restringem-se ao período de tempo observado, no qual os materiais utilizados mostraram-se,
em princípio, tecnicamente viáveis, mas com diferenças de custos significativas.
vii
ABSTRACT
This study presents some alternative techniques on the use of
non-
conventional materials as base layers of pavements. An experimental programme of field and
laboratory tests was conducted along a segment (about 440 meters in length) of a low traffic
road (N = 7,6 x 105) located in the Federal District, Brazil, with the main objective of
analyzing the viability, from both technical and economical viewpoints, of using different
materials to construct the base layer of pavements. The materials tested were: a quarry waste,
a lateritic fine soil and a mixture of the latter, crushed-stone and lime. A bituminous
impregnated geotextile was also used as a soil reinforcement and an impermeable material.
Three road segments, of 40 meters in length each, were constructed combining the lateritic
fine soil as a base material and the geotextile. In the first segment the base was constructed
over the impregnated geotextile. In the second one the base layer was enveloped by the
geotextile while in the third segment the geotextile was used as a covering material.
The results of the laboratory and field tests were used here as references for the
present research. The soils of the different layers of the pavement were characterized and
classified in the laboratory by using traditional systems of classification and the MCT
methodology. The compaction characteristics and the California Bearing Ratio (CBR) of the
materials were also evaluated by laboratory tests. The stress-strain behavior of the paving
structure was evaluated by “in-situ” testing. The stress-strain curves were utilized to obtain
the elastic modulus of the pavement layers.
Discussions and conclusions are presented and concentrate on the results
obtained as well as on the choice of the materials which have presented the best
performances, in terms of mechanical behavior. The definition of performance involved both
technical and economical aspects. It is important to emphasize that the conclusions presented
are limited to the results obtained during the development of the present study. In general, all
the materials showed technical viability, however they present different aspects in relation to
the costs.
viii
ÍNDICE
Capítulo
Página
1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 1
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA............................................................................................... 4
2.1 - ENSAIOS DE LABORATÓRIO ................................................................................... 5
2.1.1 - Convencionais .......................................................................................................... 5
2.1.2 - Triaxial Cíclico......................................................................................................... 6
2.1.3 - Classificação MCT.................................................................................................10
2.2 - INVESTIGAÇÕES E ENSAIOS DE CAMPO............................................................12
2.2.1 - Sondagem ...............................................................................................................13
2.2.2 - Métodos Geofísicos de Eletrorresistividade e Sísmicos ........................................13
2.2.3 - Penetrômetro Dinâmico de Cone (DCP)................................................................14
2.2.4 - Pressiômetro ...........................................................................................................14
2.3 - CONTROLE TECNOLÓGICO....................................................................................16
2.4 - AVALIAÇÃO DO PAVIMENTO ...............................................................................17
2.4.1 - Prova de Carga .......................................................................................................17
2.4.2 - CBR “in situ” .........................................................................................................18
2.4.3 - Viga Benkelman.....................................................................................................18
2.4.4 - Falling Weight Deflectometer (FWD) ...................................................................19
2.5 - PAVIMENTAÇÃO DE BAIXO CUSTO ....................................................................20
2.6 - MATERIAIS ALTERNATIVOS E TÉCNICAS CONSTRUTIVAS..........................21
2.6.1 - Breve Histórico sobre Uso de Solos Tropicais na Pavimentação ..........................21
2.6.2 - Características dos Solos Lateríticos......................................................................23
2.6.3 - Utilização de Aditivos em Solos Finos Lateríticos ................................................25
2.6.3.1 - Mistura de argila laterítica com brita descontínua...........................................26
2.6.3.2 - Mistura de argila laterítica com cal..................................................................26
2.6.3.3 - Mistura de argila laterítica com betume ..........................................................28
ix
2.6.3.4 - Mistura de argila laterítica com cimento .........................................................29
2.6.3.5 - Base de argila laterítica com material fresado .................................................30
2.6.4 - Utilização de Rejeitos ............................................................................................30
2.6.5 - Utilização de Geotêxtil...........................................................................................32
3 - MATERIAIS E MÉTODOS UTILIZADOS NA CONSTRUÇÃO DAS
ESTRUTURAS DE PAVIMENTO ................................................................................. ..34
3.1 - MATERIAIS ............................................................................................................ ..36
3.2 - MÉTODOS .............................................................................................................. ..41
3.2.1 - Base de Solo-Brita .............................................................................................. ..42
3.2.2 - Base de Expurgo ................................................................................................. ..42
3.2.3 - Base de Solo Fino ............................................................................................... ..43
3.2.4 - Base de Solo-Cal................................................................................................. ..43
3.2.5 - Base de Solo Fino com Geotêxtil ....................................................................... ..45
4. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS .....................................................51
4.1 - ENSAIOS DE LABORATÓRIO .................................................................................51
4.1.1 - Caracterização ........................................................................................................51
4.1.2 - Compactação, Expansão e CBR.............................................................................60
4.1.3 - Classificação MCT.................................................................................................78
4.1.4 - Comparações com outros solos ..............................................................................80
4.2 - ENSAIOS DE CAMPO................................................................................................87
4.2.1 - Frasco de Areia.......................................................................................................88
4.2.2 - CBR “in situ” .........................................................................................................93
4.2.3 - Viga Benkelman.................................................................................................. 101
4.2.4 - Prova de carga sobre placa .................................................................................. 115
4.2.5 - Pressiômetro ........................................................................................................ 128
4.3 - CORRELAÇÕES OBTIDAS ENTRE OS PARÂMETROS DOS ENSAIOS
DE CAMPO .............................................................................................................. 134
5. ORÇAMENTO DAS ESTRUTURAS DO PAVIMENTO............................................... 138
6. CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS................................. 140
x
6.1 - CONCLUSÕES ......................................................................................................... 140
6.2 - SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS ....................................................... 143
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 144
A. BACIAS DE DESLOCAMENTOS DOS ENSAIOS DE VIGA BENKELMAN ........... 152
B. CURVAS DE CALIBRAÇÃO DO PRESSIÔMETRO ................................................... 163
C. TABELAS DE COMPOSIÇÃO DE CUSTO DAS BASES............................................ 166
xi
LISTA DE FIGURAS
Figura
Página
Figura 2.1 - Ábaco da classificação MCT (Nogami & Villibor, 1995) .................................................................11
Figura 3.1 - Localização da rodovia DF-205 Oeste ...............................................................................................35
Figura 3.2 - Localização do trecho experimental na rodovia DF-205 Oeste .........................................................36
Figura 3.3 - Caixa de empréstimo de solo fino ......................................................................................................37
Figura 3.4 - Utilização do geotêxtil impregnado na pista ......................................................................................39
Figura 3.5 - Área de empréstimo do expurgo ........................................................................................................40
Figura 3.6 - Seção transversal da base com solo fino envelopada .........................................................................41
Figura 3.7 - Mistura do solo fino com a brita ........................................................................................................42
Figura 3.8 - Espalhamento do expurgo na pista.....................................................................................................43
Figura 3.9 - Trincamento da base de solo fino.......................................................................................................44
Figura 3.10 - Mistura do solo cal na jazida de solo fino ........................................................................................44
Figura 3.11 - Colocação do geotêxtil sobre o subleito...........................................................................................45
Figura 3.12 - Bases compactadas antes da imprimação .........................................................................................46
Figura 3.13 - Colocação do geotêxtil sobre a base ................................................................................................47
Figura 3.14 - Detalhe das dobras laterais do geotêxtil ...........................................................................................48
Figura 3.15 - Seção transversal geral dos subtrechos com geotêxtil: (a) Estaca 157 a 159
(geotêxtil entre base e revestimento); (b) Estaca 159 a 161 (geotêxtil entre
subleito e base); Estaca 161 a 163 (base envelopada)......................................................................49
Figura 3.16 - Execução do tratamento superficial duplo no trecho experimental..................................................50
Figura 4.1- Curvas granulométricas dos materiais obtidas através do ensaio sem
sedimentação........................................................................................................................................53
Figura 4.2 - Comportamento do subleito quanto à plasticidade.............................................................................53
Figura 4.3 - Comportamento do subleito quanto à porcentagem passante na
peneira no 200 .....................................................................................................................................54
Figura 4.4 - Curvas granulométricas do solo fino e do expurgo utilizados na base...............................................56
Figura 4.5 - Curvas granulométricas do solo fino compactado na energia Proctor
normal ................................................................................................................................................56
Figura 4.6 - Curvas granulométricas do solo fino compactado na energia Proctor
intermediário .......................................................................................................................................57
Figura 4.7 - Curvas granulométricas do solo fino compactado na energia Proctor
modificado ..........................................................................................................................................57
Figura 4.8 - Curvas granulométricas do solo fino compactado na umidade ótima em
xii
diferentes energias ..............................................................................................................................58
Figura 4.9 - Curvas granulométricas do solo fino compactado na umidade ótima menos 2%
em diferentes energias.........................................................................................................................58
Figura 4.10 - Curvas granulométricas do solo fino compactado na umidade ótima mais 2%
em diferentes energias.......................................................................................................................59
Figura 4.11 - Curvas de compactação do subleito .................................................................................................61
Figura 4.12 - Curvas de CBR do subleito ..............................................................................................................62
Figura 4.13 - Correlação entre CBR max e inclinação do ramo seco considerando os
sete pontos.........................................................................................................................................63
Figura 4.14 - Correlação entre CBR max e inclinação do ramo seco considerando apenas
cinco pontos ......................................................................................................................................64
Figura 4.15 - Correlação entre CBR max e inclinação do ramo úmido considerando os
sete pontos..........................................................................................................................................65
Figura 4.16 - Correlação entre CBR max e inclinação do ramo úmido considerando
seis pontos.........................................................................................................................................65
Figura 4.17 - Curvas de compactação do solo fino para diferentes energias .........................................................66
Figura 4.18 - Curvas de CBR do solo fino para diferentes energias de compactação ...........................................67
Figura 4.19 - Correlação entre o CBR máximo e a inclinação do ramo úmido para
diferentes energias de compactação .....................................................................68
Figura 4.20 - CBR x peso específico aparente seco máximo (solo fino) ...............................................................69
Figura 4.21 - CBR x umidade ótima (solo fino) ....................................................................................................69
Figura 4.22 - Curvas de compactação na energia intermediária para diferentes
teores de cal ......................................................................................................................................70
Figura 4.23 - Curvas de CBR para os diferentes teores de cal...............................................................................71
Figura 4.24 - Comportamento do peso específico aparente seco máximo para os diferentes
teores de cal ......................................................................................................................................72
Figura 4.25 - Comportamento da umidade ótima para os diferentes teores de cal ................................................72
Figura 4.26 - Comportamento do CBR para os diferentes teores de cal ................................................................72
Figura 4.27 - Variação da inclinação do ramo seco para os diferentes teores de cal .............................................73
Figura 4.28 - Variação da inclinação do ramo úmido para os diferentes teores de cal..........................................73
Figura 4.29 - Curvas de compactação para comparação entre o solo fino e o solo
com 2% de cal...................................................................................................................................75
Figura 4.30 - Curvas de CBR para comparação entre o solo fino e o solo
com 2% de cal....................................................................................................................................75
Figura 4.31 - CBR x peso específico aparente seco para o solo fino e o solo
com 2% de cal...................................................................................................................................76
Figura 4.32 - Curvas de compactação do expurgo e da mistura solo-brita ............................................................77
Figura 4.33 - Curvas de CBR do expurgo e da mistura solo-brita.........................................................................77
xiii
Figura 4.34 - Curvas de e x w para o expurgo e a mistura solo-brita ..................................................................78
Figura 4.35 - Curvas de deformabilidade (MCT) ..................................................................................................79
Figura 4.36 - Curvas de compactação (MCT)........................................................................................................80
Figura 4.37 - Perda da massa por imersão (MCT) .................................................................................................80
Figura 4.38 - Classificação MCT dos solos do Distrito Federal ............................................................................81
Figura 4.39 - Comparação entre o coeficiente c’ e wL ...........................................................................................84
Figura 4.40 - Correlação entre o coeficiente c’ e a porcentagem que passa na
peneira no 200 ....................................................................................................................................85
Figura 4.41 - Correlação entre o coeficiente d’ e o peso específico aparente
seco máximo .....................................................................................................................................86
Figura 4.42 - Correlação entre PI e γdmax dos solos do Distrito Federal.................................................................87
Figura 4.43 - Características do subleito ao longo do trecho quanto à umidade de
compactação de campo .....................................................................................................................89
Figura 4.44 - Características do subleito ao longo do trecho quanto ao peso específico
aparente seco de campo .....................................................................................................................89
Figura 4.45 - Comportamento do subleito ao longo do trecho quanto ao grau de
compactação......................................................................................................................................90
Figura 4.46 - Relação entre umidade e peso específico aparente seco de campo e de
laboratório dos materiais de subleito ................................................................................................91
Figura 4.47 - Características das bases ao longo do trecho quanto à umidade de
compactação de campo ......................................................................................................................92
Figura 4.48 - Características das bases ao longo do trecho quanto ao peso específico
aparente seco de campo ....................................................................................................................92
Figura 4.49 - Características das bases ao longo do trecho quanto ao grau de
compactação......................................................................................................................................93
Figura 4.50 - Ensaio de CBR “in situ”...................................................................................................................94
Figura 4.51 - Curvas pressão x penetração do subleito..........................................................................................95
Figura 4.52 - Características do subleito ao longo do trecho quanto às umidades ................................................95
Figura 4.53 - Características do subleito ao longo do trecho quanto aos valores
médios de CBR .................................................................................................................................96
Figura 4.54 - Características do subleito ao longo do trecho quanto aos valores
médios dos módulos de reação...........................................................................................................96
Figura 4.55 - Curvas pressão x penetração nas bases dos diversos pavimentos ....................................................98
Figura 4.56 - Características das bases ao longo do trecho quanto às umidades ...................................................99
Figura 4.57 - Características das bases ao longo do trecho quanto aos valores
médios de CBR .................................................................................................................................99
Figura 4.58 - Características das bases ao longo do trecho quanto aos valores
médios dos módulos de reação........................................................................................................100
xiv
Figura 4.59 - Execução do ensaio de Viga Benkelman .......................................................................................101
Figura 4.60 - Bacias de deslocamentos - ensaio sobre o subleito - curvas médias ..............................................103
Figura 4.61 - Bacias de deslocamentos sobre as bases - curvas médias ..............................................................105
Figura 4.62 - Valores de Do para os ensaios realizados sobre o subleito e
a base ao longo do trecho................................................................................................................106
Figura 4.63 - Valores de R para os ensaios realizados sobre o subleito e
a base ao longo do trecho................................................................................................................106
Figura 4.64 - Valores de kVIGA para os ensaios realizados sobre o subleito e
a base ao longo do trecho................................................................................................................107
Figura 4.65 - Bacias de deslocamentos - ensaio sobre revestimento (ensaio 1) curvas médias..................................................................................................................................107
Figura 4.66 - Bacias de deslocamentos - ensaio sobre revestimento (ensaios 1 e 2) curvas médias...................................................................................................................................113
Figura 4.67 - Valores de Do para os ensaios realizados sobre o revestimento
ao longo do trecho...........................................................................................................................114
Figura 4.68 - Valores de R para os ensaios realizados sobre o revestimento
ao longo do trecho...........................................................................................................................114
Figura 4.69 - Valores de kVIGA para os ensaios realizados sobre o revestimento
ao longo do trecho...........................................................................................................................115
Figura 4.70 - Prova de carga realizada no pavimento..........................................................................................116
Figura 4.71 - Prova de carga realizada no subleito com inundação.....................................................................117
Figura 4.72 - Curvas pressão x deslocamento do subleito ...................................................................................118
Figura 4.73 - Características do subleito ao longo do trecho quanto à umidade..................................................119
Figura 4.74 - Características do subleito ao longo do trecho quanto ao deslocamento
máximo ...........................................................................................................................................119
Figura 4.75 - Características do subleito ao longo do trecho quanto ao módulo
de reação .........................................................................................................................................119
Figura 4.76 - Curvas pressão x deslocamento das bases......................................................................................120
Figura 4.77 - Características dos materiais da base ao longo do trecho quanto
à umidade ........................................................................................................................................121
Figura 4.78 - Características dos materiais da base ao longo do trecho quanto
ao deslocamento máximo................................................................................................................122
Figura 4.79 - Características dos materiais da base ao longo do trecho quanto
ao módulo de reação ........................................................................................................................122
Figura 4.80 - Curvas pressão x deslocamento do revestimento (ensaio 1) ..........................................................124
Figura 4.81 - Curvas pressão x deslocamento do revestimento (ensaio 2) ..........................................................126
Figura 4.82 - Características do pavimento ao longo do trecho: (a) quanto ao deslocamento
máximo; (b) quanto ao módulo de reação.....................................................................................127
Figura 4.83 - Execução do ensaio pressiométrico no campo ...............................................................................129
xv
Figura 4.84 - Ensaios pressiométricos no subleito natural a uma profundidade
pequena (11,5 a 20,5 cm)................................................................................................................131
Figura 4.85 - Ensaios pressiométricos no subleito saturado a uma profundidade
pequena (11,5 a 17,5 cm)................................................................................................................131
Figura 4.86 - Ensaios pressiométricos no subleito natural a uma profundidade
maior (31,5 a 44,5 cm)....................................................................................................................132
Figura 4.87 - Ensaios pressiométricos nas bases .................................................................................................133
Figura 4.88 - Correlação entre Ep e kPLACA..........................................................................................................134
Figura 4.89 - Correlação entre Ep e kVIGA............................................................................................................135
Figura 4.90 - Correlação entre PL e kPLACA ..........................................................................................................135
Figura 4.91 - Correlação entre PL e kVIGA ............................................................................................................136
Figura A.1 - Bacias de deslocamentos - ensaio sobre o subleito (corte)..............................................................152
Figura A.2 - Bacias de deslocamentos - ensaio sobre o subleito (aterro) ............................................................153
Figura A.3 - Bacias de deslocamentos - base de solo-brita..................................................................................153
Figura A.4 - Bacias de deslocamentos - base de expurgo....................................................................................154
Figura A.5 - Bacias de deslocamentos - base de solo fino...................................................................................154
Figura A.6 - Bacias de deslocamentos - base de solo-cal ....................................................................................155
Figura A.7 - Bacias de deslocamentos - base de solo fino com geotêxtil entre subleito
e base................................................................................................................................................155
Figura A.8 - Bacias de deslocamentos - ensaios sobre o revestimento (ensaio 1) - base
em solo-brita .....................................................................................................................................156
Figura A.9 - Bacias de deslocamentos - ensaios sobre o revestimento (ensaio 1) - base
de expurgo........................................................................................................................................156
Figura A.10 - Bacias de deslocamentos -ensaios sobre o revestimento (ensaio 1) - base
de solo fino......................................................................................................................................157
Figura A.11 - Bacias de deslocamentos - ensaios sobre o revestimento (ensaio 1) - base
de solo-cal .......................................................................................................................................157
Figura A.12 - Bacias de deslocamentos - ensaios sobre o revestimento (ensaio 1) - base
de solo fino com geotêxtil entre base e revestimento......................................................................158
Figura A.13 - Bacias de deslocamentos - ensaios sobre o revestimento (ensaio 1) - base
de solo fino com geotêxtil entre subleito e base ............................................................................158
Figura A.14 - Bacia de deslocamentos - ensaio sobre o revestimento (ensaio 1) - base
solo fino envelopado ......................................................................................................................159
Figura A.15 - Bacias de deslocamentos - ensaios sobre o revestimento (ensaio 2) - base
de solo-brita ....................................................................................................................................159
Figura A.16 - Bacias de deslocamentos - ensaios sobre o revestimento (ensaio 2) - base
em expurgo ....................................................................................................................................160
Figura A.17 - Bacias de deslocamentos - ensaios sobre o revestimento (ensaio 2) - base
de solo fino......................................................................................................................................160
Figura A.18 - Bacias de deslocamentos - ensaios sobre o revestimento (ensaio 2) - base
xvi
de solo-cal ......................................................................................................................................161
Figura A.19 - Bacias de deslocamentos - ensaios sobre o revestimento (ensaio 2) - base
de solo fino e geotêxtil entre base e revestimento...........................................................................161
Figura A.20 - Bacias de deslocamentos - ensaios sobre o revestimento (ensaio 2) - base
de solo fino e geotêxtil entre subleito e base .................................................................................162
Figura A.21 - Bacias de deslocamentos - ensaios sobre o revestimento (ensaio 2) - base de
solo fino envelopado ......................................................................................................................162
Figura B.1 - Curvas de calibração do pressiômetro - ensaios realizados no
subleito (1) ..........................................................................................................163
Figura B.2 - Curvas de calibração do pressiômetro - ensaios realizados no
subleito (2) ..........................................................................................................164
Figura B.3 - Curvas de calibração do pressiômetro - ensaios realizados no
subleito (3) ..........................................................................................................164
Figura B.4 - Curvas de calibração do pressiômetro - ensaios realizados nas
bases ....................................................................................................................165
xvii
LISTA DE TABELAS
Tabela
Página
Tabela 2.1 - Propriedades e recomendações dos grupos de solo segundo a metodologia
MCT (Nogami & Villibor, 1995).......................................................................................................12
Tabela 3.1 - Características físico-químicas da cal hidratada ................................................................................38
Tabela 3.2 - Características dos geotêxteis ............................................................................................................39
Tabela 4.1 - Caracterização dos materiais do subleito............................................................. 51
Tabela 4.2 - Caracterização dos materiais constituintes da base............................................................................52
Tabela 4.3 - Resultado do ensaio de compactação do subleito Energia Proctor Normal .....................................................................................................................61
Tabela 4.4 - Resultados do ensaio de compactação do solo fino nas três energias................................................66
Tabela 4.5 - Resultados obtidos para a mistura solo cal (Energia Proctor Intermediário).....................................70
Tabela 4.6 - Comparações entre o solo fino e o solocom 2% de cal......................................................................74
Tabela 4.7 - Resultado do ensaio de compactação para o expurgo e a mistura solo-brita .....................................76
Tabela 4.8 - Resultados dos ensaios da Metodologia MCT...................................................................................78
Tabela 4.9 - Caracterização dos solos analisados (Curado, 1998; Paranhos, 1998) ..............................................82
Tabela 4.10 - Compactação e metodologia MCT dos solos analisados
(Curado, 1998; Paranhos, 1998) .......................................................................................................83
Tabela 4.11 - Resultados do ensaio de frasco de areia realizado no subleito ........................................................88
Tabela 4.12 - Resultados do ensaio de frasco de areia realizado nas bases ...........................................................91
Tabela 4.13 - Resultado do ensaio de CBR “in situ” no subleito...........................................................................94
Tabela 4.14 - Resultado dos ensaios de CBR “in situ” nas bases ..........................................................................97
Tabela 4.15 - Resultados do ensaio de viga Benkelman no subleito ...................................................................102
Tabela 4.16 - Resultados do ensaio de viga Benkelman nas bases ......................................................................104
Tabela 4.17 - Resultados do ensaio de viga Benkelman no revestimento logo
após a execução (ensaio 1)..............................................................................................................108
Tabela 4.18 - Resultados do ensaio de viga Benkelman no revestimento
quatro meses após sua execução (ensaio 2) ....................................................................................110
Tabela 4.19 - Resultado das provas de carga sobre o subleito.............................................................................118
Tabela 4.20 - Resultado das provas de carga sobre as bases ...............................................................................120
Tabela 4.21 - Resultado das provas de carga sobre o revestimento (ensaio 1) ....................................................123
Tabela 4.22 - Resultado das provas de carga sobre o revestimento (ensaio 2) ....................................................125
Tabela 4.23 - Resultados dos ensaios pressiométricos no subleito ......................................................................130
Tabela 4.24 - Resultados dos ensaios pressiométricos na base............................................................................133
xviii
Tabela 5.1 - Custo final das bases......................................................................................................................138
Tabela C.1 - Custo da base de solo-brita (4:1).....................................................................................................166
Tabela C.2 - Custo da base de expurgo de pedreira.............................................................................................167
Tabela C.3 - Custo da base de solo fino...............................................................................................................167
Tabela C.4 - Custo da base de solo cal (2%) .......................................................................................................168
Tabela C.5 - Custo da base de solo fino com geotêxtil entre base e revestimento...............................................168
Tabela C.6 - Custo da base de solo fino com geotêxtil entre subleito e base.......................................................169
Tabela C.7- Custo da base de solo fino envelopada ............................................................................................169
xix
LISTA DE SÍMBOLOS, NOMENCLATURA E ABREVIAÇÕES
AASHO - American Association of State Highway Officials
AASHTO - American Association of State Highway and Transportation Officials
ABCP - Associação Brasileira de Cimento Portland
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
ASTM - American Society for Testing and Materials
CAP - cimento asfáltico de petróleo
CBUQ - concreto betuminoso usinado a quente
CBR - California Bearing Ratio
c’ - coeficiente de deformabilidade da classificação MCT
DCP - penetrômetro dinâmico de cone
DN - índice de penetração
DO - deflexão real do pavimento no ponto de prova
DNER - Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
DER-DF - Departamento de Estradas de Rodagem do Distrito Federal
DER-SP - Departamento de Estradas de Rodagem do Estado de São Paulo
dL - variação de altura
d’ - inclinação da parte retilínea do ramo seco da curva de compactação na metodologia MCT
E - módulo de deslocamentos ou elasticidade
Ep - módulo pressiométrico
Er - módulo de deslocamentos no trecho de recompressão
e’ - índice de classificação MCT
FWD - Falling Weight Deflectometer Test
HRB - Highway Research Board
ISC - Índice de Suporte Califórnia
IP - índice de plasticidade
IPT/SP - Instituto de Pesquisa Tecnológica do Estado de São Paulo
iSECO - inclinação do ramo seco
iÚMIDO - inclinação do ramo úmido
k - constantes dos modelos de comportamento resiliente
xx
kCBR - módulo de reação do ensaio de CBR “in situ”
kVIGA - módulo de reação do ensaio de viga Benkelman
kPLACA - módulo de reação do ensaio de placa
LVDT - Linear Variable Differential Transformer
MCT - Miniatura, Compactado, Tropical
MCV - Moisture Condition Value
Mini-CBR - ensaio de suporte da metodologia MCT
Mini-MCV - ensaio MCV da metodologia MCT
Mini-Proctor - ensaio de compactação de energia constante da metodologia MCT
MR - módulo de resiliência
N - número equivalente de operações do eixo simples padrão
NMCT - número de golpes da metodologia MCT
NBR - Norma Brasileira Registrada
PCA - Portland Cement Association
PI - perda de massa por imersão
PL - pressão limite
R - raio de curvatura
SPT - Standard Penetration Test
s - desvio padrão
UnB - Universidade de Brasília
USCS - Unified Soil Classification System
VDM - número diário médio de veículos
wot - umidade ótima
wL - limite de liquidez
wP - limite de plasticidade
x - média
δ - massa específica dos grãos de solo
ε1 - deslocamentos maior
ε3 - deslocamentos menor
γd - peso específico aparente seco
µ - coeficiente de Poisson
σd - tensão desvio
σ1 - tensão principal maior
xxi
σ3 - tensão principal menor
xxii
CAPÍTULO 1
1. INTRODUÇÃO
Na década de quarenta, com a aplicação dos princípios da Mecânica dos Solos
nas construções rodoviárias, encontrou-se certa dificuldade para a execução de pavimentos no
Brasil. Isto ocorreu pois o comportamento e as particularidades dos solos tropicais ainda não
eram conhecidas e estes não se enquadravam nas especificações adotadas, que foram baseadas
nas normas estabelecidas pelos países mais desenvolvidos. Estas especificações foram
elaboradas pelos países situados na zona temperada, sendo que as mais utilizadas eram as
normas americanas da “American Association of State Highway and Transportation Officials”
(AASHTO) e “American Society for Testing and Materials” (ASTM) que se baseavam nas
propriedades índices (limite de liquidez, limite de plasticidade, índice de plasticidade e
granulometria) para definir o tipo de solo ideal a ser usado nas obras rodoviárias.
Os materiais naturais conhecidos como solos lateríticos ou solos tropicais,
abundantemente encontrados no País, apresentavam características diferentes daquelas
especificadas para uso rodoviário, como elevados valores de limite de liquidez, de índice de
plasticidade e da porcentagem que passa na peneira no 200 (0,075 mm). Posteriormente, com
a utilização mais generalizada do ensaio CBR (“California Bearing Ratio”), observou-se que
os materiais tropicais apresentavam elevada capacidade de suporte, chegando a superar os
valores encontrados nos materiais tradicionais.
Como os materiais que atendem as especificações tradicionais não são
facilmente encontrados em todas as regiões do Brasil e principalmente devido a sua escassez
junto aos grandes centros urbanos, tornou-se necessário estudar materiais alternativos que,
mesmo não atendendo as especificações de norma, mostram comportamento estrutural
satisfatório.
Com isto, vários estudos foram iniciados utilizando-se os solos tropicais como
material de construção em diversas obras de engenharia, principalmente em pavimentação de
estradas e pistas de aeroportos, com o objetivo de avaliar as características relacionadas com
suas propriedades físicas e comportamento mecânico. Além disso, quando são usados
1
materiais locais, o custo das obras é reduzido. Os solos tropicais e sua utilização em
pavimentação também vêm sendo pesquisados em várias regiões do mundo, sendo obtidos
ótimos resultados como, por exemplo, na África, segundo Gidigasu et al. (1987).
A escassez de materiais granulares apropriados que se enquadrem nas
especificações tradicionais para o uso em pavimentação e as barreiras ambientalistas
crescentes para sua exploração conduzem à necessidade de se estabelecer outras técnicas para
a construção rodoviária, estudando-se materiais alternativos que, mesmo não atendendo as
especificações de norma, podem mostrar comportamento estrutural satisfatório. Dentre estes
materiais pode-se destacar o uso de solos finos aditivados ou não, rejeitos de mineração e
capeamentos asfálticos fresados e incorporados ao solo. Cabe destacar que um dos principais
aspectos que diferenciam o comportamento estrutural dos solos finos em relação aos solos
granulares é a sua grande sensibilidade em relação à variação no teor de umidade.
