Aula 00

Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0

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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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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: [email protected]. Então, vamos à aula demonstrativa para que vocês possam conhecer melhor o que encontrarão ao longo do curso, no que tange às questões comentadas! Bons estudos e boa sorte!

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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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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0  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: a) Cimentos asfálticos de petróleo; Prof. Marcus V. Campiteli

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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. A imagem abaixo ilustra o tanque de estocagem do asfalto. Prof. Marcus V. Campiteli

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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.

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

Revestimento asfáltico

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 Propriedades Físicas As

propriedades

intrinsecamente

físicas

associadas

à

dos sua

cimentos

asfálticos

temperatura.

Em

estão 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 150200. Esses

números

associados

representam

a

faixa

de

penetração a qual o CAP deve possuir. Assim, o CAP 50-70, por

1

Disponível em http://ipr.dnit.gov.br/normas/DNIT155_2010_ME.pdf Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis 3 Disponível em http://nxt.anp.gov.br/nxt/gateway.dll/leg/resolucoes_anp/2005/julho/ranp%2019%20%202005.xml 2

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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.

4

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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Log Viscosidade (SSF) 155 125 95 75

T1

T2

Faixa de Compactação

Temperatura °C

T3 T4 Faixa de Mistura

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. Prof. Marcus V. Campiteli

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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.

5

Vídeos do ensaio disponíveis em http://transportes.ime.eb.br/MATERIAL%20DE%20PESQUISA/LABOTATORIO/LAB%20LIGANTES/03_ensa ios_cimento_asfaltico_03.htm#PontodeAmolecimento 6 Disponível em http://ipr.dnit.gov.br/normas/DNIT131_2010_ME.pdf

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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 7

Disponível em http://ipr.dnit.gov.br/normas/DNER-ME163-98.pdf Vídeos do ensaio disponíveis em http://transportes.ime.eb.br/MATERIAL%20DE%20PESQUISA/LABOTATORIO/LAB%20LIGANTES/03_ensa ios_cimento_asfaltico_02.htm#Dutilidade 8

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 exigem um grau de pureza de, no mínimo 99,5% para os cimentos asfálticos. Para a solubilidade ser avaliada, é realizado um ensaio 9, 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).

9

Vídeos do ensaio disponíveis em http://transportes.ime.eb.br/MATERIAL%20DE%20PESQUISA/LABOTATORIO/LAB%20LIGANTES/03_ensa ios_cimento_asfaltico_02.htm#SolubilidadeTeordeBetume 10 Vídeos do ensaio disponíveis em 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.

11

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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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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

12

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

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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 𝑥 100 𝐿1

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.

13

Disponível em http://ipr.dnit.gov.br/normas/DNIT130_2010_ME.pdf

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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 SayboltFurol, 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 Prof. Marcus V. Campiteli

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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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Disponível em http://ipr.dnit.gov.br/normas/DNIT112_2009_ES.pdf

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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 http://nxt.anp.gov.br/nxt/gateway.dll/leg/resolucoes_anp/2007/outubro/ranp%2030%20-%202007.xml

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0  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

Disponível em http://ipr.dnit.gov.br/normas/DNIT144_2010_ES.pdf

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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: Prof. Marcus V. Campiteli

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0  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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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 - 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.

Amostra de emulsão asfáltica, de coloração marrom. Prof. Marcus V. Campiteli

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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 RR2C. 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. Prof. Marcus V. Campiteli

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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 RR1C, 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.

19

Disponível em http://ipr.dnit.gov.br/normas/DNIT145_2010_ES.pdf

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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, 147/201021 e 148/201022. Outro tipo de ligante que pode ser utilizado, de acordo com a mesma norma, é o CAP 150200, 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 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 21

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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 subbase.

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. Prof. Marcus V. Campiteli

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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:

DIMENSÕES

Enchimento

0,075 mm

mais que 65%

(peneira 200)

Agregado Miúdo

2,00 mm

Agregado Graúdo

(peneira nº10)

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.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 Pessoal, o gráfico a seguir mostra o comportamento da curva granulométrica

dos

agregados

densos,

abertos,

uniformes

e

descontínuos:

100 90

Porcentagem passante %

80

70 60 Densa

50

Aberta

40

Uniforme

30

Descontínua

20 10 0 0,01

0,1

1

10

100

Abertura das peneiras (mm)

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.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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 agregado graúdo); Prof. Marcus V. Campiteli

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 O ensaio de granulometria, por meio do qual se obtém a curva granulométrica do agregado, é normatizado pela norma DNERME 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

Porcentagem passante %

granulometria do agregado deve se enquadrar. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Faixa A Faixa B Faixa C

0,01

0,1

1

10

100

Abertura das peneiras (mm)

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

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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.

Porcentagem passante %

Exemplo: 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0,01

0,1

0,075

0,45

1

Abertura das peneiras (mm)

10

100

9,5

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.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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:

agregados cúbicos (desejáveis)

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agregados lamelares (indesejáveis)

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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 subbase e 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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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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. O resultado pode ser demonstrado na figura a seguir:

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0

Solução

Argila (impurezas)

Agregados

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.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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.

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. Prof. Marcus V. Campiteli

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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 2,00 mm (nº 10) e de 0,42 mm (nº 40); Prof. Marcus V. Campiteli

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 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.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 Capilaridade É a propriedade que os solos apresentam de poder absorver água por ação da tensão superficial, inclusive opondo-se à força da gravidade. Pessoal,

nesse

caso,

o

raciocínio

é

inverso

ao

da

permeabilidade. Nos solos com um maior número de vazios, predomina a

ação

da gravidade,

tornando

mais dificultosa a

capilaridade dentro de um solo. O

mesmo

raciocínio

pode

ser

feito

com

relação

à

capilaridade em função do tamanho das partículas de um solo. Solos de partículas menores, como as argilas, possuem elevada superfície específica e um pequeno índice de vazios, portanto tem uma capacidade maior de capilaridade em relação aos solos arenosos. Explicando de uma forma mais simples, a capilaridade ocorre porque as moléculas de água se agarram à superfície das partículas de solo.

Compressibilidade É a propriedade que os solos apresentam de se deformar, com diminuição de volume, sob a ação de uma força de compressão. A compressibilidade se refere quando da compactação de solos não saturados, e também quando do adensamento de solos saturados. No caso da compactação, a redução de vazios se dá à custa da expulsão de ar, enquanto no adensamento, pela expulsão de água. Ambos esses casos se referem, portanto, à propriedade compressível dos solos.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 Importante destacar que o adensamento de um solo saturado é função de sua permeabilidade. Solos permeáveis, como os arenosos, tem uma facilidade maior de escoar (e expulsar) a água. Essa facilidade, em contrapartida, não se encontra em solos pouco permeáveis, como os argilosos.

