Aula 00

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Prof. Marcus V. Campiteli www.estrategiaconcursos.com.br

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AULA 0: TERRAPLENAGEM E ESTRADAS

Olá, Pessoal

Saiu o edital para Especialista em Regulação de Serviços de Transportes Terrestres da ANTT, na área de Engenharia Civil (cargo 13).

São 23 vagas iniciais e vão corrigir a prova discursiva de 58 candidatos. O prazo deste concurso é de 1 ano após a homologação do resultado final, prorrogável por mais 1 ano. Portanto, há a possibilidade de chamarem bem mais candidatos do que os 23 iniciais, conforme os concursos anteriores.

A prova está marcada para o dia 11 de agosto de 2013. Portanto, dá tempo de se preparar, desde que de forma objetiva e focada. E esse é o objetivo deste curso, ao apresentar a vocês a teoria das normas e livros de forma consolidada e amigável, juntamente com as questões do Cespe relativas aos assuntos tratados.

Faz parte da prova específica, matérias de Terraplenagem e Estradas, previstas nos subitens 1.5 e 1.6 do edital. Além disso, iremos abordar, também, o item 7 (conservação rodoviária). O curso que oferecemos abrangerá as matérias desses itens.

O desafio do estudo dessa especialidade é conseguir objetividade diante da sua vasta abrangência. Essa é a contribuição que almejamos alcançar com este curso. Afinal, o edital já está na praça. Não temos tempo a perder.

Este curso está constituído por 4 aulas além desta, demonstrativa. As aulas serão divididas da seguinte forma e com as seguintes datas estimadas:

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Aula 0: Especificação de materiais: características físicas (imediato)

Aula 1: Terraplenagem (17/6) Aula 2: Pavimentação (24/6) Aula 3: Drenagem (1/7)

Aula 4: Conservação Rodoviária (8/7)

Agora, deixem-nos apresentar. Somos engenheiros civis formados pelo Instituto Militar de Engenharia – IME e trabalhamos como auditor de controle externo no Tribunal de Contas da União – TCU.

Fábio Amorim

Nesses nove anos de minha experiência profissional sempre atuei com obras rodoviárias. Durante cinco anos, trabalhei como engenheiro militar, atuando na construção de rodovias. Posteriormente, durante um ano, trabalhei como especialista em regulação na Agência Nacional de Transportes Terrestres, atuando diretamente na fiscalização das concessões rodoviárias. Atualmente, no TCU, realizo auditorias nas obras rodoviárias executadas por meio de recursos federais.

Na área de concursos, esta é a terceira parceira com o prof. Marcus e com o Estratégia Concursos. Ano passado lançamos um curso de obras rodoviárias para o concurso público do DNIT, o qual teve uma ótima avaliação dos alunos.

Na minha vida de concurseiro, nos concursos voltados à engenharia civil, obtive êxito nos concursos da ANTT (2008), MPOG (2008) e TCU (2009), cujos assuntos cobrados guardam grande consonância com os assuntos exigidos no Edital da ANTT.

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Marcus V. Campiteli

Trabalhei durante seis anos como engenheiro militar e estou a sete no TCU, dos quais quatro na Secob (antiga secretaria de obras), sempre participando de auditorias em obras públicas.

Fiz mestrado em engenharia civil na UnB e concluí com a dissertação: Medidas para Evitar o Superfaturamento em Obras Públicas decorrente dos Jogos de Planilha.

Na trajetória de concursos, após a elaboração de resumos, resolução de muitas questões do Cespe e estudo focado, obtive aprovação nos concursos de Perito da Polícia Federal em Engenharia Civil, em 2004, e Auditor Federal de Controle Externo do TCU na área de obras públicas, em 2005. Hoje trabalho neste último.

Na área de aulas, ministrei cursos de engenharia civil, presenciais e à distância, para o concurso do TCU de 2009 e 2011 (Cathedra e Grancursos, chegando a 70% de aprovação), TCM/RJ de 2011, TC/DF de 2012, TC/ES 2012, Câmara dos Deputados de 2012, CGU de 2012, Perito da Polícia Federal 2012, INPI 2013, CNJ 2013, DNIT 2013 e CEF 2013.

Agora que vocês nos conheceram um pouco melhor, retornemos ao nosso curso.

Para a elaboração da teoria e resolução das questões de obras rodoviárias, buscam-se as definições existentes nos manuais e normas de serviço do DNIT. Eventualmente, poderão ser utilizadas outras fontes oficiais, tais como normas do DER-SP. Isso é importante porque, como vocês verão nas questões, parte relevante delas é tirada dessas fontes oficiais. Adota-se subsidiariamente livros de autores renomados, a exemplo do Milton Vargas, Homero Pinto Caputo, apostilas do IME e outros.

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A ideia de tirar as resoluções das fontes oficiais é direcionar o estudo de vocês, mostrar a fonte das questões. Com o curto espaço de tempo disponível e com a quantidade de matérias cobradas não há como estender muito o estudo.

Essa metodologia visa à objetividade buscada neste curso, cuja finalidade é o acerto máximo das questões da prova. Propõe-se a leitura adicional das fontes oficiais citadas, todas acessíveis livremente no sitio do DNIT.

Vale lembrar ainda que as aulas não têm como objetivo ensinar os assuntos nos moldes como é feito durante os cursos de graduação. O objetivo principal dessas aulas é expor os tópicos mais importantes de cada matéria, de uma forma clara e objetiva, possibilitando, assim, o acerto das questões do concurso vindouro.

As questões estarão dispostas de forma didática por assunto e não por banca ou prova.

Ao longo das aulas, compartilharemos com vocês dicas de técnicas de estudo que já deram certo com muitos candidatos, inclusive conosco.

Ao final da parte das questões comentadas, listaremos as questões apresentadas novamente, sem os comentários, para que vocês possam treinar. Logo após, encontrar-se-á o gabarito.

Críticas e sugestões poderão ser encaminhadas ao seguinte endereço de e-mail: marcus_campiteli@hotmail.com.

Então, vamos à aula demonstrativa para que vocês possam conhecer melhor o que encontrarão ao longo do curso, no que tange às questões comentadas!

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AULA 0: MATERIAIS – CARACTERISTICAS FÍSICAS

SUMÁRIO PÁGINA APRESENTAÇÃO DO CURSO 1 1. LIGANTES ASFÁLTICOS 5 2. AGREGADOS 35 3. SOLOS 49 4. QUESTÕES COMENTADAS 70

5. LISTA DE QUESTÕES APRESENTADAS NA AULA 80

6. GABARITO 95

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 96

Olá, Pessoal

Serão objetos de estudo desta aula os ligantes asfálticos e agregados da pavimentação asfáltica, além dos solos utilizados nas obras de terraplenagem e pavimentação. Então, mãos à obra!

1. OS LIGANTES ASFÁLTICOS

O asfalto é um material amplamente utilizado nas rodovias brasileiras. Estima-se que 95% das estradas sejam pavimentadas por um revestimento asfáltico.

Sendo assim, diversas propriedades do asfalto justificam a sua ampla utilização. Podemos citar as seguintes:

 Ligante – proporciona uma grande adesividade com os agregados que compõe uma mistura asfáltica;

 Impermeabilizante – proporciona uma proteção da rodovia quanto à penetração de água na sua estrutura;

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 Pouco Reativo – proporciona um comportamento inerte em relação

aos demais elementos que convivem no mesmo ambiente que o asfalto, garantindo, assim, uma boa durabilidade ao pavimento. É importante destacar a definição dos principais termos que envolvem o asfalto:

Betume: comumente é definido como uma mistura de

hidrocarbonetos solúvel no bissulfeto de carbono;

Asfalto: mistura de hidrocarbonetos derivados do petróleo de forma

natural ou por destilação, cujo principal componente é o betume, podendo conter ainda outros materiais, como oxigênio, nitrogênio e enxofre, em pequena proporção;

Alcatrão: é uma designação genérica de um produto que contém

hidrocarbonetos, que se obtém da queima ou destilação do carvão, madeira, etc. É um produto que não é mais usado em pavimentação haja vista seu poder cancerígeno e sua baixa qualidade como ligante.