Este trabalho objetiva pesquisar técnicas alternativas para a construção de
pavimentos rodoviários com o uso de materiais não tradicionais na camada de base como
expurgo de pedreira, argila laterítica, misturas com brita e com cal, além do geotêxtil com
função impermeabilizante. Visa encontrar técnicas que minimizem os custos e assegurem os
critérios de segurança, qualidade e durabilidade, sendo todas as análises realizadas com base
em ensaios de laboratório e de campo. Isto impõe a necessidade de mudanças nos
procedimentos experimentais e métodos de projeto de modo a aproximar os estudos da
situação do solo na obra.
Essa dissertação apresenta no Capítulo 1 uma breve introdução sobre o
trabalho e seus objetivos.
No Capítulo 2 tem-se a revisão bibliográfica onde são apresentados os ensaios
de laboratório e de campo utilizados para a execução do projeto, controle tecnológico e
avaliação do pavimento. Aborda-se ainda os conceitos da classificação MCT, pavimentação
de baixo custo, características de solos lateríticos e a utilização de materiais alternativos em
pavimentação.
O Capítulo 3 descreve a localização da rodovia estudada, os materiais e os
métodos executivos usados na estrutura do pavimento do trecho experimental.
2
No Capítulo 4 tem-se os resultados e as análises dos ensaios de laboratório
realizados com os materiais utilizados, ensaios de campo executados sobre a estrutura do
pavimento e possíveis correlações entre os parâmetros determinados.
O Capítulo 5 apresenta o orçamento dos trechos executados e uma análise
comparativa de custo entre as bases.
No Capítulo 6 são apresentadas as conclusões do trabalho e sugestões para
futuras pesquisas.
3
CAPÍTULO 2
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Segundo a norma brasileira de pavimentação NBR-7207 (ABNT, 1982), o
pavimento é uma estrutura construída após a terraplanagem e destinada, econômica e
simultaneamente, em seu conjunto, a:
• Resistir e distribuir ao subleito os esforços verticais produzidos pelo tráfego;
• Melhorar as condições de rolamento quanto à comodidade e segurança;
• Resistir aos esforços horizontais que nela atuam, tornando mais durável a superfície de
rolamento.
Para iniciar o projeto de um pavimento é necessário conhecer principalmente a
região de localização da construção, as características e parâmetros dos materiais que serão
empregados na obra e o volume de tráfico que a rodovia deve suportar. Logo, é preciso adotar
uma série de procedimentos que correspondam à realização de ensaios de laboratório e
investigações de campo, bem como à avaliações durante a construção e ao longo da vida útil
da obra.
A seguir são apresentados os ensaios de laboratório utilizados para a
caracterização dos materiais, as investigações de campo que auxiliam na determinação de
parâmetros e no desenvolvimento do projeto, o controle tecnológico de campo realizado
durante a execução de rodovias, os métodos para avaliação estrutural do pavimento e a
utilização de materiais não tradicionais em obras rodoviárias.
2.1 - ENSAIOS DE LABORATÓRIO
4
2.1.1 - Convencionais
Os ensaios de laboratório são normalmente utilizados para a caracterização,
classificação dos materiais, compactação e determinação da capacidade de suporte. Todos os
ensaios utilizam amostras deformadas e suas metodologias são definidas por normas da
Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Dentre os ensaios mais usados tem-se:
• Análise Granulométrica NBR - 7181 (ABNT, 1984a);
• Limite de Plasticidade NBR - 7180 (ABNT, 1981);
• Determinação do Limite de Liquidez NBR - 6459 (ABNT, 1984b);
• Ensaio de Compactação NBR - 7182 (ABNT, 1986a);
• Expansão e Índice de Suporte Califórnia NBR - 9895 (ABNT, 1987).
Os ensaios de caracterização (granulometria, limite de liquidez e limite de
plasticidade) oferecem resultados que permitem a classificação dos solos nos sistemas
tradicionais. As duas classificações mais utilizadas são a da AASHO e a Unificada, sendo a
primeira a mais utilizada em projetos rodoviários.
Já o ensaio de compactação se baseia na execução de corpos de prova
moldados em diferentes condições de umidade e compactados em uma determinada energia
(Proctor normal, intermediário ou modificado). Com um mínimo de cinco corpos de prova
determina-se uma curva através da qual obtém-se as condições ótimas de compactação do
solo (peso específico aparente seco máximo e umidade ótima). Atualmente, não são raros os
estudos que trabalham com apenas quatro corpos de prova.
Com os mesmos corpos de prova compactados é possível determinar a
expansão e o Índice de Suporte Califórnia (ISC ou CBR) do solo para as diferentes condições
de compactação. A expansão é determinada pela imersão dos corpos de prova em água
durante quatro dias. O CBR determina a resistência à penetração do solo compactado e é dado
pela medida da penetração de um pistão padrão no corpo de prova após o período de imersão.
Para os solos finos, embora a expansão deva ser verificada mesmo sendo rara a presença de
argilominerais expansivos na maioria dos solos brasileiros, o procedimento de execução de
5
ensaio de CBR quanto à imersão deve ser revisto já que esses solos apresentam grande
sensibilidade em presença de água.
Esses parâmetros auxiliam na definição dos materiais usados em cada camada
da estrutura do pavimento. Utilizando-os, Souza (1979) apresenta a classificação dos
materiais granulares empregados nas camadas do pavimento:
• Materiais de subleito: expansão menor ou igual a 2%;
• Materiais para reforço do subleito: CBR maior que o do material componente do subleito e
expansão menor ou igual a 2%;
• Materiais para sub-base: CBR maior ou igual a 20, índice de grupo igual a 0 e expansão
menor ou igual a 1%;
• Materiais para base: CBR maior ou igual a 80 (ou 60 no caso em que o número equivalente
de operações do eixo simples padrão N seja menor ou igual a 106), limite de liquidez
menor ou igual a 25 e índice de plasticidade menor ou igual a 6. Caso os valores para o
limite de liquidez e/ou índice de plasticidade não sejam obedecidos, o material pode ser
empregado em bases se o equivalente de areia for superior a 30%. No entanto, Baptista
(1979) admite CBR de 40 para a base quando existe carência de materiais e a fiscalização
aceita adotar este critério.
2.1.2 - Triaxial Cíclico
Sabe-se que o pavimento sofre a ação de cargas de diferentes intensidades e
freqüências variáveis ao longo do tempo. A simulação desta solicitação dinâmica em
laboratório é difícil, mas mesmo assim são realizados ensaios de carga repetida onde a força
aplicada atua no sentido de compressão, variando de zero até um valor máximo, e diminuindo
até anular-se ou atingir valores inferiores. Depois de um pequeno intervalo de tempo a força
atua novamente, procurando, dessa forma, obter uma aproximação das condições de campo
(Medina, 1997). Este ensaio foi normatizado pelo Departamento Nacional de Estradas de
Rodagem através da ME 133 (DNER, 1986).
6
No ensaio triaxial de carga repetida tem-se para um elemento de solo
localizado numa camada do pavimento:
σ1 = σ 3 + σ d
(2.1)
onde:
• σ3 = tensão principal menor (constante);
• σ1 = tensão principal maior (variável);
• σd = tensão desvio (variável).
O equipamento geralmente consiste num sistema de ar comprimido com
manômetros e válvulas que permitem aplicar a carga confinante (σ3) e a tensão desvio (σd).
Um temporizador atua numa válvula de três vias regulando o tempo de atuação da pressão de
ar e o intervalo de aplicações sucessivas. Para medir os deslocamentos verticais utiliza-se
transdutores de deslocamentos eletromagnéticos (LVDT) presos em braçadeiras no terço
médio do corpo de prova, moldado com 5 cm de diâmetro e 10 cm de altura e envolvido por
uma membrana de borracha. As deformações horizontais são medidas da mesma forma,
mudando apenas a posição dos transdutores que acompanham a variação do diâmetro do
corpo de prova. Outros equipamentos são adaptados para realizar ensaios em corpos de prova
de 10 e 15 cm de diâmetro.
Os ensaios comumente realizados são os do tipo drenado. Mas, como os
materiais são não saturados, torna-se difícil medir a poropressão, sendo os resultados obtidos
em termos de tensões totais.
Através deste ensaio determina-se o módulo de resiliência MR:
MR =
onde:
• ε1 = ∆h/ho;
• ∆h = deslocamento vertical máximo;
7
σd
ε1
(2.2)
• ho = comprimento inicial de referência do corpo de prova cilíndrico.
Segundo Medina & Preussler (1980), os solos arenosos têm o módulo de
resiliência dependente da tensão confinante e seu valor é pouco afetado pela tensão desvio. Já
os solos argilosos têm o módulo dependente da tensão desvio, sendo pouco influenciados pela
tensão confinante. Geralmente, no primeiro caso MR cresce com o aumento da tensão
confinante e no outro, o módulo decresce com o aumento da tensão desvio. Os solo arenosos
podem ter esses efeitos minimizados através de ciclos de carregamento e descarregamento. Os
solos arenosos têm deformações resilientes que diminuem com o número de aplicações de
cargas. Em geral, o módulo resiliente diminui muito com o aumento da umidade. O ganho
tixotrópico de resistência ou rigidez pela alteração da estrutura em período de repouso não é
significativo, principalmente após algumas repetições de carga.
Para um material elástico linear pode-se aplicar a lei de Hooke generalizada e
determinar o módulo de elasticidade (E) e o coeficiente de Poisson (µ), conhecendo-se σ1 e σ3
e medindo-se ε1 e ε3, conforme apresentado nas Equações 2.3 e 2.4 e demonstradas por
Medina (1997):
E=
µ=
(σ
(σ
1
1
− σ 3 )(σ1 + 2σ 3 )
+ σ 3 )ε1 − 2σ 3ε 3
σ1ε 3 − σ 3ε1
2σ 3ε 3 − (σ1 + σ 3 )ε1
(2.3)
(2.4)
No entanto, nem sempre o solo comporta-se dentro da elasticidade linear,
tornando-se conveniente determinar relações empíricas entre o módulo de resiliência e o
estado de tensões.
McVay et al. (1985) realizaram ensaios em areias da Flórida com variação no
carregamento (extensão e compressão) para uma solução elástica. Observaram que esta
variação resulta num comportamento anisotrópico do material.
8
Medina & Preussler (1980) apresentaram resultados de ensaios triaxiais
dinâmicos em vários solos de subleitos e camadas de pavimentos flexíveis. Nesse trabalho os
autores buscaram correlações entre o módulo resiliente e o índice CBR, além de tentativas de
classificação de solos quanto às propriedades resilientes.
Medina & Motta (1988) observaram quatro diferentes modelos de
comportamento resiliente: granular, coesivo, combinado (granular + coesivo) e constante,
determinados através de ensaios triaxiais cíclicos usando-se solos tropicais. Nesses modelos
são estabelecidas expressões matemáticas que representam relações entre o módulo resiliente
e as tensões atuantes, conforme a natureza dos materiais e suas condições de umidade e
densidade. Essas relações dependem de constantes (k) determinadas experimentalmente
através de ensaios dinâmicos. Elevados valores de módulo resiliente foram obtidos para
amostras indeformadas de areia fina e baixos valores para corpos de prova de silte residual
micáceo compactados. O modelo combinado adequou-se bem para a maioria dos corpos de
prova de areia fina laterítica compactados.
Motta & Macêdo (1998) discutem a realização do ensaio triaxial adequando as
tensões aplicadas ao tipo de camada para a qual o material se destina. Os autores concluem
que ainda não há consenso quanto ao modelo mais adequado para representar o
comportamento tensão versus deformação dos variados tipos de solo usados numa estrutura
de pavimento.
Gehling et al. (1998) mostram a influência da sucção nos módulos de
resiliência obtidos em campo e em laboratório para um solo típico de subleitos do Rio Grande
do Sul. Conclui-se que os módulos resilientes são significativamente reduzidos com a
saturação.
Mesmo com estudos ainda sendo desenvolvidos, o módulo resiliente é
considerado mais um parâmetro que auxilia no dimensionamento de reforços e de estruturas
de pavimentos.
2.1.3 - Classificação MCT
A metodologia MCT (Miniatura, Compactado, Tropical) desenvolvida por
Nogami & Villibor (1981) utiliza corpos de prova miniatura, compactados por meio de
9
procedimento especial e destinados aos solos tropicais finos. Ela surgiu devido às limitações
dos procedimentos tradicionais de classificação dos solos com base nas propriedades índices,
que não eram capazes de caracterizar de forma satisfatória o seu comportamento.
Os ensaios de compactação desta metodologia caracterizam-se pelo uso de
moldes cilíndricos de 50 mm (miniatura) ou 26 mm (subminiatura) de diâmetro, soquetes de
seção plena com peso variável de 2.270 g (tipo leve) a 4.500 g (tipo pesado) com queda livre
de 30 cm para o cilindro miniatura e soquete de 1.000 g com queda de 20 cm para o
subminiatura, base do tipo pistão e dispositivo manual para extração dos corpos de prova.
Existem dois métodos distintos de compactação. O primeiro corresponde ao
Proctor ou Mini-Proctor, onde se procura fixar uma energia de compactação (normal,
intermediária ou modificada) e compactar uma série de corpos de prova com diferentes teores
de umidade. O segundo método é o MCV (“Moisture Condition Value”) ou Mini-MCV, em
que, para cada umidade de compactação, são aplicadas energias crescentes, sucessivamente,
até se obter um aumento mínimo da densidade, resultando ao final do ensaio uma família de
curvas de compactação.
A capacidade de suporte é determinada através do ensaio Mini-CBR, onde é
possível caracterizar melhor as peculiaridades dos solos tropicais realizando o ensaio sem
imersão em água, com vários tipos de sobrecarga, teores de umidade e energias de
compactação e com lâmina d’água durante a penetração do pistão.
Para a determinação das propriedades dos solos tropicais são realizados, ainda,
ensaios de expansão por imersão dos corpos de prova compactados, contração por perda de
umidade dos corpos de prova, infiltrabilidade, permeabilidade, penetração de imprimadura
betuminosa, perda de massa por imersão, resistência à compressão axial, resiliência e outros.
Mediante os resultados dos ensaios em corpos de prova compactados é
possível classificar o solo através do ábaco da Classificação MCT apresentado na Figura 2.1.
A Tabela 2.1 apresenta as propriedades mais significativas dos grupos MCT e recomendações
quanto à utilização rodoviária.
10
2 ,0
L = L A T E R ÍT IC O
N = N Ã O L A T E R ÍT IC O
A = A R E IA
A '= A R E N O S O
G '= A R G IL O S O
S '= S IL T O S O
N S'
Índice e'
NA
1 ,5
NA'
1 ,0
NG'
LA
LG'
LA'
0 ,5
0 ,0
0 ,5
1 ,0
1 ,5
2 ,0
C o e fic ie n te c '
2 ,5
3 ,0
Figura 2.1 - Ábaco da classificação MCT (Nogami & Villibor, 1995)
O coeficiente c’ é obtido a partir das curvas de deformabilidade resultantes do
ensaio de compactação; e o índice e’ é calculado em função da perda de massa por imersão e
da inclinação do ramo seco da curva de compactação, valores estes encontrados através do
ensaio Mini-MCV. Segundo Nogami et al. (1993), é possível obter o grupo MCT em que os
solos tropicais se enquadram através de um procedimento expedito táctil-visual,
aproveitando-se a boa correlação entre o coeficiente c’ e a contração de pastilhas de solo
moldadas de maneira padronizada.
Villibor (1981) observou que nos solos lateríticos os valores máximos de MiniCBR com imersão situam-se nas proximidades da umidade ótima e os valores de Mini-CBR
sem imersão são crescentes com a diminuição do teor de umidade de compactação. Tem-se,
ainda, a drástica queda do valor do suporte no ramo seco, devido ao aumento de umidade do
corpo de prova no processo de imersão, sendo que no ramo úmido essa queda é muito
pequena, aproximando-se dos valores obtidos sem imersão.
Tabela 2.1 - Propriedades e recomendações dos grupos de solo segundo a metodologia
MCT (Nogami & Villibor, 1995)
11
M, E
B, M
B, M
B, M
M,E
E
E
B
B
B, M
B
B, M
M, E
E
E
M, E
B, M
E
E
E
M, E
M, E
B, M
M, E
E
B
B
B
B, M
B
E, EE
B
B
B, M
B
B
E
B
B
M, E
B
B
n
4o
n
n
2o
1o
3o
Reforço do subleito compactado
4o
5o
n
n
2o
1o
3o
Subleito compactado
4o
5o
7o
6o
2o
1o
3o
o
o
o
6
7
o
2
o
1
o
3o
n
n
n
2o
1o
1o
2o
SP
SC
SC
MH
ML
CH
A-2
A-2
A-4
A-6
A-7-5
Aterro (corpo) compactado
4
5
Proteção à erosão
n
3o
Revestimento primário
5o
3o
U t i l
z
Base de pavimento
i
ã
EE = muito elevado E = elevado M = médio B = baixo
ç
o P r o p r i e d a d e
A = argilas S = Siltes AS = areias siltosas
SA = siltes arenosos AA = argilas arenosas
A
AS
S (k,m) A, AA
AS
AA
A, AA
S (q,s)
SA
AS, SA
AS, SA
N = Não Laterítico
L = Laterítico
NA
NA'
NS'
NG'
LA
LA'
LG'
a
GRANULOMETRIAS TÍPICAS
Designações do T1-71 do DER-SP
k = caolinítico m = micáceo
s = sericítico q = quartzoso
COMPORTAMENTO
GRUPO MCT
MINI-CBR (%)
sem imersão
perda por imersão
EXPANSÃO
CONTRAÇÃO
COEF. DE PERMEABILIDADE (k)
COEFICIENTE DE SORÇÃO (s)
Corpos de prova compactados na
massa específica aparente seca
máxima da energia normal
Grupos tradicionais
obtidos de amostras que se
classificam nos grupos MCT
discriminados nos topos
das colunas
USCS
SP
SM
AASHO
A-2
MS
SC
ML
A-2
A-4
A-7
n
n
4o
n = não recomendado
SM,CL MH
ML, MH CH
A-4
A-6
A-5
A-7-5
A-7-5 A-7-5
2.2 - INVESTIGAÇÕES E ENSAIOS DE CAMPO
Para os projetos de estradas devem ser realizados estudos geológicos e
geotécnicos, onde são empregados diversos tipos de investigações que dependem da
variedade dos materiais presentes ao longo do traçado e dos objetivos visados.
Geralmente, na fase inicial, são empregados os métodos de superfície (mapas)
que irão auxiliar na seleção de alternativas de projeto. Já na fase final, torna-se necessário o
uso de métodos de subsuperfície, além de ensaios de campo e de laboratório (Rodrigues &
Lopes, 1998).
12
A seguir são apresentados os ensaios de campo comumente utilizados.
2.2.1 - Sondagem
Além da execução de poços, trincheiras e escavações para reconhecimento e
amostragem dos solos com finalidade rodoviária, são executadas sondagens a trado cavadeira
ou concha (10 a 15 cm de diâmetro). As sondagens a trado permitem obter amostras
deformadas, a classificação das camadas de solo e a definição da posição do lençol freático.
Auxiliam também na definição de volumes em áreas de empréstimo. Neste processo deve-se
observar o uso de técnicas especiais com avanços abaixo do nível d’água. Pode ocorrer
dificuldade de avanço para profundidades maiores que 10 metros, bem como problemas na
obtenção de amostras e contaminação de camadas.
Os furos de trados devem ser executados em distâncias que gerem um certo
grau de confiança sobre as diversas camadas detectadas. Cuidados especiais devem ser
tomados na identificação da linha de seixos nas regiões tropicais.
As sondagens à percussão destinam-se a estudar áreas de cortes profundos e
fundações de aterro nos locais onde outras investigações revelaram a ocorrência de solos de
baixa capacidade de suporte. Outros tipos de sondagens podem ser executadas: sondagem a
trado espiral contínuo motorizado e sondagem com uso de penetrômetro.
2.2.2 - Métodos Geofísicos de Eletrorresistividade e Sísmicos
Apresentam como vantagens a rapidez e o baixo custo de execução. Indicam a
espessura da camada do material superficial, a profundidade do nível d’água e as condições
da rocha em subsuperfície, definindo as categorias para escavação.
Os métodos geofísicos de eletrorresistividade e sísmicos de refração são mais
utilizados na determinação e extrapolação das camadas do substrato rochoso, localizadas
abaixo das camadas de solo. Possuem vantagens e limitações, sendo que para o caso de solos
tropicais devem ser observados alguns tópicos que são apresentados a seguir (Nogami &
Villibor, 1995).
13
Para os métodos geofísicos ocorrem dificuldades de interpretação quando a
passagem do solo saprolítico para a rocha sã é gradual ou acontece por alternância de
camadas de solo e rocha. Alguns solos superficiais lateríticos possuem elevada resistividade,
podendo interferir na detecção da presença de camadas de rocha. Podem ocorrer também
baixa resistividade em intercalações de camadas saprolíticas, contendo águas ricas em cátions.
Para os métodos sísmicos podem ocorrer problemas com camadas saprolíticas muito
intemperizadas. Estruturas xistosas inclinadas podem induzir à reflexão de ondas sísmicas.
2.2.3 - Penetrômetro Dinâmico de Cone (DCP)
O Penetrômetro Dinâmico de Cone (DCP) é um equipamento que permite
realizar ensaios de penetração dinâmica em estruturas de pavimentos. O tipo de equipamento
geralmente utilizado no Brasil consiste numa barra de aço de 16 mm de diâmetro, que possui
um cone de aço com 20 mm de base e ângulo de 60o com a horizontal fixado na ponta. O
conjunto barra-cone é introduzido no solo pelo impacto de um martelo de aço com peso de 8
kg colocado a uma altura de queda de 575 mm.
Este equipamento permite medir a capacidade de suporte do solo de fundação
“in situ” e é de fácil operação. Nogami & Villibor (1995) afirmam que sua faixa de trabalho é
bastante ampla, abrangendo desde solos moles ou pouco consistentes até camadas de bases de
brita graduada ou pedregulho.
Como resultado obtém-se o índice de penetração (DN) a partir da curva DCP
que representa o número de golpes acumulados para a penetração do cone com a
profundidade. Com este índice torna-se possível a determinação de correlações. Atualmente,
tenta-se relacionar o DN com o CBR (Cardoso & Trichês, 1998; Vertamatti & Oliveira,
1998).
2.2.4 - Pressiômetro
O uso do pressiômetro em pavimentação é diferente do seu uso em obras de
fundação. O pressiômetro de Ménard é usado para obtenção imediata de parâmetros de
pressão limite e módulo pressiométrico que são aplicáveis para o cálculo da capacidade de
carga e recalque das fundações para diversos tipos de solos. Com esses resultados determina14
se também, através de correlações, a resistência ao cisalhamento não drenada do solo
(Cavalcante et al., 1998).
Na estrutura do pavimento normalmente preocupa-se mais com a deformação
do que com a capacidade de carga última. Existem diferenças na tolerância das deformações e
nos limites do fator de segurança usados em fundação e em pavimentação. Em fundações,
consideram-se fatores de segurança variando entre 1,5 e 3,0 e deformações de até 25 mm. Em
pavimentos, a pressão geralmente está entre 200 kPa para carros e 550 kPa para caminhões,
sendo que a deformação vertical é da ordem de 0,001 metros (Briaud, 1992). Logo, neste caso
é importante a avaliação do módulo das camadas para pequenas deformações. Como resultado
do ensaio pressiométrico tem-se a determinação do módulo de elasticidade em função da
deformação e da pressão limite.
Briaud & Shields (1979) desenvolveram um novo pressiômetro menor e mais
prático que o de Ménard para a avaliação de pavimentos. A empresa Roctest, em 1984,
iniciou sua comercialização como pressiômetro Pencel. O equipamento consiste numa sonda
monocelular que expande com água, num tubo e numa pequena caixa que contém a unidade
de controle. Segundo Clarke (1995), pode-se encontrar diâmetros de sondas bem pequenos
(26 mm), sendo que a relação entre o comprimento e o diâmetro da sonda deve ser
aproximadamente 7,2. O ensaio é realizado com a medida da expansão radial dentro de uma
cavidade cilíndrica no solo, visando também verificar as características de tensãodeformação. A norma geral que explica este ensaio para seus diversos usos é a D 4719
(ASTM, 1987).
Os ensaios pressiométricos podem ser realizados antes, durante e depois da
construção do pavimento, sendo utilizados tanto para avaliação de pavimentos existentes e
projeto de reforços, como também no projeto e no controle de pavimentos em execução
(Nuñez & Schnaid, 1994). Briaud et al. (1983) constataram que o modelo hiperbólico de
tensão-deformação representa, de forma satisfatória, os ciclos de carregamento e
descarregamento de um ensaio pressiométrico. Logo, pode-se obter o módulo para qualquer
nível de deformação, a partir de um ensaio com apenas um ciclo de carregamento e
descarregamento.
O equipamento possui vantagens e desvantagens. Briaud (1992) apresenta uma
tabela de comparação dos ensaios de FWD (Falling Weight Deflectometer), pressiômetro e
15
triaxial cíclico. O FWD tem um excelente desempenho para avaliações rápidas em áreas
maiores, mas é mais caro. Já o pressiômetro é ideal para análises uma pequena zona
específica, além de possuir custo inferior.
No Brasil, este equipamento vem sendo largamente utilizado em pesquisas
para avaliação de materiais aplicados nas camadas do pavimento, determinação de
correlações e comparação com outros ensaios de campo como CBR “in situ”, prova de carga
sobre placa e SPT (Lucena et al., 1988, Vieira Filho & Lucena, 1995; Santana et al., 1995;
Santana et al., 1998). Rodrigues et al. (1996) concluem que a interpretação teórica de ensaios
realizados com o uso do pressiômetro pode permitir estimativas de módulo de elasticidade de
solos na compressão a partir da teoria da elasticidade.
Finalmente, pode-se destacar como vantagem deste equipamento a obtenção de
módulos horizontais, enquanto os ensaios convencionais de viga Benkelman e prova de carga
sobre placa medem módulos verticais. No caso de solos compactados pode existir anisotropia.
Logo, torna-se um ensaio complementar importante.
2.3 - CONTROLE TECNOLÓGICO
O controle tecnológico mais usado durante a execução da estrutura do
pavimento consiste na realização do ensaio de frasco de areia e teor de umidade. Nesta etapa
determina-se a umidade e o peso específico de campo, compara-se com os resultados de
compactação do material em laboratório, determina-se o grau de compactação e o desvio de
umidade. O ensaio é descrito na NBR - 7185 (ABNT, 1986).
A camada do pavimento é geralmente considerada com qualidade quando o
grau de compactação é superior ao especificado em projeto e a compactação foi executada na
faixa de umidade pré-fixada. Quando a camada compactada encontra-se fora das
especificações de projeto é comum que se efetue a abertura, gradeamento e recompactação do
trecho. No entanto, Guimarães et al. (1997) mostram, através do estudo de um solo fino do
Distrito Federal, que embora a técnica de recompactação possa conduzir ao enquadramento
do solo nas condições especificadas em projeto, também poderá proporcionar queda na sua
capacidade de suporte. Para trechos subseqüentes a este não é raro que se realize o
umedecimento do solo com certa antecedência em relação à sua compactação. Essa técnica
16
tem sido eficiente na obtenção do grau de compactação desejado, mas novamente existe o
risco de se obter materiais com capacidade de suporte inferior, já que o aumento do grau de
compactação ocorre como conseqüência de uma maior quebra nas agregações.
Outra técnica disponível para a determinação dos pesos específicos e umidades
de campo é o uso do densímetro nuclear. Com o uso desse equipamento é possível obter
resultados de forma mais rápida.
2.4 - AVALIAÇÃO DO PAVIMENTO
Para melhor entender o comportamento estrutural do pavimento torna-se
necessária a realização de ensaios de campo. Através da execução destes ensaios é possível
determinar a resistência e a deformabilidade do material no próprio local. Dentre os ensaios
mais utilizados tem-se: Prova de carga, CBR “in situ”, Viga Benkelman e “Falling Weight
Deflectometer” (FWD).
2.4.1 - Prova de Carga
A prova de carga, também denominada ensaio de placa, é descrita por Barata
(1984) como sendo o mais antigo ensaio de campo realizado nas obras de engenharia
geotécnica. Foi utilizado por Mcleod em 1948 para avaliar o desempenho de pavimentos
flexíveis em aeroportos do Canadá. No Brasil, este ensaio vem sendo usado em várias
pesquisas na área de pavimentação e seus resultados comparados com outros ensaios de
campo (Vieira Filho & Lucena, 1995; Santana et al., 1995; Santana et al., 1998).
Este ensaio objetiva simular as condições de carregamento e solicitações que
ocorrem no pavimento. As cargas aplicadas produzem recalques pequenos que são parte
devido ao recalque elástico e parte devido a um aumento na massa específica do solo, pois as
provas de carga para fins rodoviários raramente atingem recalques que possam ser atribuídos
à plastificação do solo (Souza, 1980).
O ensaio consiste na determinação da curva tensão versus deslocamento,
através da aplicação de um determinado carregamento. Geralmente esta carga é aplicada em
campo pela reação de um caminhão carregado ou pela colocação de uma cargueira. Sobre a
17
superfície do pavimento coloca-se uma placa ou um conjunto de placas com diâmetros
conhecidos, que irão distribuir o carregamento. Entre as placas e o sistema de carregamento
coloca-se um macaco hidráulico que tem a função de controlar a aplicação das tensões. Este
controle é, geralmente, realizado por meio de um manômetro calibrado. Outra alternativa
mais precisa para a leitura da carga é o uso de uma célula de carga colocada entre o macaco e
o sistema de reação, ou entre o macaco e a placa. As deformações são medidas através da
colocação de, no mínimo, três deflectômetros sobre a placa.
