Utilização de material fresado para base e sub-base de pavimentos

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EDUARDO FLORES HENCHEN

UTILIZAÇÃO DE MATERIAL FRESADO PARA BASES E SUB-BASES

DE PAVIMENTOS

Santa Rosa 2018

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UTILIZAÇÃO DE MATERIAL FRESADO PARA BASE E SUB-BASE

DE PAVIMENTOS

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

Orientador(a): Dr. Eng. André Luiz Böck

Santa Rosa 2017

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UTILIZAÇÃO DE MATERIAL FRESADO PARA BASE E SUB-BASE

DE PAVIMENTOS

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

Santa Rosa, 12 de julho de 2018

Prof. André Luiz Böck Doutor pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul Prof. Diorges Carlos Lopes Coordenador do Curso de Engenharia Civil/UNIJUÍ

BANCA EXAMINADORA

Prof. Gabriela Meller Mestre pela Universidade Federal de Santa Maria

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Dedico a minha família que sempre acreditou em mim, e a meus amigos mais próximos.

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Agradeço a Deus, pela força de seguir em frente apesar das dificuldades.

À minha família, meus pais e irmã por todo amor e dedicação comigo em todos esses anos que vivi e toda educação e experiências no âmago do lar. Aos meus avós, em especial Ivone por toda força e insistência em me auxiliar nas horas difíceis.

Ao meu orientador Prof. Dr. André Luiz Bock, por todo o apoio e instruções nesse longo e cansativo neste trabalho.

Aos responsáveis dos laboratórios dos campi Santa Rosa e Ijuí por todo auxílio e dicas na execução de todos os ensaios necessários ao trabalho.

A todos meus colegas e amigos da faculdade, em especial os mais próximos e colegas do grupo de pesquisa pelos momentos alegres e de estudo.

A todos meus amigos com quem convivo regularmente por todos momentos descontraídos e de diversão, assim como nos momentos difíceis e de dificuldade que sempre estiveram ao meu lado, em especial ao Gustavo, Roger e Will e suas famílias pelos auxílios dados em diversas etapas deste presente trabalho.

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Nossas virtudes e nossos defeitos são inseparáveis, assim como a força e a matéria. Quando se separados, o homem deixa de existir.

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HENCHEN, E. F. Utilização de material fresado em base e sub-base de pavimentos. 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.

A indústria da engenharia civil é uma das maiores consumidoras de matéria prima não-renovável no nosso país, além de também ser uma das campeãs na produção de resíduos e também detém o grande papel de ser um marcador do desenvolvimento nacional, pois é essencial no setor de infraestrutura do país. As rodovias são de suma importância nesse quadro, pois ligam o país no transporte de cargas e passageiros. Detendo a grande parcela do transporte de cargas e passageiros do país, as rodovias acabam muitas vezes por levar a grandes custos de manutenção e conservação. Aliando esse problema estrutural do modal rodoviário a produção de resíduos, busca-se então reinserir esses resíduos na engenharia civil. O material fresado é um material residual proveniente da manutenção das rodovias, e a partir disto se torna material do presente estudo, procurando alternativas sustentáveis e economicamente viáveis. Foram realizados diversos comparativos laboratoriais, tendo como referência amostras de solo puro coletado da rodovia ERS-162 comparados a misturas de solo e fresado em dois teores diferentes (50% de fresado e 30% de fresado) a fim de avaliar o comportamento de capacidade de carga das amostras, utilizando-se das energias intermediária e modificada. Com a realização dos ensaios de compactação, percebeu-se uma redução na umidade ótima e um aumento das massas específicas secas aparentes quando comparados as amostras de solos com ambas as misturas, nas energias intermediária e modificada. Esse aumento foi gradativo conforme aumentava-se o teor de material fresado nas misturas. Já em relação aos índices CBR, os resultados das misturas de solo fresado, em ambas as energias obtiveram capacidades de carga superiores as do solo natural, tendo um aumento entre índices CBR de 15,67 e 18,72% (energias intermediária e modificada respectivamente) do solo em relação a mistura com 50% de fresado e um aumento de 8,51 e 9,85% (energias intermediária e modificada respectivamente) no CBR entre o solo e a mistura com 30% de fresado, provando a viabilidade do material, tendo destaque a mistura de 50% fresado e 50% solo que poderá ser utilizada até em sub-bases de pavimentos.

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HENCHEN, E. F. The use of milled pavement material as base and sub-base of

pavements. 2018. Course Completion Work. Civil Engineering Course, Universidade

Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, Santa Rosa, 2018.

The civil engineering industry is one of the biggest non-renewable feedstock consumers in our country, besides also being one of the champions in residual waste production. The civil engineering detains the great role of being a highlighter of the national development, because it is essential on the country’s infrastructe sector. The roads are of great importance on this picture, because they connect the country on the transportation of passengers and loads. Detaining the bigger portion of the transportation of loads and passengers, the roads end up a lot of times to cause big costs of maintance and conservation. Allying this structural problem of the road system to the production of residual waste, it’s wanted to reinsert this waste on the civil engineering. The milled pavement material is a residual material coming from the maintance of roads, and coming from this, it becomes the material of this current study, looking for sustainable solutions and economically viable. It was done loads of lab comparations, having as reference pure soil samples collected on the ERS-162 road and compared to mixtures of soil and milled pavement material in two different contents (50% of milled pavement and 30% of milled pavement) to then evaluate the behavior of load capacity from the samples, using the intermediary and modified energies. With the execution of the compactation tests, there was the realization of the reduction in the moisture and na increase on the maximum dry specific mass when compared to the soil samples with both mixtures, on the intermediar and modified energies. This increase was gradative as much as the pavement milled material rate was increased. And in relation to the CBR indexes, the results from the milled material and soil mixtures, in both energies, obtained bearing ratios superior to the natural soil samples, having an increase between CBR indexes of 15,67 and 18,72% (intermediary and modified energies, respectively) on the soil in relation to the 50% milled material mixture and an increase of 8,51 and 9,85% (intermediary and modified energies, respectively) on the CBR between the soil and the 40% mixture, proving the material’s viability, highlighting the 50% milled pavement 50% soil sample that can be even used as sub-base of pavements.

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Figura 1 – Exemplo de estrutura de um pavimento flexível...19

Figura 2 - Exemplo de estrutura de um pavimento rígido...20

Figura 3 - Exemplo de estrutura de um pavimento semi-rígido...20

Figura 4 – Estrutura ideal de uma rodovia não-pavimentada...23

Figura 5 – Caminhão basculante depositando solo na pista a ser feita...23

Figura 6 – Motoniveladora espalhando o material em uma rodovia não-pavimentada...24

Figura 7 – Caminhão-pipa irrigando a superfície de rolamento...25

Figura 8 – Rolo compactador fazendo o trabalho de compactação da camada de rolamento...25

Figura 9 – Máquina fresadora de pavimentos...28

Figura 10 – Estação móvel de reciclagem de pavimentos...30

Figura 11 – Comparação entre trecho com aplicação de mistura solo/fresado (esq.) e apenas solo (dir.) após precipitação...30

Figura 11: Delineamento da Pesquisa………...34

Figura 13 – Quarteamento manual do material fresado...36

Figura 14 – Material aquecido em estufa pronto para extração...37

Figura 15 – Disposição do material no Rotarex...37

Figura 16 – Adição do solvente ao material fresado...38

Figura 17 – Material pós extração...38

Figura 18 – Série de peneiras utilizada no peneiramento do material extraído...39

Figura 19 – Cesto utilizado no ensaio...40

Figura 20 – Materiais do ensaio de massa específica miúda...41

Figura 21 – Materiais utilizados no ensaio de compactação Proctor...43

Figura 22 – Materiais utilizados no ensaio de Índice de Suporte California...44

Figura 23 – Prensa para o ensaio ISC...45

Figura 24 – Curvas granulométricas do m.aterial fresado extraído...49

Figura 25 – Curva de compactação do solo n.atural (Energia intermediária)...53

Figura 26 – Curva de compactação da mistura 50% solo 50% fresado (Energia intermediária)...54

