Análise de execução e desempenho de revestimento asfáltico sobre vias pavimentadas com pedras irregulares

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GABRIELA WEIMER BERRES

ANÁLISE DE EXECUÇÃO E DESEMPENHO DE REVESTIMENTO

ASFÁLTICO SOBRE VIAS PAVIMENTADAS COM PEDRAS

IRREGULARES

Santa Rosa 2018

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ANÁLISE DE EXECUÇÃO E DESEMPENHO DE REVESTIMENTO

ASFÁLTICO SOBRE VIAS PAVIMENTADAS COM PEDRAS

IRREGULARES

Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia Civil apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Civil.

Orientador: Prof. Dr. André Luiz Böck

Santa Rosa 2018

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ANÁLISE DE EXECUÇÃO E DESEMPENHO DE REVESTIMENTO

ASFÁLTICO SOBRE VIAS PAVIMENTADAS COM PEDRAS

IRREGULARES

Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado para a obtenção do título de ENGENHEIRA CIVIL e aprovado em sua forma final pelo professor orientador e pelo membro da banca examinadora.

Santa Rosa, 21 de dezembro de 2018

Prof. Dr. André Luiz Böck Doutor pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul - Orientador Prof. Me. Mauro Fonseca Rodrigues Coordenador do Curso de Engenharia Civil/UNIJUÍ BANCA EXAMINADORA

Prof. Me. Carlos Alberto Simões Pires Wayhs Mestre pela universidade Federal do Rio Grande do Sul

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Dedico este trabalho aos meus pais Marcelo Berres e Marcia Weimer Berres.

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principalmente durante o tempo da graduação.

Agradeço a minha família, em especial aos meus pais Marcia Weimer Berres e Marcelo Berres por todo apoio e compreensão nos dias difíceis, vocês são a razão de tudo.

Ao meu namorado Gabriel Mateus Zago Jeziorski, pelo companheirismo durante este tempo e por não deixar eu desistir dessas jornada.

A todos os professores que se dedicam para passar seus conhecimentos da melhor forma, em especial ao meu orientador, professor André Luiz Böck que foi fundamental no desenvolvimento deste trabalho, principalmente por todo conhecimento transmitido, pelas orientações e dedicação. És um exemplo de profissional.

A Prefeitura Municipal de Giruá, em especial aos engenheiros Elvio Bidal Garcia e Claudia Almeida por disponibilizar documentos importantes para o desenvolvimento do trabalho e os colegas Lucas Cordeiro e Leonardo Londero pelo auxílio nas coletas dos material e análises dos pavimentos.

A empresa Enpahse Pavimentações Ltda, pelos materiais disponibilizados para que fosse possível a realização dos ensaios de laboratório, como também por permitir a análise de execução do revestimento asfáltico.

Aos colegas e laboratoristas Macros Três e Jeanine Bieger, que sempre foram dedicados e empenhados em ajudar no que fosse necessário no laboratório.

A todos os amigos e colegas que estiveram presentes e fizeram com que esta jornada tivesse muitos momentos de alegria, amizade e principalmente companheirismo.

. À UNIJUI e a todo corpo docente do curso de Engenharia Civil pela oportunidade de formação profissional, bem como a secretária Maidi Érickson por toda dedicação e suporte aos alunos do curso.

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Conheça todas as teorias, domine todas as técnicas, mas ao tocar uma alma humana, seja apenas outra alma humana. Carl Jung

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asfáltico sobre vias pavimentadas com pedras irregulares. 2018. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, Santa Rosa, 2018.

O uso do revestimento asfáltico sobre pedras irregulares vem crescendo de forma significativa, principalmente em cidades do interior, se tornando muito utilizado em obras públicas. Por estes motivos é de grande importância analisar os dois tipos de misturas asfálticas mais utilizadas para revestimento asfáltico e também muito reconhecidas na região noroeste do estado do Rio Grande do Sul, que são o pré-misturado a quente (PMQ) e o concreto betuminoso usinado a quente (CBUQ). A presente pesquisa tem como objetivo realizar uma análise comparativa entre duas vias pavimentadas com PMQ e CBUQ, nas quais foram executadas utilizando os mesmos métodos e suas determinadas normas. Foram realizadas a análise de execução do revestimento, análises laboratoriais com os ensaios de extração de ligante, análise granulométrica, verificação da resistência a tração e análise de desempenho com a medição da trilha de roda e a macrotextura. Durante as análises foram encontrados resultados em desconformidade com as normas vigentes, entre estes a temperatura da mistura no momento da compactação, na qual estava abaixo da temperatura mínima de 135°C. A mistura de PMQ apresentou uma falta de material intermediário em sua granulometria e uma baixa resistência à tração, já a mistura de CBUQ apresentou boa resistência a tração, porém ocorreu algumas extrapolações do limite superior da faixa de trabalho para a mistura. Ambos os trechos possuem patologias, sendo sua severidade proporcional ao tempo de utilização de cada via. Estas desconformidades poderiam ser evitadas com um controle mais rigoroso durante seu projeto e execução. Assim, juntamente com uma manutenção da via podem ser evitadas patologias que poderão surgir durante a vida útil do pavimento. Palavras-chave: Revestimento asfáltico. Pavimentação. Mistura asfáltica.

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asfáltico sobre vias pavimentadas com pedras irregulares. 2018. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, Santa Rosa, 2018.

The use of asphaltic coating on irregular rocks it’s been significantly growing, mainly in rural cities, becoming largely used in public construction. That’s why it is of big importance to analyze the two kinds of asphaltic mixture most used in the northwest region of the state of Rio Grande do Sul, which are premixed hot asphalt (PMHA) and machined bituminous hot concrete (MBHC). The present research has the goal of conducting a comparative analysis between two roads paved with PMHA and MBHC, where the same execution methods and their determined standards were used. There were performed the analysis of the coating execution, laboratory analysis with the extraction test of binder, granulometric analysis, verification of traction resistance, and the analysis of performance with the measurement of wheel trail and macrotexture. During the analysis, there were found results that are not in conformity with the present standards, along those the temperature of the mixture during compaction, on which it where below the minimum temperature of 135ºC. The mixture of PMHA presented a failure of intermediary material on its granulometry and a low traction resistance, the MBHC on the other hand presented good traction resistance, however, some extrapolations occurred in the superior limit of the working zone for the mixture. Both roads have pathologies, being its severity proportional to the time they were used. Those nonconformities could have been avoided with a more strict control during their project and execution. Thereby, along with the road maintenance pathologies can be avoided during the road lifespan.

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Figura 2: Classificação dos revestimentos ... 22

Figura 3: Terminologia das bases ... 23

Figura 4: Delineamento da pesquisa ... 27

Figura 5: Localização do município de Giruá ... 28

Figura 6: Trajeto Av. Castelo Branco ... 29

Figura 7: Trecho Av. Athayde Pacheco Martins ... 30

Figura 8: Limpeza e imprimação da via ... 31

Figura 9: Nivelamento da via ... 31

Figura 10: Execução e compactação do revestimento ... 32

Figura 11: Controle de temperatura durante o processo de execução ... 33

Figura 12: Localização dos pontos de coleta ... 34

Figura 13: Aquecimento e quarteamento da mistura ... 34

Figura 14: Extração do betume ... 35

Figura 15: Preparação e compactação dos corpo-de-prova ... 36

Figura 16: Pontos de análise na Av. Castelo Branco ... 38

Figura 17: Pontos de análise na Av. Athayde Pacheco Martins ... 38

Figura 18: Ensaio de mancha de areia ... 39

Figura 19: Medição do fundamento de trilha de roda ... 40

Figura 20: Temperaturas de lançamento e compactação do PMQ ... 41

Figura 21: Temperaturas de lançamento e compactação do CBUQ ... 42

Figura 22: Gráfico da análise granulométrica de PMQ ... 45

Figura 23: Gráfico da análise granulométrica de CBUQ ... 46

Figura 24: Gráfico de resistência a tração de CBUQ e PMQ ... 48

Figura 25: Gráfico da determinação da macrotextura na Av. Castelo ... 49

Figura 26: Gráfico de determinação da macrotextura na Av. Athayde Pacheco Martins ... 50

Figura 27: Patologias diversas ... 52

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Tabela 2: Teor de betume determinado para PMQ ... 43

