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1. Relatório Número:
CCR-ND-BGTC- RTF-NOV/2015
2. Data do Relatório: 3. Folhas:
Novembro de 2015 153
4. Título da Pesquisa: “Estudo da Influência do Teor de Cimento Portland, da Energia de Compactação e da Umidade no Comportamento Mecânico da Brita Graduada Tratada com Cimento (BGTC) para duas gêneses de agregados”
5. Responsável pela coordenação da pesquisa:
6. Relatório Elaborado para:
Centro de Pesquisas Rodoviárias (CPR) Concessionária CCR NovaDutra, Grupo CCR
Agência Nacional de Transportes Terrestres (ANTT)
7. Relatório preparado por:
Luis Miguel Gutiérrez Klinsky (CPR) Valéria C. de Faria (CPR)
8. RELATÓRIO FINAL
9. Resumo:
As bases ou sub-bases cimentadas têm sido frequentemente utilizadas na construção de pavimentos para atender ao crescimento do tráfego e das cargas por eixo. A brita graduada tratada com cimento é o produto resultante da mistura, em usina, de pedra britada, cimento Portland, água, e, eventualmente aditivos, em proporções determinadas experimentalmente. No Brasil existem poucos estudos que tenham explorado os parâmetros mecânicos da BGTC, principalmente com relação ao módulo de resiliência. Neste estudo, foi desenvolvido um programa laboratorial para avaliar a influência do teor de cimento Portland, da energia de compactação e da umidade no módulo de resiliência (MR), na resistência à tração (RT) e na resistência à compressão simples (RCS). Para isso, foram selecionadas duas fontes de agregados com gênese diferente, sendo uma de granito e a outra de basalto. Os resultados mostram que a origem mineralógica dos agregados influencia os parâmetros mecânicos de resistência e rigidez. O teor de umidade, o teor de cimento e o tempo de cura também são fatores significativos na resposta mecânica da BGTC. Finalmente, o incremento da energia de compactação, de intermediária para modificada, produziu ganhos nos parâmetros mecânicos avaliados neste estudo.
10. Palavras Chave: Brita graduada tratada com cimento, módulo de resiliência, módulo dinâmico, resistência à tração, resistência à compressão simples
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LISTA DE FIGURAS
FIGURA 2.1: CORPOS DE PROVA DE CONCRETO COMPACTADO COM ROLOS (CCR), BRITA GRADUADA TRATADA COM CIMENTO (BGTC) E
SOLO-CIMENTO (SC) (FONTE: LUHR, 2007) ............................................................................................................................................... - 17 -
FIGURA 2.2: FAIXA GRANULOMÉTRICA DE BFTC ESPECIFICADA PELO DER-SP E PELO DERSA ...................................................................... - 18 -
FIGURA 2.3: FAIXA GRANULOMÉTRICA DE BGTC ESPECIFICADA PELO DER-PR .................................................................................................. - 19 -
FIGURA 2.4: FAIXA GRANULOMÉTRICA DE BGTC (BALBO, 2002) ....................................................................................................................... - 20 -
FIGURA 2.5: FAIXA GRANULOMÉTRICA DA BGTC OU CTB, DE ACORDO À U.S. DOT (2013) ............................................................................ - 21 -
FIGURA 2.6: GRÁFICO PARA PROJETO DE MISTURAS DE MATERIAIS CIMENTADOS (FONTE: YEO ET AL. 2011) ......................................... - 25 -
FIGURA 2.7: INFLUÊNCIA NAS FASES ESQUELETO GRANULAR E MATRIZ CIMENTADA. FONTE: XUAN (2012) ............................................. - 26 -
FIGURA 2.8: RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES AOS 7 DIAS DE CURA PARA DIVERSOS TEORES DE CIMENTOS, COM AGREGADOS DE
DIVERSAS FONTES. FONTE: BURNS ET AL. (2006) ...................................................................................................................................... - 29 -
FIGURA 2.9: RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES PARA DIVERSOS TEORES DE CIMENTOS E TEMPOS DE CURA. FONTE: SHERWOOD
(1968) APUD XUANG (2012) .......................................................................................................................................................................... - 29 -
FIGURA 2.10: RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES DE AREIAS ESTABILIZADAS COM DOIS TIPOS DE CIMENTO. FONTE: XUAN (2012) . - 31
-
FIGURA 2.11: VALORES DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES AOS 7 DIAS DE CURA PARA DIVERSOS TIPOS DE AGREGADOS, CONTEÚDO DE
FINOS E TEOR DE CIMENTO PORTLAND. FONTE: BURNS ET AL (2006) ADAPTADO POR XUAN (2012) .............................................. - 32 -
FIGURA 2.12: INFLUÊNCIA DO TAMANHO DAS PARTÍCULAS DO SOLO E DO TEOR DE CIMENTO NA RESISTÊNCIA Á COMPRESSÃO SIMPLES AOS 28
DIAS DE CURA. FONTE: BELL (1993) ............................................................................................................................................................. - 33 -
FIGURA 2.13: PREVISÃO DA RESISTÊNCIA Á COMPRESSÃO SIMPLES. FONTE: LIM E ZOLLINGER (2003) ................................................. - 35 -
FIGURA 2.14: INFLUÊNCIA DO TEMPO DE CURA NA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES. FONTE: NITTR (1986).................................. - 35 -
FIGURA 2.15: INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA DE CURA NO GANHO DE RESISTÊNCIA. FONTE: NITRR (2006) ........................................... - 36 -
FIGURA 2.16: RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES AOS 7 DIAS EM FUNÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA SECA E UMIDADE DE COMPACTAÇÃO.
