UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO
GRANDE DO SUL – UNIJUI
MARCOS SECHTICH TAVARES
ALTERNATIVA DE ESTABILIZAÇÃO DE SOLO PARA RODOVIA
NÃO PAVIMENTADA VRS-867
Santa Rosa 2018
MARCOS SECHTICH TAVARES
ALTERNATIVA DE ESTABILIZAÇÃO DE SOLO PARA RODOVIA
NÃO PAVIMENTADA VRS-867
Trabalho de Conclusão de curso de Engenharia Civil da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul.
Orientador: André Luiz Bock
Santa Rosa 2018
Marcos Sechtich Tavares
ALTERNATIVA DE ESTABILIZAÇÃO DE SOLO PARA RODOVIA
NÃO PAVIMENTADA VRS-867
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, 18 de Dezembro de 2018
Prof. André Luiz Bock Doutor pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul - Orientador Prof. Mauro Fonseca Rodrigues Coordenador do Núcleo DCEeng/UNIJUÍ BANCA EXAMINADORA Prof. Gabriela Meller (UNIJUÍ) Mestre pela Universidade Federal de Santa Maria
Dedico este trabalho primeiramente a Deus, por ser essencial em minha vida, autor de meu destino, meu guia, socorro presente na hora da angústia, ao meu pai João Pedro, minha mãe Marlene, minha esposa e aos meus irmãos.
AGRADECIMENTOS
A Deus por ter me dado saúde e força para superar as dificuldades. Ao meu guia que sempre esteve ao meu lado nos momentos em que precisei de ajuda para superar os obstáculos.
A minha família, por sua capacidade de acreditar em mim e investir em mim. Mãe, seu cuidado e dedicação foi que deram, em alguns momentos, а esperança para seguir. Pai, sua presença significou segurança e certeza de que não estou sozinho nessa caminhada.
A minha esposa Ana Paula, que sempre me ajudou de alguma forma ou outra, durante toda a minha caminhada.
Aos meus irmãos que me incentivaram a seguir em frente, sendo exemplos para mim. Ao professor André, que me orientou, e sempre esteve disposto a me ajudar.
A Alceu e sua esposa Serlí, que colocaram confiança em mim, possibilitando o ingresso na faculdade.
A José Luiz, que permitiu, me ausentar algumas vezes de meu emprego, para que pudesse frequentar as aulas.
“O sucesso nasce do querer, da determinação e persistência em se chegar a um objetivo. Mesmo não atingindo o alvo, quem busca e vence obstáculos, no mínimo fará coisas admiráveis”
RESUMO
TAVARES, M. S. Alternativa de Estabilização de Solo para Rodovia Não Pavimentada VRS-867. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, Santa Rosa, 2018.
Este trabalho de conclusão de curso, busca realizar ensaio com o solo de uma rodovia de baixo volume de tráfego, mais precisamente uma rodovia não pavimentada localizada no interior do Rio Grande do Sul. Propor uma estabilização diferente da existente no local, e também fazer ensaios com a estabilização do solo do local, que é uma estabilização com solo cascalho. Os ensaios que realizados foram os de caracterização do solo do local, ensaios de compactação, ensaios de Índice de Suporte Califórnia, e obtenção de expansão, e também foram realizados ensaios com a estabilização de solo-cascalho-emulsão. Os ensaios com solo cascalho mostraram bons resultados para CBR, com valores maiores que 20%, ou seja onde poderia ser utilizado como uma camada de sub-base, porém essa estabilização teve resultados inferiores para expansão, ficando assim necessário utilizar alguma outra técnica que permita melhorar este fator. Para os ensaios com solo-cascalho-emulsão, os valores de CBR, foram negativos, visto que a emulsão asfáltica se mistura facilmente com á água, assim fazendo que quando o molde compactado entrasse em contato com a água, esse ligante se desprendesse do solo fazendo com que o solo perdesse facilmente a sua resistência a compressão
Palavras-chave: Estabilização de Solo, Solo-Cascalho-Emulsão,
ABSTRACT
TAVARES, M. S. Soil Stabilization Alternative for Non-Paved Highway VRS-867. Completion of course work. Civil Engineering Course, Regional University of the Northwest of the State of Rio Grande do Sul - UNIJUÍ, Santa Rosa, 2018.
This work of completion of the course, seeks to test the soil of a low traffic road, more precisely an unpaved highway located in the interior of Rio Grande do Sul. To propose a stabilization different from the one existing in the place, and also to make tests with stabilization of the soil of the site, which is a stabilization with soil gravel. The tests carried out were those of local soil characterization, compaction tests, California Support Index tests, and obtaining of expansion, and also tests were performed with soil-gravel-emulsion stabilization. The gravel soil tests showed good results for CBR, with values greater than 20%, ie where it could be used as a sub-base layer, but this stabilization had inferior results for expansion, so it is necessary to use some other technique that allows improve this factor. For the soil-gravel-emulsion tests, the CBR values were negative, as the asphalt emulsion readily mixes with the water, so that when the compacted mold came in contact with the water, this binder would come off the soil causing the soil to easily lose its compressive strength
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Mistura da Emulsão...24
Figura 2: Classificação SUCS...28
Figura 3 : Clima brasileiro...30
Figura 4: Sarjetas de Corte com Taludes...31
Figura 6: Meio-Fio em Aterro...32
Figura 7: Desmoronamento de talude e fsixa de rolamento da VRS-867...33
Figura 8: Rodovia VRS-867...34
Figura 9: Falta de Compactação...35
Figura 10: Falta de espalhamento do Agregado...35
Figura 11: Afundamento na Trilha de Roda...36
Figura 12: Buracos Ocasionados por Falta de Drenagem...36
Figura 13: Etapas de execução de ensaio...38
Figura 14: Coleta de Solo...39
Figura 15: Coleta de Solo...39
Figura 16: Coleta de Solo...40
Figura 17: Quebra manual do cascalho...40
Figura 18: Emulsão Asfáltica-RR1C...41
Figura 19: Mistura para posterior quarteamento...42
Figura 20: Destorroamento...43
Figura 21: Quarteamento...43
Figura 22: Análise Granulométrica por Peneiramento...44
Figura 23: Analise Granulométrica por Sedimentação...44
Figura 24: Limite de Liquidez aparelho de Casagrande A...45
Figura 25: Placa de Vidro e gabarito de comparação utilizado para Limite de Plasticidade..45
Figura 26: Solo+Água+Picnômetro...47
Figura 27: Aquecimento para retirada de vazios de ar...48
Figura 28: Energia de Compactação...49
Figura 30: Preparação do solo para ensaio de Proctor...50
Figura 29: Ensaio de Compactação com 100% de solo da rodovia...51
Figura 31: Moldes de CBR para ensaio com 100% solo...52
Figura 32: Imersão de corpos de prova...53
Figura 33: Realização de ensaio de penetração...53
Figura 34: Preparação de Amostra com 70% solo e 30% cascalho...54
Figura 35: Ensaio de compactação com 70%solo-30%cascalho...54
Figura 36: Mistura de 50%-50% e 70%-30%...55
Figura 37: Amostras com as três estabilizações...55
Figura 38: Aplicação da emulsão...56
Figura 39: Moldes para ensaio de CBR com a emulsão...57
Figura 40: Moldes para ensaio de compressão simples...58
Figura 41: Moldes em sacos plásticos...58
Figura 42: Corpos de prova em câmara umida...59
Figura 43: Rompimento de corpo de prova...59
Figura 44: Curva Granulométrica do solo da Rodovia VRS-867...61
Figura 46: Curva de Compactação 70%Solo 30%Cascalho...63
Figura 47: Curva de Compactação 50%Solo 50%Cascalho...64
Figura 48: Três Curvas de compactação para as três misturas...64
Figura 49: Comparativo de Tipos de estabilização...66
LISTA DE SIGLAS
AASHTO American Association of State Highway and Transportation Officials( Associação Americana de Especialistas Rodoviários e de Transportes)
ABNT Associação brasileira de Normas técnicas CBR California Bearing Ratio
DAER Departamento Autônomo de Estradas de Rodagens DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem DNIT Departamento Nacional de Infraestrutura de Transporte EAP Emulsão Asfáltica de Petróleo
