EFEITOS DA ADIÇÃO DE CONCRETO ASFÁLTICO FRESADO NO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE SOLOS

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1 EFEITOS DA ADIÇÃO DE CONCRETO ASFÁLTICO FRESADO NO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE SOLOS Rafael Batezini Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, Brasil, Fernando José Pugliero Gonçalves Pavesys Engenharia, Porto Alegre, Brasil, Eliara Riasyk Porto Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, Brasil, Matheus De Conto Ferreira Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, Brasil, RESUMO: Este trabalho tem por objetivo determinar, a partir do ensaio CBR (california Bearing Ratio), o aumento da capacidade de suporte do solo existente na região do planalto do RS com incorporação de material fresado. O solo foi caracterizado segundo a sua granulometria e limites de consistência. O material fresado foi adicionado no solo em teores de 0, 10, 20 e 30%. Foram realizados ensaios de compactação pelo método Proctor intermediário. Corpos-de-prova foram moldados para cada teor de fresados para determinação da expansão e CBR das misturas. Os resultados mostram que o acréscimo do teor de material fresado na mistura diminui os valores de umidade ótima e gera um aumento da densidade máxima. Além disso, a adição de material fresado implica em uma baixa expansão e ainda, a mistura com teor de 30% gera um CBR na ordem de dez vezes maior do que o solo natural. PALAVRAS-CHAVE: Fresados, Capacidade de Suporte, Expansão. 1 INTRODUÇÃO O processo de fresagem, definido pela retirada da camada betuminosa de pavimentos flexíveis em profundidades pré-determinadas por meio da escarificação da mesma, nos últimos anos, vem ganhando bastante espaço na engenharia de pavimentação. Porém, problemas econômicos e ambientais são gerados a partir desse processo, sendo estes, relacionados a altos custos de transportes e a necessidade de grandes áreas de solo para disposição final adequada desse material. As normas para dimensionamento de pavimentos novos e também para projetos de restauração fixam os valores 80 e 30% de CBR (California Bearing Ratio) para as camadas de base e sub-base de pavimentos respectivamente. Em função disso, normalmente utiliza-se material pétreo para compor essas camadas, pois estes possuem alta resistência. Porém, em função do alto custo ou até mesmo da falta deste material nas proximidades da obra, algumas empresas começaram a utilizar materiais alternativos para compor essas camadas, tais como solo-cimento, solo-brita entre outros. A reciclagem de pavimentos, que consiste na incorporação de fresados em solos de base e sub-base, é uma nova alternativa que está em pauta atualmente, pois além de reduzir custos de transporte e de destinação final desse material, vem a colaborar com a redução dos impactos ambientais causados pela abertura de novas jazidas, uso da energia e poluição. Além disso, o uso desse tipo de material adicionado a solos gera um grande acréscimo de resistência na mistura, melhorando o seu comportamento

2 mecânico, possibilitando o uso desses como material de base e sub-base. Este trabalho tem como objetivo determinar, a partir do ensaio CBR, o aumento da capacidade de suporte do solo existente na região de Passo Fundo-RS com incorporação de materiais fresados, verificando, assim, se esse solo melhorado apresenta resistência suficiente para a sua utilização como material de sub-base de pavimentos flexíveis. 2 MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 Caracterização e classificação do solo O solo utilizado faz parte do horizonte B localizado em um terreno na cidade de Passo Fundo-RS, em uma área próxima ao Centro Tecnológico de Construção Civil (CETEC) na Universidade de Passo Fundo. O ensaio de granulometria foi realizado segundo a NBR 7181 (1984) seguindo as etapas de peneiramento e sedimentação para determinação da curva granulométrica do solo. Os limites de liquidez e plasticidade foram determinados seguindo a NBR 6459 (1979) e NBR 7180 (1984) respectivamente (Figuras 1 e 2). Figura 2. Determinação do limite de plasticidade Por fim, após a obtenção dos resultados, fezse a classificação do solo seguindo o Sistema Unificado desenvolvido por Casagrande para obras de aeroportos (PINTO, 2002). 2.2 Ensaio CBR (California Bearing Ratio) Determinação da mistura Quando é realizada a fresagem de um revestimento asfáltico, o volume de material retirado é equivalente a no máximo 30% do volume da sub-base do pavimento, considerando uma estrutura comum. Dessa maneira determinou-se que o material fresado seria adicionado no solo nas proporções de 0, 10, 20 e 30%, não excedendo a quantidade máxima de material obtido na fresagem, evitando a necessidade da busca desse material em outros locais Ensaio de compactação Figura 1. Determinação do limite de liquidez Na falta de especificações para utilização de material fresado adicionado em solo para uso na pavimentação, foi utilizada a especificação técnica Sub-base ou Base de Solo-brita desenvolvida pelo DAER (2006) como base para realização dos ensaios e aceitação dos resultados. O ensaio de compactação, utilizado para determinação da densidade máxima e umidade ótima, foi realizado segundo especificações da NBR 7182 (1986) seguindo o método Proctor Intermediário.

