Perguntas e Respostas

Pode se obter SAFL Artificial para uso em Bases?

Sim, por mistura de solos lateríticos e, também, pela adição de areia a solos argilosos finos lateríticos, de maneira similar à utilizada na correção das misturas estabilizadas tradicionais.
Estas misturas são usadas por motivos econômicos quando, ao longo do trecho, existem ocorrências de materiais que são solos lateríticos finos (argila e areia), mas que não preenchem os requisitos para serem jazidas de SAFL.
A base constituída desta mistura é designada de ALA e seu processo de dosagem é o seguinte:
a] Classificar, pela metodologia MCT, o solo a ser usado; caso seja LG’ misturá-lo com areia (ou solo LA) nas porcentagens de 20, 30 e 40 % em peso de areia.

b] Classificar, pela metodologia MCT, as três misturas, lançá-las no gráfico classificatório da MCT e escolher, sempre que possível, as misturas que se localizam dentro da área hachurada; quando não possivel, na satisfatória, conforme indicado na figura A.6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura A.6 Áreas para a mistura ALA, segundo a classificação MCT.

c] Submeter as misturas escolhidas aos ensaios da MCT para a obtenção das propriedades apresentadas na tabela 5.4.
d] Critério de dosagem da mistura ALA: escolher a que apresenta propriedades que se enquadram nos intervalos recomendados para SAFL, na tabela referida; a seguir, utilizar a hierarquização indicada no fluxograma da figura 5.4.
A figura A.7 mostra fase do processo de obtenção de SAFL artificial, pela mistura de argila laterítica com areia lavada. Contrariamente, quando a jazida disponível for muito arenosa, obtém-se o SAFL artificial por adição
e mistura com argila laterítica.
Deve-se ressaltar que, escolhida a porcentagem dos componentes da mistura, pode-se, para a execução da base, proceder à misturação dos mesmos através de pulvimixer, enxada rotativa (agrícola) ou, mesmo, grade de disco; facilmente, obtém-se a uniformidade do material, tanto ao longo do trecho como na espessura da base (a areia ajuda no procedimento
de misturação).
Após esta fase, deve-se proceder a execução da base e da sua imprimadura, conforme recomendado para bases de SAFL.
Para maiores detalhes sobre o uso de bases de ALA, sugere-se a leitura do mestrado de Paulo R. M. Serra (1987).

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura A.7 Material para base de ALA: misturação na pista, de argila laterítica.

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Qual a relação entre o Tipo de SAFL e a Técnica Construtiva das suas Bases?

O Solo Arenoso Fino Laterítico (SAFL), utilizado para a execução de bases de pavimentos, é, geralmente, proveniente de jazidas situadas nas proximidades do trecho a pavimentar ou, mesmo, em alargamentos da plataforma; em casos excepcionais, pode ser solo da própria pista a pavimentar. O uso de jazidas permite garantir uma maior homogeneidade do solo a ser utilizado na execução da base. O SAFL deverá pertencer a um dos grupos seguintes: LA, LA’ ou LG’, da Classificação Geotécnica MCT.
Caso sejam disponíveis várias fontes igualmente interessantes para a execução da base, recomenda-se escolher aquela(s) que menos problemas construtivos venham a acarretar. Para obter essa informação deve-se localizar os diversos solos potencialmente interessantes, plotá-los no Gráfico da Classificação MCT e verificar se caem dentro, ou nas proximidades, das áreas assinaladas na figura 6.1. Dados bastante numerosos, sobre as técnicas construtivas e de comportamento, foram colhidos em solos pertencentes às áreas referidas naquela figura. A priorização do uso destes tipos de solo, assim como suas relações com as técnicas construtivas, acham-se detalhadas no subitem 6.2.2.
As figuras A.8 e A.9 ilustram jazidas de SAFL dos tipos I e IV exploradas para a execução de bases, sendo a primeira Argilosa (LG’) e, a segunda, Arenosa (LA).

Figura A.8 Aspecto de uma jazida de SAFL do Tipo I (LG').     Figura A.9 Aspecto de uma jazida de SAFL do IV (LA). 

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Quais os cuidados na Compactação e Acabamento das Bases de SAFL e ALA?