Com os resultados do ensaio pode-se determinar o módulo de elasticidade
estático (E) das camadas componentes da estrutura do pavimento, através da realização de
análises numéricas ou de fórmulas analíticas assumindo valores para o coeficiente de Poisson
(µ).
2.4.2 - CBR “in situ”
O ensaio de CBR “in situ” pode ser considerado uma prova de carga em
miniatura. Consiste na medida da penetração de um pistão padrão na superfície da camada
ensaiada de forma semelhante ao ensaio de CBR realizado em laboratório. Neste caso, a
prensa é presa a um sistema de reação (caminhão, por exemplo), a pressão é aplicada
manualmente com um macaco hidráulico e lida através de um anel dinamométrico. A
penetração é medida através de um deflectômetro. São anotadas leituras padrões e traçados
gráficos através dos quais determina-se o valor do CBR de campo. O ensaio é normalmente
realizado nas condições de umidade existentes. Devido ao pequeno diâmetro do pistão (50
mm) este ensaio torna-se pouco recomendável para camadas de solos granulares cujo
diâmetro da maior partícula ultrapasse o valor máximo admitido para o ensaio de laboratório
(19 mm).
2.4.3 - Viga Benkelman
Consiste na medida de deformação através de uma viga padrão e da
movimentação de um caminhão carregado com 8,2t. São realizadas leituras em um
extensômetro preso na viga em distâncias fixadas pela norma ME 24 (DNER, 1975). Como
resultado obtém-se a bacia de deformações da camada do pavimento.
18
Através de uma análise numérica torna-se possível determinar o módulo de
elasticidade (E) das camadas do pavimento. Albernaz (1994) apresenta uma metodologia de
determinação por retroanálise de módulos de resiliência efetivos de pavimentos flexíveis e de
subleitos para fins de anteprojeto, análise estrutural e gerência de pavimentos. Essa
metodologia permite também a determinação das espessuras e dos números estruturais
efetivos de pavimentos, a partir das bacias de deformação obtidas pelo ensaio de viga
Benkelman.
2.4.4 - Falling Weight Deflectometer (FWD)
É um equipamento que simula o efeito da passagem de uma carga de roda em
movimento no pavimento. Essa situação é obtida pela queda de um conjunto de massas, a
partir de uma altura pré-fixada, sobre um sistema de amortecedores de borracha,
especialmente projetadas de modo a tornar o pulso de carga recebido pelo pavimento o mais
próximo possível de uma senóide (Cardoso, 1995a).
Para determinar a força de pico exercida sobre o pavimento, iguala-se a energia
potencial de massa antes da queda com o trabalho desenvolvido pelos amortecedores de
borracha depois da queda (Equação 2.5):
F = ( 2 Mghk )
(2.5)
onde:
• F = força de pico;
• M = massa do corpo que cai;
• g = aceleração da gravidade;
• h = altura de queda;
• k = constante da mola do sistema de amortecedores.
A carga é transmitida ao pavimento por meio de uma placa de 30 cm de
diâmetro e é medida por célula de carga. A duração de aplicação da carga é bastante rápida e
19
varia de 25 a 30 milisegundos, correspondendo a uma roda com velocidade de 60 a 80 km/h.
As deflexões são obtidas geralmente através de geofones. Todo o sistema é ligado a um
computador que registra as deflexões, a distância percorrida e as temperaturas do pavimento e
do meio ambiente.
Andreatini (1995) apresenta os aspectos básicos do mecanismo do ensaio e
desenvolve modelos decorrentes da aplicação da teoria clássica da vibração de sistemas
elásticos. Cardoso (1995b) apresenta faixas de módulos dinâmicos obtidos por retroanálises
de ensaios de viga Benkelman e FWD. Duarte et al. (1996) estabelecem correlações entre as
deflexões recuperáveis, características de segmentos homogêneos de pavimentos flexíveis
medidos com a viga Benkelman e o FWD.
2.5 - PAVIMENTAÇÃO DE BAIXO CUSTO
Santana & Gontijo (1987) definem pavimento de baixo custo como sendo
“aquele que utiliza ao máximo os materiais locais, visando um custo mínimo, segundo
especificações consagradas pela experiência regional em detrimento de especificações
ortodoxas.”
Nogami & Villibor (1995) consideram o pavimento como de baixo custo, no
caso dos solos do Estado de São Paulo, quando caracterizado por:
• Utilizar bases constituídas de materiais cujos custos de execução são substancialmente
menores por m3 em relação às bases convencionais, que mais foram utilizadas na década
de setenta (pedra britada ou solo cimento). Neste período, o custo de uma base de solo
arenoso fino laterítico considerada do tipo baixo custo representava cerca de 15 a 25% do
custo das bases tradicionais;
• Utilizar revestimento betuminoso do tipo tratamento superficial com espessura variando
entre 1 e 3 cm;
• Considerar o trânsito da rodovia do tipo leve a médio, com volume diário médio (VDM) da
ordem de 500 veículos e cerca de 30 a 40% de caminhões e ônibus.
20
Segundo Serra & Bernucci (1990), a utilização do solo arenoso fino laterítico
em bases e sub-bases de pavimentos submetidos a baixo e médio volume de tráfego tornou
possível a expansão da rede rodoviária de estradas vicinais e de vias urbanas periféricas
devido à redução dos custos de construção. No Estado de São Paulo, mais de 4.000 km de
estradas vicinais e 2.000.000 m2 de pavimentos urbanos já foram construídos com este tipo de
solo, seguindo uma tecnologia particular que abrange a classificação, escolha do material
local e processos construtivos adequados.
Assim, na década de noventa, o uso de pavimentos de baixo custo passou a ter
um elevado significado econômico e social, sendo empregados em rodovias vicinais, ruas
residenciais, aeródromos para aviões de pequeno porte e onde a utilização de pavimentos
tradicionais é financeiramente inviável.
2.6 - MATERIAIS ALTERNATIVOS E TÉCNICAS CONSTRUTIVAS
2.6.1 - Breve Histórico sobre Uso de Solos Tropicais na Pavimentação
Segundo Vargas (1994), a importância dos solos tropicais como material de
construção rodoviária no Brasil foi reconhecida no fim da década de trinta, quando foi criada
a Seção de Solos de Fundação no Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo (IPT/SP).
Foram iniciados os primeiros trabalhos no campo rodoviário em convênio com o
Departamento de Estradas de Rodagem do Estado de São Paulo (DER-SP) através do
programa de estabilização de solos, visando o revestimento das estradas de terra de sua rede
rodoviária. Pelo fato dos procedimentos de estudos geotécnicos e de construção se basearem
na tecnologia norte-americana, das peculiaridades dos solos tropicais, da falta de materiais
granulares naturais, do clima tropical e do trânsito dessas rodovias ser muito elevado, os
resultados não foram considerados satisfatórios.
Segundo Villibor & Nogami (1990), o primeiro especialista em Mecânica dos
Solos que valorizou a elevada capacidade de suporte e a baixa expansibilidade das argilas
lateríticas foi o Engenheiro Francisco Pacheco e Silva do IPT. Através de suas idéias foram
construídos alguns trechos experimentais com base de argila vermelha compactada, selada de
21
todos os lados por pintura betuminosa, os quais mostraram ótimo desempenho quando
comparados com base constituída essencialmente de pedra britada.
Com o avanço das pesquisas observou-se que as argilas lateríticas só não
possuíam bom comportamento durante períodos de chuva prolongados e em rodovias de
trânsito muito pesado. Uma das soluções empregadas na época foi a incorporação de brita a
essas argilas, resultando em uma camada denominada “virado paulista”, que contrariava as
recomendações da estabilização granulométrica tradicional.
O Plano de Pavimentação Paulista de 1956/60, criado pelo governo Jânio
Quadros, incentivou o uso de solos lateríticos em pavimentação. Substituiu-se o uso exclusivo
do macadame hidráulico como base pela utilização de solo laterítico como componente das
bases estabilizadas granulometricamente, das bases de solo-cimento e nas sub-bases e
reforços do sub-leito. Tolerâncias consideráveis foram permitidas aos valores das
propriedades índices tradicionais, sendo que, pela primeira vez, foi usado solo com IP acima
de 10% em grande escala.
No fim da década de sessenta verificou-se o bom desempenho das bases de
solo arenoso fino laterítico em trechos experimentais no Estado de São Paulo. Como esses
solos não se enquadravam nas especificações de norma, teve-se a necessidade de desenvolver
novos procedimentos laboratoriais que possibilitassem uma melhor caracterização. Procurouse relacionar estes novos critérios com as propriedades mecânicas e hidráulicas dos solos
compactados. Assim, no início da década de oitenta, desenvolveu-se uma nova metodologia
de ensaios geotécnicos denominada MCT (Miniatura, Compactado, Tropical) e uma nova
classificação dos solos tropicais (Villibor, 1981; Nogami & Villibor, 1981). Desde então,
várias pesquisas vêm sendo realizadas através de ensaios de laboratório e execução de trechos
experimentais, com os objetivos de melhor caracterizar os solos tropicais e analisar seus
comportamentos em várias regiões do País.
2.6.2 - Características dos Solos Lateríticos
Segundo Lucena & Cabrera (1990), o termo laterita foi empregado
inicialmente por Buchanan em 1807 para descrever um material avermelhado, não
estratificado, existente na região sul da Índia que podia ser cortado em blocos e apresentava a
22
característica particular de endurecimento quando exposto ao ar. Por esta ser uma definição
restrita e pelo fato de existirem solos semelhantes em outras regiões tropicais que são
influenciados por diferentes fatores ligados ao meio ambiente, rocha de formação,
temperatura, precipitação e umidade, surge a necessidade de definições mais gerais para os
solos lateríticos. Conforme Melfi (1994), o que Buchanan chamou de laterita não era um
perfil completo de solo, mas sim somente um horizonte. Maignein em 1966, citado por Melfi
(1994), mostra a ambigüidade existente na utilização do termo laterita, sendo que geólogos,
engenheiros e pedólogos nem sempre definem o mesmo objeto.
Schellmann (1982) definiu laterita como sendo acumulações superficiais ou
sub-superficiais de produtos provenientes do intenso intemperismo de rochas, desenvolvidos
sob condições favoráveis a uma maior mobilidade dos elementos alcalinos, alcalinos-terrosos
e sílica e imobilização de ferro e de alumínio. Apesar de serem formadas a partir de um único
processo, as lateritas podem englobar vários tipos de produtos que se diferenciam, por
exemplo, pela intensidade e tempo de atuação deste processo e pelo tipo de material de
origem. Sendo assim, as lateritas apresentam propriedades físicas, químicas, físico-químicas e
mineralógicas diferentes.
De uma forma geral, em um perfil de solo tropical são normalmente
encontrados dois tipos de solo: o laterítico, residual ou não, intemperizado e rico em minerais
de argila e sesquióxidos formando a camada superficial e o saprolítico, localizado na camada
mais profunda, mantendo a estrutura da rocha de origem. Várias classificações foram
propostas com o objetivo de agrupar os diferentes tipos de lateritas. Algumas se basearam na
porcentagem de sesquióxidos, outras nas propriedades químicas e mineralógicas e algumas
nos aspectos físico-morfológicos.
Gidigasu (1976) confirma que estudos em grãos finos tipicamente lateríticos e
não lateríticos que sofreram processo de lixiviação e laterização de vários graus de
intensidade e que se diferenciam pelos tipos de rocha de origem, condições climáticas,
vegetação, topografia e condições de drenagem, têm mostrado que a relação entre o teor de
argila por um lado e as características geotécnicas do outro são governadas pelo grau de
lixiviação e laterização a que são submetidos, como também pela mineralogia da argila.
Queiroz de Carvalho (1987) analisou a microestrutura de solos lateríticos no
Brasil e observou solos em cuja composição mineralógica existe argilomineral do tipo
23
haloisita e também outros solos com características de agregações de partículas finas
cimentadas por sesquióxidos de ferro e/ou alumínio. As micrografias apresentadas mostram
que os solos lateríticos estudados neste caso contêm alto grau de cimentação devido quase
que exclusivamente aos óxidos de ferro e de alumínio hidratados. Já Cardoso (1995a),
estudando solos lateríticos do Distrito Federal, observou uma microestrutura em que os solos
apresentaram níveis de cimentação por óxidos de ferro e alumínio bastante baixos.
Villibor (1981) mostra as limitações da avaliação das propriedades dos solos
lateríticos baseadas nas classificações HRB-AASHO e USCS. Existe dificuldade em se
conseguir repetibilidade nos ensaios de limites de consistência. Para os solos lateríticos, as
propriedades previstas nestas classificações levam a um comportamento geralmente inferior
ao verificado na realidade, quando relacionado com a construção de rodovias. Já para os solos
não lateríticos, o comportamento previsto pode ser superior ao que ocorre na prática. Nogami
& Villibor (1985) observaram que solos de mesmos índices podem ter propriedades
mecânicas e hídricas, tanto em estado natural como compactado, bem diferentes, conforme se
tenha comportamento laterítico ou não. Além disso, no caso de solo laterítico, as propriedades
índices apresentam muitas vezes resultados discordantes dos observados através da análise
táctil-visual proposta por Casagrande.
Lima et al. (1986) apresentam uma avaliação dos métodos de ensaios para
determinação da distribuição granulométrica e limites de liquidez e plasticidade para os solos
lateríticos do Norte e Nordeste do Brasil. Algumas modificações foram introduzidas nos
ensaios, sendo que no método do peneiramento reduziu-se para 1.000 gramas a quantidade da
amostra a ser ensaiada e eliminou-se a secagem prévia em estufa após a lavagem e antes do
peneiramento. O limite de liquidez (wL) foi determinado usando o aparelho de Casagrande e
através do cone de penetração. Com os resultados obtidos observou-se que as adaptações
introduzidas para a determinação da distribuição granulométrica mostraram-se adequadas,
pois houve uma faixa estreita de variação. Quanto ao wL, os dois métodos de ensaio
apresentaram resultados satisfatórios, sendo que os valores encontrados pelo cone de
penetração tiveram melhor repetibilidade. Souza et al. (1984) mencionam a necessidade de
especificações especiais para o emprego adequado dos solos tropicais em pavimentação e
apresentam um resumo da especificação do DNER para a construção de bases granulares com
emprego de solos lateríticos.
24
Vasconcelos Costa & Lucena (1987) realizaram estudos de laboratório para
definir a influência do desvio de umidade na resistência dos solos lateríticos compactados,
após a saturação dos mesmos. Concluiu-se que desvios de umidades, em relação à ótima,
maiores que 0,5% do lado úmido ou 1,0% do lado seco podem modificar substancialmente os
valores de resistência, em termos de CBR, dos solos lateríticos ensaiados após quatro dias de
imersão.
Nogami et al. (1993) concluem que os solos lateríticos, quando compactados,
geralmente apresentam o ramo seco da curva de compactação muito inclinado, elevado grau
de saturação quando compactados na densidade máxima, valores de suporte elevados, baixa
perda de suporte por imersão, baixa permeabilidade, lento deslocamento da frente de
umidade, baixa perda de massa por imersão, baixa expansibilidade quando em contato com
água livre, contração apreciável por perda de umidade e possibilidade de elevado módulo de
resiliência.
Nogami & Villibor (1995) analisam o uso de solos lateríticos em pavimentação
como subleito, reforço de subleito, sub-base e base. Dentre as bases estudadas estão as
misturas estabilizadas granulometricamente, solo arenoso fino laterítico, solo arenoso fino
laterítico e brita, solo arenoso fino laterítico e cimento, argila laterítica, argila laterítica e
brita, argila laterítica e outros estabilizantes. No Estado de São Paulo observou-se o intenso
uso do solo arenoso fino laterítico. Já no Estado do Paraná, foram executados estudos
significativos sobre o uso da argila laterítica “in natura”, com adição de cimento e/ou cal em
base de pavimentos e colocação de geotêxtil, conforme relatos de Aranovich & Ogurtsova
(1987). De uma forma geral, obteviveram-se resultados satisfatórios para trechos com tráfego
variando entre médio a leve.
2.6.3 - Utilização de Aditivos em Solos Finos Lateríticos
Para melhorar o comportamento do solo fino laterítico usado com finalidade
rodoviária vários processos de misturas com aditivos foram e estão sendo estudados. Nesses
processos procura-se melhorar determinadas características do solo através da incorporação
de outros materiais.
25
2.6.3.1 - Mistura de argila laterítica com brita descontínua
O uso de bases de argila incorporadas com brita precedeu o uso do solo
arenoso fino laterítico, misturado ou não com brita descontínua. Essa mistura foi muito
utilizada na região da Grande São Paulo devido ao seu bom desempenho e facilidade de
construção.
Barros (1978, 1981) executou estudos de laboratório e analisou sub-bases e
bases de argila laterítica misturada com brita de graduação descontínua, obedecendo a
granulometria das britas comerciais designadas de no 1 (passando na peneira 19,6 mm) e no 2
(passando na peneira 25,4 mm). Através de determinações de CBR optou-se por usar 25% de
brita sobre a massa total seca. Os desempenhos de trechos construídos foram considerados
satisfatórios.
Segundo Nogami & Villibor (1995) têm sido feitos estudos com elevada
quantidade de argila laterítica (ultrapassando até cerca de 50%) para justificar o interesse
econômico, apesar das especificações tradicionais aceitarem apenas porcentagens da ordem
de 15%. Tem-se utilizado muito a brita descontínua devido a sua facilidade de mistura. As
análises em laboratório vêm sendo realizadas através de ensaios de CBR, observando-se a
interferência da brita nas condições de compactação da argila. Além disso, a brita colocada
numa mistura rica em argila laterítica contribui para o desenvolvimento de trincas menos
abertas. Tem-se observado que em campo as sucessivas molhagens e secagens auxiliam para a
melhoria de desempenho.
2.6.3.2 - Mistura de argila laterítica com cal
Em geral a cal reage com um solo de granulometria média a fina para produzir
reduções na sua plasticidade e expansão, e aumento na sua trabalhabilidade e resistência ao
cisalhamento (Lima et al.,1993a). Dentre os solos mais reativos à ação da cal estão as argilas,
argilas siltosas, cascalhos argilosos, solos classificados pela AASHO como A-5, A-6 e A-7 e
solos classificados pelo sistema unificado como CH, CL, MH, ML, SC, SM, GC e GM (Lima,
1981). Quando a cal é misturada ao solo ocorrem várias reações químicas simultaneamente.
As reações geralmente identificadas são: troca catiônica, floculação, carbonatação e reações
de sedimentação (Herrin & Mitchel, 1961).
26
A troca catiônica e a floculação processam-se rapidamente e produzem
alterações imediatas na resistência não curada. Quando a cal é adicionada a um solo uma
troca de cátions ocorre com o cálcio da cal substituindo os cátions trocáveis (K, Mg e H) na
superfície do argilomineral. Além disso, os cátions da cal tendem a agrupar na superfície do
argilomineral mudando a concentração eletrolítica em torno das partículas, provocando a
floculação e a aglomeração das partículas.
Podem ocorrer reações pozolânicas entre o solo e a cal, dependendo das
características naturais dos solos, que resultam na formação de vários compostos cimentantes.
Esses compostos são desenvolvidos ao longo do tempo e aumentam a resistência e a
durabilidade da mistura. Na carbonatação, o dióxido de carbono da atmosfera reage com a cal
para formar carbonatos de cálcio ou de magnésio, dependendo do tipo de cal (cálcica ou
dolomítica). No entanto, este carbonato é um composto cimentante muito fraco e deletério
não interferindo muito no ganho de resistência. As reações pozolânicas correspondem à
reação entre cal, água e sílica. A cal reage com a sílica e/ou alumina do solo para formarem
um gel.
A troca de cátions, floculação e aglomeração são as reações responsáveis pela
mudança na plasticidade, contração e trabalhabilidade do solo, enquanto que a reação
pozolânica é responsável pelo aumento da resistência. No caso de solos lateríticos, os
componentes livres de sílica, alumina e ferro participam ativamente do processo de
estabilização.
Queiroz de Carvalho (1988) apresenta resultados obtidos com a estabilização
com cal de vários solos lateríticos do Brasil. Conclui-se que os componentes do solo são as
características mais importantes para avaliar a interação da cal com o solo, observando-se a
atividade pozolânica dos solos lateríticos. Thomasi et al. (1993) confirmam as conclusões já
obtidas sobre a influência da cal nas características de compactação (aumento no teor de
umidade ótima e queda no peso específico aparente seco máximo) sobre um solo fino da
região de Viçosa, além de analisar misturas de solo-cal-cimento. Observou-se melhoria na
resistência das misturas que apresentam crescimentos ao longo do tempo de cura.
Medina et al. (1986) avaliaram um trecho experimental de pavimento
construído com um solo do tipo latossolo amarelo incorporado com 4% em peso de uma cal
hidratada magnesiana. Concluiu-se que a estabilização é válida e pode ser estendida para
27
outros solos como argilas mais expansivas ou muito plásticas de gênese diferente. Costa et al.
(1986) apresentaram estudos de solos lateríticos de Estados do Norte e Nordeste estabilizados
com cal. Silveira (1986) analisou a influência da incorporação de até 6% de uma cal calcítica
na plasticidade de solos vermelhos tropicais. Já Amorim et al. (1996) analisaram a resistência
a compressão simples de solos tropicais vermelhos do Estado da Paraíba com a incorporação
de até 10% de cal. Observou-se que o excesso de cal aumenta consideravelmente o valor da
resistência à compressão simples e que o uso da área específica da fração fina é pouco
satisfatório para a previsão da atividade pozolânica dos solos.
A técnica executiva normalmente adotada para a realização da mistura solo-cal
consiste no espalhamento do solo na pista, distribuição de cal em sacos por m2 e posterior
gradeamento ou distribuição da cal a granel, com veículos apropriados e velocidade fixada
conforme o valor do teor de cal a ser incorporado. Executada a mistura, realiza-se o
umedecimento com adição progressiva de água e posterior homogeneização. Compacta-se e
espera-se a cura final (Pinto et al., 1978). Observa-se que no campo é difícil obter completa
homogeneização dos materiais, sendo que a porcentagem de cal determinada em laboratório
pode não ser encontrada em todos os locais da pista. Provavelmente, algumas regiões
apresentam maior concentração de cal do que outras. Este fato pode explicar diferenças que
geralmente são encontradas nos resultados de ensaios executados no campo sobre esses
materiais.
2.6.3.3 - Mistura de argila laterítica com betume
A estabilização de solo fino com betume tem como finalidade garantir a
constância do teor de umidade da mistura após a compactação. O betume incorporado tem
uma ação impermeabilizante que ocorre devido a dois fatores: o primeiro refere-se ao
obturamento dos canalículos do solo por onde poderia haver ação capilar da água; o segundo
trata da criação de partículas hidrorrepelentes envolvendo agregações de partículas finas e
impedindo que a água exterior penetre na mistura.
Guarçoni et al. (1988) apresentam resultados obtidos em laboratório para
misturas de solo-fase aquosa e solo-emulsão asfáltica. Concluiu-se sobre a validade do estudo
teórico desenvolvido e foi sugerido um modo prático para a dosagem de mistura de solobetume com utilização de emulsão asfáltica. Winterkorn (1975) afirma que solos coesivos
obtêm capacidade de suporte satisfatória com baixos valores de incorporação de betume. Agra
28
et al. (1992) concluem que teores entre 2% e 4% de betume incorporados aos solos do
Nordeste geralmente apresentam melhores resultados para a resistência à compressão simples
e peso específico aparente seco máximo.
2.6.3.4 - Mistura argila laterítica com cimento
A mistura solo-cimento é mais uma alternativa para melhorar as propriedades
dos solos lateríticos e viabilizar o uso de materiais não tradicionais na estrutura de pavimento.
Consiste na mistura de solo, cimento e água, em proporções determinadas por ensaios de
laboratório. Na dosagem deve-se atender a critérios técnicos (resistência e durabilidade) e
econômicos. Os métodos de dosagem geralmente utilizados se baseiam em publicações da
“Portland Cement Association” (PCA) e adaptações da Associação Brasileira de Cimento
Portland (ABCP). Existem duas normas: a Norma Geral e a Norma Simplificada que é mais
adequada para solos granulares e onde a dosagem se processa em um tempo menor.
Segundo Casanova et al. (1992), quando a água entra em contato com a
mistura solo-cimento, inicia-se o processo de hidrólise dos minerais do clinquer que é
acelerado pela ação físico-química da argila. Os íons Ca+2 e OH- gerados são absorvidos pela
sílica provocando atraso na saturação da solução em relação ao hidróxido de cálcio. A carga
elétrica superficial dos grãos de clinquer reage eletrostaticamente com a argila e, já com 24
horas, observa-se intensa estruturação. O volume sofre uma variação brusca indicando a ação
de forças de atração. Ao fim de 48 horas a variação volumétrica tende a aumentar, mas
verifica-se que este processo ocorre de forma mais lenta. Casanova & Rodrigues (1993)
mostraram que, para um solo laterítico argiloso, a variação volumétrica aumentou em
amostras com até 9% de teor de cimento incorporado. Para teores maiores essa variação
sofreu redução.
A maioria dos estudos de misturas foi realizada com solos arenosos. Neste
caso cria-se ligações nos contatos intergranulares, garantindo resistência mais efetiva do
material às solicitações externas. Nos solos finos os grãos de cimento comportam-se como
núcleos aos quais aderem pequenas partículas, formando regiões de material floculado devido
ao processo de cimentação (Lima et al.,1993b).
Lucena et al. (1986) realizaram estudos de laboratório com o objetivo de
definir a influência da ação do cimento na resistência à compressão simples e na durabilidade
29
por molhagem e secagem de solos lateríticos estabilizados com vários teores de cimento.
Observaram que o ensaio de durabilidade por molhagem e secagem parece ser mais adequado
para definir o teor de cimento e mais econômico para ser usado na estabilização de solos
lateríticos, quando comparado com o da resistência à compressão simples aos sete dias de
cura.
2.6.3.5 - Base de argila laterítica com material fresado
Dependendo das condições de degradação do pavimento a reciclagem pode se
tornar uma alternativa viável para a restauração. Geralmente esse sistema é usado nos locais
em que o greide já sofreu elevações devido à realização de recapeamentos. Segundo Momm
& Domingues (1995), a reciclagem de pavimentos refere-se a reutilização total ou parcial dos
materiais do revestimento e/ou da base e/ou da sub-base em uma mistura homogênea. Nesse
processo os materiais são misturados no estado em que se encontram após a desagregação
mecânica ou após tratamento térmico e/ou químico com uso de aditivos com ligantes novos
e/ou regeneradores.
A maioria do estudos de laboratório e de campo refere-se ao uso de misturas de
material fresado com brita graduada (Ramos et al., 1993; Ferreira et al., 1994; Beligni, 1995).
Mourão (1998) realizou estudos em laboratório das seguintes misturas para serem usadas
como componentes de base: cascalho laterítico com material fresado, cascalho laterítico com
material fresado e cal, argila laterítica com material fresado e argila laterítica com material
fresado e cal. Nesse estudo observa-se que a incorporação do revestimento betuminoso
fresado melhora o comportamento da argila laterítica, gerando redução na umidade ótima e
aumento no peso específico aparente seco máximo. No entanto, o comportamento do solo
granular tende a piorar com a incorporação do revestimento betuminoso.
2.6.4 - Utilização de Rejeitos
Tem sido estudada a aplicação de rejeitos produzidos em diversos tipos de
indústrias para uso como material na pavimentação. Além da preocupação com a execução de
pavimentos de baixo custo com desempenho satisfatório, procura-se também nesses casos
amenizar danos ambientais que ocorrem com a estocagem de rejeitos. Silva (1988, 1994)
realizou estudos de laboratório com utilização de escórias de Aciária e misturas com solo
30
argiloso do tipo A-7-6, visando seu emprego em obras de pavimentação no Estado do Espírito
Santo. A escória analisada corresponde a um agregado siderúrgico de alta produção que
ocupa grandes áreas de estocagem de usinas. Pode ser usada nas diversas camadas do
pavimento: reforço do subleito, base e no revestimento betuminoso em substituição aos
agregados pétreos. Verificou-se que o material atende às especificações granulométricas,
possui elevado valor de CBR, baixo Los Angeles, boa adesividade para emulsões e cimento
asfáltico de petróleo (CAP).
No Rio Grande do Sul tem-se estudado a utilização da cinza volante em
misturas com solos arenosos. A cinza volante é obtida de usinas termoelétricas que utilizam
carvão pulverizado na produção de vapor ou da queima da casca de arroz. Quando misturada
com cal e água gera as reações pozolânicas com formação de silicatos e aluminatos que
funcionam como agentes cimentantes. Gonçalves et al. (1986) e Dias (1995) executaram
estudos em trechos experimentais com base composta de solo arenoso, cinza volante e cal.
Fogaça & Ceratti (1995, 1996) realizaram estudos considerando também a incorporação de
cimento à mistura de solo e cinza. Em todos os casos tem-se verificado bom comportamento.
Parreira & Oliveira (1995) realizaram estudo de desempenho em misturas de
solo e fosfogesso visando a sua utilização em obras rodoviárias. O fosfogesso é um resíduo
industrial obtido da fabricação de adubos, sendo identificado como um gesso químico
proveniente da produção de ácido fosfórico. Através de estudos de laboratório, concluiu-se
que o comportamento em termos de resistência à compressão simples de misturas de solos
tropicais e fosfogesso anidro é satisfatório quando comparado com o comportamento de
algumas misturas como solo-cal e solo-cimento.
Bodi et al. (1995) estudaram a utilização de entulho de construção civil
reciclado na pavimentação urbana em São Paulo. Este material já foi usado na região como
revestimento primário do subleito, visando minimizar a ocorrência de lama nos períodos
chuvosos ou poeiras nos períodos de estiagem, e também como reforço de subleito. Nesse
estudo analisou-se a utilização de entulhos na estabilização de solos. Verificou-se que os
grãos de entulho britado apresentam boa resistência à compressão quando comparados ao
entulho bruto, pois na britagem a fragmentação se dá no plano de menor resistência do
material. Logo, as frações menos resistentes são reduzidas às granulometrias de areias ou
31
solos e a curva de capacidade de suporte cresce com o aumento da porcentagem de entulho na
mistura.