FONTE: SHERWOOD (1995) ......................................................................................................................................................................... - 37 -
FIGURA 2.17: ENSAIO DE COMPRESSÃO DIAMETRAL. FONTE: YEO (2008) ......................................................................................................... - 38 -
FIGURA 2.18: SIMULADOR DE TRÁFEGO UTILIZADO PARA O ESTUDO DAS CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS DE MATERIAIS ESTABILIZADOS COM
CIMENTO PORTLAND NA AUSTRÁLIA. FONTE: AUSTROADS (2008) ..................................................................................................... - 39 -
FIGURA 2.19: EQUIPAMENTO UTILIZADO PARA DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA À FLEXÃO DE MATERIAIS CIMENTADOS EM CORPOS DE
PROVA PRISMÁTICOS. FONTE: ARNOLD ET AL (2014)............................................................................................................................... - 42 -
FIGURA 2.20: ENSAIO DE FREE-FREE RESONANT COLUMN (FFRC) PARA DETERMINAÇÃO DO MÓDULO DE RESILIÊNCIA. FONTE: YUAN ET AL
(2010) .................................................................................................................................................................................................................... - 45 -
FIGURA 2.21: EQUIPAMENTO PARA DETERMINAÇÃO DE MÓDULO DINÂMICO. FONTE: XUAN (2012) .......................................................... - 46 -
FIGURA 3.1: CURVAS GRANULOMÉTRICAS DAS FRAÇÕES COLETADAS DOS AGREGADOS GRANÍTICOS ................................................................. - 49 -
FIGURA 3.2: CURVAS GRANULOMÉTRICAS DAS FRAÇÕES COLETADAS DOS AGREGADOS BASÁLTICOS ................................................................. - 51 -
FIGURA 3.3: GRANULOMETRIAS DAS MISTURAS COM AGREGADOS GRANÍTICOS E BASÁLTICOS ............................................................................ - 53 -
FIGURA 3.4: PREPARAÇÃO INDIVIDUAL DA GRANULOMETRIA PARA CADA CORPO DE PROVA ............................................................................... - 55 -
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FIGURA 3.5: ADIÇÃO DE ÁGUA NA MISTURA DE BGTC E HOMOGENEIZAÇÃO MANUAL .......................................................................................... - 55 -
FIGURA 3.6: COMPACTAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA COM SOQUETE PROCTOR GRANDE ....................................................................................... - 56 -
FIGURA 3.7: CÂMARA ÚMIDA PARA CURA DOS CPS DURANTE 7 E 28 DIAS.............................................................................................................. - 57 -
FIGURA 3.8: SUPERFÍCIE PLANA COM ACABAMENTO IRREGULAR APÓS A COMPACTAÇÃO ..................................................................................... - 58 -
FIGURA 3.9: APLICAÇÃO DE PASTA DE CIMENTO PARA HOMOGENEIZAÇÃO DA SUPERFÍCIE PLANA DO CP ......................................................... - 58 -
FIGURA 3.10: PRENSA UTILIZADA PARA COMPRESSÃO SIMPLES DOS CORPOS DE PROVA DE BGTC .................................................................... - 59 -
FIGURA 3.11: RUPTURA POR COMPRESSÃO DIAMETRAL ............................................................................................................................................. - 60 -
FIGURA 3.12: CARREGAMENTO HAVERSINE COM FREQUÊNCIA DE 1HZ UTILIZADO NO ENSAIO DE MÓDULO DE RESILIÊNCIA DIAMETRAL .. - 61 -
FIGURA 3.13: AQUISIÇÃO DE DADOS NO UTS-03 NO ENSAIO DE COMPRESSÃO DIAMETRAL CÍCLICA ................................................................. - 62 -
FIGURA 3.14: REALIZAÇÃO DO ENSAIO DE MÓDULO DE RESILIÊNCIA DIAMETRAL NA BGTC ............................................................................... - 63 -
FIGURA 3.15: CARREGAMENTO SINUSOIDAL APLICADO PARA DETERMINAÇÃO DO MÓDULO DINÂMICO ............................................................ - 64 -
FIGURA 3.16: PROCESSO DE EXECUÇÃO DO ENSAIO DE MÓDULO DINÂMICO. A) FIXAÇÃO DOS PINOS METÁLICOS COM COLA METÁLICA RÁPIDA.