Além dessa resposta, para um melhor conhecimento do assunto, recomenda-se a leitura do item 6.3.
A compactação deve ser iniciada, preferencialmente, com o rolo “pé de carneiro de patas longas” (não vibratório) até que não haja mais penetração das “patas” do equipamento; completa-se com rolo de pneus (ou corrugado vibratório).
A complementação do grau de compactação e, se necessário, do acabamento, deverá ser feita, preferencialmente, com rolo de pneus de pressão variável ou, na impossibilidade, com liso vibratório. Quando isso ocorrer, é desaconselhável fazer mais que duas coberturas, pois podese provocar a formação de corrugações e lamelas, especialmente em determinados solos das áreas III e IV e, em menor escala, nos da área II. Ainda, para evitar a tendência de formação de lamelas, somente são recomendados os rolos compactadores com patas de superfície plana. Porém, para muitos solos da área IV, a compactação deverá ser executada com rolo de pressão variável (tipo SP 12.000 ou similar).
Não deve ser permitido o uso de rolos de “patas curtas” porque, quando se começa com ele a compactação, a camada inferior da base fica com uma densidade relativamente baixa. Para compensar e obter uma densidade média, dentro das especificações, o executor tentará obter uma densidade alta na parte superior da base; isto pode levar ao aparecimento de lamelas, pelo uso excessivo de compactação.
Há certos materiais, principalmente os dos tipos II e IV, que não permitem, na pista, a obtenção da densidade preconizada pelo laboratório. A insistência na compactação desses materiais, em lugar de melhoria, geralmente, leva a prejuízos; a tentativa de obter a densidade especificada produzirá uma camada lamelada e estruturalmente fraca. Nesses casos, recomenda-se que sejam feitos segmentos experimentais para determinar a densidade a ser especificada; a compactação deve ser conduzida até atingir uma densidade limite, acima da qual apareceriam as lamelas na superfície da base. Não é raro que a especificação,
em lugar de 100 % do Proctor Intermediário original, caia para 95 % ou até 92 %.
Deverá ser tomado cuidado especial com a compactação das bordas do pavimento que, em muitos casos, é negligenciada, levando ao aparecimento de defeitos.
O acabamento da base deverá ser feito exclusivamente em corte, com motoniveladora, logo após um ligeiro umedecimento. O preenchimento das falhas (ou complementação da espessura), é proibido porque esse material ficaria com uma ligação frágil com o corpo da base, formando lamelas ou lâminas finas de material e vindo a desprender-se com o tráfego.
O material cortado deverá ser posto fora da pista. A lâmina da motoniveladora deverá estar em perfeitas condições de fio e de desgaste, ou irregularidades. Nas bordas, a base deverá ser cortada a 45º e imprimada também nesse corte.

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Nas Bases de SAFL e ALA, quais as Funções e Dosagem da Imprimadura?

Esse assunto encontra-se desenvolvido na pesquisa realizada no item 4.5. Em síntese:
 

a] Funções da Imprimadura Asfáltica Impermeabilizante:
 

A imprimadura consiste na aplicação de uma camada contínua de material asfáltico diluído (tipo CM-30 ou CM-70) sobre a superfície da base concluída, que tem por objetivo permitir a penetração da imprimadura em sua superfície, em uma espessura (profundidade) que varia em função das diversas características intrínsecas do solo, do seu estado de compactação e do material utilizado na imprimação. A imprimadura asfáltica, nesses pavimentos, tem funções bem definidas, quais sejam:

  • Impermeabilizar a base evitando, tanto quanto possível, a penetração da água que porventura se infiltre pelo revestimento.
  • Proporcionar aderência entre a base e o revestimento.
  • Aumentar a coesão da porção superficial da base, ao formar nela um solo betume.
     

b] Critério de Dosagem da Imprimadura Impermeabilizante (tipo e taxa)

Para dosar, em laboratório, o tipo e a taxa de imprimadura que devem ser aplicados sobre uma base de SAFL, pode-se utilizar o
critério proposto no subitem 4.5.5.2, que utiliza o ensaio M-6 do Anexo II.
Também é possível, experimentalmente, dosar o tipo e taxa da imprimadura sobre um segmento da ordem de 100 m, conforme
as etapas:

