(APOSTILA) Pavimentação - Materiais

Prévia do material em texto

CONSTRUÇÃO
CIVIL
Alessandra Martins Cunha
André Luís Abitante
Caroline Schneider Lucio
Lélis Espartel
Ronei Tiago Stein
Vinicius Simionato
Pavimentação: 
materiais
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
 � Identificar as propriedades importantes dos agregados e dos ligantes 
asfálticos.
 � Conhecer os principais ensaios que caracterizam agregados, solos e
ligantes asfálticos.
 � Avaliar as combinações dos tipos de material que podem compor
base, sub-base e reforço do subleito.
Introdução
Neste texto, você conhecerá o mundo dos materiais que compõem um 
pavimento. Um pavimento típico possui diversas camadas (revestimento, 
base, sub-base, reforço do subleito) assentadas sobre uma fundação que 
é chamada de subleito. Cada camada do pavimento pode ser constituída 
por uma infinidade de materiais. Como você deve imaginar, a escolha 
desses materiais vai refletir no desempenho do pavimento. Ele pode 
ser mais rígido ou mais flexível, ter maior ou menor resistência à tração, 
ser mais ou menos permeável. No momento de fazer o projeto de um 
pavimento, é essencial conhecer a resposta que cada material pode 
oferecer à estrutura de pavimentação.
Agregado
Todos os revestimentos de pavimentos são constituídos por uma associação de 
agregados com um ligante, que pode ser asfáltico ou o cimento. É importante 
conhecer e selecionar as propriedades de um agregado para que a mistura com 
o ligante resulte em um revestimento satisfatório. O agregado escolhido para
uma determinada utilização deve apresentar propriedades que suportem tensões 
impostas na superfície do pavimento e também em seu interior. A escolha é 
feita em laboratório, e uma série de ensaios é utilizada para a predição de seu 
comportamento. Você deve saber que as principais rochas utilizadas como 
fonte de agregado são: basalto, gabro, gnaisse, granito, quartzito e riolito.
Granulometria
A distribuição granulométrica dos agregados é uma das suas principais carac-
terísticas. Ela efetivamente influi no comportamento dos revestimentos. Em 
misturas asfálticas, a granulometria influencia quase todas as propriedades 
importantes, incluindo rigidez, estabilidade, durabilidade, permeabilidade, 
trabalhabilidade, resistência à fadiga e à deformação permanente.
A distribuição granulométrica é determinada por meio do peneiramento 
dos agregados. A massa retida em cada peneira é comparada à massa total 
da amostra e apresentada como porcentagem. Como resultado do ensaio, se 
obtêm as curvas granulométricas, que você pode ver na Figura 1. 
Figura 1. Exemplo de curva granulométrica. 
Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas (2003).
Construção civil244
Você necessita dos seguintes parâmetros para obter informações e poder 
interpretar a curva granulométrica:
Diâmetro efetivo ou D10: é o ponto característico da curva granulométrica 
para medir a finura do solo, que corresponde ao ponto de 10%. Ou seja: 10% 
das partículas do solo possuem diâmetros inferiores a ele.
Coeficiente de uniformidade ou Cu: dá uma ideia da distribuição do 
tamanho das partículas do solo. Valores próximos de 1 indicam curva granu-
lométrica quase vertical, com os diâmetros variando em um intervalo pequeno. 
Já para valores maiores, a curva granulométrica irá se abatendo e o intervalo 
de variação dos diâmetros, aumentando. Da mesma que foi definido D10, se 
define D30 e D60. 
Cu = D60 / D10
A representação da curva granulométrica em papel semilogaritmo apre-
senta vantagens. Isso ocorre porque os solos com Cu aproximadamente iguais 
serão representados por curvas paralelas. Os solos que apresentam Cu < 5 são 
denominados uniformes; e os que têm Cu > 15, desuniformes. Aqueles com 
valores de Cu entre 5 e 15 são denominados de medianamente uniformes.