B) DETALHE DE CP COM OS PINOS METÁLICOS. C) DETALHE DA ACOMODAÇÃO DOS LVDTS NO CP. D) CORPOS DE PROVA APÓS
EXECUÇÃO DO ENSAIO ............................................................................................................................................................................................ - 66 -
FIGURA 3.17: EXEMPLO DE UM ENSAIO DE MÓDULO DINÂMICO COM OS PARÂMETROS DE QUALIDADE SATISFATÓRIOS ................................. - 67 -
FIGURA 3.18: EXEMPLO DE UM ENSAIO DE MÓDULO DINÂMICO COM OS PARÂMETROS DE QUALIDADE INSATISFATÓRIOS ............................. - 68 -
FIGURA 4.1: CURVA DE COMPACTAÇÃO NA ENERGIA INTERMEDIÁRIA DA BGTC COM AGREGADOS GRANÍTICOS E 2%, 3% E 4% DE CIMENTO
PORTLAND ............................................................................................................................................................................................................... - 70 -
FIGURA 4.2: CURVA DE COMPACTAÇÃO NA ENERGIA MODIFICADA DE AGREGADOS GRANÍTICOS COM 2%, 3% E 4% DE CIMENTO PORTLAND .-
70 -
FIGURA 4.3: RESULTADOS DE UMIDADE ÓTIMA E MASSA ESPECÍFICA SECA MÁXIMA DA BGTC COM AGREGADOS GRANÍTICOS ..................... - 71 -
FIGURA 4.4: CORPOS DE PROVA COM AGREGADOS GRANÍTICOS APÓS UM DIA DE COMPACTAÇÃO ........................................................................ - 72 -
FIGURA 4.5: RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES AOS 28 DIAS DE CURA DA BGTC COM AGREGADOS GRANÍTICOS NA ENERGIA
INTERMEDIÁRIA ...................................................................................................................................................................................................... - 73 -
FIGURA 4.6: RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES AOS 28 DIAS DE CURA DA BGTC COM AGREGADOS GRANÍTICOS NA ENERGIA MODIFICADA -
73 -
FIGURA 4.7: RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES AOS 28 DIAS DE CURA NA UMIDADE ÓTIMA PARA AGREGADOS GRANÍTICOS ................. - 74 -
FIGURA 4.8: CURVA DE COMPACTAÇÃO NA ENERGIA INTERMEDIÁRIA DE AGREGADOS BASÁLTICOS COM 2%, 3% E 4% DE CIMENTO
PORTLAND ............................................................................................................................................................................................................... - 75 -
FIGURA 4.9: CURVA DE COMPACTAÇÃO NA ENERGIA MODIFICADA DE AGREGADOS BASÁLTICOS COM 2%, 3% E 4% DE CIMENTO PORTLAND .-
76 -
FIGURA 4.10: RESULTADOS DE UMIDADE ÓTIMA E MASSA ESPECÍFICA SECA MÁXIMA DA BGTC COM AGREGADOS BASÁLTICOS .................. - 77 -
FIGURA 4.11: CORPOS DE PROVA COM AGREGADOS BASÁLTICOS APÓS UM DIA DE COMPACTAÇÃO ..................................................................... - 77 -
FIGURA 4.12: RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES AOS 28 DIAS DE CURA DA BGTC COM AGREGADOS BASÁLTICOS NA ENERGIA
INTERMEDIÁRIA ...................................................................................................................................................................................................... - 78 -
FIGURA 4.13: RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES AOS 28 DIAS DE CURA DA BGTC COM AGREGADOS BASÁLTICOS NA ENERGIA
INTERMEDIÁRIA ...................................................................................................................................................................................................... - 78 -
FIGURA 4.14: RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES AOS 28 DIAS DE CURA NA UMIDADE ÓTIMA DA BGTC COM AGREGADOS BASÁLTICOS - 79
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FIGURA 4.15: UMIDADE ÓTIMA DAS MISTURAS DE BGTC COM AGREGADOS GRANÍTICOS E BASÁLTICOS .......................................................... - 80 -
FIGURA 4.16: MASSA ESPECÍFICA SECA MÁXIMA DA BGTC COM AGREGADOS GRANÍTICOS E BASÁLTICOS ........................................................ - 81 -
FIGURA 4.17: ESTIMATIVA DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES DAS MISTURAS DE BGTC COM AGREGADOS GRANÍTICOS E BASÁLTICOS ..-
82 -
FIGURA 4.18: RCS MÉDIA DA BGTC COM AGREGADOS GRANÍTICOS ........................................................................................................................ - 86 -
FIGURA 4.19: RCS MÉDIA DA BGTC COM AGREGADOS BASÁLTICOS ........................................................................................................................ - 87 -