  • Após a secagem da base, irrigá-la levemente com 0,8 l/m2.
  • Após 15 minutos, efetuar a imprimação com asfalto diluído tipo CM-30, em uma temperatura entre os limites de 30 a        50°C, com uma das taxas indicadas abaixo:
  • Bases com solo tipo I ou II (figura 6.1) taxa: 0,8 a 1,0 l/m2.
  • Bases com solo tipo III ou IV (figura 6.1) taxa: 1,0 a 1,2 l/m2.
  • Esperar a imprimadura curar por 48 horas, medir a espessura de penetração na base, por meio de (no mínimo) 9 furos
    executados com talhadeira na sua superfície, e obter a penetração média.

Com a média obtida, utilizar, para a imprimadura do trecho em questão, o tipo e a taxa que se enquadrem numa das situações
abaixo:

  • Penetração média inferior a 4 mm: CM-30, com temperatura de aplicação 30ºC, na taxa de 0,8 a 1,0 1/m2.
  • Penetração média de 4 a 10 mm: CM-30, com temperatura de aplicação 30ºC, na taxa de 1,0 a 1,4 1/m2 (Ideal de 4 a 7 mm, na taxa de 1,2/m2).
  • Penetração média superior a 10 mm: CM-70, com viscosidade Saybolt-Furol de 80 a 100 s, obtida a 40º C, na taxa de 0,8a 1,0 l/m2.

c] Recomendações sobre a Técnica Construtiva

As recomendações construtivas mais importantes ligadas à imprimação, resumidamente, são:
 

  • Deverá ser efetuada, obrigatoriamente, com a utilização de asfalto diluído do tipo CM-30 e CM-70 (asfalto diluído com querosene), o qual, por apresentar baixa viscosidade, infiltra na base e permite que a parte residual (betume) penetre convenientemente na sua superfície. Com a evaporação do solvente, a superfície da base permanece impregnada de betume, o que propicia a formação de uma mistura solo + betume (solo betume) e fica, assim, impermeabilizada tanto quanto possível, além de proporcionar uma ligação adequada para com os tratamentos superficiais que vier a receber.
  • Para este fenômeno ocorrer é necessário que a imprimação da base seja precedida de uma secagem prévia e, em seguida, uma varredura enérgica (vassouras rotativas e/ou jatos de ar comprimido), com o objetivo de eliminar toda a poeira e material solto em sua superfície. Após esse procedimento, deve-se realizar irrigação com taxa de água de 0,5 a 1,0 l/m2. Somente após este serviço é que se deve imprimar a base, com a taxa e o tipo de imprimadura indicados em projeto. O umedecimento causado pela infiltração da água facilita a conveniente penetração da imprimadura e, consequentemente, a impermeabilização da base.
  • A imprimadura deve permitir a formação do solo betume pela penetração do asfalto na camada superficial (±1 cm) da base, para impermeabilizá-la; além disso, deve penetrar e preencher as trincas, tanto quanto possível, permitindo a execução da camada de rolamento de tratamento, sem danificar a superfície a base pela ruptura frágil de sua superfície, quando da rolagem dos agregados do tratamento superficial. A figura 4.39 mostra esse processo e a figura A.10 ilustra uma imprimadura executada mostrando a formação do solo betume na superfície da base.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura A.10 Aspecto de uma penetração adequada da imprimadura, com formação do solo betume na superfície da base.

Cabe ressaltar, ainda, que devem ser seguidas as recomendações construtivas adicionais, indicadas a seguir:

  • Diante da possibilidade de grande perda de umidade (constatada no campo), o início da compactação da base dar-se-á com a umidade ótima e, seu final, abaixo da ótima.
  • Evitar, a qualquer custo, a superposição de faixas de irrigação.
  • Acabamento da base sempre em corte, de modo a evitar a formação de lamelas e impregnação com a imprimadura, o que, fatalmente, provocaria escorregamento.
  • A imprimadura nunca deverá ser executada com o solo saturado, seja por chuva ou eventual excesso de irrigação.
     

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Pode se Imprimar as Bases de SAFL, ALA e SLAD com Emulsão Asfáltica?