2.6.5 - Utilização de Geotêxtil
Dependendo do caso analisado o geotêxtil pode ser considerado uma solução
para os problemas que geralmente ocorrem na estrutura do pavimento. Aranovich &
Ogurtsova (1987) estudaram a possibilidade de utilização de geotêxtil impermeabilizado com
betume, tendo sua resistência à abrasão incrementada com um tratamento superficial de
penetração e colocado sobre a superfície de uma base de argila vermelha compactada. A
função da manta era proteger a base de solo fino contra a água, a abrasão do tráfego e a
penetração dos agregados dos tratamentos superficiais.
Foram realizados alguns experimentos em rodovias paranaenses de baixo
volume de tráfego. Basicamente, o método construtivo consistiu na compactação de uma
camada de argila vermelha de 15 cm de espessura, na energia Proctor normal ou intermediário
e na umidade ótima. Depois estendeu-se a manta de poliéster (Bidim VP-75) e executou-se a
imprimação com emulsão catiônica de cura rápida (RR-1C), diluída com cerca de 10% de
água e distribuída numa taxa de 1,2 l/m2. Depois espalhou-se o agregado (diâmetro máximo
de 19 mm) e realizou-se o tratamento superficial convencional. A grande dificuldade
encontrada foi a execução de um controle de compactação severo em segmentos muito
longos. No entanto, o objetivo principal de proteger a base de solo fino foi atingido,
viabilizando seu uso em rodovias de tráfego baixo.
Atualmente o geotêxtil vem sendo utilizado como reforço das camadas do
pavimento evitando a propagação de trincas. Lopes (1992) analisa sua aplicação num trecho
experimental de uma rodovia no Distrito Federal. O geotêxtil foi impregnado com asfalto e
colocado como uma camada intermediária entre o revestimento antigo e o recapeamento
executado com concreto betuminoso usinado a quente (CBUQ), retardando a reflexão de
trincas. Através de uma avaliação estrutural concluiu-se que o uso do geotêxtil pode permitir
uma redução de espessura da camada de reforço em CBUQ. Neste caso observou-se também
que o geotêxtil funcionou como impermeabilizante, por impedir o bombeamento de finos de
solo da camada de base pelas trincas. Maroni & Montez (1995) apresentam um relato sobre a
32
utilização do geotêxtil como retardador da propagação de fissuras em recapeamentos
asfálticos.
Lemos et al.(1995) apresenta o uso do geotêxtil em pavimentos sobre solo
mole. Neste caso ele é colocado na interface pavimento e solo mole e tem como função o
reforço.
33
CAPÍTULO 3
3. MATERIAIS E MÉTODOS UTILIZADOS NA CONSTRUÇÃO DAS
ESTRUTURAS DE PAVIMENTO
Esta pesquisa foi desenvolvida através da execução de um trecho experimental
entre as estacas 126 e 163 da rodovia DF-205 Oeste, localizada no Distrito Federal (DF),
próxima à cidade de Sobradinho (Figuras 3.1 e 3.2). Esta rodovia já estava em funcionamento
como uma via não pavimentada. Durante a execução da pavimentação utilizou-se no trecho
experimental, subtrechos de materiais alternativos como componentes da base do pavimento.
Os subtrechos, todos constituídos apenas de subleito, base (20 cm de espessura) e
revestimento em tratamento superficial duplo com capa selante (3 cm de espessura), foram
estudados e analisados através de ensaios de laboratório e de campo.
Dentre os materiais citados no Capítulo 2 foram utilizados solo fino laterítico
encontrado no local da obra, solo fino estabilizado com cal e solo fino misturado com brita.
Procurou-se avaliar a utilização do geotêxtil como material impermeabilizante da base de solo
fino nas seguintes posições: interface subleito-base, interface base-revestimento e uma união
desses dois casos originando a base de solo fino envelopada. Além disso, nas proximidades da
rodovia funcionam pedreiras e indústrias de cimento. Logo, utilizou-se também como
material de base o rejeito produzido por este tipo de indústria denominado de expurgo ou
refugo de pedreira.
Através de análise do volume de tráfego verificou-se que a rodovia em estudo
apresenta tráfego do tipo leve com N = 7,6 x 105 operações do eixo padrão, com volume
médio diário (VDM) de aproximadamente 200 veículos, viabilizando o uso de materiais não
tradicionais. O Departamento de Estradas de Rodagem do Distrito Federal (DER-DF)
considera que, para rodovias com baixo volume de tráfego pode-se adotar base de 20 cm de
espessura como padrão. Logo, o projeto de toda a rodovia fixava a estrutura do pavimento em
subleito, base em solo-brita com 20 cm de espessura e revestimento em tratamento superficial
duplo. Foi mantida a espessura da base para todo o trecho experimental, executando a via com
34
duas faixas de rolamento de 3,5 m de largura e acostamento de 1,5 m de cada lado. Pretendese, a partir da construção do trecho e desses resultados iniciais, dar continuidade ao projeto de
pesquisa verificando-se o comportamento das bases em função de N e do tipo de material
utilizado.
Os métodos de ensaios utilizados para as análises dos materiais empregados
correspondentes aos ensaios de laboratório (caracterização e compactação) e de campo (frasco
de areia, CBR “in situ”, viga Benkelman, prova de carga sobre placa e pressiômetro) estão
apresentados juntamente com seus resultados no Capítulo 4.
Figura 3.1 - Localização da rodovia DF-205 Oeste
35
Figura 3.2 - Localização do trecho experimental na rodovia DF-205 Oeste
3.1 - MATERIAIS
Para a execução do trecho experimental foram utilizados nas bases dos
subtrechos os seguintes materiais: solo fino, cal, geotêxtil, expurgo de pedreira e brita.
O solo fino consiste em um solo argiloso encontrado no próprio local da obra
classificado no Sistema Unificado como MH, na AASHO como A-7-5 e no sistema MCT
como LG’. A caixa de empréstimo utilizada (Figura 3.3) está localizada junto à estaca 190 da
DF-205 Oeste ao lado do bordo direito. O uso de solo local visa a economia com transporte
de material, devendo-se evitar perda na qualidade e na capacidade de suporte da estrutura de
pavimento. Os principais problemas que podem ocorrer com o uso da argila laterítica são os
baixos valores da capacidade de suporte e o desenvolvimento de trincas que podem refletir na
superfície do pavimento e causar a sua degradação acelerada. Um dos procedimentos
adotados para aumentar a capacidade de suporte consiste na utilização de energias de
compactação maiores, tendo sido adotada, neste caso, a energia equivalente ao Proctor
intermediário com grau de compactação mínimo de 100% e umidade variando entre 21,0 e
25,0%, ou seja, entre wot - 2% e wot + 2%.
36
Figura 3.3 - Caixa de empréstimo de solo fino
Outra solução estudada para melhorar a capacidade de suporte da argila sem
aumentar muito o custo da base consiste na utilização da cal. Nesta pesquisa a cal utilizada foi
a do tipo hidratada CH - I da marca Itaú (São José da Lapa/MG). A partir de estudos de
laboratório optou-se por incorporar 2% em peso de cal ao solo fino, tendo a mistura sido feita
previamente na jazida de solo fino. As características da cal estão apresentadas na Tabela 3.1
e foram fornecidas pelo fabricante.
Segundo Castro & Vaine (1977), a condição mínima para uma cal dolomítica
ou calcítica ser usada em estabilizações de materiais rodoviários é que a soma dos teores de
óxido de cálcio (CaO) e óxido de magnésio (MgO) seja maior do que 70%. Neste caso esta
condição é verificada e pelo fato da cal utilizada ser do tipo cálcica tem-se que esta produz
menor resistência do que a outra, mas apresenta variações menores entre si. São também mais
finas, necessitam de maior teor de água para a densificação apropriada e possuem peso
específico menor. Lilli (1977) afirma, baseando-se em casos práticos, que a cal do tipo cálcica
37
mostra maiores benefícios quando a quantidade adicionada ao solo é pequena (1 a 3%), como
é o caso desta pesquisa (2%).
Tabela 3.1 - Características físico-químicas da cal hidratada
Parâmetros
CaO total
MgO
Perda ao fogo
CO2
CaO disponível
Fe2O3
Al2O3
SiO2
S
SO3
Óxidos totais
Óxidos não hidratados
Retido na peneira 0,6 mm
Retido na peneira 0,075 mm
Valores (%)
72,80
0,50
24,60
1,50
66,10
0,30
0,40
1,20
0,09
0,40
97,50
0,20
0,00
3,50
Com o objetivo de reforçar a estrutura do pavimento, evitar a penetração de
água na base por infiltração ou ascensão capilar e a reflexão de trincas, estudou-se o uso do
geotêxtil envelopando toda a base ou apenas nas superfícies inferior ou superior da base. Para
tanto optou-se por geotêxteis com gramatura menor como o Bidim OP-20, Bidim XT-4 e o
Geogrim GR-06. Suas principais características estão apresentadas na Tabela 3.2 e foram
fornecidas pelo fabricante. Todos eles correspondem a geotêxteis não tecidos, agulhados de
filamentos contínuos, 100% poliéster. A principal diferença entre eles é que o Geogrim,
identificado pela cor verde, é composto de material reciclado. Para exercer a função de
impermeabilizantes eles foram impregnados com asfalto diluído de petróleo (CM-30) onde o
querosene é o diluente, ou emulsão asfáltica (RR-2C) onde a água é o diluente. Os três tipos
de geotêxtil foram utilizados de modo a atender o fornecedor que pretendia testar os três
produtos neste tipo de obra. A Figura 3.4 ilustra a utilização do geotêxtil impregnado.
Tabela 3.2 - Características dos geotêxteis
Propriedade
Gramatura (g/cm2)
Espessura nominal (mm)
OP-20
200
2,0
38
XT-4
180
1,9
GR-06
200
2,0
93
2,0
Porosidade (%)
Retenção de asfalto (l/m2)
93
2,0
93
2,0
Figura 3.4 - Utilização do geotêxtil impregnado na pista
Como a rodovia em estudo está localizada próxima a pedreiras e indústrias de
fabricação de cimento tornou-se interessante utilizar o material chamado de expurgo ou
refugo das mesmas. Este material consiste numa mistura de fragmentos de rocha e solo que
não são aproveitados pelas indústrias e pedreiras. Exclui-se do material utilizado as frações
com diâmetro superior a 10 cm. O expurgo utilizado foi retirado da pedreira Contagem - DF,
localizada aproximadamente a 12 km da obra. A área de empréstimo é mostrada na Figura
3.5.
Pela falta de jazida de cascalho disponível para a construção da rodovia o
DER-DF, através de estudos, decidiu utilizar a mistura solo-brita como base para toda a
rodovia a ser pavimentada. Optou-se pela mistura na proporção de 80% de pedrisco, pó de
39
pedra e brita de menor graduação (1,2 a 9,5 mm) com 20% do solo fino local. A mistura foi
executada na jazida de solo fino e em seguida transportada para a pista.
Figura 3.5 - Área de empréstimo do expurgo
O tipo de revestimento utilizado foi o tratamento superficial duplo com capa
selante e com penetração direta. Este revestimento possui uma espessura final de
aproximadamente 3 cm e sua execução consiste na aplicação de emulsão (RR-2C),
espalhamento de brita comercial no 2 (9,5 a 25,0 mm), segunda aplicação da emulsão,
espalhamento de brita 1 (4,8 a 19,0 mm) e última camada de emulsão seguida da distribuição
de brita 0 (1,2 a 9,5 mm). Posteriormente, executa-se a compactação com rolo liso.
40
3.2 - MÉTODOS
Para a realização dos estudos foi executado um trecho experimental de 440 m
dividido em subtrechos que se diferenciam pelo material utilizado na base compactados na
energia Proctor intermediário. Esse trecho experimental se localiza entre as estacas 126 e 163
da rodovia DF-205 Oeste, sendo dividido da seguinte forma:
• Estaca 126-130 (80 m): base em solo-brita sobre subleito em corte;
• Estaca 145-149 (80 m): base de expurgo sobre subleito em aterro;
• Estaca 149-153 (80 m): base de solo fino sobre subleito em aterro;
• Estaca 153-157 (80 m): base de solo-cal sobre subleito em aterro, sendo que a mistura foi
executada na própria caixa de empréstimo de solo fino;
• Estaca 157-159 (40 m): base de solo fino com geotêxtil entre a base e o revestimento sobre
subleito em corte;
• Estaca 159-161 (40 m): base de solo fino com geotêxtil entre o subleito e a base sobre
subleito em corte;
• Estaca 161-163 (40 m): base de solo fino envelopada com geotêxtil sobre subleito em
corte, conforme a Figura 3.6.
4a
i3a
i
2a
ia
1
i
Revestimento
i
i
ã
ã
i
ã
i
ã
Base de solo fino
Subleito
41
2a camada de geotêxtil
20 cm
1a camada de geotêxtil
Figura 3.6 - Seção transversal da base com solo fino envelopada
3.2.1 - Base de Solo-Brita
Como o restante da base da rodovia é de solo-brita escolheu-se o trecho entre
as estacas 126 e 130 (80 m) para a realização dos ensaios e análises deste material. A mistura
da brita com o solo fino foi realizada na própria jazida de solo fino (Figura 3.7).
Figura 3.7 - Mistura do solo fino com a brita
3.2.2 - Base de Expurgo
A base de expurgo foi executada segundo procedimentos tradicionais de
construção rodoviária, tendo sido eliminada a fração de granulometria superior a 10 cm. A
Figura 3.8 ilustra o espalhamento do expurgo na pista.
42
Figura 3.8 - Espalhamento do expurgo na pista
3.2.3 - Base de Solo Fino
Na base de solo fino seguiu-se o procedimento proposto por Nogami &
Villibor (1995), esperando um tempo de cura de 48 h após a compactação e observando o
trincamento que ocorre por retração. Durante a execução, evitou-se o excesso de compactação
e de água, prevenindo a formação de placas soltas ou lamelas que degradam o pavimento. A
Figura 3.9 ilustra o trincamento na base. Após a cura de 48 h foi removida a camada
superficial trincada (aproximadamente 2 cm) através de uma raspagem realizada com a
motoniveladora, objetivando o preenchimento das trincas mais profundas. Logo após,
executou-se a imprimação da base.
3.2.4 - Base de Solo-Cal
Na base de solo cal esperou-se o tempo de cura de sete dias depois da base
compactada, evitando-se a passagem de veículos pesados. A mistura do solo cal foi realizada
previamente na jazida de solo fino (Figura 3.10).
43
Figura 3.9 - Trincamento da base de solo fino
Figura 3.10 - Mistura do solo cal na jazida de solo fino
44
3.2.5 - Bases de Solo Fino com Geotêxtil
Nos subtrechos onde existe geotêxtil entre o subleito e a base (Estacas 159 a
163), o subleito foi imprimado com CM-30 a uma temperatura de 65o C numa taxa de 0,9
l/m2. A abertura do geotêxtil na pista foi feita de forma manual em três faixas longitudinais
com bobinas de 4,30 m de cada tipo de material. Observou-se a sobreposição de
aproximadamente 15 cm entre as faixas e as sobras de 50 cm nas laterais da pista, para a
posterior dobra no subtrecho envelopado. Depois das mantas totalmente abertas e sem rugas
executou-se a segunda imprimação com CM-30 a uma temperatura de 40o C e taxa de 1,2
l/m2. A utilização dessa taxa de CM-30 impossibilitou a compactação do geotêxtil tanto com
rolo liso como com rolo pneumático. Após a cura (24 horas), executou-se o espalhamento do
solo fino e posterior compactação. A Figura 3.11 ilustra a colocação do geotêxtil sobre o
subleito, sendo que os três tipos foram aplicados da direita para a esquerda na seguinte ordem:
OP-20, XT-4 e GR-06.
Figura 3.11 - Colocação do geotêxtil sobre o subleito
45
Depois de compactada a base de solo fino e executados os ensaios de campo,
realizou-se a imprimação de todas as bases do trecho experimental com CM-30 e esperou-se a
cura de 72 h. A Figura 3.12 mostra as bases compactadas antes da imprimação.
Figura 3.12 - Bases compactadas antes da imprimação
46
Nos subtrechos que receberam o geotêxtil entre a base e o revestimento
(Estacas 157 a 159 e Estacas 161 a 163) aplicou-se a emulsão RR-2C numa taxa de 0,5 l/m2
para promover a ligação entre a manta e a base imprimada. O geotêxtil foi colocado em três
faixas com sobreposição de 15 cm e compactado através do rolo liso CA-15. Nas Estacas 157
a 159 os rolos de geotêxtil foram aplicados da direita para a esquerda, na seguinte ordem:
OP-20, GR-06 e XT-4. Nas Estacas 161 a 163 aplicou-se, da direita para a esquerda, o OP-20,
o XT-4 e o GR-06 observando-se as sobras nas laterais para concluir o envelopamento com a
camada de geotêxtil, que já havia sido colocada entre o subleito e a base. A colocação do
geotêxtil sobre a base é mostrada na Figura 3.13 e a Figura 3.14 mostra o detalhe das dobras
laterais no subtrecho envelopado (Estacas 161 a 163).
Figura 3.13 - Colocação do geotêxtil sobre a base
47
XT-4
GR-06 OP-20
Base de solo fino
20 cm
Subleito
Figura 3.14 - Detalhe das dobras laterais do geotêxtil
Com a finalidade de melhor ilustrar o subtrecho de base de solo fino executado
com o uso de geotêxtil são apresentadas na Figura 3.15 as seções transversais dos subtrechos.
48
(a)
(b)
20 cm
Base de solo fino
XT-4
GR-06
OP-20
Subleito
GR-06
(c)
XT-4 OP-20
Base de solo fino
20 cm
GR-06
Figura 3.15 - Seção transversal
geral dosXT-4
subtrechosOP-20
com geotêxtil: (a) Estaca 157 a 159
(geotêxtil entre base e revestimento); (b)Subleito
Estaca 159 a 161(geotêxtil entre subleito e base);
(c) Estaca 161 a 163 (base envelopada)
Depois de finalizada a colocação do geotêxtil sobre a base aplicou-se
novamente a emulsão numa taxa maior (1,2 l/m2) e iniciou-se a execução do tratamento
superficial duplo em todo o trecho experimental (Figura 3.16). Inicialmente, executou-se o
revestimento sobre a faixa de rolamento, sendo que o revestimento do acostamento foi
realizado posteriormente por possuir uma camada a menos de brita.
49
CAPÍTULO 4
4. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
4.1 - ENSAIOS DE LABORATÓRIO
4.1.1 - Caracterização
É necessário conhecer as características e as propriedades tradicionais dos
materiais empregados na construção de pavimentos rodoviários de modo a classificá-los
quanto ao potencial de uso. Com esta finalidade, foram realizados ensaios para determinação
da granulometria, limite de liquidez, limite de plasticidade e índice de plasticidade. Para os
materiais em que se realizou ensaio de sedimentação determinou-se também a massa
específica dos grãos de solo (ρ).
Os resultados obtidos são apresentados nas Tabelas 4.1 e 4.2 para o subleito e
para a base respectivamente. No caso do subleito os ensaios foram realizados segundo
metodologia do DER-DF que fixa a coleta de amostras a cada dez estacas, ou seja, a cada 200
metros em locais de regularização, corte e aterro.
Tabela 4.1 - Caracterização dos materiais do subleito
Propriedades
wL (%)
wP (%)
IP (%)
Pedregulho(%)
Areia (%)
Silte+Argila(%)
Classificação
AASHO
Sistema
Unificado
Classificação
expedita
Estaca 117 Estaca 127 Estaca 137
Regular.
Corte
Aterro
Estaca 147 Estaca 157 Estaca 167
Aterro
Corte
Regular.
45,6
32,8
12,8
2,5
12,3
85,2
A-7-5
44,0
29,0
15,0
1,4
4,3
94,3
A-7-6
48,6
34,8
13,8
3,4
10,6
86,0
A-7- 5
45,0
31,1
13,9
2,8
11,3
85,9
A-7-5
46,9
35,5
11,4
2,8
9,1
88,1
A-7-5
52,3
35,7
16,6
2,2
8,9
88,9
A-7-5
ML
ML
ML
ML
ML
MH
argila
escura
silte
amarelo
argila
vermelha
argila
escura
argila
vermelha
argila
vermelha
51
Os resultados apresentados na Tabela 4.1 mostram que o trecho de corte
(Estaca 127) atingiu o solo saprolítico denominado na classificação expedita de silte amarelo
e que, segundo a classificação da “American Association of State Highway Officials”
(AASHO), foi o único a se enquadrar no subgrupo A-7-6. Os demais se enquadraram no
subgrupo A-7-5.
Pela Tabela 4.2 observa-se que nenhum material estudado obedeceu às
limitações especificadas para base de wL menor que 25% e IP menor que 6% (Souza, 1979).
Logo, quanto à caracterização, são considerados materiais não tradicionais. No entanto, a
maioria dos materiais apresenta IP maior que 10% como os materiais empregados no Plano de
Pavimentação de 1956/60. Na Tabela 4.2 os resultados de plasticidade do solo-cal e do solobrita correspondem aos ensaios realizados com as misturas.
Tabela 4.2 - Caracterização dos materiais constituintes da base
Propriedades
Solo Fino
wL (%)
wP (%)
IP (%)
Pedregulho (%)
Areia (%)
Silte+Argila (%)
ρ (g/cm3)
Classificação AASHO
Sistema Unificado
Classificação MCT
57,6
38,6
19,0
0,6
3,1
96,3
2,78
A-7-5
MH
LG’
Solo-Cal
(2%)
52,0
37,0
15,0
0,3
10,1
89,6
A-7-5
MH
-
Expurgo
32,9
24,5
8,5
65,9
12,0
22,1
3,00
A-2-4
GM
-
Solo-Brita
(4:1)
29,0
18,1
10,9
54,3
19,4
26,2
2,72
A-2-4
SC
-
A Figura 4.1 mostra as curvas granulométricas dos materiais de subleito e base
obtidas através de ensaios de peneiramento sem sedimentação. As características de
plasticidade e granulometria do subleito ao longo do trecho experimental podem ser
observadas nas Figuras 4.2 e 4.3 respectivamente. Estas figuras mostram que tais
características são bastantes homogêneas no trecho experimental.
52
100
E s ta c a 1 1 7 - S u b le ito
E s ta c a 1 2 7 - S u b le ito
E s ta c a 1 3 7 - S u b le ito
E s ta c a 1 4 7 - S u b le ito
E s ta c a 1 5 7 - S u b le ito
E s ta c a 1 6 7 - S u b le ito
S o lo B r ita ( 4 :1 )
S o lo C a l ( 2 % )
E x p u rg o
S o lo F in o
F a ix a D
F a ix a B
90
80
60
50
40
30
% que passa
70
20
10
0
0 ,0 0 1
0 ,0 1
0 ,1
1
10
D iâ m e tr o d o s g r ã o s ( m m )
100
Figura 4.1 - Curvas granulométricas dos materiais obtidas através de ensaio sem
sedimentação
Observa-se que o solo do subleito e o solo fino utilizado como base possuem
características semelhantes, sendo que o último possui maior teor de finos e maior
plasticidade. Com a incorporação de cal ao solo fino obteve-se redução na plasticidade do
solo, sem que esta fosse, no entanto, inferior às plasticidades obtidas para o solo do subleito.
O expurgo e o solo-brita constituem materiais mais granulares. Pela forma da curva
granulométrica observa-se que o solo-brita é melhor graduado que o expurgo e se enquadra na
faixa D, definida pelo Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER), enquanto o
wL, wP e IP (%)
expurgo se enquadra melhor na faixa B (Figura 4.1).
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
wL
wP
IP
115 120
125 130 135 140 145 150 155 160
E stac as
53
165 170
Figura 4.2 - Comportamento do subleito quanto à plasticidade
96
% que passa na #200
94
92
90
88
86
84
82
80
115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170
Estacas
Figura 4.3 - Comportamento do subleito quanto à porcentagem passante na peneira no 200
Realizou-se
a
análise
granulométrica
dos
solos
naturais
incluindo
sedimentação apenas para o solo fino (Amostra 1) e para o expurgo (Amostra 11) utilizado
como material de base. Foram executados ensaios de sedimentação com e sem o uso do
defloculante hexametafosfato de sódio. Nos ensaios com defloculante seguiu-se a NBR-7181
(ABNT, 1984a). A metodologia utilizada nos demais ensaios distinguiu-se apenas pelo não
uso do defloculante. Para verificar a eventual interferência da energia de compactação na
desestruturação do solo fino foram realizados ensaios de sedimentação em amostras naturais e
compactadas nas condições a seguir:
• Amostra 1A: solo fino natural com defloculante;
• Amostra 1B: solo fino natural sem defloculante;
• Amostra 2: solo fino compactado na energia Proctor normal e umidade ótima, sem
defloculante;
• Amostra 3: solo fino compactado na energia Proctor normal e umidade ótima menos 2%,
sem defloculante;
• Amostra 4: solo fino compactado na energia Proctor normal e umidade ótima mais 2%,
sem defloculante;
54
• Amostra 5A: solo fino compactado na energia Proctor intermediário e umidade ótima, sem
defloculante;
• Amostra 5B: solo fino compactado na energia Proctor intermediário e umidade ótima, com
defloculante;
• Amostra 6A: solo fino compactado na energia Proctor intermediário e umidade ótima
menos 2%, sem defloculante;
• Amostra 6B: solo fino compactado na energia Proctor intermediário e umidade ótima
menos 2%, com defloculante;
• Amostra 7A: solo fino compactado na energia Proctor intermediário e umidade ótima mais
2%, sem defloculante;
• Amostra 7B: solo fino compactado na energia Proctor intermediário e umidade ótima mais
2%, com defloculante;
• Amostra 8: solo fino compactado na energia Proctor modificado e umidade ótima, sem
defloculante;
• Amostra 9: solo fino compactado na energia Proctor modificado e umidade ótima menos
2%, sem defloculante;
• Amostra 10: solo fino compactado na energia Proctor modificado e umidade ótima mais
2%, sem defloculante;
• Amostra 11A: expurgo com defloculante;
• Amostra 11B: expurgo sem defloculante.
As curvas granulométricas obtidas através dos ensaio são mostradas nas Figura
4.4 a 4.10, onde os valores colocados na legenda entre parênteses correspondem às umidades
de compactação das amostras.
55
% que passa
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0,0001
0,001
0,01
0,1
1
10
Diâmetro dos grãos (mm)
Amostra 1A (2,5%)
Amostra 11A (2,3%)
100
Amostra 1B (2,5%)
Amostra 11B (2,3%)
Figura 4.4 - Curvas granulométricas do solo fino e do expurgo utilizados na base
% que passa
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0,001
0,01
0,1
1
Diâmetro dos grãos (mm)
Amostra 2 (25,6%)
Amostra 4 (27,6%)
10
Amostra 3 (21,7%)
Amostra 1B (2,5%)
Figura 4.5 - Curvas granulométricas do solo fino compactado na energia Proctor normal
56
% que passa
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0,001
0,01
0,1
1
10
Diâmetro dos grãos (mm)
Amostra 5A (25,3%)
Amostra 5B (25,5%)
Amostra 6A (23,2%)
Amostra 6B (23,4%)
Amostra 7A (26,8%)
Amostra 7B (27,0%)
Amostra 1A (2,5%)
Amostra 1B (2,5%)
Figura 4.6 - Curvas granulométricas do solo fino compactado na energia Proctor
intermediário
% que passa
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0,001
0,01
0,1
1
Diâmetro dos grãos (mm)
Amostra 8 (22,3%)
Amostra 10 (24,4%)
10
Amostra 9 (19,9%)
Amostra 1B (2,5%)
Figura 4.7 - Curvas granulométricas do solo fino compactado na energia Proctor modificado
57
% que passa
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0,001
0,01
0,1
1
10
Diâmetro dos grãos (mm)
Amostra 2 (25,6%)
Amostra 5A (25,3%)
Amostra 5B (25,5%)
Amostra 8 (22,3%)
Amostra 1B (2,5%)
Figura 4.8 - Curvas granulométricas do solo fino compactado na umidade ótima em diferentes
energias
% que passa
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0,001
0,01
0,1
1
Diâmetro dos grãos (mm)
Amostra 3 (21,7%)
Amostra 6B (23,4%)
Amostra 1B (2,5%)
10
Amostra 6A (23,2%)
Amostra 9 (19,9%)
Figura 4.9 - Curvas granulométricas do solo fino compactado na umidade ótima menos 2%
em diferentes energias
58
% que passa
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0,001
0,01
0,1
1
Diâmetro dos grãos (mm)
Amostra 4 (27,6%)
Amostra 7B (27,0%)
Amostra 1B (2,5%)
10
Amostra 7A (26,8%)
Amostra 10 (24,4%)
Figura 4.10 - Curvas granulométricas do solo fino compactado na umidade ótima mais 2% em
diferentes energias
Pelas Figuras 4.4 a 4.10 tem-se que:
• O uso do defloculante hexametafosfato de sódio no ensaio de sedimentação tem como
principal função a destruição das concreções do solo argiloso fino laterítico. Conforme
observado por Guimarães et al. (1997), verifica-se na Figura 4.4 uma grande diferença
entre as curvas granulométricas obtidas nos ensaios realizados com defloculante (Amostra
1A) e com água destilada (Amostra 1B), mostrando que o solo fino natural apresenta-se
bastante agregado e que estas agregações são na maioria estáveis em presença de água;
• Este fato é confirmado quando são comparadas na Figura 4.6 as curvas das amostras
compactadas na energia Proctor intermediário com e sem defloculante (Amostra 5A x
Amostra 5B, Amostra 6A x Amostra 6B, Amostra 7A x Amostra 7B);
• Ao comparar a curva granulométrica do solo fino obtida sem o uso de defloculante (Figura
4.4) com as do solo fino compactado e ensaiado na mesma condição (Figuras 4.5 a 4.7),
observa-se que o processo de compactação gera agregados estáveis em presença de água;
• Quando se compara as curvas do solo fino natural (Amostra 1A) com as do solo fino
compactado com o uso de defloculante (Amostras 5B, 6B e 7B), observa-se que o solo
59
compactado apresenta menor teor de finos indicando assim que os agregados gerados pela
compactação não são, em sua totalidade, desfeitos pelo uso do defloculante;
• Entre as umidades ótima e ótima menos 2% praticamente não se registra diferenças entre
as curvas granulométricas. No ramo úmido (umidade ótima mais 2%) a compactação
quebra parte das agregações existentes nas frações silte e areia gerando um material mais
fino (Figuras 4.5 a 4.7);
• Nas Figuras 4.8 a 4.10 observa-se que o solo fino compactado na energia Proctor
modificado apresenta uma pequena tendência à maior desestruturação;
• De uma forma geral, verifica-se que o aumento da umidade influencia mais no processo de
desestruturação do solo fino do que o aumento da energia de compactação;
• No caso do expurgo, que apresenta granulometria mais grossa, observa-se pequena
diferença entre as curvas com e sem defloculante (Amostras 11A e 11B), sendo que esta se
concentra na faixa entre os diâmetros de 0,001 e 0,05 mm.