Tabela 3: Teor de betume determinado para CBUQ ... 43

Tabela 4: Análise granulométrica de PMQ ... 44

Tabela 5: Análise granulométrica de CBUQ ... 46

Tabela 6: Resistência a tração de CBUQ ... 47

Tabela 7: Resistência a tração – PMQ ... 47

Tabela 8: Primeiro ensaio de macrotextura na Av. Castelo Branco ... 48

Tabela 9: Segundo ensaio de macrotextura na Av. Castelo Branco ... 49

Tabela 10: Primeira avaliação Av. Athayde Pacheco Martins ... 49

Tabela 11: Segunda avaliação Av. Athayde Pacheco Martins ... 50

Tabela 12: Avaliação ATR na Av. Castelo Branco ... 50

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ATR Afundamento nos Trilhos de Roda CA Concreto Asfáltico

CAP Cimento Asfáltico de Petróleo

CBUQ Concreto Betuminoso Usinado a Quente CP Corpo de prova

DAER Departamento Autônomo de Estradas de Rodagem DER Departamento de Estradas e Rodagem

DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem

DNIT Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes km Quilômetros

km/h Quilômetros por hora

NBR Norma Brasileira Regulamentadora ºC Graus Celsius

PMF Pré-Misturado a Frio TER Trilha de Roda Externa TRI Trilha de Roda Interna

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1 INTRODUÇÃO ... 13 1.1 CONTEXTO ... 14 1.2 PROBLEMA ... 15 1.3 OBJETIVOS ... 16 1.3.1 Objetivo Geral ... 16 1.3.2 Objetivo específico ... 16 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA... 17 2.1 PAVIMENTAÇÃO ... 17 2.1.1 Estrutura do pavimento ... 18

2.1.2 Agregados para a pavimentação ... 20

2.1.3 Revestimentos ... 22

2.1.4 Revestimento flexível por calçamento ... 22

2.1.5 Revestimento flexível betuminoso ... 24

3 METODOLOGIA ... 27

3.1 DELINEAMENTO DA PESQUISA ... 27

3.2 ESTRATÉGIA DE PESQUISA ... 28

3.3 DESCRIÇÃO DE MÉTODOS E MATERIAIS ... 28

3.3.1 Determinação dos trechos analisados ... 28

3.3.2 Acompanhamento de execução ... 30

3.3.3 Controle laboratorial da mistura asfáltica ... 33

3.3.4 Análise de desempenho em campo ... 38

4 ANÁLISE E DISCUÇÃO DE RESULTADOS ... 41

4.1 ACOMPANHAMENTO DE EXECUÇÃO ... 41

4.2 CONTROLE LABORATORIAL ... 43

4.2.1 Controle do teor de betume ... 43

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4.3.1 Ensaio de macrotextura (Mancha de areia) ... 48

4.3.2 Afundamento de trilha de roda ... 50

4.3.3 Patologias no pavimento ... 51

5 CONCLUSÃO... 53

5.1 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 53

5.2 SUGESTÃO DE TRABALHOS FUTUROS ... 54

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1 INTRODUÇÃO

A rede de infraestrutura tem a sua origem com o próprio surgimento da cidade. A rede viária é a primeira a surgir, desde os calçamentos das antigas vias romanas, até contemporaneamente o uso de asfalto na pavimentação das vias de tráfego. É seguida pela rede sanitária, com a constatação de exemplos em Jerusalém e na Roma antiga (MASCARÓ, 1987).

A história de transporte por estradas no Brasil começa a ser escrita, segundo o DNIT no ano de 1861 quando foi executada a maior obra de engenharia na América Latina em seu tempo. Chamada de estrada União Industria com 144 km de extensão, sendo 96km no estado do Rio de janeiro e 48 km em Minas Gerais onde tem-se concluída a primeira estrada macadamizada de rodagem do Brasil. O empreendimento, considerado por muitos como impossível de ser realizado, foi iniciado em 12 de abril de 1856, com a presença e o incentivo de D. Pedro II. A obra exigia, entretanto, um esforço notável para os engenheiros e operários, já que a estrada era entrecortada por cursos d’água e pelas escarpas graníticas da Serra do Taquaril. Mariano Procópio, então, contratou profissionais alemães. O brasileiro Antônio Maria Bulhões ficou responsável pelo trecho entre Petrópolis e Três Rios, enquanto o alemão Keller assumia a responsabilidade do trecho Três Rios a Juiz de Fora, na época a cidade do Paraibuna. A estrada União Indústria permitiu o desenvolvimento dessas duas regiões, proporcionando infraestrutura adequada para o escoamento de produtos e mercadorias.

Veloso (2016) cita que com o desenvolvimento urbano no século XIX, tonava-se evidente a necessidade de uma superfície mais material frio sobre o leito da rodovia e ateou fogo para liquefazê-lo, deixando-o endurecer na superfície. A concorrência e a necessidade de melhores estradas para atender à crescente população de veículos levaram à modernização do asfalto misturado a quente (CBUQ). As primeiras unidades de produção de CBUQ eram bandejas de aço aquecidas por chama aberta, nas quais o operador era totalmente responsável pela qualidade do asfalto, secando o agregado na bandeja, colocando o asfalto e misturando manualmente os componentes. Cada batelada levava cerca de quatro horas.

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Araújo et al. (2016) cita que no Brasil, 80,3% mais de 1,3 milhão de km das estradas não são pavimentadas, as estradas municipais são as que dispõem de menos pavimentos. Segundo o autor, a viabilidade econômica é o grande entrave para a execução e conclusão de pavimento nas cidades brasileiras. O pavimento rígido e flexível são os tipos de pavimentos mais utilizados no sistema viário brasileiro. Os pavimentos flexíveis em sua maioria são associados às misturas asfálticas compostas basicamente de agregados e ligantes asfálticos. Este tipo de pavimento é uma das soluções mais tradicionais e utilizadas na construção e recuperação de vias urbanas, estradas e rodovias.

A pesquisa a ser desenvolvida tem como tema principal o desempenho de pavimentos urbanos, especificamente em revestimentos asfálticos executados sobre pavimentos antigos de pedras irregulares.

1.1 CONTEXTO

Para Bernucci et al. (2008) pode-se definir pavimento como uma estrutura construída sobre uma superfície final de terraplanagem, de múltiplas camadas de espessuras finitas, sendo destinada técnica e economicamente a resistir aos esforços oriundos do tráfego de veículos e do clima, e a propiciar aos usuários melhoria nas condições de rolamento, com conforto, economia e segurança.

Segundo DNIT (2006, p.100) a utilização do pavimento flexível por calçamento teve sua utilização em declínio em rodovias a medida em que se intensificou a utilização de pavimentos asfálticos e de concreto, sendo assim o pavimento é utilizado somente em pátios de estacionamento, vias urbanas, e alguns acessos viários. Porém em alguns casos o calçamento ainda é a melhor opção de escolha, sendo quando um trechos tem rampas mais íngremes e necessita uma maior aderência dos pneus, o calçamento traz mais segurança ao usuário, principalmente em épocas de chuvas, ou quando há trechos urbanos onde a estrada coincide com zonas densamente povoadas, para os quais estão previstos os serviços de redes de água e esgoto, parte do calçamento pode ser retirado para manutenção das redes e logo após o pavimento é revestido novamente e fica da sua forma original, ao contrário do revestimento asfáltico que há uma maior dificuldade de remoção do revestimento, como também há a necessidade de remendos no revestimento. Além disso, pode ser citado um

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menor custo em relação ao pavimentos asfálticos, a facilidade de infiltração de águas pluviais, auxiliando em áreas que sofrem com alagamentos, uma menor absorção de calor comparado ao pavimento asfáltico por se tratar de pavimentos betuminosos, ocasionando um menor desconforto térmico em dias muito quentes e diminuindo as ilhas de calor.

Porém há também desvantagens, segundo Senço (2008), em relação ao calçamento, “deixaram de apresentar interesse, dada principalmente a trepidação e a alta sonoridade que provocam. Esses antigos revestimentos passaram a ser recapeados com misturas betuminosas” A medida em que as cidades vão se desenvolvendo e ganhando poder econômico se vê a necessidade de ter-se um pavimento que traz mais conforto aos usuários e uma maior velocidade. Segundo Senço (2008, p. 642), “[...] cada tipo de pavimento deve se adaptar às condições dos locais onde é construído, e deve satisfazer às condições de tráfego a que será submetido pelo tempo de vida útil.”. A partir disso o revestimento asfáltico sobre pedras irregulares é uma das principais opções escolhidas pelos governantes.