A imprimação deverá ser efetuada, obrigatoriamente, com a utilização de asfalto diluído tipo CM-30 e CM-70. Vide 14ª Questão.
Entre os insucessos resultantes do uso da imprimação com Emulsão Asfáltica, ressalta-se o ocorrido, por exemplo, em uma cidade do Estado de São Paulo onde, após a execução, bases de SAFL foram imprimadas com aquele tipo de ligante. Na ocasião, substituiu-se a imprimação com CM-30, recomendada em projeto, pela Emulsão Asfáltica RR-1C.
Após a imprimação, foi executada a camada de revestimento com tratamento superficial, antes do período das chuvas. Inicialmente observou-se ocorrência de pequenos defeitos, como o descolamento do revestimento.
A seguir, entretanto, no primeiro período chuvoso de uso do pavimento, toda a camada de rolamento se “desprendeu” da base.
Após o ocorrido, foi adotada a correção: retirar a camada de revestimento existente, dar novo acabamento na base, imprimar com CM-30 e executar, novamente, toda a camada de revestimento betuminoso.

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Quais as Normas para Execução das Camadas de Revestimento sobre Bases de SAFL, ALA e SLAD e quando se usa a Camada de Proteção?

Sugere-se que a execução seja como preconizado pelo DER-SP, em seu “Manual de Normas de Pavimentação” (1991), ou seja:

  • Tratamento superficial: Seção 3.12.
  • Camada de CBUQ (atual CAUQ): Seção 3.13.

A camada de proteção consiste na aplicação, sobre a imprimadura de uma base de SAFL ou ALA, de um tratamento superficial simples invertido (Seção 3.12), antes da execução da camada final do revestimento do pavimento.

Dois casos podem ser considerados, a saber:
 

1º Caso – Revestimento de Tratamento Superficial:

  • Os solos dos tipos I e II, da Classificação Geotécnica MCT, conduzem a bases coesivas; os dos tipos III e IV conduzem a bases pouco coesivas, podendo resultar, mesmo após a imprimadura, em uma superfície muito frágil. Quando isso acontece, o agregado da primeira camada do revestimento rompe a superfície da base, logo durante a sua rolagem; consequentemente, o revestimento se solta e o agregado penetra base adentro, deixando livre o betume e provocando exsudação.
  • Outra situação, em que a camada considerada é necessária, ocorre quando o tráfego excede alguns limites. A experiência atual mostra que, para um tráfego com Nt > 5×106 solicitações do eixo padrão, ocorre a penetração do agregado na base, quando não existe a camada de proteção, cuja execução, tem-se mostrado muito eficaz para evitar tal penetração.

2º Caso – Revestimento Usinado Tipo CAUQ ou PMQ:
 

  • Neste tipo de revestimento pode ocorrer seu escorregamento sobre a base, devido aos esforços horizontais do tráfego e à fraca ligação entre ambos. Para os solos dos tipos III e IV recomenda-se o uso da camada anticravamento, para prevenir esse tipo de defeito.
  • O sucesso dessa técnica está ilustrado nas figuras A.11 (rodovia), A.12 (via urbana) e A.13 (aeródromo), cujos avimentos, com mais de 20 anos de uso, foram construidos com bases e SAFL, camada anticravamento de tratamento superficial imples e posterior recobrimento de CAUQ. Em vários trechos e rodovias, onde se previa Nt > 5×106 olicitações, em vias urbanas e aeródromos, o uso desta técnica resultou em pavimentos
    com comportamento excelente.

Figura A.11 Araraquara a G. Peixoto – SP.                            Figura A.12 Viar urbana em Araraquara – SP.

 

 

 

 

 

 

Figura A.13 Aeródromo em São Carlos – SP.

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Como é o Controle Tecnológico das Bases de SAFL e ALA?