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Figura 28– Curvas de compactação de toda a série intermediária...56 Figura 29 – Curva de compactação do solo natural (Energia modificada)...57 Figura 30 – Curva de compactação da mistura 50% solo

50% fresado (Energia modificada) ... ...58 Figura 31 – Curva de compactação da mistura 70% solo

30% fresado (Energia modificada) ...59 Figura 32 – Curvas de compactação de toda a série modificada...60 Figura 33 – Curvas de pressão-penetração do

solo natural (Energia Intermediária) ...62 Figura 34 – Curvas de pressão-penetração da mistura solo 50%

fresado 50% (Energia Intermediária) ...63 Figura 35 – Curvas de pressão-penetração da mistura solo 70% fresado

30% (Energia Intermediária) ...64 Figura 36 – Curvas de pressão-penetração do

solo natural (Energia modificada) ...65 Figura 37 – Curvas de pressão-penetração da mistura solo 50%

fresado 50% (Energia modificada) ...66 Figura 38 – Curvas de pressão-penetração da mistura solo 70%

fresado 30% (Energia Intermediária) ...67 Figura 39 – Gráfico comparativo entre o CBR de cada

amostra em cada energia...68 Figura 40 – Gráfico comparativo de variação do CBR

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CAP – Cimento Asfáltico de Petróleo CBR – California Bearing Ratio

CNT – Confederação Nacional de Transportes

DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura e Transporte g/cm³ - Gramas por centímetro cúbico

IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística ISC – Índice de Suporte Califórnia

km – Quilômetros

kg/m³ - quilogramas por metro cúbico m – Metros

mm – Milímetros

PNLT – Plano Nacional de Logística e Transporte Pol - Polegadas

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1 INTRODUÇÃO ... 13 1.1 CONTEXTO ... 13 1.2 PROBLEMA ... 15 1.2.1 Questões de Pesquisa ... 15 1.2.2 Objetivos de Pesquisa ... 15 1.2.3 Delimitação ... 16 2 REVISÃO DA LITERATURA ... 17

2.1 SISTEMA DE TRANSPORTES RODOVIÁRIO BRASILEIRO ... 17

2.1.1 CLASSIFICAÇÃO DAS RODOVIAS ... 17

2.1.2 RODOVIAS PAVIMENTADAS ... 18

2.1.3 RODOVIAS NÃO-PAVIMENTADAS ... 21

2.1.4 EXECUÇÃO DE VIAS NÃO-PAVIMENTADAS ... 21

2.2 MATERIAIS DE PAVIMENTAÇÃO ... 25 2.2.1 SOLOS ... 25 2.2.2 AGREGADOS BRITADOS ... 26 2.2.3 MATERIAL FRESADO ... 26 2.3 ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS ... 30 2.3.1 ESTABILIZAÇÃO MECÂNICA ... 30 2.3.2 ESTABILIZAÇÃO QUÍMICA ... 30 2.3.3 ESTABILIZAÇÃO GRANULOMÉTRICA ... 30

2.3 SUSTENTABILIDADE NA ENGENHARIA CIVIL ... 30

3 MÉTODO DE PESQUISA ... 32

3.1 ESTRATÉGIA DE PESQUISA ... 32

3.2 DELINEAMENTO ... 32

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3.4 MÉTODOS DE ENSAIO ... 34

3.4.1 ENSAIO DE DETERMINAÇÃO DO TEOR DE ASFALTO NO MATERIAL FRESADO (DAER/RS-EL 214/01) ... 34

3.4.2 ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DO FRESADO ... 37

3.4.3 MASSA ESPECÍFICA DOS AGREGADOS GRAÚDOS (DAER/RS-EL 105/01)………..38

3.4.4 MASSA ESPECÍFICA DOS AGREGADOS MIÚDOS (DNER-ME 084/95) ………. ... 39

3.4.5 ENSAIO DE COMPACTAÇÃO (DNER-ME 162/94) ... 40

3.4.6 ENSAIO DE ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA / CALIFORNIA BEARING RATIO (ISC / CBR) ... 41

4 RESULTADOS ... 44

4.1 ENSAIO DE DETERMINAÇÃO DO TEOR DE ASFALTO NO MATERIAL FRESADO (DAER/RS-EL 214/01) ... 44 5 CONCLUSÃO ... 68 REFERÊNCIAS ... 70 APÊNDICE A ... 75 APÊNDICE B ... 76 APÊNDICE C ... 77 APÊNDICE D ... 78 APÊNDICE E ... 79 APÊNDICE F ... 80 APÊNDICE G ... 81 APÊNDICE H ... 82 APÊNDICE I ... 83

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APÊNDICE M ... 87 APÊNDICE N ... 88 APÊNDICE O ... 89 APÊNDICE P ... 90 APÊNDICE Q ... 91 APÊNDICE R ... 92 APÊNDICE S ... 93 APÊNDICE T ... 94 APÊNDICE U ... 95

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1 INTRODUÇÃO

Responsável por mais de 62% do transporte de cargas e mais de 96% do transporte de passageiros, o modal rodoviário é de suma importância para o desenvolvimento nos diversos âmbitos da sociedade brasileira, tornando-se assim uma das áreas da infraestrutura nacional mais observada pela sociedade em geral (CNT, 2017).

Apesar de serem elementos imprescindíveis para o desenvolvimento nacional, as rodovias (tanto pavimentadas quanto não-pavimentadas) apresentam estatísticas preocupantes quanto a seu estado de conservação e manutenção, além dos gastos de execução e manutenção altos, como diversas organizações estatais apontam em suas pesquisas regulares (como por exemplo a Pesquisa Anual da Confederação Nacional de Transportes de rodovias).

Através de todo este histórico negativo visível das rodovias brasileiras, exige-se uma busca de soluções não apenas para manutenção e conservação das mesmas, mas também alternativas viáveis (tanto econômica quanto estruturalmente) para a etapa de execução de novos pavimentos, onde já pode-se prevenir futuros problemas e reduzir custos.

1.1 CONTEXTO

A sociedade contemporânea se destaca pelo grande consumo de recursos naturais finitos, e segundo Paula (2011), a indústria da engenharia civil consome uma das maiores quantidades desses recursos, e assim produzindo uma quantidade proporcional de dejetos e resíduos.

A construção civil é uma das indústrias que mais produz resíduos, sendo esses objetos de pesquisa para novas alternativas em nos seus diversos campos. Por conta dessa produção de resíduos, existe uma certa pressão em pesquisas de reutilização por parte da engenharia civil. (TEIXEIRA, 2009)

A manutenção de rodovias é um dos maiores problemas enfrentados em solos de estradas, pois a malha brasileira é composta por pavimentos com problemas de condições na superfície de rolamento em 78,4% de sua totalidade, segundo dados da CNT (2017).

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É também a Pesquisa CNT (2017) que aponta a importância da manutenção periódica das rodovias, manutenções essas que deixam a via em melhores condições de uso, reduzindo custos e riscos aos usuários da mesma.

Já, em relação a conservação dos pavimentos, a Pesquisa CNT (2017) nos apresenta a proporcionalidade do estado de conservação das rodovias para com os mesmo riscos e custos citados anteriormente, ou seja, quanto pior o estado de conservação da via, maiores os riscos de acidentes e maiores os gastos em manutenção e extravio de mercadorias para os usuários.

Esses problemas, muitas vezes são decorrentes da má execução das camadas de base e sub-base destes pavimentos, acarretando em patologias na camada de revestimento primário da via. Com isso, busca-se soluções para reforçar essas camadas com diversos tipos de materiais.

Um desses materiais é o chamado material fresado, proveniente do desbastamento de camadas de revestimento de rodovias pavimentadas. (DNIT, 1997)

A reutilização de materiais fresados já é feita em rodovias pavimentadas, onde o material é aquecido em uma caldeira e, assim, após adicionar material novo, cria-se uma nova mistura a ser utilizada em camadas superiores de pavimentos. (DIAS; COSTA; PINTO, 2011)

Corroborando Dias et al (2011) que destacam que o uso deste material fresado não se limita a apenas a reciclagem para novas camadas, podendo este ser utilizado em outras etapas da execução do pavimento, facilitando as questões de logística e ambientais, tendo em vista que muito material é descartado sem cuidados com a norma ambiental vigente.