Coeficiente de curvatura: dá uma medida da forma e da simetria da curva 
granulométrica e é igual a:
Cc = (D30) 2 / (D60 · D10)
Para um solo bem graduado, o valor do coeficiente de curvatura deverá estar entre 1 e 3.
Portanto, a distribuição do tamanho de partículas é proporcional, de forma 
que os espaços deixados pelas partículas maiores sejam ocupados pelas me-
nores. Para solos granulares, há maior interesse no conhecimento do tamanho 
das partículas. Isso acontece porque algumas de suas propriedades estão 
relacionadas com esses solos, o que não ocorre com os solos finos.
245Pavimentação: materiais
Principais ensaios de laboratório dos agregados
A seguir, você pode observar os ensaios englobados pelos testes feitos em 
laboratório para prever o comportamento do agregado:
 � Resistência à abrasão: mede a habilidade para resistir a quebras, de-
gradação e desintegração.
 � Índice de forma: influencia a trabalhabilidade e a resistência ao cisalha-
mento. Partículas irregulares ou de forma angular tendem a apresentar 
melhor intertravamento.
 � Absorção: indica a quantidade de água que o agregado absorve quando 
submerso. Um agregado também deve absorver o ligante, dando coesão 
à mistura.
 � Adesividade: analisa o efeito da água ao separar ou descolar a película 
de ligante da superfície do agregado.
 � Sanidade: caracteriza a resistência à desintegração química do agregado 
por meio de ensaio que consiste em atacá-lo com solução saturada.
Ligantes asfálticos
Na maioria dos pavimentos brasileiros, se usa como revestimento uma mistura 
de agregados minerais de vários tamanhos com ligantes asfálticos. Ela garante 
impermeabilidade, flexibilidade, estabilidade, durabilidade, resistência à 
derrapagem, resistência à fadiga e resistência à fratura na tração térmica, de 
acordo com o clima e o tráfego previsto para o local. Para responder adequa-
damente a todos esses requisitos, é necessário conhecer o material que faz a 
ligação entre os agregados que compõem o revestimento. A seguir, você vai 
compreender melhor a diferença entre betume e asfalto:
Betume: mistura de hidrocarbonetos de elevado peso molecular, solúvel 
no bissulfeto de carbono, que compõe o asfalto.
Asfalto: material cimentante, preto, sólido ou semissólido, que se liquefaz 
quando aquecido, composto de betume e alguns outros metais. Pode ser encon-
trado na natureza (CAN), mas em geral provém do refino do petróleo (CAP).
Tipos de ligantes asfálticos
 � Cimentos asfálticos de petróleo (CAP): mistura química complexa 
cuja composição varia com o petróleo e o processo de produção. Do 
Construção civil246
seu peso molecular, 95% são hidrocarbonetos. Para ser usado, deve 
ser aquecido.
 � Asfaltos diluídos de petróleo (ADP): diluição de CAP em derivados 
de petróleo para permitir a utilização à temperatura ambiente. Deno-
minação dada segundo a velocidade de evaporação do solvente:
 ■ Cura rápida (CR) –solvente é a gasolina ou a nafta.
 ■ Cura média (CM) –solvente é o querosene.
 � Asfalto espuma: técnica de espumação especial do asfalto que consiste 
em promover o aumento de volume do CAP por choque térmico, pela 
injeção de um pequeno volume de água à temperatura ambiente, em um 
asfalto aquecido. Tem como objetivo diminuir a viscosidade do asfalto 
e melhorar a sua dispersão quando ocorre a mistura com agregados.
 � Emulsões asfálticas (EAP): dispersão do CAP em água com o uso 
de emulsificante. Existem vários tipos, identificados pelo tempo de 
ruptura, pela carga da partícula e pela finalidade.
