Ensaios de compactação Proctor

Neste item são apresentados os resultados de estabilização mecânica do material fresado e também da mistura que foi estabilizada granulometricamente. Então, duas curvas de compactação foram obtidas para cada material fresado, a primeira sendo do material fresado (Figura 34) e a segunda da mistura 70MF/30PDP (Figura 35).

A compactação do material fresado e da mistura 70MF/30PDP foi ensaiada na energia modificada (Tabela 6), observa-se que os valores encontrados de massa específica aparente seca (𝛾_[) obtidos pela mistura 70MF/30PDP são superiores aos valores encontrados com o material fresado, pois sabe-se que o agregado virgem possui massa específica superior ao material fresado, logo a amostra com pó de pedra inserido ao material fresado possuirá valores superiores.

A Figura 32 apresenta o material fresado sendo preparado para o ensaio de compactação, é possível notar que água já foi adicionada ao material fresado. Na Figura 33 temos o material fresado compactado, devidamente rasado com a régua biselada na altura do molde, retirando o excesso de

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Análise laboratorial do Comportamento Mecânico de Material Fresado Estabilizado Granulométrica e Quimicamente com Adição de Cimento

material. Conforme é mostrado na Figura 34, a mistura 70MF/30PDP estava sendo preparada para o ensaio de compactação, ainda sem ter sido adicionado água a mistura. A Figura 35 apresenta a mistura já compactada conforme rege a norma DNER 129/94. Nas figuras que apresentam o material compactado é possível notar a diferença da granulometria do material fresado com a mistura, a Figura 36 apresenta o CP após a realização do ensaio.

Figura 32 - Material fresado sendo preparado para

ensaio de compactação Figura 33 - Material fresado compactado

Fonte: Arquivo do autor produzido no desenvolvimento

da pesquisa (2019). Fonte: Arquivo do autor produzido no desenvolvimento da pesquisa (2019).

Figura 34 - Mistura 70MF/30PDP sendo preparada para ensaio de compactação

Figura 35 - Mistura 70MF/30PDP compactada

Fonte: Arquivo do autor produzido no desenvolvimento

Figura 36 – Amostra da mistura após ensaio de ISC

Fonte: Arquivo do autor produzido no desenvolvimento da pesquisa (2019).

Tabela 6 - Resultados do Ensaio de Compactação

Material e Mistura Energia Pontos 1 2 3 4 5 6 Material fresado Modificada W (%) 3,200 4,180 4,870 6,110 7,130 7,54 𝛾[(𝑘𝑔 𝑚⁄ B) 2072 2094 2112 2186 2157 2152 Fresado 70% W (%) 3,1 4,65 5,45 5,99 6,72 7,11 Pó de Pedra 30% 𝛾[(𝑘𝑔 𝑚⁄ B) 2164 2195 2188 2172 2156 2277 Fonte: Próprio Autor (2019).

Foi utilizado como umidade ótima para o material fresado 6% com massa especifica aparente seca próxima a 2180kg/m3. Para a mistura a umidade ótima ficou em 5% com massa especifica aparente seca de 2200kg/m3.

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Figura 37 - Curva de compactação do material fresado

Fonte: Próprio Autor (2019).

Figura 38 - Curva de compactação da mistura 70MF/30PDP

Fonte: Próprio Autor (2019).

2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 Ma ss a Es pe cí fic a A pa re nt e Se ca ys (kg/m 3) Umidade - w (%) Material Fresado Saturação 100% Saturação 90% Saturação 80% 2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 Ma ss a Es pe cí fic a A pa re nt e Se ca ys (kg/m 3) Umidade - w (%) Fresado 70% Pó de Pedra 30% Saturação 100% Saturação 90% Saturação 80% 𝑆 = 1,0 𝑆 = 0,9 𝑆 = 0,8 𝑆 = 1,0 𝑆 = 0,9 𝑆 = 0,8

Para a mistura 70MF/30PDP foram obtidos dois picos na curva de compactação, Silva (2012) ao estabilizar o material nas mesmas proporções 70% de material fresado e 30% de agregado virgem, também encontrou dois picos nos valores próximos, o primeiro pico com w de 3,5% e 𝛾_[ próximo a 2,175 𝑔 𝑐𝑚_⁄ B _{e o segundo pico a w de 7,1% e 𝛾}

[ próximo a 2,250 𝑔/𝑐𝑚B. Os valores

encontrados por Silva (2012), demonstram que diferentes comportamentos nas curvas de compactação podem ocorrer com o material fresado.