EPIs Equipamento de Proteção Individual
IBGE Instituto brasileiro de Geografia e Estatística IP Índice de Plasticidade
ISC Índice de Suporte Califórnia LL Limite de Liquidez
LP Limite de Plasticidade NBR Norma brasileira
RCS Resistência a Compressão Simples
RR1C Emulsão Asfáltica Catiônica de ruptura rápida SUCS Sistema Unificado de Classificação de Solos
Lista de Quadro
Quadro 1 Especificação brasileira de emulsão asfáltica...25
Quadro 2: Limite de Liquidez...60
Quadro 3: Limite de Plasticidade...60
Quadro 4: Massa Específica...62
Quadro 5: Resultados de ensaios de CBR para solo-cascalho...65
Quadro 6: Resultados de ensaios de Expansão para solo-cascalho...65
Quadro 7: Resultados de ensaios de CBR para solo-cascalho-emulsão...65
Quadro 8: Resultados de ensaios de Expansão para solo-cascalho-emulsão...66
Quadro 9: Resultado de ensaio de Resistência a Compressão Simples...67
Sumário
Resumo...7 1 Introdução...15 1.1 Contexto...15 1.2 Problema...17 1.3 Objetivos...17 1.3.1 Objetivo Geral...17 1.3.2 Objetivos Específicos...18 1.4 Delimitação...18 2 Revisão Bibliográfica...192.1 Estradas não pavimentadas...19
2.2 Formas de Estabilização de Solos...20
2.2.1 Solo Agregado...20
2.2.2 Solo areia...21
2.2.3 Solo cimento...21
2.2.4 Solo melhorado com Cimento...22
2.2.5 Solo-Cal...23
2.2.6 Solo Emulsão...23
2.2.7 Estabilizações com Resíduos...25
2.3 Classificação dos Solos...26
2.4 Manutenção...29
2.4.1 Clima região Noroeste do estado do rio grande do sul...30
2.5 Sistema de Drenagem...31 3 Metodologia...34 3.1 Estratégia de Pesquisa...34 3.2 Delineamento...37 3.3 Materiais...39 3.3.1 Solo...39
3.3.2 Cascalho ou Basalto Alterado...40
3.3.3 Emulsão Asfáltica...41
3.3.4 Misturas Estabilizadas...41 ___________________________________________________________________________
3.4 Métodos...42
3.4.1 Caracterização...42
3.4.2 Massa Específica Real dos Grãos...47
3.4.3 Ensaio de Compactação...49
3.4.4 Capacidade de Suporte - Ensaio de CBR...51
3.4.5 Resistência à Compressão Simples...57
4 Resultados...60
4.1 Classificação do solo...60
4.2 Resultados da determinação de massa específica...61
4.3 Resultado curvas de compactação Proctor...62
4.4 Ensaio de Capacidade de Suporte(CBR)...65
4.5 Síntese dos Resultados...66
5 Considerações finais...69
5.1 Conclusões...69
5.2 Sugestões para trabalhos futuros...70
1 INTRODUÇÃO
As estradas não pavimentadas no Brasil, têm uma função extremamente importante para a sociedade no geral, pois é por elas, que geralmente começa o escoamento da produção agrícola do país, e para isso estas vias devem estar em boa qualidade, para não ocorrer o atraso, ou até mesmo perdas desses produtos.
1.1 Contexto
O Brasil tem mais de 1,7 milhão de quilômetros de estradas e rodovias, onde aproximadamente 12,4% apenas estão pavimentadas conforme dados da Confederação Nacional de Transporte,(CNT,2018).A maioria das rodovias não pavimentadas estão em situações precárias, fazendo com que o trafego no local fique lento, podendo danificar os veículos que necessitam transitar pelo local. O anuário da CNT permite com que possa conhecer as estatísticas brasileiras sobre movimentação de cargas e de pessoas, infraestrutura, produção e frota de veículos e composição do setor, a revista que já veio sendo apresentada há mais anos, destaca que nesses anos as rodovias não pavimentadas mantiveram com a mesma porcentagem, equivalente a 78,5%, de um total de 1.720.700,3 quilômetros de estradas, e apenas 9,1% destas estão sendo planejadas para execução de pavimentação, em 2009 a quantidade de rodovias pavimentadas eram as mesmas, diferenciando somente a porcentagem de não pavimentadas e das planejadas evidenciado um descompasso com o crescimento da frota de veículos, que foi de 65,4% no período de 2009 a 2017, (CNT, 2018).
Observa-se que os bens produzidos no país podem ser mais competitivos na fase de produção, mas perdem competitividade, notadamente, no quesito infraestrutura de transporte, devido a uma matriz modal deficiente, onde as estradas (principal meio de escoamento da produção nacional) encontra-se em estado tal que não são capazes de atender as necessidades de transporte de cargas nacionais. Essa realidade torna o Brasil pouco competitivo no mercado exterior e cria uma situação econômica nacional insustentável.
Através das rodovias acontecem os principais escoamentos da produção brasileira, pois as outras maneiras de transportes não são muito utilizadas, pois não tem um investimento considerável nesses modais de transportes, e então a maior parte da logística acontece nas rodovias, que consequentemente aumenta os números de veículos rodando nessas vias fazendo com que acrescente problemas nas estradas, necessitando ainda mais de reparos. O ___________________________________________________________________________
principal deslocamento de pessoas acontece também pelo modal rodoviário, por causa da facilidade que o brasileiro tem de adquirir um automóvel, ou até mesmo pelo comodismo que o brasileiro tem com o automóvel. Outro fator, não menos importante, é o aumento a densidade populacional, que faz com que aumento a quantidade de veículos nas estradas.
As estradas não pavimentadas, e como por exemplo a VRS-867, localizada no noroeste do estado do Rio Grande do Sul, que consiste em uma estrada conformada e revestida com cascalho, tem uma grande importância para o escoamento da produção agrícola, pois é por essa estrada, e por outras que acontece a ligação da zona rural a zona urbana, e se essas vias não estarem pelo menos transitáveis, dificulta o transporte e encarece o mesmo. Essas rodovias devem estar em boas condições de trafegabilidade, para isso deve ter um eficiente sistema de drenagem, respeitando as normas, buscando evitar que a água pluvial infiltre, e percole pelas camadas de bases e sub-base da rodovia, pois assim com a presença de água nessas camadas, as mesmas podem afetar a camada estrutural, e por consequência ocorre a deformação da camada de revestimento, dificultando a circulação de veículos nesses locais.
Com o objetivo de diminuir esses problemas o trabalho apresenta um estudo para a estabilização do solo em uma rodovia não pavimentada, mais especificamente na VRS-867, que liga as Cidades de Giruá/RS e Senador Salgado Filho/RS, este estudo pode ser aplicado em campo e pode facilitar o acesso entre os dois municípios, melhorando o transporte de grãos e de resíduos sólidos urbanos , já que contemplaria três empresas próximas a rodovia, que são WARPOL Agroindústria LTDA, a Companhia Riograndense de Valorização de Resíduos, e Gerivá Embalagens.
Na rodovia VRS-867 foi realizado uma mistura de solo e cascalho e o principal problema desse revestimento é perceptível após as chuvas, com o surgimento de afundamentos nas trilhas de roda, buracos, atoleiros, e muitos outros, podendo ocasionar possíveis acidentes e danos aos veículos que necessitam transitar pelo local. A drenagem do local também não é eficiente e, em muitos trechos, a inclinação do talude não é adequada, ocorrendo muitos desmoronamentos, e com valetas de escoamento das águas pluviais profundas, podendo também desmoronar parte da estrada.
Outro fator que afeta significativamente as estradas não pavimentadas, está relacionado com a manutenção das mesmas, pois se o sistema de drenagem for eficiente, e, também, o revestimento superior apresentar boa qualidade, esses materiais podem apresentar defeitos, ou até mesmo desgaste, e se não for realizado uma manutenção preventiva, ou
efetiva logo após a constatação do problema, este defeito poderá aumentar, fazendo com que deixe o local com problemas de trafegabilidade, ou até mesmo quando for necessário uma intervenção o custo para essa melhoria seria mais alto do que quando começou a mostra o defeito.