Elasticidade A elasticidade é a propriedade que os solos apresentam de recuperar a forma original, após cessado um esforço que os deformem. É desejável que os solos aplicados em pavimentação, quando

submetidos

à

ação

do

tráfego,

recuperem-se

quase

completamente das deformações (elásticos). Por exemplo, a cada ação do tráfego, há uma deformação do solo e uma recuperação da forma original. Entretanto, a repetição dessas deformações elásticas, de forma excessiva, resulta no fissuramento do pavimento.

Contratilidade e Expansibilidade São propriedades típicas das argilas. A contratilidade se refere à diminuição do volume do solo em razão da diminuição da umidade. A expansibilidade é o oposto, ou seja, o aumento de volume do solo decorrente do aumento de umidade.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 Resistência ao Cisalhamento A resistência ao cisalhamento dos solos é definida como a máxima pressão de cisalhamento que o solo pode suportar sem sofrer ruptura. Tal resistência tem fundamental importância para evitar problemas como escorregamentos de taludes naturais, de barragens, de aterros sobre solos de baixa resistência, entre outros. Por exemplo, a figura a seguir ilustra um talude comumente encontrado em obras rodoviárias:

A Resistência ao Cisalhamento P

B

A

superfície

curva

representada

por

AB

simboliza

superfície por meio da qual ocorre o escorregamento do talude. Desse modo, deve haver um equilíbrio entre a resistência ao cisalhamento e o peso do maciço a ser deslocado Essa

resistência

é

determinada

em

função

de

dois

parâmetros principais do solo: o atrito e a coesão. O atrito representa a interação entre duas superfícies na região de contato. Quanto maior o atrito entre as superfícies, naturalmente, menor a probabilidade de ocorrerem deslizamentos entre essas superfícies. A coesão é uma característica típica dos solos argilosos, onde ocorre uma ligação entre os grãos que permite manter-se coeso, com resistência, mesmo sem a ocorrência de pressões Prof. Marcus V. Campiteli

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 externas ao solo. Como vimos anteriormente, as areias e pedregulhos não possuem essa coesão. Desse modo, a resistência ao cisalhamento é representada pela seguinte fórmula: 𝑇 = 𝜎. tan 𝜑 + 𝐶 Onde C representa a coesão dos solos, 𝜎 a pressão efetiva normal ao plano de ruptura, e 𝜑 representa o ângulo de atrito interno do solo. Graficamente pode ser apresentado da seguinte forma: T

𝜑 C

𝜎

Caracterização dos Solos Nem

todo

tipo

de

solo

pode

ser

empregado

em

pavimentação rodoviária, é preciso que o solo tenha determinadas características que garantam o desempenho esperado, em termos de resistência e durabilidade. Iremos ver a partir de agora, quais são as características esperadas dos solos utilizados em pavimentação.

Granulometria Prof. Marcus V. Campiteli

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 Assim como os agregados, a granulometria dos solos tornase importante para caracterizar os solos. Vimos anteriormente que a descrição dos solos (areia, argila, silte, etc) é feita com base no tamanho dos grãos. Para os solos, a análise granulométrica também é feita por peneiramento, segundo a metodologia estabelecida na norma DNERME 080/94. Entretanto, a análise por peneiramento é possível ser feita apenas para partículas de diâmetro superior a 0,075mm (equivalente à peneira nº 200). Para os solos com diâmetro menor que 0,075 mm utiliza-se o método de sedimentação (DNER-ME 051/94). Esse método de sedimentação estabelece o diâmetro das partículas a partir da velocidade de sedimentação em um líquido de viscosidade e peso específico conhecidos. O resultado, da mesma forma que os agregados, é a apresentação da curva granulométrica dos solos. Para demonstrar como a granulometria é uma característica exigível dos solos utilizados em pavimentação, tomemos o exemplo dos solos empregados na base do pavimento. É exigido do solo o enquadramento em determinadas faixas granulométricas, as quais garantem uma estabilidade do solo, conforme a figura a seguir, segundo a norma DNIT 141/2010-ES.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 100 Porcentagem passante %

90 80

70 60

Faixa A

50 40

Faixa B

30

Faixa C

20

Faixa D

10 0 0,01

0,1

1

10

100

Abertura das peneiras (mm)

Faixas granulométricas exigidas para a camada de base em rodovias com tráfego elevado. Todavia, no caso de o solo não se enquadrar em nenhuma das faixas granulométricas, será necessário misturá-lo com outro solo, de modo a garantir a estabilidade granulométrica da camada de base. Vale destacar que a exigência da faixa granulométrica não se estende a todos os serviços de uma obra rodoviária. Para o subleito das rodovias, por exemplo, não são feitas quaisquer exigências quanto a essa característica.

Limites de Consistência Por meio da caracterização dos limites de consistência, podemos avaliar a plasticidade dos solos. A plasticidade é uma propriedade característica das argilas, e consiste na capacidade de ser moldado sem variação de volume, sob certas condições de umidade.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 Com o objetivo de delimitar a umidade na qual o solo apresenta essa condição plástica, existem dois valores a serem conhecidos: o limite de liquidez e o limite de plasticidade. Limite de Liquidez Os solos muito úmidos apresentam certa fluidez, quando dizemos que esses solos se encontram em estado líquido. Quando ocorre a perda de umidade desse solo, ele passa para o estado plástico. A umidade equivalente ao limite entre o estado líquido e plástico é denominada limite de liquidez, ou LL. Quanto maior a capacidade do em absorver a água sem entrar no estado líquido, maior será o limite de liquidez desse solo. Limite de Plasticidade Esse mesmo solo em estado plástico, ao perder umidade, chega a apresentar certa desagregação quando trabalhado. Esse estado é chamado de semissólido. A umidade equivalente ao limite entre os estados plástico e semissólido é chamada de limite de plasticidade, ou LP. Desse modo, podemos visualizar da seguinte forma esses limites de consistência:

Estado Plástico

Estado Semissólido

LP

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Estado Líquido

LL

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Umidade Crescente

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 A diferença numérica entre o LL e o LP é chamada de índice de plasticidade (IP). Esse índice representa o intervalo de umidade em que o solo se encontra no estado plástico. Ou seja, quanto maior o IP, maior será o intervalo onde o solo se encontrará em estado plástico. Na prática, dizemos que quanto maior o IP maior será a plasticidade do solo. O IP também pode ser interpretado como a quantidade máxima de água a ser adicionada ao solo, de modo que ele passe do estado plástico para o estado líquido. Como a plasticidade é uma característica das argilas, podemos dizer que o IP é função da quantidade de argila presente no solo. Sendo assim, em solos arenosos, sem a presença de argila, o IP é zero. Nesse caso, dizemos que o solo é não plástico. Ensaios Limite de Liquidez O limite de liquidez é obtido de forma empírica por meio do equipamento denominado “aparelho de Casagrande”. O ensaio é normatizado pela norma DNER-ME 122/9424.