FIGURA 4.20: RT MÉDIA DA BGTC COM AGREGADOS GRANÍTICOS .......................................................................................................................... - 91 -
FIGURA 4.21: RT MÉDIA DA BGTC COM AGREGADOS BASÁLTICOS .......................................................................................................................... - 92 -
FIGURA 4.22: MR MÉDIO DA BGTC COM AGREGADOS GRANÍTICOS ......................................................................................................................... - 96 -
FIGURA 4.23: MR MÉDIO DA BGTC COM AGREGADOS BASÁLTICOS ......................................................................................................................... - 97 -
FIGURA 4.24: MD MÉDIO PARA O CARREGAMENTO NA FREQUÊNCIA DE 25HZ DA BGTC COM AGREGADOS GRANÍTICOS ........................... - 101 -
FIGURA 4.25: MD MÉDIO PARA O CARREGAMENTO NA FREQUÊNCIA DE 25HZ DA BGTC COM AGREGADOS BASÁLTICOS .......................... - 102 -
FIGURA 4.26: MD MÉDIO PARA O CARREGAMENTO NA FREQUÊNCIA DE 10HZ DA BGTC COM AGREGADOS GRANÍTICOS ........................... - 103 -
FIGURA 4.27: MD MÉDIO PARA O CARREGAMENTO NA FREQUÊNCIA DE 10HZ DA BGTC COM AGREGADOS BASÁLTICOS .......................... - 104 -
FIGURA 4.28: MD MÉDIO PARA O CARREGAMENTO NA FREQUÊNCIA DE 1HZ DA BGTC COM AGREGADOS GRANÍTICOS ............................. - 105 -
FIGURA 4.29: MD MÉDIO PARA O CARREGAMENTO NA FREQUÊNCIA DE 1HZ DA BGTC COM AGREGADOS BASÁLTICOS ............................. - 106 -
FIGURA 4.30: MD MÉDIO OBTIDO NAS FREQUÊNCIAS DE 25HZ, 10HZ, 5HZ, 1HZ, 0,5HZ E 0,1HZ, PARA OS AGREGADOS GRANÍTICOS E
BASÁLTICOS .......................................................................................................................................................................................................... - 107 -
FIGURA 5.1: EFEITOS PRINCIPAIS DOS FATORES ESTUDADOS NA RCS .................................................................................................................. - 111 -
FIGURA 5.2: EFEITOS PRINCIPAIS DOS FATORES ESTUDADOS E SUAS INTERAÇÕES NA RCS .............................................................................. - 112 -
FIGURA 5.3: EFEITOS PRINCIPAIS DOS FATORES ESTUDADOS NA RT ..................................................................................................................... - 115 -
FIGURA 5.4: EFEITOS PRINCIPAIS DOS FATORES ESTUDADOS E SUAS INTERAÇÕES NA RT ................................................................................. - 116 -
FIGURA 5.5: EFEITOS PRINCIPAIS DOS FATORES ESTUDADOS NO MR ................................................................................................................... - 119 -
FIGURA 5.6: EFEITOS PRINCIPAIS DOS FATORES ESTUDADOS E SUAS INTERAÇÕES NO MR ............................................................................... - 120 -
FIGURA 5.7: EFEITOS PRINCIPAIS DOS FATORES ESTUDADOS NO MD NA FREQUÊNCIA DE 25HZ .................................................................... - 123 -
FIGURA 5.8: EFEITOS PRINCIPAIS DOS FATORES ESTUDADOS E SUAS INTERAÇÕES NO MD NA FREQUÊNCIA DE 25HZ ................................ - 123 -
FIGURA 5.9: EFEITOS PRINCIPAIS DOS FATORES ESTUDADOS NO MD NA FREQUÊNCIA DE 10HZ .................................................................... - 125 -
FIGURA 5.10: EFEITOS PRINCIPAIS DOS FATORES ESTUDADOS E SUAS INTERAÇÕES NO MD NA FREQUÊNCIA DE 10HZ ............................. - 126 -
FIGURA 5.11: EFEITOS PRINCIPAIS DOS FATORES ESTUDADOS NO MD NA FREQUÊNCIA DE 1HZ .................................................................... - 126 -
FIGURA 5.12: EFEITOS PRINCIPAIS DOS FATORES ESTUDADOS E SUAS INTERAÇÕES NO MD NA FREQUÊNCIA DE 1HZ ................................ - 127 -
FIGURA 5.13: RCS OBTIDO NOS ENSAIOS DE LABORATÓRIO VERSUS O RCS ESTIMADO PELA EQUAÇÃO 5.1 ................................................. - 129 -
FIGURA 5.14: RCS OBTIDO NOS ENSAIOS DE LABORATÓRIO VERSUS O RCS ESTIMADO PELA EQUAÇÃO 5.2 ................................................. - 130 -
FIGURA 5.15: RT OBTIDO NOS ENSAIOS DE LABORATÓRIO VERSUS O RT ESTIMADO PELA EQUAÇÃO 5.3...................................................... - 131 -
