17/04/2015 SOLOS MATERIAIS GRANULARES PARA PAVIMENTAÇÃO: SOLOS E AGREGADOS. Referências. Prof. Ricardo A. de Melo

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Civil e Ambiental Laboratório de Geotecnia e Pavimentação (LAPAV) MATERIAIS GRANULARES PARA PAVIMENTAÇÃO: SOLOS E AGREGADOS Prof. Ricardo A. de Melo Referências DNIT. Manual de Pavimentação. 3ª. Ed.. Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes. Rio de Janeiro Bernucci, L. B. et al.. Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros. 3ª. Reimpressão. PETROBRÁS Petróleo Brasileiro S/A / ABEDA Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfalto. Rio de Janeiro Balbo, J. T.. Pavimentação asfáltica: materiais, projetos e restauração. São Paulo: Oficina de Textos, Páginas na internet. Diversas. SOLOS Fonte: (acesso em 06/07/2014) 1

2 INTRODUÇÃO Definições A origem do solo determina as propriedades de engenharia Solo mole (duplicação da BR101 Paraíba) Fonte: DNIT (2006); Melo (2006) Solo transportado sobre solo residual, aflorando no talude de corte de estrada Linha de seixos Solo transportado Estruturação de rocha com veios de quartzo Solo residual Talude com 4 m de altura Fonte: (2008) DESCRIÇÃO DOS SOLOS Os solos são identificados por textura (granulometria), plasticidade, consistência ou compacidade, além de: estrutura, forma dos grãos, cor, cheiro, friabilidade, presença de outros materiais (concha, material vegetal, mica...) Textura é uma das mais importantes propriedades para identificar o solo, embora não seja suficiente para definir e caracterizar o material Fonte: DNIT (2006) 2

3 Textura dos solos Pedregulho: fração de solo que passa na peneira de 76 mm (3 ) e retido na peneira 2,0 mm (n o. 10) Areia grossa: fração de solo compreendida entre peneiras 2,0 mm (n o. 10) e 0,42 mm (n o. 40) Areia fina: fração de solo compreendida entre peneiras 0,42 mm (n o. 40) e 0,075 mm (n o. 200) Silte e argila : fração de solo constituída por grãos de diâmetro abaixo de 0,075 mm Fonte: DNIT (2006) Textura dos solos Pedregulho:... Areia grossa:... Areia fina:... Silte e argila :... Especificações para solos: DNER-ME 041/94 - preparação de amostras para ensaios de caracterização DNER-ME 051/94 - análise granulométrica DNER-ME 080/94 - análise granulométrica por peneiramento Fonte: DNIT (2006) Ensaios de granulometria Por peneiramento com lavagem do material na peneira de 2,0 mm (n o. 10) e de 0,075 mm (n o. 200) Por sedimentação: amostra de solo que passa na peneira n o. 10 Fonte: geotecnia.ufjf.br [2008?]; wikipedia.org (2008) 3

4 Curvas granulométricas de solos A: Curva uniforme B: Curva bem graduada C: Curva mal graduada Fonte: DNIT (2006); Baesso e Gonçalves (2003) Faixas granulométricas para camadas estabilizadas granulometricamente Fonte: DNIT ES 141/2010 Limites de consistência Permitem avaliar a plasticidade do solo Índice de plasticidade, IP = LL LP Quanto maior o IP, mais plástico é o solo Solos muitos compressíveis possuem LL elevado Limite de liquidez (DNER-ME 122/94) Limite de plasticidade (DNER-ME 082/94) Fonte: DNIT (2006); (2005); (2015) 4

5 Índice de grupo Valor numérico (entre 0 e 20) que retrata duplo aspecto da plasticidade (LL e IP) e granulometria (% que passa na #200, p) IG = 0,2.a + 0,005.a.c + 0,01.b.d a = p 35 (se p > 75 adotar 75; se p < 35 adotar 35) b = p 15 (se p > 55 adotar 55; se p < 15 adotar 15) c = LL 40 (se LL > 60 adotar 60; se LL < 40 adotar 40) d = IP 10 (se IP > 30 adotar 30; se IP < 10 adotar 10) Fonte: DNIT (2006) Equivalente de areia (EA) Utilizado no controle de finos de materiais granulares (DNER-ME 054/97) Fonte: DNIT (2006); Bernucci et al. (2006) Índice de suporte Califórnia (ISC) ou California bearing ratio (CBR) Ensaio de resistência mecânica Relação entre pressões aplicadas em corpo de prova do solo em estudo e de uma brita padronizada, para produzir mesma penetração (DNER-ME 049/94) Permite determinar as espessuras das camadas do pavimento Fonte: DNIT (2006); Melo (2010) 5