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Disponível em http://www.youtube.com/watch?v=1N_jc014LH0

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Aparelho Casagrande

O ensaio consiste em inserir amostras de solo na concha do aparelho com diferentes teores de umidade. Para cada amostra, a espessura do solo na parte central deve ser de 1cm. Após isso é feito uma canelura (abertura) na amostra, com um cinzel padronizado. Em seguida, é iniciado o ensaio propriamente dito. A cada giro da manivela a concha se eleva e desce tocando a base do aparelho (esse ciclo é chamado de golpe). O número de golpes do aparelho é contado até o momento em que as bordas do solo se unam, numa extensão de 1 cm. Normalmente são feitos ensaios com três a cinco umidades diferentes. Como resultado, tem-se o gráfico “umidade (%) x número de golpes”. De forma lógica, quanto maior a umidade do solo, menor será o número de golpes necessários para unir as bordas.

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Número de Golpes

100

25

10 45

47

49

51

53

55

57

59

61

63

65

52,8% Umidade h%

O limite de liquidez é o valor da abscissa correspondente ao ponto da reta cuja ordenada represente 25 golpes. Assim, no exemplo do gráfico anterior, o LL é igual a 52,8%.

Limite de Plasticidade O limite de plasticidade também é obtido de forma empírica, normatizada pela norma DNER-ME 082/9425. Os equipamentos utilizados estão indicados a seguir:

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Disponível em http://www.youtube.com/watch?v=voyfCB9wsiU&feature=relmfu

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(3)

(4) (1)

(5)

(2)

Placa de vidro (1), cilindro comparador (2), cápsula de porcelana (3), cápsulas de alumínio (4), espátula (5).

O ensaio consiste, basicamente, em separar uma amostra de solo e moldá-la na forma de um cilindro de diâmetro uniforme sobre uma placa de vidro. Quando o diâmetro do cilindro atinge 3 mm (igual ao

cilindro

comparador), a amostra

é

novamente

amassada, e repete-se sucessivamente a operação de formar cilindros de 3 mm. A partir do momento que a amostra de solo desagregar antes de o cilindro atingir os 3 mm, a rolagem da amostra é interrompida, e seus pedaços são transferidos para uma cápsula de alumínio, com o objetivo de obter-se a umidade dessa amostra de solo. As operações anteriores são repetidas até que se obtenham três valores de umidade que não difiram da respectiva média em mais de 5%.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 Assim, o limite de plasticidade é expresso pela média desses teores de umidade.

Índice de Grupo O índice de grupo é utilizado para auxiliar na classificação dos

solos

quanto

a

sua

adequabilidade

no

emprego

em

pavimentação. É um índice que varia de 0 a 20, e é obtido por meio da seguinte fórmula: 𝐼𝐺 = 0,2𝑎 + 0,005𝑎𝑐 + 0,01𝑏𝑑 Onde: a : % de material que passa na peneira nº 200, menos 35%. Esse valor varia de 0 a 40. Sendo assim, se o cálculo de “a” resultar num valor superior a 40, adota-se a = 40. Caso o valor calculado de “a” seja negativo, adota-se a = 0. b : % de material que passa na peneira nº 200, menos 15%. Da mesma forma que “a”, “b” também varia de 0 a 40. c : valor do limite de liquidez menos 40%. O valor de “c” varia de 0 a 20. d : valor do índice de plasticidade menos 10%. O valor de “d” varia de 0 a 20.

Pessoal, não se preocupem em decorar essa fórmula, apenas gravem a utilidade desse índice e os parâmetros que compõem a fórmula.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 Quanto menor o valor de IG, melhor a qualidade do solo. Assim, solos com IG=0 têm um bom comportamento como subleito nas rodovias. Por exemplo, a norma DNIT 139/2010-ES exige como condição da aplicabilidade em camadas de sub-base do pavimento, que o solo tenha IG = 0.

Compactação dos solos A compactação dos solos é outro parâmetro importante a ser observado nos solos quando empregados em pavimentação rodoviária. Como vimos anteriormente, a resistência do solo está diretamente ligada à sua coesão e ao atrito interno entre as partículas. Esses fatores estão intrinsecamente ligados ao índice de vazios e à umidade do solo. É desejável que os solos tenham um reduzido número de vazios quando aplicados em pavimentação, o que aumenta o atrito interno e a coesão entre as partículas. índice

de

vazios,

os

solos

sofrem

Assim, para a redução do o

processo

chamado

de

compactação, que pode ser tanto manual quanto mecânico, e, a intensidade pela qual se dá essa compactação é chamada de energia de compactação. Quanto à umidade, não é desejável que o solo seja bastante úmido, pois parte dessa água irá evaporar, favorecendo a contração do solo, o que pode causar trincas no pavimento executado. Por outro lado, se o solo estiver muito seco, será maior a chance de absorção de água, causando um inchamento indesejável do seu volume.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 Com essas premissas, em obras rodoviárias os solos são compactados a partir de uma determinada energia de compactação, um determinado índice de vazios, e uma determinada umidade. O índice de vazios é medido por meio da massa específica aparente do solo. Para se determinar o índice de vazios e a umidade ideal para compactar os solos, utiliza-se o ensaio denominado ensaio de compactação. Nesse ensaio, verifica-se que o aumento de umidade de um solo implica diretamente no aumento da massa específica aparente para uma mesma energia de compactação. Porém esse aumento se dá até determinado ponto, chamado de umidade ótima. A partir dessa umidade, ao acrescentar água, a massa específica do solo diminui, mostrando haver um excesso de água no solo. No ensaio de compactação (DNER-ME 129/94) é obtida a massa específica aparente seca do solo para, no mínimo, cinco umidades diferentes. Por meio desses valores, obtém-se a curva de compactação, conforme a figura a seguir:

Massa Específica ()

Umidade Ótima

Umidade (h)

Para baixos teores de umidade, os solos apresentam baixo valor de massa específica aparente seca e altos índices vazios. Com o Prof. Marcus V. Campiteli

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 aumento da umidade a água atua como um lubrificante, tornando o solo mais trabalhável, permitindo um melhor entrosamento entre os grãos e reduzindo o índice de vazios no solo. Quando é alcançada a umidade ótima, a massa específica alcança o seu valor máximo. Com o acréscimo de umidade a partir desse ponto, a água faz com que os grãos se afastem, aumentando o número

de

vazios e, consequentemente,

diminuindo

a massa

específica aparente do solo. Para cada corpo de prova, a compactação é feita de forma regrada, a partir da queda de um soquete, por uma altura e peso conhecido. Além disso, o número de golpes, o número de camadas dentro do molde é também pré-estabelecido. A essa energia de compactação dá-se o nome de Proctor Normal. Essa compactação em laboratório tem por objetivo se aproximar da compactação realizada em campo, com o emprego dos rolos compactadores. Porém, com a evolução dos equipamentos, foram estabelecidas outras duas diferentes energias de compactação (Proctor Intermediário e Proctor Modificado). O comportamento das energias de compactação possui a seguinte disposição:

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Massa Específica ()

Modificado

Intermediário

Normal Umidade (h)

Percebam que a Energia do Proctor Modificado proporciona uma massa específica maior para o solo, a partir de uma umidade menor, se comparado com a energia intermediária e normal. Falaremos do impacto desse comportamento na prática da construção das obras rodoviárias nas próximas aulas!