Santos (2002) cita que em um pavimento flexível, o revestimento betuminoso é a camada mais nobre do pavimento e as camadas subjacentes ao revestimento, em geral, são granulares e a resistência ao cisalhamento dessas camadas deve-se basicamente ao atrito entre as partículas de seus materiais constituintes. Portanto, se um revestimento betuminoso for mal projetado, com certeza defeitos prematuros irão surgir no pavimento. Com isso as camadas abaixo do revestimento ficarão desprotegidas e se deteriorarão rapidamente, com ações do tráfego e do clima, afetando consideravelmente a vida útil da estrada.

A pesquisa limita-se a realizar análises preliminares do pavimento existente de pedras irregulares, acompanhar a execução do novo revestimento asfáltico e posteriormente analisar seu desempenho pós-execução através da identificação de surgimento de patologias.

1.2 PROBLEMA

O revestimento asfáltico deve ser projetado para resistir as ações de rolamento dos veículos, proporcionando aos usuários que trafegam sobre a via o devido conforto e segurança, resistindo aos esforços do trafego, como também as intempéries. Porém

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quando não há um projeto, uma execução ou feito a manutenção de forma correta, suas propriedades acabam sendo perdidas como o conforto do usuário quando encontra uma via com muitas patologias. A principal questão a ser analisada é se este revestimento foi projetado e executado de forma correta, como também analisar se seu desempenho durante um determinado tempo é coerente com o projeto ou há falhas no desempenho.

1.3 OBJETIVOS

Os objetivos deste trabalho podem ser divididos em objetivo geral e objetivo específico.

1.3.1 Objetivo Geral

O objetivo geral deste estudo consiste em realizar avaliações funcionais periódicas da superfície de pavimentos urbanos em trechos localizados na Avenida Castelo Branco e Athayde Pacheco Martins, Giruá-RS, que receberam revestimento asfáltico sobre pedras irregulares (calçamento).

1.3.2 Objetivo específico

Para atingir o objetivo geral foram propostos os métodos listados a seguir:

 Avaliação das condições do pavimento existente, definições de projeto e metodologias de execução das soluções empregadas;

 Acompanhar os processos de execução da solução (Concreto Asfáltico sobre Alvenaria Poliédrica);

 Realizar coletas de amostras do Concreto Asfáltico empregado no revestimento para caracterização laboratorial afim de comprovar sua qualidade e adequação de projeto;

 Analisar o desempenho do revestimento após a execução através de avaliações periódicas de ocorrência e severidade de patologias;

 Verificar a ocorrência de patologias, frequência e severidade, em uma via com condições semelhantes de projeto e execução que já esteja submetida ao tráfego por um determinado período.

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2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Para o capítulo revisão bibliográfica, tornou- se importante definir os principais termos utilizados para um melhor entendimento do trabalho. Sendo assim, os tópicos a serem abordados são: pavimentação; estrutura do pavimento; agregados para a pavimentação; revestimentos; revestimento flexível por calçamento e revestimento flexível betuminoso.

2.1 PAVIMENTAÇÃO

Há uma gama de autores que definem o que é pavimento, segundo DNIT (2006) é uma estrutura de camadas com diferentes materiais, resistências e deformabilidades em cada camada onde estas ao entrarem em contato, resultam em um elevado grau de complexidade no que respeita ao cálculo de tensões e deformações, levando em consideração também as cargas resultantes do tráfego.

O pavimento, para SOUZA (1980), é uma estrutura construída após a terraplanagem por meio de camadas de vários materiais de diferentes características de resistência e deformabilidade. Segundo DNIT (2006, p.95), “[...] pavimento é como uma superestrutura constituída por um sistema de camadas de espessuras finitas [...]”.

Essas camadas do pavimento são divididas e identificadas como revestimento, base, sub-base, reforço e/ou regularização do subleito.

 Revestimento

A camada de revestimento, segundo Senço (2008) recebe diretamente as tensões do trafego e tem como objetivo proporcionar comodidade aos usuários, como também ser o máximo impermeável possível, resistir a desgastes e transmitir as tensões para as camadas abaixo.

 Base

A norma DNIT 141/2010 – ES define como camada de pavimentação destinada a resistir aos esforços verticais oriundos dos veículos, distribuindo adequadamente à camada subjacente, executada sobre a sub-base, subleito ou reforço do subleito

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devidamente regularizado e compactado. De acordo com Balbo (2007), os esforços verticais transmitidos ao subleito devem ser compatíveis com a capacidade que este tem de resisti-los e é para aliviar as pressões sobre as camadas inferiores que surgem as camadas de base e sub-base.

 Sub-base

Conforme norma DNIT 139/2010 – ES é a amada de pavimentação, complementar à base e com as mesmas funções desta, executada sobre o subleito ou reforço do subleito, devidamente compactado e regularizado. Segundo Balbo (2008) recebe as tensões da base e é somente utilizada quando a espessura da base não é viável tecnicamente e economicamente.

 Reforço

A norma DNIT 138/2010 – ES define como uma camada estabilizada granulometricamente, executada sobre o subleito devidamente compactado e regularizado. É utilizada somente quando se torna necessário reduzir espessuras elevadas da camada de sub-base, originadas pela baixa capacidade de suporte do subleito.

 Regularização do subleito

A norma DNIT 137/2010- ES cita que a regularização é destinada a conformar o leito estradal, transversal e longitudinalmente. Deve obedecer às larguras e cotas constantes das notas de serviço de regularização de terraplenagem do projeto, compreendendo cortes ou aterros até 20 cm de espessura.

2.1.1 Estrutura do pavimento

“De forma geral, os pavimentos são classificados em flexíveis, semi-rígidos e rígidos.” (DNIT, 2006). Conforme Bernucci et all. (2008), entre os três tipos de pavimento há diferenças de materiais utilizados, espessura das camadas constituintes, rigidez da estrutura, métodos de execução, entre outros, entretanto a principal diferença entre estes é a distribuição dos esforços já citados para o subleito.

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 Pavimento Rígido

Segundo o Manual de Pavimentação do DNIT (2006), pavimento rígido é aquele em que o revestimento tem elevada rigidez em relação às camadas inferiores e, portanto, absorve praticamente todas as tensões provenientes do carregamento aplicado. Essa rigidez do revestimento é proporcionada através de placas de concreto de cimento Portland, por exemplo. “É o pavimento no qual uma camada, absorvendo grande parcela de esforços horizontais solicitantes, acaba por gerar pressões verticais bastante aliviadas e bem distribuídas sobre as camadas inferiores” (BALBO, 2007, p.61). A estrutura-tipo de um pavimento rígido pode ser vista na Figura 1.

Figura 1: Estrutura de pavimentos

Fonte: Adaptado de Adada (2008)

 Pavimento Flexível

Diferente do pavimento rígido, o pavimento flexível, Segundo o Manual de Pavimentação do DNIT (2006), é aquele em que todas as camadas sofrem deformação elástica significativa sob o carregamento aplicado e, portanto, a carga se distribui em parcelas aproximadamente equivalentes entre as camadas. “É o pavimento no qual a absorção de esforços dá-se de forma dividida entre várias camadas, encontrando-se as tensões verticais em camadas inferiores, concentradas em região próxima da área de aplicação da carga” (BALBO, 2007, p.61). A estrutura do pavimento flexível é apresentado na Figura 1.

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 Pavimento Semi-rígido

O pavimento semi-rígido, segundo Senço (2008, p.756), “[...] caracteriza-se, pela presença, nos materiais componentes de uma ou mais camadas, de um agente cimentante, podendo apresentar vários graus de rigidez. [...]”. Também pode ser definido como “Composto por revestimento asfáltico com base ou sub-base em material tratado com cimento de elevada rigidez, excluídos quaisquer tipos de concreto” (BALBO, 2007, p.61). A estrutura do pavimento semi-rígido é apresentado na Figura 1.