Produção

A obtenção do asfalto é feita a partir do refino do petróleo, ocasião em que são separadas frações leves (gasolina, diesel, querosene, etc.) e frações pesadas, como o cimento asfáltico de petróleo (CAP).

Este último, o CAP é o principal ligante asfáltico utilizado na pavimentação. Já os demais ligantes são obtidos a partir do CAP.

Os tipos de ligantes asfálticos

Podemos classificar da seguinte forma os principais ligantes asfálticos disponíveis para a pavimentação no Brasil:

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b) Asfaltos modificados por polímero;

c) Asfaltos modificados por borracha de pneus; d) Asfaltos diluídos;

e) Emulsões asfálticas.

Pessoal, depois dessa breve introdução, vamos falar especificamente sobre cada um dos tipos de ligantes asfálticos e suas propriedades físicas!

CIMENTOS ASFÁLTICOS DE PETRÓLEO (CAP)

No Brasil, utiliza-se a denominação CAP para os asfaltos obtidos a partir da destilação do petróleo. Desse modo, o CAP é constituído por uma mistura de hidrocarbonetos (cerca de 95%) e outros elementos em pequenas proporções como oxigênio, enxofre, nitrogênio e alguns metais.

Em temperatura ambiente, o CAP apresenta um comportamento extremamente viscoso. Em razão disso, o CAP deve ser aquecido em altas temperaturas durante a sua estocagem, manuseio e aplicação.

No entanto, as temperaturas de estocagem manuseio e aplicação devem ser limitadas em 177ºC, caso contrário, se aquecido demais, o CAP pode perder grande parte de suas propriedades físicas, prejudicando sua qualidade e desempenho, e, consequentemente, afetando negativamente o revestimento asfáltico executado. A essa deficiência, dá-se o nome de envelhecimento do asfalto.

Na realidade, ao aquecer excessivamente o CAP, há uma perda de suas frações mais voláteis, ocorrendo uma oxidação da composição, deixando o asfalto quebradiço, mais viscoso e menos flexível.

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Tanque de estocagem do asfalto

Portanto, o CAP deve ser mantido a menor temperatura possível, de modo manter suas propriedades, sem impossibilitar seu manuseio e aplicação.

Utilização

Em obras rodoviárias, o cimento asfáltico atua como um ligante dos demais elementos de uma mistura asfáltica, normalmente constituída de agregados minerais e outros materiais de enchimento.

Revestimento asfáltico Cimento Asfáltico de Petróleo Agregados minerais (brita e areia) Materiais de enchimento (filler)

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Propriedades Físicas

As propriedades físicas dos cimentos asfálticos estão intrinsecamente associadas à sua temperatura. Em baixas temperaturas, o CAP se comporta quase como um sólido. Já para temperaturas mais altas, o CAP se apresenta mais fluido.

Assim, para cada faixa de temperatura, são esperados determinados desempenhos do asfalto, os quais são avaliados por meio de diversas medições padronizadas, como veremos a seguir. Dureza

A dureza é uma medida da consistência dos asfaltos. Para a determinação da dureza é realizado o ensaio de penetração, normatizado pela ABNT NBR 6576/98 e Norma DNIT 155/2010-ME1_.

Resumidamente, esse ensaio consiste na penetração de uma agulha padrão de 100g numa amostra de CAP, por 5 segundos, à temperatura de 25ºC. A dureza é representada pela profundidade da penetração, em décimos de milímetro.

Os resultados dos ensaios de penetração são utilizados para classificar os cimentos asfálticos no Brasil.

A partir de julho de 2005, segundo Resolução da ANP2_{n° 19} de 20053, somente são produzidos quatro tipos de cimentos asfálticos de petróleo no Brasil: CAP 30-45, CAP 50-70, CAP 85-100 e CAP 150-200.

Esses números associados representam a faixa de penetração a qual o CAP deve possuir. Assim, o CAP 50-70, por

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Disponível em http://ipr.dnit.gov.br/normas/DNIT155_2010_ME.pdf 2

Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis

3_{Disponível em}

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exemplo, deve possuir uma penetração entre 50 e 70 décimos de milímetro.

Penetrômetro Universal: equipamento utilizado no ensaio de penetração.

Analogamente, no caso do CAP 30-45, sua penetração varia de 30 a 45 décimos de milímetro. Sendo assim, com uma penetração menor, o CAP 30-45 possui uma maior dureza, ou seja, é mais consistente e mais viscoso em comparação ao CAP 50-70.

Viscosidade

A viscosidade é uma propriedade física que caracteriza a resistência de um fluido ao escoamento.

Conceitualmente, a viscosidade pode ser representada pela seguinte fórmula: 𝜂 = 𝑇 Δ𝑑/Δ𝑡 Onde: T = tensão aplicada; Δ𝑑/Δ𝑡 = velocidade de deformação

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Desse modo, os materiais mais viscosos se deformam numa velocidade menor, se comparados aos menos viscosos, quando submetidos à determinada tensão.

A viscosidade normalmente é associada à consistência do material. Assim:

 Materiais mais viscosos são mais consistentes, ou menos fluidos;  Materiais menos viscosos são menos consistentes, ou mais fluidos.

A viscosidade do asfalto convencional é medida no Brasil por meio do ensaio de viscosidade Saybolt-Furol4, normatizado pela ABNT-NBR 14950/2003.

Resumidamente, o ensaio consiste em inserir o asfalto dentro de um recipiente, e aquecê-lo em determinadas temperaturas. No caso do CAP, a viscosidade é medida a 135ºC, 150ºC e 177°C. Após o aquecimento, o asfalto escoa por um orifício até atingir o volume de 60ml. Assim, a medida de viscosidade é representada pelo tempo pelo qual o asfalto escoa no aparelho até completar esse volume, sendo a unidade da medida em segundos Saybolt-Furol (SSF).

As normas brasileiras exigem do CAP 50-70, por exemplo, uma viscosidade mínima de 141 SSF a 135ºC.

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Vídeos disponíveis em

http://transportes.ime.eb.br/MATERIAL%20DE%20PESQUISA/LABOTATORIO/LAB%20LIGANTES/03_ensa ios_cimento_asfaltico_04.htm#ViscosidadeSayboltFurol

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Viscosímetro Saybolt-Furol

A importância da medida da viscosidade dos asfaltos não se limita ao seu enquadramento nas especificações vigentes. O estudo da viscosidade também se faz importante para se determinar a faixa ideal de temperatura que o asfalto deve possuir durante a sua mistura com os agregados, proporcionando, assim, uma perfeita cobertura dos mesmos. Essa faixa deve ser estabelecida pelas temperaturas cujas viscosidades variam de 75 SSF e 95 SSF, como demonstra o gráfico abaixo.

O estudo de viscosidade também se faz necessário para determinar a faixa de temperatura ideal de compactação do pavimento asfáltico quando o mesmo é aplicado na pista. Essa faixa deve corresponder às temperaturas cujas viscosidades estejam no intervalo de 125 SSF e 155 SSF, como indica o gráfico a seguir.