O clima conforme dados do IBGE de 1979, na região noroeste do estado do Rio Grande do Sul, onde estão localizados os dois municípios, é temperado, com chuvas bem distribuídas no ano inteiro, com média pluviométrica anual de aproximadamente 1900 mm fazendo com que intensifique esses problemas. Fonte: Revista brasileira de geografia <https:// cnae.ibge.gov.br/en/component/content/article/94-7a12/7a12-vamos-conhecer-o-brasil/nosso-territorio/1489-relevo-e-clima .html>.
Como citado anteriormente, três empresas utilizam a rodovia para escoar sua produção, e por isso tem uma necessidade de uma rodovia de ótima qualidade, por esta razão será muito importante realizar este estudo, tendo como objetivo fazer ensaios com o solo do local, e também através de uma alternativa de estabilização para o mesmo, deste modo ira constar características do solo e das estabilizações, facilitando uma possível consulta do responsável técnico que porventura ira realizar o projeto de manutenção da rodovia.
1.2 Problema
Os materiais utilizados na rodovia VRS-867 são eficientes para uma boa trafegabilidade de veículos? De que forma as condições de drenagem, e de manutenção afetam a durabilidade das estradas não pavimentadas?
1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo Geral
O objetivo principal da presente pesquisa, consiste em analisar o solo naturalmente presente na rodovia através de ensaios de laboratório, e propor uma alternativa de estabilização, para tentar melhorar as condições de trafegabilidade e de conservação do trecho analisado.
1.3.2 Objetivos Específicos
Para alcançar o objetivo geral da pesquisa, foram definidos os seguintes objetivos específicos:
Análisar das condições gerais do trecho da VRS-867 entre os municípios de Giruá e Senados Salgado Filho através de inspeções de campo e relatório fotográfico;
Definir de pontos estratégicos para coleta de materiais para posterior análise em laboratório, através da caracterização completa do solo e sua classificação através das metodologias tradicionais (AASHTO e SUCS);
Definir dos parâmetros de compactação (PROCTOR) e de capacidade de suporte (CBR) do solo naturalmente disponível na via;
Realizar ensaios para estabilização com solo emulsão cascalho, através de ensaio de compressão simples.
1.4 Delimitação
Estudar as características e propriedades mecânicas do solo presente no leito estradal da VRS-867, via não pavimentada que faz a ligação do município de Giruá/RS a Senador Salgado Filho/RS, e por meio dos resultados obtidos, realizar ensaios, para observar se o solo do local pode ser utilizado para um método diferente de estabilização de solo.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
As estradas de terra, ou conhecidas também com rodovias não pavimentas tem uma grande importância na economia, e na parte social do Brasil. Na economia, ela é importante, pois muitos caminhões de cargas utilizam essas vias e, na parte social, muitas vezes é necessário atravessá-las, para chegar em alguns destinos. Muitas dessas vias são consideradas estradas de baixo volume de tráfego, por isso não são realizados grandes obras nas mesmas, buscando assim outras alternativas para redução de custos, como, por exemplo, estabilizações mecânicas e químicas, e para que essas estabilizações tenham aspectos positivos, elas devem ser estudadas em laboratórios, para que assim tenham bons resultados em campo.
2.1 Estradas não pavimentadas
As estradas não pavimentas são vias que não possuem uma cobertura de concreto asfáltico, ou placas de concreto armado, geralmente acompanham o traçado do relevo, e sua resistência varia conforme as características do solo do local, devendo ser executado uma boa drenagem das águas pluviais para não ocorrer patologias no decorrer da estrada. A superfície da estrada deve ser lisa, com boas condições de rolamento e atrito, para isso, muitas vezes é realizado uma estabilização do solo para evitar afundamentos das trilhas de rodas, buracos, atoleiro e materiais soltos, devem ter uma porcentagem de mistura do solo agregado suficiente para que proporcionem uma boa capacidade de suporte, e que com chuvas não ocorra o amolecimento do material.
As estradas não pavimentadas são caracterizadas, de acordo com Dobson e Postill(1983), como estradas de baixo volume por apresentar tráfego diário médio de 0 a 400 veículos. A sua constituição é geralmente de solo local, com ou sem adição de agregados, e sem nenhum tipo de revestimento asfáltico ou de concreto. Dobson e Postill(1983) também apontam que os limites de velocidade nessas estradas não são estabelecidos, assim a maioria dos usuários utiliza, de acordo com as condições da superfície e de visibilidade da estrada, os limites comuns às estradas pavimentadas.
Conforme o manual de conservação rodoviária do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transporte (DNIT,2006), estradas de terra ou estradas não pavimentadas geralmente estão localizadas nas áreas rurais, e resultam da evolução de trilhas e caminhos precários, remanescentes de épocas pioneiras e primitivamente construídas dentro de ___________________________________________________________________________
características técnicas bastante modestas e são construídas dentro do enfoque de minimização de custos.
Conforme Manual de Pavimentação (2006), com o objetivo de se melhorar as condições de trafego oferecidas pela rodovia, é executado o intitulado revestimento primário, o qual se constitui em uma camada de solo, com características adequadas, capaz de oferecer uma superfície de rolamento que assegure o tráfego em qualquer época do ano. Na execução do revestimento primário é utilizado material selecionado, oriundo de jazida, material este conhecido no campo como silico-argiloso, cascalho, saibro ou piçarra, que é espalhado em espessura entre 10 e 20 cm, sobre a terraplanagem concluída.
2.2 Formas de Estabilização de Solos
Para resolver problemas em estradas não pavimentadas, em reforços de subleito, e como base para pavimentação, é realizado a estabilização do solo do local, que ajuda para aumentar a capacidade de suporte dessas camadas e do leito estradal. Em estradas não pavimentadas é utilizado essas estabilizações, para facilitar e melhorar o trafego de veículos, já nas para camadas de base, sub-base e subleito, é utilizado para melhorar a resistência do solo, para chegar no índice de CBR detalhado em norma. Existem diversas formas de estabilizações, mas para que essas misturas tragam bons resultados, deve ser realizado um estudo aprofundado do solo do local, para que essas estabilizações, não exceda o que realmente precisa, para não ocorrer desperdícios, mas também que essas adições de materiais não fique com qualidade inferior do que poderia ser. As principais estabilizações podem ser observadas a seguir.
2.2.1 Solo Agregado
Solos agregados são misturas naturais ou preparadas de britas, pedregulhos ou areia predominantemente, contendo silte e argila, material natural ou solo que passa na peneira número 200(AASHTO, 1986).
Os solos agregados são divididos entre três tipos, segundo Bernucci (2006):
Contato grão a grão, baixa densidade, permeável, não suscetível a mudanças com a umidade ou com o congelamento, compactação geral difícil.
Finos preenchem os vazios, proporcionando alta densidade, permeabilidade mais baixa, mais resistente e com menor deformabilidade em comparação com o contato grão a grão, e moderadamente difícil de compactar.
Matriz de finos, não se garante contato grão a grão devido ao excesso de finos, densidade, e permeabilidade inferior ao segundo tipo, podendo ser mesmo impermeável, dependendo da natureza dos finos, a mistura é afetada por variações de umidade, tem uma facilidade de compactação.
2.2.2 Solo areia
A mistura de argila e areia é também uma estabilização granulométrica, e posterior mecânica, através da compactação com materiais encontrados na natureza, ou poder ser uma mistura artificial com areia de campo ou rio, com a argila laterítica, geralmente essa metodologia é utilizada em vias com baixo volume de tráfego como material de base, e em tráfegos médios e pesados pode ser utilizado como reforço de subleito, ou na camada de sub-base.
Conforme Bernucci,(2006), as pesquisas têm mostrado que esse material pode apresentar módulos de resiliência de cerca de 100MPa a 500MPa, ou mesmo superiores, dependendo do tipo de solo laterítico, sendo que os mais argilosos tendem a mostrar módulos menores que os mais argilosos.
2.2.3 Solo cimento
O solo cimento constitui uma mistura de solo com um dado teor de cimento que resulta, após a compactação e a hidratação do ligante hidráulico, em mistura com elevada rigidez, e tem como objetivo proporcionar uma camada com elevada resistência.
A ideia de emprego das misturas de solo-cimento em bases de pavimentos emergiu do fato de que, em muitas obras viárias, não se encontravam disponíveis a custo razoável (causado por grandes distâncias de transportes) os materiais britados, de tal sorte que, nos
primórdios de sua utilização, era indicado o material como alternativa de pavimentação de baixo custo(Bernucci et al. ,2006).