2.1.2 Agregados para a pavimentação

Os agregados utilizados em pavimentação, segundo Balbo (2007) podem ser entendidos como conjuntos de grãos minerais, dentro de determinados limites de dimensões, naturais ou artificiais, britados ou não, com diversas propriedades, quanto a seu desempenho, para atender aos requisitos necessários para um uso predefinido, como durabilidade, resistência, adesividade ao ligante etc., ou ainda a combinação de diversos requisitos mínimos. Segundo Bernucci et all. (2008), podem ser classificados em três grandes grupos, segundo sua natureza, tamanho e distribuição dos grãos. Em relação a natureza, os materiais são divididos em:

 Artificial

Os agregados artificiais podem ser fabricados especialmente para uma finalidade, tendo o objetivo de um alto desempenho ou podem ser resíduos de processos industriais. Entre estes agregados estão a argila calcinada, a argila expandida e também as escórias de alto-forno e de aciaria. As escórias são subprodutos da indústria do aço e são as mais utilizadas, porem podem apresentar problemas de expansibilidade e heterogeneidade, requerendo tratamento adequado para utilização, entretanto podem apresentar alta resistência ao atrito. (Bernucci et al. 2008).

 Reciclado

“Mais modernamente se tem considerado fortemente o emprego de agregados reciclados de entulhos de demolição e de construção, bem como os produtos de fresagem de pavimentos existentes.” (BALBO, 2007, p.97)

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Os agregados são classificados também pelo tamanho, sendo agregado graúdo, miúdo e material de enchimento (fíler) conforme DNIT 031/2006 – ES.

 Agregados graúdos: “é o material com dimensões maiores do que 2,0mm, ou seja, retido na peneira nº 10. São as britas, cascalhos, seixos etc.”

(BERNUCCI et al., 2008, p.120);

 Agregados miúdos: “é o material com dimensões maiores que 0,075mm e menores que 2,0mm. É o material que é retido na peneira de no 200, mas que

passa na de abertura no 10. São as areias, o pó de pedra etc. (BERNUCCI et

al., 2008, p.120);

 Material de enchimento (filer): “é o material onde pelo menos 65% das partículas é menor que 0,075mm, correspondente à peneira de no 200, e.g.,

cal hidratada, cimento Portland etc.” (BERNUCCI et al., 2008, p.120);

Além da natureza e tamanho, os materiais são classificados quanto a distribuição de grãos, que influi de forma significativa no comportamento, rigidez, estabilidade, durabilidade, permeabilidade, trabalhabilidade, resistência à fadiga e deformação permanente, resistência ao dano por umidade, entre outros do revestimento asfáltico. A determinação é feita através de uma análise por peneiramento de amostras secas com as peneiras de aberturas conforme Tabela 1. Assim o material vai sendo separado e classificado conforme a peneira que se encontra.

Tabela 1 :Abertura de peneiras

Nº ou (") (mm) Nº ou (") (mm) Nº ou (") (mm) Nº ou (") (mm) 4" 101.6 Nº 3 6.35 Nº40 0.42 Nº 60 0.25 3" 76.2 Nº 4 4.76 Nº 45 0.35 Nº 70 0.21 2" 50.8 Nº 5 4 Nº 50 0.297 Nº 80 0.177 1 (1"/2) 38.1 Nº 6 3.36 Nº 16 1.19 Nº 100 0.149 1" 25.4 Nº 7 2.83 Nº 18 1 Nº 120 0.125 3"/4 19.1 Nº 8 2.38 Nº 20 0.84 Nº 140 0.105 5/8 15.9 Nº 10 2 Nº 25 0.71 Nº 200 0.074 1"/2 12.7 Nº 12 1.68 Nº 30 0.59 3"/8 9.5 Nº 14 1.41 Nº 35 0.5

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 Natural

Os agregados naturais podem ser empregados em pavimentação na forma e tamanho como se encontram na natureza, ou podem ainda passar por processamentos como a britagem. São exemplos de agregados naturais os pedregulhos, as britas, os seixos, as areias etc. Todos estes materiais são fontes naturais obtidas por processos de desmonte, escavação e dragagem em depósitos continentais, marinhos, estuários e rios. (Bernucci et al. 2008).

2.1.3 Revestimentos

Devido à grande quantidade de tipos de revestimentos encontrados atualmente, conforme pode ser visto na Figura 2, irá ser feita somente a revisão bibliográfica mais aprofundada sobre os revestimentos flexíveis em questão, conforme o foco do estudo deste trabalho, que são o revestimento flexível por calçamento (Alvenaria Poliédrica) e o revestimento flexível betuminoso (Pré-misturado a quente e concreto asfáltico).

Figura 2: Classificação dos revestimentos

Fonte: Adaptado DNIT (2006)

2.1.4 Revestimento flexível por calçamento

Calçamento, segundo Senço (2008), é um revestimento exclusivo de áreas urbanas por apresentar uma certa lentidão na execução, trepidações e sonoridades. Porém é compensado pela facilidade de remoção para serviços no subsolo e um Revestimentos

flexíveis

Pavimentos rígidos

Tratamentos superficiais betuminosos Macadames betuminosos

Pré-misturado de graduação tipo aberta Pré-misturado de graduação tipo densa Areia betume concreto betuminoso Por penetração Na usina Por mistura Betuminosos Macadame cimentado "sheet-asphalt" Alvenaria Poliédrica Por calçamento Paralelepípedos Pedra Betume Cimento Cerâmica Concreto cimento

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reaproveitamento praticamente total do revestimento após o serviço ser finalizado. O calçamento pode ser dividido entre Alvenaria Poliédrica e Paralelepípedos.

A alvenaria poliédrica é definida como “um revestimento de pedras irregulares, assentadas lado a lado sobre uma base de solo escolhido, formando um autêntico mosaico.” (SENÇO, 2008, p.28). “Estes revestimentos consistem de camadas de pedras irregulares (dentro de determinadas tolerâncias), assentadas e comprimidas sobre um colchão de regularização, constituído de material granular apropriado” (DNIT, 2006, p.100).

A alvenaria poliédrica além de revestimento “Podem funcionar como base, quando um outro revestimento é usado sobre sua superfície.” (Marques, 2010, p.57), como pode ser visto na Figura 3, onde o pavimento poliédrico é citado tanto na utilização como base por aproveitamento, quanto como revestimento na figura 4.

Figura 3: Terminologia das bases

Fonte: Senço (2008)

Os materiais utilizados para a execução do calçamento são disponíveis em locais próximos às obras, constituídos de rochas duras, de estrutura massiva, sãs ou levemente intemperizadas e cortadas na forma de poliedros irregulares ou regulares (paralelepípedos). A obtenção destes materiais pode ser realizada a qualquer tempo e sob qualquer clima, além de permitir a estocagem do produto em qual quer condição e por períodos de tempo determinados exclusivamente por fatores de conveniência político—administrativa (PELLENZ, 1983). Granulometricamente - SAFL Solo-betume - Solo-cal Solo-brita alvenaria poliédrica Paralelepípedos Solo estabilizado Rígidas Por aproveitamento Flexíveis bases Macadame hidráulico

Brita graduada com ou sem cimento Macadame betuminoso

Concreto de cimento Macadame de cimento Solo-cimento

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A execução deste tipo de pavimento, segundo Pellenz (1983), não requer de-obra especializada ou equipamentos sofisticados, podendo ser empregada mão-de-obra semiqualificada (calceteiros) e sem qualificação (ajudantes) através de pequena estrutura, em administração direta, ou através de pequenos empreiteiros ou subempreiteiros locais, num ritmo compatível com o aporte de recursos, otimizando o aproveitamento da mão-de-obra segundo as peculiaridades e sazonalidades da economia de cada regido.

Segundo Senço (2008) o pavimento poliédrico não é mais executado e foi substituído por pavimentos de construção mecanizada onde se tem cada vez mais tráfego. Utiliza-se geralmente em estradas municipais com pouca densidade de tráfego, locais de acessos, ruas de cidades pequenas e onde não se tem meios de empregar tipos mais nobres de pavimento.

2.1.5 Revestimento flexível betuminoso

Há uma grande quantidade de revestimentos flexíveis betuminosos segundo (DNIT, 2006), podendo estes ser por penetração (tratamento superficial betuminoso e macadame betuminoso) e por mistura na usina (pré-misturado de graduação tipo aberta, pré-misturado de graduação tipo densa, areia betume, concreto betuminoso e “sheet-asphalt”).