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Outra característica importante que se demonstra pelo gráfico acima, é que a viscosidade varia de forma inversa em relação à temperatura. Assim, temperaturas inferiores ensejam num comportamento mais viscoso (ou mais consistente) do asfalto.

Outras medidas físicas

Além da dureza e da viscosidade, diversas outras avaliações foram incorporadas às normas de asfaltos com o objetivo de analisar o desempenho do ligante nas obras de pavimentação asfáltica.

Iremos tratar adiante dessas avaliações!

Ponto de amolecimento

O ponto de amolecimento também é uma medida empírica, e se refere à temperatura na qual o asfalto adquire determinada condição de escoamento, de fluidez. Essa condição é justamente o amolecimento do asfalto.

Como exemplo, as normas brasileiras exigem do CAP 50-70 um ponto de amolecimento mínimo de 46ºC.

T1 T2 T3 T4 75 95 125 155 Temperatura °C Log Viscosidade (SSF) Faixa de Compactação Faixa de Mistura

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O ensaio por meio do qual se obtém o ponto de amolecimento é normatizado pela ABNT NBR 6560/2000 (Ensaio de anel e bola5_{). O DNIT normatiza esse ensaio por meio da Norma} 131/2010-ME.6

Em suma, o ensaio consiste em inserir uma pequena amostra de asfalto em meio a um anel metálico padronizado e sob uma bola de aço também padronizada. Essa amostra é imersa em um recipiente com água e aquecida a uma taxa de 5ºC/minuto. O ponto de amolecimento é obtido quando a bola de aço atinge a placa de aço que faz parte do conjunto padronizado.

Conjunto padronizado utilizado no ensaio de ponto de amolecimento (anel e bola)

Ductilidade

A ductilidade é a capacidade do asfalto de se alongar na forma de um filamento. Por meio dessa característica, é possível avaliar a coesão dos asfaltos.

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Vídeos do ensaio disponíveis em

http://transportes.ime.eb.br/MATERIAL%20DE%20PESQUISA/LABOTATORIO/LAB%20LIGANTES/03_ensa ios_cimento_asfaltico_03.htm#PontodeAmolecimento

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O ensaio que normatiza essa avaliação é a ABNT NBR 6293/2001. O DNIT também normatiza esse ensaio por meio da norma DNIT 163/98-ME7_.

Basicamente, o ensaio consiste em inserir uma amostra de asfalto em um molde padronizado, o qual é imerso na água, a uma temperatura de 25º C, e esticado em um aparelho, chamado de ductilômetro8_.

A medida de ductilidade é obtida pelo alongamento da amostra, em centímetros, antes da ruptura da amostra de asfalto.

Para o CAP 50/70, por exemplo, a ductilidade deve ser de, no mínimo, 60 cm.

Ensaio de ductilidade em execução

Solubilidade

A solubilidade é uma medida que tem por objetivo verificar a pureza do asfalto, sendo utilizado para medir a quantidade de betume presente na amostra de asfalto. As especificações técnicas

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Disponível em http://ipr.dnit.gov.br/normas/DNER-ME163-98.pdf 8

http://transportes.ime.eb.br/MATERIAL%20DE%20PESQUISA/LABOTATORIO/LAB%20LIGANTES/03_ensa ios_cimento_asfaltico_02.htm#Dutilidade

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exigem um grau de pureza de, no mínimo 99,5% para os cimentos asfálticos.

Para a solubilidade ser avaliada, é realizado um ensaio9_, normatizado pela ABNT NBR 14855/2002. Basicamente, o ensaio consiste em misturar o asfalto a um solvente (tricloroetileno, normalmente), e, após isso, filtrar essa mistura através de um cadinho perfurado.

A quantidade de material retido no cadinho representa as impurezas do asfalto.

Ponto de Fulgor

O ponto de fulgor representa a menor temperatura na qual os vapores emanados pelo asfalto se inflamam em contato com uma chama padronizada.

Vimos nesta aula que o asfalto pode ser aquecido a temperaturas de até 177ºC. Deve-se assegurar, porém, que, nessa temperatura, não exista riscos de explosões ou incêndios.

Assim, a norma estabelece que o ponto de fulgor deva ser de, no mínimo, 235ºC para os cimentos asfálticos, o que dá certa segurança para o manuseio na temperatura limite de 177ºC.

A norma brasileira10 que regra esse ensaio é a ABNT NBR 11341/2004, sendo que o equipamento utilizado nesse ensaio é representado pela figura a seguir (Vaso Cleveland).

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http://transportes.ime.eb.br/MATERIAL%20DE%20PESQUISA/LABOTATORIO/LAB%20LIGANTES/03_ensa ios_cimento_asfaltico_02.htm#SolubilidadeTeordeBetume

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http://transportes.ime.eb.br/MATERIAL%20DE%20PESQUISA/LABOTATORIO/LAB%20LIGANTES/03_ensa ios_cimento_asfaltico_02.htm#PontodeFulgor

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Equipamento utilizado no ensaio de Ponto de Fulgor

Espuma

Os cimentos asfálticos de petróleo não devem conter água. O asfalto aquecido misturado com água pode gerar espumas em razão da formação de bolhas de água aquecidas.

Desse modo, a liberação dessas bolhas após o aquecimento pode causar explosões, implicando em acidentes tanto no armazenamento quanto no transporte dos asfaltos.

Apesar de não haver ensaios normatizados para verificar a presença de água no CAP, o normativo vigente estabelece que o CAP não pode apresentar espuma quando aquecido a 175ºC11_.

Assim, juntamente com o ensaio de ponto de fulgor, é um ensaio que atesta a segurança do asfalto utilizado.

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Vídeos disponíveis em

http://transportes.ime.eb.br/MATERIAL%20DE%20PESQUISA/LABOTATORIO/LAB%20LIGANTES/03_ensa ios_cimento_asfaltico.htm#EspumaÁgua

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Suscetibilidade Térmica

O pavimento asfáltico está sujeito à variação que ocorre na temperatura ambiente ao longo de sua vida útil.

Apesar dessa variação, para ser utilizado em serviços de pavimentação, é desejável que não haja alterações significativas das propriedades mecânicas dos asfaltos.

Para avaliarmos a sensibilidade do asfalto à variação de

temperatura, podemos utilizar uma medida chamada de

suscetibilidade térmica, criada a partir da aplicação do procedimento formulado por Pfeiffer e Van Doormaal, por meio do qual é obtido o índice de suscetibilidade térmica, ou índice de penetração (IP):

𝐼𝑃 =

20−500(tan 𝛼)

1+50(tan 𝛼) ,

Onde:

tanα =log 800−log P_{PA −25} ;

PA = temperatura do ponto de amolecimento do CAP (em ºC); P = Penetração do CAP (em décimos de milímetro)

As normas brasileiras exigem que os cimentos asfálticos tenham um índice de suscetibilidade entre -1,5 e +0,7.

Valores superiores a +1 indicam asfaltos oxidados, pouco sensíveis a elevadas temperaturas e quebradiços em temperaturas mais baixas. Já os valores de IP inferiores a -2 indicam asfaltos muito sensíveis a elevadas temperaturas.

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ASFALTOS MODIFICADOS POR POLÍMERO

Os asfaltos modificados por polímero são uma classe especial de cimentos asfálticos, cujas composições são obtidas a partir da adição de polímeros elastômeros ao cimento asfáltico convencional.

Por definição, esses polímeros são macromoléculas sintéticas, com propriedades elásticas, e, quando aquecidos, se decompõe antes do amolecimento.