Pretende-se então, realizar a reutilização de material fresado de vias pavimentadas para camadas de fundação de pavimentos.

O material fresado utilizado nessa pesquisa foi obtido através da Secretaria de Obras de Santa Rosa, sendo proveniente da fresagem de um trecho da Avenida Expedicionário Weber, próximo à praça linear Tape Porã, em Santa Rosa – RS.

O solo coletado provém do leito da rodovia estadual ERS-162, trecho próximo a Guarani das Missões - RS.

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1.2 PROBLEMA

As rodovias pavimentadas geram altos custos de manutenção, muitas vezes causadas por execuções nas suas camadas inferiores, e apesar das incessantes manutenções, os dados do CNT (2017) previamente citados demonstram a quantidade de rodovias em condições inadequadas de tráfego.

Aliar as questões sociais, ambientais e econômicas são os objetivos da sustentabilidade, segundo Elkington (1994). Utilizar os resíduos da própria pavimentação em etapas diferentes da obra é uma tentativa de reduzir principalmente os danos ambientais e trazer economia para a obra, neste contexto encaixa-se a presente pesquisa.

1.2.1 Questões de Pesquisa

Tendo em vista o problema apresentado, a seguinte questão de pesquisa foi elaborada:  Questão principal

É possível buscar soluções alternativas e sustentáveis para aumentar a capacidade de carga de um solo para utilização em leitos e subleitos rodoviários?

 Questões secundárias

Pode-se utilizar o material fresado proveniente de rodovias pavimentadas como uma alternativa viável para esse aumento de capacidade de carga?

1.2.2 Objetivos de Pesquisa

O presente trabalho tem seus objetivos geral e específicos listados abaixo.  Objetivo Geral

Testar e viabilizar a reutilização de material fresado de vias pavimentadas através de misturas com solo em diferentes teores para a utilização em base e sub-base de pavimentos.

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 Objetivos específicos

Para atingir os objetivos do presente estudo, foram estipulados os seguintes objetivos específicos:

 Coleta e caracterização do material fresado;  Caracterização física e mecânica do solo;

 Realizar ensaios de compactação (Proctor) e capacidade de suporte (CBR) em misturas solo/fresado em diferentes teores e diferentes energias (intermediária e modificada);

 Comparar resultados entre os diferentes teores a fim de definir o teor com melhor viabilidade econômica e ambiental.

1.2.3 Delimitação

Este estudo busca testar um material residual no aumento da capacidade de carga e resistências de rodovias, através da inserção deste material nas camadas de base e sub-base com misturas de solo-fresado.

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2 REVISÃO DA LITERATURA

2.1 SISTEMA DE TRANSPORTES RODOVIÁRIO BRASILEIRO

O Brasil é um país com uma das maiores áreas dentre todos do mundo, tendo, segundo dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística uma área superior a 8,51 milhões de km², o colocando assim em 5º lugar dentre os maiores países nesse critério.

Por ser um país de extensões continentais e o maior da América Latina, é essencial que se mantenha um sistema de transportes a fim de ligar os mercados tanto internos quanto externos ao nosso, gerando desenvolvimento a todas comunidades presentes em nosso país. (PADULA, 2008).

O modal rodoviário é o principal meio de transporte no nosso país, correspondendo a 96,2% de todos os transportes de passageiros e 61,8% dos transportes de carga, necessitando de uma manutenção periódica a fim de prover conforto e segurança aos seus usuários. (CNT, 2006)

Com o desenvolvimento do país a partir dos anos 30, as rodovias foram de suma importância para ligar o interior aos grandes centros, principalmente se levarmos em conta que nas décadas posteriores nasceu a indústria automobilística nacional, fato que levou o governo a investir em infraestrutura de transportes. (CNT, 2006)

2.1.1 CLASSIFICAÇÃO DAS RODOVIAS A ABNT, 1982 define pavimento como:

"O pavimento é uma estrutura construída após terraplenagem e destinada, econômica e simultaneamente, em seu conjunto, a:

a) Resistir e distribuir ao subleito os esforços verticais produzidos pelo tráfego; b) Melhorar as condições de rolamento quanto à comodidade e segurança;

c) Resistir aos esforços horizontais que nela atuam, tornando mais durável a superfície de rolamento."

Padula (2008) aponta que todas essas condições na estrutura do pavimento têm influência tanto na eficiência quanto na segurança do transporte, causando maiores perdas econômicas e de

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A malha rodoviária brasileira é classificada, segundo o DNIT (2009), em pavimentada e não-pavimentada, sendo a primeira subdividida em pavimentos flexíveis, pavimentos rígidos e pavimentos semi-rígidos.

2.1.2 RODOVIAS PAVIMENTADAS

O DNIT (1997) identifica rodovias pavimentadas como sendo rodovias em que há uma camada superior de revestimento, cabendo a mais 3 classificações dentro desta, citadas no parágrafo anterior.

Estruturalmente, uma rodovia pavimentada é composta por subleito, sub-base, base e revestimento, podendo também ter um reforço sobre o subleito. (ABNT, 1982)

Podemos classificar subleito como sendo a camada mais baixa, de fundação de um pavimento, camada essa que recebe menos tensões exercidas sobre o pavimento, podendo ser utilizados no seu reforço materiais do próprio subleito ou adições de outros materiais atendendo critérios como diâmetro máximo de 76 mm, Índice de Grupo igual ou menor ao do material natural, além de ISC e expansão inferiores a 2% (DNIT, 2009).

Já a sub-base, segundo o DNER (1997) é uma camada complementar a base executada a fim de reduzir a espessura da mesma. Balbo (2007) afirma que a sub-base, por ser complementar a camada de base, pode ser executada com materiais e métodos semelhantes a da base, diferenciando porém que pode ser dimensionada para resistir cargas inferiores a da base.

A base se trata da camada que deve resistir esforços verticais provenientes dos veículos e os espalhando no subleito, além de ser a camada que receberá diretamente o revestimento. (ABNT, 1982)

A última camada é o revestimento, sendo a camada, na maioria das vezes impermeável, que ao receber o tráfego devem garantir o rolamento, conforto e segurança dos usuários e resistir os esforços horizontais atuantes. (ABNT, 1982)

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2.1.2.1 PAVIMENTOS FLEXÍVEIS

Segundo o DNIT (2005), pavimento flexível se define como o pavimento que “consiste de uma camada de rolamento asfáltica e de base, constituída de uma ou mais camadas, que se apoia sobre o leito da estrada”

Também podem-se destacar os pavimentos flexíveis como sendo aqueles que a camada superior de revestimento é constituída por agregados e ligantes asfálticos como o cimento asfáltico de petróleo. (BENUCCI et al 2008)

A Figura 1 a seguir demonstra a estrutura em corte de um pavimento-tipo flexível. Figura 1 – Exemplo de estrutura de um pavimento flexível

Fonte: Benucci et al (2008)

2.1.2.2 PAVIMENTOS RÍGIDOS

Pavimentos rígidos são caracterizados como pavimentos cuja camada de revestimento superior é feita de concreto de cimento, podendo ou não ser armado, o que varia a sua resistência. (DNIT, 1997)

A pavimentação rígida tem como principal norma o Manual de Pavimentos Rígidos do DNIT (2005), documento que dá as diretrizes como materiais e preparação e inspeção do solo para receber a camada de revestimento.

Benucci et al (2008) afirma que, diferente dos pavimentos flexíveis, os pavimentos rígidos não contam com a camada da base, contando apenas com uma camada de sub-base (material granular ou material estabilizado com cimento) sob o revestimento de concreto e uma

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As camadas de uma estrutura de um pavimento rígido estão exemplificadas na Figura 2 a seguir.

Figura 2 - Exemplo de estrutura de um pavimento rígido

Fonte: Benucci et al (2008)

2.1.2.3 PAVIMENTOS SEMI-RÍGIDOS

O DNIT (1997) define pavimentos semi-rígidos como aqueles com uma camada flexível de concreto asfáltico ou tratamento superficial betuminoso sobre uma camada rígida (base cimentada) ou semiflexível (solo-cimento ou macadame alcatroado).