O acompanhamento tecnológico da execução, objetivando garantir a aplicação adequada de materiais, bem como o uso de procedimentos construtivos apropriados, é indispensável para o sucesso do pavimento. Para tanto, é necessário executar uma quantidade mínima de ensaios, por uma equipe treinada adequadamente. Recomendase
o seguinte programa:

  • Determinação do teor de umidade, a cada 40 m, imediatamente antes da compactação.
  • Determinação da massa específica aparente úmida, in situ, e do respectivo teor de umidade com espaçamento de, no máximo, 40 m de pista, em pontos obedecendo à ordem: borda direita, eixo, borda esquerda.
  • Ensaios da metodologia MCT, em amostras com espaçamento máximo de 200 m, podendo ser utilizada, para solos com propriedades conhecidas e/ou rodovias de trânsito relativamente leve, a alternativa seguinte:
  • Classificação MCT.
  • Determinação, em corpos de prova compactados com a massa específica aparente seca máxima e umidade ótima da energia intermediária ( ou de outra energia fixada após trechos experimentais), das seguintes propriedades:
     

                 a] Mini-CBR sem imersão.
                 b] Mini-CBR com imersão e Expansão.
                 c] Contração axial.
 

Os valores máximos e mínimos de amostragem, a serem confrontados com os valores especificados no projeto, devem ser calculados de acordo com os critérios adotados no controle estatístico de materiais. Cabe observar que resultados satisfatórios têm sido obtidos, por exemplo, pelo uso das fórmulas adotadas pelo DER/SP (Manual de Normas de Pavimentação, 1991) e pelo DNIT.

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O que explica o Bom Comportamento das Bases de SAFL, ALA e SLAD?

Em meados de 1972, no início do uso das bases referidas, revestidas com tratamentos asfálticos superficiais duplos ou triplos esbeltos (1 a 3 cm), a maior preocupação dos responsáveis pela sua construção era a possibilidade de que, durante o período chuvoso, elas apresentassem defeitos, em especial, a ocorrência do amolecimento de toda a estrutura da base, o que causaria sua ruptura.
O tempo mostrou que tal preocupação era irreal, pois os defeitos esperados não ocorreram. Os pavimentos tiveram um comportamento excepcional, além do esperado, tendo alguns ultrapassado 30 anos de bom desempenho. Os principais fatores que contribuíram para isso foram:

  • Características Mecânicas e Hídricas das Bases de SAFL.
  • Projeto e Técnica Construtiva Específicos de pavimentos com bases de SAFL, que permitem aproveitar as Peculiaridades do Ambiente Tropical Úmido.

a] Características Mecânicas e Hídricas das Bases em questão
 

Essas bases são constituídas por solos de comportamento laterítico com granulometria descontínua e fina (predominantemente sem, ou com pequena fração retida na peneira de 2,00 mm), não atendendo às especificações tradicionais para bases estabilizadas granulometricamente. Apesar disto apresentam, quando compactadas na Massa Específica Aparente Seca Máxima (MEASmáx), da energia intermediária:
 

  • Elevada capacidade de suporte quando de sua execução, CBR (ou Mini-CBR) às vezes ultrapassando 80 %, e manutenção (ou mesmo aumento) desse suporte em serviço, ao longo do tempo.
  • Baixa expansibilidade pelo contacto com a água livre sendo, predominantemente, da ordem de 0,1 %.
  • Elevado Módulo de Resiliência (MR); frequentemente apresentando valores superiores a 200 MPa, tanto em amostras
    compactadas em laboratório, como no campo. Para bases de rodovias típicas do Estado de São Paulo, Alvarez
    Neto (1998) apresenta, na tabela A.5, resultados obtidos a partir de retroanálises de superfícies deformadas, com emprego de FWD. Essas características das bases compactadas são resultantes das peculiaridades mineralógicas e microfábricas inerentes ao solos lateríticos, conforme apresentado na 3ª Questão.

Tabela A.5 Valores obtidos em Pavimentos com Base de SAFL.


 b] Projeto e Técnica Construtiva Específicos e Peculiaridades do Ambiente Tropical Úmido

Os pavimentos com bases de Solo Fino Laterítico, revestidas com tratamentos superficiais e/ou pré misturados esbeltos, fazem com que a estrututura do pavimento trabalhe com uma umidade de equilíbrio baixa (70 a 80 % da ótima), em relação à umidade do Proctor Intermediário. Este fato, ao longo do tempo, leva a base a aumentar seu suporte inicial e a resistir adequadamente ao tráfego, sem apresentar problemas, comparativamente às bases tradicionais. A figura A.14 ilustra a movimentação d’água no pavimento e vizinhança, tanto sob a forma de vapor como líquida, o que leva a uma umidade de equilíbrio baixa, como acima referido.