 Pré-misturado a quente (PMQ)

O Departamento de Estradas de rodagem de São Paulo (DER/SP) cita que o revestimento pré-misturado a quente (PMQ) é uma mistura de agregado graúdo, cimento asfáltico e, se necessário, é adicionado um melhorador de adesividade. Esta mistura é realizada a quente através de uma usina apropriada, como também espalhada e compactada a quente, onde seu volume de vazios é maior que 12%. Além de ter a finalidade de revestimento, o PMQ pode ter várias outras funções em um pavimento, como servir de camada de regularização, de ligação, binder ou base. (DER/SP, 2006).

O livro Manual de Técnicas de Pavimentação explica que a expressão “a quente” é pela exigência perante ao agregado, pois este deve ser aquecido até uma temperatura próxima a temperatura do betume, como no concreto betuminoso. Para

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Bernucci et al. (2008) é chamado de PMQ os pré-misturados a quente que não atendem a requisitos granulométricos de camada intermediária ou de nivelamento, porém são preparados com tamanhos nominais máximos de agregados graúdos de grandes dimensões. Os mesmo devem atender a especificação de serviço particular para camada especial de correção de desnivelamentos ou regularização em pavimentos em uso.

O PMQ como já citado é uma mistura de ligante asfáltico e agregados. Para o ligante asfáltico, segundo o DER/SP (2006) deve ser empregado o cimentos asfálticos de petróleo dos tipos CAP 30-45 CAP 50-70 e CAP 85-100. No livro Pavimentação Asfáltica é definido CAP “Quando o asfalto se enquadra em uma determinada classificação particular, que em geral se baseia em propriedades físicas que pretendem assegurar o bom desempenho do material na obra” (BERNUCCI et al., 2008, p. 26). Os agregados são divididos entre agregado graúdo e agregado miúdo. O agregado graúdo “Deve constituir-se por pedra britada ou seixo rolado britado, apresentando partículas sãs, limpas e duráveis, livres de torrões de argila e outras substâncias nocivas.” (DER/SP, 2006, p.4). O agregado miúdo “Pode constituir-se por areia, pó de pedra ou mistura de ambos. Deve apresentar partículas individuais resistentes, livres de torrões de argila e outras substâncias nocivas.” (DER/SP, 2006, p.5).

 Concreto asfáltico (CA)

“Mistura executada a quente, em usina apropriada, com características específicas, composta de agregado graduado, material de enchimento (filer) se necessário e cimento asfáltico, espalhada e compactada a quente” (DNIT, 2006).

Segundo Bernucci et al. (2008) o concreto asfáltico (CA) também é denominado como concreto betuminoso usinado a quente (CBUQ) e é uma das misturas usinadas mais utilizadas no Brasil. É resultado da mistura de agregados de vários tamanhos e cimento asfáltico, ambos aquecidos em temperaturas previamente escolhidas, em função da característica viscosidade-temperatura do ligante.

O que difere do pré-misturado a quente para o concreto asfáltico, segundo Senço (2008) é a qualidade em relação as especificações sobre a granulometria do agregado

(27)

e as condições de resistência da mistura e também um controle menos rigoroso. No CA há uma adição de um filler quando há uma faixa de vazios não preenchidos, já no PMQ os vazios podem atingir valores maiores.

Os materiais constituintes do concreto asfáltico, segundo DNIT (2006) são:

 Agregado graúdo: Utiliza-se pedra britada, escória, seixo rolado preferencialmente britado ou outro material indicado nas Especificações Complementares do DNIT;

 Agregado miúdo: Pode ser usado areia, pó-de-pedra ou mistura de ambos ou outro material indicado nas Especificações Complementares do DNIT;

 Material de enchimento filer: Utiliza-se cimento Portland, cal extinta, pós-calcários, cinza volante, etc)

 Ligante asfáltico: Podem ser empregados os cimento asfáltico de petróleo CAP-30/45, CAP-50/70, CAP-85/100;

Todos os materiais devem satisfazer às Normas pertinentes, e às Especificações aprovadas pelo DNIT.

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3 METODOLOGIA

A metodologia desse Trabalho de Conclusão de Curso buscou estudar, compreender e avaliar através de ensaios laboratoriais e de pesquisas bibliográficas os revestimentos asfálticos CBUQ e PMQ sobre pedras irregulares em trechos determinados na cidade de Giruá.

3.1 DELINEAMENTO DA PESQUISA

O delineamento da pesquisa está representado conforme Figura 4, visto que, a revisão bibliográfica se deu em todas as fases durante o período deste trabalho.

Figura 4: Delineamento da pesquisa

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3.2 ESTRATÉGIA DE PESQUISA

Neste capítulo é apresentado o método de pesquisa, com o propósito de demonstrar os objetivos propostos. O referente estudo trata-se de uma pesquisa de natureza quantitativa, com delineamento experimental, como também bibliográfico para um melhor embasamento teórico, baseado em pesquisas em livros, manuais, artigos, normas e publicações.

3.3 DESCRIÇÃO DE MÉTODOS E MATERIAIS 3.3.1 Determinação dos trechos analisados

Os trechos escolhidos para a análise encontram-se na cidade de Giruá, no estado do Rio Grande do Sul, conforme Figura 5. O município tem uma extensão territorial de 835,04km², configurando-se como um dos maiores municípios gaúchos em extensão de área. Entre outros setores econômicos, a agropecuária predomina na economia do município, ocupando 67 mil hectares agricultáveis, através das culturas de soja, trigo, linhaça, milho, canola e girassol.

Figura 5: Localização do município de Giruá

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 Trecho I

A possibilidade de acompanhamento da execução de seu novo revestimento, como também a coleta do material para análise laboratorial, fez com que o trecho de 345 metros de extensão, localizado na Avenida Castelo Branco, sentido sul-norte, conforme Figura 6, fosse escolhido para a análise. O trecho I era inicialmente revestido com calçamento, assim, no mês de maio de 2018 foi iniciada a obra do novo revestimento.

O pavimento, antigamente revestido com pedra irregular, recebeu o revestimento asfáltico com quatro centímetros (4cm) de PMQ e três centímetros (3cm) de CBUQ, na cidade de Giruá, com um tráfego de veículos de passageiros baixo porém um trafego elevado de veículos de carga em determinadas épocas do ano. Neste trecho foram feitos ensaios de campo (análise de macrotextura e medição da trilha de roda), acompanhamento da execução e coleta de CBUQ e PMQ para análise laboratorial.

Figura 6: Trajeto Av. Castelo Branco

Fonte: Google Maps (2018)

 Trecho II

Pavimentada inicialmente com pedras irregulares, o trecho teve a necessidade de um pavimento mais confortável para os usuários que circulavam pelo trecho,

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principalmente quando ocorreu a mudança do local da estação rodoviária do município. Assim, no ano de 2011 o trecho II que encontra-se na Avenida Ahayde Pacheco Martins, com uma extensão de 420 metros, sentido oeste-leste, conforme Figura 7, recebeu revestimento asfáltico da mesma forma que o trecho I. Pelo fato do revestimento asfáltico do trecho ser executado no ano de 2011 não houve acompanhamento e coleta de materiais para análise, por isso foram realizadas somente a análise de macrotextura, afundamento de trilha de roda e patologias devido ao tempo de utilização.

Figura 7: Trecho Av. Athayde Pacheco Martins

Fonte: Google Maps (2018)

3.3.2 Acompanhamento de execução

A execução do trecho I de 5.911,24m² na Av. Castelo Branco foi realizada respeitando a norma do DNIT 031/2006 – ES, onde inicialmente foi realizada a limpeza do trecho, retirado qualquer material que possa causar problema na aderência e/ou na mistura asfáltica. Os equipamentos utilizados foram um jato de alta pressão com um caminhão bomba e uma vassoura mecânica rotativa.

A preparação da pista pode ser visualizada conforme Figura 8-A. Após a limpeza foi realizada a imprimação com a emulsão asfáltica RM-1C, com auxílio de um caminhão espargidor a uma taxa de emulsão de aproximadamente 1l/m², promovendo condições de aderência entre o revestimento antigo e o novo revestimento, apresentado na Figura 8-B.