6 PRESSÃO (kg/cm 2 ) (g/cm 3 ) 17/04/ Curva pressão x penetração ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 PENETRAÇÃO (polegada) Cálculo do ISC 0,1 ISC P ,2 ISC P Fonte: Melo (2010) Compactação dos solos Aumento da massa específica aparente e diminuição do índice de vazios para reduzir a variação da umidade do material, durante o período de serviço do pavimento (DNER - ME 129/94) Objetivos: dar estabilidade às camadas do pavimento e atenuar os recalques devido ao tráfego Fonte: DNIT (2006); Melo (2010) Compactação dos solos Massa específica aparente seca, gs Energias: normal intermediária modificada g s, máx e hot Teor de umidade, h (%) Fonte: DNIT (2006) 6

7 Compactação no campo Fatores que influem na compactação: Teor de umidade Número de passadas do equipamento Espessura da camada compactada Características do equipamento Compactação do aterro entroncamento Via Oeste e BR101-PB Rolo liso Fonte: DNIT (2006); Melo (2006; 2010) Controle da compactação no campo Serve para comprovar o serviço executado, pela umidade e massa específica aparente Controles: Determinação da umidade com speedy (DNER-ME 052/94) Determinação da massa específica pelo frasco de areia (DNER-ME 092/94) Fonte: DNIT (2006); (2010) Controle da compactação no campo Grau de compactação Não sendo atingida a compactação desejada, a qual não deverá ser inferior a determinado valor de grau de compactação (fixada pela especificação adotada), o material será revolvido e recompactado Fonte: DNIT (2006) 7

8 Uso do solo em camadas de pavimento Especificações: DNER 299/97-ES: Pavimentação regularização do subleito DNER 300/97-ES: Pavimentação reforço do subleito DNIT 139/2010-ES: Pavimentação sub-base estabilizada granulometricamente DNIT 141/2010-ES: Pavimentação base estabilizada granulometricamente Fonte: (2011) Seção transversal do pavimento Reforço do subleito 8

9 Sub-base estabilizada granulometricamente Base estabilizada granulometricamente Mistura de solo e areia Fonte: Bernucci et al. (2006) 9

10 Solo arenoso fino laterítico Av. do Contorno, vizinha ao CCEN/UFPB Fonte: Melo [2008?] AGREGADOS DEFINIÇÃO E USO Materiais inertes, granulares, sem forma e dimensões definidas, com propriedades adequadas a compor camadas ou misturas para uso em obras de engenharia civil Denominação genérica: agregados Uso em pavimentação: misturas betuminosas, concreto de cimento, bases de calçamentos e lastros Fonte: SENÇO (1997) 10

11 CLASSIFICAÇÃO DOS AGREGADOS Quanto à natureza Quanto ao tamanho Quanto à graduação Agregado natural Agregado artificial Agregado reciclado Agregado graúdo Agregado miúdo Agregado de enchimento Densa Aberta Tipo macadame Fonte: Bernucci et al. (2006); DNIT (2006) Agregado Natural Provenientes da erosão, transporte e deposição subseqüente de detritos resultantes da desagregação de rochas, realizados em virtude dos agentes do intemperismo, que podem ser de origem física como química ou produzidos por processo de britagem seixo areia brita Fonte: SENÇO (1997); DNIT (2006) Agregado Artificial São aqueles em que os grãos são produtos ou subprodutos de processo industrial por transformação física e química do material Argila calcinada (DNER-EM 230/94) Argila expandida Escória de aciaria (DNER-PRO 263/94) Fonte: SENÇO (1997); DNIT (2006); areiaepedra.com (2010?); navegadormt.com (2010?) 11

12 Quanto ao tamanho a) Agregado graúdo é o material retido na peneira de nº 10 (2,0 mm): britas, cascalhos, seixos, etc. b) Agregado miúdo é o material que passa na peneira de nº 10 (2,0 mm) e fica retido na peneira nº 200 (0,075 mm): pó-de-pedra, areia, etc. c) Agregado de enchimento (fíler) é o que passa pelo menos 65% na peneira nº 200 (0,075 mm): cal extinta, cimento portland, pó de chaminé, etc. Fonte: DNIT (2006) Quanto à granulometria Graduação densa (bem graduada): apresenta distribuição granulométrica contínua, próxima à de densidade máxima Graduação aberta: apresenta distribuição granulométrica contínua, mas com insuficiência de material fino (menor que 0,075 mm) para preencher os vazios entre as partículas maiores, resultando em maior volume de vazios Graduação uniforme: apresenta a maioria de suas partículas com tamanhos em uma faixa bastante estreita Graduação com degrau (descontínua): apresenta pequena porcentagem de agregados com tamanhos intermediários, formando um patamar na curva granulométrica correspondente às frações intermediárias Fonte: Bernnuci et al. [2006?] Curvas granulométricas para agregados Fonte: Bernnuci et al. [2006?] 12