Larsen (1967) sugere teores de cimento não inferiores a 7% em massa ou 8% em volume para os solos finos, para os solos siltosos e argilosos que estudou predominantemente em seus experimentos.
2.2.4 Solo melhorado com Cimento
O solo melhorado com cimento é um material resultante da mistura do solo natural com ligante hidráulico, que pode ser realizado tanto em pista quanto em usinas de solos, resultando, após a compactação (na umidade adequada), em uma camada que apresentará reduzida suscetibilidade á água, devido ao envolvimento dos grãos por uma quantidade mínima de cristais resultantes da hidratação do cimento. Essa mistura que pode ser menos ou mais rígida, dependendo do teor de cimento empregado, em relação a mistura solo cimento, a diferença entre elas é o percentual de cimento utilizado, onde no solo melhorado com cimento tem menos quantidades de cimento portland (Bernucci et al. ,2006).
Larsen(1967) apontava como misturas de solo melhorado com cimento aquelas misturas com teor de cimento inferior a 7% em massa, ou 8% em volume.
➢ Brita Graduada tratada com cimento
A brita graduada tratada com cimento tem sido bastante utilizada, principalmente em pavimentos de vias com alto volume de tráfego. No país, seu uso começou a ser difundido no final da década de 1970. Na brita graduada tratada com cimento, em princípio, usa-se o mesmo material da brita graduada simples, porém com adição de cimento na proporção de 3 a 5% em peso (ABNT NBR 12261, 1991d; ABNT NBR 12262, 1991e; DER SP ET-DE-P00/009/2005).
Balbo (1993) propõe uma formulação para preparação da brita graduada tratada com cimento que possibilita a busca de melhores propriedades para o material, em termos de resistência e módulo de deformação, para um menor consumo de cimento, uma vez que o teor de umidade da mistura (relação água/cimento) é um fator muito condicionante para o ganho de resistência da brita graduada tratada com cimento. As especificações nacionais não fazem menção a essa peculiaridade da mistura. Contudo, em face das conclusões inferidas a partir de
estudos experimentais, é extremamente aconselhável que o teor de umidade seja objeto de dosagem da mistura.
2.2.5 Solo-Cal
A estabilização química de solo-cal segue os mesmos objetivos da mistura com cimento, seja para o enriquecimento, seja para o enrijecimento, seja para a trabalhabilidade e redução da expansão. O solo-cal, aplicado preferencialmente a solos argilosos e siltosos caulínicos, tem sido utilizado principalmente como reforço de subleito ou sub-base (Bernucci et al. ,2006).
O solo cal tem um período muito maior de cura, comparado ao solo cimento, para que haja as reações responsáveis pelo aumento de resistência (BOSCOV, 1987). Algumas tentativas têm sido feitas com misturas solo cal cimento, procurando aproveitar de ambos aditivos suas qualidades benéficas. O poder de estabilização da cal varia com sua pureza e origem. As reações rápidas (imediatas) provocam a floculação e permuta iônica, permitindo uma redução da plasticidade, que se traduz em uma melhor trabalhabilidade dos solos, e diminuição da expansibilidade. As reações lentas (ação cimentante) são resultantes das reações pozolânicas e de carbonatação. A cura é altamente influenciada pela temperatura. Em geral utiliza-se cal em teores entre 4 e 10% em massa (Bernucci et al. ,2006).
2.2.6 Solo Emulsão
Entende-se por estabilização asfáltica um processo de adição de ligante asfáltico aos solos para sua aplicação como material de pavimentação, uma vez que estes solos no estado natural ou compactados não oferecem resistência adequada e estabilidade para esforços solicitantes do tráfego (Bernucci et al. ,2006).
➢ Emulsão Asfáltica
Conforme o livro de Senço (2003), Manual de técnicas de pavimentação, chama-se emulsão asfáltica à mistura de dois constituintes não-miscíveis entre si que, entretanto, constituem fases separadas, a fase dispersa ou descontinua pode ser constituída por um liquido viscoso, um sólido ou um semi sólido, como, por exemplo, um asfalto ou um alcatrão. ___________________________________________________________________________
Em termos práticos, as emulsões vieram atender à expectativa de poder dissolver os asfaltos com água em um processo desenvolvido inteiramente a frio conforme Figura 1.
Senço (2003), traz também que os agentes emulsificadores podem ser do tipo ionizáveis e do tipo não ionizáveis. Os primeiros são constituídos de eletrólitos que se dissociam na água em duas frações eletrizadas, sendo uma em ânions, portanto, de eletricidade negativa, e outra em cátions, eletricidade positiva, correspondendo emulsões aniônicas e emulsão catiônicas, respectivamente. As não ionizáveis são eletricamente neutras.
A emulsão asfáltica representa uma classe particular de emulsão óleo água na qual a fase óleo tem uma viscosidade elevada e os dois materiais não formam uma emulsão por simples mistura dos dois componentes, sendo necessária a utilização de um produto auxiliar para manter a emulsão estável. Além disso, o asfalto precisa ser preparado por ação mecânica que o transforme em pequenas partículas ou glóbulos (IBP, 1999; Hunter, 2000; Abeda, 2001, Shell, 2003).
Segundo Senço (2003) emulsão asfáltica catiônica pode ser definida como um sistema constituído pela dispersão de uma fase asfáltica em uma fase aquosa(direta) ou de uma fase aquosa em uma fase asfáltica(inversa) apresentando partículas eletrizadas carregadas positivamente.
Na Figura 2 pode ser observado a especificação brasileira de emulsão asfáltica, onde mostras as normas de ensaios, e as emulsões do tipo catiônica, com os três tipos de ruptura.
Figura 1: Mistura da Emulsão
Fonte: Bernucci (2006, p. 84)
2.2.7 Estabilizações com Resíduos
Outras maneiras que se destacam na estabilização com o solo e que podem ser utilizados, são misturas de solo com escórias de altos-fornos de usinas siderúrgicas, misturas com agregados reciclados de entulhos de construção e de demolição, e agregados fresados de misturas asfálticas antigas.
➢ Escórias granuladas de altos-fornos de usina siderúrgica
Devido às propriedades hidráulicas latentes, as escórias granuladas vêm sendo usadas como adição a fabricação de cimentos compostos e como adição mineral ao concreto, As escórias possuem a capacidade de gerar, por ativação físico-química ou combinação por hidróxido de cálcio liberado pela hidratação do clínquer, compostos com propriedades aglomerantes similares aos gerados pela hidratação do cimento portland. Além disso, razões de ordem técnica e econômica, como a diminuição do consumo energético específico de fabricação do cimento que as escórias proporcionam, seu baixo custo e algumas propriedades que repercutem diretamente na durabilidade das obras em concreto (menor porosidade,
___________________________________________________________________________
resistência a sulfatos, inibidora de reação álcalis agregados) explicam a preferência de emprego desse insumo pela indústria de cimento(Bernucci et al. ,2006).
➢ Misturas com agregado reciclado de entulhos de construção e demolição
O uso de agregados de construção e demolição é bastante viável para a pavimentação, como material granular para camadas de reforço de subleito, sub-base e base de pavimentos(em geral de baixo custo), bem como para a confecção de concretos compactados com rolo. Possuem, em função da sua origem, elevadas porosidades, bem como determinado grau de heterogeneidade, variáveis que influem na qualidade final do produto como material de pavimentação(Bernucci et al. ,2006).
➢ Agregados fresados de misturas asfálticas antigas
A aplicação desses agregado apenas como revestimento primário, ou simplesmente cascalhamento de vias periféricas, têm se mostrado ineficiente, pois os agregados são, em curto período de tempo, arrancados e carreados para sistema de drenagem e fundos de vales. Considere-se que tal tipo de aplicação não é definitivo, portanto, quando comparado com outras aplicações, como o emprego de agregados em concretos, com longa perspectiva de vida útil(Bernucci et al. ,2006).
2.3 Classificação dos Solos
Para essas estabilizações estarem em perfeitas condições, os ensaios em laboratório, devem ser realizados conforme normas específicas, e então obter resultados mais próximo possível do real, dentre esses ensaio os mais realizados quando levando em conta essas adições de materiais, são as classificações granulométricas, e dentre essas classificações as mais utilizadas no estudo dessas estabilizações no Brasil, são pela classificação Unificada, e também pela classificação rodoviária.