FIGURA 5.16: RT OBTIDO NOS ENSAIOS DE LABORATÓRIO VERSUS O RT ESTIMADO PELA EQUAÇÃO 5.4...................................................... - 132 -
FIGURA 5.17: PREVISÃO DA RT EM FUNÇÃO DA RCS .............................................................................................................................................. - 133 -
FIGURA 5.18: MR OBTIDO NOS ENSAIOS DE LABORATÓRIO VERSUS O MR ESTIMADO PELA EQUAÇÃO 5.6 ................................................... - 134 -
FIGURA 5.19: MR OBTIDO NOS ENSAIOS DE LABORATÓRIO VERSUS O MR ESTIMADO PELA EQUAÇÃO 5.7 ................................................... - 135 -
FIGURA 5.20: CORRELAÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES COM O MÓDULO DE RESILIÊNCIA ....................................................... - 136 -
FIGURA 5.21: CORRELAÇÃO DA RESISTÊNCIA À TRAÇÃO COM O MÓDULO DE RESILIÊNCIA ................................................................................ - 136 -
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FIGURA 5.22: PREVISÃO DO MR EM FUNÇÃO DA RCS ............................................................................................................................................. - 137 -
FIGURA 5.23: PREVISÃO DO MR EM FUNÇÃO DA RT ............................................................................................................................................... - 138 -
FIGURA 5.24: PREVISÃO DO MR EM FUNÇÃO DA RCS E RT (EQUAÇÃO 5.10) ................................................................................................... - 139 -
FIGURA 5.25: MD 25HZ OBTIDO NOS ENSAIOS DE LABORATÓRIO VERSUS O MD 25HZ ESTIMADO PELA EQUAÇÃO 5.11 ......................... - 140 -
FIGURA 5.26: PREVISÃO DO MD 25HZ EM FUNÇÃO DA RCS ................................................................................................................................. - 141 -
FIGURA 5.27: PREVISÃO DO MD 25HZ EM FUNÇÃO DA RT ................................................................................................................................... - 142 -
FIGURA 5.28: PREVISÃO DO MD 1HZ EM FUNÇÃO DA RCS E RT (EQUAÇÃO 5.14) .......................................................................................... - 143 -
FIGURA 5.29: CORRELAÇÃO ENTRE O MR E MD PARA 25HZ DE FREQUÊNCIA .................................................................................................. - 144 -
FIGURA 5.30: CORRELAÇÃO ENTRE O MR E MD PARA 1HZ DE FREQUÊNCIA ..................................................................................................... - 144 -
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LISTA DE TABELAS
TABELA 2.1: FAIXA GRANULOMÉTRICA DE BGTC ESPECIFICADA PELO DER-SP E PELO DERSA ...................................................................... - 18 -
TABELA 2.2: FAIXA GRANULOMÉTRICA DE BGTC ESPECIFICADA PELO DER-PR .................................................................................................. - 19 -
TABELA 2.3: FAIXA GRANULOMÉTRICA DA BGTC OU CTB, DE ACORDO À U.S. DOT (2013) ........................................................................... - 21 -
TABELA 2.4: CLASSIFICAÇÃO DE MATERIAIS DE ACORDO AO VALOR DE RESISTÊNCIA OBTIDO NO ENSAIO DE COMPRESSÃO SIMPLES (FONTE:
YEO ET AL. 2011) .................................................................................................................................................................................................. - 24 -
TABELA 2.5: CLASSIFICAÇÃO DE MATERIAIS ESTABILIZADOS COM CIMENTO EM PAVIMENTAÇÃO (AUSTROADS, 1998) ........................... - 25 -
TABELA 2.6: VARIÁVEIS UTILIZADAS POR LIM E ZOLLINGER (2003) NO ESTUDO DE MATERIAIS GRANULARES CIMENTADOS ..................... - 30 -
TABELA 2.7: VALORES DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES AOS 7 DIAS DE CURA PARA DIVERSAS FONTES DE AGREGADOS FONTE:
BURNS ET AL (2006) .......................................................................................................................................................................................... - 32 -
TABELA 2.8: PH DOS AGREGADOS ESTUDADOS POR BURNS ET AL (2006) ............................................................................................................. - 33 -
TABELA 2.9: EXIGÊNCIAS DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES AOS 7 DIAS DE CURA E GRAU DE COMPACTAÇÃO EM OUTROS PAÍSES.
