Controle Tecnológico da Reciclagem de Bases Granulares de Pavimentos Rodoviários Através do Ensaio DCP (Dynamic Cone Penetrometer)

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1 Controle Tecnológico da Reciclagem de Bases Granulares de Pavimentos Rodoviários Através do Ensaio DCP (Dynamic Cone Penetrometer) Taís Sachet Régis Martins Rodrigues, D.Sc. Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos/SP, Brasil Pedro Domingos Marques Prietto, D.Sc. Fernando Pugliero Gonçalves, D.Sc. RESUMO: Apresenta-se nesse trabalho procedimentos aplicados como elementos auxiliares para assegurar a qualidade de obras rodoviárias que envolvam a restauração de estruturas de pavimentos. Discute-se a técnica de verificação da adequação estrutural de camadas granulares de bases recicladas in situ, através do uso do DCP (Dynamic Cone Penetrometer) durante a execução da restauração de trechos rodoviários.as investigações foram realizadas a partir de aplicações práticas de ensaios e de critérios de análise envolvendo a interpretação dos dados de campo. Os resultados obtidos demonstram que o uso do DCP mostra-se altamente positivo para verificação da capacidade de suporte de bases granulares recicladas e para apontamentos de heterogeneidades construtivas localizadas, sendo uma técnica pouco dispendiosa e de fácil execução. PALAVRAS-CHAVE: Reciclagem de Pavimentos, Cone de Penetração Dinâmica,Base granular. 1 INTRODUÇÃO O ensaio DCP (Dynamic Cone Penetrometer) é um procedimento consagrado em países como África do Sul, Argentina, Chile, Estados Unidos, Inglaterra, Malásia e Israel.No Brasil a utilização dessa técnica tem se limitado a escalas menores.trata-se de um ensaio rápido e de baixo custo que não requer a abertura de trincheiras e possibilita caracterizar a capacidade de suporte do solo em seu estado natural ou em camadas compactadas.diversos trabalhos apontam aspectos relevantes do DCP como elemento auxiliar no controle tecnológico de obras rodoviárias.dentre estes destacam-se: Sakatchewan, 2005, TRL, 2004, Mn/Road,1993 e Lima,2000). O uso principal do ensaio DCP consiste na estimativa da capacidade de suporte das camadas da estrutura do pavimento através da determinação do índice CBR (Califórnia Bearing Ratio) in situ dos materiais, o que é feito aplicando correlações entre o CBR e o parâmetro DCP. Harison (1986) propôs a seguinte correlação entre o CBR e a resistência de ponta determinada pelo ensaio DCP: CBR α DCP β = (1) onde α e são constantes válidas para um certo tipo de solo ou material granular e que são determinadas em laboratório. O uso intenso que

2 este ensaio tem tido nos Estados Unidos e na África do Sul há várias décadas permitiram a determinação de valores para α e β no caso de uma ampla gama de solos e de materiais granulares, a ponto de não ser mais necessário efetuar a calibração de laboratório para aplicação do ensaio DCP a um caso específico. Valores de CBR obtidos através da aplicação de DCP em mm/golpe foram correlacionados por diversos autores e estão apresentados na Figura 1. Na Tabela 1 estão mostradas de modo resumido correlações DCP x CBR obtidas por vários autores. Tabela 1.Correlações CBRxDCP (Lima,2000) Autor País Equação (Log CBR =) Kelyn África do Sul 2,631-1,2 x log DCP Harison Austrália 2, x log DCP TRRL Inglaterra 2,4-10 x log DCP Heyn Brasil 2,647-1,300 x log DCP Hasin Malasia 2,430 0,9 x log DCP Angelone Argentina 2,563-1,0 x log DCP Ponce Chile 2,8-1,4 x log DCP Oliveira Brasil 2,4-1,057 x log DCP Triches Brasil 2,710-1,2 x log DCP DCP (mm/golpe) Kleyn Harison TRRL Heyn Hasim Angelone Ponce Oliveira Trichês pavimento através de golpeamento do martelo em sentido contrário, ou seja, de baixo para cima, batendo no punho. Finalmente, conforme a representação esquemática apresentada na Figura 2, traça-se o gráfico - Posição da Haste versus Número de Golpes. z (mm) Figura 2 Resultado típico do ensaio DCP 1 N (golpes) DCP Os pontos gerados no ensaio são utilizados para a definição de resistências à penetração com a profundidade, expressa pelo parâmetro DCP = penetração média (em mm) por golpe. Quanto maior a inclinação, em mm/golpe, menor será a resistência da camada avaliada. Mudanças significativas dessas derivadas indicam a transição de uma camada para outra, de modo que o ensaio se presta também à identificação das espessuras das camadas de uma estratigrafia. A freqüência e o espaçamento dos ensaios dependerá do objetivo a que se destina a investigação. A Tabela 2 apresenta as distâncias mínimas a serem respeitadas entre os pontos de ensaio DCP (TRL, 2004) Figura 1.Valores de CBR estimados com base em correlações CBR x DCP O ensaio DCP consiste em se aplicar golpes sucessivos e anotar a posição de uma marca de referência na haste através da régua, anotando ao lado da posição o número do golpe aplicado. Em solos mais resistentes podem ser registradas leituras depois de vários golpes do peso. Cada teste leva em média de 5 a 10 minutos. Concluído o ensaio, após a haste ter penetrado até a profundidade que se pretendia ensaiar, o equipamento é removido do Tabela 2.Espaçamentos mínimos para execução do DCP (TRL, 2004) Objetivo Espaçamento mínimo Manutenção de pavimentos < 0 m Restauração de pavimentos < m Rodovias vicinais Pistas novas < 0 m < m Este procedimento foi adotado na restauração de alguns trechos rodoviários brasileiros. Neste artigo são descritas as características principais dos pavimentos e fazse uma análise dos resultados obtidos em termos da capacidade de suporte de bases