Analisando os resultados das curvas dos materiais em estudo, possibilita afirmar que a inserção de agregado virgem, preenche os vazios do material fresado, demonstrado pelo aumento dos valores de 𝛾𝑠. Sendo este um resultado significativamente vantajoso, pois materiais com menores índices de vazios tendem a possuir uma resistência ao cisalhamento superior e uma menor rigidez, fazendo com que a aplicação em camadas de pavimentos, seja no mínimo interessante.

As Figuras 37 e 38 ainda apresentam para suas respectivas curvas de compactação, as curvas de saturação que foram plotadas com o objetivo de validar os resultados obtidos pelo ensaio, pois as curvas de compactação não devem ultrapassar as curvas de saturação de 100%. Devido a propriedades do agregado virgem adicionado ao material fresado, a mistura apresenta curvas de saturação mais elevadas que as curvas obtidas com somente o material fresado.

O ensaio de compactação do material fresado e da mistura, para teores de água elevados (acima de 6%) notou-se um fenômeno chamado de bleeding (Figura 39). Segundo Prochaska et. Al. (2005), fenômeno este causado pela granulometria do material, o esforço de compactação faz com que a água em excesso seja expelida pelos vazios, compactando ainda mais o material, porém o teor de água efetivo será menor que o adicionado para a compactação, resultando em uma massa específica aparente seca elevada.

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Figura 39 - Fenômeno bleeding durante compactação

(a) (b)

Fonte: Arquivo do autor produzido no desenvolvimento da pesquisa (2019).

Fonte: Arquivo do autor produzido no desenvolvimento da pesquisa (2019).

4.1.4 Índice de Suporte Califórnia

Para realização deste ensaio, utilizou-se a umidade ótima do material fresado e da mistura 70MF/30PDP encontrados pelo ensaio de compactação, conforme Figuras 37 e 38.

Durante o ensaio, o material fresado e a mistura 70MF/30PDP não apresentou expansão alguma durante o período de 4 dias imerso em água, então foi avaliado a influência da imersão, executando o ensaio de ISC em duas circunstâncias, após o período de imersão de 96 horas, e após o término da moldagem dos CP’s, sem executar a imersão. Realizando dois corpos de prova para o material fresado e para a mistura 70MF/30PDP, os dados obtidos mostraram um acréscimo do

ISC da mistura imersa comparado com o valor obtido da mistura sem imersão, contrariando os valores obtidos do material fresado (Tabela 7).

Tabela 7 - Resultados do ensaio de ISC

Resultados do ensaio de ISC

Material e ISC (%)

Mistura Com imersão Sem imersão

Material Fresado 50,78 54,31 Pó de pedra 131,49 168,78

70MF/30PDP 104,79 87,16

Fonte: Próprio Autor (2019).

Para melhor identificação deste fenômeno, foram realizados dois corpos de prova, na mesma situação (com imersão e sem imersão) para o agregado virgem, sendo realizado o ensaio ISC para os CP’s sem imersão logo após a moldagem, a fim de avaliar se o fato descrito anteriormente ocorreu por alguma propriedade do agregado virgem.

A análise dos dados apresentados pela Tabela 7, identifica que o fato da adição de pó de pedra obtido na região de Coronel Barros/RS ao material fresado e imerso durante 96 horas sob a água, mostram que não foi este fator que influenciou no aumento do ISC da mistura 70MF/30PDP com imersão, já que o pó de pedra teve um ISC superior sem estar imerso em água. Concluindo que este aumento de ISC da mistura 70MF/30PDP não se deve aumento da resistência para o pó de pedra compactado imerso.

