CLÁUDIA RAQUEL MACHADO AUGUSTO
FÁBIO DE ARAUJO BENTO
JULIANA RODRIGUES PEREIRA DA COSTA
MARIANA AFFONSO DA SILVA
A UTILIZAÇÃO DO ADITIVO BABA DE CUPIM
SINTÉTICO PARA REFORÇO DE SUBLEITOS
SÃO PAULO
2015
2
CLÁUDIA RAQUEL MACHADO AUGUSTO
FÁBIO DE ARAUJO BENTO
JULIANA RODRIGUES PEREIRA DA COSTA
MARIANA AFFONSO DA SILVA
A UTILIZAÇÃO DO ADITIVO BABA DE CUPIM
SINTÉTICO PARA REFORÇO DE SUBLEITOS
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado como exigência parcial
para a obtenção do título de Graduação
do Curso de Engenharia Civil da
Universidade Anhembi Morumbi
Orientador: Prof.: Pedro Silveira Gonçalves Neto
SÃO PAULO
2015
3
CLÁUDIA RAQUEL MACHADO AUGUSTO
FÁBIO DE ARAUJO BENTO
JULIANA RODRIGUES PEREIRA DA COSTA
MARIANA AFFONSO DA SILVA
A UTILIZAÇÃO DO ADITIVO BABA DE CUPIM
SINTÉTICO PARA REFORÇO DE SUBLEITOS
Trabalho
de
Conclusão
de
Curso
apresentado como exigência parcial
para a obtenção do título de Graduação
do Curso de Engenharia Civil da
Universidade Anhembi Morumbi
Trabalho____________ em: ____ de_______________de 2015.
______________________________________________
Pedro Silveira Gonçalves Neto
______________________________________________
Nome do professor da banca
Comentários:_________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
4
Dedicamos este trabalho a todos os professores ao longo do curso pelos
ensinamentos durante esta caminhada sem medir esforços.
5
AGRADECIMENTOS
Agradecemos inicialmente a todos os nossos familiares que nos deram todo suporte
necessário para concluir o curso e sempre estiveram ao nosso lado para nos apoiar e
incentivar nos momentos difíceis. Aos amigos e colegas de classe por compartilharem
momentos de alegrias e superação no decorrer do curso. A todo o corpo docente da
Universidade Anhembi Morumbi pelo enriquecimento acadêmico e pessoal, nos
despertando a vontade de aprender cada vez mais. Em especial а Prof. Livia Maria
Zambrozi Garcia Passari e o Prof. Orientador Pedro Silveira Gonçalves Neto que nos
orientou nas horas de dificuldades e nos guiou para o caminho certo acreditando no
nosso potencial. Queremos agradecer também ao engenheiro Hélio Rubens
Bussamra que dedicou o seu tempo para compartilhar os seus conhecimentos no
desenvolvimento do estudo de caso, disponibilizando e autorizando a divulgação de
informações, a engenheira Rita Moura Fortes que sempre esteve disponível para
auxiliar e fornecer materiais suficientes para dar andamento ao trabalho. Aos
professores formadores da banca examinadora pela presença e pelo apoio.
6
RESUMO
O presente trabalho apresenta uma tecnologia para estabilização de solos no preparo
para pavimentação, ainda pouco divulgada. Trata-se do aditivo sintético DS-328,
popularmente conhecido como “baba de cupim sintético”,descoberto a partir de
observações à natureza, onde pesquisadores estudaram as casas de cupins e suas
composições ao notarem sua grande resistência à erosão. Após doze anos de
pesquisa, chegou-se ao composto orgânico sintético a base de resinas vegetais e
óleos, que possui as mesmas propriedades da baba do inseto, passando a ser
utilizado no Brasil desde o início da década de 1970, mostrando vantagens e
benefícios tais como diminuição do impacto ambiental gerado pela exploração de
caixas de empréstimo (jazidas), diminuição do custo e tempo com transporte de
materiais, longa durabilidade, alto rendimento, entre outras. O estudo aqui realizado
tem como foco a análise de uma proposta de pavimentação sugerida e utilizada em
um trecho da rota MS-395 entre as cidades de Bataguassu e Anaurilândia no estado
do Mato Grosso do Sul, através da análise do pavimento e do estabilizante,
levantamento deflectométrico e outros ensaios necessários para um projeto adequado
e durável com o uso da tecnologia.
Palavras Chave:ESTABILIZAÇÃO, SOLOS, ADITIVO, TECNOLOGIA, CUPIM.
7
ABSTRACT
This paper presents a technology for soil stabilization in preparation for paving, still
little disclosed. It is the synthetic additive DS-328, popularly known as "synthetic
termite’s drool", discovered from observations of nature, where researchers studied
the termite homes and their compositions after noticing its high resistance to erosion.
After twelve years of research, it reached to a synthetic organic compound derived
from plant resins and oils, which has the same properties of the insect’s drool, being
used in Brazil since the early 1970s, showing advantages and benefits such as
reducing the environmental impact created by the operation of soil deposits, reduced
cost and time to transport materials, long durability, high performance, among others.
The study carried out here focuses on the analysis of a proposal paving suggested and
used in a part of MS-395 route between Bataguassu and Anaurilândia in Mato Grosso
do Sul, through the analysis of the pavement, the stabilizer, the deflections of the road,
and other tests necessary for an adequate and durable design with the use of this
technology.
Key Worlds: STABILIZATION, SOIL, ADDITIVE, TECHNOLOGY, TERMITE.
8
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Camadas constituintes do pavimento flexível ........................................... 21
Figura 2 – Granulometria por peneiramento ............................................................. 24
Figura 3 - Posição relativa dos Limites de Atterberg ................................................. 25
Figura 4 - Diferença de dimensões dos cilindros entre CBR e Mini CBR .................. 26
Figura 5 - Classificação MCT .................................................................................... 28
Figura 6 - Classificação MCT .................................................................................... 28
Figura 7 - Cálculo do CBR de projeto através de análise estatística ......................... 30
Figura 8 - Simbologia utilizada no dimensionamento do pavimento .......................... 34
Figura 9 - Ábaco de determinação de espessuras do pavimento (Ht) ....................... 35
Figura 10- Esquema da viga Benkelman .................................................................. 40
Figura 11 - Características de um solo em função da distribuição granulométrica. .. 42
Figura 12 - Distribuidor de cimento, seguido do Pulvimixer ...................................... 43
Figura 13 - Mistura solo-cimento com o pulvimixer ................................................... 44
Figura 14 - DS-328® ................................................................................................. 45
Figura 15 - Escarificação com motoniveladora.......................................................... 50
Figura 16 - Execução de pulverização ...................................................................... 50
Figura 17 - Caminhão pipa, lançamento de estabilizante .......................................... 52
Figura 18 – Execução do rolo “pé de carneiro” ......................................................... 54
Figura 19 – Aplicação do rolo pneumático ................................................................ 54
Figura 20 - Traçado da Rota MS-395 entre Anaurilândia e Bataguassu ................... 55
Figura 21 - Início da rodovia, trecho próximo a Botaguassu. .................................... 56
Figura 22 - Seção típica ............................................................................................ 56
Figura 23 - Perfil alternativa 01 ................................................................................. 56
Figura 24 - Perfil alternativa 02 ................................................................................. 57
Figura 25 - Perfil alternativa 03 ................................................................................. 57
Figura 26 - nova proposta de pavimentação ............................................................. 60
Figura 27 - Deflexão .................................................................................................. 62
Figura 28 - Raio de Curvatura ................................................................................... 62
Figura 29 - Estimativa dos módulos resilientes através do levantamento
deflectométrico. .................................................................................................. 63
Figura 30 - MS-395 de Três Lagoas à Bataguassu ................................................... 67
9
Figura 31 - Buracos na via entre Bataguassu e Brasilândia-MS ............................... 68
Figura 32 - Trecho entre Anaurilândia e Bataguassu após recapeamento ............... 69
10
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Coeficiente de equivalência estrutural...................................................... 31
Tabela 2 - Espessura mínima de revestimento asfáltico (método DNIT) .................. 33
Tabela 3 - Espessura mínima de revestimento asfáltico (método DER-SP) ............. 33
Tabela 4 - Valores Usuais de Módulo de Resiliência ou Elasticidade ....................... 38
Tabela 5 - Valores usuais de coeficiente de Poisson ................................................ 38
Tabela 6 - Estudo de Viabilidade............................................................................... 58
Tabela 7 - Ensaios .................................................................................................... 58
11
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AASHTO
American Association of State Highway and Transportation
Officials.
ABNT
Associação Brasileira de Normas Técnicas
CBR
California Bearing Ratio
DER/SP
Departamento de Estradas de Rodagem / São Paulo
DNIT
Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes
IPR
Instituto de Pesquisas Rodoviárias
NBR
Normas Brasileiras
USACE
United States Army Corps of Engineers
12
LISTA DE SÍMBOLOS
E
Módulo de elasticidade
H20
Espessura do revestimento asfáltico + base
h20
Hm
hn
Hnat
Espessura da sub-base
Espessura total do pavimento
Espessura do reforço do subleito
Umidade do solo natural
Hót
Ht
K
Umidade ótima
Espessura total do pavimento
Coeficiente de equivalência estrutural
Coeficiente de equivalência Estrutural do reforço ou do
subleito
Número “N” de solicitações do tráfego ao pavimento
Kref
N
13
SUMÁRIO
p.
1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 15
1.1 Objetivos............................................................................................................ 16
Objetivos Gerais ...................................................................................................... 16
Objetivo Específico ................................................................................................. 16
1.2 Justificativas ..................................................................................................... 16
1.3 Abrangência ...................................................................................................... 18
2 MÉTODO DE TRABALHO ................................................................................... 19
3 MATERIAIS E FERRAMENTAS ........................................................................... 20
4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA................................................................................. 21
4.1 Dimensionamento de pavimentos ................................................................... 29
4.1.1
Métodos DNIT e DER/SP ............................................................................ 29
4.1.1.1 O Número “N” ............................................................................................. 29
4.1.1.2 Análise Estatística e definição do CBR de Projeto .................................. 30
4.1.1.3 Cálculo das espessuras das camadas do pavimento ............................. 31
4.1.2
Resiliência e verificação mecanicista ....................................................... 36
4.1.3
Levantamento deflectométrico através de Viga Benkelman .................. 39
4.1.4
Momento de transporte .............................................................................. 40
4.2 Alternativas de estabilização do solo ............................................................. 41
4.2.1
Estabilização mecânica .............................................................................. 41
4.2.2
Estabilização química ................................................................................ 42
4.3 Baba de Cupim sintético: DS-328® ................................................................. 44
4.3.1
Atuação ....................................................................................................... 47
4.3.2
Vantagens ................................................................................................... 48
4.4 Execução da estabilização de solo com a baba de cupim sintético ............ 49
4.4.1
Escarificação e pulverização do solo ....................................................... 49
4.4.2
Distribuição e homogeneização do Estabilizante de Solos, líquido ...... 51
4.4.3
Distribuição e homogeneização do Reagente Sulfato de Alumínio ....... 52
4.4.4
Conformação .............................................................................................. 52
4.4.5
Compactação .............................................................................................. 53
4.4.6
Acabamento ................................................................................................ 53
14
5 ESTUDO DE CASO: TRECHO “BATAGUASSU – ANAURILÂNDIA – MATO
GROSSO DO SUL” .................................................................................................. 55
5.1 Projeto original da pavimentação .................................................................... 56
5.1.1
Alternativas de projeto ............................................................................... 56
5.2 Estudo de viabilidade ....................................................................................... 57
5.3 Ensaios com produtos estabilizantes de solo ............................................... 58
5.4 Nova proposta de pavimentação ..................................................................... 60
5.5 Levantamento deflectométrico ........................................................................ 61
5.6 Calculo de valores médios ............................................................................... 61
5.7 Histogramas de deflexão e raio de curvatura ................................................. 61
5.8 Estimativa de modulo resiliente do subleito .................................................. 63
5.9 Relação mini CBR / Módulo de resiliência para subleito............................... 64
5.10
Cálculo dos valores modulares por camada ............................................ 64
5.11
Resumo dos valores modulares adotados para a estrutura do
pavimento construído ............................................................................................. 64
5.12
Analise para estimativa de valor N admissível ........................................ 64
5.12.1 Cálculo da deformação unitária do subleito ............................................ 64
5.12.2 Cálculo do valor N admissível utilizando a deformação unitária do
subleito: ................................................................................................................... 65
5.13
Ensaios de laboratório ............................................................................... 65
5.13.1 Ensaios realizados com material de base coletado na pista durante o
controle tecnológico em campo, antes do início da compactação: ................... 66
5.13.2 Ensaios executados com material de sub-base, coletado na pista
durante o controle tecnológico de campo antes do início da compactação. .... 66
5.13.3 Ensaios executados com material de subleito coletado na pista durante
o controle tecnológico de campo .......................................................................... 66
5.14
A rota MS-395 atualmente .......................................................................... 66
6 ANÁLISE DOS RESULTADOS ............................................................................ 70
7 CONCLUSÕES ..................................................................................................... 72
8 RECOMENDAÇÕES ............................................................................................ 74
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 76
ANEXO A .................................................................................................................. 80
15
1 INTRODUÇÃO
Com o crescimento populacional as cidades se desenvolveram em torno dos polos
agrícolas e industriais, aumentando a necessidade de novas soluções de transportes.