FONTE: XUAN (2012) ...................................................................................................................................................................................... - 38 -
TABELA 2.10: RESISTÊNCIA À TRAÇÃO INDIRETA AOS 28 DIAS DE CURA. FONTE: AUSTROADS (2008) ................................................... - 39 -
TABELA 2.11: RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DE MISTURAS CONTENDO MATERIAL FRESADO ESTABILIZADAS COM CIMENTO. FONTE: YUAN ET AL
(2010) .................................................................................................................................................................................................................... - 40 -
TABELA 2.12: VALORES DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO RECOMENDADOS NA ÁFRICA DO SUL. FONTE: XUAN, 2011 ...................................... - 40 -
TABELA 2.13: VALORES DE TENSÃO DE TRAÇÃO NO ENSAIO TRAPEZOIDAL. FONTE: LCPC (2003)............................................................... - 41 -
TABELA 2.14: RESISTÊNCIA À FLEXÃO EM AMOSTRAS COLETADAS DE CAMPO E PREPARADAS EM LABORATÓRIO. FONTE: AUSTROADS
(2008) .................................................................................................................................................................................................................... - 42 -
TABELA 2.15: MÓDULO DE DEFORMAÇÃO DA BGTC. FONTE: BALBO (1993) ................................................................................................. - 43 -
TABELA 2.16: FAIXA DE VALORES DE MÓDULO DE RESILIÊNCIA. FONTE: MOTTA E UBALDO (2014) ...................................................... - 44 -
TABELA 2.17: VALORES DE MÓDULOS DE RESILIÊNCIA OBTIDOS NO ENSAIO DE FREE-FREE RESONANT COLUMN (FFRC). FONTE: YUAN ET
AL (2010) ............................................................................................................................................................................................................... - 45 -
TABELA 2.18: VALORES DE MÓDULOS DE RESILIÊNCIA OBTIDOS NO ENSAIO DE ACORDO À AASHTO T 307. FONTE: YUAN ET AL (2010) .-
45 -
TABELA 2.19: MÓDULO NA FLEXÃO PARA DIVERSOS TEMPOS DE CURA. FONTE: AUSTROADS (2008) ..................................................... - 47 -
TABELA 2.20: CLASSIFICAÇÃO DE MATERIAIS ESTABILIZADOS COM CIMENTO EM PAVIMENTAÇÃO (AUSTROADS, 1998) ........................ - 47 -
TABELA 3.1: GRANULOMETRIA DAS FRAÇÕES COLETADAS DO AGREGADO GRANÍTICO .......................................................................................... - 48 -
TABELA 3.2: DENSIDADE REAL DOS AGREGADOS GRANÍTICOS ................................................................................................................................... - 49 -
TABELA 3.3: GRANULOMETRIA DAS FRAÇÕES COLETADAS DO AGREGADO BASÁLTICO .......................................................................................... - 50 -
TABELA 3.4: DENSIDADE REAL DOS AGREGADOS BASÁLTICOS ................................................................................................................................... - 52 -
TABELA 3.5: FAIXA GRANULOMÉTRICA DE BGTC EMPREGADA NESTE ESTUDO E GRANULOMETRIAS OBTIDAS PARA OS AGREGADOS
GRANÍTICOS E BASÁLTICOS .................................................................................................................................................................................... - 53 -
TABELA 3.6: PARÂMETROS UTILIZADOS NO CONTROLE DE QUALIDADE DO ENSAIO DE MÓDULO DINÂMICO ..................................................... - 67 -
TABELA 4.1: UMIDADE ÓTIMA E MASSA ESPECÍFICA SECA MÁXIMA DA BGTC COM AGREGADOS GRANÍTICOS .................................................. - 71 -
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TABELA 4.2: RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES AOS 28 DIAS DE CURA NA UMIDADE ÓTIMA PARA AGREGADOS GRANÍTICOS ................ - 74 -
TABELA 4.3: UMIDADE ÓTIMA E MASSA ESPECÍFICA SECA MÁXIMA DA BGTC COM AGREGADOS BASÁLTICOS .................................................. - 76 -
TABELA 4.4: RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES AOS 28 DIAS DE CURA NA UMIDADE ÓTIMA PARA AGREGADOS BASÁLTICOS ................ - 79 -
TABELA 4.5: RCS MÉDIA DA BGTC COM AGREGADOS GRANÍTICOS .......................................................................................................................... - 83 -
TABELA 4.6: RCS MÉDIA DA BGTC COM AGREGADOS BASÁLTICOS .......................................................................................................................... - 84 -
TABELA 4.7: RT MÉDIA DA BGTC COM AGREGADOS GRANÍTICOS ............................................................................................................................ - 88 -
TABELA 4.8: RT MÉDIA DA BGTC COM AGREGADOS BASÁLTICOS ............................................................................................................................ - 89 -
TABELA 4.9: MR MÉDIO DA BGTC COM AGREGADOS GRANÍTICOS ........................................................................................................................... - 94 -
TABELA 4.10: MR MÉDIO DA BGTC COM AGREGADOS BASÁLTICOS ........................................................................................................................ - 95 -
TABELA 4.11: MD MÉDIO COM CARREGAMENTO NA FREQUÊNCIA DE 25HZ, 10HZ E 1HZ DA BGTC COM AGREGADOS GRANÍTICOS ......... - 98 -
TABELA 4.12: MD MÉDIO COM CARREGAMENTO NA FREQUÊNCIA DE 25HZ, 10HZ E 1HZ DA BGTC COM AGREGADOS BASÁLTICOS ......... - 99 -
TABELA 5.1: EXPERIMENTOS FATORIAIS ESTABELECIDOS PARA O ESTUDO .......................................................................................................... - 108 -
TABELA 5.2: RESULTADOS DA ANOVA PARA A RCS ............................................................................................................................................... - 109 -
TABELA 5.3: RESULTADOS DA ANOVA PARA A RT ................................................................................................................................................. - 113 -
TABELA 5.4: RESULTADOS DA ANOVA PARA O MR ................................................................................................................................................ - 117 -
TABELA 5.5: RESULTADOS DA ANOVA PARA O MD NA FREQUÊNCIA DE 25HZ ................................................................................................. - 121 -
TABELA 5.6: RESULTADOS DA ANOVA PARA O MD COM CARREGAMENTO NA FREQUÊNCIA DE 10HZ ......................................................... - 124 -
TABELA 5.7: RESULTADOS DA ANOVA PARA O MD COM CARREGAMENTO NA FREQUÊNCIA DE 1HZ ............................................................ - 125 -
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LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS
AASHTO - American Association of State Highways and Transportation Officials
A/C - Relação água cimento
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
ACI - American Concrete Institute
ANOVA - Análise de variância
AUSTROADS - Associação Australiana de Agências Rodoviárias, Transporte e Tráfego
BGS - Brita graduada simples
BGTC - Brita graduada tratada com cimento
CCR - Concreto compactado com rolos
CP - Corpo de prova
CTB - Cement-Treated Base Course
DER - Departamento de Estradas de Rodagem
DERSA - Desenvolvimento Rodoviário S/A
DNIT - Departamento Nacional de Infraestruturas de Transportes