A Figura 3 a seguir esquematiza as camadas estruturais de um pavimento semi-rígido. Figura 3 - Exemplo de estrutura de um pavimento semi-rígido

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2.1.3 RODOVIAS NÃO-PAVIMENTADAS

De acordo com da Silva (2009), as rodovias não-pavimentadas, ou também chamadas estradas rurais, são rodovias sem tratamentos superficiais ou camada de revestimento de CAP, onde a camada de rolamento é feita do solo local, podendo ter junto em sua composição um agregado granular.

A malha rodoviária brasileira tem uma extensão de 1.720.756 km, sendo desse total 78,6% de rodovias não pavimentadas, totalizando 1.351.979 km totais de extensão em todo o território nacional. Por conta dessa grande extensão de rodovias não pavimentadas, acaba-se por ter uma estatística desfavorável no quesito de integridade e qualidade das rodovias em geral, sendo 58,2% de toda malha rodoviária classificada como de condições inadequadas ao uso. (CNT, 2016)

As rodovias não-pavimentadas são de suma importância ao desenvolvimento regional de pequenas localidades, pois elas ligam municípios interioranos menores aos centros regionais, tanto no deslocamento de passageiros como no transporte de cargas diversas, como grãos e produtos agrícolas cultivados em tais municípios. Com isso percebe-se que as rodovias não pavimentadas apresentam um grande valor tanto econômico quanto social nos locais em que se encontram (FATTORI, 2007).

Bittencourt (2011) afirma que “revestimento primário com características adequadas é aquele composto por materiais com agregado graúdo, areia e finos”, não levando esse critério a fio, a camada de revestimento terá um comportamento deficiente.

2.1.4 EXECUÇÃO DE VIAS NÃO-PAVIMENTADAS

Conforme Fattori (2007), a correta execução das etapas executivas da rodovia não pavimentada é essencial para evitar patologias com pouco tempo de uso, fato que geraria muito mais gastos com manutenções prematuras.

Também é Fattori (2007) que cita os equipamentos necessários para uma execução apropriada da camada de revestimento primário, sendo eles:

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b) pá carregadeira de pneus; c) caminhões basculantes;

d) motoniveladora dotada de pelo menos 135 Hp de potência; e) rolos compactadores;

f) caminhão pipa;

g) veículos leves de apoio.

Conforme da Silva (2009) cita, grande parte dos problemas e execuções de rodovias ocorre por conta deste tema ser muito pouco abordado, tanto no âmbito governamental quanto no âmbito de pesquisas de novas soluções para os problemas apresentados.

Baesso e Gonçalves (2003) listam as principais etapas de execução do revestimento primário e suas especificações, sendo elas divididas em: preparo da plataforma, depósito do material na pista, espalhamento do material na pista e por fim a compactação da camada.

2.1.4.1 PREPARO DA PLATAFORMA

O preparo da plataforma se trata da fase inicial da execução da rodovia não-pavimentada, em que se busca estabelecer um padrão convencional de declividade da pista de rolamento, sendo esta de 4%, do eixo central da estrada aos bordos.

As faixas laterais devem ter uma declividade levemente superior a pista de rolamento, para assim auxiliar no escoamento de água para as sarjetas. (FATTORI, 2007)

A sarjeta deve ser recomposta utilizando o bico da lâmina da motoniveladora a fim de recompor irregularidades e retirar materiais sedimentares depositados lá, retornando à função a sarjeta (FATTORI, 2007).

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Qualquer irregularidade no suporte dos materiais do subleito requere também atenção, podendo ser removido e substituído por um solo com condições melhores para atender o suporte da rodovia (FATTORI, 2007).

A Figura 4 a seguir demonstra uma estrutura ideal de uma rodovia não-pavimentada. Figura 4 – Estrutura ideal de uma rodovia não-pavimentada

Fonte: Baesso e Gonçalves (2003)

2.1.4.2 DEPÓSITO DO MATERIAL NA PISTA

Essa etapa se trata do despejo do solo utilizado para a camada do revestimento primário sobre o local desejado para a estrada em que são utilizados caminhões basculantes para despejar o material na pista (FATTORI, 2007).

2.1.4.3 ESPALHAMENTO DO MATERIAL NA PISTA

Depositado o material na pista, o próximo processo é o espalhamento do material sobre a superfície desejada, processo esse feito para homogeneizar a superfície de rolamento e também remover torrões e pedregulhos indesejáveis (Figura 6). Também é comum a participação de um caminhão pipa no processo (Figura 7), sendo este responsável por prover uma umidade aceitável para a compactação do solo na camada de rolamento (FATTORI, 2007).

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Figura 6 – Motoniveladora espalhando o material em uma rodovia não-pavimentada

Fonte: Safar Terraplanagem LTDA (2017)

Figura 7 – Caminhão-pipa irrigando a superfície de rolamento

Fonte: Cavalaro Máquinas e Terraplanagem (2017)

2.1.4.4 COMPACTAÇÃO DA CAMADA

Para manter uma trafegabilidade estável e com um conforto maior, a etapa da compactação deve ser executada com precisão. É essencial que a compactação seja executada no sentido dos bordos para o eixo da rodovia, e nas curvas, no sentido do bordo interno para o bordo externo. A experiência da equipe de trabalho é um fator importante na execução desta etapa, tendo em vista que a máquina (Figura 8) que compactará o solo (geralmente um rolo

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compactador) deverá passar a quantidade de vezes que forem necessárias para manter uma compactação correta (FATTORI, 2007).

Figura 8 – Rolo compactador fazendo o trabalho de compactação da camada de rolamento

Fonte: Marcio Steiner (2017)

Como demonstrado por Fattori (2007) e Baesso e Gonçalvez (2003), o processo de execução de uma rodovia não-pavimentada é bruto e artesanal quando comparado aos processos que envolvem revestimentos de ligantes asfálticos ou com placas de concreto, o que leva a uma execução que incumbe muito mais a experiência das equipes que trabalham no empreendimento do que em técnicas construtivas com uma tecnologia empregada. Isso demonstra a necessidade da busca de novas técnicas para melhorar tanto o processo construtivo quanto a trafegabilidade das vias.

2.2 MATERIAIS DE PAVIMENTAÇÃO

Segundo Senço (2001), além de conhecer toda a estrutura e os materiais utilizados em uma obra de pavimentação, é de exímia importância também o conhecimento do local onde será executada a obra, pois o solo do local influencia em diversos fatores como drenagem, acostamentos, corte e aterros na região.

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Coelho et al (2017) define solo como sendo o material solto que envolve a superfície da Terra, com diversas características classificatórias, como porosidade, quantidade e organização das partículas, cor, entre outras.

Também é Coelho et al (2017) que explica o processo de formação dos solos, processo esse decorrente da decomposição e erosão das rochas influenciados pelas ações do tempo, clima, relevo e até mesmo de organismos vivos. As rochas decompostas formam partículas minerais, cada uma com sua característica provinda da rocha que as originaram, sendo essas partículas os principais compostos do solo.

2.2.2 AGREGADOS BRITADOS

Segundo Senço (2001), agregados britados podem se definir como materiais minerais de origem tanto natural quanto artificial através do processo de britagem, materiais esses com características próprias como forma, origem, composições granulares e minerias, entre outras. 2.2.3 MATERIAL FRESADO

Segundo o DNIT (2011), a fresagem de um pavimento se define como “desbastamento a quente ou frio de uma superfície asfáltica, como parte de um processo de reciclagem de pavimento asfáltico. ” Com esse processo é gerado o resíduo chamado de material fresado.

Dias et al (2015) pontuam que, após esse processo de fresagem de um pavimento antigo, geralmente o resíduo fresado não é renovável e é descartado juntamente com o bota-fora, causando danos ambientais após o empreendimento.

Os mesmos autores também deixam claro que há a possibilidade de reutilização desses resíduos em diversas etapas de um empreendimento de pavimentação, e com isso facilitam a questão de logística de materiais para as camadas e também previnem futuros malefícios ao ambiente em que o material seria descartado.