No Brasil, tendo como referência modelos norte-americanos o incentivo de
investimentos na área de transportes foi para o modal terrestre, não houve incentivo
aos modais hidroviários ou ferroviários.
Assim para os modais terrestres, um grande desafio é a heterogeneidade e
instabilidade dos solos ao longo do traçado das vias que, em suas condições in natura,
apresentam grande exposição à erosão causada pelas chuvas e pelo excesso de
carga dos veículos.
Nas obras de estradas, a substituição do solo disponível por outro com maior
capacidade de suporte é uma prática comum, porém extremamente onerosa, pois
muitas vezes a localidade da obra não possui jazidas de solo aplicável. Uma das
soluções de engenharia rodoviária é a estabilização química de solos que permite que
a resistência do solo seja atingida por meio de aditivos estabilizantes, viabilizando
financeiramente os empreendimentos de infraestrutura de estradas e reduzindo os
prazos de execução.
A estabilização mecânica participa de forma complementar a todas as opções de
estabilização, um dos critérios para correção do solo compreende o grau de
compactação dentro da umidade ótima para alcançar a densidade aparente seca
necessária.
Além de elevar as resistências do solo quanto ao cisalhamento, compressão,
penetração e impermeabilidade de acordo com as necessidades das vias, sendo que
a estabilização do solo pode ser de forma mecânica, físico-química, eletroquímica e
química, a escolha da técnica a ser adotada será em função das condições de
viabilidade técnica, econômica e disponibilidade.
16
A baba de cupim é uma opção química sintética desenvolvida depois de uma
descoberta ocasional. A aplicação de pedaços de cupinzeiros que margeavam as
estradas de terra aumentava a resistência do solo devido à baba do cupim. Um
método criado na década de 1950, de forma improvisada, mostrou-se uma excelente
solução para os problemas atuais de heterogeneidade e instabilidade de solos em
locais onde faz-se necessária a construção de pavimentos.
Essa descoberta foi estudada mais afundo, desenvolvendo uma composição sintética
da baba de cupim que passou a ser testada no Brasil no início da década de 1970.
Apresentando os resultados e vantagens esperados, como longa durabilidade, alto
rendimento, diminuição de custo e tempo de execução, bem como do impacto
ambiental causado pela exploração de jazidas, a tecnologia do novo produto sintético
tem ganhado espaço entre os métodos convencionais de estabilização química de
solos para base de pavimentações.
1.1 Objetivos
Objetivos Gerais
Divulgar a utilização de tecnologias alternativas, abrangendo um maior conhecimento
da área em estudo, a fim de incentivar maior utilização da tecnologia da baba de cupim
sintético na estabilização do solo de subleito para pavimentação rodoviária.
Objetivo Específico
Retratar a utilização da tecnologia da baba de cupim sintético em comparação com
métodos tradicionalmente utilizados, apresentando ensaios realizados e normativos
para o preparo do subleito para pavimentação.
1.2
Justificativas
17
Uma pavimentação é uma estrutura composta por diversas camadas sobre a
terraplanagem (ANDRADE, 2010), destinadas a suportar o carregamento do tráfego
imposto e distribuí-lo à camada mais importante: o subleito. Por conta disso, deve-se
dar uma grande importância ao tratamento do solo que o compõe, considerando que
a
correta
execução
do
subleito
influenciará
em
custos,
durabilidade
e
dimensionamento do pavimento a ser aplicado.
Na década de 1950,o Estado de São Paulo possuía uma malha rodoviária constituída
quase que unicamente por estradas de terra, mal dimensionadas e muito suscetíveis
à ação da chuva, que as tornavam intransitáveis. A solução foi encontrada no uso de
pedaços de casas de cupins, naturalmente estabilizadas pela baba do inseto, como
reforço do solo. (Dynasolo S.A.)
De acordo com Corrêa (2013), “o cupinzeiro, hidrofóbico natural, tem propriedades
coesivas e resistência mecânica (...) o material pastoso utilizado que funciona como
“argamassa estrutural” é constituído, basicamente, por sua saliva, resíduo vegetal e
solo”.
A observação desse fenômeno despertou curiosidade de observadores, que
estudaram e desenvolveram um produto sintético com as mesmas composições da
baba de cupim, capaz de envolver os grãos da terra e, exatamente como o produto
natural, estabilizá-los.
O desenvolvimento do produto final foi alcançado em 1972, pela empresa Dynasolo
S.A Indústria e Comércio, após 17 anos de pesquisa, e foi patenteado sob o nome de
DS-328®.
O aditivo a base de óleos e resinas vegetais foi desenvolvido para estabilização de
solos utilizados em diversos tipos de pavimentação, como estradas, ruas,
estacionamento, pátios de industriais, aeroportos, taludes, e diversos ramos da
construção civil. Segundo seu fabricante, a empresa Dynasolo S.A. Indústria e
Comércio, “as camadas de solos tratados com DS-328® tornam-se estabilizadas e
dotadas de capacidade de suporte adequado para resistir às cargas oriundas do
18
tráfego, permitindo utilizá-las como base, sub-base ou reforço do subleito em
pavimentos em geral”.
Em análise a dois locais estabilizados com esta tecnologia, a rota MS-395, entre
Bataguassu e Anaurilândia, no estado do Mato Grosso do Sul, e um trecho do
Aeroporto Internacional de Viracopos, localizado em Campinas-SP, comprovou-se
que o aditivo baba de cupim sintético possui todas as condições para ser utilizado de
forma eficaz e segura em estruturas de todos tipos de pavimentos. Após 45 meses da
execução, os resultados mostravam que os locais continuavam a apresentar ótima
durabilidade. (BUSSAMRA, SERAFINI, CAMARGO, UGHELLI, 2003).
1.3
Abrangência
Dentre as diversas possibilidades existentes de estabilização de solo para
pavimentações, o presente trabalho aborda o dimensionamento de pavimentos
utilizando as normas do Departamento de Estradas e Rodagens de São Paulo (DERSP), Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT) e método da
resiliência.
É retratada a produção do estabilizante, seus componentes químicos e seu modo de
preparo. Também engloba a durabilidade diante das análises dos resultados que
comprovam o seu desempenho técnico e de normas oficiais, resistência de acordo
com os ensaios já realizados pelas indústrias, tipos de equipamentos utilizados para
a realização deste projeto e tempo de execução.
São apresentadas as vantagens e desvantagens deste processo por meios de
resultados de ensaios obtidos pelo trecho da rota MS-395, que interliga os trechos de
Bataguassu e Anaurilândia, no Mato Grosso do Sul.
Não foi abordada neste trabalho a execução de ensaios específicos em laboratórios.
Contempla-se apenas resultados de ensaios já realizados para a execução de
estabilização do solo na pavimentação.
19
2 MÉTODO DE TRABALHO
Para a realização deste trabalho, foram realizadas pesquisas bibliográficas em sites
de internet, normas técnicas e livros técnicos sobre mecânica dos solos e
pavimentação rodoviária.
Foi feito um estudo sobre os ensaios e metodologias de cálculo que são utilizadas em
projetos de dimensionamento de pavimento no Brasil (métodos DER-SP, DNIT e
resiliência), de aceitação dos órgãos competentes e de conhecimento da comunidade
rodoviária.
Realizou-se comparativos de ensaios de compactação Proctor (Energia Normal),
California Bearing Ratio (CBR) e Expansão com o material para o subleito extraído de
caixa de empréstimo (jazida) com o material extraído in loco, mas estabilizado com o
aditivo químico “Baba de Cupim”.
Apenas o dimensionamento do pavimento flexível foi abordado neste trabalho para
estudo comparativo do uso de estabilizante químico “Baba de Cupim” em pavimentos
rodoviários.
20
3 MATERIAIS E FERRAMENTAS
Os seguintes itens compõem os materiais utilizados no desenvolvimento deste projeto
de pesquisa metodológica:
a) Resultados obtidos por meio de visita técnica a laboratórios voltados ao
desenvolvimento e estudo de materiais para a estabilização química de solos,
criando uma base de comparação entre o aditivo Baba de Cupim e outros
disponíveis no mercado.
b) Análise de rodovia onde se utilizou o material estudado para a verificação do
estado de conservação, comparado a outro trecho onde se foi utilizado outro
método de estabilização de solo.
c) Consultas realizadas à Profª. Drª. Rita Moura Fortes e o Engº Hélio Rubens
Vieira Bussamra, bem como materiais publicados por eles e outros
conhecedores do assunto.
21
4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Pavimento é uma estrutura constituída por diversas camadas superpostas, de
materiais diferentes, construída sobre o subleito, destinada a resistir e distribuir a esse
subleito, simultaneamente, esforços horizontais e verticais, bem como melhorar as
condições de segurança e conforto ao usuário.
O pavimento pode ser dividido em 3 tipos: flexível, semirrígido e rígido, mas será
analisado apenas o dimensionamento do pavimento flexível.
Pavimento flexível é constituído por revestimento asfáltico sobre camada de base
granular ou sobre camada de base de solo estabilizado granulometricamente. Os
esforços provenientes do tráfego são absorvidos pelas diversas camadas constituintes
da estrutura do pavimento flexível.
As camadas do pavimento são divididas conforme a figura a seguir:
Figura 1 - Camadas constituintes do pavimento flexível
Fonte: Adaptado de DNIT, 2006
De acordo com o DNIT (2006), as camadas do pavimento podem ser divididas em:
Subleito - camada compreendida entre a superfície da plataforma de terraplenagem e
a superfície paralela, situada no limite inferior da zona de influência das pressões
aplicadas na superfície do pavimento.
22
Reforço do Subleito - Camada requerida por imposição técnico-econômica, situada
imediatamente acima do subleito. É constituída basicamente por material de
empréstimo ou jazida.
Sub-base - Camada requerida por imposição técnico-econômica, situada entre o
subleito ou reforço do subleito e a base. Pode ser constituída por materiais granulares
graúdos, como pedregulhos, cascalhos, produtos de britagem que, embora
selecionados, não atendam a todos os requisitos necessários à constituição de base
de pavimento; solos estabilizados quimicamente, ou simplesmente por material
selecionado de empréstimo ou jazida.
Base - Camada situada acima da sub-base. Pode ser constituída por materiais
granulares, como pedregulhos, cascalhos e produtos de britagem, estabilizados com
a adição de cimento ou material asfáltico quando necessário, solos estabilizados
mecanicamente mediante mistura com produtos de britagem, ou solos estabilizados
quimicamente.
Revestimento - Camada situada sobre a base, constituindo a superfície de rolamento
para os veículos. Pode ser constituído por tratamento superficial ou concreto asfáltico
(DNIT, 2006).
