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Deterioração Estrutural de Bases de Solo – Cimento e Granulares


36.a REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO – 36.ª RAPv
CURITIBA/PR – BRASIL – 24 a 26 de agosto de 2005
DETERIORAÇÃO ESTRUTURAL DE BASES DE SOLO-CIMENTO E GRANULARES

Douglas Fadul Villibor; Rita Moura Fortes; Fábio Quintela Fortes & Cláudio Nogueira Junior

Resumo

As bases de solo-cimento e granulares não coesivas apresentam peculiaridades, de comportamento estrutural e conseqüentemente de deterioração do pavimento, distintas entre elas em função da constituição dos materiais envolvidos. No estado de São Paulo há uma grande experiência acumulada tanto na implantação desses tipos de base como na sua recuperação. Em especial a deterioração das bases de solo cimento geralmente levam a pavimentos com elevado nível de trincamento o que gera uma grande discussão nos meios técnicos quanto à solução mais adequada para a sua recuperação. Isto vem ocorrendo em função das diretrizes estabelecidas pelos órgãos rodoviários nacionais. Um exemplo recente ocorreu na recuperação de pavimentos com base de solo cimento do programa do BID/DER-SP, em que se fossem adotadas as normas oficiais muitos trechos da rede existente teriam que ser totalmente reconstruídos, com custo elevado. Com base na experiência adquirida ao longo de 30 anos do DER-SP, uma solução rotineira foi adotada e a estrutura do pavimento existente, mesmo que apresentando trincamento significativo, foi aproveitada resultando em uma solução muito mais econômica. Para a recuperação das bases granulares há um maior consenso entre os técnicos e os procedimentos estabelecidos nas normas vigentes.
Com o objetivo de analisar o processo de deterioração estrutural dessas bases, ainda pouco difundido no meio técnico, este trabalho apresenta as diferenças de comportamento e os fenômenos de deterioração desses pavimentos, além de uma breve diretriz quanto à recuperação das bases de solo cimento.
PALAVRAS-CHAVE:
BASE DE SOLO AGREGADO; BASE DE SOLO CIMENTO; PECULIARIDADES DO COMPORTAMENTO ESTRUTURAL; FENÔMENO DA DETERIORAÇÃO.
ABSTRACT
The pavements with Cement-soil and granulate not cohesive bases present peculiarities, of structural behavior and consequently of deterioration, distinct between them as a function of the constitution of the involved materials. In the state of São Paulo there is a wide accumulated experience in the implantation of these types of base and in its recovery as well. In special the deterioration of the soil-cement bases generally takes the pavement with high level of cracks that generates a great discussion in the technical area about the best adjusted solution for its recovery. It has been occurring in function of the lines of direction established for the national road agencies. A recent example occurred in a pavement recovery with cement-soil base of the program of the BID/DER-SP, where if the official norms would be applied at existing net, and that total would be reconstructed, at high cost. Based on the acquired experience throughout 30 years of DER-SP, a routine solution was adopted and the structure of the existing pavement, exactly that presenting significant cracks, was used to advantage, resulting in a much more economic solution. For the recovery of the granular bases there is more consensus between the technician and the established procedures in the actual norms. Aiming to analyze the process of structural behavior and deterioration phenomena’s of these bases, still little
disseminated in technician media, this work presents the differences of behavior and the phenomena of deterioration of these pavements, beyond one brief line of direction regarding the recovery of the cement soil base pavement.
KEYWORDS:
SOIL AGGREGATE BASE, SOIL-CEMENT BASES, PECULIARITIES OF STRUCTURAL BEHAVIOR; DETERIORATION´S PHENOMENON.

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Estudos Geotécnicos – Subleito e Materiais Alternativos


  SLIDES DA PALESTRA: ESTUDOS GEOTÉCNICOS – SUBLEITO E MATERIAIS ALTERNATIVOS

PROGRAMA DE CAPACITAÇÃO EM PAVIMENTAÇÃO

SÃO PAULO – AGOSTO DE 2013

Palestrante: Engº Douglas Fadul Villibor

É apresentado:

· Um pouco da história da tecnologia de pavimentação;

· Considerações sobre solos e condições ambientais tropicais;

· Metodologia de Estudo de solos MCT com seus ensaios;

· Materiais para pavimentação de baixo custo;

· Técnica construtiva de pavimentos de baixo custo.