Por meio dessas modificações, os cimentos asfálticos têm suas propriedades melhoradas em relação ao asfalto convencional, entre as quais podemos citar:

 Aumento da resistência à formação de trilhas de roda;  Aumento da resistência ao envelhecimento e oxidação;  Aumento da vida de fadiga;

 Aumento da flexibilidade e elasticidade (elastômeros);  Redução dos custos de manutenção dos pavimentos.

A melhoria de desempenho proporcionada pelos asfaltos modificados resulta em um custo mais elevado das obras. Normalmente, o custo desses asfaltos é cerca de 50% superior ao dos asfaltos convencionais.

Sendo assim, os asfaltos modificados são indicados para rodovias com tráfego pesado, e com condições adversas de clima, onde o benefício necessário de desempenho compense o custo de construção a maior.

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Propriedades Físicas

A Resolução nº 32/201012_{da ANP estabelece os padrões de} qualidade esperados dos cimentos asfálticos modificados por polímeros elastoméricos.

Muitas das exigências se referem às propriedades físicas que já vimos nesta aula, como a penetração, o ponto de amolecimento, entre outros.

A referida norma classifica os asfaltos modificados nos seguintes tipos: CAP 55/75-E, CAP 60/85-E e CAP 65/90-E.

IMPORTANTE!

Dissemos anteriormente que a classificação dos cimentos asfálticos convencionais se dá por meio do ensaio de penetração. Como exemplo, citamos o caso do CAP 50/70, que possui uma penetração que varia de 50 a 70 décimos de milímetro.

No caso dos asfaltos modificados, porém, o critério de classificação é dado por meio de duas propriedades físicas: o ponto de amolecimento e a recuperação elástica. De tal forma, por exemplo, o CAP 60/85-E possui um ponto de amolecimento mínimo de 60ºC. Trataremos, agora, da recuperação elástica.

Recuperação elástica ou retorno elástico

O comportamento elástico é característico dos asfaltos modificados. Sendo assim, por meio do ensaio normatizado pela ABNT, NBR 14.756/2004, pode-se avaliar o percentual de

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Disponível em

http://nxt.anp.gov.br/nxt/gateway.dll/leg/resolucoes_anp/2010/setembro/ranp%2032%20-%202010.xml

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recuperação elástica do asfalto. Tal ensaio também é normatizado pelo DNIT, por meio da Norma 130/2010-ME13_.

Para o ensaio de recuperação elástica também é utilizado o ductilômetro (equipamento do ensaio de ductilidade), com a utilização de um molde diferenciado.

Basicamente, o ensaio consiste em esticar o molde em 20 

0,5cm (L1) a uma velocidade de 5cm/min. Após isso, o ligante é seccionado com o auxílio de uma tesoura, e, em seguida, o material é deixado em repouso no equipamento durante 60 minutos, a 25ºC.

Com isso, a parte esticada do asfalto tende a retornar ao tamanho original.

Depois, o ductilômetro é manuseado até que as duas extremidades do corpo de prova encostem uma na outra, quando é feita outra medida (L2) no equipamento.

Assim, o percentual de recuperação elástica é calculado pela expressão:

𝑅𝐸 % =𝐿1 − 𝐿2

𝐿1 𝑥 100

Como dissemos anteriormente, a recuperação elástica é um dos critérios de classificação dos asfaltos modificados. Assim, o CAP 60/85-E deve possuir uma recuperação elástica, mínima, de 85%.

A imagem abaixo evidencia como esse ensaio consegue diferenciar um asfalto convencional e um asfalto modificado.

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A amostra inferior, de asfalto modificado, mostra uma elasticidade

maior que a amostra superior, de asfalto convencional.

A imagem a seguir demonstra o comportamento das mesmas amostras após o corte.

Pode-se perceber que o retorno elástico da amostra inferior, de asfalto modificado, é maior que o da amostra superior.

Viscosidade

Pessoal, quando falamos sobre a viscosidade dos cimentos asfálticos convencionais, explicamos que sua medida era estabelecida empiricamente por meio do viscosímetro Saybolt-Furol, estão lembrados?

Todavia, para os asfaltos modificados por polímeros, a viscosidade é medida por outro equipamento, chamado de viscosímetro Brookfield, amplamente utilizado na Europa e nos Estados Unidos.

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Viscosímetro Brookfield

Apesar de ser um equipamento mais caro que o Saybolt-Furol, a vantagem da utilização desse equipamento é a possibilidade de obter a curva viscosidade x temperatura de forma mais rápida, e com apenas uma amostra.

ASFALTOS MODIFICADOS POR BORRACHA DE PNEUS

Além do polímero, outra forma de incorporar benefícios ao asfalto, melhorando seu desempenho, é por meio da adição de borracha de pneus.

Existe também um ganho ambiental com essa adição, pois são utilizados pneus inservíveis para a fabricação do asfalto-borracha, ou asfalto modificado por borracha moída de pneus.

Esse produto pode ser obtido de duas formas:

a) Terminal Blending – a borracha moída é adicionada ao asfalto convencional, e misturado em equipamentos especiais pelas empresas distribuidoras de asfaltos, sendo assim um produto estocável;

b) Continuous Blending – a borracha moída é adicionada ao asfalto convencional, e misturado no próprio local da obra, anteriormente à

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usinagem do concreto asfáltico, sendo assim um produto não estocável.

A Resolução nº 39/200814_{da ANP é que estabelece os} padrões de qualidade do asfalto-borracha do tipo Terminal Blending. Nessa norma, são definidos os desempenhos esperados quanto ao ensaio de penetração, ponto de amolecimento, ponto de fulgor, recuperação elástica, entre outros.

Além disso, são definidos os dois tipos de asfalto-borracha fabricados no Brasil: o AB-8 e o AB-22.

Características Físicas – Viscosidade

Pessoal, quanto ao asfalto-borracha, a viscosidade é uma característica importante, pois, por meio dessa medida é que são classificados os asfaltos-borracha.

Da mesma forma como o asfalto modificado por polímero, a viscosidade do asfalto-borracha é obtida por meio do viscosímetro Brookfield.

Assim, por exemplo, o AB-8 deve possuir uma viscosidade, a 175º C que varia entre 800 e 2000 cP [centiPoise]. O AB-22, entre 2200 e 4000 cP. 14 Disponível em http://nxt.anp.gov.br/nxt/gateway.dll/leg/resolucoes_anp/2008/dezembro/ranp%2039%20-%202008.xml?fn=document-frameset.htm$f=templates$3.0

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Utilização

O asfalto-borracha pode ser empregado na fabricação de concreto asfáltico, serviço esse normatizado pelo DNIT por meio da norma ES-112/200915.

Em linhas gerais, com o asfalto-borracha há uma sensível melhoria no desempenho do concreto asfáltico, com aumento da sua resistência e desempenho, o que garante uma vida útil mais prolongada ao revestimento.

Pessoal, vale ressaltar que esse aumento de desempenho é relativo, ou seja, varia conforme as características da rodovia, em termos de carga, clima e estrutura.

Como contrapartida, o custo do serviço quando utilizado o asfalto-borracha é maior em comparação ao asfalto convencional.

OS ASFALTOS DILUÍDOS

Pessoal, vimos que o asfalto deve ser aquecido a altas temperaturas para poder ser estocado, manuseado e transportado, estão lembrados?

Pois bem, para determinados usos, o manuseio e aplicação do CAP em altas temperaturas torna-se um inconveniente, além de trazer riscos de acidentes.

Dentro desse contexto é que surgem os asfaltos diluídos, ou “cut-backs”, os quais são fabricados a partir da mistura CAP com um diluente volátil, obtido também a partir do petróleo.