Índice de Suporte Califórnia (ISC) ou California Bearing Ratio (CBR) O CBR é uma medida de resistência do solo. O ensaio para obter o CBR de um solo consiste em medir a relação entre a pressão necessária para produzir uma penetração de um pistão num corpo de prova de solo, e a pressão necessária para produzir a mesma penetração numa brita padronizada.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 Assim,

o

CBR

é

expresso

em

porcentagem,

numa

comparação entre a resistência do solo e a resistência padronizada. Sendo que os valores de CBR para solos podem variar de mínimos 1% até valores altos, como maiores que 100%. O ensaio é normatizado pela norma DNER-ME 049/94. Basicamente, consiste em moldar um corpo de prova de solo que passa na peneira ¾’’, e compactá-lo na umidade ótima em um molde cilíndrico de 150 mm de diâmetro e 125 mm de altura (1), provido de um anel complementar de extensão com 50 mm de altura (2).

(1) (3) (2)

(1)

Molde cilíndrico; (2) anel complementar e (3) prensa CBR

Após isso, o corpo de prova é imerso em água durante 4 dias. Após isso o corpo de prova é inserido em uma prensa (3) e submetido à penetração por meio do puncionamento, em sua face superior, de um pistão de 50 mm de diâmetro, sob uma velocidade de penetração constante. A partir daí anota-se a pressão do pistão correspondente ao deslocamento de 2,54 mm (P 0,2’’).

0,1’’)

e 5,08 mm (P

O CBR do solo será obtido pelo maior dos dois valores:

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 𝐶𝐵𝑅 =

𝑃0,1" 𝑥 100 70

e 𝐶𝐵𝑅 =

𝑃0,2" 𝑥 100 105

O CBR é um importante parâmetro para a utilização dos solos em pavimentação. Para o subleito do pavimento, o CBR exigido é de 2%, no mínimo. Para sub-base, o CBR deve ser superior a 20%, e para base, um mínimo de 60% ou até 80% a depender do tráfego da rodovia. Além disso, por meio do CBR é que tradicionalmente são dimensionados os pavimentos em rodovias. Mas isso é assunto para as próximas aulas! Quando o corpo de prova é imerso na água, durante 4 dias, é avaliada também a expansão axial do material em relação à altura inicial do corpo de prova. São feitas leituras dessa expansão a cada 24 horas. Solos com grande expansão sofrem grandes deformações quando submetidos à ação do tráfego. Assim, um solo com bom desempenho para a pavimentação deve possuir a menor expansão possível. Por exemplo, para ser utilizado nos aterros, o solo deve ter uma expansão máxima deve ser de 4%, e para os materiais empregados na sub-base, 1%, e, para base, 0,5%. Pessoal, nesta aula demonstrativa procuramos abordar os principais aspectos do conteúdo exigido no Edital da PF, no que se refere às especificações dos ligantes asfálticos, agregados e solos. Vamos agora às questões!

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 4. QUESTÕES COMENTADAS Nesta aula demonstrativa deixo as questões abaixo comentadas para que vocês saibam como será o nosso curso. As demais questões relacionadas no capítulo seguinte: “5 . QUESTÕES APRESENTADAS NESTA AULA”, serão comentadas no início da próxima aula. (34 – CGU/2012 – ESAF) Os limites de consistência permitem avaliar as diferentes condições dos solos em função do seu teor

de

umidade

em

relação

à

composição

química

e

mineralógica dos solos. Assim, considerando o gráfico e a tabela

abaixo,

os

valores

do

LP,

LL

e

IP

obtidos

respectivamente para o solo analisados são

a) 53, 39 e 14. b) 51, 35 e 12. c) 53, 34 e 19. d) 53, 42 e 11. e) 14, 53 e 43. Prof. Marcus V. Campiteli

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Segundo a norma DNER ME 122/94, o limite de liquidez é o teor de umidade do solo com o qual se unem, em um centímetro de comprimento, as bordas inferiores de uma canelura feita em uma massa de solo colocada na concha de um aparelho normalizado (Casagrande), sob a ação de 25 golpes da concha, sobre a base desse aparelho. O limite de liquidez marca a transição do estado plástico ao estado líquido. É representado por LL, expresso em percentagem. Pelo gráfico, denominado Curva de Fluidez, verifica-se que o teor de umidade correspondente a 25 golpes é de 53%. Portanto o LL = 53%. O LL é o limite em que, se o solo perder umidade, passa do estado líquido para o estado plástico. O Limite de Plasticidade - LP é o teor de umidade (%) do solo com o qual ele começa a fraturar quando se tenta moldar um cilindro de 3 mm de diâmetro e 10 cm de comprimento, de acordo com a norma DNER-ME 082/94. É o limite em que, se o solo perder umidade, passa do estado plástico para semissólido. Separam-se cerca de 20 g da amostra de solo misturada com água, modelando-a na forma elipsoidal. Rola-se esta massa entre os dedos e a face esmerilhada da placa de vidro, com pressão suficiente, a fim de moldá-la na forma de um cilindro de diâmetro uniforme. O número de rolagens deverá estar compreendido entre 80 e 90 por minuto, considerando-se uma rolagem como o movimento da mão para a frente e para a trás, retornando ao ponto de partida. Ao se fragmentar o cilindro, transferem-se imediatamente os seus pedaços para o recipiente e determina-se o teor de umidade. Prof. Marcus V. Campiteli