Todo o solo a ser utilizado nas camadas inferiores de um projeto de pavimentação
deve passar por uma série de ensaios de laboratório, a fim de determinar sua
caracterização e viabilidade de uso. São eles:
a) Granulometria
O ensaio de granulometria por peneiramento e por sedimentação consiste na
determinação do porcentual de peso da variação de grãos na massa total que foi
realizado o ensaio, determinando a classificação e o comportamento do solo para
iniciar o processo de pavimentação. Desta forma, ficam retidos os grãos no
peneiramento de série normal (76; 38; 19; 9,5; 4,8; 2,4; 1,2; 0,6; 0,3; 0,15 mm) onde
pedregulho possui partículas com dimensões entre 76 e 4,8mm; areia entre 4,8 e
0,05mm; e determina-se por sedimentação: silte entre 0,05 e 0,005mm; argila
inferiores a 0,005mm, conforme a NBR NM 248 (ABNT, 2003).
23
Com os resultados obtidos no ensaio de granulometria traça-se a curva
granulométrica em um diagrama semi-logarítmico que tem como abcissa os
logaritmos das dimensões das partículas e como ordenadas as porcentagens, em
peso, de material que tem dimensão média menor que a dimensão considerada
(porcentagem de material que passa). Na prática, utilizam-se faixas granulométricas
entre as quais deverá se situar a curva granulométrica do material a utilizar.
Tem-se, assim as faixas granulométricas para materiais a serem usados como solo
estabilizado ou as faixas granulométricas para materiais filtrantes dos drenos de
pavimento. Quando o solo estudado não se enquadrar dentro da faixa granulométrica
especificada em norma do DNIT, deve-se misturá-lo com outro solo, de maneira a
obter uma mistura com granulometria dentro das especificações. Também a
granulometria é necessária para verificar o enquadramento do solo, utilizado no
pavimento, na classificação HRB.
b) Proctor (Compactação)
A utilização do ensaio de Proctor é um dos métodos mais adequados para controlar a
qualidade do solo compactado. Tem-se como objetivo encontrar a densidade máxima
para otimizar o desempenho estrutural e hidráulico. Com os resultados dos ensaios
obtém-se a curva de variação da densidade em relação a umidade (teor de umidade
x peso especifico seco) para determinada energia que foi aplicada.
Em projetos de pavimentação são utilizadas as energias de compactação: Energia
Normal, Energia Intermediária e Energia Modificada. Que consistem da compactação
padronizada da amostra de solo dentro de um cilindro metálico, com uso de soquete
padrão, conforme apresentado na tabela 1.
Tabela 1 – Energias de compactação (PROCTOR)
Ensaio
Massa do
Altura da
No de
soquete
queda (cm)
camadas
No de golpes
Volume do
Energia (102
cilindro (10-3
KJ/m3)
m 3)
Normal
2,5
30,5
3
25
1,000
5,6
Intermediário
4,5
45,7
5
26
2,085
12,6
Modificado
4,5
45,7
5
55
2,085
26,6
Fonte: DNIT, 2006
24
Figura 2–Granulometria por peneiramento
Fonte: LABLINE, 2008
c) Limites de Atterberg
Os Limites de Atterberg, também conhecidos como limites da consistência, possuem
grande importância para aplicações de mecânica dos solos. São divididos em limite
de liquidez, o limite de plasticidade e limite de contração, conforme figura 6.
25
Figura 3 - Posição relativa dos Limites de Atterberg
Fonte: TORRIJO, 2008
 Limite de Liquidez (LL):
Consiste da determinação do teor de umidade composto no solo no qual muda do
estado líquido para o estado plásticos, realizado com o aparelho de Casagrande
conforme norma da NBR-6459 (ABNT, 1984).
 Limite de Plasticidade (LP):
É quando o teor de umidade fica abaixo e o solo começa a perder o ligamento e fica
quebradiço, ou seja, o solo passa do estado plástico para o estado semissólido,
conforme norma NBR-7180 (ABNT, 1984).
 Limite de Contração (LC):
Neste caso o solo em estudo não consegue mais se contrair, pois já se encontra seco,
os índices de vazios ficam semelhante com a amostra saturada.
26
d) CBR
Com a Califórnia Bearing Ratio (CBR) obtém-se a capacidade de suporte de um solo
compactado e sua expansão (E), considerado como um método empírico de ensaio.
Com um corpo de prova de uma amostra de solo, é feito um ensaio de penetração em
prensa automática, o resultado é obtido em porcentagem, onde 100% é a penetração
de corpo de prova de brita graduada, adotado como padrão de referência, conforme
ME 049 (DNER, 1994).
e) Mini CBR
Esse ensaio, aliado aos ensaios de expansão e contração, gera resultados que
possibilitam o dimensionamento de pavimentos e a escolha de solos para reforço do
subleito, sub-bases, bases e acostamentos. Tem como vantagem em relação ao CBR,
um ensaio que utiliza menor quantidade de solo, pois possui dimensões menores do
corpo de prova com 50mm. Já a dimensão do corpo de prova do CBR é de 1253 mm,
conforme ilustração da Figura 7. Há também como diferença a finura dos grãos dos
solos, utilizando grãos menores no ensaio do Mini CBR(ASSALI; FORTE; CYMROT,
2003).
Figura 4 - Diferença de dimensões dos cilindros entre CBR e Mini CBR
Molde CBR – diâmetro 153mm
Molde mini CBR – diâmetro 50mm
Fonte: ASSALI; FORTES, 2013
De acordo com as normas para projeto de pavimento, o CBR deve atingir os valores
a seguir:
- Para camadas de Reforço para o Subleito: CBR até 20,0% com expansão até 2,0%
- Para camadas de Sub-Base: CBR de 20,0% a 40,0% com expansão até 1,0%
27
- Para camadas de Base: CBR superiores a 60,0%, podendo ser aceito 40,0% para
Tráfego Muito Leve, com expansão até 0,5%(BUSSAMRA, 2003).
A camada de solo a ser tratada deve ser conformada a seção transversal e longitudinal
do projeto com a ajuda de serviços topográficos prestando atenção com a expansão
volumétrica.
f) MCT (Miniatura compactada Tropical)
Para definição de um solo pelo método MCT é necessário realizar ensaios de
laboratório com um pequeno tamanho de corpo de prova com 50mm de diâmetro com
solos tropicais compactados. Esses ensaios são os Mini-MCV,perda de massa por
imersão e classificação expedita MCT. (FORTES, 1990)

Mini-MCV:
Este método, Moisture Condition Value, consiste em aplicar energias crescentes e
conseguir um aumento sensível de densidade para vários teores de umidade obtendo
o c’ pela curva de deformabilidade que é usada na classificação geotécnica MCT.
(FORTES, 1990)

Ensaio de perda de massa por imersão:
Ensaio que determina se o solo tropical é laterítico ou não laterítico, como também
para cálculo do coeficiente e’. Para realizar este ensaio é necessário extrair o corpo
de prova e deixá-lo submerso em água na posição horizontal. Recolhe-se a parte
desprendida e assim calcula-se a massa seca resultando em uma porcentagem.
(FORTES, 1990)
Ao encontrar os valores de c’ e e’ é possível colher os valores pelo ábaco
classificatório segundo a metodologia MCT, mostrado na Figura 13.
28
Figura 5 - Classificação MCT
Fonte: (TECNOLOGIA, 2015)
Figura 6 - Classificação MCT
Fonte: (NOGAMI e VILLIBOR, 1995)
29

Expedita MCT
Este método é realizado com pastilhas moldadas em anéis de inox que, ao estarem
secas é possível observar a contração diametral, o aparecimento de trincas, expansão
e resistência a penetração com uma agulha padrão. (FORTES, 1990)
4.1
Dimensionamento de pavimentos
4.1.1 Métodos DNIT e DER/SP
O método de dimensionamento de pavimento do DNIT (antigo DNER) tem como base
o trabalho “Design of Flexible Pavements Considering Mixed Loads and Traffic
Volume”, de autoria de W.J. TurnBull, C.R. Foster e R.G. Ahlvin, do USACE (United
States Army Corps of Engineers) e conclusões obtidas na pista experimental da
AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials).
4.1.1.1
O Número “N”
Um dos elementos necessários para o dimensionamento do pavimento de um trecho
rodoviário é o número “N”, representativo da solicitação imposta pelo tráfego ao
pavimento durante o horizonte do projeto, que equivale ao número de passagens
equivalentes do eixo adotado como padrão rodoviário (80kN).
Dessa forma, as características do tráfego que solicitará os pavimentos projetados
são de fundamental importância para o seu correto dimensionamento, uma vez que
se relacionam diretamente com os esforços internos solicitantes originados na
estrutura do pavimento, quando submetidos ao carregamento pela passagem de
veículos comerciais. Pode-se calcular o número “N” pela equação 1.
30
m
n
N  365  
i 1 j 1
F E p
ij
i
i
(1)
Onde:
Fij = fluxo médio diário do tipo de veículo i no ano j;
m = número de tipos de veículo;
n = número de anos de projeto;
Ei = número equivalente de passagens do eixo padrão que causa o mesmo
impacto sobre o pavimento do que a passagem de um veículo do tipo i (este
parâmetro é conhecido como “Fator de Veículo”);
pi = percentual dos veículos do tipo i que utilizam a faixa de projeto.
Para um dado tipo de veículo, o fator de veículo representa a condição de
carregamento vigente na média dos veículos desse tipo. Para uma rodovia com
tráfego pesado, com poucos veículos vazios e muitos veículos com sobrecarga, o fator
de veículo é alto. Em outras rodovias, em que haja forte presença de veículos vazios
(mesmo que haja sobrecarga em outros), o fator de veículo é naturalmente menor.
4.1.1.2
Análise Estatística e definição do CBR de Projeto
A capacidade de suporte do subleito é determinada através de análise estatística
(distribuição “t” de Student) de amostras de solo obtidas de uma série de sondagens
a trado executadas no trecho em projeto. Dessas amostras são feitos ensaios de CBR
e feito o cálculo de CBR de projeto do subleito conforme a Figura 7.
Figura 7 - Cálculo do CBR de projeto através de análise estatística
31
DISTRIBUIÇÃO "t" DE STUDENT
n-1
t0,90
n-1
t0,90
n-1
t0,90
n-1
t0,90
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
3,08
1,89
1,64
1,53
1,48
1,44
1,42
1,40
1,38
1,37
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
1,36
1,36
1,35
1,34
1,34
1,34
1,33
1,33
1,33
1,32
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1,32
1,32
1,32
1,32
1,32
1,32
1,31
1,31
1,31
1,31
40
60
120
1,30
1,30
1,29
1,28
n = nº de amostras
∞
Para 95% de confiança de não ocorrer valores de CBR menores que CBR p , tem-se:
Fonte: DER-SP, 2006
Para atender os métodos DNIT e DER-SP de dimensionamento de pavimento, os
materiais do subleito devem apresentar expansão ≤ 2% e um CBR ≥ 2%. Portanto são
desconsideradas as amostras que não apresentarem essas características.
4.1.1.3
Cálculo das espessuras das camadas do pavimento
Relativamente aos materiais integrantes do pavimento, são adotados coeficientes de
equivalência estrutural (K) tomando por base os resultados obtidos na pista
experimental da AASHTO, com modificações julgadas oportunas.
Os coeficientes de equivalência estrutural (K) para os diferentes materiais
constitutivos do pavimento são apresentados na Tabela 2.