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Assim, com essa diluição, obtém-se um ligante asfáltico no estado líquido em temperaturas ambientes e, dessa forma, podendo ser estocado, manuseado e aplicado sem a necessidade de aquecimento.

Tipos

Existem dois tipos de asfaltos diluídos: cura média (CM) e cura rápida (CR).

A “cura” do asfalto diluído se refere à velocidade de perda dos elementos voláteis (solvente) após a sua aplicação.

Melhor explicando, o asfalto diluído, após a sua aplicação, perde os elementos voláteis que fazem parte da sua composição. Assim, após esse tempo de cura, o produto final volta a ter a consistência inicial do CAP, ou seja, semissólido.

Essa diferenciação da velocidade de cura (rápida e média) é conseguida a partir da utilização de diferentes tipos de solventes, da seguinte forma:

 CR: o solvente utilizado é a nafta, mais volátil, sendo que a cura ocorre numa velocidade maior (rápida);

 CM: o solvente utilizado é o querosene, menos volátil, e a cura ocorre numa velocidade menor (média).

A Resolução da ANP nº 30/200716_{estabelece as} especificações técnicas dos asfaltos diluídos fabricados no Brasil, dividindo em quatro categorias diferentes:

 Cura Rápida: CR-70 e CR-250;

16_{Disponível em}

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 Cura Média: CM-30 e CM-70.

Veremos adiante a diferença entre eles.

Utilização

O principal uso desse ligante em obras rodoviárias é no serviço de imprimação, que consiste na aplicação do asfalto diluído sobre uma superfície de base concluída, anteriormente à execução do revestimento asfáltico, com o objetivo de impermeabilizar e conferir aderência entre a camada de base e do revestimento.

Para esse serviço, o asfalto diluído CM-30 é o produto mais utilizado no Brasil.

ATENÇÃO!

Apesar de estarem normatizados no Brasil tanto os asfaltos de CM quando de CR, segundo a norma do DNIT (ES-144/2010)17_, devem ser utilizados no serviço de imprimação apenas os asfaltos diluídos do tipo CM.

Serviço de imprimação asfáltica onde é utilizado o asfalto diluído.

17

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Propriedades Físicas

As normas brasileiras estabelecem alguns critérios de qualidade a respeito asfaltos diluídos. A principal delas que merece ser citada é justamente aquela que classifica os asfaltos diluídos, trata-se da viscosidade cinemática.

Viscosidade Cinemática

A viscosidade cinemática é outra forma de medida da viscosidade dos materiais. Trata-se da razão entre a viscosidade e a respectiva massa específica do material. Nesse caso, a unidade de medida é o centistoke (cSt).

Assim, a classificação dos asfaltos diluídos provém do limite inferior de viscosidade cinemática admissível para cada tipo desse ligante.

Assim, o CM-30, por exemplo, tem uma viscosidade cinemática que varia de 30 a 60 cSt, a 60º C. Para o CM-70 a viscosidade cinemática varia de 70 a 140 cSt, na mesma temperatura de 60º C.

Por esses números, percebe-se que o CM-30 é menos viscoso que o CM-70, ou seja, é menos consistente e possui uma fluidez maior.

Como o CM-30 é menos viscoso, presume-se que seja utilizado menos CAP e mais solvente, se compararmos com o CM-70, correto?

E é realmente é isso que ocorre, o CM-30 possui cerca de 52% de CAP, enquanto que o CM-70, cerca de 63%.

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IMPORTANTE!

Assim, em razão dessa maior quantidade de CAP, o CM-70 é utilizado apenas quando da imprimação em camadas de bases com textura mais aberta. Para as bases mais usuais, de textura mais fechada, utiliza-se o CM-30.

Outras Propriedades Físicas

As demais propriedades físicas exigidas para os asfaltos diluídos já foram vistas anteriormente nesta aula. Tratam-se da viscosidade Saybolt-Furol e do Ponto de Fulgor.

AS EMULSÕES ASFÁLTICAS

A emulsão pode ser definida como a dispersão de pequenas partículas de um líquido em outro líquido, sendo que esses líquidos são imiscíveis.

Sendo assim, nas emulsões asfálticas, os líquidos imiscíveis são o CAP e a água.

Entretanto, a emulsão não se forma quando o CAP e a água são misturados, haja vista a elevada viscosidade do CAP.

Então, para que seja obtida uma emulsão, é necessário que o CAP seja transformado em pequenas partículas, possibilitando a sua dispersão na água.

Além disso, é utilizado um elemento auxiliar, chamado de agente emulsificante, como o objetivo de dar estabilidade à emulsão, evitando a reaproximação das partículas dispersas de CAP.

Assim, em linhas gerais, as emulsões asfálticas são compostas por:

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 30 a 50% de fase aquosa,

 50 a 70% de CAP e

 0,1 a 2,5% de agentes emulsificantes.

Vantagens

Podemos citar as principais vantagens da aplicação de emulsões asfálticas em obras rodoviárias:

- Excelente adesividade;

- Viabiliza a confecção de misturas com agregados mesmo úmidos; - Permite a estocagem do ligante em temperatura ambiente;

- Possibilita a estocagem de misturas asfálticas;

- Dispensa equipamentos sofisticados de usinagem, transporte e aplicação;

- Enseja a confecção de misturas asfálticas com baixa demanda energética.

Tipos de Emulsões Asfálticas

As especificações brasileiras para as emulsões asfálticas são definidas por meio da Resolução nº 7/198818_{do Conselho} Nacional de Petróleo.

Os tipos de emulsão fabricados no Brasil são classificados da seguinte forma: 18 Disponível em http://nxt.anp.gov.br/NXT/gateway.dll/leg/folder_resolucoes/resolucoes_cnp/1988/rcnp%207%20-%201988.xml

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- Quanto à ruptura: rápida (RR), média (RM) ou lenta (RL);

- Quanto à faixa de viscosidade: (1) ou (2);

- Quanto à carga iônica do emulsificante: catiônica (C).

Ruptura

Dissemos que as emulsões são partículas dispersas de CAP num meio aquoso, com a adição de agentes emulsificantes que conferem estabilidade à emulsão.

A ruptura se refere justamente à quebra do equilíbrio da emulsão pelo seu contato com o agregado.

Melhor explicando, quando a emulsão é misturada com o agregado, quimicamente, ocorre o rompimento da película que envolve as partículas de asfalto.

Esse rompimento possibilita novamente a união entre as partículas de asfalto. O resultado dessa ruptura, então, é que os agregados ficarão recobertos, apenas, pela película de asfalto.

Visualmente essa ruptura é perceptível, já que a emulsão apresenta uma coloração marrom, e após o rompimento, uma coloração preta, característica do asfalto residual.

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Desse modo, a velocidade pela qual ocorre essa ruptura é considerada na classificação das emulsões: RR, RM ou RL.

Faixa de Viscosidade

As emulsões do tipo (1), como o RR-1C, possuem uma menor viscosidade em relação às emulsões do tipo (2), como o RR-2C.

Como exemplo, as especificações brasileiras estabelecem que a viscosidade Saybolt-Furol da emulsão RR-1C, a 50ºC, deve estar entre 20 e 90 SSF. Já a emulsão RR-2C, a viscosidade deve estar entre 100 e 400 SSF.

A utilização de emulsões do tipo (1) ou (2) depende do serviço a ser executado, como veremos mais adiante nesta aula.

Carga Iônica

A carga iônica está ligada ao agente emulsificante utilizado na fabricação da emulsão. As emulsões catiônicas, por exemplo, são fabricados a partir de agentes do tipo amina.