 

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Aspectos Fundamentais para Uso Adequado de SAFL em Bases de Pavimentos de Baixo Custo


ASPECTOS FUNDAMENTAIS PARA USO ADEQUADO DE SAFL EM BASES DE PAVIMENTOS DE BAIXO CUSTO

33ª REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO

FLORIANÓPOLIS / SC, 2001

 

Autores:

Douglas Fadul Villibor

Job Shuji Nogami

 

Este trabalho apresenta considerações sobre os aspectos considerados fundamentais para o uso de Base de Solo Arenoso Fino Laterítico (SAFL) em Pavimentos Rodoviários de Baixo Custo.

Para seu desenvolvimento serão enfocados os seguintes assuntos sobre as bases de SAFL em pavimentos rodoviários: Breve histórico sobre seu uso; Rodovias executadas; Conceituação e aspectos e fundamentais para uso adequado de SAFL em bases de Pavimentos de Baixo Custo; e Considerações finais.

Continue lendo……….

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Aspectos Técnicos de um Plano Gerencial de Recuperação de Pavimentos de Baixo Custo com Solos Tropicais


ASPECTOS TÉCNICOS DE UM PLANO GERENCIAL DE RECUPERAÇÃO DE PAVIMENTOS DE BAIXO CUSTO COM SOLOS TROPICAIS

IV ENCONTRO NACIONAL DE CONSERVAÇÃO RODOVIÁRIA

FORTALEZA – CE – AGOSTO DE 1999

 

Autores:

Fábio Quintela Fortes

Douglas Fadul Villibor

Pedro Ricardo F.Blassioli

 

RESUMO

Este trabalho tem o objetivo principal de apresentar aspectos que venham a subsidiar um plano gerencial de recuperação de rodovias com pavimentos de baixo custo com uso de materiais tropicais, assim como sugerir as soluções de recuperação em função das diversas condições observadas atualmente em nossa malha viária, para serem objeto de discussão com engenheiros e técnicos que militam na área de pavimentos de baixo custo.

No desenvolvimento do trabalho serão abordados as particularidades de comportamento dos pavimentos com uso de solos lateríticos, os levantamentos de campo da situação atual dos pavimentos como subsídios à tomada de decisão, as estratégias de atuação para recuperação tanto dos pavimentos novos com dos antigos com mais de cinco anos em serviço, as sugestões para a definição do tipo de recuperação mais indicada, e finalmente as conclusões.

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Peculiaridades sobre o Comportamento de Pavimentos com Base de ALA