4.1.2 - Compactação, Expansão e CBR
Foram realizados, segundo a NBR-7182 (ABNT, 1986a), ensaios de
compactação na energia Proctor normal para os solos do subleito, nas três energias para o solo
fino utilizado na base (Proctor normal, intermediário e modificado) e na energia Proctor
intermediário para os demais materiais de base. Ensaios de expansão e CBR segundo NBR9895 (ABNT, 1987) também foram feitos sobre estes materiais compactados, onde o índice
CBR corresponde à capacidade de suporte do material na condição ótima e CBR max indica o
maior valor de CBR obtido no ensaio.
Além dos parâmetros tradicionais, calculou-se as inclinações da parte retilínea
do ramo seco e do ramo úmido das curvas de compactação. Estas foram definidas como a
relação entre a variação do peso específico aparente seco em kN/m3 e a variação da umidade
em porcentagem.
A escolha do local para a execução do trecho experimental levou em
consideração a ausência de curvas na pista e a possibilidade de se ter um subleito homogêneo,
evitando-se, dessa forma, interferências nos resultados das análises de campo. Mesmo assim,
60
algumas variações nas características de compactação e no comportamento dos solos podem
ser observadas para o subleito através da Tabela 4.3 e das Figuras 4.11 e 4.12. É importante
destacar que o solo da Estaca 127 que apresenta menor CBR e maior expansão foi
classificado como pertencente ao subgrupo A-7-6, enquanto os demais foram classificadas no
subgrupo A-7-5. Observa-se também que todas as estacas apresentaram expansão inferior a
2% obedecendo o critério de Souza (1979) para subleito.
Tabela 4.3 - Resultado do ensaio de compactação do subleito - Energia Proctor Normal
Propriedades
Estaca
117
Regular.
Estaca
127
Corte
Estaca
137
Aterro
Estaca
147
Aterro
Estaca
157
Corte
Estaca
167
Regular.
γd max (kN/m3)
wot (%)
CBR (%)
Expansão (%)
wCBR max (%)
CBR max (%)
Inclinação do ramo
seco (kN/m3/%)
14,7
23,5
7,0
0,14
23,5
7,0
0,32
16,0
20,4
2,2
1,34
20,4
2,2
0,14
16,0
22,0
13,0
0,09
21,5
14,5
0,45
15,9
18,5
6,3
0,67
21,4
9,0
0,77
14,9
23,1
8,3
0,08
22,9
8,5
0,42
14,7
25,6
12,8
0,22
25,6
12,8
0,18
Inclinação do ramo
úmido (kN/m3/%)
0,23
0,33
0,15
0,19
0,22
0,28
18,0
3
γd (kN/m )
17,0
16,0
15,0
14,0
13,0
12,0
12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 24,0 26,0 28,0 30,0
w (%)
Estaca 117- Regularização
Estaca 127 - Corte
Estaca 137 - Aterro
Estaca 147 - Aterro
Estaca 157- Corte
Estaca 167 - Regularização
Curva de saturação
Figura 4.111 - Curvas de compactação do subleito
61
16,0
14,0
CBR (%)
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 24,0 26,0 28,0 30,0
w (%)
Estaca 117- Regularização
Estaca 137 - Aterro
Estaca 157- Corte
Estaca 127 - Corte
Estaca 147 - Aterro
Estaca 167 - Regularização
Figura 4.112 - Curvas de CBR do subleito
As análises granulométricas do solo fino compactado em diferentes condições
de umidade e energia de compactação mostraram que no ramo seco a textura é muito
preservada. Já no ramo úmido ocorre quebra importante das partículas. Portanto, enquanto a
inclinação do ramo seco constitui um indicativo do grau de agregação dos solos lateríticos, a
do ramo úmido indica a fragilidade dessas agregações. Assim sendo, quanto mais suave é a
inclinação do ramo úmido mais frágeis são as agregações.
Com base nessas considerações, tentou-se correlacionar os valores de CBR
máximo com as inclinações do ramo seco e do ramo úmido (Equações 4.1 a 4.4 e Figuras 4.13
a 4.16). As correlações abrangem seis pontos correspondentes aos ensaios com o material do
subleito e um ponto do ensaio com o solo fino usado como base compactado na energia
Proctor normal (Tabela 4.4).
Para a inclinação do ramo seco observa-se que os resultados não são bons, mas
existe uma certa tendência de que com o aumento da inclinação do ramo seco ocorra aumento
no valor de CBR máximo (Equação 4.1 e Figura 4.13). Quando despreza-se do cálculo da
linha de tendência os dois pontos mais extremos do subleito que não apresentam
62
comportamento semelhante aos demais, obtém-se uma melhor correlação (Equação 4.2 e
Figura 4.14).
CBRmax = 17,39 iSECO 0,68
(4.1)
R 2 = 0,37
CBRmax = 35,63iSECO1, 43
(4.2)
R 2 = 0,97
onde:
• CBR max = máximo valor de CBR (%);
• iSECO = inclinação do ramo seco (kN/m3/%);
CBRmax (%)
• R2 = coeficiente de correlação.
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Inclinação do ramo seco (kN/m3/%)
0,7
0,8
Figura 4.113 - Correlação entre CBR max e inclinação do ramo seco considerando os sete
pontos
63
CBR max (%)
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Inclinação do ramo seco (kN/m3/%)
0,7
0,8
Figura 4.114 - Correlação entre CBR max e inclinação do ramo seco considerando apenas
cinco pontos
Na correlação com o ramo úmido os resultados já são melhores. Considerandose todos os pontos a correlação ainda ficou ruim (Equação 4.3 e Figura 4.15). Mesmo assim
observa-se que a inclinação do ramo úmido diminui com o valor do CBR. Quando desprezase apenas um ponto, observa-se um melhor ajuste (Equação 4.4 e Figura 4.16):
CBRmax = 38,42e −6,94 i UMIDO
R 2 = 0,61
CBRmax = −68,81i UMIDO + 23,30
R 2 = 0,96
onde:
• iÚMIDO = inclinação do ramo úmido (kN/m3/%).
64
(4.3)
(4.4)
CBRmax (%)
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
Inclinação do ramo úmido (kN/m3/%)
Figura 4.115 - Correlação entre CBR max e inclinação do ramo úmido considerando os sete
CBRmax (%)
pontos
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
Inclinação do ramo úmido (kN/m 3 /%)
0,35
Figura 4.116 - Correlação entre CBR max e inclinação do ramo úmido considerando seis
pontos
As Figuras 4.14 e 4.16 mostram que comparativamente aos demais materiais
estudados o solo fino da base apresenta um bom grau de agregação e que estas agregações são
relativamente mais estáveis.
Os resultados dos ensaios de compactação do solo fino utilizado como base
são mostrados na Tabela 4.4 e nas Figura 4.17 e 4.18. Na energia Proctor modificado o
65
material apresentou valor de CBR maior que 40, sendo aceito pelo critério de Baptista (1979).
Geralmente, as bases tradicionais no DER-DF são compactadas na energia intermediária.
Portanto, optou-se por compactar a base de solo fino também na energia intermediária,
obtendo-se assim uma base com capacidade de suporte maior que a do subleito.
Tabela 4.4 - Resultados do ensaio de compactação do solo fino nas três energias
Propriedades
γd max (kN/m3)
wot (%)
CBR (%)
Expansão (%)
wCBR max (%)
CBR max (%)
Inclinação do ramo seco
(kN/m3/%)
Inclinação do ramo úmido
(kN/m3/%)
Normal
Intermediária
Modificada
15,2
24,0
17,0
0,24
23,9
17,1
0,62
16,0
23,7
23,0
0,00
22,5
25,0
0,76
16,7
21,4
43,0
0,35
20,7
45,0
0,63
0,08
0,38
0,61
18,0
17,0
3
γ d (kN/m )
16,0
15,0
14,0
13,0
12,0
11,0
14,0
Normal
16,0
18,0
20,0
Intermediária
22,0 24,0
w (%)
Modificada
26,0
28,0
30,0
Curva de Saturação
Figura 4.117 - Curvas de compactação do solo fino para diferentes energias
66
CBR (%)
50,0
45,0
40,0
35,0
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 24,0 26,0 28,0 30,0
w (%)
Normal
Intermediária
Modificada
Figura 4.118 - Curvas de CBR do solo fino para diferentes energias de compactação
Dos resultados apresentados na Tabela 4.4 tem-se que a inclinação do ramo
seco para as três energias possui valores aproximados e, mesmo assim, o valor de CBR varia
de modo significativo. No entanto, observa-se que a inclinação do ramo seco é crescente com
o aumento do valor de CBR máximo (Figura 4.19 e Equação 4.5).
CBRmax = 51,34 i UMIDO + 10,72
R 2 = 0,90
onde:
• CBRmax = valor máximo de CBR (%);
• iÚMIDO = inclinação do ramo úmido (kN/m3/%).
67
(4.5)
CBRmax (%)
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Inclinação do ramo úmido (kN/m3/%)
0,7
Figura 4.119 - Correlação entre o CBR máximo e a inclinação do ramo úmido para diferentes
energias de compactação
Os resultados das análises granulométricas mostraram que apenas umidades
superiores à ótima permitiam a desestruturação das agregações através do processo de
compactação e que o simples aumento da energia não gerava desagregações significativas.
Tais resultados são coerentes com as inclinações dos ramos secos para as três energias, ou
seja, as inclinações são praticamente constantes para as diferentes energias o que indica que
as agregações foram igualmente preservadas. Já no ramo úmido observa-se a ocorrência de
grandes variações na inclinação indicando que houve quebra dos grãos com o aumento da
energia de compactação.
Pode-se afirmar ainda que, apesar do número limitado de ensaios, para este
solo, o CBR correspondente à umidade ótima depende do peso específico aparente seco e da
umidade de compactação conforme o esperado. As Figuras 4.20 e 4.21 ilustram esse
comportamento.
68
45
40
35
CBR (%)
30
25
20
15
10
5
0
15,0 15,2 15,4 15,6 15,8 16,0 16,2 16,4 16,6 16,8
3
γd máx (kN/m )
Normal
Intermediária
Modificada
Figura 4.20 - Curva CBR x peso específico aparente seco máximo (solo fino)
45
40
CBR (%)
35
30
25
20
15
10
21,0
21,5
22,0
22,5 23,0
wot (%)
Normal
Intermediária
23,5
24,0
Modificada
Figura 4.21 - Curva CBR x umidade ótima (solo fino)
69
24,5
Em geral a adição da cal provoca redução no peso específico aparente seco
máximo, aumento no teor de umidade ótima e melhoria na capacidade de suporte (Pinto et al.,
1978). A Tabela 4.5 e Figura 4.22 mostram que, para o solo estudado, as tendências quanto às
variações de peso específico e teor de umidade não se confirmam, devendo-se ressaltar o
tempo de cura considerado consistiu apenas na imersão do molde em água por um período de
quatro dias para a realização do ensaio de CBR e expansão. Já o CBR apresentou um aumento
significativo e crescente com a incorporação de 1 e 2% de cal, atingindo posteriormente
valores aproximadamente constantes (Figura 4.23).
Tabela 4.5 - Resultados obtidos para a mistura solo-cal (Energia Proctor Intermediário)
Propriedades
γd max (kN/m3)
wot (%)
CBR (%)
Expansão (%)
wCBR max (%)
CBR max (%)
Inclinação do ramo seco
(kN/m3/%)
Inclinação do ramo úmido
(kN/m3/%)
0%
1%
2%
3,5 %
5%
16,2
23,4
22,0
0,00
22,2
25,0
0,73
15,6
24,7
58,0
0,00
23,4
70,0
0,76
16,2
23,2
90,0
0,06
22,5
93,0
0,53
15,9
23,7
82,0
0,00
23,1
93,0
0,33
15,6
23,8
88,0
0,00
23,1
94,0
0,26
0,39
0,25
0,31
0,19
0,26
18,0
3
γ d (kN/m )
17,0
16,0
15,0
14,0
13,0
12,0
15,0
17,0
19,0
21,0
23,0
25,0
27,0
29,0
31,0
w (%)
0%
1%
2%
3,5%
5%
Curva de Saturação
Figura 4.22 - Curvas de compactação na energia intermediária para diferentes teores de cal
70
100,0
90,0
CBR (%)
80,0
70,0
60,0
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 24,0 26,0 28,0 30,0 32,0
w (%)
0%
1%
2%
3,5%
5%
Figura 4.23 - Curvas de CBR para os diferentes teores de cal
As Figuras 4.24 a 4.26 ilustram melhor as influências do teor de cal no peso
específico, na umidade ótima e no CBR do solo estabilizado. A Figura 4.27 mostra que a
inclinação do ramo seco diminui com o aumento do teor de cal o que contradiz a expectativa
de uma maior agregação do solo pela cal. Já na Figura 4.28 observa-se uma tendência na
redução da inclinação do ramo úmido, sendo que o maior valor é verificado para o solo fino
sem incorporação de cal. Logo, no ramo úmido tem-se agregações mais estáveis. É importante
notar nestas cinco figuras que os pontos de máximo ou mínimo, conforme o caso, não
correspondem a um único teor de cal.
Analisando-se técnica e economicamente os resultados dos ensaios optou-se
por usar no campo 2% em peso de cal misturado com o solo fino, já que a partir deste ponto
não observou-se aumento na capacidade de suporte da mistura. Além disso, para esse teor de
incorporação de cal observa-se maior valor para o peso específico aparente seco máximo e
estabilidade no valor da umidade ótima a partir dele. Cabe lembrar que quanto menor o teor
de cal maior é a dificuldade de se obter uma mistura homogênea no campo.
71
3
γd máx (kN/m )
16,2
16,1
16,0
15,9
15,8
15,7
15,6
15,5
15,4
15,3
0,0
1,0
2,0
3,5
Teor de cal (%)
5,0
w ot (%)
Figura 4.24 - Comportamento do peso específico aparente seco máximo para os diferentes
teores de cal
24,8
24,6
24,4
24,2
24,0
23,8
23,6
23,4
23,2
23,0
22,8
22,6
0,0
1,0
2,0
3,5
Teor de cal (%)
5,0
CBR (%)
Figura 4.25 - Comportamento da umidade ótima para os diferentes teores de cal
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0,0
1,0
2,0
3,5
Teor de cal (%)
5,0
Figura 4.26 - Comportamento do CBR para os diferentes teores de cal
72
Inclinação do ramo seco
(kN/m3/%)
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0,0
1,0
2,0
3,5
Teor de cal (%)
5,0
Figura 4.27 - Variação da inclinação do ramo seco para os diferentes teores de cal
Inclinação do ramo úmido
(kN/m3/%)
0,4
0,4
0,3
0,3
0,2
0,2
0,1
0,1
0,0
0,0
1,0
2,0
3,5
Teor de cal (%)
5,0
Figura 4.28 - Variação da inclinação do ramo úmido para os diferentes teores de cal
Para melhor entender a influência da água no comportamento do solo fino com
e sem adição de cal foram realizados ensaios de laboratório sobre amostras inundadas e não
inundadas. Após ensaios de compactação na energia Proctor intermediário foram realizados
ensaios de expansão e de CBR sobre corpos de prova curados por quatro dias com imersão em
água e de CBR sobre corpos de prova sem cura e sem imersão. Neste estudo utilizou-se o solo
natural e a mistura com 2% de cal. Os resultados são apresentados na Tabela 4.6 e nas Figuras
4.29 a 4.31. É importante salientar que os valores de peso específico aparente seco máximo e
umidade ótima encontrados na Tabela 4.6 para o solo fino são diferentes dos apresentados na
Tabela 4.5. Este fato é explicado pela nova coleta de material na jazida de solo fino para a
73
realização desses ensaios. Logo, esta variação observada está dentro da repetibilidade da
jazida.
Tabela 4.6 - Comparações entre o solo fino e o solo com 2% de cal
Propriedades
γd max (kN/m3)
wot (%)
CBR (%)
Expansão (%)
wCBR max (%)
CBR max (%)
Inclinação do ramo seco
(kN/m3/%)
Solo Fino
com
imersão
15,7
24,8
18,0
0,14
23,6
19,6
0,32
Solo Fino
sem
imersão
15,8
24,4
27,0
23,5
38,4
0,48
Solo-Cal
com
imersão
15,7
23,6
109,0
0,09
23,0
112,0
0,41
Solo-Cal
sem
imersão
15,6
25,7
58,0
22,5
61,0
0,35
Pelas Figuras 4.29 a 4.31 conclui-se que neste solo, devido à coincidência dos
ramos úmidos dos dois materiais no estado natural e inundado, a contribuição da sucção é
desprezível a partir da umidade ótima. Observa-se também que as agregações eventualmente
formadas pela ação da cal durante a homogeneização podem, no ramo úmido, ser destruídas
pelo processo de compactação conforme já visto na análise granulométrica realizada para o
solo não estabilizado compactado. Tal fato estaria conduzindo os solos natural e estabilizado
à mesma curva CBR x γd (Figura 4.31) no ramo úmido. As inclinações médias dos ramos
secos e as umidades ótimas do solo com e sem cal são muito próximas. Isto indica que a cal
não está gerando a agregação do solo.
Para o solo fino natural o ensaio realizado com imersão apresenta no ramo
seco redução no valor de CBR em relação ao ensaio sem imersão. Já no caso do solo fino com
incorporação de 2% de cal verifica-se o contrário. No primeiro caso a sucção pode ser
responsável pelo maior valor de CBR obtido sem imersão. No segundo, as reações químicas
e/ou trocas catiônicas e/ou floculação geram maior ganho que o originado pela sucção.
Recomenda-se, no entanto, a realização de ensaios de sucção em amostras com e sem adição
de cal.
74
16,0
15,6
3
γd (kN/m )
15,2
14,8
14,4
14,0
13,6
13,2
12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 24,0 26,0 28,0 30,0 32,0
w (%)
Solo fino com imersão
Solo cal com imersão
Solo fino sem imersão
Solo cal sem imersão
Figura 4.29 - Curvas de compactação para comparação entre o solo fino e o solo com 2% de
cal
120,0
100,0
CBR (%)
80,0
60,0
40,0
20,0
0,0
12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 24,0 26,0 28,0 30,0 32,0
w (%)
Solo fino com imersão
Solo cal com imersão
Solo fino sem imersão
Solo cal sem imersão
Figura 4.30- Curvas de CBR para comparação entre o solo fino e o solo com 2% de cal
75
1 2 0 ,0
CBR (%)
1 0 0 ,0
8 0 ,0
6 0 ,0
4 0 ,0
2 0 ,0
0 ,0
1 3 ,2
1 3 ,6
1 4 ,0
1 4 ,4
1 4 ,8
3
γ d (k N /m )
S o lo fin o c o m im e rsã o
S o lo c a l co m im ersão
1 5 ,2
1 5 ,6
1 6 ,0
S o lo fin o sem im e rsã o
S o lo c a l se m im e rsão
Figura 4.31 - CBR x peso específico aparente seco para o solo fino e o solo com 2% de cal
Os resultados dos ensaios realizados com o expurgo e o solo-brita estão na
Tabela 4.7 e nas Figuras 4.32 e 4.33. Observa-se que o peso específico seco máximo e a
umidade ótima dos dois materiais são próximos, mas a diferença na capacidade de suporte é
grande, sendo que a mistura solo-brita apresenta maior resistência. A Figura 4.34 mostra, no
entanto, que ao substituir o peso específico aparente seco (γd) pelo índice de vazios (e) na
relação com o teor de umidade de compactação, a diferença entre as curvas do expurgo e do
solo-brita é ampliada. Verifica-se assim, que dependendo da massa específica dos grãos do
solo (ρ), a análise do comportamento com base em γd fica comprometida por não considerar a
porosidade do solo.
Tabela 4.7 - Resultado do ensaio de compactação para o expurgo e a mistura solo-brita
Propriedades
γd max (kN/m3)
wot (%)
CBR (%)
Expansão (%)
wCBR max (%)
CBR max (%)
Inclinação do ramo seco (kN/m3/%)
Expurgo
21,2
8,3
27,0
0,30
8,2
28,0
0,44
76
Solo-Brita
21,8
7,8
77,0
0,00
7,4
85,3
1,00
22,0
21,0
3
γ d (kN/m )
21,5
20,5
20,0
19,5
19,0
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0
w (%)
Solo Brita (4:1)
Expurgo
Figura 4.32 - Curvas de compactação do expurgo e da mistura solo-brita
90,0
80,0
70,0
CBR (%)
60,0
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
w (%)
Solo Brita (4:1)
Expurgo
Figura 4.33 - Curvas de CBR do expurgo e da mistura solo-brita
77
0,60
0,55
0,50
e
0,45
0,40
0,35
0,30
0,25
0,20
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0
w (%)
Solo-Brita (4:1)
Expurgo
Figura 4.34 - Curvas de e x w para o expurgo e a mistura solo-brita
4.1.3 - Classificação MCT
Foram realizados ensaios da Metodologia MCT apenas com o solo fino
constituinte da camada de base. Os resultados são apresentados na Tabela 4.8 e nas Figuras
4.35 a 4.37.
Tabela 4.8 - Resultados dos ensaios da Metodologia MCT
Solo Fino
No de
Golpes
12
γd
(kN/m3)
15,8
wot
(%)
24,9
c’
d’
1,51
35
PI
(%)
46
e'
1,01
Grupo
MCT
LG’
Por esta metodologia o solo fino estudado é classificado como um solo
argiloso de comportamento laterítico do tipo I. Nogami e Villibor (1995) observam que estes
solos geralmente apresentam c’ (coeficiente angular da curva de deformabilidade
correspondente a mini-MCV igual a 10) elevado, d’ (inclinação da parte retilínea do ramo
seco da curva de compactação correspondente a 12 golpes) acima de 20 e PI (perda por
imersão correspondente a mini-MCV igual a 15) menor que 100. O coeficiente e’,
78
determinado em função de d’ e PI, indica se o solo tem comportamento laterítico ou não.
Geralmente, se e’ é menor que 1,15 o solo pode ser considerado de comportamento laterítico.
As seqüências de 1 a 5 das curvas de deformabilidade mostradas no gráfico dL
(variação da altura) x NMCT (número de golpes) da Figura 4.35 correspondem
respectivamente aos corpos de prova moldados nos teores de umidade de 29,1%, 27,2%,
24,9%, 23,0% e 20,0%.
A Figura 4.36 mostra as curvas de compactação determinadas para cada
número de golpes e a Figura 4.37 apresenta o resultado do ensaio de perda de massa por
imersão para cada amostra. Para este estudo observa-se que o ensaio de mini-CBR não foi
realizado pelo fato de já se conhecer o valor de CBR pelo ensaio convencional.
Seqüência 1 (29,1%)
12
Seqüência 2 (27,2%)
Seqüência 3 (24,9%)
dL (mm)
10
Seqüência 4 (23,0%)
8
Seqüência 5 (20,0%)
Curva com mini-MCV = 10
6
4
2
0
1
10
NMCT (golpes)
100
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Mini-MCV
Figura 4.35 - Curvas de deformabilidade (MCT)
79
2 golpes
1700
3 golpes
1600
4 golpes
1500
6 golpes
1400
8 golpes
3
Massa Específica Seca (kg/m )
1800
12 golpes
1300
16 golpes
1200
32 golpes
1100
64 golpes
1000
19,0
20,0
21,0
22,0
23,0
24,0
25,0
26,0
27,0
28,0
29,0
30,0
128 golpes
Umidade (%)
Figura 4.36 - Curvas de compactação (MCT)
140,0
120,0
P.I. (%)
100,0
80,0
60,0
40,0
20,0
0,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0
Mini-MCV
Figura 4.37 - Perda de massa por imersão (MCT)
4.1.4 - Comparações com outros solos
A Divisão de Tecnologia do DER-DF realizou um estudo de 16 jazidas do
Distrito Federal através de ensaios de caracterização, compactação (Proctor normal) e
metodologia MCT. Os resultados são apresentados em um relatório (Curado et al., 1998) onde
o objetivo principal foi determinar uma correlação entre o mini-CBR e o CBR. Paranhos
(1998) também apresenta estudos sobre solos do Distrito Federal, visando a classificação
geotécnica dos solos da região situada entre Samambaia e Gama.
80
Para melhor entender o comportamento dos solos tropicais da região busca-se
também neste trabalho correlacionar outras propriedades destes solos e situar o solo fino
utilizado na base em relação a eles. Para tanto utilizou-se os resultados do solo fino aplicado
no trecho experimental (jazida 1), os dos 16 solos apresentados por Curado et al. (1998)
(jazidas 2 a 17) e 16 amostras estudadas por Paranhos (1998) (jazidas 18 a 33). As Tabelas
4.9 e 4.10 mostram as características destes solos e a Figura 4.38 apresenta a classificação
MCT. Ressalta-se que para o caso dos solos das jazidas 18 a 33 não se tem resultados
referentes às porcentagens que passam em todas as peneiras, ensaio de compactação, CBR e
mini-CBR.
Observa-se na Figura 4.38 que o solo fino utilizado na camada de base é aqui
classificado como LG’ na fronteira com LA’. É importante destacar que a grande maioria dos
solos estudados por Paranhos (1998) se classifica como LA enquanto os estudados por
Curado (1998) são predominantemente LG’. Logo, os solos finos superficiais do Distrito
Federal até aqui estudados são ,na quase totalidade, lateríticos com textura variando de
arenosa a argilosa.