Justamente essas emulsões é que são produzidas no Brasil, por apresentar um melhor desempenho nos serviços de pavimentação.

A carga iônica está ligada também à adesividade da emulsão ao agregado a ser envolvido. É desejável que se tenha uma boa adesividade entre ambos, de modo a promover uma melhor cobertura do asfalto residual sobre o agregado.

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Assim, as emulsões catiônicas apresentam melhor adesividade aos agregados cujas cargas elétricas superficiais são eletronegativas, tais como os arenitos e granitos. Já as aniônicas apresentam melhor adesividade aos agregados do tipo eletropositivo, de natureza calcária.

Utilização

As emulsões asfálticas são utilizadas em diversos serviços de obras rodoviárias, falaremos um pouco mais sobre os principais serviços.

Pintura de Ligação

Esse serviço consiste na aplicação uniforme de emulsão asfáltica, com o objetivo de promover a aderência entre a camada de base e o revestimento asfáltico, ou entre camadas asfálticas, sendo desejável que a ruptura da emulsão ocorra de forma rápida nesse serviço.

Sendo assim, a norma no DNIT ES-145/201019_determina que para esse serviço seja utilizada a emulsão asfáltica do tipo RR-1C, em razão da facilidade de aplicação (menos viscosa), além de proporcionar um menor custo de execução, já que o preço de aquisição desse insumo é menor que o da emulsão RR-2C.

Apesar disso, algumas normas estaduais ainda admitem a utilização da emulsão RR-2C.

Como se trata de uma emulsão de ruptura rápida, o rompimento desse ligante ocorre em, no máximo, 20 minutos após a aplicação, em boas condições climáticas.

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Tratamentos Superficiais

O tratamento superficial é um revestimento que consiste na aplicação de ligantes asfálticos e agregados, submetido à compressão.

O ligante asfáltico utilizado nesse serviço é comumente a emulsão de ruptura rápida RR-2C, conforme indicam as normas do DNIT ES-146/201020_{, 147/2010}21_{e 148/2010}22_{. Outro tipo de ligante} que pode ser utilizado, de acordo com a mesma norma, é o CAP 150-200, apesar de não ser usual.

Além disso, algumas normas regionais ainda admitem a utilização da emulsão RR-1C.

Pessoal, citamos os principais exemplos de utilização das emulsões asfálticas em obras rodoviárias. De fato, são materiais bastante utilizados em diversos serviços de pavimentação. A tabela abaixo exemplifica bem isso:

Serviço Emulsão Asfáltica

recomendada (DNIT) Pintura de Ligação RR-1C Tratamentos Superficiais RR-2C Macadame Betuminoso RR-2C Pré-misturado a frio RM-1C, RM-2C e RL-1C Lama Asfáltica RL-1C 20 Disponível em http://ipr.dnit.gov.br/normas/DNIT146_2012-ES.pdf 21_{Disponível em http://ipr.dnit.gov.br/normas/DNIT147_2012-ES.pdf} 22 Disponível em http://ipr.dnit.gov.br/normas/DNIT148_2012-ES.pdf

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2. OS AGREGADOS

Pessoal, como dissemos anteriormente, as misturas asfálticas são constituídas de ligantes asfálticos, agregados e outros materiais de enchimento.

Pois bem, neste capítulo falaremos sobre os agregados utilizados em pavimentação.

Sua aplicação nas camadas de pavimento é ampla. Pode ser empregado tanto na camada de revestimento (pavimentos flexíveis ou rígidos) quanto nas camadas inferiores, como a base e a sub-base.

Classificação

Vamos tratar agora da classificação dos agregados:

Quanto à natureza

Agregados Naturais – são constituídos de grãos oriundos da alteração

das rochas pelos processos de intemperismo ou produzidos por processos de britagem. Exemplos: pedregulhos, seixos, britas, areias, etc.

Agregados Artificiais – são aqueles em que os grãos são produtos ou

subprodutos de processo industrial por transformação física e química do material. Exemplos: escória de alto forno, argila calcinada, argila expandida.

Quanto ao tamanho

Agregado Graúdo – é o material com dimensões superiores a 2,00mm, ou seja, fica retido na peneira nº 10 (2,0 mm). Exemplos: britas, cascalhos, seixos, etc.

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Agregado Miúdo – é o material com dimensões inferiores a 2,00mm e superiores a 0,075mm, ou seja, passa na peneira nº 10 (2,0 mm) e fica retido na peneira nº 200 (0,075 mm). Exemplos: pó de pedra, areia.

Agregado de enchimento ou material de enchimento – é o que passa pelo menos 65% na peneira nº 200 (0,075 mm). Exemplos: cal extinta, cimento portland, etc.

O esquema abaixo facilita o entendimento:

Quanto à distribuição dos grãos

Graduação Densa – é aquela que apresenta distribuição contínua,

com material fino, suficiente para preencher os vazios entre os agregados maiores, resultando numa densidade próxima à máxima.

Graduação Aberta – é aquela que apresenta distribuição contínua,

mas com insuficiência de material fino (menor que 0,075mm) para preencher os vazios entre as partículas maiores, resultando em um maior volume de vazios.

Graduação Uniforme (tipo macadame) – é aquele que apresenta a

maioria de suas partículas com um mesmo tamanho, ou seja, de granulometria uniforme, onde o diâmetro máximo é, aproximadamente, o dobro do diâmetro mínimo.

2,00 mm 0,075 mm Agregado Graúdo Agregado Miúdo Enchimento

mais que 65% _{(peneira 200)} _{(peneira nº10)} DIMENSÕES

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Pessoal, o gráfico a seguir mostra o comportamento da curva granulométrica dos agregados densos, abertos, uniformes e descontínuos:

Observem que para a graduação densa, existe uma quantidade de 20% de material passante na peneira com abertura de 2mm, ou seja, existe uma quantidade boa de agregado miúdo capaz de preencher os vazios gerados pelo agregado graúdo.

Para os agregados de graduação aberta, existe uma quantidade de aproximadamente 4% de material passante na peneira com abertura de 2mm, ou seja, existe uma pequena quantidade de agregado miúdo, a qual não é capaz de preencher os vazios do agregado graúdo.

Quanto aos agregados de graduação uniforme, observem que a faixa granulométrica se concentra entre os diâmetros de 10mm e 30mm aproximadamente, tendo, portanto, a maioria dos grãos com tamanho dentro dessa faixa.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,01 0,1 1 10 100 Por ce n tagem p assant e %

Abertura das peneiras (mm)

Densa Aberta Uniforme Descontínua

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A distribuição contínua se refere ao fato de o agregado apresentar grãos em todas as faixas granulométricas. Pelo gráfico, isso pode ser visualizado (em graduação densa e aberta) por não haver uma mudança na curvatura das respectivas linhas.

A distribuição descontínua pode ser caracterizada pela pequena porcentagem de materiais com tamanho intermediário, havendo assim uma descontinuidade no tamanho dos grãos dos agregados. No gráfico, a distribuição descontínua proporciona uma mudança na curvatura da curva granulométrica, como podemos visualizar no gráfico anterior.

Definição dos principais agregados

Pessoal, iremos tratar nesta aula das propriedades físicas dos principais agregados utilizados em pavimentação. Sendo assim, aí vão algumas definições importantes:

Pedra afeiçoada: pedra bruta, trabalhada para fins específicos.