As peculiaridades observadas no comportamento dos pavimentos com bases de misturas do tipo ALA são similares às verificadas nos pavimentos com base de solo arenoso fino laterítico SAFL. As considerações sobre os defeitos provenientes de deficiências da técnica construtiva da camada de base constituída por argila laterítica com areia (ALA), são similares às das bases de SAFL. As misturas de solo agregado são consideradas de granulação grossa, ou seja, apresentam elevada porcentagem de grãos retidos na peneira de abertura de 2,00 mm. Seus finos, fração que passa na peneira de 2,00 mm, devem apresentar comportamento laterítico, segundo a classificação MCT. Os agregados podem ser artificiais (pedra britada ou escória de alto forno) ou naturais (pedregulho de cava, lateritas concrecionadas e/ou quartzitos com baixa porcentagem de material passando na peneira de abertura de 0,075 mm). Quanto à sua graduação, as misturas podem apresentar uma granulometria contínua ou descontínua. Normalmente utiliza-se mistura de solo agregado de granulometria descontínua (menor porcentagem de brita), por motivos econômicos. Deve-se sempre optar por misturas de solos e agregados naturais de granulometria contínua, quando a jazida se encontra próxima à obra e o custo do material não for elevado, pelos seguintes motivos: – Melhor aderência da camada de rolamento à base executada com misturas de solo agregado. – Facilidade de execução. – Fácil obtenção de uma elevada capacidade de suporte, mesmo quando a mistura é compactada na energia intermediária. No entanto, misturas de solo agregado de granulometria descontínua também têm sido utilizadas com sucesso, porém quando compactadas na energia modificada. O comportamento das misturas de solo agregado está, sem dúvida, relacionado com a alta qualidade de seus finos de comportamento laterítico e com a baixa umidade de equilíbrio de trabalho dessas bases, geralmente da ordem de 80% da umidade ótima. Isso conduz, nos trópicos, a bases de elevada capacidade de suporte real e baixa permeabilidade, principalmente para misturas de solo agregado de granulometria descontínua. Portanto, a teoria proposta para o estudo de bases de granulometria descontínua é consubstanciada no estudo detalhado de seus finos, com a Metodologia MCT, e das características dos agregados. O ângulo de atrito destas misturas é garantido pelos agregados; a coesão, pelos finos lateríticos. A teoria clássica das misturas de granulometria contínua é baseada na distribuição de esforços pelo contato grão a grão (atrito) e baixa coesão, devido à pequena presença de finos. Essas misturas apresentam elevada permeabilidade e capacidade de suporte, porém com custos superiores quando comparadas com as de granulometria descontínua. figura18 Quando a mistura tem em sua constituição solos lateríticos situados nas áreas III e IV da figura acima, a base terá um comportamento notadamente granular não coesivo, cuja resistência após compactada, deve-se sobretudo ao ângulo de atrito interno entre as partículas. Já no caso de o solo laterítico situar-se nas áreas I e II e a sua direita, a base terá comportamento de um material granular coesivo, cuja resistência deve-se, tanto ao atrito interno, quanto à coesão de suas partículas. As bases executadas com as misturas acima têm as seguintes características: Misturas Granulares Pouco ou Não Coesivas significam bases com pequena susceptibilidade à segregação do solo e da brita no processo de execução, nenhuma contração por secagem ao ar, permeabilidade elevada, perda de umidade quando da compactação excessiva e baixa coesão. Além do mencionado, apresentam elevada penetração da imprimadura impermeabilizante na camada superficial da base. Misturas Coesivas são bases com elevada susceptibilidade à segregação do solo e da brita no processo de execução. Podem apresentar contração por secagem ao ar, baixa permeabilidade, pequena perda de umidade na compactação e elevada coesão, facilitando sua aderência à camada de rolamento. Apresentam, ainda, excelente capacidade de receber compactação alcançando com facilidade o grau de compactação de 95% do Proctor Modificado. Fonte/ livro: “Pavimentos de Baixo Custo para Vias Urbanas” – Bases Alternativas com Solos Lateríticos (Douglas F. Villibor e outros)