Tabela 2 - Coeficiente de equivalência estrutural
32
Componentes do pavimento
Coeficiente (K)
Base ou revestimento de concreto betuminoso
2,00
Base ou revestimento pré-misturado a quente, de graduação densa
1,70
Base ou revestimento pré-misturado a frio, de graduação densa
1,40
Base ou revestimento betuminoso por penetração
1,20
Camadas granulares
1,00
Solo cimento com resistência à compressão a 7 dias, superior a 45kg/cm
1,70
Solo cimento com resistência à compressão a 7 dias, entre 45kg/cm e 28kg/cm
1,40
Solo cimento com resistência à compressão a 7 dias, entre 28kg/cm e 21kg/cm
1,20
Fonte: DNIT, 2006
Para o reforço do subleito ou sub-base granular o coeficiente estrutural deve ser igual
a 1,0 sempre que o CBR do material de uma dessas camadas for igual ou superior a
três vezes ao CBR do subleito. Para relações inferiores, o coeficiente deve ser dado
pela equação 2.
K REF  3
CBR1
3CBR 2
(2)
Onde:
KREF = coeficiente estrutural do reforço ou do subleito
CBR1 = CBR do reforço do subleito ou da sub-base (%)
CBR2 = CBR do subleito (%)
Se o CBR1 do reforço ou da sub-base for superior a 20% para efeito de cálculo da
relação CBR1 / CBR2 deve ser considerado como se fosse igual a 20%
A fixação da espessura mínima a adotar para os revestimentos asfálticos é um dos
pontos ainda em aberto na engenharia rodoviária, para proteger as camadas de base
dos esforços impostos pelo tráfego, como para evitar a ruptura do próprio revestimento
por esforços repetidos de tração na flexão. As espessuras recomendadas visam
33
especialmente as bases de comportamento puramente granular e são definidas pelas
observações efetuadas na Tabela 3.
Tabela 3 - Espessura mínima de revestimento asfáltico (método DNIT)
Número "N"
Espessura Mínima de Revestimento Betuminoso
N ≤ 106
Tratamentos superficiais asfálticos
106 < N ≤ 5.106
Revestimentos asfálticos com 5,0 cm de espessura
5.106 < N ≤ 107
Concreto asfáltico com 7,5 cm de espessura
107 < N ≤ 5.107
Concreto asfáltico com 10,0 cm de espessura
N > 5.107
Concreto asfáltico com 12,5 cm de espessura
Fonte: DNIT, 2006
O método de dimensionamento de pavimento do DER-SP é baseado no método DNIT,
mas com uma diferença em relação às espessuras mínimas de revestimento asfáltico
(Tabela 4).
Tabela 4 - Espessura mínima de revestimento asfáltico (método DER-SP)
Tipo e Espessura do Revestimento Asfáltico
Número "N"
Tratamentos superficiais asfálticos duplos e triplos
N ≤ 1 x 106
Concreto asfáltico com 5,0 cm de espessura
1 x 106 < N ≤ 5 x 106
Concreto asfáltico com 7,5 cm de espessura
5 x 106 < N ≤ 1 x 107
Concreto asfáltico com 10,0 cm de espessura
1 x 107 < N ≤ 2,5 x 107
Concreto asfáltico com 12,5 cm de espessura
2,5 x 107 < N ≤ 5 x 107
Concreto asfáltico com 15,0 cm de espessura
N > 5 x 107
Fonte: DER-SP, 2006
No caso de adoção de tratamentos superficiais, as bases granulares devem possuir
alguma coesão, pelo menos aparentes, seja devido à capilaridade ou a entrosamento
de partículas.
34
A Figura 4 apresenta um ábaco que mostra a espessura total do pavimento, em função
do número N e do CBR. A espessura fornecida por este ábaco é em termos de material
com K=1,00 (material granular) (DNIT, 2006).
Considera-se que há drenagem superficial adequada e que o lençol d’água
subterrâneo foi rebaixado a, pelo menos, 1,50 m em relação ao greide de
regularização, com a execução de drenos longitudinais (DNIT, 2006)
No caso de ocorrência de materiais de subleito com CBR inferior a 2%, é sempre
preferível fazer a substituição de material por um de CBR superior a 2% e em camada
de pelo menos 1m de espessura. Entretanto o uso do estabilizante químico “Baba de
Cupim” será estudado nesses materiais de subleito com CBR baixo.
As espessuras máxima e mínima de compactação das camadas granulares são de 20
cm e 10 cm, respectivamente. Sendo que a espessura construtiva mínima para estas
camadas é de 15 cm (DNIT, 2006).
Figura 8 - Simbologia utilizada no dimensionamento do pavimento
Fonte: DNIT, 2006
Onde:
Hm é a espessura total do pavimento necessário para proteger um subleito com
CBR=m.
Hn é a espessura de camada de pavimento com CBR=n.
35
Figura 9 - Ábaco de determinação de espessuras do pavimento (Ht)
Fonte: DNIT, 2006
Mesmo que o CBR da sub-base seja superior a 20%, a espessura do pavimento
necessária para protegê-la é determinada como se esse valor fosse 20% e, por esta
razão, usam-se os símbolos, H20 e h20 que são as espessuras da camada de
pavimento sobre a base e a espessura de sub-base, respectivamente.
Os símbolos B e R são, respectivamente, as espessuras de base e de revestimento.
Uma vez determinadas as espessuras Hm, Hn, H20, pelas duas figuras acima
apresentadas, as espessuras de base (B), sub-base(h20) e reforço do subleito (hn),
são obtidas pela resolução sucessiva das seguintes inequações:
36
4.1.2 Resiliência e verificação mecanicista
Resiliência é a capacidade do solo de recuperar sua integridade funcional e estrutural
após um momento de tensão, que no caso é provocado pela ação do tráfego sobre o
pavimento.
O método de dimensionamento pela Resiliência e a verificação mecanicista se
tornaram instrumentos necessários a partir da década de 1970, sendo que grande
parte da malha rodoviária apresentava deterioração prematura apenas com o
dimensionamento baseado no CBR e em estudo de tráfego.
O método de dimensionamento da Resiliência do DNIT considera o CBR do subleito
e das camadas de solos e granulares, como também suas propriedades resilientes,
ou seja, as deformações elásticas ou recuperáveis destes materiais sob a ação de
cargas repetidas (DNIT, 2006).
Quando se utiliza o método CBR de dimensionamento de pavimentos flexíveis, como
o método de dimensionamento de pavimentos flexíveis do DNIT e do DER/SP, não há
como considerar explicitamente a resiliência. A análise de tensões e deformações de
estruturas de pavimentos como sistemas de múltiplas camadas e a aplicação da teoria
da elasticidade e do método dos elementos finitos, deram ensejo à consideração
racional das deformações resilientes no dimensionamento de pavimentos (DNIT,
2006).
Nessa metodologia, considera-se a deflexão máxima prevista de uma estrutura
proposta para uma determinada expectativa de vida de fadiga. E também, considerase o valor estrutural da camada asfáltica em função do tipo de subleito e do tráfego
de projeto, considerando ainda o comportamento elástico não linear dos solos e
materiais granulares da estrutura de pavimento (DNIT, 2006).
É apresentada uma equação matemática que correlaciona a espessura total do
pavimento em termos de material granular com coeficiente de equivalência estrutural
K igual a 1,0 em função do CBR dos solos do subleito e do tráfego representado pelo
número “N”. O método define a espessura mínima de revestimento asfáltico
37
necessária para a deflexão de projeto e para as constantes relacionadas às
características resilientes do subleito (DNIT, 2006).
Estabelece-se, ainda, uma equação de fadiga resultante de ensaios de compressão
diametral de cargas repetidas sob tensão controlada que permita, para fins de projeto,
relacionar a deflexão do pavimento com o número cumulativo de repetições do eixo
simples padrão de rodas duplas de 80 kN (DNIT, 2006).
A verificação mecanicista da estrutura de pavimento é realizada por meio da análise
de deslocamentos, tensões e deformações. São considerados críticos o deslocamento
vertical recuperável máximo na superfície do revestimento asfáltico, a deformação
horizontal específica de tração na fibra inferior do revestimento e a deformação vertical
de compressão no topo do subleito.
O deslocamento vertical recuperável na superfície do revestimento e a deformação
horizontal de na fibra inferior da camada de revestimento estão relacionados com a
fadiga, e a deformação vertical de compressão no topo do subleito está relacionada
com a deformação permanente ou plástica.
Nesse trabalho, a verificação mecanicista de estruturas de pavimentos será feita
através de um programa computacional, com métodos de análise de elementos finitos
ou métodos das diferenças finitas, chamado ELSYM-5.
As cargas a serem inseridas na análise mecanicista devem simular o eixo simples
padrão de rodas duplas de 80 kN, utilizando quatro pontos de aplicação da carga de
20 kN cada e pressão de contato pneu-pavimento de 0,56 MPa (DNIT, 2006).
Os parâmetros de coeficiente de Poisson e módulos resilientes dos materiais
constituintes das camadas da estrutura do pavimento são os indicados nas tabelas 5
e 6.
38
Tabela 5 - Valores Usuais de Módulo de Resiliência ou Elasticidade
Intervalos de Valores de
Modulo de Resiliência
MATERIAL
Concretos Asfálticos:
-Revestimento (CAP 50-70)
2000 – 5000
Revestimento (CAP30-45)
2500 – 4500
Binder (CAP 50-70)
2000 – 3000
Binder (CAP 30-45)
2500 – 4000
Materiais Granulares
- brita granulada
150 – 300
- macadame hidráulico
250 – 450
Materiais estabilizados quimicamente
-solo-cimento
5000 – 10000
- brita graduada tratada com cimento
7000 – 18000
-concreto compactado com rolo
7000 – 22000
Concreto de cimento Portland
30000 – 35000
Solos finos em base e sub-base
150 – 300
Solos finos em subleito e reforço do subleito
Solos de comportamento laterítico LA, LA’, LG
100 – 200
Solos de comportamento não laterítico
25 – 75
Solos finos melhorados com cimento para reforço de subleito
200 – 400
Concreto de cimento Portland
28000 - 45000
Fonte: DER-SP, 2006
Tabela 6 - Valores usuais de coeficiente de Poisson
Intervalo de Valores de Valor Recomendado de
Coeficiente de Poisson Coeficiente de Poisson
Material
Concreto de cimento Portland
0,10 - 0,20
0,15
Materiais estabilizados com cimento
0,15 - 0,30
0,20
Misturas asfálticas
0,15 - 0,45
0,30
Materiais granulares
0,30 - 0,40
0,35
Solos do subleito
0,30 - 0,50
0,40
Fonte: DER-SP, 2006
39
4.1.3 Levantamento deflectométrico através de Viga Benkelman
A Viga Benkelman é um equipamento que possibilita realizar medições
deflectométricas de umpavimento. Idealizada pelo engenheiro A.C. Benkelman,
do Bureau of Public Roads, foi utilizada pela primeira vez nas pistas experimentais do
WASHO (Western Association of State Highway Officials) em 1953.
A mesma é constituída de um conjunto de sustentação em que se articula uma
alavanca interfixa, formando dois braços cujos comprimentos obedecem às relações
de 2/1, 3/1 ou de 4/1. A extremidade do braço maior contém a ponta de prova da viga,
enquanto a extremidade do braço menor aciona um extensômetro com precisão de
0,01mm. É equipada com um vibrador, que tem a função de vencer o atrito entre as
peças móveis e evitar eventuais inibições do ponteiro do extensômetro.
Para execução do ensaio de deflexão do pavimento é utilizado, em conjunto com a
Viga Benkelman, um caminhão de carga de 8,2tf de carga no eixo traseiro, no qual
deve ser eixo simples e com roda dupla. Um dos conjuntos de rodas duplas traseiras
do caminhão é posicionado na estaca de ensaio, de forma que o eixo do caminhão
fique perpendicular ao eixo da rodovia.
A ponta de prova da Viga Benkelman deve ser posicionada entre os pneus da roda
dupla e faz-se a primeira leitura (Lo) após a ligação do vibrador. Depois o caminhão
deve ser deslocado lentamente, pelo menos 10 metros para a frente, e faz-se a leitura
final (Lf). Com esses valores, obtém-se as deflexões D0(real) e D25 (deflexão a 25 cm
do ponto de prova), com a equação 4.