(32)

____________________________________________________________________

Figura 8: Limpeza e imprimação da via

Fonte: Autoria Própria

O PMQ e o CBUQ foram produzidos na mesma usina, localizada a aproximadamente 24km de distância do lançamento do material. Após a usinagem e transporte o revestimento da via teve por seu início com o fechamentos de suas ondulações existente do antigo pavimento para corrigir imperfeições e obter um pavimento mais retilíneo, conforme Figura 9-A e Figura 9-B.

Figura 9: Nivelamento da via

A execução do PMQ foi feita com o lançamento e nivelamento utilizado uma vibroacabadora (Figura 10-A) para um maior controle da altura, tendo como importância manter a média dos quatro centímetros compactado do material. Os

A B

(33)

eventuais defeitos como falhas ou desníveis no pavimento eram corrigidos manualmente pelos operários com o uso de equipamentos como pás e rastéis conforme Figura 10-B. Logo após o lançamento iniciou a compactação da mistura asfáltica com o auxílio do rolo pneumático (Figura 10-D) e após o rolo liso vibratório (Figura 10-C). Para as camadas de difícil acesso foi utilizado para a compactação a placa vibratória, assim, todos os locais foram devidamente compactados.

Figura 10: Execução e compactação do revestimento

Fonte: Autoria Própria (2018)

Após a conclusão do revestimento de PMQ foi iniciado a camada de rolamento com a mistura asfáltica CBUQ. Para sua execução foram empregados os mesmos equipamentos e operários que executaram a camada de PMQ, porém a espessura da camada conforme projeto era de 3cm de material compactado para o CBUQ.

A

C D

(34)

____________________________________________________________________

Durante a execução de ambas camadas foi realizado o controle da temperatura ambiente no momento do lançamento, a temperatura dos materiais ao serem lançados no pavimento e também após serem compactados (Figura 11-C) comparando os dados obtidos em campo para que posteriormente seja feita uma conferência.

Figura 11: Controle de temperatura durante o processo de execução

3.3.3 Controle laboratorial da mistura asfáltica

Para se ter uma maior análise sobre o novo revestimento sobre a Av. Castelo Branco foram escolhidos três pontos estratégicos, tanto para o PMQ, quanto para o CBUQ, no início, meio e fim da execução do revestimento, para realizar as coletas de material de ambas misturas asfálticas. As amostras foram colocadas em caixas e após seu resfriamento foram transportadas para o laboratório. Assim, pôde ser feita a

A B

(35)

análise laboratorial da granulometria das misturas asfálticas dos pontos, também a porcentagem de ligante e sua resistência a tração.

Figura 12: Localização dos pontos de coleta

a) Controle do Teor de Betume

A DNER-ME 053/94 normatiza o método de determinação da porcentagem de betume em misturas betuminosas. Para o ensaio foram coletadas in loco três amostras de CBUQ e três de PMQ, nas quais foram levadas ao laboratório, foram aquecidas para que não houvesse grumos, conforme Figura 13-A e após quarteadas conforme Figura 13-B. Cada uma das três amostras de CBUQ e PMQ foi separada em três amostras com em torno de 1.000g cada e levadas a estufa com uma temperatura de 100ºC – 120ºC, por uma hora, resultando assim em 18 amostras totais para a extração.

Figura 13: Aquecimento e quarteamento da mistura

(36)

____________________________________________________________________

A amostra é pesada e colocada no interior do prato do extrator de betume (Figura 14-A). Foi despejado em torno de 300 ml de solvente (Figura 14-B), de modo que cobrisse todos os agregados (Figura 14-C).

Figura 14: Extração do betume

Em algumas misturas asfálticas foi utilizado querosene e em outras foi utilizado gasolina, ambos materiais se mostraram eficientes para a extração. Após foi colocado o papel de filtro, em posição, no prato centrifugador e firmou-se a tampa. Após 15 minutos de espera conforme indicado na norma, se iniciou a extração acionado suavemente o prato, aumentando a velocidade gradativamente, até que a solução de betume e solvente escoe pelo aparelho. Quando esgotada a primeira carga de solvente e betume, era retirado o material do aparelho (Figura 14-D) e levado novamente à estufa até atingir novamente a temperatura de 120°C aproximadamente, assim repetindo todos os passos citados até a extração total do betume conforme a sequência de fotos da Figura 14. O agregado depois de seco é pesado e comparado com o peso da mistura antes da extração. Assim se obtém o peso do betume extraído.

A B

(37)

b) Análise Granulométrica

Baseado na norma DAER/RS-EL 102/01- Análise granulométrica dos agregados pode ser obtido os resultados sobre a granulometria da mistura. Assim como na análise do teor de betume, para a análise granulométrica também foram realizadas dezoito análises, sendo nove de PMQ e nove de CBUQ. Primeiramente o material é levado para a estufa até estar totalmente seco. Após foi peneirado com o auxílio de um agitador para peneiras durante 10 minutos. A série de peneiras utilizada para o ensaio foi especificada pela norma DNIT 031/2004 – ES. O resultado do percentual passante de cada amostra deve estar dentro da faixa granulométrica especificada no projeto. Para a mistura asfáltica de PMQ foi utilizado a faixa C do DAER e para CBUQ foi utilizado a faixa A do DAER.

c) Compactação Marshall

Para este ensaio foi utilizada a norma DAER/RS-EL 217/01 - Ensaio Marshall para misturas betuminosas. Foram selecionadas quatro amostras de PMQ e quatro amostras de CBUQ, através de quarteamento, resultando em oito amostras totais com um peso em média de 1300gramas. As amostras e os moldes foram levados a estufa até atingir em torno de 150°C para que a compactação fosse realizada com o material na temperatura de 140°C (Figura 15-A).

Figura 15: Preparação e compactação dos corpo-de-prova

Ao atingir a temperatura, colocou-se a mistura no molde em três camadas aproximadamente iguais, aplicando golpes manuais com a haste, de maneira que a ponta toque o fundo do molde na primeira camada e na segunda e terceira camada foi dados mais 20 golpes para que não ocorresse a segregação dos agregados e uma

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____________________________________________________________________

possível formação de vazios grandes pela superposição de partículas maiores do agregado graúdo. Assim, foi aplicado 75 golpes com o soquete, aquecido na chapa, na superfície da amostra, mantendo o eixo do soquete de compactação perpendicular à base do molde o quanto possível. Após finalizar os 75 golpes foi invertido o molde e aplicado o mesmo número de golpes na face inversa da amostra. Após a amostra ficou esfriando (Figura 15-B e Figura 15-C) e foi retirada do molde com o auxílio de um macaco hidráulico 24h após a compactação, assim foi feita a identificação dos corpos de prova e nivelamento de suas faces para a medição do diâmetro e de quatro posições diametralmente opostas, obtendo uma altura média de cada corpo de prova (CP).

d) Resistência a tração por compressão diametral

Determinado através da norma DNIT 136/2018 – ME (Pavimentação asfáltica – Misturas asfálticas – Determinação da resistência à tração por compressão diametral – Método de ensaio). Os corpos de prova foram colocados em um compartimento com a temperatura controlada de 25 ± 0,3 ºC, por um período de quatro horas, antes da realização do ensaio. Após esse período, foi tirado um corpo de prova por vez pois o ambiente não era climatizado, assim cada corpo de prova foi posicionado na prensa mecânica, com sua superfície cilíndrica entre os dois frisos metálicos. Foi ajustado os pratos da prensa até que seja obtida uma leve compressão, capaz de manter a posição do corpo de prova. Aplicou-se a carga vertical de compressão progressivamente até a ruptura completa, por separação das duas partes do corpo de prova e assim obteve-se a carga de ruptura.

Com o valor da carga de ruptura obtido é calculada a resistência à tração indireta do corpo de prova rompido por compressão diametral.

𝜎𝑟 =

2𝐹

𝜋𝐷𝐻

(1)

Onde:

𝜎𝑟

= resistência à tração; F= Carga de ruptura, em N; D= diâmetro de corpo de prova, em mm; H= altura do corpo de prova (espessura), em mm.

(39)

3.3.4 Análise de desempenho em campo

A análise de desempenho através do levantamento fotográfico, medição do afundamento de trilha de roda (ATR) e ensaio de mancha de areia (Macrotextura) foi realizada três meses após a finalização da obra na Av. Castelo Branco (Figura 16) e sete anos após o termino da obra na Av. Athayde Pacheco Martins (Figura 17).