Conforme Pinto(2006), a diversidade e a diferença de comportamento dos diversos solos perante as solicitações de interesse da Engenharia levou ao seu natural agrupamento em conjuntos distintos, aos quais podem ser atribuídas algumas propriedades. Dessa tendência raciona de organização da experiência acumulada, surgiram os sistemas de classificação dos solos. Souza Pinto, destaca que é muito discutido a validade dos sistemas de classificação. De um lado, qualquer sistema cria grupos definidos por limites numéricos descontínuos, enquanto
solos naturais apresentam características progressivamente variáveis. Pode ocorrer que solos com índices próximos aos limites se classifiquem em grupos distintos, embora possam ter comportamentos mais semelhantes do que solos de um mesmo grupo de classificação. A esta objeção, pode-se acrescentar que a classificação de um solo, baseada em parâmetros físicos dele, jamais poderá ser uma informação mais completa do que os próprios parâmetros que levaram a ser classificado. Entretanto, a classificação é necessária para a transmissão de conhecimento. Mesmo aqueles que criticam os sistemas de classificação não têm outra maneira sucinta de relatar sua experiência, senão afirmar que, ao aplicar um tipo de solução, obtiveram certo resultado, num determinado tipo de solo. Quando um tipo de solo é citado, é necessário que exista um sistema de classificação. Conforme aponta Terzaghi, “um sistema de classificação sem índices numéricos para identificar os grupos é totalmente inútil’’, Se, por exemplo um solo, é importante que o significado de cada termo dessa expressão possa ser entendido da mesma maneira por todos e, se possível, ter limites bem definidos.
Bernucci(2006), O nível de desempenho em serviço de um determinado agregado depende também das propriedades geológicas da rocha de origem. São importantes, portanto, informações sobre o tipo de rocha, sua composição mineralógica, sua composição química, sua granulação, seu grau de alteração, sua tendência à degradação, abrasão ou fratura sob tráfego e o potencial de adesão do ligante asfáltico em sua superfície.
➢ Sistema Unificado de Classificação de Solos – SUCS
O sistema SUCS ou USC, é o aperfeiçoamento da classificação de Casagrande para utilização em aeroportos, adaptada para uso no laboratório e no campo pelas agências americanas Bureau of Reclamation e US Corps of Engenneers, com simplificações que permitem a classificação sistemática(ebha,2018)online.
Os solos estão distribuídos em seis grupos: pedregulhos(G), areias(S), siltes inorgânicos e areias finas(M), argilas inorgânicas(C), e siltes e argilas orgânicos(O). Cada grupo é então dividido em subgrupos de acordo com suas propriedades índices mais significativos. Esses índices são divididos em bem graduado(W), mal graduado(P), com alta compressibilidade(H), e com baixa compressibilidade(L), conforme Figura 2.
Fonte: Manual de Pavimentação 2006
Outro fator que afeta, e é utilizado na determinação da granulometria dos solos, conforme a classificação unificada, são os limites de Atterberg.
➢ Sistema Rodoviário de Classificação – AASHTO-HRB
No livro de Pinto(2006) diz, que esse método é muito empregado na engenharia rodoviária em todo o mundo, foi originalmente proposto nos Estados Unidos, e também é baseado na granulometria e nos limites de Atterberg. Esse sistema também se inicia pela constatação da porcentagem de material que passa na peneira número 200, só que são considerados solos de granulação grosseira os que têm menos de 35% passando desta peneira, e não 50% como na classificação Unificada, o sistema HRB, é classificado em A-1, A-2, A-3, A-4, A-5, A-6 e A-7.
• A-1. Material graúdo, como pedra pedregulho e areia, com graduação bem distribuída. Pode haver finos (argila e silte), mas em pequena quantidade.
• A-2. Contém grande variedade de material granular misturada com finos, o que confere plasticidade à amostra.
• A-3. São constituídos de areia fina ou média de deserto ou praia. Isento de plasticidade, praticamente sem finos.
• A-4. É caracterizado por um silte não plástico ou moderadamente plástico.
• A-5. São semelhantes aos materiais do grupo A4, mas com elevado limite de liquidez e baixo índice de plasticidade.
• A-6. São predominantemente argilosos. As variações de volume, com a variação de umidade, representam alto grau de instabilidade, tem um péssimo comportamento em subleito, pois são expansivos.
• A-7. São os mais sujeitos a variação de volume, quando submetidos a umidade, e também tem péssimo comportamento em subleito.
2.4 Manutenção
A manutenção de estradas visa diminuir a deterioração da via prolongando sua vida útil e reduzir os prejuízos decorrentes da má condição da estrada, prejuízos estes que envolvem não só os custos operacionais dos veículos, mas o prejuízo social devido a interrupção do transporte entre campo e cidade que conduzem crianças e professores às escolas, pacientes aos hospitais e tantos outros.
Para uma rodovia ao ficar pronta estar em perfeitas condições, e permanecer pelo período previsto no projeto deve-se levar em conta algumas alternativas, para ter uma boa durabilidade como, por exemplo, ser usado material de boa qualidade, realizar uma boa mistura e ficar na compactação de projeto, realizar futuras manutenções, para aumentar sua vida útil, e realizar fiscalizações para não ocorrer excesso de peso.
Segundo a (ISO,2008) entende-se por vida útil o período de tempo durante o qual uma estrutura ou qualquer de seus componentes satisfazem os requisitos de desempenho do projeto, sem ações imprevistas de manutenção ou reparo.
Para a NBR 6118(ABNT 2014), durabilidade consiste na capacidade de a estrutura resistir às influências ambientais previstas e definidas em conjunto pelo autor do projeto estrutural e o contratante, no início dos trabalhos de elaboração do projeto.
Nas rodovias não pavimentadas esse controle com a manutenção deve ser constante, pois por geralmente serem rodovias de baixo volume de tráfego, os materiais utilizados são de qualidades inferiores, comparado a uma via pavimentada, e por esse motivo, se não é realizado uma manutenção preventiva, ou logo após o começo de uma patologia não for corrigido o defeito, esse problema aumentará de forma rápida, provocando transtornos mais sério, pois essas rodovias, não tem iluminação, e como consequência, pode acontecer de algum usuário sofrer acidente.
2.4.1 Clima região Noroeste do estado do rio grande do sul
O Brasil por ser um país com enorme dimensão territorial, tem uma grande diversidade climática, podendo ser classificado conforme IBGE os climas, equatorial, tropical, que se divide em três, e temperado, onde pode ser observado na Figura 3, que demonstra essa afirmação a respeito do clima do sul do país.
Fonte (Climatologia do Brasil, IBGE, 1994)
O clima no sul do Brasil em relação ao índice de pluviosidade é bastante homogêneo, e com uma taxa de precipitação bem dividida durante o ano, e com um domínio exclusivo e quase absoluto do clima mesotérmico do tipo temperado(Nimer, 1989).
A precipitação anual nessas regiões onde se encontra o clima temperado úmido varia de 1152 mm a 2360 mm, e mais especificamente em Santa Rosa, cidade próxima a rodovia VRS-867, tem uma média anual de chuvas com 1801 mm(climate acesso 2018)online.
2.5 Sistema de Drenagem
Conforme manual de pavimentação(2006), entende-se por drenagem do pavimento de uma rodovia o conjunto de dispositivos, tanto de natureza superficial como de natureza subsuperficial ou profunda, construídos com a finalidade de desviar a água de sua plataforma. Os principais dispositivos de drenagem do pavimento nas seções transversais são as sarjetas de corte e o meio-fio. Exemplos desse dispositivo de drenagem pode ser visto nas Figuras 4 e 5.
(Manual de pavimentação do DNIT,2006)
Sarjetas de corte são abertas no interior dos cortes junto ao pé dos taludes, servem para coletar as águas da chuva que ocorrem pelos taludes e leito estradal, para caixas coletoras ou para fora do corte. Esse tipo de drenagem necessita de um amplo espaço para ser fixado, por isso geralmente são
___________________________________________________________________________
utilizados em locais com pouco tráfego de pedestres(Manual de pavimentação do DNIT,2006).