O processo de fresagem pode ser dividido em três técnicas diferentes, referentes ao grau de aplicação, conforme Gewehr (2012). Esses três processos são denominados: fresagem profunda, fresagem fina e microfresagem.

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A fresagem profunda, segundo o DNIT (2011), é caracterizada pelo uso de cilindro fresador com dentes de corte espaçados 15mm entre si, o que permite a remoção das camadas mais inferiores do pavimento.

Já a fresagem fina (ou rasa), segundo o DNIT (2011), se define como aquela cujo processo é executado por um cilindro fresador com dentes de corte com 8mm de espaçamento entre eles e tem como objetivo preparar o pavimento para correções de deformação e melhorar a aderência (GEWEHR, 2012).

E por fim, a microfresagem se determina por ter um espaçamento de 2 a 3mm nos dentes de corte do cilindro fresador, levando esse processo a ser utilizado para casos de melhoria de aderência da pista com o pneu e também na remoção de sinalizações antigas, exigindo assim num recapeamento na rodovia (DIAS, PINTO, COSTA; 2015).

A Figura 9 a seguir exemplifica uma máquina fresadora de pequeno porte em atividade de fresagem de um pavimento.

Figura 9 – Máquina fresadora de pavimentos

Fonte: Lokmax Logística e Equipamentos (2018)

De acordo com o DNIT (2011), existem alguns passos para a execução do processo de fresagem do pavimento sendo eles:

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b) Varrição mecânica para a remoção de sujeira e resíduos do pavimento antes da fresagem, caso o material fresado for para reciclagem;

c) Se o destino do material for a reciclagem, também deve-se regular a velocidade de corte e avanço para assim obter granulometrias regulares nos agregados, sempre iniciada na borda mais baixa da linha e com profundidades regulamentadas pelo projeto;

d) Jateamento contínuo de água a fim de resfriar os dentes da fresadora e de reduzir a produção de poeira;

e) Elevação do resíduo produzido na fresagem por meio de esteiras diretamente para a caçamba dos caminhões responsáveis a dar destino aos materiais, seguindo as normativas vigentes de preservação ambiental;

f) Mais uma limpeza, podendo ser manual ou mecanizada, na superfície onde ocorreu o processo de fresagem antes da continuidade da execução do pavimento;

g) Tratamento de locais da superfície onde persistiram a presença de patologias, como buracos, seguindo as recomendações das normas de “Recuperação de defeitos em pavimentos – Especificação de serviço” e “Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos”, ambas do DNIT.

Como o próprio DNIT (2011) especifica que os materiais fresados devem ter uma destinação correta, seguindo as normas ambientais vigentes, e Dias, Pinto e Costa (2015) reforçam que o material fresado tem seu descarte feito de maneira danosa e a reciclagem não ocorre, percebe-se que este material tem um potencial totalmente desperdiçado, se comparado a outros resíduos do setor da engenharia civil.

Quando não descartados, segundo Costa e Pinto (2011), os materiais fresados geralmente são destinados a reuso na própria camada de revestimento do pavimento, por meio da remistura do material em caldeiras e com a adição de ligantes novos ou com aditivos rejuvenescentes, após a sua trituração. A Figura 10 demonstra uma estação móvel de reciclagem de pavimentos.

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Figura 10 – Estação móvel de reciclagem de pavimentos

Fonte: Traçado (2018)

Estudos para a utilização de material fresado em rodovias não-pavimentadas na própria camada de rolagem foram realizados pelo Governo Estadual do Paraná e, segundo a pesquisa realizada pelo DER/PR, a camada de rolamento executada com misturas de solo e fresado apresentam melhorias de tráfego, conservação e redução na manutenção da via. A Figura 11 demonstra a comparação de uma via antes e depois da aplicação do fresado em dias chuvosos.

Figura 11 – Comparação entre trecho com aplicação de mistura solo/fresado (esq.) e apenas solo (dir.) após precipitação

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2.3 ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS

O fato de o solo ser abundante na natureza lhe dá um status de material de suma importância para a engenharia civil devido ao seu baixo custo. Porém, o solo em seu estado natural é muitas vezes um material muito variável, o que leva a busca de soluções para sua adequação de uso (OMMA, 2015).

Uma destas soluções de adequação é a chamada estabilização do solo, processo de correção do solo através de modificações das diversas propriedades do material a fim de atender as especificações do projeto dimensionado. (ARRIVABENI, 2012)

Segundo Chaga (2017), definem-se três métodos de estabilização do solo para atender as medidas de projeto, sendo definidas em estabilização mecânica, estabilização química e estabilização granulométrica.

2.3.1 ESTABILIZAÇÃO MECÂNICA

A estabilização mecânica, segundo Pereira et al (2017), se realiza por meio da compactação do solo, processo que visa reduzir o índice de vazios do solo e melhorar sua umidade através da homogeneização das camadas.

2.3.2 ESTABILIZAÇÃO QUÍMICA

Goularte e Pedreira (2009) definem estabilização química como o processo de melhorar a resistência ao cisalhamento com a adição de materiais ligantes nos pontos de contato dos grãos do solo. Os materiais mais utilizados nesse processo são cimento Portland, cal, pozolanas e resinas, além de materiais betuminosos.

2.3.3 ESTABILIZAÇÃO GRANULOMÉTRICA

Através da adição de materiais de estabilidade maior que do solo natural, tem-se o processo de estabilização granulométrica, processo esse que altera as propriedades do solo, onde as adições citadas auxiliam a estabilizar os vazios das partículas de solo.

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Segundo Mikhailova (2004), sustentabilidade pode-se definir como uma exploração de recursos naturais em que o recurso não se esgota. Um desenvolvimento em uma sociedade sustentável é aquele que visa a conciliação entre o uso dos recursos naturais disponíveis em nosso planeta com o desenvolvimento tecnológico, equilibrando qualidade de vida dos presentes na sociedade com a manutenção dos recursos presentes na mesma.

Tendo em vista esta definição de sustentabilidade, foi Elkington (1994) que definiu o chamado Triple Bottom Line (ou o Tripé da Sustentabilidade), que são 3 pontos chaves a serem atingidos com a sustentabilidade, sendo eles o equilíbrio entre o desenvolvimento econômico, o desenvolvimento social e o desenvolvimento ambiental. Ao ponto do desenvolvimento tecnológico em que a sociedade atual atingiu, existe a expectativa da sociedade como um todo já prover de recursos para atingirmos este desenvolvimento sustentável.

Conforme Teixeira (2009), a indústria da construção civil é um dos setores mais importantes, tanto econômica, quanto socialmente em qualquer país, além do desenvolvimento da infraestrutura e manutenção de empregos. Também é Teixeira (2009) que aponta a importância da mão de obra e do local de trabalho, e relembra os problemas enfrentados nos sistemas convencionais de infraestrutura e sua mão de obra.

Paula (2011) afirma que a engenharia civil é uma das maiores consumidoras de recursos naturais do país, e em contrapartida é uma das maiores produtoras de dejetos e resíduos sólidos provenientes de suas atividades nos diversos ramos que a subdividem. Também é Paula (2011) que cita a importância que a sustentabilidade e seus 3 pilares colocou sobre este, fazendo com que novas linhas de pesquisa e desenvolvimento busquem soluções para tanto a redução de resíduos quanto para a reinserção dos mesmos nos empreendimentos do setor.

Apesar de pensar-se apenas em resíduos da construção civil provenientes da demolição de empreendimentos antigos como sendo os únicos dejetos produzidos pelo setor da engenharia civil, a linha de trabalho das rodovias também pode produzir resíduos, como por exemplo, o material fresado.

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3 MÉTODO DE PESQUISA

Neste capítulo serão abordados os métodos de pesquisa para o presente estudo, além de definir e apresentar os materiais a serem utilizados a fim de obter-se os dados necessários para o estudo.