NS’
NA
2
Jazida 1
NG’
Índice e'
NA’
1,5
LA’
Jazidas 2 - 17
(Curado et al.,1998)
Jazidas 18 -33
(Paranhos,1998)
LG’
LA
1
0,5
0
0,5
1
1,5
Coeficiente c'
2
2,5
Figura 4.38 - Classificação MCT dos solos do Distrito Federal
81
3
Tabela 4.9 - Caracterização dos solos analisados (Curado, 1998; Paranhos, 1998)
Jazida
% passando
No
Local
3/4"
3/8"
1
-
2
DF-205
(Oeste)
DF-001
3
Propriedades
Classificação
no
10
99,4
no
40
97,9
no
200
96,3
wL
(%)
57
IP
(%)
19
IG
AASHO
-
no
4
100,0
15
A-7-5
Unifi
cada
MH
-
-
100,0
99,7
97,5
89,9
46
12
10
A-7-5
ML
DF-405
-
-
100,0
98,8
93,2
85,3
50
14
11
A-7-5
ML
4
DF-130
-
-
100,0
99,6
98,4
90,9
54
17
13
A-7-5
MH
5
DF-260
-
-
100,0
95,4
88,9
83,4
48
11
10
A-7-5
ML
6
DF-205
-
-
100,0
98,9
92,9
74,1
44
10
9
A-5
ML
7
BR-070
-
-
100,0
97,9
95,8
91,7
43
10
9
A-5
ML
8
DF-290
-
-
100,0
98,9
95,4
71,1
43
9
8
A-5
ML
9
DF-001
-
-
100,0
98,1
95,6
89,5
46
10
9
A-5
ML
10
DF-345
-
-
-
100,0
96,7
41,1
NP
NP
0
A-4
-
11
DF-001
-
-
100,0
99,7
97,3
88,7
46
15
11
A-7-5
ML
12
DF-445
-
-
100,0
99,3
97,6
82,9
50
14
11
A-7-5
ML
13
DF-430
-
-
100,0
98,4
91,8
76,7
47
11
10
A-7-5
ML
14
DF-100
100,0
99,9
98,5
90,7
83,4
76,2
52
17
13
A-7-5
MH
15
DF-100
-
-
100,0
97,9
95,2
92,6
49
13
12
A-7-5
ML
16
DF-100
-
-
100,0
98,1
95,1
91,1
52
13
11
A-7-5
MH
17
DF-330
-
-
100,0
98,8
97,2
90,1
51
14
12
A-7-5
MH
18
P05-1m
-
-
-
-
-
75,0
45
16
13
A-7-6
ML
19
P05-5m
-
-
-
-
-
62,0
49
17
10
A-7-5
ML
20
P06-1m
-
-
-
-
-
82,0
49
18
17
A-7-5
ML
21
P07-1m
-
-
-
-
-
67,0
36
10
6
A-4
ML
22
P07-5m
-
-
-
-
-
19,0
18
-
0
A-3
-
23
P08-1m
-
-
-
-
-
72,0
47
12
10
A-7-5
ML
24
P08-5m
-
-
-
-
-
90,0
65
21
26
A-7-5
MH
25
P08-9m
-
-
-
-
-
91,0
63
19
24
A-7-5
MH
26
P09-1m
-
-
-
-
-
85,0
48
11
13
A-7-5
ML
27
P09-5m
-
-
-
-
-
68,0
59
19
15
A-7-5
MH
28
P10-1m
-
-
-
-
-
65,0
40
14
8
A-7-6
ML
29
P10-3m
-
-
-
-
-
73,0
35
13
8
A-7-5
CL
30
P10-5m
-
-
-
-
-
77,0
35
16
11
A-7-6
CL
31
P11-1m
-
-
-
-
-
86,0
43
13
13
A-7-5
ML
32
P11-3m
-
-
-
-
-
75,0
47
14
12
A-7-5
ML
33
P11-5m
-
-
-
-
-
60,0
44
13
7
A-7-5
ML
82
Tabela 4.10 - Compactação e metodologia MCT dos solos analisados (Curado, 1998;
Paranhos, 1998)
Jazida
γdmáx
wot
CBR
Expansão
no
(kN/m3)
(%)
(%)
(%)
1
15,2
24,0
17,0
0,2
1,51
35
46
2
14,0
28,3
13,3
0,0
1,80
35
3
13,3
31,2
9,1
0,0
1,99
4
13,4
30,6
10,7
0,0
5
14,5
28,0
10,9
6
14,1
25,1
7
14,1
8
c’
d’
PI
e’
Mini-
Grupo
CBR
MCT
1,01
-
LG’
3
0,85
10,9
LG’
69
13
0,75
10,1
LG’
1,83
55
29
0,87
9,3
LG’
0,0
1,56
35
32
0,96
9,2
LG’
13,4
0,1
1,51
21
17
1,03
9,5
LG’
29,0
13,4
0,0
1,89
11
10
1,24
-
NG’
14,3
27,7
11,8
0,1
1,80
84
29
0,81
11,1
LG’
9
14,4
28,9
19,4
0,0
1,65
89
6
0,66
20,7
LG’
10
18,2
13,4
14,5
0,0
0,86
22
103
1,24
-
NA’
11
14,0
30,4
5,4
0,0
1,54
39
13
0,86
6,0
LG’
12
13,7
30,1
13,6
0,2
1,48
6
0
1,50
-
NS’
13
14,3
29,8
11,0
0,0
1,66
54
0
0,72
7,7
LG’
14
15,3
25,8
13,1
0,1
1,28
51
27
0,87
10,4
LA’
15
14,3
29,0
11,7
0,0
1,74
20
0
1,00
8,2
LG’
16
14,6
28,1
8,9
0,0
1,69
92
7
0,66
8,5
LG’
17
13,1
29,2
10,3
0,0
1,60
66
19
0,79
8,5
LG’
18
-
-
-
-
0,23
39
93
0,48
-
LA
19
-
-
-
-
0,27
27
90
0,56
-
LA
20
-
-
-
-
0,11
09
80
1,04
-
NA
21
-
-
-
-
0,32
13
120
0,69
-
LA/NA
22
-
-
-
-
1,25
09
150
1,24
-
NS’
23
-
-
-
-
0,45
08
50
1,05
-
NA
24
-
-
-
-
0,42
16
100
0,76
-
LA
25
-
-
-
-
0,40
74
78
0,35
-
LA
26
-
-
-
-
0,43
37
122
0,59
-
LA
27
-
-
-
-
1,98
10
90
0,97
-
NS’
28
-
-
-
-
0,65
12
105
0,92
-
NA’
29
-
-
-
-
0,91
05
274
2,20
-
NS’
30
-
-
-
-
0,88
03
315
3,47
-
NS’
31
-
-
-
-
0,44
14
100
0,81
-
LA
32
-
-
-
-
0,20
34
70
0,43
-
LA
33
-
-
-
-
0,34
44
108
0,51
-
LA
(%)
83
As correlações realizadas entre as propriedades índices tradicionais e os
coeficientes encontrados na metodologia MCT podem ajudar a entender melhor o
comportamento dos solos lateríticos. Além disso, quando estas correlações são consideradas
simples, é possível prever algumas propriedades do solo sem que seja necessário executar
ensaios específicos mais complicados ou de maior custo.
Nogami e Villibor (1995) verificam que existe razoável correlação entre o
coeficiente c’ e o limite de liquidez (wL) e sugerem a possibilidade de desenvolver uma
classificação dos solos tropicais substituindo c’ por wL. Para os solos do Distrito Federal
verifica-se que esta substituição não seria de um modo geral possível, pois estas duas
propriedades quando correlacionadas conjuntamente para os solos arenosos e argilosos
apresentaram grande dispersão (Figura 4.39). No entanto, é possível perceber que tal
correlação seria em princípio aceitável para os solos arenosos e siltosos em que c’ aumenta
com a redução de wL (R2 = 0,90 ). O coeficiente c’ pode não apresentar boa correlação com as
propriedades índices tradicionais, pois corresponde a uma medida particular de deformação
durante a compactação.
70
60
wL (%)
50
40
30
20
10
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2
Coeficiente c'
LG' (Jazida 1)
NG' (Curado et al.,1998)
NA (Paranhos,1998)
NG' (Paranhos,1998)
LG' (Curado et al.,1998)
NS' (Curado et al.,1998)
NA' (Paranhos,1998)
LA' (Curado et al.,1998)
LA (Paranhos,1998)
NS' (Paranhos,1998)
Figura 4.39 - Comparação entre o coeficiente c’ e wL
84
Tem-se buscado ainda, relacionar c’ com o tamanho dos grãos. Nogami et al.
(1989) observam que um c’ elevado (maior que 1,5) caracteriza os solos argilosos e que c’
baixo (menor que 1,0) corresponde às areias e siltes não plásticos. Já para valores de c’
compreendidos entre 1,0 e 1,5 tem-se solos com uma grande variedade granulométrica como
as areias siltosas, areias argilosas, argilas arenosas, argilas siltosas e outros. Quando se
compara c’ com a porcentagem de finos passando na peneira 200 (0,075 mm) observa-se uma
grande dispersão no caso dos solos tropicais tanto de São Paulo como do Distrito Federal
(Figura 4.40). Tal fato pode ser explicado pela interferência da granulometria, forma dos
grãos e mineralogia nos valores de c’. No entanto, é importante observar que, apesar dos solos
estudados por Paranhos (1998) e Curado (1998) apresentarem teores semelhantes da fração
que passa na peneira de malha no 200, a classificação dos dois quanto à natureza da textura,
arenosa e argilosa respectivamente, é coincidente nos dois casos (Figura 4.38 e 4.40).
% passando na #200
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
0,5
1
1,5
Coeficiente c'
Mistura 1 (Nogami et al.,1989)
Mistura 3 (Nogami et al.,1989)
Distrito Federal (Jazida 1)
Distrito Federal (Paranhos,1998)
Misturas
1
2
3
2,5
Mistura 2 (Nogami et al.,1989)
São Paulo (Nogami et al.,1989)
Distrito Federal (Curado et al., 1998)
Finos
NS’
LG’
LG’
2
Peneiras limites
0,42-0,21 mm
0,42-0,21 mm
1,19-0,075 mm
Areias
Graduação
Má
Má
Boa
Cu
1,2
1,2
4,3
Cc
1,1
1,1
0,9
Figura 4.40 - Correlação entre o coeficiente c’ e a porcentagem que passa na peneira no 200
85
A literatura mostra que o coeficiente d’ relaciona-se diretamente com o peso
específico seco máximo (γdmax). Este fato pode ser visualizado na Figura 4.41 para os solos
dos Estados de Ohio (Road Research Laboratory, 1952) e Nova Iorque (Peak, 1976). Já para
os solos tropicais esta relação não é verificada. Na mesma figura, observa-se que tanto para os
solos do Estado de São Paulo (Nogami et al., 1989) como para os do Distrito Federal não é
possível obter um comportamento homogêneo. Cabe destacar que os três solos de
comportamento não laterítico estudados para o Distrito Federal se aproximam dos resultados
obtidos para Ohio e Nova Iorque. Além disso, conforme já observado, as argilas lateríticas
apresentam valores de d’ superiores a 20. Este valor está relacionado com as particularidades
de agregação desse solo e ao elevado teor de óxido de ferro e alumínio que ele apresenta.
21
Distrito Federal - Laterítico
(Jazida 1)
Distrito Federal - Laterítico
(Curado et al.,1998)
Distrito Federal - Não
Laterítico (Curado et al.,1998)
São Paulo - Não Laterítico
(Nogami et al.,1989)
São Paulo - Laterítico (Nogami
el al.,1989)
Ohio (Road Research
Laboratory,1951)
Nova Iorque (Peak,1976)
20
3
γ dmáx (kN/m )
19
18
17
16
15
14
13
1
10
Coeficiente d'
100
Figura 4.41 - Correlação entre o coeficiente d’ e o peso específico aparente seco máximo
A perda de massa por imersão (PI) pode ser relacionada com muitas
propriedades. Para a classificação MCT o valor de PI considerado corresponde a uma
determinada condição que varia se o solo tem baixa ou elevada massa específica. Em vários
trabalhos tem-se observado que o valor de PI diminui com o aumento da massa específica
seca em solos lateríticos. Para os solos lateríticos do Distrito Federal este fato não pode ser
86
visualizado (Figura 4.42). Já para os solos não lateríticos, mesmo com número limitado de
pontos, observa-se que com o aumento de PI tem-se o aumento da massa específica seca. Este
fato não corresponde aos resultados esperados, sendo necessário um número maior de ensaios
e solos estudados para que se conclua sobre o assunto para os solos regionais.
20,0
L aterítico (C urado et
al.,1998)
N ão L aterítico (C urado et
al.,1998)
19,0
3
γ d max (kN/m )
18,0
y = 0,0016x 2 - 0,0514x + 14,339
R 2 = 0,3045
17,0
y = 0,0438x + 13,682
R 2 = 0,9999
16,0
15,0
14,0
13,0
12,0
0
10
20
30
40
50 60
PI (% )
70
80
90
100 110
Figura 4.42 - Correlação entre PI e γdmax dos solos do Distrito Federal
4.2 - ENSAIOS DE CAMPO
Os ensaios de campo realizados nas camadas do trecho experimental foram:
frasco de areia, CBR “in situ”, viga Benkelman, prova de carga sobre placa e pressiômetro. A
seguir são apresentadas as metodologias usadas para a realização dos ensaios e os seus
resultados com as respectivas análises.
Nas provas de carga e nos ensaios de viga Benkelman, devido à maior área de
aplicação das cargas, as tensões atuam em mais de uma camada. Nesses casos, as análises a
serem apresentadas levam em conta somente a rigidez global da estrutura do pavimento. No
entanto, ressalta-se que, na continuidade da pesquisa, serão realizadas análises numéricas para
a determinação do módulo de deformação (E) de cada material. Com o conhecimento dos
módulos das camadas de revestimento, base e subleito tornar-se-á possível avaliar o
comportamento da estrutura do pavimento, verificando-se, através da realização de ensaios
periódicos, a velocidade de deterioração em função de cada tipo de base.
87
4.2.1 - Frasco de Areia
Este ensaio foi executado conforme a NBR-7185 (ABNT, 1986b) através do
qual determina-se a umidade e o peso específico aparente seco de campo. Utilizando-se esses
resultados e os oriundos dos ensaios de laboratório torna-se possível avaliar o grau de
compactação e o teor de umidade de campo em relação as especificações de projeto para que
se efetue a liberação do trecho compactado.
Os resultados obtidos nos ensaios realizados no subleito são apresentados na
Tabela 4.11 e nas Figuras 4.43 a 4.45, ressaltando que foram inicialmente especificados para
a compactação de campo um grau de compactação mínimo de 100% e uma faixa de umidade
compreendida entre menos 2% e mais 2% da ótima correspondente ao Proctor Normal. O
método de ensaios do DER-DF prevê a execução do frasco de areia de cinco em cinco estacas
(100 em 100 metros), sendo que no trecho experimental foram feitos ensaios em estacas
intermediárias. Portanto, quanto ao grau de compactação as estacas 120, 135, 152 e 160
ficaram fora da especificação de projeto. Quanto à umidade de campo apenas as estacas 120,
125, 135 e 156 ficaram dentro da faixa estabelecida.
Tabela 4.11 - Resultados do ensaio de frasco de areia realizado no subleito
Estaca
Posição
w (%) γd (kN/m3) wot (%)
GC (%)
γd máx
3
(kN/m )
direito
16,0
17,50
19,0
17,20
106
115
eixo
19,7
16,12
20,5
16,75
96
120
esquerdo
21,6
16,68
20,5
16,75
100
125
esquerdo
17,4
17,43
21,0
16,20
104
128
eixo
10,3
19,73
18,5
17,30
114
130
esquerdo
17,8
16,81
18,5
17,30
97
135
eixo
14,4
17,85
19,0
16,85
106
140
esquerdo
15,4
17,93
19,0
16,85
106
144
direito
16,4
17,78
19,0
16,85
106
145
esquerdo
11,9
19,07
20,5
16,75
114
148
eixo
13,2
17,72
20,5
16,75
106
150
direito
13,9
16,47
20,5
16,75
98
152
direito
16,7
17,24
21,0
16,20
106
155
direito
18,6
18,16
20,5
16,75
108
156
eixo
17,4
16,05
21,0
16,20
96
160
direito
17,4
17,43
21,0
16,20
108
162
esquerdo
18,3
17,30
21,5
15,80
107
165
eixo
19,0
16,64
21,5
15,80
103
170
88
Apesar da maioria dos pontos se encontrarem em uma umidade de
compactação inferior a faixa especificada (Figura 4.43), apenas quatro pontos não satisfazem
o critério estabelecido para o peso específico e grau de compactação (Figuras 4.44 e 4.45).
Isto mostra que pode ter ocorrido perda de umidade após a compactação do solo. A Figura
4.46 mostra a tendência de alinhamento dos pares de valores γd x w para laboratório e campo .
Verifica-se que os pontos estão localizados entre as curvas correspondentes a 65% e a 90% de
w (%)
grau de saturação.
25
23
21
19
17
15
13
11
9
7
110
115
120
125
130
Umidade de campo
135
140 145 150 155 160 165 170
Estacas
Faixa de variação de umidade especificada
175
d
3
(kN/m )
Figura 4.43 - Características do subleito ao longo do trecho quanto à umidade de compactação
de campo
22
21
20
19
18
17
16
15
14
110 115
120 125
130 135 140 145 150 155
Estacas
Peso específico aparente seco de campo
160 165
170 175
Limite mínimo para o peso específico
Figura 4.44 - Características do subleito ao longo do trecho quanto ao peso específico
aparente seco de campo
89
115
GC (%)
110
105
100
95
110 115
120 125 130
Grau de compactação
135 140 145 150 155 160 165 170 175
Estacas
Limite mínimo para o grau de compactação
Figura 4.45 - Características do subleito ao longo do trecho quanto ao grau de compactação
Observa-se também na Figura 4.46 que os pontos de laboratório apresentam
uma tendência linear (Equação 4.6) paralela à curva de saturação, enquanto que os pontos de
campo apresentam uma regressão polinomial (Equação 4.7) mostrando que o material na sua
maior parte foi compactado no ramo seco ou se encontrava no ramo seco quando foi realizada
a determinação da umidade de campo.
γ d = −0,39 w + 24,55
R 2 = 0,78
γ d = 0,02 w 2 − 0,91w + 26,95
R 2 = 0,81
onde:
• γd = peso específico aparente seco em kN/m3;
• w = umidade em %.
90
(4.6)
(4.7)
3
γd (kN/m )
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
w (%)
Laboratório
Campo
Curva de saturação (90 %)
Curva de saturação (65 %)
Polinômio (Campo )
Linear (Laboratório )
Figura 4.46 - Relação entre umidade e peso específico aparente seco de campo e de
laboratório dos materiais de subleito
Para as diferentes bases executadas e compactadas na energia Proctor
intermediário, os resultados são apresentados na Tabela 4.12 e nas Figuras 4.47 a 4.49.
Destaca-se que foram especificados em projeto um grau de compactação mínimo de 100% e
uma faixa de umidade variando de mais 2% a menos 2% da ótima.
A Tabela 4.12 mostra que, quanto ao grau de compactação, as estacas 125,
130, 147 e 152 ficaram fora das especificações de projeto. Quanto ao teor de umidade o
mesmo ocorreu para as estacas 125, 152, 153, 155 e 157.
Tabela 4.12 - Resultados do ensaio de frasco de areia realizado nas bases
Estaca
Material
w (%) γd (kN/m3) w ot (%) γd máx (kN/m3)
Solo Brita
4,3
22,50
7,2
22,66
125
Solo Brita
5,2
21,72
7,2
22,66
130
Expurgo
8,2
21,15
8,6
21,27
147
Solo Fino
19,8
15,82
24,0
16,00
152
Solo Fino
19,9
15,82
24,0
16,00
152
Solo Cal
20,0
17,07
25,1
15,40
153
Solo Cal
20,7
16,44
25,1
15,40
155
Solo Cal
20,8
16,80
25,1
15,40
157
Solo Fino
24,5
16,22
24,0
16,00
160
91
GC (%)
97
97
99
99
99
111
107
109
101
Observa-se que a maioria dos pontos da base de solo fino, solo-cal e de solobrita se encontram em uma umidade de compactação inferior a faixa especificada (Figura
4.47). Quanto ao peso específico e ao grau de compactação as bases de solo-brita, expurgo e
um ponto da base de solo fino não se encontram dentro dos critérios estabelecidos (Figuras
4.48 e 4.49). Logo, no campo esses materiais podem apresentar comportamento pior do que o
previsto em laboratório. Nas figuras os subtrechos estão identificados por letras cujos
significados são: SB (solo-brita), EX (expurgo), SF (solo fino), SC (solo-cal), S (geotêxtil
superior), I (geotêxtil inferior) e E (base envolopada).
SB
EX
SF
SC
S
I
E
30
w (%)
25
20
15
10
5
0
120
125
130
135
Umidade de campo
140
145
Estacas
150
155
160
165
Faixa de variação de umidade especificada
Figura 4.47 - Características das bases ao longo do trecho quanto à umidade de compactação
de campo
SB
EX
SF
SC
S
I
E
24
16
3
(kN/m )
20
d
22
18
14
12
120
125
130
135
140
145
Estacas
Peso específico aparente seco de campo
150
155
160
165
Limite mínimo
Figura 4.48 - Características das bases ao longo do trecho quanto ao peso específico aparente
seco de campo
92
GC (%)
SB
EX
SF
SC
S
I
E
112
110
108
106
104
102
100
98
96
94
120
125
130
135
G rau de co mpactação
140
145
E stacas
150
155
160
165
Limite mínimo para o grau de co mpactação
Figura 4.49 - Características das bases ao longo do trecho quanto ao grau de compactação
4.2.2 - CBR “in situ”
O CBR “in situ” foi baseado na norma NBR - 9895 (ABNT, 1987) para
laboratório, sendo que no campo o pistão padrão é fixado num caminhão carregado com 8,2 t
e a umidade de ensaio é a determinada em campo. Este sistema pode ser melhor visualizado
na Figura 4.50.
Como resultado obtém-se o Índice de Suporte Califórnia (ISC) ou “California
Bearing Ratio” (CBR) da camada da mesma forma que é determinado em laboratório e o
módulo de reação (kCBR) definido pela Equação 4.8:
k CBR =
Pr
r
(4.8)
onde:
• Pr = pressão aplicada no pistão necessária para produzir um determinado recalque;
• r = recalque (considerando metade das penetrações padrões: 1,27 e 2,54 mm).
Os resultados encontrados para o subleito são apresentados na Tabela 4.13 e
nas Figuras 4.51 a 4.54.
93
Figura 4.50 - Ensaio de CBR “in situ”
Tabela 4.13 - Resultado do ensaio de CBR “in situ” no subleito
Estaca
128 (1)
128 (2)
128 (3)
144 (1)
144 (2)
144 (3)
148 (1)
148 (2)
152 (1)
152 (2)
156 (1)
156 (2)
162 (1)
162 (2)
GC (%)
w (%)
104
14,5
103
16,0
114
10,5
98
16,4
108
14,8
104
13,0
CBR (%)
36,0
45,5
34,1
48,4
52,6
55,0
53,1
54,0
56,9
59,7
55,9
57,8
47,4
49,3
94
kCBR1,27
(MPa/m)
944,9
1023,6
787,4
1339,6
1417,3
1732,3
1574,8
1653,5
1732,3
1811,0
1653,5
1732,3
1102,4
944,9
kCBR2,54
(MPa/m)
905,5
1023,6
748,0
1181,1
1417,3
1456,7
1456,7
1496,1
1535,4
1653,5
1535,4
1535,4
1102,4
944,9
Na Figura 4.51 são mostradas as curvas da pressão x penetração do subleito.
Em algumas estacas foram realizados ensaios mudando a posição de aplicação (cerca de 20
cm) para verificar se ocorriam grandes variações. Os números 1 a 3 dispostos entre parênteses
diferenciam os ensaios realizados na mesma estaca. Tanto a Tabela 4.13 como a Figura 4.51
mostram que a repetibilidade do ensaio de campo não é pior que a do ensaio de laboratório.
As Figuras 4.52 a 4.54 mostram o comportamento do subleito ao longo do trecho
experimental utilizando-se valores médios dos ensaios para cada estaca.
8
Pressão (MPa/m)
7
6
5
4
3
2
1
0
0
1
2
Estaca 128 (1)
Estaca 144 (2)
Estaca 152 (1)
Estaca 162 (1)
3
4
5
6
Penetração (mm)
Estaca 128 (2)
Estaca 144 (3)
Estaca 152 (2)
Estaca 162 (2)
7
Estaca 128 (3)
Estaca 148 (1)
Estaca 156 (1)
8
9
10
Estaca 144 (1)
Estaca 148 (2)
Estaca 156 (2)
Figura 4.51 - Curvas pressão x penetração do subleito
25,0
20,0
w (%)
15,0
10,0
5,0
0,0
125
130
135
140
145
150
Estacas
155
160
w CBR de campo
w ot laboratório
w do ensaio de frasco de areia
w CBR max
165
170
Figura 4.52 - Características do subleito ao longo do trecho quanto às umidades
95
60,0
CBR (%)
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
125
130
135
140
145
150
Estacas
155
160
165
170
CBR campo
CBR de laboratório em w ot na condição inundada
CBR máximo de laboratório na condição inundada
k CBR (MPa/m)
Figura 4.53 - Características do subleito ao longo do trecho quanto aos valores médios de
CBR
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
125
130
135
140
145
150
Estacas
155
160
165
170
k CBR1,27 de campo
k CBR2,54 de campo
k CBR1,27 de laboratório em wot
k CBR2,54 de laboratório em wot
kCBR1,27 máximo de laboratório na condição inundada
kCBR2,54 máximo de laboratório na condição inundada
Figura 4.54 - Características do subleito ao longo do trecho quanto aos valores médios dos
módulos de reação
96
Observa-se que as umidades do subleito são menores que as umidades ótimas
determinadas para as estacas. Nas estacas 128, 148, 156 e 162 as umidades do ensaio de CBR
“in situ” são menores do que as umidades determinadas durante a compactação no campo. O
CBR de campo apresenta em todas as estacas valores superiores aos encontrados em
laboratório. Esse fato pode ser explicado pelo ensaio em laboratório ser realizado sobre
corpos de prova que foram inundados durante quatro dias em água. No campo esta condição
não acontece. Isto mostra que para os solos finos a condição inundada é muito severa para os
projetos de pavimento, onde a umidade de equilíbrio é normalmente menor ou igual a de
compactação.
Os módulos de reação kCBR acompanham a tendência do CBR, sendo que os
valores de campo são maiores que os de laboratório. Observa-se que, em geral, os módulos
encontrados para a penetração de 1,27 mm não são muito maiores que os determinados para a
penetração de 2,54 mm indicando, assim, um comportamento bastante elástico linear até 2,54
mm de penetração.
A Tabela 4.14 apresenta os resultados do ensaio de CBR “in situ” para as
bases. A Figura 4.55 mostra as curvas de pressão x penetração, sendo que as letras
apresentadas na legenda indicam o tipo de base: SB (solo-brita), EX (expurgo), SF (solo fino)
e SC (solo-cal). Cabe destacar que o solo fino a um grau de compactação de 109% apresenta
valores de CBR e kCBR compatíveis com o do solo brita a 97% de grau de compactação e
superior ao expurgo com 99% de grau de compactação. Nas bases a repetibilidade dos ensaios
foi muito boa, mesmo para os materiais granulares como o expurgo e solo-brita.
Tabela 4.14 - Resultados dos ensaios de CBR “in situ” nas bases
Estaca
Material
GC (%)
w (%)
CBR (%)
129 (1)
129 (2)
146 (1)
146 (2)
152 (1)
152 (2)
156 (1)
156 (2)
158 (1)
158 (2)
Solo-Brita
97
5,2
Expurgo
99
3,5
Solo Fino
96
20,7
Solo-Cal
107
21,3
Solo Fino
109
19,1
56,9
55,0
49,3
50,3
34,8
35,7
39,8
38,9
58,0
54,1
97
kCBR1,27
(MPa/m)
1968,5
1496,1
1496,1
1259,8
787,4
944,9
866,1
944,9
1732,3
1732,3
kCBR2,54
(MPa/m)
1574,8
1496,1
1259,8
1259,8
629,9
826,8
866,1
944,9
1574,8
1456,7
Pressão (MPa)
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
1
2
Estaca 129+10 (1) - SB
Estaca 146 (2) - EX
Estaca 156 (1) - SC
Estaca 158 (2) - SF
3
4
5
6
Penetração (mm)
Estaca 129+10 (2) - SB
Estaca 152 (1) - SF
Estaca 156 (2) - SC
7
8
9
10
Estaca 146 (1) - EX
Estaca 152 (2) - SF
Estaca 158 (1) - SF
Figura 4.55 - Curvas pressão x penetração nas bases dos diversos pavimentos
Devido a mudanças da localização inicialmente determinada para a execução
do trecho experimental e da divisão do mesmo em subtrechos os ensaios da base não foram
realizados sobre as mesmas estacas ensaiadas no subleito. De uma forma geral essas
mudanças não devem interferir na análise final a que esse projeto se propõe, mesmo porque o
trecho estudado para as bases encontra-se dentro do estudado para o subleito.
Nas Figuras 4.56 a 4.58 são mostradas as características das bases quanto à
umidade, CBR e módulo de reação. Os tipos de bases para cada subtrecho são identificadas
pelas seguintes abreviações: SB (solo-brita), EX (expurgo), SF (solo fino), SC (solo-cal) e S
(solo fino com geotêxtil superior).
Os teores de umidade para os quais foram realizados os CBR de campo são
inferiores aos que correspondem em laboratório à umidade ótima e ao CBR máximo (Figura
4.56).
Apenas o solo-brita e o solo-cal apresentaram CBR de campo inferiores ao de
laboratório, apesar da condição não inundada (Figura 4.57). Tal constatação aponta para a
98
maior dificuldade em se obter no campo uma boa mistura para estes materiais. No caso do
solo-cal, os resultados concordam com os obtidos em laboratório com relação ao efeito da
inundação
SB
EX
SF
SC
S
25,0
w (%)
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
125
130
135
w CBR campo
140
145
Estacas
w ot laboratório
150
w campo (frasco de areia)
155
160
w CBR máx
Figura 4.56 - Características das bases ao longo do trecho quanto às umidades
SB
EX
SF
SC
S
100,0
CBR (%)
80,0
60,0
40,0
20,0
0,0
125
130
135
140
145
Estacas
150
155
160
CBR campo
CBR de laboratório em w ot na condição inundada
CBR máximo de laboratório na condição inundada
Figura 4.57 - Características das bases ao longo do trecho quanto aos valores médios de CBR
99
SB
EX
SF
SC
S
k CBR (MPa/m)
3000
2500
2000
1500
1000
500
125
130
135
140
145
150
155
160
Estacas
k C BR1,27 de campo
k C BR2,54 de campo
k C BR1,27 de laboratório em wot
k C BR2,54 de laboratório em wot
kC BR1,27 máximo de laboratório na condição inundada
kC BR2,54 máximo de laboratório na condição inundada
Figura 4.58 - Características das bases ao longo do trecho quanto aos valores médios dos
módulos de reação
Para uma umidade de campo (3,5%) bem menor do que a ótima (8,3%), a base
de expurgo teve um valor para o CBR de campo (50,3%) maior que o valor do CBR de
laboratório (27%). Tal comportamento se deve à condição não inundada de campo que pode
gerar uma contribuição significativa da sucção.
Para a base de solo fino da Estaca 152 a umidade de campo estava 3% abaixo
da ótima e o CBR de campo (35,3%) foi maior que o CBR de laboratório (23%). Já para a
base de solo fino da Estaca 158 a umidade de campo estava cerca de 4,5% menor que a ótima
e o CBR de campo apresentou valores da ordem de 54%, sendo maior do que o valor
determinado em laboratório (23%). O fato da base da Estaca 158 estar mais seca que a base
de solo fino da Estaca 152 pode explicar o valor mais elevado do seu CBR de campo. Isso
mostra a importância de se evitar infiltração de água em bases de solos finos argilosos.
100
4.2.3 - Viga Benkelman
Este ensaio foi executado de acordo com a especificação ME 24 (DNER,
1975). A Figura 4.59 ilustra a sua realização, onde é possível determinar as deflexões no
pavimento ocorridas devido a ação de um caminhão carregado com 8,2 t. Dentre os resultados
obtidos tem-se a deflexão real do pavimento no ponto de prova (Do), o raio de curvatura (R) e
a bacia de deslocamento. O módulo de reação do ensaio de viga kVIGA foi definido pela
Equação 4.9:
k VIGA =
P
Do
sendo:
• P = pressão aplicada no pavimento pelo pneu do caminhão.