𝐷
𝑜𝑢 25
(𝐿𝑜
𝐿𝑓 )
𝑎
𝑏
(3)
40
Figura 10- Esquema da viga Benkelman
Fonte: (DNER-ME 024/1994)
4.1.4 Momento de transporte
A proposta de estabilizar solos quimicamente tem como objetivo solucionar a maior
adversidade encontrada pelos projetistas de estradas: viabilizar a obra garantindo o
menor movimento de terras possível. O custo desse processo de movimentação de
terra costuma ser muito significativo em relação ao custo total da obra.
Quando o transporte de solo é executado, as distâncias de transporte se alteram a
cada viagem, portanto, necessita-se que seja determinada uma distância média de
transporte, que deverá ser igual à distância entre os centros de gravidade dos trechos
de cortes e aterros compensados (MACEDO, 2015).
O custo do transporte é pago por momento de transporte, cuja unidade de medição
comumente adotada é a t.km. O transporte deve ser calculado na fase de orçamento,
com as distâncias médias de transporte de cada trecho, utilizando-se as composições
de momentos de transporte do SICRO2 (Sistemas de Custo Rodoviário) (DNIT, 2003).
41
4.2
Alternativas de estabilização do solo
A estabilização do solo consiste em torna-lo resistente aos esforços a serem recebidos
e, dentre as várias técnicas existentes, as mais comuns na prática são a estabilização
mecânica e a estabilização química.
Para melhorar o comportamento do solo, a estabilização de forma mecânica dá-se
através de métodos como compactação (rearranjo de partículas) ou correção
granulométrica, sem a adição de nenhum material estranho ao solo. Esses métodos
são comuns no que tange ao tratamento de solo para fins de pavimentação rodoviária.
A estabilização química tende a melhorar a estrutura do solo através de alterações
em suas propriedades físicas e químicas.
4.2.1 Estabilização mecânica
A compactação do solo tem por objetivo diminuir o volume de vazios do solo e
aumentar sua densidade através de um processo mecânico de aplicação de pressão,
vibração ou impacto, diminuindo sua porosidade, permeabilidade e capacidade de
deformação. Na estabilização para fins de pavimentação, o processo se dá pelo
lançamento de material oriundo de jazidas ou outro local de extração sobre o solo
original, e a aplicação de energia de compactação sobre o material através de
equipamentos compactadores.
A correção granulométrica consiste na mistura de dois ou mais solos de diferentes
granulometrias (solo fino e solo grosso), a fim de obter a distribuição ideal desejada.
Quando feita adequadamente, resulta em uma distribuição que tende a manter-se
volumetricamente estável, apresentando ganho na resistência. Por exemplo, um solo
combinado a uma grande quantidade de agregados finos, eliminará o contato entre os
grãos do solo original, tornando-o praticamente impermeável.Apresenta-se como uma
solução de estabilização, pois alterando esse contato grão a grão, aumenta ou diminui
sua densidade e permeabilidade de acordo com a solicitação de projeto.
42
Figura 11 - Características de um solo em função da distribuição
granulométrica.
Fonte: Labline, 2015.
4.2.2 Estabilização química
Dentre as inúmeras formas de estabilização química, pode-se encontrar desde
produtos industrializados até resíduos industriais, podendo defini-los como
convencionais (cimento, cal, betume e etc.) ou não convencionais (DS-328®, alcatrão,
vinhoto e etc.).
Uma técnica muito comum e conhecida no ramo de solos e pavimentação é a
estabilização por solo-cimento. Consiste em misturar os dois materiais com água de
forma homogênea, compactando e garantindo a devida cura para atingir os melhores
resultados quanto à impermeabilidade, estabilidade volumétrica, durabilidade e
43
resistência à compressão. O cimento entra em uma quantidade de 5% a 10% do peso
total do solo, que pode ser extraído do próprio local da obra e misturado com um
pulvimixer, ou pode ser selecionado de jazidas e misturados em uma usina, embora
na segunda alternativa, um dos principais benefícios dessa estabilização pode ser
afetado: o custo.
Figura 12 - Distribuidor de cimento, seguido do Pulvimixer
Fonte: Asfalto de Qualidade – Blog sobre tecnologias, equipamentos e técnicas de Pavimentação. 1
1
Disponível em http://asfaltodequalidade.blogspot.com.br/2013/02/distribuidor-de-cal-e-cimento.html,
acesso em 15 de fevereiro de 2015.
44
Figura 13 - Mistura solo-cimento com o pulvimixer
Fonte: Asfalto de Qualidade – Blog sobre tecnologias, equipamentos e técnicas de Pavimentação.
Apesar da boa durabilidade, facilidade de execução e baixo custo, nem sempre a
técnica solo-cimento é a mais adequada, considerando que não pode ser aplicada em
solos com a presença de sulfatos. De acordo com PETRUCCI (1978), um elemento
de natureza expansiva pode ser formado devido à reação entre o hidróxido de cálcio
e a alumina livre do cimento, e o sulfato do solo, inviabilizando seu uso como base
para pavimentação.
4.3
Baba de Cupim sintética: DS-328®
A baba de cupim sintético DS-328® é um sal orgânico a base de óleos vegetais como
o óleo de mamona e outros, é liquido e de coloração verde totalmente solúvel em
água, utilizado como aditivo para a estabilização de solos.
45
Figura 14 - DS-328®
Fonte: Próprio autor, 2015.
O conceito é aproveitar o solo local cuja resistência é insuficiente para a aplicação, e
tratá-lo com a baba de cupim DS-328® tornando-o estabilizado e dotado de
capacidade de suporte adequada para resistir às cargas do tráfego, sendo utilizado
como base, sub-base ou reforço do subleito em pavimentos em geral.
A estabilização química de solos por via liquida é o único procedimento de
pavimentação em que sua exposição é permitida sem nenhum revestimento e por um
longo período de tempo sem causar maiores danos (CORRÊA, 2010).
46
A baba de cupim DS-328® permite atingir maiores densidades de compactação e
pode ser retrabalhada vária vezes se necessário, sem prejudicar as características da
mistura e sem perda de material (Dynasolo S.A).
Quando a baba de cupim DS-328® é misturada ao solo e aos reagentes, um composto
metalo-orgânico permanente e insolúvel é formado, que contribui na coesão entre as
partículas do solo (BUSSAMRA, 2003).
Como as partículas da argila tem um excesso de íons em sua superfície e os grãos
lamelares, ou seja, muito pequenos, acabam sendo atraídos pelos cátions da água
aderindo permanentemente e formando a água absorvida, e quanto maior a camada
de absorção, mais se distanciam as superfícies da partícula diminuindo a energia
térmica das moléculas e a intensidade do campo elétrico. Essa composição impede
que as partículas com formato lameliformes se movimentem e provoquem o
desequilíbrio e expansão do solo, que resultaria na diminuição da resistência
(BUSSAMRA, 2003).
A estabilização do solo do subleito com a baba de cupim DS-328® ocorre por redução
ou eliminação da absorção de forma estável e permanente. Por sua composição
química ter um enorme potencial de troca iônica, quando se introduz pequenas
quantidades do produto em água se ativam os íons H+ e OH- da água, o que provoca
um intercâmbio de suas cargas elétricas com as partículas de solo, provocando na
água absorvida um rompimento da ligação eletroquímica, desprendendo-as e
convertendo-as em água livre, a qual drena por gravidade, evaporação e compactação
(BUSSAMRA, 2003).
Assim, através da troca catiônica resulta a redução da espessura da camada de água
absorvida, floculação e aglutinação das partículas finas do solo e pela combinação
dos dois exemplos ocorre uma redução na superfície especifica do solo
consequentemente menos água poderá ser absorvida diminuindo a expansão e a
contração do solo, aumentando sua impermeabilidade e resistência ao cisalhamento
(BUSSAMRA, 2003).
47
Aplicados na pavimentação de estradas, ruas, pátios de estacionamento e industriais,
aeroportos, taludes, lagoas, alvenarias de taipa e adobe e ainda diversos ramos da
construção civil (BUSSAMRA, 2003).
4.3.1 Atuação
Um material atua como estabilizante químico de um solo, modificando as suas
propriedades físicas e químicas, quando, ao ser adicionado a este, reage como agente
impermeabilizante, floculante e/ou agregante dos materiais presentes neste solo
(LAMBE & MICHAELS, 19542, apud BUSSAMRA, 2010).
Ao tratar um solo para torná-lo estável, introduz-se o aditivo escolhido, nas dosagens
adequadas,
com
o
intuito
de
reduzir
sua
plasticidade
e
modificá-lo
granulometricamente, devido à coesão e impermeabilização do solo. Elimina-se assim
suas características expansivas, controlando a ação da água sobre as camadas
tratadas e alcançando resultados satisfatórios de durabilidade.
Estes fenômenos ocorrem devido a troca de base, sendo que os cátions de carga mais
forte, substituem os íons de carga mais fraca na superfície das partículas de argila,
onde há também um agrupamento de cátions, com a consequente predominância
destes. Considerando que a ligação entre duas partículas de argila depende da carga
e do tamanho dos íons na interface, ocorre no caso, uma atração maior e, portanto,
provocando uma floculação das partículas. (MITCHELL, DIAMOND, 1976 3, apud
CORRÊA, 2013).
A adsorção4da água pelo solo se dá pela forte atração entre os íons negativos
presentes na superfície das partículas finas de argila, e os íons positivos da água.
Essa atração faz com que as superfícies das partículas de solo se afastem, fazendo
2
LAMBE, T.W. – MICHAELS, A.S.: Altering soil properties with chemicals. Chemical and
Engineering News 32 (1954) p.488-497.
3
MITCHELL, J. K. Fundamentals of soil behavior. New York: J. Wiley, 1976.
4Adsorção:
Adesão de moléculas de um fluido a uma superfície sólida.
48
com que as moléculas de água se movimentem, provocando a expansão do solo e,
consequentemente, diminuição de sua resistência.
Portanto, para estabilizar um solo, deve-se procurar diminuir ou eliminar a adsorção.
O aditivo baba de cupim, por sua composição química, é um excelente catalizador, ou
seja, tem um grande potencial de troca iônica. Introduzindo o produto em água,
ativam-se os íons H+ e (OH)- da água, que provoca uma troca de cargas elétricas com
o solo, desprendendo a água adsorvida na superfície das partículas, tornando-as água
livre, que acaba por ser drenada pela gravidade, compactação ou evaporação.
Em pavimentos onde a água sobe capilarmente por tensão superficial, há uma
diminuição na resistência do solo, fazendo com que o revestimento asfáltico apresente
falhas provocadas por carga dos veículos. Essas falhas permitirão a penetração da
água superficial no pavimento, que, junto aos materiais da sub-base, provocarão a
destruição da estrutura do pavimento.
4.3.2 Vantagens
A possibilidade de utilizar o solo local como camada de subleito de pavimentos é a
grande vantagem da baba de cupim DS-328®, uma vez que a movimentação de
materiais das jazidas significa um custo de valores importantes para a obra. A
economia tem continuidade na manutenção das obras executadas com a técnica, pois
apresenta baixo custo tanto para implantação quanto para conservação. Os métodos
de execução solicitam equipamentos comumente disponíveis às empresas como a
motoniveladora, caminhão pipa trator rural grade de discos e dispositivos de
compactação e que atingem a resistência desejada com o menor número de passadas
dos equipamentos compressores podendo trabalhar inclusive em épocas de chuva,
além de gerar muito pouco desgaste dos equipamentos. (BUSSAMRA, 2010)
Além de vantagens financeiras, a estabilização de subleitos com a baba de cupim DS328® permite que o material seja movimentado e readequado a qualquer tempo para
melhor adequação da preparação do subleito sem perder suas propriedades
características. E finalmente vantagens quanto ao ganho de resistência dos subleitos
tratados com esse produto, pois apresentam uma proteção quanto a alguns
49
fenômenos prejudiciais como a ascensão capilar, uma redução na absorção de água
e a tensão de sucção, além de aumentar o CBR e reduzir a expansão dos solos
(BUSSAMRA, 2010).