Exemplo: pedra para calçadas (paralelepípedos);

Pedra marroada: pedra bruta, fragmentada por meio de marrão

(martelo de ferro), com dimensões que permitem o manuseio;

Pedra não marroada: pedra bruta, não trabalhada; Brita: material resultante da britagem da pedra;

Brita classificada: é a brita cuja granulometria atende a determinados

limites de diâmetro

Brita corrida (ou bica corrida): brita obtida sem granulometria

definida;

Pedrisco: brita com diâmetro entre 6,4mm e 2,00mm (portanto um

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Pó de pedra: brita com partículas menores que 2,0mm (portanto um

agregado miúdo).

Propriedades Físicas

Para garantir um bom desempenho no pavimento, os agregados precisam atender a diversos requisitos.

Por meio das propriedades físicas, podemos avaliar o comportamento dos agregados, e analisar sua adequação para serem utilizados em revestimentos ou em camadas inferiores como a base e a sub-base do pavimento.

As propriedades físicas requeridas dos agregados são: granulometria, forma, absorção de água, resistência ao desgaste, durabilidade, limpeza, adesividade, massa específica aparente, densidade real do grão e densidade aparente do grão.

Iremos discorrer, agora, sobre todas essas propriedades.

Granulometria

A granulometria do agregado é representada por sua curva granulométrica (vimos anteriormente um exemplo dessa curva).

Uma granulometria adequada assegura a estabilidade da camada onde o agregado é utilizado, daí sua importância. Essa estabilidade está relacionada ao atrito entre os grãos.

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O ensaio de granulometria, por meio do qual se obtém a curva granulométrica do agregado, é normatizado pela norma DNER-ME 083/98.23

Por exemplo, para os concretos asfálticos, existem três faixas granulométricas nas quais os agregados devem se enquadrar: Faixa “A”, Faixa “B” e Faixa “C”, conforme o gráfico a seguir. Nessas faixas existem limites inferiores e superiores nas quais a granulometria do agregado deve se enquadrar.

Como se pode visualizar no gráfico, a faixa granulométrica “A” possui agregados maiores em comparação com as demais faixas.

Outros conceitos importantes advêm da granulometria: Diâmetro Máximo – corresponde a abertura da menor peneira na qual passam, no mínimo, 95% do material.

Diâmetro Mínimo – corresponde a abertura da maior peneira na qual passam, no máximo 5% do material.

23 Disponível em http://ipr.dnit.gov.br/normas/DNER-ME083-98.pdf 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,01 0,1 1 10 100 Por ce n tagem p assant e %

Faixa A Faixa B Faixa C

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Diâmetro Efetivo (D10) – É o ponto característico da curva granulométrica para medir a finura do solo, que corresponde ao ponto onde 10% dos grãos do solo possuem diâmetro inferior a ele. Coeficiente de Uniformidade – representa a distribuição do tamanho dos grãos do solo. Valores próximos de 1 indicam curva granulométrica quase vertical, com os diâmetros variando em um intervalo pequeno, enquanto que, para valores maiores, a curva granulométrica irá se abatendo e aumentando o intervalo de variação dos diâmetros. A fórmula é dada por: Cu = D60 / D10, onde D10 é o diâmetro efetivo, e D60 é o ponto da curva onde 60% dos grãos do solo possuem diâmetro inferior a ele.

Exemplo:

Pessoal, no exemplo acima, o diâmetro onde 95% dos grãos passam é de 8 mm. Assim, o diâmetro máximo é de 9,5 mm, que corresponde à menor peneira (3/8’’) de diâmetro superior a 8 mm.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 0,01 0,1 1 10 100 Por ce n tagem p assant e %

0,075 _9,5

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Já o diâmetro onde 5% dos grãos passam é de 0,2 mm. Assim, o diâmetro mínimo é de 0,075 mm, equivalente à maior peneira (nº 200) de diâmetro inferior a 0,2 mm.

Por fim, o diâmetro efetivo é de 0,45 mm que corresponde ao percentual de 10% de material passando.

Segundo a norma DNIT 031/2006-ES, a faixa granulométrica a ser escolhida deve ser aquela cujo diâmetro máximo do agregado seja inferior a 2/3 da espessura da camada. Assim, para uma camada de 4,5 cm, por exemplo, o diâmetro máximo do agregado deverá ser de 30,0 mm.

Forma

A forma dos agregados influi diretamente na resistência ao cisalhamento das misturas asfálticas.

Assim, para se obter uma melhor resistência, é desejável que os grãos possuam formas cúbicas e de arestas afiladas, resultando assim num maior intertravamento dos grãos.

Grãos lamelares (em formato de lâmina) ou alongados não são desejáveis. Vejam as fotos abaixo:

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Para se avaliar a forma dos grãos, é utilizado chamado o índice de forma, normatizado pela norma DNER-ME 086/94. Esse índice varia de 0 a 1, onde o valor 1 denota uma ótima cubicidade, e o valor 0 denota agregados lamelares.

Como exemplo, para os agregados utilizados em concretos asfálticos, o índice de forma deve ser superior a 0,5, conforme determina a norma DNIT 031/2006-ES. Tal índice também é exigido para os tratamentos superficiais.

Absorção de água

A absorção de água é a medida utilizada para avaliar a porosidade dos agregados. O ensaio que possibilita a obtenção da porosidade é a normatizado por meio da norma DNER-ME 081/98.

Basicamente, o ensaio consiste em submergir os agregados no período de 24 horas e avaliar a quantidade absorvida de água por uma determinada massa de grãos.

Tal avaliação torna-se importante, pois os agregados porosos absorvem também os ligantes no caso dos revestimentos asfálticos. Desse modo, para agregados porosos existe a necessidade de uma maior taxa de ligante em comparação aos agregados menos porosos.

Apesar de a norma de concreto asfáltico não estabelecer regras para a porosidade dos agregados, não é desejável a utilização de agregados muito porosos em pavimentação.

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Resistência ao desgaste

Os agregados utilizados em pavimentação devem também possuir uma boa resistência ao desgaste. O processo de fabricação das misturas asfálticas, bem como a ação do tráfego de veículos sobre as camadas mais superficiais revestimento asfáltico, demandam essa resistência dos agregados.

Com o objetivo de avaliar o desgaste dos agregados é comumente utilizado o ensaio de abrasão Los Angeles (DNER-ME 035/98). Para os agregados utilizados em camadas inferiores de sub-base e sub-base, também é requerido determinado desempenho nesse mesmo ensaio.

Basicamente, o ensaio de abrasão Los Angeles consiste em inserir, dentro do equipamento mostrado na foto abaixo, 5 kg do agregado e esferas de aço normatizadas.

Equipamento para ensaio de abrasão Los Angeles

O equipamento sofre diversas rotações, de modo que os agregados sofram um desgaste proporcionado pelo contato com as esferas.

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Por meio da avaliação da massa de agregados retidos na peneira nº 12 (1,7mm) antes e depois das rotações, é que se obtém o índice de abrasão.

O índice pode variar de 0 a 100%. Dessa forma, o índice zero representa agregados muito duros e extremamente resistentes ao desgaste, indicando que houve nenhum desgaste após o ensaio de abrasão. Já o índice 100% representa agregados muito sensíveis ao desgaste.

As normas do DNIT exigem índices iguais ou inferiores a 50% para os agregados serem utilizados em pavimentação.

Entretanto, caso os agregados não atinjam esse desempenho, é possível que sejam feitas novas avaliações para que se possa decidir, em definitivo, pela adequabilidade do agregado quanto à resistência ao desgaste. Para o caso dos agregados de misturas asfálticas, há o ensaio normatizado em DNER-ME 401/99

“determinação do índice de degradação de rochas após compactação Marshall, com ligante – IDML e sem ligante - IDM”.