3 granulares recicladas in situ. 2 PLANEJAMENTO DO EXPERIMENTO As especificações técnicas de serviços rodoviários atualmente em vigor no Brasil não contemplam diretrizes para controle tecnológico da execução da restauração de pavimentos flexíveis com revestimentos asfálticos envolvendo o reuso dos materiais das camadas de revestimento e da base granular. Nesse sentido o estudo realizado nessa pesquisa busca o estabelecimento de procedimentos aplicáveis na prática para assegurar a compatibilidade do material reciclado com os requisitos básicos compatíveis com bases granulares comumente executadas através da prática construtiva verificada em nosso meio. Numa primeira fase os ensaios DCP foram realizados em trechos rodoviários (Fig. 3) cujas características principais estão apresentadas na Tabela 3. onde DPI (Dynamic Penetration Cone Index) é a penetração média verificada na camada, em mm/golpe. 3 RESULTADOS OBTIDOS 3.1 Ensaios de Granulometria Durante o controle tecnológico da reciclagem realizaram-se ensaios de granulometria, os quais foram verificados quanto ao atendimento dos critérios preconizados pela Especificação do DNIT para base granular (DNER-ES 303/97) e o grau de atendimento à Curva de Talbot dado pela expressão: n d P= (3) D sendo avaliado o coeficiente de determinação de ajuste (R²) dos pontos experimentais a esta função. As especificações dos valores de n não distantes de 0,5 a fim de maximizar a capacidade de densificação no campo. A curva de Talbot, mostrada na Figura 4, apresenta as fronteiras, superior (Pmáx) e inferior (Pmin), que definem a faixa granulométria em cada classe. Figura 3 Reciclagem da base granular Tabela 3.Características dos trechos estudados Rodovia Extensão (km) VDM Faixas de tráfego Idade do pavimento (anos) I 27, II 9, III 14, IV 8, Obs.: VDM = volume diário médio de veículos Para determinação do valor de CBR foi adotada a correlação do USACE, válida para CBR > 10: 292 CBR= (2) DPI 120 P (%) 20 0 y = x r² = ,0 1, 2,0 mm Figura 4 Exemplo da Curva de Talbot Os ensaios realizados para verificação da granulometria do material reciclado foram executados obedecendo espaçamentos máximos de 200 metros. Os materiais reciclados in situ nas rodovias estudadas não apresentaram necessidade de correção granulométrica ou adição de agentes para estabilização química, em vista da natureza dos materiais existentes na pista. Sendo,