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Imprimaduras Asfálticas

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Imprimaduras Asfálticas


A maioria dos pavimentos de baixo custo no Estado de São Paulo foi construída com camada de rolamento em tratamentos superficiais invertidos duplos ou triplos, por ser o tipo mais adequado de camada de revestimento para esses pavimentos. Antes da abordagem dos revestimentos betuminosos para pavimentos de baixo custo, serão tecidos alguns comentários sobre a impermeabilização das bases, em especial imprimaduras asfálticas em bases de solo arenoso fino laterítico. São objetivos da impermeabilização, com a imprimadura asfáltica sobre bases de solos lateríticos: – Aumento da coesão da parte superficial da base. – Melhoria das condições de aderência da base ao revestimento. – Aumento das condições de impermeabilização, dificultando a penetração de água que possa, eventualmente, infiltrar-se pelo revestimento. A observação sistemática de trechos, durante e após a construção, mostrou que alguns dos defeitos que ocorriam nesses pavimentos tinham como causa principal a imprimadura. A partir dessas constatações alguns programas de pesquisas, tanto em campo quanto em laboratório, foram realizados com o intuito de verificar, por exemplo, quão afetado pela quantidade inadequada de imprimadura asfáltica, o desempenho de um pavimento de base de solo arenoso fino laterítico pode ser. Outra finalidade desses programas foi a elaboração de um procedimento de ensaio que permite escolher que tipo de material asfáltico é indicado para a imprimação de determinado solo, a que taxa deve ser aplicado e quais são as condições ótimas para a sua aplicação. Nas observações efetuadas nos trechos testes, em uma extensão aproximada de 1000m, foram identificadas algumas características da imprimadura asfáltica, associadas à sua penetração na base, que interferiam no desempenho do pavimento: – Penetração excessiva da imprimadura, atingindo cerca de 15 mm na camada de base, onde verificou-se, em alguns pontos localizados, o descolamento da camada de rolamento, ocasionado pela falta de aderência na interface base-revestimento e/ou pelo cravamento do agregado da capa na superfície da base, causando rupturas superficiais. Nesse caso, o cravamento acontece devido ao aparecimento de uma crosta frágil na superfície da base. – Reduzida penetração da imprimadura, da ordem de 1 a 2 mm, formando uma superfície betuminosa excessivamente espessa na superfície e, muitas vezes, exsudação do ligante na superfície da camada de rolamento. As imprimaduras, que apresentam resultados satisfatórios são caracterizadas por: – Espessuras de penetração do material betuminoso da ordem de 4 a 10 mm. – Película residual do material betuminoso na superfície da base com espessura não excessiva, de cor preta acastanhada. As imprimaduras nessas condições, resistiram adequadamente aos esforços de cravamento dos agregados da camada de rolamento na base e não produziram exsudações no revestimento. Recomendações para Dosagem do Tipo e Taxa de Material Betuminoso A partir dos resultados de laboratório e dos trechos experimentais, sugere-se o seguinte critério para a fixação do tipo e da taxa de material asfáltico a ser utilizado na imprimadura: – Ensaiar o solo em questão com CM-30, à taxa de 1,2 l/m2. – Traçar a curva “penetração da imprimadura versus teor de umidade” e determinar a penetração no teor de umidade correspondente à hot – 2%. – Se a penetração obtida no item anterior for inferior a 4 mm, utilizar CM-30 para a imprimação, aplicado à temperatura de 30º C, na taxa de 0,8 à 1,0 l/m2. Se a penetração obtida no item anterior estiver entre 4 e 10 mm, utilizar CM-30, aplicado à temperatura de 30º C, na taxa de 1,0 à 1,2 l/m2. – Nos casos em que a penetração da imprimadura for superior a 10 mm, reensaiar o solo, porém utilizando CM-70, viscosidade Saybolt-Furol entre 80 e 100 s. Com os resultados, traçar o gráfico “penetração da imprimadura versus teor de umidade”, determinar a penetração da imprimadura no teor de umidade correspondente à hot e proceder à fixação da taxa conforme item anterior, porém, quando da utilização de CM-70, a temperatura deve estar em torno de 40º C. Considerações sobre a Influência dos Diversos Parâmetros nos Serviços de Impermeabilização de Bases A impermeabilização das bases é afetada por diversos fatores, desde o tipo de material betuminoso aplicado até a umidade existente no momento de imprimação. Por isso, é importante a análise de cada um desses fatores. – Influência do Tipo e da Taxa de Material Betuminoso Aplicado A imprimadura, como já foi visto, pode ser executada com asfaltos diluídos dos tipos CM-30 ou CM-70, cujas características são oficializadas pela ABNT, no P-EB-651. Sendo o CM-70 mais viscoso que o CM-30, sua penetração na superfície da base é menor, se aplicado à mesma taxa. Variando-se a taxa de aplicação de 0,7 para 1,2 l/m2, a penetração da imprimadura sofre um acréscimo da ordem de 55% (passando de 5,3 para 8,2 mm), conforme