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 O LP é expresso pela média dos teores de umidade obtidos. Com os dados da tabela fornecida na questão

pode-se

determinar o teor de umidade médio a ser atribuído ao LP: - Cápsula 15: h = ((10,15 – 9,47)/(9,47 – 7,79)) = 40% - Cápsula 24: h = ((10,02 – 9,38)/(9,38 – 7,7)) = 40% - Cápsula 33: h = ((10,3 – 9,52)/(9,52 – 7,59)) = 38% - Cápsula 32: h = ((9,86 – 9,27)/(9,27 – 7,74)) = 38% - Cápsula 29: h = ((9,62 – 9,06)/(9,06 0 7,63)) = 39% Média dos teores de umidade h = 39%. Com isso, o LP = 39%. O índice de plasticidade – IP = LL – LP = 53% - 39% = 14%. Preliminarmente, o gabarito divulgado foi a letra A. Contudo, a forma como está o comando desta questão pode confundir o candidato, pois ela pediu os valores do LP, LL e IP obtidos respectivamente para o solo analisados, ou seja, o primeiro valor deveria corresponder ao LP, o segundo ao LL, e o terceiro ao IP. Assim, as opções apresentam o primeiro valor correspondente ao LL e o segundo valor ao LP. Isso confunde o candidato. Com isso, esta questão foi anulada no gabarito definitivo. Gabarito: Anulada

(35 – CGU/2012 – ESAF) A compactação é realizada visando obter a máxima estabilidade dos solos, na qual são avaliados os valores de densidade seca máxima e do teor de umidade ótimo. Com relação a este processo de estabilização de solos, é correto afirmar que

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 a) o teor de umidade ótimo aumenta com o aumento da energia de compactação. Ao contrário pessoal, quanto maior a energia de compactação aplicada, menor é o teor de umidade ótima obtido. b) o grau de compactação é obtido a partir da relação entre o peso específico máximo obtido em laboratório em relação ao peso específico máximo obtido em campo. É o contrário, o grau de compactação é obtido a partir da relação entre o peso específico obtido no campo em relação ao peso específico máximo obtido no laboratório. c) a umidade ótima representa o valor de umidade em que o solo encontra-se completamente saturado. A umidade ótima visa obter a máxima densidade do solo de forma a obter a máxima estabilidade dos solos. Quando o solo encontra-se saturado, ou seja, com 100% dos volume vazios preenchidos com água, as partículas terão parcela mínima de atrito entre elas, não permitindo-se obter a estabilidade desejada. d) o ramo úmido coincide com teores de umidade em que o atrito entre as partículas encontra-se totalmente mobilizado. A água dos vazios do solo reduz o efeito do atrito entre as partículas. No ramo úmido estão os teores de umidade acima da umidade ótima, ou seja, com o atrito entre as partículas reduzido. e) o coeficiente de permeabilidade tende a decrescer com o aumento da energia de compactação. Quanto maior a energia de compactação, maior é a massa específica aparente seca obtida, ou seja, menor volume de vazios o que implica em menor coeficiente de permeabilidade do solo.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 Gabarito: E

(36 – CGU/2012 – ESAF) Para o cimento asfáltico de petróleo (CAP), são realizados ensaios na determinação de suas propriedades. Ensaios esses que são: penetração, viscosidade, ductilidade, solubilidade,

ponto efeito

de

amolecimento,

do

calor

e

do

ponto ar,

e

de

o

fulgor,

índice

de

suscetibilidade térmica. De acordo com as definições abaixo, de alguns desses ensaios, assinale o item incorreto. a) Penetração – avalia a consistência do asfalto, que é a resistência a fluir dependente da temperatura. b) Ponto de fulgor – determina a temperatura máxima que o asfalto pode ser aquecido sem perigo de incêndio. c) Ponto de amolecimento – determina a temperatura em que o asfalto se torna fluido. d) Viscosidade – determina o teor de betume no asfalto – grau de pureza. e) Ductilidade – é a propriedade de alongar sem romper – poder cimentante. De acordo com o livro Pavimentação Asfáltica, dos autores Liedi Bernucci (et al.), a viscosidade é uma medida da consistência do cimento asfáltico, por resistência ao escoamento. Portanto, o ensaio de Viscosidade não serve para determinar o teor de betume do asfalto, ou seja, o seu grau de pureza. Para tanto, procede-se ao ensaio específico de Teor de Betume, previsto na norma DNER-ME 010/94, pelo qual determina-se a quantidade de material solúvel em dissulfeto de carbono, em %, calculada sobre o peso da amostra isenta de água. Prof. Marcus V. Campiteli

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 Com isso, o subitem errado é o D. Gabarito: D (173 – TCDF/2012 – Cespe) A adesividade do betume representa sua capacidade de se manter aderido a um agregado

em

presença

de

água.

A

adesividade

cai

consideravelmente se houver pó na superfície do agregado. De acordo com o Manual de Pavimentação do DNIT, uma das qualidades essenciais a se exigir de um agregado a ser usado em revestimentos asfálticos é que tenha boa adesividade, isto é, não haja possibilidade de deslocamento da película betuminosa pela ação de água. Há duas normas do DNIT que prescrevem a metodologia de verificação da adesividade dos agregados: DNER-ME 078 e 079/94. A norma DNER-ME 078/94 refere-se à adesividade do agregado com diâmetro entre 0,21mm e 0,59 mm: propriedade de ser aderido por material betuminoso, que é avaliada pelo não deslocamento da película betuminosa que recobre o agregado, quando a mistura agregado-ligante é submetida à ação de água destilada fervente e a soluções molares de carbonato de sódio ferventes. E a DNER-ME 079/94 destina-se à verificação da adesividade do agregado graúdo com diâmetro entre 12,7mm e 19mm: a mistura agregado-ligante é submetida, a 40°C, à ação de água destilada, durante 72h. Se após 72h não houver deslocamento da película betuminosa: satisfatório; se houver, total ou parcial: não satisfatório. Ambos os procedimentos são baseados na verificação do deslocamento da película betuminosa sob a ação da água. Se a superfície do agregado estiver coberta por poeira haverá perda substancial de adesividade, pois esta é garantida, de acordo com o livro Pavimentação Asfáltica, dos autores Liedi Bariani Bernucci Prof. Marcus V. Campiteli

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 [et al.]., pela adsorção química decorrente da atração entre os átomos da superfície do agregado e os átomos dos gases, líquidos ou sólidos em contato com esta superfície. Gabarito: Correta (175 – TCDF/2012 – Cespe) Asfaltos líquidos são misturas homogêneas de cimentos asfálticos, água e uma pequena quantidade de agente emulsificador. Os

asfaltos

líquidos

são

os

asfaltos

diluídos,

também

denominados de “cut backs”. Eles são diluições dos cimentos asfálticos em solventes derivados do petróleo para eliminação ou moderação do aquecimento do cimento asfáltico de petróleo – CAP. Não há mistura de água. A cura ocorre com a evaporação total do solvente após aplicação do asfalto diluído, deixando como resíduo o CAP. Eles são classificados, de acordo com o tempo de cura, determinado pela natureza do diluente utilizado, em 3 categorias: - CR - Asfaltos diluídos de cura rápida - CM - Asfalto diluídos de cura média - CL - Asfaltos diluídos de cura lenta Gabarito: Errada (76 – MPOG/2012 – Cespe) O fenômeno de compactação não pode ser atribuído à influência da água intersticial sobre o comportamento dos solos finos.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 Em regra, recomenda-se a adoção do rolo compactador pé de carneiro para a compactação de solos finos. Quanto à influência da água intersticial, basta verificar a curva de compactação resultante do peso específico aparente seco do solo versus o teor de umidade do solo.