DOT - Department of Transportation
E - Módulo de elasticidade
E* - Módulo complexo
FFRC - Free-free resonant column
GC - Grau de compactação
LCPC - Laboratoire central des Ponts et Chaussées
LVDT - Linear Variable Differential Transformer
MD - Módulo dinâmico
MES - Massa específica seca
MESmax - Massa específica seca máxima
MR - Módulo de resiliência
N - Número de solicitações do eixo padrão rodoviário de 8,2tf
NITRR - National Institutee for Transport and Road Research
PCA - Portland Cement Association
pH - Potencial Hidrogênio
RCS - Resistência à compressão simples
RT - Resistência à tração
SC - Solo cimento
TRRL - Transportation Road Research Laboratory
UTM - Universal Testing Machine
Wot - Umidade ótima
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Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 9 -
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................. - 11 -
1.1. ANTECEDENTES ...................................................................................................................................................................................... - 12 -
1.2. OBEJTIVOS ......................................................................................................................................................................................................... - 13 -
1.2.1. Objetivo Principal .................................................................................................................................................................................... - 13 -
1.2.2. Objetivos Específicos .............................................................................................................................................................................. - 13 -
1.3. ORGANIZAÇÃO DO RELATÓRIO ............................................................................................................................................................... - 14 -
2. LEVANTAMENTO BIBLIOGRÁFICO ...................................................................... - 15 -
2.1. GENERALIDADES ............................................................................................................................................................................................ - 15 -
2.2. BREVE HISTÓRICO ......................................................................................................................................................................................... - 15 -
2.3. FAIXA GRANULOMÉTRICA ......................................................................................................................................................................... - 17 -
2.4. DOSAGEM ........................................................................................................................................................................................................... - 22 -
2.5. PROPRIEDADES MECÂNICAS DA BGTC ................................................................................................................................................. - 26 -
2.5.1. Resistência à compressão simples .................................................................................................................................................... - 27 -
2.5.1.1. Influência do conteúdo de cimento Portland ............................................................................................................................ - 28 -
2.5.1.2. Influência do tipo de cimento Portland ...................................................................................................................................... - 30 -
2.5.1.3. Influência do tipo de agregados e granulometria .................................................................................................................. - 31 -
2.5.1.4. Influência da cura ................................................................................................................................................................................ - 33 -
2.5.1.5. Influência da compactação .............................................................................................................................................................. - 36 -
2.5.2. Resistência à tração ............................................................................................................................................................................... - 38 -
2.5.3. Resistência à flexão ................................................................................................................................................................................ - 41 -
2.5.4. Módulo de resiliência ............................................................................................................................................................................. - 43 -
3. MATERIAIS E MÉTODOS ......................................................................................... - 48 -
3.1. MATERIAIS ......................................................................................................................................................................................................... - 48 -
3.1.1. Agregados graníticos ............................................................................................................................................................................. - 48 -
3.1.1.1. Granulometria ...................................................................................................................................................................................... - 48 -
3.1.1.2. Desgaste por abrasão ......................................................................................................................................................................... - 49 -
3.1.1.3. Densidade real dos agregados ........................................................................................................................................................ - 49 -
3.1.2. Agregados basálticos ............................................................................................................................................................................. - 50 -
3.1.2.1. Granulometria ...................................................................................................................................................................................... - 50 -
3.1.2.2. Desgaste por abrasão ......................................................................................................................................................................... - 51 -
3.1.2.3. Densidade real dos agregados ........................................................................................................................................................ - 51 -
3.1.3. Cimento Portland .................................................................................................................................................................................... - 52 -
3.1.4. Composição granulométrica da BGTC ............................................................................................................................................ - 52 -
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Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 10 -
3.2. MÉTODOS ........................................................................................................................................................................................................... - 53 -