3.1 ESTRATÉGIA DE PESQUISA

A presente pesquisa caracteriza-se como uma pesquisa exploratória. Segundo Raupp e Beren (2006), a pesquisa exploratória ocorre quando não existe muito conhecimento sobre o tema buscado, levando a procura de maiores dados acerca do mesmo.

Também, a metodologia do trabalho encaixa-se como uma pesquisa experimental, pois, segundo Kerlinger (1980), “um experimento é um estudo no qual uma ou mais variáveis independentes são manipuladas e no qual a influência de todas ou quase todas as variáveis relevantes possíveis não pertinentes ao problema da investigação é reduzida ao mínimo”.

Seguindo essas duas linhas, conclui-se que este trabalho é também um estudo de caso, pois trata-se de uma pesquisa sobre determinados materiais específicos e seus determinados comportamentos nos ensaios propostos.

3.2 DELINEAMENTO

A primeira etapa foi realizada a revisão bibliográfica acerca das rodovias, resíduos e seu reaproveitamento, além dos materiais envolvidos no projeto. O método principal de pesquisa será experimental, por meio de ensaios de laboratório, testando os materiais necessários para o desenvolvimento dos resultados, começando com ensaios de caracterização do fresado (ensaios de extração de betume e granulometria), ensaios de caracterização do solo (limites de liquidez e plasticidade, além da granulometria) e finalmente os ensaios de compactação (Proctor) e capacidade de carga (CBR) do solo puro e de alguns teores diferentes de misturas com o material fresado, visando aumentar a capacidade de suporte dos solos para assim utilizar essas misturas em bases e sub-bases de rodovias. A Figura 12 a seguir demonstra as etapas da pesquisa proposta.

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3.3 MATERIAIS 3.3.1 SOLO

O solo utilizado na pesquisa foi um solo coletado nos acostamentos da ERS-162, no trecho próximo a Guarani das Missões - RS. A coleta foi feita em quatro pontos com aproximadamente 200m de distância, em ambos os lados da via para assim obter uma homogeneização do material para a utilização em laboratório.

3.3.2 MATERIAL FRESADO

O material principal de estudo do trabalho foi o fresado, material proveniente do processo de fresagem para restauração da Avenida Expedicionário Weber, trecho próximo à praça linear Tape Porã II, situado em Santa Rosa - RS. O material estava disposto na Secretária de Obras antes do seu destino final.

O material, por não ter muita utilização como a proposta no trabalho, estava disposto com granulometria inconstante e tal qual ele foi extraído da via pública

3.4 MÉTODOS DE ENSAIO

3.4.1 ENSAIO DE DETERMINAÇÃO DO TEOR DE ASFALTO NO MATERIAL FRESADO (DAER/RS-EL 214/01)

O material utilizado neste ensaio foi o fresado coletado junto a Secretaria de Obras de Santa Rosa – RS e gasolina, atuante como solvente para a extração de betume.

Primeiro, por meio de um quarteamento manual (Figura 13), foram separadas 6 amostras de aproximadamente 1,5kg cada uma. Foram separadas 6 amostras a fim de realizar 3 extrações com 2 determinações cada, buscando encontrar valores médios dentre esses ensaios para melhor precisão.

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Figura 13 – Quarteamento manual do material fresado

Fonte: Autoria própria

O material foi aquecido em estufa até que foi possível desmanchar os torrões com uma colher (Figura 14), o que levou em torno de 1 a 2 horas dentro da estufa, entre 105 e 110ºC.

Figura 14 – Material aquecido em estufa pronto para extração

Após um breve esfriamento do material, coloca-se o material disposto dentro da centrífuga (Rotarex) e adiciona-se uma quantidade de 150 a 200ml de solvente (neste caso, a

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gasolina) e inicia-se a centrifugação do material, processo em que se remove o betume. A centrifugação foi executada tantas vezes quanto necessário para remover o betume de cada amostra. As Figuras 15 e 16 a seguir demonstram o processo descrito.

Figura 15 – Disposição do material no Rotarex

Figura 16 – Adição do solvente ao material fresado

Extraído o betume (ver Figura 17), coloca-se o material novamente em estufa para assim remover traços do solvente que possam ter ficado nos agregados. Neste caso, não há

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especificação da norma para tempo em estufa do material recém removido, porém foi utilizado 24h para tentar os resultados mais satisfatórios possíveis.

Figura 17 – Material pós extração do ligante

Passadas as 24 horas, pesou-se o material novamente, obtendo assim o peso do ligante removido, e assim o teor de betume.

3.4.2 ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DO FRESADO

Após a extração de todas amostras, o próximo passo foi a determinação da granulometria das mesmas.

Munindo-se da série de peneiras 1.1/2'', 1'', 3/4'', 1/2'', 3/8'', 4, 8, 30, 50, 100, 200, buscou-se então a quantidade de material retido em cada para assim obter as curvas granulométricas de cada amostra. A série de peneiras pode ser visualizada na Figura 18.

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Figura 18 – Série de peneiras utilizada no peneiramento do material extraído

3.4.3 MASSA ESPECÍFICA DOS AGREGADOS GRAÚDOS (DAER/RS-EL 105/01)

Por ser um material com diferentes granulometrias, após a extração do fresado, fez-se a determinação das massas específicas das amostras, tanto amostras graúdas (retidas na peneira nº 4) e miúdas (passantes na peneira nº 4). Portanto, o primeiro ensaio foi o de amostras graúdas.

Depois de peneirado, o material retido na peneira nº 4 foi lavado, utilizando a própria peneira para retirar possíveis materiais passantes aderidos ao agregado, e assim colocado em submersão em um recipiente com água por 24 horas.

Passadas as 24 horas, retirou-se o material da água e secou-se até retirar o “brilho” (excesso de água na superfície de contato) das faces dos agregados.

Pesa-se então o material em um cesto imerso em água, e assim após a pesagem, coloca-se o material em estufa por mais 24 horas, para assim poder pesar sua massa seca.

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Figura 19 – Cesto utilizado no ensaio

3.4.4 MASSA ESPECÍFICA DOS AGREGADOS MIÚDOS (DNER-ME 084/95)

Com o material que foi passante na peneira nº 4, realizou-se o ensaio de massa específica de agregados miúdos.

Para este ensaio foi utilizado um picnômetro de 500ml, um fogareiro a gás e termômetros para medições (ver Figura 20).

Primeiramente, pesou-se o picnômetro vazio e seco, então colocou-se o material dentro do picnômetro, pesando novamente.

Após essa pesagem, adicionou-se água até cobrir o material, levando ao fogo por tempo suficiente até que saiam todas as bolhas de ar presentes no fundo.

Retiradas todo o ar do fundo, deixa-se o picnômetro em repouso para esfriar em temperatura ambiente, onde a 21ºC, adicionou-se mais água até a marca do frasco, e assim

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pesou-Depois de obter essa determinação, retirou-se todo o material presente no picnômetro e adicionou-se apenas água, para a última determinação do ensaio.

Figura 20 – Materiais do ensaio de massa específica miúda

3.4.5 ENSAIO DE COMPACTAÇÃO (DNER-ME 162/94)

Um dos ensaios que é foco do trabalho e importantíssimo para a obtenção dos dados mais relevantes a pesquisa, o ensaio de compactação se caracteriza principalmente na busca da relação entre umidade e massa específica aparente de um solo ou uma mistura de solo, em diferentes energias: intermediária e modificada. Neste trabalho, o foco foi na energia intermediária e na modificada.

Por se tratar de um solo diretamente da rodovia, a presença de pedregulhos (material retido na peneira ¾’’) é grande, fazendo assim a necessidade de uma substituição. O solo foi peneirado nas peneiras ¾’’ e nº 4, onde o material retido na ¾’’ foi substituído em quantidade igual por matéria retido na nº4 e passante na ¾’’.

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Após essa substituição, foram separadas amostras suficientes para a execução de 5 a 7 pontos diferentes de umidade, para cada teor procurado: 100% solo; 50% solo, 50% fresado; e 70% solo, 30% fresado. As amostras tinham 6kg cada uma.

Segundo o norma DNER 1994, a quantidade de golpes para a energia modificada é de 55 golpes por camada e a intermediária 26, sendo 5 camadas uniformemente compactadas dentro de um cilindro de metal.