Propriedades físicas do asfalto
O asfalto é utilizado na pavimentação porque ele tem propriedades muito 
importantes e úteis que são aplicadas no revestimento de uma camada de 
pavimento. Você pode observar essas propriedades a seguir:
 � Adesivo termoplástico.
 ■ Passa do estado líquido ao sólido de maneira reversível.
 ■ A colocação no pavimento se dá a altas temperaturas; por meio do 
resfriamento, o CAP adquire as propriedades de serviço, o que reflete 
em seu comportamento viscoelástico.
 � Impermeável à água.
 � Quimicamente pouco reativo (garante boa durabilidade).
247Pavimentação: materiais
Todas as propriedades físicas do asfalto estão associadasà sua temperatura. Em tem-
peraturas muito baixas, as moléculas não têm condições de se mover e a viscosidade 
fica muito elevada, se comportando praticamente como um sólido. Com o aumento 
da temperatura, essa situação é revertida e a movimentação das moléculas aumenta. 
Essa transição é reversível.
Os principais ensaios para avaliar cimentos asfálticos são:
 � Penetração: profundidade a que uma agulha de massa padrão penetra 
numa amostra de volume padrão. A consistência do CAP é maior quanto 
menor for a penetração da agulha.
 � Viscosidade: medida da consistência do cimento asfáltico, por resistência 
ao escoamento.
 � Ponto de amolecimento: medida empírica que correlaciona a tempera-
tura na qual o asfalto amolece quando aquecido sob certas condições 
particulares e atinge uma determinada condição de escoamento.
 � Dutilidade: mede a capacidade do material de se alongar na forma de 
um filamento, avalia indiretamente a coesão do asfalto.
 � Solubilidade: mede a quantidade de betume presente na amostra de 
asfalto. Uma amostra é dissolvida por um solvente, e a porção insolúvel 
é constituída de impurezas.
Material para base, sub-base e reforço do 
subleito
Os materiais para as camadas inferiores ao revestimento, quando compactados, 
devem apresentar boa resistência, baixa deformabilidade e uma permeabilidade 
que seja compatível com a função da camada na estrutura. Os materiais são 
basicamente constituídos por agregados, solos e, eventualmente, aditivos como 
cimento, cal e emulsão asfáltica, entre outros. A seguir você pode conhecer 
os principais materiais para base, sub-base e reforço do subleito:
Construção civil248
 � Granulares: não possuem coesão nem resistem à tração (brita graduada 
simples, brita corrida, macadame hidráulico, misturas estabilizadas 
granulometricamente).
 � Solos coesivos: resistem à compressão e também à tração de pequena 
magnitude graças à coesão dada pela fração fina (solo-agregado, solo 
natural, solo melhorado com cal).
 � Materiais estabilizados quimicamente ou cimentados: têm um acrés-
cimo significativo na rigidez, aumentando a resistência à tração e a 
compressão.
 � Materiais asfálticos: podem ser classificados como coesivos. A ligação 
entre os agregados é dada pelo ligante asfáltico. Possui resistência à 
tração maior que solos argilosos.
Brita graduada simples
Material largamente utilizado como base de pavimentos asfálticos. Possui 
distribuição granulométrica bem graduada, com diâmetro máximo de 38 mm 
e finos entre 3% e 9%. Essas características resultam em intertravamento do 
esqueleto sólido e boa resistência. Os agregados são comumente derivados 
de rochas britadas. 
Macadame hidráulico
Material largamente utilizado na execução das primeiras rodovias do Brasil. 
Trata-se de uma camada granular, composta por agregados graúdos, naturais 
ou britados, cujos vazios são preenchidos em pista por agregados miúdos e 
aglutinados pela água. A estabilidade é obtida por meio da compactação. 
Dependendo do tipo de subleito, se deve utilizar uma camada de bloqueio, de 
modo a evitar o cravamento do agregado graúdo no solo.
O macadame possui uma permeabilidade maior que a brita graduada simples. Se os 
materiais forem bem selecionados e houver uma execução adequada, o macadame 
apresenta alta resistência e baixa deformabilidade.