Figura 16: Pontos de análise na Av. Castelo Branco

Figura 17: Pontos de análise na Av. Athayde Pacheco Martins

Uma segunda análise para a observação do desempenho do pavimento foi realizada seis meses após a finalização da obra na Av. Castelo Branco. As análises foram realizadas em quatro pontos estratégicos de ambos os trechos nos quais foram escolhidos pelo fato de ambas as vias serem pavimentadas inicialmente de calçamento e após receberem um revestimento asfáltico composto de 4cm de PMQ e 3cm de CBUQ compactado, com o mesmo método de projeto e execução. Somente o tempo de utilização dos trechos são diferentes, o que é levado em consideração na verificação de resultados.

(40)

____________________________________________________________________

 Ensaio de mancha de areia (Macrotextura)

O ensaio da mancha de areia, segundo DNIT (2006) é utilizado para avaliar a macrotextura e caracterizar a superfície do pavimento quanto a sua capacidade de drenar a água confinada entre o pneu e o pavimento, e quantifica a densidade, ou seja, a distância média entre os grânulos individuais de agregados aflorados na superfície do pavimento.

Conforme Bernucci et. al. (2008) a areia utilizada no ensaio deve ser uniforme, arredondada, passante na peneira N° 60 (0,177mm) e retida na peneira N° 80 (0,250mm). Para a realização do ensaio foi utilizado um pincel para a limpeza da área de análise (Figura 18), em seguida a areia foi espalhada sobre a superfície do pavimento com auxílio de uma base de um pistão circular, no qual é movimentado em círculos paralelamente à superfície do pavimento, de modo a distribuí-la de forma homogênea (Figura 18). Assim, foi medido o diâmetro da mancha de areia em 4 direções distintas, e se obteve um diâmetro médio. A altura média de mancha de areia pode ser calculada pela equação 2.

𝐻𝑆 =

4𝑉

𝐷²𝜋

(2)

Onde: HS= altura média de mancha de areia em mm;V = volume constante de areia de 25.000mm3;D = diâmetro médio do círculo de areia em mm.

Figura 18: Ensaio de mancha de areia

Fonte: Autoria Própria B

A

(41)

 Ensaio de medição do afundamento de trilha de roda (ATR)

O afundamento, é uma “Deformação permanente caracterizada por depressão da superfície do pavimento, acompanhada, ou não, de solevamento, podendo apresentar-se sob a forma de afundamento plástico ou de consolidação.” (DNIT 005/2003 – TER, 2003, p.2)

A flecha que se forma a partir desse afundamento no pavimento foi avaliada através de uma treliça metálica (Figura 19), no qual é medida, em milímetros, da deformação permanente nas trilhas de roda interna (TRI) e externa (TRE), correspondente ao ponto de máxima depressão.

Figura 19: Medição do fundamento de trilha de roda

 Análise de patologias

“A avaliação superficial consiste em aferir as condições funcionais e estruturais dos pavimentos através da identificação das patologias ou defeitos presentes na superfície do pavimento” Danieleski (2004).

Normas como DNIT 006/2003 – PRO, DNIT 007/2003 – PRO e DNIT 008/2003 – PRO tem como objetivo avaliar pavimentos flexíveis e semi-rigidos. Entre os procedimentos há a codificação dos defeito no pavimento, entre eles as trincas, remendos, afundamentos, panelas, ondulações, escorregamento do revestimento betuminoso, exsudação e desgaste.

A

B

(42)

____________________________________________________________________

4 ANÁLISE E DISCUÇÃO DE RESULTADOS

Este capítulo tem como objetivo apresentar os resultados obtidos pela análise em campo referente a execução do revestimento asfáltico, análise laboratorial e análise do desempenho.

4.1 ACOMPANHAMENTO DE EXECUÇÃO

Através dos métodos já citados no Capitulo 3, a análise da execução foi procedida com o controle da temperatura das misturas asfálticas no momento do seu lançamento e compactação. A medição das temperaturas de PMQ (Figura 20) e CBUQ (Figura 21) do ponto 1, 2 e 3 foram localizadas respectivamente no 1º, 2º e 3º ponto do local onde ocorreu a coleta de material para a análise laboratorial, conforme apresentado na Figura 12. A temperatura ambiente no momento do lançamento para a execução do PMQ era de 12°C e para a execução do CBUQ era de 10°C, estando conforme a norma do DAER (1998) onde cita que o material betuminoso não deve ser distribuído quando a temperatura ambiente estiver abaixo de 10°C, em dias de chuva, ou quando esta estiver iminente.

Figura 20: Temperaturas de lançamento e compactação do PMQ

130.0 142.8 127.5 119.0 114.0 119.5 135 0 20 40 60 80 100 120 140 160

0 1º ponto 2º ponto 3º ponto 4

T em pe ratu ra (º C)

(43)

Conforme a Figura 20, na qual apresenta os resultados das temperaturas para PMQ, todos os pontos analisados foram compactados com a temperatura abaixo da temperatura mínima de compactação que é de 135ºC, determinada no projeto, sendo que o lançamento da mistura já era realizado com a temperatura inferior aos 135ºC, somente no ponto 2 o lançamento foi realizado com a temperatura do material acima do valor mínimo, porém durante o seu lançamento a mistura variou consideravelmente a temperatura.

Os resultados da temperatura de CBUQ apresentados na Figura 21, também indicam valores abaixo da temperatura mínima, com somente um ponto acima durante o lançamento e nenhum ponto de acordo durante a compactação do material. Concluindo assim que todos os pontos analisados estão em desacordo com o projeto. Segundo Lehnen (2015) a compactação das misturas asfálticas fora da temperatura ideal, que no caso seria de 135ºC, proporciona um volume de vazios fora do limite estabelecido pela especificação vigente, podendo levar ao aparecimento de patologias no pavimento, ocasionadas por situações como a infiltração de água e a desintegração dos agregados.

Figura 21: Temperaturas de lançamento e compactação do CBUQ

130.0 138.0 129.0 120.0 120.0 115.0 135 0 20 40 60 80 100 120 140 160

0 1º ponto 2º ponto 3º ponto 4

T em pe ratu ra (º C)

(44)

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4.2 CONTROLE LABORATORIAL 4.2.1 Controle do teor de betume

A seguir serão apresentados os resultados obtidos em laboratório do percentual de ligante em cada mistura asfáltica, conforme Tabela 2, sendo realizados nove verificações para PMQ e nove para CBUQ. Os pontos indicados na tabela são os mesmos pontos determinados para a análise de temperatura.

Tabela 2: Teor de betume determinado para PMQ

¹Os dados da 3ª amostra da primeira coleta de PMQ não foram considerados para o cálculo por estar fora do desvio padrão considerado.

Analisando os resultados obtidos na Tabela 2 pode-se observar que para PMQ a diferença de percentual de ligante entre a análise laboratorial e o percentual fornecido pela empresa que executou a mistura foi de 0,46%.

Tabela 3: Teor de betume determinado para CBUQ

818.00 784.60 33.40 4.08 774.00 735.48 38.52 4.98 854.07 761.74 92.33 10.81 866.00 820.00 46.00 5.31 964.00 924.77 39.23 4.07 787.75 750.24 37.51 4.76 952.00 920.00 32.00 3.36 820.00 782.00 38.00 4.63 926.38 881.21 45.17 4.88 Média % PMQ 1º ponto 4.53 4.51 % total 4.05 2º ponto 4.71 3º ponto 4.29 Peso depois Peso ligante Análise empresa Peso antes 912.77 863.91 48.86 5.35 956.66 901.81 54.85 5.73 860.86 821.38 39.48 4.59 885.71 838.98 46.73 5.28 850.29 800.42 49.87 5.87 803.14 751.80 51.34 6.39 894.72 846.55 48.17 5.38 963.80 913.20 50.60 5.25 884.70 838.43 46.27 5.23 CBUQ 3º ponto Peso antes Peso depois Peso

ligante % total Média %

Análise empresa 5.29 5.45 5.27 1º ponto 5.22 2º ponto 5.84

(45)

O percentual de ligante do CBUQ representado na Tabela 3 teve um diferencial de 0,18% entre o valor obtido na análise laboratorial e o percentual fornecido pela empresa que executou a mistura. Os dados da análise da empresa apresentados nas tabelas 2 e 3 são resultados fornecidos pela Prefeitura Municipal de Giruá através de um relatório total da obra. Comparando os resultados pode ser concluído que os dados obtidos para PMQ não estão de acordo com o limite de tolerância de 0,30%, segundo as especificações vigentes do DAER e DNIT. Já os dados de CBUQ ficaram de acordo com o limite de tolerância.