4.4
Execução da estabilização de solo com a baba de cupim sintético
Conforme Bussamra (2003), antes de iniciar o trabalho de campo deve-se fazer o
planejamento executivo de acordo com as características do solo, dos equipamentos
disponíveis do empreiteiro, dos prazos estabelecidos, da produção estimada de cada
etapa construtiva, da quantidade de solo disponível em cada jazida e da metodologia
do controle tecnológico a ser empregado durante a execução dos serviços, bem como
a determinação da vazão dos caminhões pipas a serem empregados. Em seguida é
necessário realizar ensaios em laboratórios com o solo do local ou de jazida para
determinar uma excelente caracterização e viabilidade de uso. Neste caso são
executados diversos ensaios para determinação das características físicas e
resistência dos solos. São eles: Granulometria, Proctor, Limites de Atterberg, CBR ou
Mini-CBR e MCT.
4.4.1 Escarificação e pulverização do solo
Para tratar a parte superior da camada do solo local é preciso da utilização de uma
motoniveladora, onde o material é escarificado com os garfos na profundidade
informada pelo projeto, conforme Figura 6. Em seguida é realizada a pulverização.
Quando a camada proceder de uma jazida, o material deverá ser transportado até o
local sendo espalhado pela lâmina da motoniveladora e pulverizado em
seguida (BUSSAMRA, 2003).
50
Figura 15 - Escarificação com motoniveladora
Fonte: CATERPILLAR, 2007
A pulverização pode ser realizada com trator rural, grade de disco, enxada rotativa,
pulvimixer ou estabilizadora, conforme Figura 16.
Figura 16 - Execução de pulverização
Fonte: PULVIMIXERS, PLANETE TP5
5
Disponível em http://www.planete-tp.com/pulvi-mixers-a305.html. Acesso em novembro de 2014.
51
Para um excelente resultado, deve-se executar sempre das bordas para o centro da
pista até conseguir uma boa homogeneização. O material não deve conter grandes
torrões e restos de materiais para não comprometer a regularidade granulométrica
(BUSSAMRA, 2003).
4.4.2 Distribuição e homogeneização do Estabilizante de Solos, líquido
É necessária a medição de umidade do solo natural(HNAT)de vários pontos da pista,
normalmente medidos pelo “speedy test” que consiste em um equipamento que
determina a umidade do solo pela pressão do gás resultante da ação da água contida
na amostra sobre o carbureto de cálcio que se introduz no aparelho, considerando
que o solo esteja entorno de 2% abaixo do valor da umidade ótima de compactação
(Hót). Após colher os dados em campo o ensaio de Proctor é realizado para que se
consiga determinar a quantidade total de água para atingir o valor de umidade ótima
de compactação.
O produto é colocado no caminhão pipa em porções, com a adição de água calculada
para ser lançado ao solo, conforme Figura 8. O caminhão pipa trabalha em um
processo de andar e parar com uma velocidade constante, passando no mínimo três
vezes no mesmo lugar, a fim de obter uma maior distribuição uniforme (BUSSAMRA,
2003).
52
Figura 17 - Caminhão pipa, lançamento de estabilizante
Fonte: Juliana Rodrigues, 2014
4.4.3 Distribuição e homogeneização do Reagente Sulfato de Alumínio
Aplica-se um produto altamente concentrado com a dissolvição do reagente em água,
misturando ¾ de água em um tambor aberto com a quantidade necessária do
reagente Sulfato de Alumínio, até completar a diluição. Coloca-se em um caminhão
pipa os 50 % de água restantes, adicionando o reagente Sulfato de Alumínio prédiluído, conforme dosagem realizada no laboratório. Com o caminhão pipa o produto
é distribuído uniformemente. Após esta etapa, utiliza-se o equipamento de
pulverização e mistura (trator + grade) para incorporação do reagente ao composto
solo-aditivo (BUSSAMRA, 2003).
4.4.4 Conformação
A camada tratada de acordo com o greide pré-estabelecido é preparada para o início
da compactação. Este serviço é realizado por uma motoniveladora, prestando atenção
53
para não passar muitas vezes sobre a camada e deixa-la pré-adensada, causando
danos na compactação (BUSSAMRA, 2003).
4.4.5 Compactação
Para uma boa compactação é possível realizar em camadas simples ou camadas
múltiplas, dependendo da espessura da camada projetada. A escolha dos
equipamentos possui grande importância para uma execução satisfatória onde
devemos levar em consideração os seguintes pontos:
a) O tipo de solo a ser tratado
b) Espessura da camada projetada ou a ser executada
c) Local onde a obra será realizada
O serviço de compactação deve ser iniciado pelas laterais e continuar
longitudinalmente para o centro nos trechos em tangente, e nos trechos de curvas
iniciar na borda interno para a externa, de forma que o compressor cubra
uniformemente. (BUSSAMRA, 2003).
4.4.6 Acabamento
Quando estiver marcas do rolo “pé de carneiro”, conforme Figura 9, a camada de solo
é molhada levemente com o caminhão pipa e em seguida passada a motoniveladora
para retirar uma espessura mínima suficiente para tirar as marcas ou pelo menos
reduzi-las o mínimo possível. Para dar o acabamento final é passado o rolo
pneumático, conforme Figura 10(BUSSAMRA, 2003).
54
Figura 18–Execução do rolo “pé de carneiro”
Fonte: Juliana Rodrigues, 2014
Figura 19 – Aplicação do rolo pneumático
Fonte: Juliana Rodrigues, 2014
55
5 ESTUDO DE CASO: TRECHO “BATAGUASSU – ANAURILÂNDIA
– MATO GROSSO DO SUL”
O estudo de caso refere-se ao trecho da rota MS-395 entre Bataguassu e
Anaurilândia, no estado do Mato Grosso do Sul. Obra executada pela Camargo Corrêa
e Comércio S.A fiscalizada e supervisionada pela CESP, Companhia Energética São
Paulo, e Departamento de Estradas de Rodagem do Mato Grosso do Sul - DERSUL.
Figura 20 - Traçado da Rota MS-395 entre Anaurilândia e Bataguassu
Fonte: Google Maps, 2015
Esse trecho faz parte do complexo de obras da hidroelétrica do Porto Primavera do
rio Paraná e tem extensão de 65km.
56
Figura 21 - Início da rodovia, trecho próximo a Botaguassu.
Fonte: Google Street View, 2012. Acesso em maio de 2015.
5.1
Projeto original da pavimentação
Figura 22 - Seção típica
O cálculo estatístico do CBR do subleito do projeto apresentou um valor médio de
17,8%, previsto um volume de trafego de N=5,56x106
5.1.1 Alternativas de projeto
Figura 23 - Perfil alternativa 01
57
Figura 24 - Perfil alternativa 02
:
Figura 25 - Perfil alternativa 03
As 3 alternativas se basearam na utilização de materiais para sub-base e base
provenientes de 11 locais selecionados ao longo do trecho a ser executado, dos quais,
a pedreira de seixo rolado se encontrava na maior distância (DMT=129,2km).
O solo mencionado, areia fina laterítica, consiste em um solo de coloração
avermelhada devido a presença de ferro e alumínio na forma de óxidos e hidróxidos
é um solo que está presente em clima quente na ocorrência de chuvas moderadas e
intensas, possui um índice de vários muito alto, por este motivo consiste numa baixa
capacidade de suporte, porém quando encontra-se compactado fica com uma
capacidade de suporte elevada não ocorrendo expansão na presença de água.
5.2
Estudo de viabilidade
A rápida análise das alternativas apresentadas com relação ao transporte de materiais
e distancias medias de transporte (mostradas na tabela abaixo) mostra o
dimensionamento da frota de veículos necessários e proporcionaram dados que
permitiram avaliar a viabilidade técnica e econômica de cada uma delas, sem levar
em consideração a consequência do impacto ambiental.
58
Tabela 7 - Estudo de Viabilidade
Alternativa
1
2
3
5.3
Volume a ser
transportado
(m³)
185.196,00
199.166,00
153.188,00
DMT
(km)
Momento de
transporte
m³km/km
24,18
42,42
17,59
4.478.043,00
8.449.508,00
2.694.610,00
69.362,50
130.878,37
41.738,07
Ensaios com produtos estabilizantes de solo
Foram analisados os valores da tabela anterior, e a contratante optou por estudar a
possibilidade de substituir essa alternativa pela utilização da técnica de estabilização
química de solos levando em conta a experiência adquirida anteriormente na
execução de obras na rodovia Santos Dumont e na Anhanguera com resultados
satisfatórios.
Inicialmente foram realizados ensaios com 3 amostras de solos retiradas das laterais
da rota em estudo e foram obtidos os seguintes resultados.
Tabela 2 - Ensaios
Composição
granulométrica
Areia Areia
Argila Silte
fina grossa
Amostra
Densidade
(kg/m³)
h₀
(%)
CBR (Est. +
AS)
CBR (Est. +
HC)
1
2.018,00
̥10,8
35%
133%
10% 22%
58%
10%
2
3
2.087,00
2.093,00
9,2
9,4
110%
68%
337%
257%
15% 7%
10% 16%
68%
69%
10%
5%
Est.: Estabilizante “DS-328”
SA: Sulfato de Alumínio
HC: Hidróxido de cálcio
A partir dos resultados foram realizados ensaios com diferentes proporções do
estabilizante químico DS-328® em todo o trecho do projeto, especialmente com
materiais de bolsões laterais. Considerando os solos que apresentaram melhores
resultados nos ensaios para sua utilização como materiais de base e sub-base, bem
como área útil da camada e distância média de transporte (DMT), se chegou a um
momento de transporte igual a 501.882,00 m³.km, para uma distância média de
59
2,71km e 7,773,38 m³km/km.Verifica-se uma redução significativa do custo final da
obra, além de resolver os problemas de planejamento executivo já que se constatou
que das 11 jazidas que haviam sido previstas em projeto como sendo de solo de areia
fina laterítica,somente uma delas se enquadra dentro da classificação MCT (miniatura
compactado tropical).
Resultados dos ensaios com diferentes proporções do estabilizante DS-328®.
LOCAL
Pedreira 1
Caixa de emprestino
entre as estacas 2771 e
2292
Caixa de emprestino
entre as estacas 2231 e
2010
Caixa de emprestino na
estaca 5051
Caixa de emprestino na
estaca 5079
Caixa de emprestino na
estaca 5051
Caixa de emprestino na
estaca 2684
MCT
CONDIÇÃO
Mini-CBR(% media)
LA'
Solo natural
17,1
LA'
"DS-328" (1:1000)
60,1
LA'
"DS-328" (1:1250)
54,2
LA'
"DS-328" (1:1500)
45,2
LA'
"DS-328" (1:1750)
37,5
LA'
"DS-328" (1:2000)
33,0
LA'
"DS-328" (1:2250)
31,7
LA'
"DS-328" (1:2500)
30,5
LA'
Solo natural
14,2
LA'
"DS-328" (1:1000)
49,2
LA'
"DS-328" (1:2000)
37,8
Solo natural
23,3
"DS-328" (1:1000)
58,2
"DS-328" (1:2000)
38,2
LG'
Solo natural
22,5
LG'
"DS-328" (1:1000)
60,1
LG'
"DS-328" (1:2000)
42,2
LG'
Solo natural
25,0
LG'
"DS-328" (1:1000)
60,1
LG'
"DS-328" (1:2000)
39,1
LG'
Solo natural
24,0
LG'
"DS-328" (1:1000)
46,7
LG'
"DS-328" (1:1500)
40,6
LG'
"DS-328" (1:2000)
37,6
LG'
Solo natural
14,0
LG'
"DS-328" (1:1000)
49,7
LG'
"DS-328" (1:1500)
46,7
LG'
"DS-328" (1:2000)
37,6
LG'
"DS-328" (1:2500)
34,5
LA'/LG'
60
5.4
Nova proposta de pavimentação
A contratada apresentou para a DERSUL e para a CESP a nova proposta de
pavimentação mostrando as vantagens em relação as alternativas do projeto, com o
perfil da figura a seguir.