249Pavimentação: materiais
Solo-agregado estabilizado granulometricamente
O solo-agregado é uma mistura que contém britas, pedregulhos ou areia, 
predominantemente. Inclui ainda silte, argila e material fino, ou seja, passante 
na peneira 200. É possível dividir o solo-agregado em três tipos distintos, 
como você pode observar a seguir: 
a) Contato grão-grão: baixa densidade, permeável, não suscetível a mu-
danças devido à umidade, difícil compactação.
b) Finos preenchem os vazios: alta densidade, permeabilidade menor que 
o tipo A, resistente, baixa deformabilidade, dificuldade moderada de
compactação.
c) Matriz de finos: baixa densidade, baixa permeabilidade, mistura é
afetada por variação de umidade, fácil compactação.
Para pavimentos, os mais utilizados são os tipos A e B, em que o contato grão-grão é 
garantido. O solo tipo C é utilizado misturado com o B, sendo chamado de solo-brita 
ou solo-areia.
Brita graduada tratada com cimento
Indicada para vias com alto volume de tráfego. Quando empregada em pavi-
mentos asfálticos, compõe o pavimento chamado de semirrígido, no qual a 
base ou sub-base é cimentada e o revestimento é flexível.
Solo-cimento
Utilizado na década de 1960, quando as obras de pavimentação se estende-
ram para regiões com escassez de pedreiras. Estabiliza quimicamente o solo 
com cimento Portland, empregando um percentual em massa de cimento da 
ordem de 3% a 9%. Quanto maior essa porcentagem, maior o enrijecimento 
do solo. Para utilização em camadas de base ou sub-base, o subleito deve ter 
boa capacidade de suporte para que o solo-cimento seja compactado de forma 
Construção civil250
eficiente. O solo melhorado por cimento é empregado principalmente para 
alterar a plasticidade e melhorar a trabalhabilidade de certos solos em pista. 
Solo-cal
Possui os mesmos objetivos do solo-cimento: enrijecimento ou aumento da 
trabalhabilidade e redução da expansão. Aplicado preferencialmente em solos 
argilosos e siltosos caulínicos. Funciona bem como sub-base ou reforço do 
subleito.
Índice de suporte califórnia
O Índice de Suporte Califórnia (ISC) é a característica mais aceita para avaliar o com-
portamento de um solo (ou agregado) para emprego nas camadas granulares e no 
subleito. É a relação percentual entre a pressão necessária para fazer penetrar um 
pistão em uma amostra de solo e a pressão necessária para o mesmo pistão penetrar, 
à mesma profundidade, em uma amostra padrão de pedra britada. Aqui, se avalia 
indiretamente a resistência e a expansibilidade do solo.
A descrição desse ensaio é encontrada na norma do DNER: DNER-ME 049/94.
Existem duas normas do DNIT que abordam a execução da camada de reforço do 
subleito e a camada de regularização do subleito.
251Pavimentação: materiais
Construção civil252
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR NM 248:2003. Agregados 
– Determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro: ABNT, 2003.
BRASIL. Ministério dos Transportes. Departamento Nacional de Estradas e Rodagem. 
DNER-ME 049/94. Brasília: MT, 1994.
BRASIL. Ministério dos Transportes. Departamento Nacional de Infraestrutura de 
Transportes. DNIT 137/2010-ES. Pavimentação – Regularização do subleito – Especi-
ficação de serviço. Brasília: MT, 2010.
BRASIL. Ministério dos Transportes. Departamento Nacional de Infraestrutura de 
Transportes. DNIT 138/2010-ES. Pavimentação – Reforço do subleito – Especificação 
de serviço. Brasília: MT, 2010.
Leitura recomendada
PEURIFOY, R. L. et al. Planejamento, equipamentos e métodos para a construção civil. 8. 
ed. Porto Alegre: AMGH, 2015.
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