Figura 4.59 - Execução do ensaio de Viga Benkelman
101
(4.9)
Os resultados obtidos para o subleito são apresentados na Tabela 4.15 e nas
Figuras A.1 e A.2 do Apêndice A. Com os resultados do ensaio determinou-se a média ( X )
dos parâmetros analisados e o desvio padrão (s) correspondente. Fixando-se um intervalo com
a soma e a diferença entre a média e o desvio padrão, desconsiderou-se os valores que não se
enquadravam nessa faixa e calculou-se a média final ( X FINAL) e o desvio padrão final (s
FINAL).
A Figura 4.60 apresenta as bacias de deslocamentos médias para os materiais de corte
e aterro.
Tabela 4.15 - Resultados do ensaio de viga Benkelman no subleito
Estaca
Local
Do ( x 0,01mm)
R (m)
RDo (m.mm)
126 + 10
127 + 10
128 + 10
129 + 10
157 + 10
158 + 10
159 + 10
160 + 10
161 + 10
corte
corte
corte
corte
corte
corte
corte
corte
corte
72,3
36,1
40,2
84,3
56,2
82,3
70,3
70,3
64,3
64,0
17,0
66,7
6,6
84,3
104,4
70,3
50,2
80,3
152,6
32,1
74,3
38,2
74,3
96,4
64,3
98,4
30,1
70,3
71,8
34,2
71,9
259,4
311,2
222,3
222,3
259,4
311,2
259,4
311,2
155,6
256,9
51,9
244,6
20,3
222,3
311,2
259,4
194,5
155,6
155,6
311,2
155,6
259,4
172,9
155,6
172,9
155,6
259,4
259,4
200,6
55,8
164,8
18750,0
11250,0
8928,6
18750,0
14583,3
25625,0
18229,2
21875,0
10000,0
16314,8
18750,0
32500,0
18229,2
9765,6
12500,0
23750,0
10000,0
11562,5
9895,8
12847,2
15000,0
11111,1
15312,5
7812,5
18229,2
11849,1
X
s
X FINAL
s FINAL
142 + 10
143 + 10
144 + 10
145 + 10
146 + 10
147 + 10
148 + 10
149 + 10
150 + 10
151 + 10
152 + 10
153 + 10
154 + 10
155 + 10
156 + 10
X
s
FINAL
aterro
aterro
aterro
aterro
aterro
aterro
aterro
aterro
aterro
aterro
aterro
aterro
aterro
aterro
aterro
102
kVIGA
(MPa/m)
774,6
1549,2
1394,3
663,9
995,9
680,1
796,7
796,7
871,4
947,0
315,7
797,0
113,2
663,9
536,3
796,7
1115,4
697,1
366,9
1742,9
753,7
1467,7
753,7
581,0
871,4
569,1
1859,0
796,7
964,6
480,5
767,3
19,5
s FINAL
14,3
-
174,1
Pode-se observar que, no subleito, Do variou entre 32,1x10-2 mm e
152,6x10-2 mm, mostrando a não homogeneidade do material. O raio de curvatura (R)
mostrou valores maiores que 100 m em todas as estacas, chegando ao valor máximo de 311,2
m. Segundo a norma PRO-11(DNER, 1979), R > 100 m indica bom comportamento
estrutural. Moreira (1977) sugere que valores superiores a 5500 m.mm para o produto RDo
significam pavimentos sem problemas estruturais. Neste caso, RDo variou de 7812,5 m.mm a
32500,0 m.mm sendo que a média no trecho em corte foi de 16314,8 m.mm e no aterro foi de
11849,1 m.mm. No entanto, a Figura 4.59 mostra que as bacias de deformação média dos
trechos em corte e em aterro são bastantes próximas, o que é bom para a análise comparativa
dos resultados. Já o módulo de reação do subleito apresentou valores variando entre 366,9
MPa/m e 1859,0 MPa/m. Logo, pelo ensaio de viga Benkelman pode-se concluir que o
subleito analisado possui comportamento estrutural satisfatório apesar dos valores de desvio
padrão elevados.
0
25
50
Distância (cm)
75 100 125 150 175 200 225
Deslocamento ( x 0,01 mm)
0
10
20
30
40
50
60
Aterro
Corte
70
80
Figura 4.60 - Bacias de deslocamentos - ensaio sobre o subleito - curvas médias
103
A Tabela 4.16 mostra os resultados encontrados para as bases, sendo que os
ensaios foram realizados sobre a base já imprimada. Para a análise dos dados considerou-se a
média e o desvio padrão de todos os pontos sem delimitar uma faixa de variação e sem
calcular uma média final pelo fato de se ter um número limitado de pontos. Nas Figuras A.3 a
A.7, apresentadas no Apêndice A, tem-se as curvas médias e as curvas limites para cada tipo
de material da base. A Figura 4.61 apresenta as curvas médias para todos os materiais de base.
Tabela 4.16 - Resultados dos ensaios de viga Benkelman nas bases
Estaca
Material
Do
R
RDo
( x 0,01 mm)
(m)
(m.mm)
70,3
172,9
12152,8
126 + 10 Solo-Brita
98,4
172,9
17013,9
127 + 10
70,3
172,9
12152,8
128 + 10
96,4
155,6
15000,0
129 + 10
83,9
168,6
14145,5
X
15,7
8,7
s
Expurgo
52,2
311,2
16250,0
145 + 10
70,3
259,4
18229,2
146 + 10
56,2
259,4
14583,3
147 + 10
54,2
311,2
16875,0
148 + 10
58,2
285,3
16604,5
X
8,2
29,9
s
Solo Fino
54,2
311,2
16875,0
149 + 10
84,3
259,4
21875,0
150 + 10
94,4
389,0
36718,8
151 + 10
70,3
311,2
21875,0
152 + 10
54,2
259,4
14062,5
157 + 10
80,3
311,2
25000,0
158 + 10
73,0
306,9
22754,9
X
16,5
87,6
s
Solo-Cal
86,4
518,7
44791,7
153 + 10
82,3
311,2
25625,0
154 + 10
52,2
389,0
20312,5
155 + 10
90,4
259,4
23437,5
156 + 10
77,8
369,6
28754,9
X
17,4
112,8
s
90,4
311,2
28125,0
159 + 10 Solo Fino*
84,3
311,2
26250,0
160 + 10
86,4
389,0
33593,8
161 + 10
87,0
337,1
29327,7
X
3,1
44,9
s
*existe uma camada de geotêxtil entre o subleito e a base
104
kVIGA
(MPa/m)
796,7
569,1
796,7
581,0
685,9
128,1
1072,5
796,7
995,9
1032,8
974,5
122,6
1032,8
663,9
593,3
796,7
1032,8
697,1
802,8
189,8
648,5
680,1
1072,5
619,7
755,2
213,0
619,7
663,9
648,5
644,0
22,4
Quanto à deflexão Do, a base de expurgo apresentou menor valor e as demais
bases tiveram valores aproximados. O raio de curvatura das bases foi maior do que 100 m,
sendo que a base de solo brita obteve menor valor e a de solo-cal o maior. Os valores do
produto RDo foi superior a 5500 m.mm em todos os casos, sendo que a base de solo-brita
apresentou pior comportamento. Já as bases de solo cal e de solo fino com geotêxtil na
camada inferior (entre subleito e base) mostraram valores elevados. Quanto ao módulo de
reação, a base de expurgo mostrou maior valor e as demais bases apresentaram valores
semelhantes.
Pelas bacias de deslocamentos médias (Figura 4.61) observa-se que a base de
expurgo se destaca das demais, apresentando melhor comportamento. As demais bases
apresentam comportamento semelhante.
Deslocamento ( x 0,01 mm)
0
25
50
Distância (cm)
75 100 125 150 175 200 225
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Solo Brita
Solo Fino
Solo Fino (geotêxtil inferior)
Expurgo
Solo Cal
Figura 4.61 - Bacias de deslocamentos sobre as bases - curvas médias
105
As Figuras 4.62 a 4.64 apresentam os resultados dos parâmetros Do, R e kVIGA
ao longo da via para os materiais de subleito e base. Para as bases os subtrechos são
identificados para cada tipo de material: SB (solo-brita), EX (expurgo), SF (solo fino), SC
(solo-cal), S (solo fino com geotêxtil superior), I (solo fino com geotêxtil inferior) e E (base
de solo fino envelopada). Observa-se nessas figuras que os resultados obtidos para as bases
tendem a ser melhores que o do subleito.
Do ( x 0,01 mm)
SB
EX
SF
SC
S
I
160
140
120
100
80
60
40
20
0
E
Subleito
Base
125
130
135
140
145
Estacas
150
155
160
165
Figura 4.62 - Valores de Do para os ensaios realizados sobre o subleito e a base ao longo do
trecho
SB
EX
SF
SC
600
I
E
Subleito
Base
500
R (m)
S
400
300
200
100
0
125
130
135
140
145
Estacas
150
155
160
165
Figura 4.63 - Valores de R para os ensaios realizados sobre o subleito e a base ao longo do
trecho
106
SB
EX
SF
SC
kVIGA(MPa/m)
2200
S
I
E
Subleito
Base
1700
1200
700
200
125
130
135
140
145
Estacas
150
155
160
165
Figura 4.64 - Valores de kVIGA para os ensaios realizados sobre o subleito e a base ao longo
do trecho
A Tabela 4.17 e as Figuras A.8 a A.14 apresentam os resultados obtidos pelo
ensaio de viga logo após a execução do revestimento (ensaio 1). A Figura 4.65 mostra as
curvas médias das bacias de deslocamentos dos subtrechos.
Deslocamento ( x 0,01 mm)
0
25
50
Distância (cm)
75 100 125 150 175 200 225
0
20
40
60
80
100
Solo Brita
Solo Fino
Solo Fino (geotêxtil superior)
Solo Fino (envelopado)
Expurgo
Solo Cal
Solo Fino (geotêxtil inferior)
Figura 4.65 - Bacias de deslocamentos - ensaio sobre revestimento (ensaio 1) - curvas médias
107
Tabela 4.17 - Resultados do ensaio de viga Benkelman no revestimento logo após a execução
(ensaio 1)
Estaca
126 + 10
127 + 10
128 + 10
129 + 10
Materiais de
base
Solo-Brita
X
s
145 + 10
146 + 10
147 + 10
148 + 10
Expurgo
X
s
149 + 10
150 + 10
151 + 10
152 + 10
Solo Fino
X
s
153 + 10
154 + 10
155 + 10
156 + 10
Solo-Cal
X
s
157 + 10
158 + 10
Solo Fino
geotêxtil entre
base e
revestimento
X
s
159 + 10
160 + 10
Solo Fino
geotêxtil entre
subleito e base
X
s
161 + 10
Solo Fino
envelopado
Do
( x 0,01mm)
58,2
64,3
70,3
54,2
61,8
7,1
62,3
54,2
80,3
58,2
63,8
11,5
104,4
94,4
88,4
90,4
94,4
7,1
62,3
76,3
82,3
66,3
71,8
9,2
80,3
82,3
R (m)
RDo (m.mm)
311,2
389,0
259,4
259,4
304,8
61,3
389,0
311,2
311,2
311,2
330,7
38,9
259,4
259,4
311,2
194,5
256,1
47,8
259,4
311,2
311,2
259,4
285,3
29,9
389,0
259,4
22656,3
20000,0
18229,2
14062,5
18836,6
24234,7
16867,0
24989,1
18111,8
21098,7
27081,4
24487,4
27510,1
17582,8
24175,8
16160,6
23744,6
25611,8
17198,2
20484,5
31236,7
21348,6
kVIGA
(MPa/m)
961,6
871,4
796,7
1032,8
915,6
103,2
899,5
1032,8
697,1
961,6
897,8
144,4
536,3
593,3
633,8
619,7
595,8
43,1
899,5
733,8
680,1
845,0
789,6
100,4
697,1
680,1
81,3
1,4
74,3
78,3
324,2
91,6
259,4
311,2
26357,5
19273,4
24367,0
688,6
12,0
753,7
715,0
76,3
2,8
52,2
285,3
36,6
311,2
21768,4
16244,6
734,4
27,4
1072,5
No ensaio realizado sobre o revestimento de tratamento superficial duplo com
espessura aproximada de 3 cm a deflexão Do variou entre 52,2 x 10-2 mm e 104,4 x 10-2mm.
108
O raio de curvatura (R) mostrou valores maiores que 100 m em todas as estacas, chegando ao
valor mínimo de 194,5 m e máximo de 389,0 m. O produto RDo apresentou valores
satisfatórios, variando de 14062,5 m.mm a 31236,7 m.mm. O módulo de reação variou entre
536,3 MPa/m e 1072,5 MPa/m. Desta forma, conclui-se que, por este ensaio, toda a estrutura
do pavimento apresenta bom desempenho, pois atende aos limites de R > 100 m e RDo >
5500 m.mm.
Apesar do número limitado de pontos, o ensaio de viga executado nesta etapa
permite uma melhor visualização da influência do material da base sobre o comportamento
estrutural do pavimento. Pelas bacias de deslocamentos médias apresentadas na Figura 4.64
observa-se que o subtrecho em base de solo fino envelopado, seguido dos subtrechos em solobrita e expurgo, apresentam os melhores comportamentos. Em seguida tem-se os subtrechos
em solo- cal, solo fino com geotêxtil entre subleito e base, solo fino com geotêxtil entre base e
revestimento e por último, o trecho em solo fino.
Para melhor entender o comportamento das estruturas de pavimento foi
realizada mais uma série de ensaios após o período de quatro meses de funcionamento da
rodovia, durante o início da estação chuvosa (dezembro de 1998). Até a data do ensaio a
estação climatológica da Universidade de Brasília (UnB) já havia registrado uma precipitação
acumulada de 322,3 mm. Os resultados dos ensaios de viga são apresentados na Tabela 4.18 e
nas Figuras A.15 a A.21. A Figura 4.66 mostra as bacias de deslocamentos médias para os
ensaios realizados sobre cada tipo de base.
Nesta nova etapa aumentou-se o número de pontos ensaiados objetivando
encontrar resultados mais representativos. Observa-se que, devido ao equilíbrio de umidade
com o tempo, os resultados em cada subtrecho se tornaram muito mais homogêneos
permitindo, assim, além do acompanhamento do desempenho, uma melhor comparação entre
os diferentes tipos de estruturas de pavimento executadas.
Tabela 4.18 - Resultados do ensaio de viga Benkelman no revestimento quatro meses após
sua execução (ensaio 2)
Estaca
Materiais de
Do
R (m)
109
RDo
kVIGA
126
126+5
126+10
126+15
127
127+5
127+10
127+15
128
128+5
128+10
128+15
129
129+5
129+10
129+15
130
base
Solo-Brita
X
s
X FINAL
145
145+5
145+10
145+15
146
146+5
146+10
146+15
147
147+5
147+10
147+15
148
148+5
148+10
148+15
149
Expurgo
X
s
X FINAL
( x 0,01 mm)
52,2
78,3
62,3
70,3
64,3
74,3
78,3
78,3
70,3
80,3
64,3
74,3
64,3
70,3
80,3
68,3
86,4
71,6
8,5
72,0
76,3
88,4
74,3
90,4
70,3
92,4
62,3
84,3
70,3
84,3
72,3
98,4
64,3
86,4
70,3
94,4
78,3
79,9
10,9
79,9
311,2
311,2
311,2
311,2
259,4
311,2
311,2
389,0
389,0
259,4
311,2
311,2
389,0
259,04
389,0
311,2
222,3
315,1
50,0
311,2
311,2
259,4
259,4
259,4
259,4
311,2
311,2
259,4
289,0
311,2
311,2
311,2
259,4
259,4
259,4
311,2
259,4
282,5
25,8
262,4
Continuação da Tabela 4.18
110
(m.mm)
16250,0
24375,0
19375,0
21875,0
16666,7
23125,0
24375,0
30468,8
27343,8
20833,3
20000,0
23125,0
25000,0
18229,2
31250,0
21250,0
19196,4
22406,4
23750,0
22916,7
19270,8
23437,5
18229,2
28750,0
19375,0
21875,0
20316,7
26250,0
22500,0
30625,0
16666,7
22395,8
18229,2
29375,0
20315,5
20965,8
(MPa/m)
1072,5
715,0
899,5
796,7
871,4
753,7
715,0
715,0
796,7
697,1
871,4
753,7
871,4
796,7
697,1
820,2
648,5
793,6
102,9
776,5
733,8
633,8
753,7
619,7
796,7
606,2
899,5
663,9
796,7
663,9
774,6
569,1
871,4
648,5
796,7
593,3
715,0
713,9
99,1
730,5
Estaca
149+5
149+10
149+15
150
150+5
150+10
150+15
151
151+5
151+10
151+15
152
152+5
152+10
152+15
153
Materiais de
base
Solo Fino
X
s
X FINAL
153+5
153+10
153+15
154
154+5
154+10
154+15
155
155+5
155+10
155+15
156
156+5
156+10
156+15
157
X
s
X FINAL
Solo-Cal
Do
( x 0,01 mm)
90,4
92,4
84,3
88,4
82,3
90,4
92,4
68,3
94,4
120,5
90,4
78,3
86,4
86,4
88,4
88,4
88,9
10,6
86,8
94,4
112,5
76,3
82,3
84,3
60,2
78,3
72,3
78,3
66,3
90,4
76,3
84,3
96,4
88,4
74,3
82,2
12,6
81,7
Continuação da Tabela 4.18
Estaca
Materiais de
Do
base
( x 0,01 mm)
R (m)
259,4
311,2
259,4
389,0
311,2
311,2
311,2
259,4
311,2
311,2
259,4
359,0
222,3
222,3
311,2
311,2
295,0
45,2
293,9
259,4
259,4
311,2
259,4
311,2
222,3
389,0
311,2
259,4
259,4
311,2
222,3
259,4
311,2
311,2
311,2
285,5
42,7
287,8
R (m)
111
RDo
(m.mm)
23437,5
28750,0
21875,0
34315,0
25625,0
28125,0
28750,0
17708,3
29375,0
37500,0
23437,5
38109,7
19196,4
19196,4
27500,0
27500,0
25510,5
24479,2
29166,7
23750,0
21354,2
26250,0
13392,9
30468,8
22500,0
20312,5
17187,5
28125,0
16964,3
21875,0
30000,0
27500,0
23125,0
23513,3
kVIGA
(MPa/m)
619,7
606,2
663,9
633,8
680,1
619,7
606,2
820,2
593,3
464,8
619,7
715,0
648,5
648,5
633,8
633,8
638,0
71,6
631,3
53,3
498,0
733,8
680,1
663,9
929,5
715,0
774,6
715,0
845,0
619,7
733,8
663,9
581,0
663,8
753,7
697,8
103,9
701,6
RDo
(m.mm)
kVIGA
(MPa/m)
157+5
157+10
157+15
158
158+5
158+10
158+15
159
Solo Fino
com geotêxtil
entre base e
revestimento
X
s
X FINAL
159+5
159+10
159+15
160
160+5
160+10
160+15
161
Solo Fino
com geotêxtil
entre subleito
e base
X
s
X FINAL
161+5
161+10
161+15
162
162+5
162+10
162+15
163
X
s
X FINAL
Solo Fino
envelopado
74,3
106,4
80,3
68,3
84,3
74,3
116,5
84,3
86,1
16,8
77,6
94,4
92,4
102,4
96,4
84,3
84,3
94,4
84,3
91,6
6,7
90,1
102,4
98,4
74,3
102,4
96,4
96,4
122,5
82,3
96,9
14,4
99,2
311,2
222,3
259,4
311,2
389,0
311,2
222,3
311,2
292,2
55,6
300,8
311,2
259,4
194,5
222,3
311,2
259,4
259,4
359,0
272,1
52,9
270,5
194,5
311,2
259,4
259,4
311,2
311,2
311,2
311,2
283,7
43,0
296,4
23125,0
23660,0
20833,3
21250,0
32812,5
23125,0
25892,9
26250,0
23342,1
29375,0
23958,3
19921,9
21428,6
26250,0
21875,0
24479,2
30263,7
24372,1
19921,9
30625,0
19270,8
26562,8
30000,0
30000,0
38125,0
25625,0
29402,9
753,7
526,1
697,1
820,2
663,9
753,7
480,8
663,9
669,9
115,8
706,5
593,3
606,2
546,8
581,0
663,9
663,9
593,3
663,9
614,0
44,7
593,5
546,8
569,1
753,7
546,8
581,0
581,0
457,1
680,1
589,5
90,2
564,9
Quando compara-se os resultados obtidos com os da etapa anterior para os
diferentes subtrechos, observa-se que os valores dos parâmetros analisados estão agora
bastantes próximos. Pode-se considerar a seguinte ordem crescente de qualidade: base de
solo-brita, expurgo, solo fino com geotêxtil entre base e revestimento, solo-cal, solo fino, solo
fino com geotêxtil entre subleito e base e finalmente base de solo fino envelopada.
Observa-se ainda que, de um modo geral, todas as bases apresentaram
comportamento pior durante o período chuvoso (após quatro meses de uso) quando
112
comparado com o término da construção. De qualquer modo considera-se prematuro a
elaboração de uma análise comparativa a respeito do comportamento dos diferentes tipos de
estruturas de pavimento executadas.
A Figura 4.66 apresenta as curvas médias das bacias de deformação tanto do
ensaio realizado logo após a execução (ensaio 1) como do ensaio realizado quatro meses
depois (ensaio 2), onde os tipos de bases são indicados pelas seguintes abreviações: SB - solo
brita, EX - expurgo, SF - solo fino, SC - solo cal, S - solo fino com geotêxtil superior (entre a
base e o revestimento), I - solo fino com geotêxtil inferior (entre subleito e base), E - solo fino
envelopado.
0
25
50
75
100
Distância (cm)
125
150
175
200
225
250
0
10
Deslocamento (x 0,01 mm)
20
30
SB(1)
EX(1)
SF(1)
SC (1)
S (1)
I (1)
E (1)
SB (2)
EX(2)
SF (2)
SC (2)
S (2)
I (2)
E(2)
40
50
60
70
80
90
100
Figura 4.66 - Bacias de deslocamentos - ensaios sobre o revestimento (ensaios 1 e 2) - curvas
médias
Com base em todos os ensaios de viga realizados sobre o revestimento são
apresentadas nas Figuras 4.67 a 4.69 o comportamento de Do, R e kVIGA ao longo do trecho
experimental. Os tipos de bases são identificados por: SB (solo-brita), EX (expurgo), SF (solo
113
fino), SC (solo-cal), S (solo fino com geotêxtil superior), I (solo fino com geotêxtil inferior) e
E (base de solo fino envelopada).
SB
EX
SF
SC
S
I
E
Do ( x 0,01 mm)
140
120
100
80
60
40
20
125
130
135
140
145
Estacas
Revestimento (Ensaio 1)
150
155
160
165
Revestimento (Ensaio 2)
Figura 4.67 - Valores de Do para os ensaios realizados sobre o revestimento ao longo do
trecho
R (m)
SB
EX
SF
SC
S
I
E
500
450
400
350
300
250
200
150
100
125
130
135
140
145
150
155
160
165
Estacas
Revestimento (Ensaio 1)
Revestimento (Ensaio 2)
Figura 4.68 - Valores de R para os ensaios realizados sobre o revestimento ao longo do trecho
SB
EX
114
SF
SC
S
I
E
kVIGA(MPa/m)
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
125
130
135
140
145
Estacas
Revestimento (Ensaio 1)
150
155
160
165
Revestimento (Ensaio 2)
Figura 4.69 - Valores de kVIGA para os ensaios realizados sobre o revestimento ao longo do
trecho
4.2.4 - Prova de carga sobre placa
O ensaio de placa foi realizado utilizando-se um sistema consistindo de uma
placa metálica com 25 cm de diâmetro e 2,54 cm de espessura, apoiada sobre a superfície
regularizada e nivelada da camada a ser ensaiada. Sobre a placa foi colocado um macaco e
sobre este uma célula de carga para medir a carga aplicada. Sobre a placa foram colocados
quatro deflectômetros diametralmente opostos, presos por meio de bases magnéticas a uma
viga metálica medindo 3 m de comprimento e apoiada fora da área de interferência do ensaio.
Como sistema de reação foi utilizado um caminhão carregado com 8,2 tf. A prova de carga
realizada foi a do tipo rápida com estágios de carregamento e descarregamento a cada 5
minutos. A Figura 4.70 ilustra o esquema da prova de carga.
Deve-se ressaltar que optou-se pela realização da prova de carga rápida por ser
problemático bloquear a rodovia durante uma período de tempo maior. Além disso, já foi
verificado em experiências anteriores que os resultados apresentados pelos ensaios do tipo
lento ou rápido não são muito diferentes quando se trata de solos compactados no ramo seco,
onde a maioria dos recalques se processa de modo imediato.
115
Figura 4.70 - Prova de carga realizada no pavimento
Como resultados do ensaio obtêm-se a curva de tensão x deslocamento e o
módulo de reação do ensaio de placa (kPLACA) definido pela Equação 4.10:
k
PLACA
=
P
r
r
(4.10)
onde:
• Pr = pressão aplicada na placa necessária para produzir um determinado recalque (pressão
máxima adotada igual a 0,8 MPa);
• r = recalque.
Os parâmetros determinados pelos ensaios realizados no subleito são
apresentados na Tabela 4.19 e nas Figuras 4.72 a 4.75. Nos ensaios executados nas estacas
116
128, 144 + 10 e 152 foi realizada, através de uma cava superficial feita em volta da placa, a
saturação do subleito após a aplicação da carga máxima durante a fase de carregamento
(Figura 4.71). Posteriormente, após estabilização das deformações oriundas da saturação,
executou-se o descarregamento.
Figura 4.71 - Prova de carga realizada no subleito com inundação
Tabela 4.19 - Resultados das provas de carga sobre o subleito
Estaca
Característica
wnatural
winundad
(%)
(%)
Deslocamento
máximo (mm)
kPLACA
sem
com
(MPa/m)
a
117
corte
aterro
aterro
aterro
aterro
corte
128
144
148
152
156
162
14,5
16,0
10,5
16,4
14,8
13,0
19,2
23,1
24,8
-
inundação
inundação
0,98
1,46
0,67
1,10
0,88
1,40
1,14
2,87
0,94
-
831,5
558,1
1216,7
740,8
926,0
582,1
Tensão (kPa)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0,00
Deslocamento (mm)
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
Estaca 128
Estaca 152
Estaca 144
Estaca 156
Estaca 148
Estaca 162
Figura 4.72 - Curvas pressão x deslocamento do subleito
As curvas tensão x deslocamento do subleito são bastante lineares até as cargas
limites ensaiadas. Cabe destacar o grande recalque por inundação verificado na estaca 144 e a
expansão registrada para a estaca 152 em aterro.
As Figuras 4.73 a 4.75 apresentam o comportamento do subleito ao longo do
trecho quanto à umidade (w), deslocamento máximo e módulo de reação oriundo do ensaio de
placa (kPLACA).
118
20,0
w (%)
15,0
10,0
5,0
0,0
120
125
130
135
140
145
150
155
160
165
Estacas
umidade do ensaio umidade de compactação
Deslocamento
máximo (mm)
Figura 4.73 - Características do subleito ao longo do trecho quanto à umidade
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
120
125
130
135
140 145
Estacas
150
155
160
165
kPLACA (MPa/m)
Figura 4.74 - Características do subleito ao longo do trecho quanto ao deslocamento máximo
para uma tensão de 0,8 MPa
1400,0
1200,0
1000,0
800,0
600,0
400,0
200,0
0,0
120
125
130
135
140 145
Estacas
150
155
160
165
Figura 4.75 - Características do subleito ao longo do trecho quanto ao módulo de reação
119
Na Tabela 4.20 e nas Figuras 4.76 a 4.79 são apresentados os resultados
obtidos nos ensaios de placa realizados sobre as bases. Nesta fase, devido ao processo
executivo, não foi possível ensaiar as camadas de base com geotêxtil. Na Figura 4.76 os
materiais de base identificados na legenda estão abreviados e possuem os seguintes
significados: SB - solo brita, EX - expurgo, SF - solo fino e SC - solo cal.
Tabela 4.20 - Resultado das provas de carga sobre as bases
Estaca
Material
w
Deslocamento
kPLACA
(%)
máximo (mm)
(MPa/m)
Solo-Brita
3,5
1,15*
779,1
127 + 10
5,2
0,90
905,4
129 + 10
Expurgo
5,6
1,18
690,6
146
Solo Fino
20,7
2,66
306,4
152
19,1
2,46
331,3
158
Solo-Cal
19,8
1,17
696,5
155 + 10
21,3
2,78
293,1
156
*Neste caso foi aplicado um carregamento maior; para a mesma carga máxima dos demais
ensaios a deformação foi de 1,07 mm.
Tensão (kPa)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0,00
Deslocamento (mm)
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
Estaca 129 +10 (SB)
Estaca 156 (SC)
Estaca 146 (EX)
Estaca 158 (SF)
Estaca 127 + 10 (SB)
Estaca 152 (SF)
Estaca 155 + 10 (SC)
Figura 4.76 - Curvas tensão x deslocamento das bases
120
900
A base de expurgo mostrou resultado ligeiramente inferior aos da base de solobrita. A base de solo fino apresentou maiores deslocamentos chegando a atingir valores da
ordem de 2,66 mm, no caso em que o solo estava mais úmido. A base de solo-cal
acompanhou o comportamento da base de solo fino, sendo que no ensaio realizado na Estaca
155 + 10 observou-se comportamento bastante diferente, mas próximo dos obtidos para o
expurgo e o solo-brita. Uma das prováveis causas dessa diferença pode ser a eventual maior
concentração de cal neste ponto ou ausência no outro.
Observa-se que quanto maior é o deslocamento menor é o valor de módulo de
reação. A princípio as comparações foram realizadas levando-se em conta a rigidez de cada
estrutura. Ressalta-se, no entanto, que devem ser realizadas análises numéricas para a
determinação do módulo de deformação (E) de cada material, como conforme já comentado.
O comportamento dos materiais da base ao longo do trecho quanto à umidade,
deslocamento máximo e módulo de reação pode ser visualizado pelas Figuras 4.77 a 4.79,
onde: SB (solo-brita), EX (expurgo), SF (solo fino) e SC (solo-cal).