13 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS Servem para assegurar Distinção do material: uniformidade Resistência: cargas solicitantes Características analisadas Forma Granulometria Absorção de água Resistência ao choque Resistência ao desgaste Durabilidade Limpeza Adesividade Massa específica aparente Densidade real e aparente Fonte: DNIT (2006) Forma do agregado Rochas usadas no Brasil Diabases e basaltos: fragmentos lamelares Calcários: melhor agregado Granitos e gnaisses: agregados aceitáveis Índice de forma: DNER ME-086/94 Para concreto asfáltico (DNIT ES 031/2006), índice de forma mínimo de 0,5 Fonte: SENÇO (1997) Medida de pedra lamelar Placa de lamelaridade Uso de paquímetro Fonte: contenco.com.br (2011); cimentoitambe.com.br (2008) 13

14 Classificação da forma das partículas (ABNT: NBR 6954/1989) Fonte: Bernucci et al. (2006) Granulometria É uma das características que asseguram estabilidade aos pavimentos, em consequência do maior atrito interno obtido por entrosamento das partículas, desde a mais graúda à partícula mais fina Faixas granulométricas Camadas estabilizadas granulometricamente Misturas asfálticas Fonte: DNIT (2006) Faixas granulométricas do DNIT Camadas granulares: bases estabilizadas granulometricamente Fonte: DNIT ES 141/

15 Faixas granulométricas do DNIT Concreto asfáltico Fonte: DNIT ES 031/2006 Absorção de água Determinação da quantidade de água absorvida pelos agregados A porosidade determina a quantidade de água que o agregado pode absorver Fonte: DNIT (2006) Resistência ao choque e ao desgaste Estão associados à ação do tráfego ou aos movimentos recíprocos das partículas Ensaio Los Angeles avalia a resistência ao desgaste Ensaio Treton avalia a resistência ao choque Fonte: Bernucci et al. (2008); DNIT (2006) 15

16 Abrasão Los Angeles (resistência ao desgaste) Fonte: training.ce.washington.edu (2003) Ensaio Treton (resistência ao choque) Fonte: Cabral (2005) apud Bernucci et al. (2008) Durabilidade (ou sanidade) do agregado Está relacionada à resistência ao intemperismo (DNER-ME 089/94) Concreto asfáltico (DNIT ES 031/2006): perda menor que 12% Agregados (antes do ensaio) Agregados (depois do ensaio) Fonte: DNIT (2006); training.ce.washington.edu (2003) 16

17 Limpeza do agregado Os agregados devem ser isentos de substâncias nocivas (argila, matéria orgânica, entre outros) Pode ser feita por inspeção visual ou por análise granulométrica com lavagem A fração argila deve ser avaliada pelo equivalente de areia, cujo mínimo é 55% (DNER-ME 054/97) Fonte: DNIT (2006); Bernucci et al. (2008) Adesividade do agregado Boa adesividade é quando não há deslocamento da película betuminosa pela ação de água (DNER-ME 078/94) Maior adesividade para agregados básicos ou hidrofílicos (calcário, basalto) do que os ácidos ou hidrofóbicos (granito, gnaisse) insatisfatório satisfatório Melhoradores de adesividade Sólidos: cal extinta, pó calcário e cimento Líquidos: alcatrão e dope Fonte: DNIT (2006); training.ce.washington.edu (2003) Massa específica/densidade Relação entre quantidade matéria (massa) e volume é denominada massa específica (t/m 3 ; kg/dm 3 ; g/cm 3 ) Relação entre peso e volume é denominado peso específico (kn/m 3 ) No Brasil, densidade refere-se a massa específica Grandezas necessárias para transformação de unidades gravimétricas em volumétricas Fonte: Bernucci et al. (2008); DNIT (2006) 17

18 Ensaio de massa específica para agregado miúdo Fonte: Mourão (2003) apud Bernucci et al. (2008) Brita graduada simples Fonte: Melo (2011) Bica corrida Estrada da Água Boa Fonte: (2010) 18

19 Macadame hidráulico Alça do entroncamento Via Oeste e BR101-PB (sentido Bayeux rodoviária) Fonte: Melo (2011) Solo-brita Fonte: Bernucci et al. (2008) Saibro Fonte: Bernucci et al. (2008) 19

20 Agregado reciclado de resíduo sólido da construção civil Fonte: Bernucci et al. (2008) Escória de aciaria Fonte: Bernucci et al. (2008) Dúvidas ou questões 20