Com teores de umidade abaixo da umidade ótima (hot), no trecho da curva denominado “ramo seco”, verifica-se desde um valor mínimo do peso específico aparente seco, quando a quantidade de água intersticial presente no solo, ou seja, de água livre nos vazios do solo, não é suficiente para lubrificar o contato entre as partículas sólidas, de forma a se atingir uma aproximação máxima entre elas e, por consequência, o peso específico aparente seco máximo. Já o contrário, quando os teores de umidade são maiores que a umidade ótima (hot), no trecho da curva denominado “ramo úmido”, verifica-se uma quantidade de água presente nos vazios do solo Prof. Marcus V. Campiteli

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 superior à necessária para lubrificar o contato entre as partículas sólidas. Com isso, o volume dessa quantidade a maior de água as separa, provocando um volume maior do solo, e, por consequência, um peso específico aparente seco inferior ao máximo. Portanto, a água intersticial presente nos solos finos influencia diretamente o resultado da compactação no solo. Gabarito: Errada (77 – MPOG/2012 – Cespe) Com energias de compactação menores, ocorrem tanto a redução do teor ótimo de umidade quanto a elevação do valor máximo da massa específica seca. A

figura

abaixo,

do

Manual

de

Pavimentação

do

DNIT,

apresenta as curvas de compactação de um solo compactado com diferentes energia de compactação. Energia de compactação maiores resultam em pesos específicos aparentes secos máximos maiores obtidos com teores de umidade ótimos menores, conforme primeiro curva, mais acima, da figura. Portanto, é o contrário do que afirma assertiva da questão.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0

Gabarito: Errada (111 – TCU/2011 – Cespe) O ensaio de limite de plasticidade consiste

na

determinação

da

relação

entre

a

pressão

necessária para permitir uma penetração de um pistão em um corpo de prova de solo, e a pressão necessária para produzir a mesma penetração em brita padronizada. Pessoal, o Limite de Plasticidade - LP é o teor de umidade para a qual um cilindro de solo de 3 mm de diâmetro e 10 cm de comprimento se trinca quando rolado seguidamente sobre uma base de vidro pela ação da mão do laboratorista. A definição da questão refere-se à determinação do índice de suporte califórnia (ISC ou CBR). Gabarito: Errada

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 5. LISTA DE QUESTÕES APRESENTADAS NESTA AULA

1)

(106 - TCU/2005 - Cespe) O material indicado pelo

número 1 apresenta granulometria contínua. 2)

(107 - TCU/2005 - Cespe) No material indicado pelo

número 2, observa-se a ausência de filler.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 3)

I O coeficiente de permeabilidade do solo A é maior que

o coeficiente de permeabilidade do solo B. 4)

II O solo B é uma areia uniforme.

5)

III O diâmetro médio dos grãos do solo C é menor que o

diâmetro médio dos grãos do solo B. 6)

IV Aproximadamente 60% dos grãos do solo B têm

diâmetro maior que 0,3 mm. 7)

V No solo C, a percentagem x de grãos com diâmetro

compreendido entre 1 mm e 10 mm é tal que 25% ≤ x ≤ 45% 8)

(53-B - PETROBRAS/2008 - Cespe) O diâmetro efetivo de

um solo é representado pelo alcance da umidade a partir do centro do infiltrômetro utilizado para o ensaio de infiltração.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 9)

(96 - SAAE/2003 - Cespe) O diâmetro efetivo do solo

está compreendido entre 0,03 mm e 0,08 mm. 10) (98 - SAAE/2003 - Cespe) O coeficiente de uniformidade do solo, por vezes também denominado coeficiente de nãouniformidade, é maior que 10. 11) (99 - SAAE/2003) A porcentagem em peso de grãos com diâmetros compreendidos entre 0,1 mm e 1 mm é menor que 30%. 12) (100 - SAAE/2003) A porcentagem em peso de material que passa na peneira n.º 200 (ABNT) é menor que 45%. 13) (55 - PMV/2008) Filler é uma classe dos agregados graúdos. 14) (70-B - PETROBRAS/2008) O filer é um agregado obtido dos finos resultantes da produção de brita, dos quais se retira a fração inferior a 0,15 mm. 15) (84 - FSCMP/2004) O filler, cujos grãos ficam retidos na peneira n.º 200, é um material que pode ser utilizado na confecção de concretos. 16) (17 – DNIT/2013 – ESAF) Concreto betuminoso é um produto originado da mistura, em proporções convenientes, de agregados e betume, destinado ao uso, principalmente em pavimentos

(Figura

2)

no

qual

são

requeridas

coesão,

flexibilidade e resistência. Neste uso, os agregados devem atender a alguns requisitos de qualidade para que possam apresentar bom desempenho. Entre as opções abaixo, assinale Prof. Marcus V. Campiteli

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 a qualidade do agregado que não é recomendada para ser usada em concreto betuminoso.

a) Boa tenacidade e resistência ao polimento, para suportar as ações mecânicas promovidas pelo avanço dos pneus dos veículos. b) Boa resistência à compressão, para resistir ao peso dos veículos. c) Boa adesividade, para impedir o deslocamento da película de betume. d) Presença de minerais alteráveis, para resistir às ações intempéricas. e) Forma a mais equidimensional possível, para diminuir o consumo de betume e, também, melhorar a resistência mecânica.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 17) (18 – DNIT/2013 – ESAF) De acordo com as definições abaixo, analise as assertivas com V para as Verdadeiras e com F para as Falsas. (

) Asfalto - comumente é definido como uma mistura de

hidrocarbonetos solúvel no bissulfeto de carbono. (

) Alcatrão - 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. ( ) Betume - é uma designação genérica de um produto que contém

hidrocarbonetos,

que

se

obtém

da

queima

ou

destilação destrutiva do carvão, madeira e outros materiais. Assinale a opção que apresenta a sequência correta de letras. a) F, F, V b) F, V, F c) V, F, F d) F, F, F e) V, V, F