Meio-fio ou banquetas de aterros, são dispositivos construídos junto a borda da plataforma dos aterros, destinados a encaminhar as águas da chuva para as saídas, impedindo a erosão da plataforma da rodovia e dos taludes de aterros(Manual de pavimentação do DNIT,2006).
A água da chuva pode atingir o subleito pelos acostamento, principalmente se estes não são revestidos, por infiltração não interceptada por drenos e através de trincas e juntas não vedadas e de poros da superfície envelhecida, A forte evaporação da água. Porém, garantir as condições de drenagem é um dos pontos essenciais na manutenção dos pavimentos(Manual de pavimentação do DNIT,2006) ..
A oscilação do lençol de água(lençol freático) em razão do acesso da água de chuva pode acarretar variações da umidade do subleito, caso o lençol se encontre a pequena profundidade, seja a cerca de um metro ou menos(Manual de pavimentação do DNIT,2006) ..
Fonte:(Manual de pavimentação do DNIT, 2006)
As rodovias não pavimentadas ou estradas de terra, devem ter uma excelente obra de drenagem, pois se esta não for bem executada pode acarretar em sérios problemas. Nessas estradas onde o contato da água pluvial é direto com o solo é mais fácil ocorrer deformações,
pois com a penetração da água no solo, o mesmo perde sua capacidade de suporte, e então com isso o leito estradal, tem maior facilidade de romper, ou deformar, acontecendo problemas com buracos, afundamentos nas trilhas de roda, atoleiros, e até mesmo desmoronamento da superfície de rolamento, e do talude ao lado da via, como pode ser observado na figura 7.
Fonte: Autoria Própria ( Novembro 2017)
3 METODOLOGIA
O presente capítulo apresentara de que forma foram realizadas as verificações da rodovia VRS-867, no qual serão apresentadas as condições em que se encontra a rodovia, e como foram realizadas as verificações. Os resultados que serão apresentados posteriormente, vieram através de ensaios laboratoriais, que serão descritos neste capítulo.
3.1 Estratégia de Pesquisa
Na realização do estudo de estabilização com solo cascalho, e solo emulsão cascalho, foi levado em conta o solo presente na rodovia VRS-867, que liga o município de Giruá, RS ao município de Senador Salgado Filho, RS, onde pode ser observado na Figura 8 a extensão total da rodovia, com aproximadamente 20km. Na primeira etapa foi realizado um estudo de caso, onde foram levados em conta os aspectos gerais que se encontrava a rodovia, esses aspectos foram desde a parte da camada de rolamento, até as questões de drenagem. Foi constatado, que os principais problemas existentes, eram decorrentes da falta de manutenção da via.
Fonte: (GOOGLE MAPS,2017)
Como apresentado anteriormente as rodovias devem der contantes manutenções e vistorias, porém, muitas vezes as manutenções não são realizadas, ou são realizadas de forma
errada, aumentando os defeitos nas rodovias, na VRS-867, não foi diferente, como pode ser observado nas Figuras 9 e 10, teve muitos defeitos, como má compactação da via, espalhamento errado do agregado, ou até mesmo a falta de espalhamento.
Fonte: Autoria Própria (Novembro 2017)
Fonte: Autoria Própria (Novembro 2017)
Relacionado as questões de drenagem, levando em conta a importância que a mesma tem para uma boa resistência da base, na rodovia VRS-867 não teve um grande cuidado para realização de drenagem, ocasionando sérios de defeitos, como por exemplo, afundamentos ___________________________________________________________________________
nas trilhas de rodas, buracos, adensamento e atoleiros, desmoronamento do talude, e parte da faixa de circulação, podendo ser observadas nas Figuras 11 e 12, onde consecutivamente mostra o pneu de um veículo de passeio dentro de uma trilha de roda, e na outra figura apresenta um buraco na camada superior da estrada, que pode afetar de forma significativa através de deformações que ocorreram devido a penetração dessa água nas camadas de base..
Fonte: Autoria Própria (Novembro 2017)
Fonte: Autoria Própria (Novembro 2017)
Após relatório fotográfico, onde foi possível observar as principais patologia da rodovia, o solo coletado do local foi levado para laboratório para posterior realização de ensaios físicos, e de estabilização mecânica e química. Esses ensaio foram realizados nos laboratórios da Unijui, de Santa Roda e de Ijuí.
3.2 Delineamento
Para os ensaios laboratoriais, foi levado em conta uma sequência de ensaios, que podem ser observados na Figura 13, onde começa com a coleta de material, seguido de quarteamento, após ensaios de caracterização, ensaios para obtenção de umidade ótima de compactação, seguidos por ensaios de CBR, e de Resistência a compressão simples, onde nesses dois últimos foi realizado a aplicação de emulsão.
3.3 Materiais
Os materiais para realização de ensaios de estabilizações foram, o solo proveniente da rodovia VRS-867, o cascalho, que estava no acostamento da rodovia e a emulsão, doada pela empresa Enphase Pavimentações LTDA.
3.3.1 Solo
O solo foi retirado do acostamento da rodovia VRS/867, no dia 12 de janeiro de 2018, onde foi coletada uma quantia aproximada de 200 kg, e como a rodovia tem aproximadamente 20 km, foi dividida em dez pontos, onde em cada ponto foi retirado aproximadamente 20 kg, como pode ser observado nas Figuras 14, 15 e 16 onde apresenta alguns locais aonde foi retirado o solo.
Fonte: Autoria Própria (Janeiro 2018)
Fonte: Autoria Própria (Janeiro 2018)
Fonte: Autoria Própria (Janeiro 2018)
3.3.2 Cascalho ou Basalto Alterado
O segundo material utilizado para a estabilização foi o cascalho, onde foi retirado também do acostamento da rodovia, foi coletado material com tamanhos entre 20 e 30 cm, que posterior a coleta foi realizado uma quebra manual do material podendo ser observado na figura 17, para que sucessivamente fosse classificado o material, realizado com um peneiramento do mesmo, de forma que o material seja passante na peneira de 19 mm, e retido na peneira de 12,5 mm.
Fonte: Autoria Própria (Junho 2018) Figura 17: Quebra manual do cascalho
3.3.3 Emulsão Asfáltica
O último material utilizado para a estabilização, foi a emulsão asfáltica do tipo RR1C, fornecido pela empresa Emphase Pavimentações LTDA, onde pode ser observado na figura 18.
Fonte: Autoria Própria (Setembro 2018)
3.3.4 Misturas Estabilizadas
Na realização das estabilizações, os primeiros ensaios, foram realizados, com misturas com solo cascalho, onde foi utilizado 30% de cascalho e 70% de solo, e também com 50% de cascalho, e 50% de solo. Para a aplicação da Emulsão Asfáltica de Petróleo(EAP), foi realizado conforme método descrito a seguir.
O principal método de estabilização com solo emulsão e foram observadas em outras dissertações, que foi o caso de Canales Sant’Ana (2006), e de Menezes Pacheco (2011), onde foram utilizadas como base as equações a seguir, onde a equação 1 de Vogt, que leva em consideração a análise granulométrica dos materiais, e a equação 2 de Duriez que determina o teor de CAP residual.
100 ∑ = 0,07P4+0,14P3+0,33P2+0,81P1+2,7S3+9,15S2+21,9S1+135F (1)
___________________________________________________________________________
∑ =Superfície Específica (m²/kg)
P4= Fração entre as peneiras 50 e 25 mm (%) P3= Fração entre as peneiras 25 e 12,5 mm (%) P2= Fração entre as peneiras 12,5 e 4,76 mm (%) P1= Fração entre as peneiras 4,76 e 2 mm (%) S3= Fração entre as peneiras 2 e 0,42 mm (%) S2= Fração entre as peneiras 0,42 e 0,177 mm (%) S1= Fração entre as peneiras 0,177 e 0,075 mm (%) F= Material passante na peneira 0,075 mm (%) p=K.(∑)^0,2 (2)
p= Teor de asfalto residual
K=Coeficiente de modulo de riqueza ∑=Superfície Específica (m²/kg) 3.4 Métodos
Na realização dos métodos, foi divido por ensaio onde foi demonstrado no delineamento, e dividido em caracterização, através de granulometria, limites de Atterberg, massa específica, ensaios de compactação e CBR, e após a estabilização foi realizado ensaios de compactação, CBR e de resistência a compressão simples.