Figura A.14 Fatores que alteram a umidade  de equilíbrio em bases com predominância de Solo Fino Laterítico.

Observe-se que contribuem para essa umidade de equilíbrio:
 

  • Fatores Naturais da região tropical úmida.
  • Projeto e Técnicas Construtivas apropriadas.

Quanto aos Fatores Naturais, ressalta-se as condições climáticas das regiões tropicais úmidas e a posição do lençol freático:
As condições climáticas predominantes na maior parte do Brasil aquecem, intensamente, o pavimento durante o dia. Isto provoca o estabelecimento de um gradiente térmico entre a superfície da base, onde a temperatura do revestimento betuminoso chega aos 60ºC (sobretudo quando o revestimento é delgado) e o subleito, onde ela se mantém próxima dos 25ºC, dia e noite.
Tal gradiente térmico, por si só, ocasiona o movimento descendente da água, tanto sob a forma líquida, como sob a forma de vapor. Ao anoitecer e durante a noite, geralmente, ocorre inversão do gradiente, o que favorece a subida do vapor d’água; porém esse gradiente é muito menor, comparado com aquele que aparece durante um dia ensolarado.
Observa-se que, em climas frios e temperados frios onde ocorre a precipitação da água sob forma de neve, a movimentação da água sob forma líquida é inversa, podendo a água subir para a base e provocar a formação de gelo. Esse gelo derrete durante a primavera, ocasionando a embebição da base; isto explica a necessidade de se considerar, naqueles climas, a capacidade de suporte e o módulo de resiliência, nas condições saturadas ou muito próximas a elas.
A posição do lençol freático e das camadas aquíferas, também, se constitui em um fator favorável por ser raro estarem a menos de 5 m de profundidade; frequentemente, estão a mais de 10 m.
Evidentemente, para que o gradiente térmico seja efetivo na redução do teor de umidade da base de pavimentos com revestimento betuminoso delgado, é indispensável que sejam satisfeitas algumas condições, referentes ao Projeto e Técnicas Construtivas dos pavimentos, dentre as quais destacam-se:
 

  • Escolha apropriada do solo, conforme as especificações próprias para este tipo de base, que exigem o uso de solos com baixos coeficientes de sorção e de permeabilidade.
  • Compactação apropriada da base, não só em termos de massa específica aparente seca máxima e teor de umidade de compactação e, quanto à sua estrutura, havendo necessidade de utilizar, em seguida, uma série de compactadores apropriados para evitar a formação de lamelas que são estruturas anisotrópicas plano paralelas. Para uma compactação adequada, o conjunto de compactadores, geralmente, é diferente em função do tipo de SAFL.
  • Secagem ou cura da base, o que provoca o trincamento e um aumento irreversível da capacidade de suporte da mesma. Este fato indica uma coesão adequada do solo e garante um comportamento satisfatório da base em serviço. Esta secagem também permite uma movimentação descendente da água, tanto sob a forma líquida como de vapor, e um aumento benéfico da penetração na superfície da base.
  • Imprimadura betuminosa apropriada das faces superior e laterais da base, mas nunca na camada subjacente de reforço do subleito ou do subleito compactado; ela deve ser distribuída, com taxa apropriada, e ter viscosidade que permita uma penetração entre os intervalos de 4 a 7 mm de espessura. Vide 14ª Questão.
  • Acostamento sempre presente, com largura mínima de 1,20 m, devidamente compactado, imprimado e revestido, constituído de solo de baixos coeficientes de sorção e de permeabilidade.
  • Revestimento flexível e o mais impermeável possível, a fim de evitar, ao máximo, a penetração da água pela superfície superior do pavimento. É recomendável que a primeira etapa comece por um tratamento superficial; para recapeamento em etapas posteriores podem-se usar, além do tratamento, concretos asfálticos esbeltos e flexíveis.
  • Drenos apropriados para evitar a presença do lençol freático deixando-o, no mínimo, 1,50 m abaixo do nível do subleito e
    para eliminar o efeito da migração d’água pelo gradiente térmico. Conforme o caso, há necessidade da construção de drenos interceptantes para aquíferos, tanto permanentes, como periódicos (aparecem somente na estação chuvosa), e drenos para rebaixamentodo lençol freático. Geralmente as condições ambientais, existentes nas regiões em que ocorrem os “solos arenosos finos lateríticos”, são muito favoráveis quanto à posição do lençol freático: prevalecem lençol freático e camadas aquíferas, a profundidades superiores a 5 m (frequentemente estão a mais de 10 m).