SB
EX
SF
SC
SF
25,0
w (%)
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
120
125
130
135
140
145
150
155
160
165
Estacas
umidade do ensaio
umidade de compactação
Figura 4.77 - Características dos materiais da base ao longo do trecho quanto à umidade
SB
EX
121
SF
SC
SF
3,0
Deslocamento
máximo (mm)
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
120
125
130
135
140 145
Estacas
150
155
160
165
Figura 4.78 - Características dos materiais da base ao longo do trecho quanto ao deslocamento
máximo
SB
EX
SF
SC
SF
kPLACA (MPa/m)
1000
800
600
400
200
0
120
125
130
135
140
145
150
155
160
165
Estacas
Figura 4.79 - Características dos materiais da base ao longo do trecho quanto ao módulo de
reação
Os resultados das provas de carga realizadas logo após a execução do
revestimento estão apresentados na Tabela 4.21 e na Figura 4.80. Estes resultados, devido a
melhor distribuição das tensões sobre a camada de base, forneceram valores relativos mais
coerentes com os materiais de base. Em princípio, parece estranho que os resultados de
122
kPLACA aqui obtidos sejam inferiores aos encontrados para os ensaios de placa realizados
diretamente sobre a camada de base (Tabela 4.20).
No entanto, observando-se os resultados obtidos para o subleito (Tabela 4.19)
constata-se que eles são superiores aos obtidos para a base. Com a realização do ensaio sobre
o revestimento fica minimizada a influência do subleito nos resultados das provas de carga.
Cabe destacar que os melhores resultados obtidos para o subleito se devem provavelmente ao
fato da rodovia ter sido recoberta com uma camada de cascalho na sua fase não pavimentada,
sendo esta camada preservada durante a pavimentação.
Observa-se que na Figura 4.80 os tipos de bases são indicados pelas seguintes
abreviações: SB - solo brita, EX - expurgo, SF - solo fino, SC - solo cal, S - solo fino com
geotêxtil superior (entre a base e o revestimento), I - solo fino com geotêxtil inferior (entre
subleito e base), E - solo fino envelopado.
Tabela 4.21 - Resultado das provas de carga sobre o revestimento (ensaio 1)
Estaca
127 + 10
129 + 10
146
152
155 + 10
158
160
162
Material de base
solo-brita
solo-brita
expurgo
solo fino
solo-cal
solo fino com geotêxtil
entre base e revestimento
solo fino com geotêxtil
entre subleito e base
solo fino envelopado
Deslocamento
máximo (mm)
1,43
1,79
1,87
2,89
2,00
2,54
kPLACA
(MPa/m)
569,8
455,2
435,8
282,0
407,4
320,8
1,89
431,2
2,42
336,7
123
Tensão (kPa)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0,0
Deslocamento (mm)
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
Estaca 127+10 (SB)
Estaca 146 (EX)
Estaca 155+10 (SC)
Estaca 160 (I)
Estaca 129+10 (SB)
Estaca 152 (SF)
Estaca 158 (S)
Estaca 162(E)
Figura 4.80 - Curvas tensão x deslocamento do revestimento (ensaio 1)
No revestimento, as provas de carga mostraram valores com deformações
variando entre 1,43 e 2,89 mm. Observa-se que, conforme verificado no ensaio de viga
Benkelman (ensaio 1), nos subtrechos que possuem o mesmo material de base e geotêxtil
impregnado entre as camadas de base e revestimento (Estacas 158 e 162), as deformações são
maiores do que no trecho que possui geotêxtil apenas entre o subleito e a base (Estaca 160).
Estes valores, comparados com o resultado da prova de carga do revestimento sobre a base de
solo fino sem geotêxtil (Estaca 152), mostram que a colocação do geotêxtil impregnado em
qualquer posição provoca redução nas deformações. Esta redução foi mais significativa com o
geotêxtil colocado entre o subleito e a base.
No ensaio realizado no revestimento sobre a base de solo cal (Estaca 155 + 10)
observou-se valor de deformação menor do que o ensaio realizado no revestimento sobre a
base de solo fino (Estaca 152), mas, no entanto, superior ao da base de solo fino com geotêxtil
inferior (entre subleito e base). Quando comparado com as duas outras formas de utilização
124
do geotêxtil (envelopado e entre base e revestimento), o solo-cal apresentou melhor
comportamento.
Os ensaios realizados no revestimento sobre a base de solo-brita (Estacas 127
+ 10 e 129 + 10) e sobre a base de expurgo (Estaca 146) apresentaram resultados
semelhantes, sendo que na Estaca 146 foi observada a maior deformação. Mas mesmo assim,
as deformações encontradas são menores do que as determinadas nos revestimentos
executados sobre as bases de materiais mais finos. Com exceção do solo envelopado, os
comportamentos das diferentes estruturas de pavimento variam entre si de modo semelhante
ao registrado no ensaio de viga Benkelman.
Seguindo a mesma metodologia adotada para o ensaio de viga Benkelman foi
realizado outra série de ensaios de placa após quatro meses de funcionamento da rodovia. É
importante destacar que esta segunda etapa de ensaios foi realizada no início do período
chuvoso (precipitação acumulada de 322,2 mm). Os resultados são apresentados na Tabela
4.22 e na Figura 4.81.
Tabela 4.22 - Resultado das provas de carga sobre o revestimento (ensaio 2)
Estaca
127 + 10
146
152
155 + 10
158
160
162
Material de base
solo-brita
expurgo
solo fino
solo-cal
solo fino com
geotêxtil entre base e
revestimento
solo fino com
geotêxtil entre
subleito e base
solo fino envelopado
Deslocamento
máximo (mm)
1,02
2,45
2,85
2,27
2,57
kPLACA
(MPa/m)
798,9
332,6
285,9
359,0
317,1
2,64
308,7
3,32
245,4
125
Tensão (kPa)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0,0
Deslocamento (mm)
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
Estaca 127+10 (SB)
Estaca 152 (SF)
Estaca 158 (S)
Estaca 162 (E)
Estaca 146 (EX)
Estaca 155+10 (SC)
Estaca 160 (I)
Figura 4.81 - Curvas tensão x deslocamento do revestimento (ensaio 2)
Nesta segunda etapa, observa-se que a faixa de variação das deformações
aumentou (1,02 a 3,32 mm). O ensaio realizado nas bases de solo-brita e solo-cal
apresentaram melhorias quando comparado com o ensaio realizado nas mesmas estacas logo
após a execução do revestimento. Na base de solo fino o comportamento se manteve enquanto
as bases de solo fino com geotêxtil e a base de expurgo pioraram seus comportamentos. Esse
fato também foi observado no ensaio de viga Benkelman (ensaio 2).
A Figura 4.82 mostra o comportamento da estrutura do pavimento quanto ao
ensaio de placa realizado sobre o revestimento logo após a construção (ensaio 1) e após
quatro meses de funcionamento da via (ensaio 2). Os tipos de base são identificados por: SB
(solo-brita), EX (expurgo), SF (solo fino), SC (solo-cal), S(base de solo fino com geotêxtil
superior), I (base de solo fio com geotêxtil inferior) e E (base de solo fino envelopada).
126
SB
EX
SF
SC
S
I
E
Deslocamento
máximo (mm)
3,5
Ensaio 1
Ensaio 2
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
120
125
130
135
140 145
Estacas
150
155
160
165
(a)
kPLACA (MPa/m)
SB
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
EX
SF
SC
S
I
E
Ensaio 1
Ensaio 2
120
125
130
135
140 145
Estacas
150
155
160
165
(b)
Figura 4.82 - Características do pavimento ao longo do trecho: (a) quanto ao deslocamento
máximo; (b) quanto ao módulo de reação
127
4.2.5 - Pressiômetro
O pressiômetro utilizado no trecho experimental foi o da marca Roctest com
capacidade de 2500 kPa e é composto de uma unidade de controle, sonda cilíndrica, tubo para
a saturação do sistema e tubo de ligação entre a unidade e a sonda. A sonda tem 35 mm de
diâmetro e comprimento inflável de 230 mm. É importante salientar que o equipamento foi
previamente saturado e calibrado antes de iniciar a fase de ensaio.
No campo, a sonda é colocada dentro de um furo com diâmetro inferior a 1,03
vezes o seu diâmetro e na profundidade desejada, sendo que todos os cálculos têm como
referência o centro da parte expansiva. A cada variação de volume de 5 cm3 é feita a leitura da
pressão. O equipamento é de fácil manuseio e o ensaio é rápido. Com as curvas de pressão x
volume injetado definidas determina-se a pressão limite (PL) e o módulo de deformação (E).
A pressão limite é definida como a pressão necessária para duplicar o volume
inicial da cavidade. Logo (Equação 4.11):
VL = 2 v o + Vo
(4.11)
onde:
• VL = volume correspondente à pressão limite (PL);
• vo = volume correspondente ao início da fase pseudo-elástica do ensaio;
• Vo = volume inicial da sonda (192 cm3).
O módulo de deformação é calculado pela Equação 4.12:
E=
2(1 + µ ) ( Vo + Vm )P
1000xV
(4.12)
onde:
• E = módulo de deformação em MPa;
• µ = coeficiente de Poisson, sendo considerado 0,33 para o solo natural e 0,45 para o solo
saturado;
• Vo = volume inicial da sonda em cm3;
128
• Vm = volume injetado no meio do trecho pseudo-elástico da curva em cm3;
• P = variação da pressão em kPa;
• V = variação do volume em cm3.
A Figura 4.83 mostra a realização do ensaio pressiométrico no campo. Durante
a realização dos ensaios no trecho experimental foram realizadas quatro calibrações no
equipamento, sendo as três primeiras quando se ensaiava o subleito e a última quando se
realizava ensaios nas bases. Os gráficos das correções de volume são apresentados nas
Figuras B.1 a B.4 no Apêndice B. De uma forma geral, observa-se que não ocorreram
diferenças significativas entre as curvas de calibração.
Figura 4.83 - Execução do ensaio pressiométrico no campo
129
Os resultados obtidos para o material de subleito são apresentados na Tabela
4.23 e as curvas da pressão aplicada x volume injetado são mostradas nas Figuras 4.84 a 4.86.
Para o subleito foram consideradas duas condições: uma para o material natural e outra para o
material saturado, através da adição de água ao furo antes da realização do ensaio. A
profundidade de ensaio é determinada em relação ao centro da parte expansiva da sonda.
Alguns ensaios foram executados com “looping”, ou seja, com carregamento,
descarregamento e recarregamento. Ao ser observado que com o aumento do volume injetado
não ocorria acréscimo de pressão, realizou-se o descarregamento e posterior recarregamento.
O módulo de deformação encontrado é então dividido em duas categorias distintas: Ep que
corresponde ao módulo pressiométrico propriamente dito, encontrado na fase de
carregamento e o Er que corresponde ao módulo de deformação do trecho de recompressão
determinado nos ensaios, onde foi realizado o descarregamento e recarregamento.
Tabela 4.23 - Resultados do ensaio pressiométrico no subleito
Estaca Tipo de Furo Profundidade Condição
Ep
material
(cm)
(MPa)
corte
1
11,5
Natural
32,8
128
1
41,5
Natural
51,4
2
13,5
Natural
15,1
3
11,5
Saturado
16,2
aterro
4
16,5
Natural
22,5
144
4
44,5
Natural
24,3
5
14,5
Natural
20,5
6
14,5
Saturado
12,4
aterro
7
13,5
Natural
25,2
148
7
31,5
Natural
67,0
8
15,5
Natural
15,3
9
16,5
Saturado
3,5
aterro
10
13,5
Natural
6,4
152
10
31,5
Natural
8,5
11
34,5
Natural
16,4
12
12,5
Saturado
7,5
aterro
13
12,5
Natural
47,0
156
13
37,5
Natural
41,2
14
28,5
Natural
36,2
15
11,5
Saturado
1,8
corte
16
20,5
Natural
25,1
162
16
41,5
Natural
22,7
17
17,5
Saturado
7,2
18
11,5
Saturado
8,2
19
31,5
Natural
34,8
130
Er
(MPa)
30,3
23,4
70,9
30,6
15,4
6,9
44,3
11,3
62,9
15,4
43,3
PL
(kPa)
2150
2500
1875
1600
2500
2125
1550
2300
2500
1750
1875
1600
-
2250
2000
1750
Pressão (kPa)
1500
1250
1000
750
500
250
0
0
20
40
60
80
100
3
Volume Injetado (cm )
Estaca 128-corte
Estaca 148-aterro
Estaca 156-aterro
120
140
Estaca 144-aterro
Estaca 152-aterro
Estaca 162-corte
Figura 4.84 - Ensaios pressiométricos no subleito natural a uma profundidade pequena (11,5 a
20,5 cm)
1200
Pressão (kPa)
1000
800
600
400
200
0
0
20
40
60
80
100
3
Volume Injetado (cm )
Estaca 128
Estaca 152
Estaca 144
Estaca 156
120
140
Estaca 148
Estaca 162
Figura 4.85 - Ensaios pressiométricos no subleito saturado a uma profundidade pequena (11,5
a 17,5 cm)
131
2500
2250
Pressão (kPa)
2000
1750
1500
1250
1000
750
500
250
0
0
20
40
60
80
100
120
3
Volume Injetado (cm )
Estaca 128
Estaca 152
Estaca 144
Estaca 156
Estaca 148
Estaca 162
Figura 4.86 - Ensaios pressiométricos no subleito natural a uma profundidade maior (31,5 a
44,5 cm)
Observa-se que os valores dos módulos Ep aumentaram com a profundidade
com exceção das Estacas 156 e 162. Em todos os casos os módulos Er apresentaram valores
superiores aos módulos Ep. Nos ensaios realizados com saturação verifica-se uma brusca
redução nos módulos em relação aos obtidos para o solo na umidade “in situ”. No caso da
estaca 152, que durante o ensaio de placa com inundação apresentou expansão, observa-se
que, para profundidades pequenas e próximas, o valor de Ep do material natural (6,4 MPa) é
menor que o valor de Ep para o material saturado (7,5 MPa). Este fato pode ser explicado pelo
aumento do confinamento do solo que pode ocorrer se a expansão do solo não tiver sido
completada antes do início do ensaio.
A Tabela 4.24 e a Figura 4.87 apresentam os resultados obtidos pelos ensaios
pressiométricos realizados nas bases.
132
Tabela 4.24 - Resultados dos ensaios pressiométricos nas bases
Estaca
Material
146
152
156
158
Expurgo
Solo Fino
Solo-Cal
Solo Fino
Profundidade
(cm)
11,5
11,5
11,5
11,5
Umidade
(%)
13,6
19,3
18,4
20,6
Ep
(MPa)
30,0
25,6
22,2
27,4
Er
(MPa)
74,9
53,1
45,3
51,1
PL
(kPa)
2200
2000
2000
1900
1400
1200
Pressão (kPa)
1000
800
600
400
200
0
0
10
20
30
40
50
60
3
Volume Injetado (cm )
Estaca 146 - Expurgo
Estaca 156 - Solo cal
70
80
90
Estaca 152 - Solo fino
Estaca 158 - Solo fino
Figura 4.87 - Ensaios pressiométricos nas bases
Os materiais utilizados na base apresentaram, na maior parte dos casos,
módulos e pressões limites não muito distintos dos obtidos para o subleito. Quanto mais
próximo o valor da umidade dos materiais compactados estava do valor definido para a
umidade ótima, maior foi o valor de Ep, Er e PL obtidos.
É esperado que com o tempo a base de solo cal venha a apresentar melhor
característica de resistência. Pelas curvas observa-se que a base de solo cal apresentou
módulos e pressão limite inferiores aos do solo fino. Este fato pode ser explicado pela
diferença de umidade, sendo que a umidade da base de solo fino (20,6%) está mais próxima
da ótima (23,7%) do que a de solo cal (18,4%) em relação à sua umidade ótima (23,2%).
133
Já o expurgo apresentou-se compactado numa umidade acima da ótima (8,3%).
Mesmo mostrando valores de Ep, Er e PL maiores do que os outros materiais, se o ensaio fosse
realizado sobre o material compactado mais próximo da umidade ótima provavelmente obterse-ia melhores resultados. Observa-se que não foram realizados ensaios pressiométricos na
base de solo-brita devido a dificuldade na execução do furo sobre este material compactado.
4.3 - CORRELAÇÕES OBTIDAS ENTRE OS PARÂMETROS DOS ENSAIOS DE
CAMPO
Tentou-se verificar a possibilidade de existência de correlações entre os
parâmetros dos ensaios de campo realizados. Estas análises foram feitas somente para os
materiais de subleito, pois neles foram realizados maior número de ensaios. Os resultados da
base de solo fino estão apenas indicados nas figuras, mas não fazem parte das correlações. O
objetivo de tais correlações é poder avaliar a possibilidade de substituir ensaios mais
trabalhosos e caros, como o ensaio de placa, por ensaios mais rápidos, como o ensaio
pressiométrico.
Tentou-se correlacionar os resultados dos ensaios de CBR “in situ”,
pressiométrico, prova de carga e viga Benkelman. O CBR “in situ” não apresentou
correlações com nenhum dos ensaios de campo realizados. Já os ensaio de prova de carga e
viga Benkelman apresentaram boas correlações quando comparados com o ensaio
pressiométrico. Os resultados são apresentados nas Figuras 4.88 a 4.91 e nas Equações 4.13 a
4.16.
1400
kPLACA (MPa/m)
1200
1000
800
600
400
Subleito
Base
200
0
0
20
40
Ep (MPa)
134
60
80
kVIGA (MPa/m)
Figura 4.88 - Correlação entre Ep e kPLACA
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
Subleito
Base
0
10
20
30
40
Ep (MPa)
50
60
70
Figura 4.89 - Correlação entre Ep e kVIGA
1400
k PLACA (MPa/m)
1200
1000
800
600
Subleito
Base
400
200
1,25
1,50
1,75
2,00
2,25
PL (MPa)
2,50
Figura 4.90 - Correlação entre PL e kPLACA
135
2,75
kVIGA (MPa/m)
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
1,25
Subleito
Base
1,50
1,75
2,00
2,25
PL (MPa)
2,50
2,75
Figura 4.91 - Correlação entre PL e kVIGA
As Equações 4.13 a 4.16 apresentam as correlações obtidas entre os
parâmetros determinados pelos ensaios de campo:
k VIGA = 0,39 E p 2 − 11,79 E p + 786,11
R 2 = 0,84
k PLACA = 0,33E p 2 − 15,96E p + 832,77
R 2 = 0,89
k VIGA = 3379,5PL 2 − 13198PL + 13401
R 2 = 0,85
k PLACA = 177,51e0,70 PL
R 2 = 0,82
onde:
• kVIGA = módulo de reação do ensaio de viga Benkelman (MPa/m);
• kPLACA = módulo de reação do ensaio de placa (MPa/m);
• Ep = módulo de deformação pressiométrico (MPa);
• PL = pressão limite (MPa).
136
(4.13)
(4.14)
(4.15)
(4.16)
Observou-se que para o caso de PL comparado com kVIGA, a correlação
apresenta melhor resultado para valores de pressão limite maior que 2 MPa. Pode-se concluir
que o ensaio pressiométrico se correlaciona bem com os demais ensaios de campo, mas
ressalta-se que devido à anisotropia de comportamento que ocorre nos solos compactados,
principalmente no ramo úmido da curva de compactação, o ensaio pressiométrico deve, por
enquanto, ser visto apenas como um ensaio complementar. Este ensaio permite avaliar o
comportamento na direção horizontal, enquanto os demais ensaios o fazem na direção
vertical.
137
CAPÍTULO 5
5. ORÇAMENTO DAS ESTRUTURAS DO PAVIMENTO
É necessário ter conhecimento do custo dos materiais utilizados como base
visando analisar a sua viabilidade econômica, pois não basta eles terem comportamento
satisfatório se o processo executivo e o custo não são adequados à realidade. Nas Tabelas C.1
a C.7 no Apêndice C são apresentadas as composições de cada tipo de material, baseando-se
em dados fornecidos pelo DER-DF. A Tabela 5.1 apresenta a síntese do custo final de cada
um deles, sendo que os valores em reais foram transformados para dólares segundo a cotação
do dia 31 de dezembro de 1998 fornecida pelo Banco Central (US$ 1,00 = R$ 1,20).
Tabela 5.1 - Custo final das bases
Tipo de Base
Custo (R$/m3)
Custo (US$/m3)
Solo-brita (4:1)
48,53
40,44
Expurgo
5,16
4,30
Solo Fino
7,97
6,64
Solo-cal (2%)
14,24
11,87
Solo fino com geotêxtil
entre base e revestimento
27,24
22,70
Solo fino com geotêxtil
entre subleito e base
28,32
23,60
Solo fino envelopado
47,44
39,53
Comparando-se os custos dos materiais utilizados verifica-se que as bases de
solo-brita e de solo fino envelopado apresentaram valores elevados. A base de expurgo teve o
menor valor, sendo que o custo do material foi relacionado apenas ao frete de transporte, já
que este ainda não é comercializado e não possui um preço de mercado. A base de solo fino
também apresentou custo baixo, sendo que a incorporação de 2% de cal praticamente dobrou
138
o seu valor, no entanto, manteve-se como alternativa de custo bem inferior ao do solo-brita e
de solo fino com geotêxtil. Já as bases com geotêxtil entre base-revestimento e entre subleitobase apresentaram valores semelhantes, no entanto, menores que a base de solo-brita. O
envelopamento do solo fino com geotêxtil eleva o custo em relação ao solo-brita.
Em geral, uma base tradicionalmente executada no Distrito Federal é composta
de cascalho, cujo custo mínimo sem considerar distância de transporte é de 8,00 R$/m3 (6,67
US$/m3). Para uma distância de até 5 km o preço do transporte é fixado em 2,71 R$/m3 (2,26
US$/m3). Para distâncias maiores este valor aumenta 0,28 R$/m3/km (0,23 US$/m3/km). Se a
jazida de cascalho estiver localizada numa distância da obra superior a 19 km, o seu custo
aproximado é de 14,63 R$/m3 (12,19 US$/m3), viabilizando o uso da base de solo fino
incorporada com 2% de cal. Observa-se ainda que existe dificuldade de encontrar jazidas de
cascalho disponíveis para exploração.
Segundo Nogami & Villibor (1995) um pavimento de baixo custo deve ter
cerca de 15 a 20% do custo das bases tradicionais. Quando utiliza a base de solo-brita como
tradicional, novamente as bases de expurgo e de solo fino atendem ao critério de pavimento
econômico.
139
CAPÍTULO 6
6. CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS
6.1 - CONCLUSÕES
Com base nos estudos realizados tem-se que a substituição dos materiais
convencionais normalmente utilizados na construção da estrutura de pavimentos por materiais
alternativos em rodovias de baixo volume de tráfego do Distrito Federal pode, em certos
casos, apresentar vantagens. Por exemplo, na rodovia DF-205 Oeste o uso do expurgo de
pedreira como base teria sido economicamente bastante vantajoso para um desempenho, em
princípio, semelhante ao solo-brita utilizado. No entanto, ressalta-se que o desempenho e a
durabilidade do trecho experimental estudado devem ser analisados ao longo do tempo,
considerando variações climáticas e de tráfego para obter-se conclusões definitivas.
Através de ensaios de laboratório realizados tem-se que os materiais do
subleito e solo fino utilizado na base possuem características de granulometria e plasticidade
semelhantes. O solo fino natural apresentou agregações consideradas na sua maioria estáveis
em presença de água. Tal estabilidade foi também verificada nas agregações geradas pela
compactação. As amostras de solo fino compactadas no ramo úmido (umidade ótima mais
2%) apresentaram maior teor de finos que as compactadas na umidade ótima e na umidade
ótima menos 2%. Observou-se também que ao aumentar a energia de compactação o teor de
finos variou pouco. Assim, é possível concluir que a variação da umidade interfere mais no
processo de desestruturação do que a energia de compactação.
O CBR e o CBR máximo do solo fino dependem do peso específico aparente
seco e da umidade de compactação. O mais importante, no entanto, é a constatação de que o
CBR máximo desses solos está relacionado com a inclinação do ramo úmido da curva de
compactação.
140
A incorporação de 2% de cal ao solo fino analisado provocou redução na
plasticidade e aumento no valor de CBR, sendo importante destacar que tanto a umidade
ótima como o peso específico aparente seco máximo não se comportam em relação ao teor de
cal como indicado na literatura.
Já a mistura solo-brita e o expurgo de pedreira possuem características de
compactação semelhantes, mas CBR e teor de finos diferentes. O expurgo apresentou menor
CBR e menor teor de finos.
Pela metodologia MCT o solo fino foi classificado como LG’, estando
localizado no ábaco na fronteira com LA’. Tentou-se obter correlações entre parâmetros dessa
metodologia e propriedades tradicionais usando esse solo fino e demais solos lateríticos
estudados no Distrito Federal. De uma forma geral, observa-se que os solos da região não se
comportam como outros solos apresentados na literatura.
A grande variabilidade verificada nos ensaios de campo mostra a necessidade
de trabalhar com um maior número de ensaios visando obter resultados médios mais
representativos.
No campo, o material de subleito foi compactado na energia Proctor normal e
em sua maior parte no ramo seco, mas mesmo assim poucos pontos não obedeceram o limite
para o grau de compactação. Esse material apresentou ainda valores de CBR de campo
maiores que os de laboratório. Observou-se que a base de solo fino, compactada na energia
Proctor intermediário com elevado valor de grau de compactação, pode apresentar CBR de
campo melhor que materiais granulares (solo-brita e expurgo) com graus de compactação
menores. No caso de materiais que foram misturados no campo (solo-cal e solo-brita) podem
existir diferenças nos resultados dos ensaios de campo devido à possíveis falhas no processo
de homogeneização.
Os ensaios de viga Benkelman realizados diretamente sobre o subleito e sobre
as bases apresentaram maior variação nos resultados do que os realizados sobre o
revestimento já executado. O subleito apresentou comportamento satisfatório. No ensaio de
viga Benkelman realizado logo após a execução do revestimento tem-se que o subtrecho com
base de solo fino envelopada, seguido das bases de solo-brita e expurgo apresentaram melhor
comportamento. Logo depois tem-se as bases de solo-cal, solo fino com geotêxtil entre
141
subleito e base e solo fino com geotêxtil entre base e revestimento. Por último, tem-se o
trecho com base de solo fino. Com os ensaios realizados após quatro meses de funcionamento
da via observou-se que o comportamento do trecho experimental piorou, ocorrendo aumento
nos deslocamentos medidos e diminuição na rigidez.
Nas provas de carga sobre placa realizadas no subleito observou-se numa
estaca um grande aumento no deslocamento com a inundação e a existência de material
expansivo em outra. Os ensaios sobre as bases apresentaram valores de deslocamento maiores
que o subleito. Já com os ensaios realizados sobre o revestimento, os resultados foram mais
coerentes devido à melhor distribuição de tensões. Com exceção do solo fino envelopado, o
comportamento das diferentes estruturas do pavimento variaram de forma semelhante ao
ensaio de viga Benkelman.
É importante ressaltar que uma melhor análise deve ser realizada utilizando-se
ferramentas numéricas para determinar as relações de módulos de deformação (E) entre as
camadas. Com a realização de novos ensaios de campo tornar-se-á possível avaliar a variação
dessas relações, permitindo-se concluir sobre o comportamento dos materiais utilizados, sem
basear somente na condição de rigidez da estrutura do pavimento como um todo.
Através dos ensaios pressiométricos realizados no subleito observou-se que, na
maioria dos casos, o módulo de deformação Ep aumentou com a profundidade. Com a
saturação os módulos diminuíram bruscamente e em todos os casos o módulo de deformação
Er foi maior que o módulo Ep. Para as bases o expurgo apresentou melhores resultados,
enquanto o solo-cal e solo fino tiveram valores semelhantes e menores.
Para o material de subleito foram determinadas correlações razoáveis entre os resultados do
ensaio pressiométrico com viga Benkelman e prova de carga. O objetivo de tais correlações é o de substituir
ensaios de campo mais trabalhosos e de custo elevado por ensaios mais simples e rápidos, mas neste caso o
ensaio pressiométrico deve, por enquanto, ser usado apenas como complemento.
Quanto ao custo das bases utilizadas, observou-se que as bases de expurgo e de
solo fino apresentaram os menores valores, ficando inferior ao preço de uma base de cascalho
tradicionalmente utilizada no Distrito Federal. A incorporação de cal à base de solo fino
dobrou o seu custo e as bases com geotêxtil entre base-revestimento e subleito-base
apresentaram valores intermediários e semelhantes. Já as bases de solo-brita e de solo fino
envelopada apresentaram custo elevado.
142
Do ponto de vista executivo, considera-se viável a execução dos diferentes
tipos de base desde que sejam estabelecidas as rotinas apropriadas.
6.2 - SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS
Para a análise final do comportamento da estrutura do pavimento executado
nesse trecho experimental é importante que seja feito um acompanhamento periódico da
rodovia. Só assim, considerando-se as variações climáticas e de tráfego, torna-se possível
concluir sobre a avaliação estrutural e a durabilidade. Para tanto é necessária a realização de
ensaios de campo em certos intervalos de tempo.
Com os parâmetros encontrados através dos ensaios de campo pode-se, através
de análise numérica, analisar o comportamento das estruturas de pavimento em função dos
módulos de deformação (E) das camadas. Com a extração de amostras indeformadas seria
possível determinar o módulo resiliente dos materiais através de ensaios triaxiais cíclicos.
Além disso, considera-se importante a realização de ensaios de laboratório
para definir melhor o comportamento do solo fino da região. O conhecimento das
características de outros solos lateríticos regionais também ajudaria na tentativa de
correlações entre propriedades tradicionais e parâmetros da metodologia MCT. A
determinação da sucção dos materiais utilizados na base poderia auxiliar nas conclusões sobre
os ensaios e comportamento das estruturas de pavimento.
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