Feita essa compactação em 5 camadas, pesou-se o cilindro com o material dentro e separou-se uma quantidade de material solto em cápsulas, pesando-se esse material úmido e seco em estufa por 24 horas, a fim de obter os índices de umidade reais.

A recomendação é na utilização de 2 em 2% de umidade, a fim de facilidade a medição da quantidade de água em cada ponto/amostra.

Os materiais utilizados no ensaio de compactação podem ser vistos na Figura 21 a seguir. Figura 21 – Materiais utilizados no ensaio de compactação Proctor

3.4.6 ENSAIO DE ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA / CALIFORNIA BEARING RATIO (ISC / CBR)

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Esse ensaio tem como objetivo determinar o ISC e a expansão do solo ou mistura quando em seu estado saturado, através da submersão do corpo de prova preparado via compactação.

Os processos do ensaio podem se resumir a:

 Compacta-se dois corpos de prova do material com umidade ótima em processos semelhantes ao do ensaio de Proctor, com 5 camadas de 26 golpes (energia intermediária) e 55 golpes (energia modificada) utilizando o mesmo soquete;

 Utilizando a régua biselada, rasa-se a face superior do corpo de prova a fim de obter uma superfície homogênea com a do molde;

 Faz-se a coleta de material em cápsulas para determiner os teores de umidade via método da estufa;

 Os corpos de prova dentro do cilindro são colocados em imersão equipados com os extensômetros por 4 dias ininterruptos;

 Passados os 4 dias, leva-se os moldes a uma prensa com pistão cilíndrico que penetra o corpo de prova numa velocidade de 0,05pol/min (Figura 23);

 Registra-se a penetração em minutos pré-definidos pela norma para obter os valores de pressão necessários para traçar o gráfico de pressão/penetração.

Figura 22 – Materiais utilizados no ensaio de Índice de Suporte California

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Figura 23 – Prensa para o ensaio ISC

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4 RESULTADOS

Através da metodologia de pesquisa dos ensaios realizados, neste item são apresentados os resultados obtidos e suas respectivas análises, atendendo as normativas de cada um.

4.1 ENSAIO DE DETERMINAÇÃO DO TEOR DE ASFALTO NO MATERIAL FRESADO (DAER/RS-EL 214/01)

Após a extração do betume pelos processos descritos no item 3.4.1, compilou-se as massas de cada porção de amostra extraída a fim de obter-se o teor de betume de cada amostra. Os resultados completos do ensaio se encontram nos Apêndices A, B e C.

As Tabelas 1, 2 e 3 mostram os resultados do teor de asfalto das três amostras extraídas. Tabela 1 – Resultados do teor de betume da primeira amostra extraída

1ª DET. 2ª DET. MÉDIA

0,06638 0,06527 0,065825

TEOR DE BETUME (%) 6,58

Tabela 2 – Resultados do teor de betume da samostra extraída

1ª DET. 2ª DET. MÉDIA

0,06542 0,10862 0,8702

Tabela 2 – Resultados do teor de betume da amostra extraída

1ª DET. 2ª DET. MÉDIA

0,1027 0,08016

0,09143

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Tendo o valor das três amostras, obteve-se uma média do teor asfáltico de aproximadamente 8,14% para o material fresado estudado, resultado este considerado um valor alto para Concreto Betuminoso Usinado a Quente.

4.2 ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DO MATERIAL FRESADO

Seguindo os procedimentos do item 3.4.2, reuniu-se os valores de massa e percentagem passante do material fresado extraído em cada peneira da série descrita no item citado. As informações podem ser observadas nas Tabelas 4, 5 e 6.

Tabela 4 – Granulometria Material Fresado (Amostra 1)

Fonte: Autoria Própria

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Tabela 6 – Granulometria Material Fresado (Amostra 3)

As tabelas estão organizadas por colunas, as quais demonstram as peneiras utilizadas no ensaio, amostras com a quantidade de material retido e passante (em gramas) e a porcentagem passante. A última coluna representa a média entre as porcentagens passantes de cada determinação.

Através das aberturas de cada peneira e a média de cada uma das três determinações, tabelou-se os valores como visualizado na Tabela 7 para obter-se as respectivas curvas granulométricas, como demonstrado na Figura 1.

Tabela 7 – Porcentagem passante em cada abertura de peneira

PEN ABERTURA MÉDIA AMOSTRA 1 MÉDIA AMOSTRA 2 MÉDIA AMOSTRA 3

1.1/2'' 37,5 100,00 100,00 100,00 1'' 25 100,00 100,00 100,00 3/4'' 19 98,95 100,00 100,00 1/2'' 12,5 96,75 99,70 99,17 3/8'' 9,5 94,11 96,11 96,14 4 4,75 80,3 81,40 83,05 8 2,36 64,9 65,24 67,70 30 0,60 42,77 41,97 44,95 50 0,30 35,23 34,33 36,62 100 0,150 27,35 26,47 27,99 200 0,075 23,67 24,65 25,15

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Figura 24 – Curvas granulométricas do material fresado extraído

Através das três curvas obtidas, observa-se que as amostras extraídas têm entre si variações baixas nas porcentagens passantes, características de um material homogêneo.

4.3 MASSA ESPECÍFICA DOS AGREGADOS GRAÚDOS (DAER/RS-EL 105/01)

Os resultados do ensaio de massa específica das duas amostras da porção graúda do material fresado pós-extração estão descritos na Tabela 8, onde: “A” é a massa, ao ar, do agregado seco em estufa; “B” é a massa, ao ar, do agregado na condição saturada superfície seca; e “C” a leitura na balança correspondente ao agregado submerso. Todas as massas citadas estão em gramas.

Tabela 8 – Resultados da massa específica da porção graúda do material fresado pós-extração 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,075 0,15 0,3 0,6 1,2 2,4 4,8 9,6 19,2 P O RCENT A G E NS P A S S A NT E S ( % )

ABERTURAS DAS PENEIRAS (mm) AMOSTRA 1 AMOSTRA 2 AMOSTRA 3 (A) 478,17 3,010 (B) 485,64 2,880 (C) 319,35 1,560 (A) 460,27 3,020 (B) 467,77 2,880 (C) 307,82 Absorção (%) = 1,630 AMOSTRA 2

Massa específica Aparente (g/cm³) =

D e te rm in a ç õ e

s Massa específica real (g/cm³) =

Absorção (%) = AMOSTRA 1

Massa específica Real (g/cm³) = Massa específica Aparente (g/cm³) =

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Segundo as normativas do DAER em relação a esse ensaio, deve-se observar os valores das massas específicas aparentes de ambas as determinações, onde esses valores não deveriam variar ±0,02 entre si, além de suas absorções não poderem variar de 0,25% de uma determinação para a outra, caso seus valores atingidos sejam menores que 2%.

Com isso, o ensaio obteve resultados satisfatório, pois não houve variação entre as massas específicas aparentes das amostras, onde ambas obtiveram os valores de 2,88 g/cm³. A absorção atingida também foi satisfatória, onde os valores foram inferiores a 2%, porém suas variações foram inferiores a 0,25%, valores estes de 1,56% para a primeira amostra e 1,63% para a segunda amostra, apresentando uma variação de 0,07%.

4.4 MASSA ESPECÍFICA DOS AGREGADOS MIÚDOS (DNER-ME 084/95)

Os dados obtidos após os ensaios de massa específica da porção miúda do material fresado obtido após a extração estão discriminados na Tabela 9.

Tabela 9 – Resultados da massa específica da porção miúda do material fresado pós-extração

Assim como com o material graúdo, para o caso dos materiais graúdos a norma DNER-ME 084/95 define que não se deve haver variação de ±0,02 entre as massas específicas obtidas como resultado para as duas amostras ensaiadas.

Observando essa regra, os valores obtidos de 2,968 g/cm³ e 2,954 g/cm³ mantém entre si uma variação de 0,014, concluindo assim que os resultados são satisfatórios perante a norma citada. Obteve-se então uma média entre ambas massas específicas atingidas, definindo-se assim um valor de massa específica média entre ambas determinações de 2,961 g/cm³.