Figura 26 - nova proposta de pavimentação
A nova proposta considerou a metodologia de dimensionamento do projeto original,
ou seja, o mesmo volume de tráfego e capacidade de transporte de subleito,
preservando a estrutura do mesmo com relação a ruptura por cisalhamento.
Depois da análise da proposta, verificação de resultado e visitas a obras, a DERSUL
aprovou o projeto, com base nas normas de dimensionamento de pavimento do DNIT.
Solicitando apenas a contratante o aumento da espessura de sub-base de 12 para 15
cm.
Iniciada a execução dos primeiros trechos, a contratante realizou um seminário a fim
de debater a solução adotada e propor o acompanhamento e controle tecnológico dos
técnicos envolvidos na obra. Na ocasião ficou definido que a LENC - Laboratório de
Engenharia e Consultoria Ltda., enviaria um profissional técnico na obra afim de
avaliar o comportamento do pavimento através do levantamento deflectométrico,
realizado com a viga Benkelman.
61
Durante o período de controle foram ensaiados solos de mais de 40 caixas de
empréstimo ao longo da rota e todos os casos apresentaram excelentes resultados
técnicos para utilização para bases e sub-bases de pavimentos uma vez que tratados
com estabilizante e impermeabilizante químico DS-328®.
Uma das características observadas durante os ensaios de perda por imersão (mini
MCV) foi o fato de que, com os corpos de prova tratados com estabilizante DS-328®
esses valores não ultrapassaram os 10% confirmando a expectativa de controle de
erosão através desse processo.
5.5
Levantamento deflectométrico
Nesse levantamento foram analisadas as deflexões do pavimento, através de Viga
Benkelman, no perímetro externo das faixas de transito com o espaço médio de 40m
entre estacas. As leituras foram efetuadas no ponto de prova (D0) e com deslocamento
de 25cm do ponto de prova (D25), a fim de poder estimar o raio de curvatura de
deflexão, conforme se pode observar nos dados da tabela apresentada no Anexo A.
5.6
Calculo de valores médios
Do levantamento deflectométrico efetuado ao longo do trecho pavimentado foram
obtidos os seguintes valores médios (formula1).
D0 =16 (n = 224 medidas)
→
S = 6 (desvio padrão)
D25 = 6 (n = 224 medidas)
R = 420, sendo que R = 3.125/(D0 – D25) em metros
5.7
Histogramas de deflexão e raio de curvatura
Nos gráficos seguintes foram observados os valores de deflexão obtidos com a viga
Benkelman e do cálculo do raio de curvatura. (Figuras 22 e 23).
Para as 224 medidas com a Viga Benkelman, o raio médio é de 420m, eliminando os
52 valores correspondentes ao raio de 780m, que estão fora do desvio padrão, se
obtém valor de n=172, ao qual corresponde um raio médio de 310m, sendo admitidos
62
como representantes dos valores situados entre 300 e 400m. E nota-se que não há
raios de curvatura menores que 100m, que seria o valor mínimo aceitável (DNERPRO 011/79).
Figura 27 - Deflexão
Figura 28 - Raio de Curvatura
63
Figura 29 - Estimativa dos módulos resilientes através do levantamento
deflectométrico.
Sendo que:
Qr = 2.050Kgf
P = 5,6Kgf/cm²
DC = 0,22mm = D + S
E1 é de aproximadamente 8.000 Kgf/cm²
E2 é de aproximação 4.000Kgf/cm²
h em cm
E em Kgf/cm²
R = 300 a 400m
a = 10,8cm
Valores obtidos pelas tabelas 4 e 5, apresentadas no capítulo 4.
5.8
Estimativa de modulo resiliente do subleito
O subleito constituído de solo natural, apresenta diferenças significativas com relação
a mini-CBR (Energia Normal) em função da procedência do material. Nesse estudo
foi admitido mini-CBR de subleito igual a 14% valor considerado como mínimo para
os materiais predominantes na região.
64
5.9
Relação mini CBR /Módulo de resiliência para subleito
0,8
Através da relação E  220.(mini CBR) , indicada no método de dimensionamento de
pavimentos flexíveis do município de sp para solos de comportamento laterítico, se
obtém: E SB  220.(14) 0,8  1800 kgf / cm 2
5.10 Cálculo dos valores modulares por camada
Sendo ESB/ESL=400 kgf/cm² e ESL=188 kgf/cm² de acordo com o gráfico número 4
de equivalência modular do método citado acima, obtém-se:
5.11 Resumo dos valores modulares adotados para a estrutura do pavimento
construído
5.12 Analise para estimativa de valor N admissível
5.12.1 Cálculo da deformação unitária do subleito
Utilizando o programa Elsym-5 de análise de tensões e deformações se obtém os
valores abaixo:
65
EB
ESB
ESL
D0
R
εSL
8000
4000
2000
26
385
3,5x10-4
5.12.2 Cálculo do valor N admissível utilizando a deformação unitária do
subleito:
Da correlação de “Lister” se obtém:
Portanto, a estrutura construída admite um número N de solicitação de carga padrão
=107, maior que a de projeto (NP=6*106).
5.13 Ensaios de laboratório
Foram executados ensaios específicos de laboratório para classificação MCT dos
solos utilizados, assim como ensaios de compactação (mini CBR, CBR), tanto com
materiais das jazidas como de bolsões laterais de empréstimo dos quais foram
utilizadas diferentes proporções do estabilizante de solos para efeito de comparação
de resultados conforme se pode observar.
66
5.13.1 Ensaios realizados com material de base coletado na pista durante o
controle tecnológico em campo, antes do início da compactação:
Classificação
HRB
Condição
CBR (%
média)
A-2-4 / A-2-6
"DS-328"
(1:1000)
94,0
5.13.2 Ensaios executados com material de sub-base, coletado na pista durante
o controle tecnológico de campo antes do início da compactação.
Classificação
HRB
Condição
CBR (%
média)
A-2-4
"DS-328"
(1:2000)
75,3
5.13.3 Ensaios executados com material de subleito coletado na pista durante o
controle tecnológico de campo
Classificação
HRB
Condição
A-2-4 / A-2-6
Solo natural
"DS-328"
(1:1000)
"DS-328"
(1:2000)
"DS-328"
(1:2500)
CBR (%
média)
33,1
72,1
57,8
51,2
5.14 A rota MS-395 atualmente
Neste estudo de caso foi apresentado o trecho da rota MS-395 entre Anaurilândia e
Bataguassu, cujo projeto de pavimentação apresentava a solução para o reforço da
base e sub-base com o tratamento químico através da baba de cupim. Entretanto, o
mesmo não ocorreu para o restante da rodovia, que se inicia em Bataguassu e segue
até a cidade de Três Lagoas-MS, passando por Brasilândia-MS , apresentado na
figura 30.
67
Figura 30 - MS-395 de Três Lagoas à Bataguassu
Fonte: Google Maps, 2015
Conforme notícias recentes de jornais conceituados, observou-se uma grande revolta
dos usuários da rota MS-395 quanto à erodibilidade e má condição da rodovia
estadual nos trechos que atendem Bataguassu à Três Lagoas.
Em notícia cuja manchete diz “Na MS-395, más condições na via geram transtornos
a motoristas”(G1-Globo.com), afirma-se que, como o trecho faz parte da rota de
caminhões transportadores de celulose para o Estado, o fluxo de veículos pesados na
rodovia é intenso. A TV Morena, filiada à Rede Globo, fala em seu site sobre “a
situação da rodovia MS-395, que liga Brasilândia à Bataguassu, que foi resumida por
caos”. Na notícia, motoristas afirmam que os buracos tem sido o motivo de diversos
acidentes graves. Nos três primeiros meses de 2015, foram registradas uma morte e
15 acidentes no trecho devido às más condições da pista.
68
Figura 31 - Buracos na via entre Bataguassu e Brasilândia-MS
Foto: João Carlos Tonon
São diversas as reportagens que podem ser encontradas sobre acidentes causados
por buracos na pista que estouram pneus ou solicitam freadas bruscas, causando
colisões. A imprensa da região tem acompanhado as reivindicações dos usuários e
por diversas vezes o trecho foi recapeado, mas logo observa-se novas notícias sobre
o mesmo problema.
O trecho aqui estudado não aparece na mídia, exceto por um artigo publicado no jornal
Diário MS, em 11 de agosto de 2014, informando o término de um trabalho de
recapeamento de 66,5 quilômetros do trecho, que contemplou novo revestimento
asfáltico, nova sinalização e outras intervenções com o objetivo de aumentar a
segurança dos usuários.
Após 45 meses de execução, o local aparenta atender as necessidades dos usuários.
69
Figura 32 - Trecho entre Anaurilândia e Bataguassu após recapeamento
Foto: Rachid Waqued
70
6 ANÁLISE DOS RESULTADOS
A partir das análises realizadas através de curvas de deflexão, obteve-se o
levantamento deflectométrico demonstrando que o subleito do pavimento no trecho
onde se realizaram os ensaios apresentaram ótimas condições de suporte com
modulo de resiliência de aproximadamente 2000kgf/cm², o que comprovou o bom
comportamento dos materiais existentes na região e recomendou a execução do
projeto através desde método construtivo.
Os ensaios especiais do modulo de resiliência realizados no laboratório da Escola
Politécnica na Universidade de São Paulo, confirmaram os elevados valores
modulares obtidos para sub-base e base de solos estabilizados quimicamente além
de corrigir a erodibilidade do material local devido ao aumento da coesão adquirida
pelo mesmo.
Os ensaios mostraram que era possível reavaliar as proporções do estabilizante
utilizado com o material da primeira jazida para execução da base, podendo ser
recomendada como primeira alternativa a proporção de 1:1500, diminuindo o
consumo de produto químico utilizado.
Não foi necessário alterar a proporção de um 1:2000 utilizada para construção da subbase.
O material das caixas laterais de empréstimos tratados com estabilizante de solos
apresentou características semelhantes às da primeira jazida, permitindo também sua
utilização como material de pavimentação, utilizando a proporção de 1:1000 na base
e de 1:2000 na sub-base.
Como recomendação foi solicitado o monitoramento e acompanhamento do
comportamento da obra através de medições utilizando a mesma metodologia
adotada, afim de que estes parâmetros possam ser utilizados em outras obras que
adotem o mesmo procedimento de construção.
71
Baseado nos níveis deflectométricos obtidos e em função do tráfego previsto, foi
estimado um excelente comportamento e uma elevada vida útil do pavimento
projetado, sendo que após 45 meses de execução do trecho o mesmo apresentou
ótimos resultados, de acordo com o previsto.
72
7 CONCLUSÕES
Neste trabalho foi abordada a estabilização química de subleito de pavimentos com o
aditivo baba de cupim sintético DS-328®, devida heterogeneidade do solo ao longo
do traçado geométrico rodoviário, onde é comum haver trechos sem capacidade de
carga e que necessitam ser reforçados. A técnica que aplica a baba de cupim sintético
DS-328® substitui métodos mais tradicionais como o solo cimento ou o empréstimo
de solo de jazidas.
Com as informações aqui apresentadas, conclui-se que a utilização da baba de cupim
sintético DS-328® é pouco conhecida e pouco divulgada na área de engenharia civil,
vale ressaltar que é primordial o estudo do solo antes de iniciar uma obra para obterse as características e propriedades do solo assim podendo tomar decisões
de projeto e execução mais eficientes, precisas, seguras e econômicas sem correr
risco no futuro. Além disso, permite a utilização do solo local e é eficiente quanto ao
ganho de resistência ao cisalhamento, compressão, penetração e impermeabilidade.
Essa técnica tende a ser economicamente mais vantajosa tanto para execução quanto
para manutenção, pois demanda de equipamentos comuns e é de fácil transporte.
Conforme notícias apresentadas anteriormente, observou-se que o trecho da rota MS395 não tratado com o aditivo químico DS-328, tem sido alvo de reclamações no que
diz respeito às más condições das vias.
