METODOLOGIA MCT

Tendo em vista as peculiaridades dos solos tropicais quando comparados aos solos do hemisfério norte, Nogami (1981) desenvolveu na sua tese de doutorado uma nova sistemática para a classificação dos solos tropicais para fins rodoviárias denominada Metodologia MCT. Essa metodologia se caracteriza pela utilização de corpos de prova cilíndricos, de dimensões reduzidas, com diâmetros de 50 mm de altura igual ou próximo dessa medida. Por esse motivo foram designados de “Miniatura” com a abreviação (M). Como, basicamente, são obtidos corpos de provas em laboratório por compactação (C) e a sistemática foi desenvolvida para solos tropicais (T), usa-se a abreviatura MCT. A metodologia MCT é recomendada para estudos de solos tropicais que passam integralmente, ou têm pequena fração retida (menos de 10%), na peneira de malha quadrada de abertura 2,00 mm (Nogami & Villibor, 2009). A compactação dos corpos de prova é feita de acordo com o procedimento desenvolvido na

Iowa State University e no Departamento de Estradas e Rodagem do estado de São Paulo, que

utiliza basicamente o processo dinâmico desenvolvido pela referente instituição. Desde sua formulação no início da década de oitenta até nos dias atuais, várias modificações foram

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introduzidas nos detalhes executivos dos ensaios e, além disso, foram desenvolvidos métodos de ensaios apropriados, com corpos de prova específicos para determinação dos valores de outros parâmetros como: infiltrabilidade d´água, permeabilidade, contração por secagem, penetração da imprimadura betuminosa entre outros (Nogami & Villibor, 2009). Na Tabela 2.3 estão resumidos os ensaios da sistemática MCT assim como os fenômenos físicos correlacionados.

Tabela 2.3. Ensaios da sistemática MCT e fenômenos correlacionados – Associação com os defeitos construtivos na base (modificado de Nogami &Villibor, 2009).

Ensaios e determinações Fenômenos físicos associados Problemas e defeitos construtivos

COMPACTAÇÃO Mini-Protor Mini-MCV

Grau de compactação e afastamento do teor ótimo de compactação.

Técnica construtiva inadequada de compactação: DE*, lamelas, RP* e trincamentos excessivos.

Expansão Aumento do volume com o aumento do teor de umidade.

Expansão elevada: DE, RP e trincas no revestimento.

Contração Desenvolvimento de trincas e fissuras.

Contração elevada e/ou excesso de umidade na compactação: desagregação pelo tráfego, trincas de reflexão no revestimento e entrada excessiva d´água na base e no subleito.

Infiltrabilidade

Movimentação da frente de umidade, e sua quantidade de água associada, em solos não saturados; envolve consideração do coeficiente de sorção.

Amolecimento da parte superior da base, na construção, devido às chuvas. Amolecimento da borda, com DE e RP. Secagem da base provocando trincas e crescimento rápido das panelas.

Permeabilidade

Percolação da água em meio saturado e caracterizado pelo coeficiente de permeabilidade.

Alta permeabilidade: camada drenante, podendo ocasionar aumento excessivo do teor de umidade das camadas adjacentes, provocando DE e RP.

Mini-CBR Capacidade de suporte. Baixa capacidade: DE e RP.

Perda de massa por imersão Avaliação da erodibilidade do solo. Elevada perda de massa: erodibilidade das bordas da base e do acostamento.

Penetração da imprimadura Espessura e quantidade de material betuminoso penetrado.

Dosagem inadequada da imprimadura: escorregamento do revestimento e exsudação de asfalto na superfície.

Mini-CBR in situ Capacidade de suporte em serviço. Baixa capacidade: DE e RP.

Relação RIS = 𝑀𝑖𝑛𝑖−𝐶𝐵𝑅𝐼𝑆

𝑀𝑖𝑛𝑖−𝐶𝐵𝑅𝐻𝑜× 100

Sensibilidade do suporte (em %) de um solo compactado nas condições: sem e com imersão.

Queda do valor de suporte: deformação da base, na construção, devido às chuvas, DE na borda do pavimento devido à penetração lateral da água e RP em revestimentos permeáveis.

NB. DE=Deformação Excessiva do pavimento. RP=Ruptura do pavimento. Mini-CBRis=Mini-CBR imerso, sem sobrecarga. Mini-CBRHo na umidade ótima de compactação.

Apesar da sua habilidade em caracterizar melhor os solos tropicais em vista sua utilização em pavimentação, observa-se que os ensaios da metodologia MCT ainda são bastante desconhecidos e raramente utilizados em meios rodoviários. Por esse motivo, ainda necessitam maior divulgação. A seguir são brevemente apresentados os ensaios da sistemática MCT pertinentes ao estudo desenvolvido nesta tese.

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 Ensaio de compactação Mini-MCV. É um ensaio de compactação com diferentes

energias que utiliza corpos de prova de 50 mm de diâmetro. Para esse ensaio é utilizado o mesmo dispositivo apresentado na Figura 2.8. O processo de compactação consiste em aplicar ao corpo de prova, com um determinado teor de umidade, um número crescente de golpes seguindo a série de golpes proposta por Parson: 1,2,3,4,6,8,12,..n..,4n. Durante esse processo de compactação são realizadas medidas de altura do corpo de prova para determinação das massas específicas aparentes secas. A compactação termina quando não há mais acréscimo sensível na densidade do solo, isto é, quando a diferença entre altura do corpo de prova para a séria de “4n” golpes e a de “n” golpes correspondente for é inferior a 2 mm, quando atingido o limite de 256 golpes, ou então, quando ocorrer exsudação da água de mistura. Para cada teor de umidade de compactação, é traçada uma curva de deformabilidade ou também chamada curva de Mini-MCV. No fim do ensaio, obtém-se também uma família de curvas de compactação em função das energias aplicadas. O ensaio de compactação Mini-MCV fornece dois parâmetros fundamentais para a classificação dos solos segundo a metodologia MCT. O coeficiente angular c´ correspondente ao Mini-MCV=10 e o coeficiente d´, que é a inclinação, medida nas proximidades da massa específica aparente seca máxima, da parte retilínea do ramo seco da curava de compactação correspondente a 12 golpes no ensaio. Nas Figuras 2.9 e 2.10 estão apresentados alguns exemplos de curvas de deformabilidade e famílias de curvas de compactação.