3.4.1 Caracterização
A primeira etapa após coleta do material foi a mistura de todo o material, para posterior quarteamento manual, pode ser observado na Figura 19.
Fonte: Autoria Própria (Abril 2018) Figura 19: Mistura para posterior quarteamento
Após misturada todo o solo, a próxima etapa foi a realização da preparação do solo para ensaios de compactação e ensaios de caracterização, conforme norma da NBR 6457:2016 (ABNT2016), a onde foi realizados outros quarteamentos, para posterior destorroamento, conforme Figuras 20 e 21.
Fonte: Autoria Própria (Abril 2018)
Fonte: Autoria Própria (Abril 2018)
Após preparado o solo, iniciaram-se os ensaios, o primeiro ensaio foi o de análise granulométrica, conforme norma da NBR 7181(ABNT 2016), onde a primeira etapa foi a ___________________________________________________________________________
Figura 20: Destorroamento
etapa de peneiramento, utilizando as peneiras de 25 mm, 19 mm, 12,5 mm, 9,5 mm, 4,8 mm e de 2 mm. Foram separados 70 g de material que, ficou imerso durante 24 horas, realizando assim o ensaio de sedimentação, foi realizado uma limpeza, colocando esse material em uma peneira de 0,075 mm, e deixado em baixo de água corrente, para depois ser colocado na estufa, e quando seco, realizado um novo peneiramento utilizando as peneiras de 1,2 mm, 0,6 mm, 0,42 mm, 0,25 mm, 0,15 mm e de 0,075 mm. Esses ensaios, podem ser observados nas Figuras 22 e 23.
Fonte: Autoria Própria (Abril 2018)
Fonte: Autoria Própria (Abril 2018)
Figura 22: Análise Granulométrica por Peneiramento
A seguir foram realizados os ensaios de Limite de plasticidade, e limite de liquidez, conforme respectivas normas e maneira de execução, já explicadas anteriormente, a realização desses ensaios podem ser vistas nas Figuras 24 e 25 que apresentam respectivamente o aparelho de Casagrande, utilizado para determinação de limite de liquidez, acompanhado de cápsula de porcelana com solo em uma determinada umidade, e na Figura 25 apresenta solo preparado para ensaio, junto a placa de vidro com gabarito de comparação para ensaio de limite de plasticidade.
Fonte: Autoria Própria (Abril 2018)
Fonte: Autoria Própria (Abril 2018)
___________________________________________________________________________
Figura 24: Limite de Liquidez aparelho de Casagrande
Figura 25: Placa de Vidro e gabarito de comparação utilizado para Limite de Plasticidade
➢ Limites de Atterberg
Conforme Pinto(2006), os limites baseiam-se na constatação de que um solo argiloso ocorre com aspectos bem distintos conforme o seu teor de umidade. Quando muito úmido, ele se comporta como um líquido, quando perde parte de sua água, fica plástico, e quando mais seco, torna-se quebradiço. O limite de liquidez (LL), é o teor de umidade que delimita a fronteira entre o estado líquido e plástico, o limite de plasticidade (LP) delimita o estado plástico do semi-sólido, já o índice de plasticidade (IP) é a diferença entre eles.
Para a determinação do limite de liquidez, deve ser realizado o ensaio conforme norma da NBR6459(ABNT 2016), onde prescreve que o material utilizado deve ser passante na peneira 0,42 mm, ou peneira número 40, onde deve ser separado 200 gramas, onde será utilizado cerca de 100 gramas para determinação do limite de liquidez, e 50 gramas para limite de plasticidade. Essa amostra de solo deve ser devidamente destorroada e colocada em cápsula de porcelana, adicionar água destilada em pequenos incrementos, amassando e revolvendo, vigorosa e continuamente com auxílio da espátula, de forma a obter uma pasta homogênea, com consistência tal que sejam necessários cerca de 35 golpes para fechar a ranhura. Transferir parte da mistura para concha, moldando-a de forma que na parte central a espessura seja da ordem de 10 mm, então dividir a massa de solo em duas partes, passando o cinzel através da mesma, de maneira a abrir uma ranhura em sua parte central, e então golpeá-la contra a base, deixando-a cair em queda livre, girando a manivegolpeá-la á razão de duas voltas por segundo. Anotar o número de golpes necessário para que as bordas inferiores da ranhura de unam ao longo de 13 mm de comprimento.
Transferir imediatamente uma pequena quantidade de material de junto das bordas que se uniram para um recipiente para determinar a umidade, em seguida transferir o restante do material para a cápsula de porcelana, adicionar água destilada á amostra e homogeneizar durante três minutos e repetir a operação, deve ser realizado essa atividade pelo menos mais três pontos, cobrindo o intervalo de 35 a 15 golpes. Com os resultados obtidos, construir um gráfico no qual as ordenadas em escala logarítmica são os números de golpes, e as abcissas em escala aritmética são os teores de umidade correspondente, a partir disto obter uma reta no teor de umidade correspondente a 25 golpes, que será o limite de liquidez (LL) do solo.
Para a realização do ensaio do limite de plasticidade, deve ser feito conforme norma, NBR 7180 (ABNT,2016), que prescreve que deve ser utilizado metade da quantia de solo que foi preparado e separado de acordo com a NBR 6457(ABNT2016), onde deve ser colocado
em uma cápsula de porcelana, e adicionado água destilada em pequenos incrementos, e realizar um amassamento de 15 a 30 minutos, e então tomar cerca de 10gramas de amostra assim preparada e formar uma pequena bola, que deve ser rolada sobre placa de vidro com pressão suficiente da palma da mão para lhe dar a forma de cilindro, se a amostra se fragmentar antes de atingir o diâmetro de 3 mm, retorná-lo à capsula de porcelana, adicionar água destilada, homogeneizar durante 10 min, e rolar sobre a placa de vidro novamente, quando a amostra estiver com 3 mm e comprimento de 100 mm verificado com gabarito de comparação, quando fragmentado, transferir imediatamente as partes do mesmo para um recipiente adequado, para determinação de umidade, repetir esse procedimento pelo menos três valores de umidade. Considerar satisfatórios os valores de umidades obtidos quando, de, pelo menos, três, nenhum deles diferir da respectiva média de mais de 5% dessa média, o valor de limite de plasticidade (LP), será a média desses valores em porcentagem.
3.4.2 Massa Especí ica Real dos Grãos
Para a determinação da massa específica foi utilizado norma da NBR 6458(ABNT2017), que é pelo método do picnômetro, onde está representado nas Figuras 26 e 27, que respectivamente apresenta picnômetro com água e solo, e na seguinte apresenta picnômetro em processo de retirada de vazios de ar.
Fonte: Autoria Própria (Abril 2018)
___________________________________________________________________________
A norma determina que deve ser utilizado um picnômetro, onde primeiramente deve ser pesado este estando vazio, seco e limpo, após esta etapa é colocado a amostra ou material e realizado a pesagem, e então coloca-se água destilada até cobrir, com excesso, a amostra, depois deve ser aquecido o picnômetro, deixando ferver pelo menos 15 minutos, para expulsar todo ar existente entre as partículas do solo, agitando-o para evitar superaquecimento, deixar o picnômetro esfriar ao ambiente, completa-se de água, então deve ser realizado novamente a pesagem, cuidando a temperatura em que foi realizado essas pesagens. A equação de densidade real do solo é expressa por:
D= P 2−P 1
(P 4−P 1)−(P 3−P)
D – densidade real do solo à temperatura t; P1 – peso do picnômetro vazio e seco, em g; P2 – peso do picnômetro mais amostra, em g;
P3 – peso do picnômetro mais amostra, mais água, em g; P4 – peso do picnômetro mais água, em g.
O valor da densidade real deverá ser referido à temperatura de 20°C, calculado do valor referido à água à temperatura.