18) (20 – DNIT/2013 – ESAF) Os asfaltos são aglomerantes de grande interesse em obras de construção civil por se tratar de um poderoso ligante, rapidamente adesivo, altamente impermeável e de longa durabilidade. I. Durante o aquecimento e manipulação de um cimento asfáltico, a temperatura deve se manter sempre superior à correspondente ao ponto de fulgor. II. O asfalto líquido de cura rápida é uma mistura de cimento asfáltico, de 80 a 120 de penetração, e de um solvente altamente volátil, em geral com ponto de evaporação próximo ao da gasolina.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 III. As emulsões asfálticas são misturas homogêneas de cimento asfáltico com solvente de hidrocarboneto de baixa volatilidade. IV. Nos asfaltos líquidos de cura média, utiliza-se cimento asfáltico com penetração menor que a do cimento asfáltico usado nos asfaltos líquidos de cura rápida. A respeito das características dos diferentes tipos de asfalto, assinale a opção incorreta. a) I, II e III b) II, III e IV c) I e II d) II e IV e) I, III, e IV

19) (ANTAQ/2009 – Cespe) O ponto de fulgor de um cimento asfáltico representa a temperatura crítica acima da qual é necessário tomar precauções especiais para afastar o perigo de incêndio durante o seu aquecimento e manipulação. 20)

(21-A - TJ-PA/2006 - Cespe) Durante o aquecimento e

manipulação de um cimento asfáltico, a temperatura deve se manter sempre superior à correspondente ao ponto de fulgor. 21) (117 - TCU/2005 - Cespe) Os dopes podem ser utilizados para

aumentar

a

adesividade

de

agregados

ao

ligante

betuminoso.

22) (59 - TRT-17/2009 - Cespe) O endurecimento dos asfaltos

líquidos

de

cura

lenta

ocorre

lentamente,

por

evaporação dos óleos presentes na sua composição.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 23) (21-B - TJ-PA/2006 - Cespe) O asfalto líquido de cura rápida é uma mistura de cimento asfáltico, de 80 a 120 de penetração, e de um solvente altamente volátil, em geral com ponto de evaporação próximo ao da gasolina. 24) (21-C - TJ-PA/2006 - Cespe) As emulsões asfálticas são misturas homogêneas de cimento asfáltico com solvente de hidrocarboneto de baixa volatilidade. 25) (21-D - TJ-PA/2006 - Cespe) Nos asfaltos líquidos de cura média, utiliza-se cimento asfáltico com penetração menor que a do cimento asfáltico usado nos asfaltos líquidos de cura rápida. 26) (60 - PF/2004) A porosidade e a compacidade em um agregado sempre são constantes, independentemente do grau de adensamento. 27) (94 - TRE-BA/2010 – Cespe) A porosidade de um solo é a razão entre o volume de vazios e o volume total de uma amostra de solo. 28)

(38-4 - PF/2002) A porosidade de um solo fornece uma

medida proporcional de vazios na massa de solo e é definida como o volume de vazios no solo dividido pelo volume dos grãos. 29) (53-C - PETROBRAS/2008) O índice de vazios é a relação entre o volume de água em um solo e seu volume de vazios. 30)

(53-D - PETROBRAS/2008) A porosidade do solo é a

relação entre o volume de vazios e o volume total do solo. Prof. Marcus V. Campiteli

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31) (112 - DESO-SE/2004) O índice de vazios de um solo corresponde à razão entre o volume de vazios desse solo e o seu volume total. 32) (59 - PF/2004) A compacidade dos agregados é a relação entre o volume total de vazios e o volume total aparente dos grãos. 33)

(53-E - PETROBRAS/2008) A umidade do solo é a

relação entre o volume de água em um solo e o volume de vazios existentes. 34)

(76 - SAAE/2003) A umidade de um solo é definida

como a relação entre a massa de água presente no solo e a massa de solo no estado seco. 35) (98 - SEPLAG-DETRAN-DF/2009 - Cespe) Pode-se usar aditivo químico em solo para melhorar seu comportamento como

fundação

de

um

pavimento,

podendo

aumentar

expressivamente o CBR inicial do solo, após a mistura do solo com o aditivo.

36) (73 - CEEE-RS/2004 - Cespe) Os solos lateríticos, quando compactados, são adequados à utilização em pavimentação.

37) (78 - SAAE/2003) Quanto maior o índice de vazios de uma areia limpa, maior é o valor do seu coeficiente de permeabilidade.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 38) (61 - PETROBRAS/2004) A massa específica aparente de um agregado é a massa total da unidade de volume do agregado no estado em que esse volume se encontra no instante da medição. 39) (23-2 - PF/2002) O processo de inchamento de areias é maior para areias mais finas, com maior área específica. 40) (53 - BV-RR/2004) Para a determinação do inchamento da areia, deve-se determinar a variação do volume com a adição do cimento. 41)

(62 - PETROBRAS/2004) O inchamento de uma areia é a

propriedade que a areia apresenta de aumentar de volume no estado seco, quando revolvida. 42) (77 - PF/2004) Entende-se por solo saprolítico aquele que mantém a estrutura original da rocha-mãe, inclusive veios intrusivos, fissuras e xistosidade, mas perdeu a consistência da rocha. 43) (100 - AUDITOR-ES/2004) O solo residual é formado in situ,

pela

decomposição

da

rocha-matriz,

submetida

a

intemperismos físicos ou químicos. 44) (103 - MPOG/2008 - 1) Na classificação de solos quanto ao processo de formação, são exemplos de solos residuais os coluviões, depositados no pé de serras. 45) (99 - AUDITOR-ES/2004) O tálus é um tipo de solo sedimentar em que o agente de transporte dos grãos é a água.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 46) (78 - PF/2004) Um solo classificado como CH pela classificação unificada de solos é especialmente indicado para utilização como material drenante em obras geotécnicas. 47) (32-A - SEAD/2007) O limite de liquidez é uma relação entre o conteúdo de umidade correspondente ao estado plástico do solo e aquele correspondente ao estado líquido. 48)

(32-B - SEAD/2007) A diferença numérica entre o limite

de liquidez e o limite de contração é o índice de plasticidade. 49)

(91 - TRT-17/2009) O índice de plasticidade de um solo

é determinado em função de sua umidade e do índice de vazios. 50)

(104 - MPOG/2008 - 1) Os limites de plasticidade e de

liquidez são indicadores das condições necessárias para que o solo seja classificado como no estado plástico. 51) (52 - TRT-9/2007) A determinação do limite de liquidez indica o ponto onde o solo perde a capacidade de fluir e entra no estado plástico. 52) (33 – CGU/2008 – ESAF) As propriedades plásticas do solo dependem do teor de umidade, da forma e da composição química e mineralógica de suas partículas. Os limites de consistência permitem avaliar os diferentes estados do solo na presença de água. A partir dos limites de liquidez (LL), plasticidade (LP) e contração (LC) obtidos, é correto afirmar que: A) LL < LP < LC. Prof. Marcus V. Campiteli