4 adicionados apenas o teor de umidade necessário à compactação, em função da umidade observada no campo no momento da reciclagem. 3.2 Ensaios DCP Os ensaios com o DCP foram realizados em intervalos regulares de metros. Alguns resultados obtidos estão apresentados nas Figuras 5 a 8, as quais mostram a variação dos valores de CBR in situ das camadas granulares recicladas nas Rodovias I, II, III e IV Figura 8 Resultados do DCP na rodovia IV Rodovia IV Figura 5 Resultados do DCP na Rodovia I Figura 6 Resultados do DCP na rodovia II Figura 7 Resultados do DCP na rodovia III Rodovia II Rodovia I Rodovia III Em cada segmento, foi calculado o parâmetro estatístico: CBR mín 1,29σ = CBRmédio (4) n onde σ é o desvio-padrão e n é o número de pontos. Este mínimo estatístico deverá atender ao critério: CBR mín CBR P, onde CBR P é o CBR de projeto (CBR P = no caso das rodovias de tráfego leve). Em relação à Rodovia I os valores de CBR variaram de CBR mín = e CBR max = 87.3, garantindo a aceitação do trecho no que se refere a sua capacidade de suporte. A rodovia II apresentou valor médio de CBR = 64.65, e valores máximos e mínimos iguais a e 71.74, respectivamente, garantindo dessa forma, a sua aceitação. No caso da Rodovia III obteve-se: CBR mín =.8, enquanto que na Rodovia IV: CBR mín = 64.2, de modo que ambas as rodovias devem ser consideradas aceitas em termos de capacidade de suporte. A Tabela 4 apresenta, de modo simplificado, os resultados do ensaio DCP nas rodovias restauradas. Tabela 4.Resultados do ensaio DCP Rodovia Média Desvio Cv (%) Padrão I 73, 6,03 8,21 II 64,65 3,14 4,85 III,87 8,52 12,02 IV 63,52 12,12 19,07

5 4 CONCLUSÕES Os resultados obtidos com os ensaios DCP realizados nas rodovias em estudo mostraram que as bases granulares recicladas apresentaram características de suporte compatíveis com os valores recomendados pelas especificações técnicas brasileiras em termos da capacidade de suporte exigida para estruturas de pavimentos flexíveis submetidos a níveis de solicitações de tráfego médio. As investigações realizadas com o uso do ensaio DCP apresentam-se como uma ferramenta vantajosa na verificação de CBR in situ de camadas granulares recicladas, bem como, na identificação de deficiências localizadas na base granular reciclada oriundas do processo construtivo (homogeneização, umidade e compactação). REFERÊNCIAS ANGELONE, S., TOSTICARELLI, J., MARTINEZ, F. (1991). El Penetrometro Dinâmico de Cono. Su Aplicación al Control y Diseño Estructural de Pavimentos. In: Congresso Ibero-Latinoamericano Del Asfalto, 6, 19 p. DNIT. (1997). DNER ES 303/97: Base Estabilizada Garnulometricamente. Departamento Nacional de Infra-estrutura e Transporte. Rio de Janeiro. Dissertação de mestardo Instituto Tecnológico da Aeronáutica, São José dos Campos SP, 164 p. Mn/ROAD (1993). Office Minnesota Road Research. User Guide to the Dynamic Cone Pentrometer. Department of Transportation Minnesot. Ed. Affairs & Marketing Manager. Maplewood, 20 p. OLIVEIRA, L.E. (1998). Contribuição à Implantação de Obras Viárias Urbanas de Baixo Volume de Tráfego com Uso de Solos Transicionais. Tese (Doutorado em Infra-estrutura de Transportes) Instituto Tecnológico da Aeronáutica. 153 p. PONCE, H.M.A., GUZMÁN,Z.L., GUZMÁN,Z.E. (1991). Utilización Del Penetrometro Dinâmico de Cono Portátil en la Caracterización y Evaluación de los Suelos en el Diseño Estructural de Pavimentos Flexibles de Caminos de Transito Medio e Bajo. In: Congresso Ibero-Latinoamericano Del Asfalto, 6, 15p. SAKATCHEWAN HIGHWAYS AND TRANSPORTANTION (2005). Standard Test Procedures Manual Dynamic Cone Penetromete. Ed. Revisada, 10 p. TRICHÊS, G., CARDOSO, A.B. (1998). Avaliação da Capacidade de Aterros e Subleito de Rodovias utilizando o Penetrômetro Dinâmico de Cone. Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica. Brasília, DF. P TRL. (2004). Dynamic Cone Penetromeyter Tests and Analysis. Transport Research Laboratory Department International development. Referência do projeto: R8157, 8 p. HARISON, J.A. (1986)Correlation of CBR and Dynamic Cone Penetrometer Strength Measurement of Soils. Australian Road Research, Technical Note Nº 2, p HASIM, S.B., MUSTAFA,M.S.B. (1987). Quick Insitu- CBR for Road Engineering from DCP/Insitu-CBR Relationship Developed in Malasya. Public Works Department of Malasya, 16p. HEYN, A.T. (1986). Aplicações do Penetrômetro Dinâmico de Ponta Cônica na Avaliação de Estruturas de Pavimentos. 21 Reunião Anual de Pavimentação, Salvador, p KLEYN,A.T. (1975). The Use of Dynamic Cone Penetrometer. Transvaal Road Department, África do Sul, Report L2/74, p. LIMA, L.C. (2000). Ensaio DCP Aplicado no Controle de qualidade de Compactação de Obras Viárias Executadas com Solos Lateríticos de Textura Fina.