Os valores encontrados pelo ensaio de ISC do material fresado são típicos de solos grossos e pedregulhosos, do grupo G do Sistema Unificado de Classificação de Solos ou ainda dos grupos A1 e A2 da classificação do TRB (Transportation Research Board) (DNER, 1996). Segundo Pires (2014) materiais com valores de ISC próximos ao valor obtido do material fresado são tipicamente utilizados como sub-base, onde a exigência vigente é que o ISC seja maior que 20% e expansão inferior a 1%.

Pires (2014) realizou o ISC utilizando o material fresado com duas origens diferentes, para o material originário da BR-290, encontrou ISC de 56% para o material fresado e 95% para a

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mistura estabilizada, para a ERS-509 o fresado alcançou ISC de 21% e para a mistura 68%. Silva (2012) obteve para o material fresado de origem da BR-158, ISC de 30% e para a mistura 45%, Pires (2014) e Silva (2012) utilizaram os mesmos parâmetros de proporção para as misturas (70% de material fresado e 30% de pó de pedra), valores encontrados utilizando também a energia modificada. Os valores obtidos nesta pesquisa conforme Tabela 7, 54,31% para o material fresado e 104,79% para a mistura 70MF/30PDP são superiores aos encontrados por Silva (2012) e estão próximos aos valores encontrados por Pires (2014) com o material de origem da BR-290.

Desse modo, é possível indicar que o material fresado pode possuir diferentes comportamentos devido as suas diferentes origens e as diferentes propriedades dos materiais utilizados para realizar as misturas originárias do material fresado.

Avaliando ainda o material fresado e a mistura, foram inseridos diferentes teores de cimento com o objetivo de estabilizar o material quimicamente. A estabilização química com cimento Portland é capaz de ser justificada pelo fato de que, durante a compactação das amostras, o processo de cicatrização do material fresado pode ser estabelecido devido às propriedades do ligante asfáltico presente no material fresado. Dessa maneira, é entendido que o material fresado tende a ganhar rigidez com o tempo, porém, com a inserção de outro material pode ser que o ganho de rigidez não ocorra. A utilização do pó de pedra pode vir a anular essa possível cicatrização do material fresado, impossibilitando o aumento de rigidez em idades mais avançadas.

Ao inserir diferentes teores de cimento, obteve-se valores superiores aos encontrados com somente o material fresado e a mistura 70MF/30PDP que não possui adição de qualquer agente estabilizador (Tabela 8). O ensaio de ISC foi realizado após a moldagem dos CP’s, visto que os valores de ISC encontrados anteriormente para o material e para a mistura com imersão e sem imersão mantiveram-se próximos, não apresentando uma diferença significativa para que fosse realizado o ISC para amostras imersas.

Tabela 8 – Valores obtidos de ISC com adição de teores de cimento

Resultados do ensaio de ISC

Misturas e porcentagem de cimento ISC (%)

Material Fresado 4% 57,13 6% 97,23 8% 111,74 70MF/30PDP 4% 83,63 6% 132,00 8% 163,00

Fonte: Próprio Autor (2019)

Durante o ensaio de ISC dos CP’s com teores de cimento inseridos, a leitura dos valores no extensômetro foi impedida devido à alta carga aplicada nos teores de 6 e 8%. O molde foi gradualmente inclinando-se (Figura 40), fazendo com que o extensômetro “escapasse” da borda do molde (Figura 41), realizando as leituras finais no extensômetro do anel com certa imprecisão.

Os resultados obtidos demonstram que a estabilização do material, granulometricamente e quimicamente, são eficientes. Sendo esse material capaz de ser utilizados em diferentes camadas do pavimento, para sub-base possuindo um ISC superior a 20% e expansão inferior a 1% e para base granular de pavimentos, segundo o método de projetos do DNER (1981) o valor de ISC deve ser superior a 80% e expansão menor que 0,5%, para tráfego menor que 10' _{repetições do eixo}

padrão, o valor de ISC deve ser maior ou igual a 60%, abrindo diversas oportunidades para a utilização do material fresado.

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Figura 40 – Molde inclinado devido a alta carga

aplicada Figura 41 - Falha na leitura devido ao escape do estensômetro

Fonte: Arquivo do autor produzido no desenvolvimento

da pesquisa (2019). Fonte: Arquivo do autor produzido no desenvolvimento da pesquisa (2019).