(A) 172,81 (A) 172,81

(B) 429,75 (B) 437,13

(C) 839,04 (C) 846,03

(D) 668,68 (D) 671,19

Dr¹= 2,968 g/cm³ Dr²= 2,954 g/cm³

Pictômetro vazio (g) = Pictômetro vazio (g) =

Média entre as massas específicas reais entre as determinações → Drm = 2,961 g/cm³ Pictômetro + Material (g) = Pictômetro + Material (g) =

Pictômetro + Material + Água (ºC) (g) = Pictômetro + Material + Água (ºC) (g) =

Pictômetro + Água (g) = Pictômetro + Água (g) =

(51)

4.5 MASSA ESPECÍFICA TOTAL

Munindo-se da média entre as três porcentagens obtidas e descritas na Tabela 7 do item 4.2 para a peneira nº 4 (peneira essa que divide o material passante em miúdo e o retido em graúdo) e dos resultados finais médios das massas específicas, tanto do graúdo (Tabela 8, item 4.3) quanto do miúdo (Tabela 9, item 4.4), calculou-se a massa específica total do material através de uma média ponderada, como demonstrado na Tabela 10.

Tabela 10 – Massa específica total do material fresado pós-extração

4.6 ENSAIO DE COMPACTAÇÃO (DNER-ME 162/94)

Neste item serão apresentados os resultados dos ensaios de compactação nas energias intermediária e modificada do solo natural (100%) e de misturas solo+fresado em teores de 50% solo, 50 fresado; e 70% solo, 30% fresado.

As planilhas completas utilizadas para a obtenção das curvas de compactação de cada amostra e cada energia estão presentes nos Apêndices D, E, F, G, H e I.

4.6.1 ENERGIA INTERMEDIÁRIA

Primeiramente foram realizadas todos as compactações do material em diferentes teores na energia intermediária, caracterizada por necessitar de 5 camadas de material compactado com 26 golpes cada camada.

4.6.1.1 COMPACTAÇÃO SOLO NATURAL

A Figura 25 ilustra a curva de compactação do solo natural, sendo esta composta por 5 pontos compactados com diferentes teores de umidade.

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Figura 25 – Curva de compactação do solo natural (Energia intermediária)

A Tabela 11 demonstra resumidamente os dados obtidos no ensaio de compactação do solo natural. Os valores atingidos para a umidade ótima e massa específica máxima aparente seca foram de, respectivamente, 13,70% e 1974,00 kg/m³.

Tabela 11 – Dados obtidos na compactação do solo natural (Energia intermediária)

Fonte: Autoria Própria 1.700 1.750 1.800 1.850 1.900 1.950 2.000 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 M assa Espeí fi ca A pare nte Seca (kg/ m ³) Umidade (%)

(53)

4.6.1.2 COMPACTAÇÃO MISTURA 1 (50% SOLO + 50% FRESADO)

A curva de compactação de 5 pontos desta amostra pode ser vista conforme a Figura 26 a seguir.

Figura 26 – Curva de compactação da mistura 50% solo 50% fresado (Energia intermediária)

Os resultados de umidade ótima e massa específica máxima seca aparente obtidos durante a compactação dessa amostra podem ser visualizados na Tabela 12.

Tabela 12 – Dados obtidos na compactação da amostra com 50% de solo e 50%¨de fresado (Energia intermediária) 1.950 2.000 2.050 2.100 2.150 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 M assa E sp eí fi ca A pa rente S eca (kg /m³ ) Umidade (%)

(54)

A curva de compactação de 5 pontos dessa mistura é ilustrada abaixo através da Figura 27.

Figura 27 – Curva de compactação da mistura 70% solo 30% fresado (Energia intermediária)

Através da Tabela 13, visualizam-se os resultados de umidade ótima e massa específica máxima aparente seca atingidos com a compactação da mistura 70% solo e 30% fresado.

Tabela 13 – Dados obtidos na compactação da amostra com 70% de solo e 30%¨de fresado (Energia intermediária)

Fonte: Autoria Própria 1.850 1.950 2.050 2.150 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 M assa E sp eí fi ca A pa rente S eca (kg/ m ³) Umidade (%)

(55)

4.6.1.4 COMPARATIVO DA ENERGIA INTERMEDIÁRIA

Com isso, concluíram-se as compactações na energia intermediária, onde então se compilaram as três curvas obtidas em toda a série intermediária em um gráfico, para comparação, como demonstrado na Figura 28.

Figura 28– Curvas de compactação de toda a série intermediária

Percebeu-se então, através dos resultados comparados graficamente, que gradativamente aumentando-se os teores de fresado de 30 para 50%, houve um aumento visível na umidade ótima e na massa específica seca aparente das amostras ensaiadas se comparadas a amostra de solo puro.

4.6.2 ENERGIA MODIFICADA

Posterior a compactação na energia intermediária, foram realizadas as compactações das mesmas amostras e teores, porém na energia modificada, energia essa executada em 5 camadas compactadas e homogeneizadas com 55 golpes cada camada.

1.700 1.800 1.900 2.000 2.100 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 M assa E sp eí fi ca A pa rente S eca (kg /m³ ) Umidade (%) SOLO 70% SOLO 30% FRESADO 50% SOLO 50% FRESADO

(56)

A Figura 29 demonstra a curva de compactação obtida no ensaio. Já na Tabela 14 estão dispostos os resultados de umidade ótima e massa específica máxima aparente seca obtidos na compactação da amostra de solo natural.

Figura 29 – Curva de compactação do solo natural (Energia modificada)

Tabela 14 – Dados obtidos na compactação do solo natural (Energia modificada)

1.800 1.850 1.900 1.950 2.000 2.050 2.100 2.150 2.200 2.250 5,00 7,00 9,00 11,00 13,00 15,00 17,00 M assa E sp eí fi ca A pa rente S eca (kg /m³ ) Umidade (%)

(57)

Através dos dados da compactação, montou-se a curva da amostra 50% solo 50% fresado na energia modificada, como ilustrado na Figura 30.

Figura 30 – Curva de compactação da mistura 50% solo 50% fresado (Energia modificada)

A umidade ótima e a massa específica máxima aparente seca do ensaio dessa amostra podem ser visualizadas através da Tabela 15 abaixo.

Tabela 15 – Dados obtidos na compactação da amostra com 50% de solo e 50%¨de fresado (Energia modificada)

Fonte: Autoria Própria 1.950 2.000 2.050 2.100 2.150 2.200 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 M a s s a E s p e íf ic a A p a ren te S e c a ( k g /m³ ) Umidade (%)

(58)

Conforme a Figura 31 abaixo, pode-se visualizar a curva de compactação da amostra obtida no ensaio da energia modificada.

Figura 31 – Curva de compactação da mistura 70% solo 30% fresado (Energia modificada)

A Tabela 16 lista a umidade ótima e a massa específica aparente máxima seca resultante da compactação da amostra em energia modificada.

Tabela 16 – Dados obtidos na compactação da amostra com 70% de solo e 30%¨de fresado (Energia modificada)

Fonte: Autoria Própria 1.900 1.950 2.000 2.050 2.100 2.150 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 M assa Espeí fi ca A pare nte Seca (kg /m³ ) Umidade (%)

(59)

4.6.2.4 COMPARATIVO DA ENERGIA MODIFICADA

A compilação das três curvas das amostras na série modificada após a conclusão das mesmas é ilustrada através da Figura 32 para fins de comparação entre as três.

Figura 32 – Curvas de compactação de toda a série modificada

Assim como na série de energia intermediária, a série da energia modifica, quando comparando o solo natural ao gradativo aumento de teor de fresado nas amostras, apresentou um acréscimo nos valores de umidade ótima e massa específica seca aparente, sendo este acréscimo da massa específica maior do que na série intermediára, fato justificado pelas camadas com maior energia de compactação na série modificada.

1.800 1.900 2.000 2.100 2.200 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 M assa E sp eí fi ca A pa rente S eca (kg /m³ ) Umidade (%) SOLO 70% SOLO 30% FRESADO 50% SOLO 50% FRESADO