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 B) O índice de plasticidade (IP) é dado pela diferença entre o LP e o LL. Quanto menor o IP, mais plástico será o solo. C) O limite de plasticidade corresponde ao teor de umidade no qual, ao se aplicar 25 golpes no equipamento, unem-se 1cm de comprimento das bordas inferiores de uma canaleta feita em uma amostra de solo colocada em uma concha-padrão. D) Quando o limite de plasticidade for igual ou superior ao limite de liquidez, o índice de plasticidade é designado pelas letras NP. E) Um solo com IP elevado apresenta elevada contração com a retirada da água, sendo inconveniente utilizá-lo como material de suporte. 53) (99 - HEMOBRAS/2008 - Cespe) O índice de grupo de um solo é calculado em função da percentagem do solo que passa na peneira de número 200 e dos valores do limite de liquidez e do limite de plasticidade do solo. 54) (78 - SEPLAG-DETRAN-DF/2008 - Cespe) O método do índice

de

grupo

dimensionamento

(IG) de

é

um

pavimento,

método

empírico

embasado

apenas

para em

ensaios usuais de caracterização dos solos e não emprega ensaios de resistência dos solos. 55) (105 - MPOG/2008 - 1) O conceito de coesão é utilizado para definir a propriedade do solo de resistir ao cisalhamento quando, sobre ele, atua uma pressão externa originada por confinamento. 56)

(106 - MPOG/2008 - 1) Com relação à pressão total

atuante sobre um solo, a parcela que corresponde à pressão

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 neutra é aquela responsável por controlar toda deformação da estrutura sólida desse solo. 57) (107 - MPOG/2008 - 1) O índice de vazios de um solo exerce

influência

na

sua

classificação

quanto

à

permeabilidade. 58)

(96

-

INMETRO/2007)

Para

um

mesmo

solo,

o

coeficiente de permeabilidade varia em função do índice de vazios. 59)

(85 - CODEBA/2006) Uma das características peculiares

dos solos granulares é sua alta permeabilidade. 60)

(99-C

-

PETROBRAS/2008)

A

argila

tem

alta

permeabilidade em relação a solos granulares. 61)

(50 - TRT-9/2007) O coeficiente de permeabilidade de

um solo diminui com o aumento do diâmetro efetivo do solo. 62) (85 - CODEBA/2006) Argilas são formadas por grãos maiores que 2 µm, enquanto siltes possuem grãos menores que 2 µm. 63)

(54 - TCE-ES/2005) Camadas de solo que possuam

elevados

teores

do

argilomineral

montimorilonita

são

indicadas para a construção de pavimentos flexíveis em regiões de elevada pluviosidade. 64) (38-1

-

argilomineral

PF/2002)

Solos

contendo

montimorilonita

são

altos

teores

recomendáveis

do na

construção de pavimentos urbanos. Prof. Marcus V. Campiteli

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65) (53

-

PMV/2008)

No

cálculo

da

massa

específica

aparente dos grãos de agregado, os espaços vazios não são considerados. 66) (65 - PMV/2008) De maneira geral, os solos argilosos apresentam densidades secas máximas baixas e umidades ótimas elevadas, enquanto solos arenosos se caracterizam por densidades

secas

máximas

elevadas

e

umidades

ótimas

baixas. 67) (100 - HEMOBRAS/2008) As emulsões asfálticas são materiais indicados

extremamente para

pinturas

viscosos de

e,

ligação

por

isso,

ou

não

execução

são de

revestimentos por penetração. 68) (119 - HEMOBRAS/2008) O gráfico de plasticidade de Casagrande fornece a tensão de escoamento plástico de solos argilosos em função do índice de plasticidade e do limite de liquidez desses solos. 69) (99-A - PETROBRAS/2008) Solos orgânicos têm como característica serem muito compressíveis, com elevado índice de vazios, proporcionando uma baixa capacidade de suporte. 70) (52-B - PETROBRAS/2008) A poro-pressão é o alívio da pressão dos grãos do solo quando tem-se material mais poroso. 71) (70-A - PETROBRAS/2008) O agregado é um material coesivo de atividade química praticamente nula.

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(PETROBRAS/2008) A figura acima mostra os resultados do ensaio normal de compactação, também conhecido como ensaio Proctor, de determinado solo. 72) 81-C O solo está parcialmente abaixo da curva de saturação. 73) 81-D

A

densidade

seca

do

solo

é

diretamente

proporcional ao grau de umidade do mesmo. 74) (99-D - PETROBRAS/2008) Turfas são solos isentos de composição orgânica e altamente incompressíveis. 75) (99-E - PETROBRAS/2008) Solos colapsíveis são aqueles com alto grau de compactação e baixa porosidade. 76) (52 - BV-RR/2004 - Cespe) Não é possível determinar a massa específica real dos grãos de agregado. Prof. Marcus V. Campiteli

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 77) (TRE-MT/2010 – Cespe) Acerca da mecânica dos solos, assinale a opção correta. A) O índice de plasticidade (IP) é obtido pela diferença numérica entre o limite de contração (LC) e o limite de plasticidade (LP). B) Quanto mais compacta for uma areia, menor será seu índice de vazios e seu peso específico seco. C) Uma areia com grau de compacidade (GC) igual a 0,2 é considerada uma areia compacta. D) Uma areia limpa é considerada como um solo não plástico, ou sem plasticidade. E) Para se determinar o IP de um solo, dois dispositivos podem

ser

utilizados,

a

concha

de

Casagrande

e

o

penetrômetro de cone. 78) (108 - MPOG/2008 – 1 - Cespe) O círculo de Mohr é um processo gráfico utilizado para determinar a capacidade de percolação nos solos argilosos.

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Terraplenagem e Estradas – ANTT 2013 Teoria e Questões Comentadas Profs. Fábio Amorim e Marcus V. Campiteli – Aula 0 6. GABARITO 1) Errada

21) Correta

41) Errada

61) Errada

2) Correta

22) Correta

42) Correta

62) Errada

3) Errada

23) Correta

43) Correta

63) Errada

4) Correta

24) Errada

44) Errada

64) Errada

5) Errada

25) Errada

45) Errada

65) Errada

6) Errada

26) Errada

46) Errada

66) Errada

7) Correta

27) Correta

47) Errada

67) Errada

8) Errada

28) Errada

48) Errada

68) Errada

9) Errada

29) Errada

49) Errada

69) Correta

10) Correta

30) Correta

50) Correta

70) Errada

11) Errada

31) Errada

51) Correta

71) Errada

12) Correta

32) Errada

52) E

72) Errada

13) Errada

33) Errada

53) Correta

73) Errada

14) Errada

34) Correta

54) Correta

74) Errada

15) Errada

35) Correta

55) Errada

75) Errada

16) D

36) Correta

56) Errada

76) Errada

17) D

37) Correta

57) Correta

77) D

18) E

38) Correta

58) Correta

78) Errada

19) Correta

39) Correta

59) Correta

20) Errada

40) Errada

60) Errada

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