O trecho que liga Bataguassu e Anaurilândia aparece na mídia apenas para
apresentar o término de um trabalho de recapeamento realizado em 2014, que
contemplou, além de um novo revestimento asfáltico, nova sinalização, com o intuito
de aumentar a segurança dos usuários.
O recapeamento asfáltico realizado nesse trecho pode ter sido necessário apenas
devido ao desgaste natural da camada asfáltica. Nota-se que a espessura do
revestimento asfáltico utilizado não atende às recomendações do DNIT e do DER, que
sugere que projetos com um número N maior que 5,5x10 6 adotem um revestimento
mínimo de 7,5 centímetros de concreto asfáltico.Não é conclusivo, com as
73
informações aqui apresentadas, se essa necessidade de recapeamento surgiu por
reflexo de algum tipo de problema originado nas áreas do pavimento tratadas com a
baba de cupim sintético. O que se pode concluir é que o trecho AnaurilândiaBataguassu, em comparação com o trecho Bataguassu-Três Lagoas, tem
apresentado resultados de resistência à erodibilidade melhores, maior durabilidade e
maior satisfação dos usuários.
Dessa
forma,
o
presente
trabalho
divulgou
uma
tecnologia
alternativa
para estabilização do solo de subleito e camadas inferiores de pavimentação
rodoviária, que se apresentou como um produto eficiente e sustentável, que contribui
para a diminuição do impacto ambiental gerado pela exploração de jazidas, diminuição
do custo e tempo com transporte de materiais e longa durabilidade.
74
8 RECOMENDAÇÕES
Diante do apresentado, recomenda-se que sejam feitos todos os ensaios geotécnicos
de laboratório necessários para o projeto de dimensionamento do pavimento
rodoviário, comparando os resultados das amostras de solo de subleito dosados ou
não com o DS-238.
É recomendado que seja averiguada a viabilidade, em termos de custo e aceitação
dos órgãos reguladores da rede rodoviária, do reforço do subleito com aditivo “baba
de cupim” ou outras soluções tradicionais como empréstimo de jazida e uso de solocimento ou solo brita.
Após a execução da obra deve ser feito o acompanhamento da mesma através de
ensaios de avaliação funcional e estrutural, FWD – Falling Weight Deflectometer e
Viga Benkelman, que indicam a presença de defeitos no pavimento devido base ou
sub-base mal executados ou mal dimensionados.
Pode ser realizada uma comparação da tecnologia apresentada com métodos mais
tradicionais, no que diz respeito às vantagens financeiras, levantando custos finais da
obra de forma detalhada.
Existem outros campos de aplicação do aditivo DS-328® além de construção do
pavimento rodoviário, como por exemplo: usoem impermeabilização em diversas
áreas da construção civil, uso em pavimentos aeroportuários e na impermeabilização
de tecidos. Recomenda-se pesquisa sobre essas aplicabilidades do aditivo.
A fim de atingir resultados mais conclusivos, sugere-se que seja estudado o método
utilizado na construção do trecho da rota MS-395 que interliga as cidades de
Bataguassu e Três Lagoas, considerando o fato de esse trecho ter sido alvo de críticas
constantes quanto a questão de erodibilidade e má qualidade das pistas, ao contrário
do trecho estudado, que aparenta manter-se atendendo as necessidades dos
usuários. Um item importante a ser observado é se o local em questão tem recebido
um fluxo de veículos adequado conforme projetado quando de sua concepção, pois o
75
fato de receber cargas maiores do que as previstas contribuem para a diminuição
drástica da durabilidade de qualquer pavimento.
É de suma importância que os órgãos responsáveis coletem dados de volume de
tráfego em malhas rodoviárias a fim de assegurar que as vias estão sendo usadas
conforme o planejado. O excesso de carga é o principal fator para a deterioração do
pavimento, que muitas vezes foi projetado corretamente, mas seu uso sobrecarrega
o pavimento, implicando na necessidade de repetidas manutenções que não duram e
não atendem o fluxo de veículos recebido pela via.
Quanto ao trabalho de recapeamento do trecho, realizado em agosto de 2014,
recomenda-se investigar o motivo do recapeamento, levantando a questão de quanto
o subleito estabilizado com o DS-328® contribuiu para a deterioração da camada
asfáltica do pavimento, gerando a necessidade da obra.
76
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R.M.
-
Capacidade
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de Construção Civil, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2005.
VARGAS, M., Introdução à Mecânica dos Solos.Ed. McGraw-Hill, USP, 1977
80
ANEXO A
Levantamento deflectométrico
Faixa direita
D₀
D25
Estaca
Pista
3003
E
26
12
3005
I
20
3007
E
3009
Faixa esquerda
D₀ - D25
D₀
D25
D₀ - D25
R
Estaca
Pista
4
781
3004
I
20
4
16
195
12
8
391
3006
E
24
4
20
156
16
4
12
260
3008
I
20
8
12
260
I
16
8
8
391
3010
E
20
4
16
195
3011
E
20
4
16
195
3012
I
8
4
4
781
3013
I
16
8
8
391
3014
E
12
4
8
391
3015
E
20
8
12
260
3016
I
12
4
8
391
3017
I
20
8
12
260
3018
E
12
4
8
391
3019
E
20
8
12
260
3020
I
16
4
12
260
3021
I
20
8
12
260
3022
E
8
4
4
781
3023
E
12
4
8
391
3024
I
16
4
12
260
3025
I
12
4
8
391
3026
E
16
8
8
391
3027
E
20
12
8
391
3028
I
20
8
12
260
3029
I
24
12
12
260
3030
E
12
8
4
781
3031
E
16
4
12
260
3032
I
12
4
8
391
3033
I
12
4
8
391
3034
E
4
0
4
781
3035
E
20
8
12
260
3036
I
16
4
12
260
3037
I
12
4
8
391
3038
E
8
4
4
781
3039
E
24
8
16
195
3040
I
12
4
8
391
3041
I
20
8
12
260
3042
E
12
4
8
391
3043
E
16
8
8
391
3044
I
8
4
4
781
3045
I
20
8
12
260
3046
E
12
4
8
391
3047
E
36
16
20
156
3048
I
16
8
8
391
3049
I
40
16
24
130
3050
E
8
4
4
781
3051
E
40
16
24
130
3052
I
12
4
8
391
3053
I
20
12
8
391
3054
E
16
4
12
260
3055
E
20
4
16
195
3056
I
16
4
12
260
3057
I
28
8
20
156
3058
E
20
4
16
195
3059
E
16
8
8
391
3060
I
24
4
20
156
3061
I
24
8
16
195
3062
E
24
0
24
130
3063
E
20
4
16
195
3064
I
16
8
8
391
3065
I
20
8
12
260
3066
E
16
4
12
260
3067
E
16
4
12
260
3068
I
24
16
8
391
-2
(10 mm)
-2
(10 mm)
R
81
Faixa direita
D₀
D25
Estaca
Pista
3069
I
20
4
3071
E
28
3073
I
3075
Faixa esquerda
D₀ - D25
D₀
D25
D₀ - D25
R
Estaca
Pista
16
195
3070
E
8
0
8
391
8
20
156
3072
I
12
8
4
781
24
4
20
156
3074
E
8
4
4
781
E
24
8
16
195
3076
I
12
4
8
391
3077
I
16
4
12
260
3078
E
12
4
8
391
3079
E
24
8
16
195
3080
I
16
4
12
260
3081
I
20
8
12
260
3082
E
28
4
24
130
3083
E
24
4
20
156
3084
I
16
4
12
260
3085
I
12
4
8
391
3086
E
24
4
20
156
3087
E
16
4
12
260
3088
I
12
4
8
391
3089
I
24
8
16
195
3090
E
12
8
4
781
3091
E
20
4
16
195
3092
I
8
4
4
781
3093
I
20
0
20
156
3094
E
4
0
4
781
3095
E
20
8
12
260
3096
I
8
4
4
781
3097
I
20
8
12
156
3098
E
8
4
4
781
3099
E
20
12
8
391
3100
I
4
0
4
781
3101
I
12
4
8
391
3102
E
12
4
8
391
3103
E
24
4
20
156
3104
I
16
8
8
391
3105
I
16
8
8
391
3106
E
8
4
4
781
3107
E
8
4
4
781
3108
I
16
8
8
391
3109
I
20
12
8
391
3110
E
8
0
8
391
3111
E
8
4
4
781
3112
I
8
4
4
781
3113
I
12
4
8
391
3114
E
12
4
8
391
3115
E
20
12
8
391
3116
I
8
4
4
781
3117
I
16
8
8
391
3118
E
12
4
8
391
3119
E
12
4
8
391
3120
I
8
4
4
781
3121
I
8
4
4
781
3122
E
8
4
4
781
3123
E
8
4
4
781
3124
I
12
8
4
781
3125
I
28
12
16
195
3126
E
8
4
4
781
3127
E
12
4
8
391
3128
I
8
4
4
781
3129
I
16
8
8
391
3130
E
8
4
4
781
3131
E
16
8
8
391
3132
I
16
4
12
260
3133
I
12
4
8
391
3134
E
4
0
4
781
3135
E
12
8
4
781
3136
I
8
4
4
781
3137
I
16
8
8
391
3138
E
8
4
4
781
3139
E
20
12
8
391
3140
I
8
4
4
781
3141
I
20
8
12
260
3142
E
12
8
4
781
3143
E
28
12
16
195
3144
I
12
4
8
391
3145
I
16
12
4
781
3146
E
8
4
4
781
3147
E
16
8
8
391
3148
I
8
4
4
781
(10-2 mm)
(10-2 mm)
R
82
Faixa direita
D₀
D25
Estaca
Pista
3149
I
16
8
3151
E
20
3153
I
3155
Faixa esquerda
D₀ - D25
D₀
D25
D₀ - D25
R
Estaca
Pista
8
391
3150
E
8
4
4
781
8
12
260
3152
I
16
8
8
391
20
4
16
195
3154
E
16
12
4
781
E
20
8
12
260
3156
I
16
8
8
391
3157
I
16
8
8
391
3156
E
16
8
8
391
3159
E
16
12
4
781
3160
I
16
8
8
391
3161
I
20
8
12
260
3162
E
12
4
8
391
3163
E
20
4
16
195
3164
I
16
8
8
391
3165
I
8
4
4
781
3166
E
16
8
8
391
3167
E
12
4
8
391
3168
I
12
4
8
391
3169
I
16
12
4
781
3170
E
16
8
8
391
3171
E
20
8
12
260
3172
I
20
8
12
260
3173
I
16
8
8
391
3174
E
16
4
12
260
3201
E
32
20
12
260
3201
I
16
4
12
260
3202
I
32
20
12
260
3202
E
20
8
12
260
3203
E
24
16
8
391
3203
I
16
8
8
391
3204
I
4
0
4
781
3204
E
12
4
8
391
3205
E
16
8
8
391
3205
I
12
8
4
781
3206
I
12
8
4
781
3206
E
12
8
4
781
3207
E
12
4
8
391
3207
I
16
8
8
391
3208
I
16
8
8
391
3208
E
16
8
8
391
3209
E
20
0
20
156
3209
I
16
4
12
260
3210
I
20
0
20
156
3210
E
16
8
8
391
3211
E
12
4
8
391
3211
I
12
8
4
781
3212
I
16
8
8
391
3212
E
24
8
16
195
3113
E
8
4
4
781
3213
I
16
8
8
391
3214
I
12
4
8
391
3214
E
20
8
12
260
3215
E
16
0
16
195
3215
I
20
8
12
391
3216
I
12
4
8
391
3216
E
12
4
8
391
3217
E
12
4
8
391
3217
I
16
8
8
391
3218
I
12
4
8
391
3218
E
8
4
4
781
3219
E
24
8
16
195
3219
I
4
0
4
781
3220
I
16
8
8
391
3220
E
12
8
4
781
3221
E
16
4
12
260
3221
I
16
8
8
391
3222
I
12
4
8
391
3222
E
20
8
12
260
-2
(10 mm)
-2
(10 mm)
R