3 Como pode ser visto na Figura 3, a mistura foi realizada manualmente seguindo os teores mencionados anteriormente. Figura 3. Mistura manual Foram utilizados para a compactação um cilindro grande e um soquete com massa de 4,5 kg. Os corpos-de-prova foram moldados em 5 camadas de 26 golpes cada (Figuras 4 e 5). Após a moldagem, as amostras foram pesadas para determinação das densidades pela relação entre massa e volume. Além disso, uma pequena amostra de solo foi retirada de cada corpo-de- prova para determinação das suas respectivas umidades. Figura 5. Ensaio de compactação Após a realização do ensaio, foram plotados gráficos para auxiliar na determinação da densidade máxima e umidade ótima para cada mistura Realização do ensaio CBR O ensaio CBR foi realizado segundo a EL-009 (2001) editada pelo DAER (Departamento de Estradas e Rodagem) do Rio Grande do Sul. Foram moldados corpos-de-prova para cada teor de fresados utilizando a umidade ótima e a densidade máxima obtidos a partir do ensaio de compactação. Como visto na Figura 6, os corpos- Figura 4. Ensaio de compactação Figura 6. Ensaio de expansão

4 de-prova foram submersos em um tanque de água durante o período de 4 dias para determinação da expansão de cada mistura. A Figura 7 mostra as leituras realizadas para determinação da expansão. Figura 9. Corpo-de-prova após o ensaio Figura 7. Determinação da expansão Por fim os copos-de-prova foram retirados do tanque e ensaiados na prensa CBR (Figuras 8 e 9). O valor de CBR foi determinado relacionando-se a carga aplicada por um pistão com diâmetro padrão a uma determinada velocidade de aplicação dessa carga. A leitura da carga foi realizada a partir de uma célula de carga. Anteriormente à realização dos ensaios, a prensa foi calibrada com auxílio de um extensômetro e um cronômetro para garantir a velocidade de aplicação da carga fixada em norma. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Caracterização e classificação do solo Após o ensaio de granulometria por peneiramento e sedimentação, foram determinadas as porcentagens correspondentes a cada fração de solo (Tabela1). Tabela 1. Resultados da granulometria (%) Argila: Silte: 7.19 Areia Fina: Areia Média: 1.02 Areia Grossa: 0 Pedregulho: 0 Figura 8. Ensaio CBR Verifica-se que o solo possui predominância de materiais finos. A Tabela 2 apresentam os resultados do ensaio de consistência. O índice de plasticidade foi obtido pela diferença entre o limite de liquidez e o limite de plasticidade. Tabela 2. Resultados do ensaio de consistência (%)