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Quais as Experiências que mostram a Ação do Gradiente Térmico e da Cura por Secagem da Base no Comportamento do Pavimento?

1ª Parte – Ação do gradiente térmico no comportamento do pavimento

  • Introdução

A experiência para a constatação do efeito do gradiente térmico no movimento descendente da água (líquida ou vapor), foi a execução de um segmento experimental de 1 km, num trecho de 10 km de pavimento, com uma única diferença: a superfície das suas camadas inferiores (sub-base e base) foi impermeabilizada, conforme figura A.15. A finalidade foi evitar o movimento da água, da base para as camadas inferiores, devido ao gradiente térmico que é criado pelas condições ambientais.

Figura A.15 Pavimento projetado por Villibor, 1982: segmento experimental no trecho Santa Lúcia – Rincão – SP, estruturas com e sem impermeabilização da sub-base e reforço.
 

  • Diagnóstico do comportamento

Após um ano de tráfego, incluindo um período chuvoso, quase todo o segmento experimental apresentou uma série de defeitos: deformações excessivas (afundamentos), trincamentos nas rodeiras e rupturas em diversas áreas.
Isto ocorre, pois, com as chuvas, a água infiltra e permanece na base, pela falta de ação do gradiente térmico. Essa água livre penetra na interface das “placas” (plano horizontais e inclinadas) da estrutura da base, geradas pela compactação durante a execução. Seu efeito é a diminuição drástica do atrito entre as placas, o que possibilita uma movimentação delas, pela ação cisalhante das cargas, resultando na ruptura (da base), caracterizada pelo afundamento das rodeiras e soerguimento da parte central da pista. Este fenônemo é ilustrado pelas figuras A.16 e A.17, obtidas em uma vala de inspeção aberta em área com ruptura, que mostram as camadas inferiores impermeabilizadas nesse experimento e, também, a sub-base e o reforço nivelados e em perfeitas condições.

Figura A.16 Detalhe da inclinação da ruptura.                 Figura A.17 Aspecto da vala com base rompida.

A contraprova desse efeito foi demonstrada no restante do trecho, executado conforme o indicado na figura A.15. Sua estrutura permitiu a ação do gradiente térmico que provocou a movimentação da água nas camadas do pavimento e no solo da sua fundação. Isto causou uma diminuição na umidade dessas camadas, em especial da base, em relação à sua umidade de compactação (Hc), conferindo-lhe uma estrutura estável e de suporte elevado, com reflexo na excelente performance do pavimento, até hoje (mais de 25 anos), apesar do tráfego pesado de caminhões com areia, pedregulho e tijolos, na rodovia.
 

2ª Parte – Efeito da cura por secagem da base no comportamento do pavimento
 

  • Introdução

Uma experiência, que mostra a importância da cura por secagem de uma base de solo laterítico argiloso, foi implementada com a execução de um segmento experimental de 1 km no trecho Sertãozinho – Dumont (SP). Vide Barquete (1986).
Após a compactação na Ho do Proctor Intermediário, a superfície da base, sem a cura por secagem, foi impermeabilizada com CM-30, com taxa de 1,0 l/ m2. Sobre ela foi aplicada uma manta geotêxtil não tecida, que recebeu uma nova imprimação com CM-30 à taxa de 1,0 l/m2. A seguir foi aplicada areia, feita a rolagem e, após, executado um revestimento triplo. Este “pacote impermeabilizante” tinha a finalidade de minimizar (ou evitar) a saída da água por evaporação.

A figura A.18 ilustra a fase da impermeabilização com uso do geotêxtil e a figura A.19, o inicio do efeito da contração da base, no revestimento.

Figura A.18 Fase da Imprimação com geotêxtil.                    Figura A.19 Início do reflexo das trincas.