Fonte: Autoria Própria (Abril 2018)
3.4.3 Ensaio de Compactação
Conforme manual de pavimentação de 2006 o ensaio original para determinação da umidade ótima e da massa específica aparente seca máxima de um solo é o ensaio de Proctor, proposto em 1933, pelo engenheiro americano que lhe deu o nome. Este ensaio, hoje em dia conhecido como ensaio de Proctor, padronizado pelo DNER, consiste em compactar uma amostra dentro de um recipiente cilíndrico, com aproximadamente 1000 cm³, em três camadas sucessivas, sob a ação de 25 golpes de um soquete, pesando 2,5 kg, caindo de 30 cm de altura. A última revisão da norma feita pela NR7182(ABNT2016) , a mesma apresenta como deve ser realizada o ensaio. A primeira etapa para obter a umidade ótima, é destorroando no almofariz o material, reduzindo os diâmetros dos grãos de solo, para começar o ensaio deve ser determinado previamente que tipo de energia será utilizado, as energias são divididas em energia normal, onde pode ser utilizado um cilindro de 10 cm de diâmetro, e altura de 12,73 cm com volume de 1000 cm³ é submetida a 26 golpes de um soquete com peso de 2,5 kg e caindo de 30 cm de altura, para energia intermediária pode ser utilizado um cilindro de 15,24 cm de diâmetro, 11,4 cm de altura, onde utiliza um soquete de 4,536 kg e com altura de queda de 45,7 cm, para energia modificada só aumentaria a quantidade de golpes para 55, podemos observar na figura 28.
Fonte:NBR 7182(ABNT,2016)
Após determinado a energia a ser utilizada então deve ser separado a quantidade de material já seco após estufa para ser realizada a compactação.
___________________________________________________________________________
Despeja-se o material em uma bandeja, onde deve ser acrescentado água destilada gradativamente, de forma a obter uma umidade 5% menor que a umidade ótima presumível, após completa homogeneização, o material pode ser moldado no cilindro conforme Figura 12, após realizado segunda camada deve ser coletada uma amostra do material, para posterior determinação de umidade, depois da compactação da última camada, retirar o cilindro complementar, depois de escarificar o material em contato com sua parede, com auxílio de espátula, deve haver um excesso de no máximo 10 mm de material acima do molde, que devera ser rasado com auxílio de régua biselada, feito isso remover o cilindro de sua base e realizar pesagem do mesmo. Repetir esse processo até que se encontre cinco pontos de umidade de onde poderá ser visualizado uma curva com a umidade ótima, por massa específica aparentemente seca, NBR 7182(ABNT,2016).
Na realização do ensaio de Proctor, para encontrar a umidade ótima e a densidade do solo, foi utilizado a norma da a NBR 7182 (ABNT ,2016), onde foi utilizado como energia de compactação, a energia intermediaria, que a norma indica que para realização do ensaio deve utilizar o cilindro grande, divididos em cinco camadas, e em cada camada deve ser realizado 26 golpes com o soquete grande. Primeiramente, foi realizado esse ensaio para determinação de umidade ótima e de densidade específica para o solo presente no local da rodovia VRS-867. Na Figura 29 pode ser observado o solo compactado com diferente umidades, para um percentual de 100% de solo. Na Figura 30, pode ser observado o solo preparado com peso prescrito em norma, para posterior adicionamento de água para determinação de umidade ótima.
Fonte: Autoria Própria (Abril 2018)
Fonte: Autoria Própria (Abril 2018)
3.4.4 Capacidade de Suporte - Ensaio de CBR
O Manual de pavimentação,2006, explica que o ensaio de CBR(California Bearing Ratio), ou (ISC)Índice de Suporte Califórnia, consiste na determinação da relação entre a pressão necessária para produzir uma penetração de um pistão num corpo de prova de solo, e a pressão necessária para produzir a mesma penetração numa brita padronizada. A realização desse ensaio deve ser realizado conforme norma da NBR 9895,(ABNT 2017).
Na realização do ensaio, deve-se moldar o corpo de prova em cinco camadas iguais, a energia de compactação deve ser realizada dependendo de aonde será aplicado o material, para camada de base e sub-base, deve ser realizado em energia intermediária, ou modificada, podendo variar a quantidade de golpes por camada, que são respectivamente 26 e 55 golpes. Após compactada deve ser retirado o excesso de material que está sobre o corpo de prova. Depois de compactado os corpos de prova, os mesmos devem ser colocados em um tanque de água, onde deverá ficar durante quatro dias. No final desses quatro dias, é realizado a penetração de um cilindro, com ajuda de uma prensa, onde é realizado essa penetração a uma velocidade constante de 0,05 pol/min. Adota-se para o índice CBR o maior dos valores obtidos nas penetrações de 0,1 e 0,2 polegadas.
A NBR 9895,(ABNT 2017) também prescreve, que em cada corpo de prova, no espaço deixado pelo disco espaçador deve ser colocada a haste de expansão com os pesos anelares. Essa sobrecarga deve ter massa superior a 4,536 kg. Adapta-se, ainda, na haste de expansão, um extensômetro fixo ao tripé porta-extensômetro, colocado na borda superior do ___________________________________________________________________________
cilindro, destinado a medir as expansões ocorridas, que devem ser anotadas de 24 em 24 horas, em porcentagens da altura inicial do corpo de prova.
Para os resultados dos ensaios de expansão e de CBR o manual de pavimentação do DNIT,2006, e as especificações gerais estabelecidas pelo DAER,1998, mostram que para subleito, a expansão máxima estabelecida deve ser menor ou igual a 2%, e um CBR maior que 2%, já para reforço de subleito, a expansão não deve ser aior do que 1%, e com o mesmo valor de CBR, para sub-base, o valor de CBR deve ser maio que 20%, e com uma porcentagem de expansão menor do que 1%, para a camada de base, os resultados de CBR devem ser maiores que 80%, e com um expansão máxima de 0,5%.
Na realização de ensaio de CBR (California Bearing Ratio), foi feito conforme norma da NBR 9895, (ABNT.2016), a onde os corpos de provas eram moldados na umidade ótima onde pode ser observado na Figura 31, e então deixados imersos em água durante 96 horas, observado seus comportamentos conforme expansão, utilizando equipamento de extensômetro, na Figura 32 apresenta esses moldes, que serão deixados imersos, após estes quatro dias, os corpos de provas, geralmente quatro por vez, eram levados para o laboratório de Ijuí, para realização de ensaio de penetração, onde utilizava uma prensa manual conforme Figura 33.
Fonte: Autoria própria (Junho 2018)
Fonte: Autoria Própria (Junho 2018)
Fonte: Autoria Própria (Junho 2018)
___________________________________________________________________________
Figura 32: Imersão de corpos de prova
➢ Ensaio com estabilização de solo emulsão cascalho
O primeiro ensaio com estabilização, foi o de Compactação, onde foi aplicado cascalho a uma porcentagem de 30% cascalho e 70% solo, e também com 50% de cascalho e 50% de solo. O cascalho utilizado era o passante na peneira de 19 mm, e retido na peneira de 12,5 mm. Pode ser visualizado o ensaio e as estabilizações nas Figuras 34, 35 e 36. Com essas estabilizações, o solo foi preparado com três maneiras de estabilização, como pode ser observado na Figura 37.
Fonte: Autoria Própria (Junho 2018)
Fonte: Autoria Própria (Junho 2018)
Figura 35: Ensaio de compactação com 70%solo-30%cascalho Figura 34: Preparação de Amostra com 70% solo e 30%
Fonte: Autoria Própria (Junho 2018)
Fonte: Autoria Própria (Junho 2018)
Outro ensaio que foi realizado com a adição de cascalho foi o ensaio de CBR, onde poderia ser observado a diferença entre as três porcentagens de solo. Estes ensaios, foram realizados com estabilização, de 30% de solo e 70% de cascalho, e 50% de solo e 50% de cascalho.
A última estabilização foi com a aplicação da emulsão asfáltica, onde foi levado em conta as fórmulas de Vogt e Duriez.
Para determinação do teor de asfalto residual foi utilizado como coeficiente de modulo de riqueza igual a 2, diferenciando assim das dissertações de Pacheco,2011 e de Sant’Ana 2009, onde foram utilizados valores de 1,5, descrevendo que seria para rodovias para baixo volume de tráfego, e que com o aumento dessa resultante a estabilização teria melhores resultados. Com a realização dos ensaios foi observado que com a aplicação da EAP, não era ___________________________________________________________________________
Figura 36: Mistura de 50%-50% e 70%-30%