observado nos ensaios laboratoriais e em campo. – Influência do Teor de Umidade de Compactação Em todos os solos ensaiados, notou-se uma inflexão da curva de penetração da imprimadura versus teor de umidade, próxima à umidade ótima, acima da qual a penetração se mantém em níveis baixos (inferiores a 1 mm). À medida que se diminui a umidade, a partir da umidade ótima, nota-se um aumento acentuado da penetração. – Influência do Tipo de Solo Os solos arenosos finos lateríticos, dependendo da quantidade de argila em sua constituição, podem apresentar comportamento diferente quanto à penetração da imprimadura. Um solo que possui pequena porcentagem de fração argila (em torno de 18%, por exemplo), ou seja, um solo mais arenoso, apresentou nos ensaios laboratoriais realizados, penetração maior (8,2 mm) no teor de umidade igual à umidade ótima –2%, do que a apresentada pelo solo mais argiloso (penetração de 2,3 mm). – Influência da Irrigação Prévia Obteve-se maior penetração da imprimadura nos corpos de prova ensaiados que foram levemente umedecidos antes da aplicação do material asfáltico. – Influência da Umidade na Ocasião da Imprimação Os resultados dos ensaios laboratoriais, tanto para a energia normal quanto para a intermediária, apresentam um ponto de máxima penetração da imprimadura, que se situa em torno de 50 a 70% da umidade ótima. Porém, sempre que o corpo de prova é moldado em um teor de umidade superior à ótima (independente da energia utilizada), a penetração da imprimadura cai para níveis bastante reduzidos, mesmo que o corpo de prova seja deixado secar ao ar, por 24 horas. – Influência da Densidade Aparente Seca A penetração da imprimadura, para uma mesma energia de compactação, varia inversamente com a densidade no ramo seco da curva de compactação. Já no ramo úmido, verifica-se a formação de uma camada espessa de asfalto residual na superfície dos corpos de prova, indicando que não há, praticamente, penetração da imprimadura. Para diferentes densidades e um mesmo teor de umidade (diferentes energias de compactação), observa-se uma maior penetração no caso da menor energia de compactação. Imprimaduras Asfálticas em Bases de Argila Laterítica Sobre bases de argila laterítica, executa-se apenas uma imprimadura ligante, com o emprego de emulsão asfáltica de ruptura rápida, diluída em 40% de água, na taxa de 1,0 a 1,4 l/m2. O emprego de asfaltos diluídos não tem sido recomendado, sobretudo pela demora da cura (aproximadamente 72 horas, devido a baixa penetração do ligante na base) e custo mais elevado. Em contrapartida, as emulsões asfálticas têm sido utilizadas pela sua praticidade de aplicação, permitindo o início da execução da camada de rolamento praticamente de imediato. Sobre a base imprimida não se permite o tráfego. Recomendações para a Execução da Imprimadura Além da escolha do tipo de impermeabilização e da sua dosagem (taxa de imprimadura), é necessário seguir as recomendações construtivas indicadas a seguir para que a imprimadura cumpra sua função adequadamente: – Face à grande perda de umidade constatada em campo, a operação de compactação da base deverá iniciar com 1 a 2% acima da umidade ótima para que, no final do processo, a umidade esteja em torno da ótima de compactação. – Evitar a superposição de faixas de irrigação na fase de compactação. – O acabamento da base deverá ocorrer sempre em corte, para evitar a formação de lamelas e material solto na superfície da base o que, provocará escorregamentos do revestimento; – Eliminar toda e qualquer partícula solta na superfície da base, com varredura e/ou jato de ar comprimido. – Após a secagem da base, ela deverá ser irrigada levemente, com taxa de irrigação em torno de 0,5 a 0,8 l/m2, a fim de evitar a saturação da base e promover uma penetração adequada da imprimadura. A imprimadura nunca deverá ser executada com o solo saturado por chuva ou eventual excesso de irrigação. Considerações sobre Defeitos no Pavimento Devido às Deficiências do Processo Executivo da Imprimadura Os principais defeitos incidentes na interface base-revestimento, decorrentes de falha no processo executivo das imprimaduras asfálticas, estão ilustrados no fluxograma 7. fluxograma7 Dentre as ocorrências mencionadas, os defeitos que mais afetam a vida de um pavimento com base de solo laterítico são: – Excesso de material betuminoso, principalmente em bases com teor de umidade elevado e constituídas por solos coesivos, resultando em baixa penetração do ligante betuminoso. Isso gera uma superfície com excesso de ligante e provoca escorregamentos e/ou exsudação do ligante no revestimento. – Aplicação de imprimadura sobre superfície com excesso de pó, inibe a penetração do ligante betuminoso na base e gera uma interface sem aderência e pouco coesiva. – Penetração deficiente da imprimadura. Isso provoca superfícies pouco coesivas. Fonte/ livro: “Pavimentos de Baixo Custo para Vias Urbanas” – Bases Alternativas com Solos Lateríticos (Douglas F. Villibor e outros)

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