Figura 2.8. Dispositivo para compactação e controle altura dos corpos de prova na metodologia MCT (Villibor & Nogami, 2009).

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Figura 2.9.Exemplo de curvas de deformabilidade (Villiibor & Nogami, 2009).

Figura 2.10. Exemplo de famílias de curvas de compactação (Villibor & Nogami, 2009).

 Ensaio de perda de massa por imersão. Para a execução desse ensaio, os corpos de

prova são compactados segundo o método Mini-MCV e somente são aproveitados aqueles que apresentarem uma curva de deformabilidade completa. Os corpos de prova escolhidos são então extraídos apenas parcialmente, de forma que fiquem expostos, exatamente, 10 mm da sua parte inferior. A seguir, os corpos de prova são imersos em água por 24 horas conforme mostra a Figura 2.11. Passado esse tempo, é determina-se as massas desprendidas e é calculada a perda de massa por imersão “Pi”. Esse parâmetro também é utilizado para a classificação dos solos tropicais de acordo com a metodologia MCT conforme descrito nas próximas linhas.

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 Classificação MCT. Esta classificação permite a verificação do comportamento

laterítico, ou não, dos solos e dá subsídios à avaliação das propriedades mecânicas e hidráulicasdos solos típicos dos climas tropicais úmidos. Para tanto, utiliza-se inicialmente o coeficiente de inclinação d´obtido do ensaio de compactação Mini-MCV e a perda de massa por imersão Pi para calcular índice de laterização e´ a partir da Equação (2.6). Em seguida, de posse do índice e´ e o coeficiente angular c´, determina-se a classificação MCT do solo utilizando o gráfico ilustrado na Figura 2.12.

e´ = √ Pi 100+ 20 d′ 3 (2.6)

Figura2.12. Gráfico de classificação dos solos tropicais de acordo com a metodologia MCT.

 Ensaio de compactação Mini-Protor. Para esse ensaio é somente utilizado a fração do

solo que passa na peneira de 2,00mm. Todas as amostras devem ser secas previamente ao ar. Utilizam-se, sempre, amostras virgens para cada ponto da curva de compactação. Então são separadas cinco alíquotas de material de aproximadamente 200g. A uniformização do teor de umidade de compactação é feita após a adição da água em cada alíquota de solo e homogeneização. Antes de iniciar a compactação, conserva-se a mesma é em repouso, pelo menos 12 horas em recipiente hermético para garantir o total umedecimento do solo. Para a compactação usam-se dois tipos de soquete: o leve com 2,27kg e o pesado de 4,50kg. Para reproduzir as condições de energia normal, aplica-se 5 golpes de cada lado do corpo de prova, com o soquete leve, em uma camada apenas e, para a energia intermediária, de maior interesse para as camadas de base, aplicam-se 6 golpes de cada lado, com o soquete pesado.

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Os corpos de prova de prova oriundos desse processo de compactação atingem uma altura de 50±1 mm, sem arrasamento. Para a determinação da altura de cada corpo de prova, utiliza-se um dispositivo de ensaio munido de um extensômetro que fornece seu valor aproximado de 0,1mm conforme apresentado anteriormente na Figura 2.7.

 Ensaios de Mini-CBR e Expansão. O procedimento para esse ensaio é semelhante ao

do ensaio tradicional CBR. No entanto, os corpos de prova utilizados são os provenientes do ensaio de compactação Mini-Protor e os valores de Mini-CBR são obtidos a partir das penetrações de 0,84mm e 1,70mm de um pistão de 16 mm de diâmetro nos corpos de prova. A velocidade de penetração do pistão é mantida a 1,25mm/mim. O ensaio Mini-CBR pode ser realizado com ou sem imersão. A partir dessas duas situações de ensaio, é possível determinar a perda de suporte por imersão do solo, parâmetro conhecido como RIS. A expansão do solo é medida 24 horas após a imersão dos corpos de prova utilizados no ensaio Mini-CBR. A partir dos resultados obtidos desses ensaios, é possível caracterizar o comportamento dos solos conforme orientam Villibor & Nogami (2009) na Tabela 2.4.

Tabela 2.4. Avaliação das propriedades obtidas dos ensaios de Mini-CBR e Expansão (modificado de Villibor & Nogami, 2009).

Propriedade Valor Classificação

Suporte Mini-CBR (%) com sobrecarga padrão.

>30 Muito Elevado

12 a 30 Elevado

4 a 12 Médio

<4 Baixo

Perda de suporte Mini-CBR por imersão (%)

>70 Elevada 40 a 70 Média <40 Baixa Expansão (%) >3 Elevada 0,5 a 3 Média <0,5 Baixa

2.2.3 – UTILIZAÇÃO DOS SOLOS TROPICIAIS EM PAVIMENTAÇÃO DE BAIXO