  • Diagnóstico do comportamento

Passados seis meses, teve início o aparecimento de reflexos de placas no revestimento; após 1 ano, todo o segmento mostrava “blocos” delineados pela penetração do “geotêxtil” e do tratamento, nas trincas de contração da base geradas pela sua secagem devido ao fenônemo do gradiente térmico. Este experimento mostra a importância de deixar trincar a base, antes de executar seu revestimento, ou seja, a importância da sua “cura por secagem”. As figuras A.20 e A.21 ilustram o padrão de
contração da base, refletido na camada de rolamento.

Figura A.20 Evolução do trincamento da base.                       Figura A.21 Aspecto da placa com as bordas afundadas.

  • Conclusão

Pelo exposto, podem-se resumir os benefícios, a saber:

  • Nunca se deve executar imprimadura impermeabilizante sobre sub-bases e/ ou reforço do subleito, pois o pavimento, muito provavelmente, apresentará problemas estruturais. Ainda, esse procedimento errôneo, não permitirá usufruir os benefícios do gradiente térmico no comportamento dos pavimentos.
  • É obrigatório efetuar a cura da base, por secagem ao ar (aumento dos vazios com ar). Esse procedimento evita trincamentos futuros e propicia uma melhor ação do gradiente térmico no processo de manutenção permanente de uma baixa umidade de equilíbrio (He) na base, em relação à umidade de compactação (Hc), garantindo pavimentos com alta performance estrutural (He < 0,8 Hc).
  • A ação conjunta do gradiente térmico e da cura por secagem ao ar, grande responsável pelo comportamento peculiar desses pavimentos nos trópicos, tem comprovação prática na figura 4.29. Ela mostra valores do teor de umidade, obtidos para três trechos, durante periodos que variaram de 06 a 13 anos. Essa ação conjunta, não ocorre em climas temperados e frios; daí a necessidade de se modificar a tecnologia importada, quando se pretende utilizar pavimentos com bases que tenham finos lateríticos. 

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Por que não se recomenda o uso de Critérios Tradicionais para o Estudo das Bases com Predominância de Solo Fino Laterítico?

Os critérios tradicionais para o estudo de bases estabilizadas granulometricamente (também designadas de Solo-Agregado, pelas ASTM e AASHTO), geralmente adotados nos organismos rodoviários brasileiros, foram fundamentados em solos e condições ambientais de climas temperados e frios.
Dois aspectos principais devem ser considerados no projeto de bases de pavimentos nas regiões tropicais:

  • Natureza peculiar dos materiais, sobretudo solos, disponíveis para a sua construção.
  • Natureza peculiar do ambiente em que as bases e sub-bases de pavimentos ficam sujeitas ao clima tropical úmido.

Quando a escolha dos solos, ou das misturas de solos-agregados, para uso nas regiões tropicais é elaborada com base em critérios desenvolvidos para regiões de climas temperados e frios, várias dificuldades ocorrem, destacando-se:

  • Relativa pobreza de materiais granulares naturais que satisfaçam integralmente as especificações tradicionais.
  • Necessidade de onerosas correções na granulometria e nos índices plásticos dos solos que, mesmo após essas correções, muitas vezes não apresentavam bom desempenho como base de pavimentos. Fracassos frequentes ligados a esse mau desempenho aconteciam, sobretudo, quando o solo continha elevada porcentagem de macrocristais de caulinita e micas, de várias granulometrias. Esses minerais têm sido encontrados, frequentemente, nos solos
    tropicais típicos designados de saprolíticos. Verificou-se que esses fracassos estavam ligados a baixos valores de suporte e do módulo de resiliência.

Por outro lado, muitos solos lateríticos, que não atendem aos critérios tradicionais de granulometria e de propriedades índices, podem ser apropriados para bases por possuírem: elevado CBR, baixa expansão e elevado módulo de resiliência, entre outras propriedades.
Foram essas dificuldades que levaram os autores deste livro, após um período de mais de 30 anos de exaustivos estudos de laboratório e de campo com solos lateríticos e saprolíticos, a propor a Sistemática MCT, que abandona os critérios tradicionais, para o estudo das bases descontínuas (constituídas por misturas de agregados e finos lateríticos) e de SAFL.

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