Segundo Bernucci et all. (2008) se deve ter um grande cuidado com o teor de betume em concretos asfálticos, pois suas propriedades, são muito sensíveis à variação do teor de ligante asfáltico e uma variação positiva, às vezes dentro do admissível em usinas, pode gerar problemas de deformação permanente por fluência e/ou exsudação, com fechamento da macrotextura superficial. De outro lado, a falta de ligante gera um enfraquecimento da mistura e de sua resistência à formação de trincas, uma vez que a resistência à tração é bastante afetada e sua vida de fadiga fica muito reduzida.

4.2.2 Análise granulométrica

Para a análise granulométrica foram separadas dezoito amostras, sendo nove amostras de PMQ (Tabela 4 e Figura 22) e nove de CBUQ (Tabela 5 e Figura 23). Para uma melhor visualização foram feitas as médias das três analises de cada coleta, sendo denominados de percentual passante médio 1, 2 e 3 conforme Tabela 4.

Tabela 4: Análise granulométrica de PMQ

ASTM Abertura (mm) 3/4" 19.10 100.00 99.17 100.00 99.72 1/2" 12.70 83.59 88.22 79.41 83.74 3/8" 9.50 65.80 70.15 58.26 64.74 #4 4.80 34.54 37.63 27.65 33.27 #10 2.00 16.33 20.30 13.94 16.86 #40 0.42 9.60 11.19 8.65 9.81 #80 0.18 7.09 8.73 6.70 7.51 #200 0.08 4.08 5.30 3.91 4.43 % passante médio 3 % total Peneira % passante médio 1 % passante médio 2

(46)

____________________________________________________________________

Para o PMQ a faixa granulométrica determinada em projeto é a faixa C do DAER, como pode ser visualizado no gráfico da Figura 22. Ao analisar o gráfico pode se perceber que o percentual passante da mistura não está de acordo com a faixa granulométrica especificada.

Figura 22: Gráfico da análise granulométrica de PMQ

O limite da faixa C do DAER restringe a mistura a uma graduação mais densa, porém os resultados obtidos apresentam uma conformidade no início da faixa, ocorrendo um desvio do percentual passante nas peneiras de abertura menor e intermediária, voltando ao delineamento da faixa nas peneiras de malha intermediária e coincidindo com o limite superior da faixa nos percentuais de malha maior, apresentando uma falta de material intermediário na mistura.

Os dados de CBUQ estão representados na Tabela 5, onde apresenta os percentuais passante médio e a Figura 23 mostra sua respectiva curva granulométrica, dando ênfase para a amostra 1 e 2 que estão dentro do limite da faixa A do DAER na qual também restringe a mistura a uma graduação mais densa, porém há alguns valores do percentual passante médio da amostra 3 que extrapolaram o limite superior da faixa A onde abertura da peneira é maior, apresentando um excesso de material graúdo na mistura.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.01 0.1 1 10 100 P erc en tua l P as s an te (%) Abertura de Peneira (mm)

Limite Inferior DAER Faixa C Limite Superior DAER Faixa C Percentual passante médio - amostra 1 Percentual passante médio - amostra 2 Percentual passante médio - amostra 3

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Tabela 5: Análise granulométrica de CBUQ

Para o CBUQ a faixa granulométrica determinada em projeto é a faixa A do DAER, conforme gráfico da Figura 23.

Figura 23: Gráfico da análise granulométrica de CBUQ

Através dos dados apresentados nas tabelas e figuras pode ser concluído que a mistura asfáltica da amostra 1 e 2 de CBUQ estão dentro das especificações de faixa A do DAER, sendo destinada a rolamento. Porém a análise da mistura asfáltica PMQ não foi compatível com as especificações da faixa C do DAER, destinado a regularização e base. ASTM Abertura (mm) 3/4" 19.10 100.00 100.00 100.00 100.00 1/2" 12.70 99.95 100.00 100.00 99.98 3/8" 9.50 99.95 100.00 100.00 99.98 #4 4.80 67.20 70.63 78.05 71.96 #10 2.00 38.78 40.46 44.29 41.18 #40 0.42 21.71 21.79 22.68 22.06 #80 0.18 16.29 16.01 16.79 16.36 #200 0.08 8.49 8.62 9.04 8.72 Peneira % passante médio 1 % passante médio 2 % passante médio 3 % total 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.01 0.1 1 10 100 P e rc e n tu a l P a s s a n te ( %) Abertura de Peneira (mm)

Limite Inferior DAER Faixa A Limite Superior DAER Faixa A Percentual passante médio - amostra 1 Percentual passante médio - amostra 2 Percentual passante médio - amostra 3

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4.2.3 Resistência a tração

Pra o ensaio de resistência a tração foram compactados 4 corpos de prova de PMQ e 4 de CBUQ, conforme Tabela 6, Tabela 7 e Figura 24. Os resultados obtidos mostram a resistência a tração medido em MPa dos corpos de prova. Devido a variação de valores encontrados foi aplicado o desvio padrão, onde a média de resistência encontrada para o CBUQ foi de 1,34MPa ± 0,25, excluindo do cálculo os CPs 2 e 4 marcados em cinza na tabela 6, por estarem fora do desvio padrão. A resistência a tração média foi recalculada e continuou sendo 1,34MPa para CBUQ.

Tabela 6: Resistência a tração de CBUQ

Para PMQ também foi aplicado um desvio padrão para a média de 0,68MPa e obteve-se ± 0,06. Por consequência o CP1, marcado em cinza, foi retirado do cálculo e a nova resistência a tração média resultou em 0,65MPa

Tabela 7: Resistência a tração – PMQ

A resistência a tração por compressão diametral estática a 25ºC, mínima em MPa é de 0,65 tanto para a camada de rolamento, quanto para a camada de ligação segundo a norma DNIT 031/2004 –ES. Os valores de resistência para CBUQ estão todos acima do valor mínimo, porém dois valores de resistência de PMQ ficaram abaixo do valor mínimo, ficando em desacordo com a norma e podendo acarretar patologias na via.

Material CP Altura média (cm) Resitência a tração (MPa) Resitência a tração média(MPa)

CP1 6.36 1.41 CP2 7.20 0.99 CP3 7.12 1.27 CP4 6.91 1.69 1.34 CBUQ

Material CP Altura média (cm) Resitência a tração Resitência a tração média(MPa)

CP1 6.63 0.78 CP2 7.04 0.63 CP3 6.96 0.62 CP4 6.72 0.69 0.65 PMQ

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Figura 24: Gráfico de resistência a tração de CBUQ e PMQ

4.3 ANÁLISE DE DESEMPENHO EM CAMPO 4.3.1 Ensaio de macrotextura (Mancha de areia)

Para o ensaio de macrotextura foram determinados pontos estratégicos conforme já citado no capitulo 3. A Tabela 8 e Tabela 9 apresentam os dados da Av. Castelo Branco, denominada como o trecho novo. O primeiro e segundo ensaio foram realizados respectivamente três e seis meses após a conclusão da obra na avenida

Através dos resultados obtidos pode se concluir que na Av. Castelo Branco, segundo DNIT (2006), somente um trecho da via apresenta resultados inadequados para o uso por apresentar uma textura de superfície muito fina. O restante dos resultados indicou uma textura superficial fina, na qual é reservada para zonas urbanas com velocidade menor que 80Km/h.

Tabela 8: Primeiro ensaio de macrotextura na Av. Castelo Branco

1.41 0.99 1.27 1.69 0.78 0.63 0.62 0.69 1.34 0.65 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 0 CP1 CP2 CP3 CP4 0 Res is tên c ia a t raç ão ( MP a)

Resitência a tração de CBUQ (MPa) Resitência a tração de PMQ (MPa)

Resistência a tração média de CBUQ (MPa) Resistência a tracção média de PMQ (MPa)

Ponto ESTACA dm hm Textura superficial

1 +10 33.8 0.28 Fina

2 +60 31.8 0.31 Fina

3 +135 20.1 0.79 Média