5 Limite de Liquidez: 61,40% Limite de Plasticidade: 53,08% Índice de Plasticidade: 8,32% O solo amostrado apresentou valores correpondentes a porcentagem de finos (argila e silte) igual a 65,92%, o que permitiu caracterizá-lo, segundo o Sistema Unificado, como um solo de granulação fina. A partir do Índice de Plasticidade e Limite de Liquidez, foi verificado, no gráfico da carta de plasticidade (sistema unificado), que o solo utilizado é do tipo siltoso, de alta compressibilidade (MH). 3.2 Ensaio de compactação (Proctor) Os resultados de umidade ótima e densidade máxima estão apresentados na Tabela 3. Tabela 3. Ensaio de compactação Mistur a Densidade (kg/dm³) Umidade (%) 0% 1,92 28,32 10% 1,97 22,21 20% 2,04 20,50 30% 2,07 19,50 Verifica-se que houve um aumento do valor de densidade máxima e um grande decréscimo do valor de umidade ótima com a adição de material fresado. 3.3 Ensaio de expansão A Tabela 4 mostra os valores obtidos no ensaio de expansão. Tabela 4. Ensaio de expansão Mistura (%) Expansão (%) 0 0, , , ,08 Segundo especificações, a expansão para energia intermediária de compactação em subbases de pavimentos deve ser menor que 1,0%. Nota-se que o maior valor de expansão obtido foi de 0,5%, este, para o solo sem adição de fresados. Dessa maneira, todas as misturas atenderam as especificações. Além disso, pode-se notar que a expansão diminui consideravelmente com o acréscimo do teor de fresados, sendo que a mistura com 30% de adição apresentou somente 0,08% de expansão. 3.4 Ensaio CBR Os resultados do ensaio CBR estão apresentados na Tabela 5. Tabela 5. Ensaio CBR Mistura (%) CBR (%) 0 2, , , ,87 Segundo especificações, o valor de CBR para sub-base de pavimentos deve ser maior que 30%. Nota-se que nenhuma das misturas se enquadra, sendo que o valor de 23,87% foi o que mais se aproximou ao limite preconizado pela especificação, este, correspondente à mistura com 30 % de material fresado. Apesar da especificação não ter sido atendida, notou-se que o valor de CBR para a mistura de com 30% de material fresado teve um aumento de quase 10 vezes em relação ao do solo natural. Dessa maneira, se o solo utilizado possuísse um valor de CBR mais alto, provavelmente o valor de 30%, preconizado pela especificação, teria sido atingido. 4 CONCLUSÃO Nota-se que o acréscimo do teor de fresados na mistura gera um aumento da densidade máxima e um decréscimo do valor de umidade ótima determinados pelo ensaio de compactação. Quanto ao ensaio de expansão, foi verificado que todas as misturas apresentaram baixa expansão e se enquadraram nas especificações. Além disso, nota-se um grande decréscimo de expansão com o acréscimo de fresados. Também, determinou-se que o valor de CBR teve um aumento de aproximadamente 10 vezes

6 para a mistura de 30% comparado ao solo natural. Porém, mesmo com essa melhora, nenhuma das misturas se enquadrou nas especificações no que diz respeito à capacidade de suporte, isso, em função da baixa capacidade de suporte do solo utilizado. Por fim, cabe ressaltar que, mesmo que a mistura não tenha atingido um valor de CBR na ordem de 30%, como preconizado por especificação, esta pode ter seu uso disseminado em rodovias de baixo volume, ou ainda, vias urbanas. AGRADECIMENTOS Agradecimento à Fapergs pelo auxílio financeiro e ao laboratório de Infra-estrutura e Transportes (LABINFRA) da Universidade de Passo Fundo. REFERÊNCIAS NBR 6459: Determinação do Limite de Liquidez. Rio de Janeiro (1979). NBR 7180: Determinação do Limite de Plasticidade. Rio de Janeiro (1984). NBR 7181: Análise Granulométrica. Rio de Janeiro (1984). NBR 7182: Ensaio de Compactação. Rio de Janeiro (1986). DAER-RS Departamento de Estradas e Rodagem. EL- 009: Determinação do Índice de Suporte Califórnia (ISC). Rio Grande do Sul (2001). DAER Departamento de Estradas e Rodagem. Sub-base ou Base de Solo Brita. Especificação Técnica. São Paulo (2006). PINTO, C. S (2002). Curso Básico de Mecânica do Solo. 2nd ed., Oficina de Textos, São Paulo. 355 p.