Já para os agregados utilizados em camadas inferiores de base e sub-base, e também para os agregados de misturas asfálticas é admitida a utilização de agregados com índice de abrasão superior a 50% “no caso de em utilização anterior o agregado tiver

comprovado desempenho satisfatório”. Pessoal, fiquem atentos a esses detalhes!

Durabilidade

Os agregados utilizados em pavimentação também sofrem com a ação do meio ambiente ao longo de sua vida útil.

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Assim, com o objetivo de avaliar a durabilidade dos agregados, existe um ensaio normatizado que avalia o comportamento do agregado submetido a soluções padronizadas de sulfato de sódio ou de magnésio (DNER ME-089/94).

Basicamente, o ensaio consiste em imergir nessa solução uma determinada quantidade de agregados, por cinco vezes com duração de 16 a 18 horas cada ciclo. A perda de massa dos agregados decorrente dessas imersões deve ser inferior a 12% para o caso dos agregados utilizados em misturas asfálticas.

Para os agregados usados em camadas inferiores, a tolerância chega a ser de 20% para a solução em sulfato de sódio.

Limpeza

Os agregados para serem usados na pavimentação asfáltica devem ser isentos de substâncias nocivas, tais como argila, matéria orgânica, vegetação, etc. Tais exigências caracterizam, assim, a limpeza do agregado.

No caso dos agregados miúdos, existe um ensaio em que é possível avaliar o percentual de impurezas. Trata-se do ensaio de equivalente de areia (DNER-ME 054/97).

Basicamente, tal ensaio consiste em obter uma amostra com grãos inferiores a 4,8 mm e inseri-la em uma solução padronizada de cloreto de cálcio, glicerina e formaldeído dentro de uma proveta. Após 20 minutos em repouso, a solução contendo o agregado é agitada, e, após isso, aguarda novamente em repouso por mais 20 minutos.

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O equivalente de areia é obtido a partir da relação entre a altura, na proveta, dos agregados, e a altura das impurezas.

Desse modo, quanto maior for o resultado dessa relação, maior será a quantidade de agregados em comparação a quantidade de argila (impurezas) nos agregados, correto? Portanto, é desejável que o equivalente de areia seja o maior possível.

As normas de pavimentação exigem que o equivalente de areia para os agregados seja de, no mínimo, 55%.

Adesividade

É desejável que os agregados possuam uma boa adesividade com os ligantes asfálticos. Essa propriedade não deve ser afetada na presença de água, o que comprometeria a utilização do agregado e o desempenho do pavimento.

A fim de verificar o desempenho do agregado quanto à adesividade, foi normatizado o ensaio DNER-ME 078/94.

Basicamente, o ensaio consiste em envolver uma amostra de agregados ao ligante (CAP, emulsão ou asfalto diluído). Posteriormente, essa amostra é imersa na água no período de 72 horas.

Agregados Argila (impurezas)

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O resultado do ensaio é considerado satisfatório se o ligante envolto no agregado não se deslocar. Caso contrário, será necessário acrescentar à mistura asfáltica algum melhorador de adesividade.

Podemos dividir esses melhoradores de adesividade em dois grupos:

a) Sólidos – cal extinta, pó calcário, cimento portland; b) Líquidos – dopes.

Massa específica aparente

A massa específica se refere à relação entre a massa e o volume dos agregados, comumente conhecida como densidade. Dentro desse conceito de massa específica, existem três grandezas fundamentais: massa específica real, aparente e efetiva.

Os conceitos de massa específica real e efetiva serão apresentados posteriormente quando iremos falar dos solos. Por agora, nos ateremos à massa específica aparente.

Por definição, a massa específica aparente é a relação entre a massa do agregado seco e seu volume, incluindo-se os vazios permeáveis.

O volume é representado pela linha pontilhada

Nesses vazios a água fica retida mesmo no caso de a superfície do agregado estar seca.

Vazios permeáveis

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Para os agregados graúdos, a massa específica seca é obtida conforme a norma DNER-ME 195/97. Para os agregados miúdos, conforme a norma DNER-ME 194/98.

Pessoal, vimos neste capítulo as principais propriedades físicas dos agregados. Agora vamos falar sobre o último capítulo na nossa aula de hoje!

3. SOLOS

Segundo o DNIT, no âmbito da engenharia rodoviária, o solo é definido como todo tipo de material orgânico ou inorgânico, inconsolidado ou parcialmente cimentado, encontrado na superfície da terra. Em outras palavras, solo representa qualquer material que possa ser escavado.

Descrição dos solos

Como vimos, a definição de solos é bastante genérica, desse modo, faz-se necessário classificá-los de acordo com as suas propriedades físicas principais.

A classificação mais comum se refere à composição granulométrica, onde os solos são classificados da seguinte forma:

Pedregulho: fração do solo que passa na peneira de 3” e é retida na

peneira de 2,00 mm (nº 10);

Areia: fração do solo compreendida entre as peneiras de 2,00 mm

(nº 10) e é retida na peneira de 0,075 mm (nº 200);

Areia Grossa: fração do solo compreendida entre as peneiras de

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Areia fina: fração do solo compreendida entre as peneiras de 0,42

mm (nº 40) e de 0,075 mm (nº 200);

Silte: fração do solo com tamanho dos grãos compreendido entre

0,075 mm (peneira nº 200) e 0,005 mm;

Argila: fração do solo com tamanho dos grãos abaixo de 0,005 mm.

Podemos agregar essa classificação anterior em três grupos, com características bem definidas:

Areias e Pedregulhos (solos de comportamento arenoso): possuem

granulação grossa, e grãos constituídos principalmente de quartzo (sílica pura). Seu comportamento pouco varia com a quantidade de água que envolve os grãos. São solos praticamente desprovidos de coesão. Sua resistência à deformação está atrelada ao entrosamento e atrito entre os grãos.

Silte: solos intermediários, podendo apresentar comportamento tendendo ao arenoso ou ao argiloso, a depender da sua distribuição granulométrica, da forma e da mineralogia dos grãos.

Argilas (solos com comportamento argiloso): possuem granulação

fina, com grãos lamelares, alongados e tubulares, com elevada superfície específica. Sua constituição é de minerais argílicos. O comportamento varia sensivelmente com a quantidade de água que envolve os grãos. São solos coesivos. A coesão varia conforme a umidade, sendo maior em argilas mais secas.

Pessoal, agora que já tiramos o essencial das definições mais importantes de solos, vamos às propriedades físicas e mecânicas dos

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solos! O que veremos a partir de agora possui grande incidência em questões de concursos!

Propriedades Físicas e Mecânicas

As propriedades físicas e mecânicas que iremos tratar aqui são: permeabilidade, capilaridade, compressibilidade, elasticidade, contratilidade e expansibilidade, e resistência ao cisalhamento.

Normalmente, as questões de prova tem cobrado cada vez menos conhecimento com base na “decoreba”, e mais em termos de raciocínio. Nessa linha é que pretendo apresentar essas propriedades dos solos, ok?

Permeabilidade

A permeabilidade é uma propriedade que os solos apresentam ao permitir a passagem de água sob a ação da gravidade ou de pressão. A permeabilidade de um solo é medida pelo valor de seu coeficiente de permeabilidade (k). Esse coeficiente representa a velocidade de escoamento através da massa do solo, sob a ação de um gradiente hidráulico.

Desse modo, quanto maior o índice de vazios de um solo, maior será a velocidade de escoamento da água, e, portanto, maior será seu coeficiente de permeabilidade.

Numa comparação entre os solos arenosos e os argilosos, aqueles possuem uma maior permeabilidade, e numa comparação entre solos arenosos de graduação aberta e densa, esses possuem uma menor permeabilidade.