3.2.1. Compactação Proctor ............................................................................................................................................................................ - 54 -
3.2.2. Ensaio de compressão simples ........................................................................................................................................................... - 56 -
3.2.3. Ensaio de compressão diametral estática ..................................................................................................................................... - 59 -
3.2.4. Ensaio de compressão diametral cíclica ........................................................................................................................................ - 60 -
3.2.5. Ensaio de compressão axial cíclico .................................................................................................................................................. - 63 -
4. RESULTADOS DO PROGRAMA LABORATORIAL .............................................. - 69 -
4.1. ENSAIO DE COMPACTAÇÃO ....................................................................................................................................................................... - 69 -
4.1.1 BGTC com Agregados Graníticos ........................................................................................................................................................ - 69 -
4.1.2. BGTC com agregados basálticos ....................................................................................................................................................... - 75 -
4.1.3. Comparativo entre a BGTC com agregados graníticos e a BGTC com agregados basálticos .................................. - 80 -
4.2. RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES .............................................................................................................................................. - 82 -
4.3. RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL .......................................................................................................... - 87 -
4.4. MÓDULO DE RESILIÊNCIA DIAMETRAL ............................................................................................................................................... - 93 -
4.5. MÓDULO DINÂMICO ...................................................................................................................................................................................... - 97 -
5. ANÁLISE ESTATÍSTICA DOS RESULTADOS .................................................... - 108 -
5.1. ANÁLISE DE VARIÂNCIA DOS PARÂMETROS ESTUDADOS....................................................................................................... - 109 -
5.1.1. Resistência á compressão simples ................................................................................................................................................. - 109 -
5.1.2. Resistência à tração por compressão diametral ...................................................................................................................... - 112 -
5.1.3. Módulo de resiliência diametral ..................................................................................................................................................... - 116 -
5.1.4. Módulo dinâmico .................................................................................................................................................................................. - 120 -
5.2. MODELAGEM DOS PARÂMETROS MECÂNICOS.............................................................................................................................. - 127 -
5.2.1. Modelos para estimar a resistência à compressão simples (RCS) .................................................................................... - 127 -
5.2.2. Modelos para estimar a resistência à tração (RT) .................................................................................................................. - 130 -
5.2.3. Modelos para estimar o módulo de resiliência (MR) ............................................................................................................. - 133 -
5.2.3. Modelos para estimar o módulo dinâmico (MD) ..................................................................................................................... - 139 -
6. CONCLUSÕES ................................................................................................................. - 145 -
6.1. ENSAIOS LABORATORIAIS....................................................................................................................................................................... - 145 -
6.2. INFLUÊNCIA DOS FATORES AVALIADOS .......................................................................................................................................... - 146 -
6.3. MODELOS PROPOSTOS .............................................................................................................................................................................. - 148 -
6.4. CONCLUSÕES FINAIS .................................................................................................................................................................................. - 149 -
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. - 150 -
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1. INTRODUÇÃO
O pavimento é uma estrutura de várias camadas de espessuras finitas, construída sobre a superfície
final de terraplenagem, destinada técnica e economicamente a resistir aos esforços oriundos do
tráfego de veículos e do clima e a propiciar aos usuários melhoria nas condições de rolamento, com
conforto, economia e segurança (BERNUCCI et al. 2008).
Os pavimentos flexíveis, em geral associados aos pavimentos com revestimentos asfálticos, são
compostos por camada superficial asfáltica (revestimento), apoiada sobre camadas de base, de sub-
base e de reforço de subleito, constituídas por materiais granulares, solos ou misturas de solos.
Para o Manual de Pavimentação do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes
(DNIT, 2006), de acordo com os materiais constituintes das diversas camadas da estrutura dos
pavimentos, estes podem ser classificados como:
a) Flexíveis: nos casos em que todas as camadas sofrem deformação elástica significativa sob o
carregamento aplicado e, portanto, a carga se distribui em parcelas aproximadamente
equivalentes entre as camadas;
b) Semi-Rígidos: caracteriza-se por uma base cimentada por algum aglutinante com
propriedades cimentícias;
c) Rígidos; aquele em que o revestimento tem uma elevada rigidez em relação às camadas
inferiores e, portanto, absorve praticamente todas as tensões provenientes do carregamento
aplicado.
Especificamente, diversos autores têm empregado a terminologia de pavimentos semi-rígidos para
aquelas estruturas que apresentam um revestimento asfáltico e que possuam em sua base ou sub-
base materiais cimentados, usualmente submetida a esforços de tração.
Essas bases ou sub-bases cimentadas têm sido frequentemente utilizadas na construção de
pavimentos para atender ao crescimento do tráfego, das cargas por eixo e da pressão de
enchimento de pneus. A adição de cimento em base granular induz a um ganho estrutural, já que o
pavimento é alterado de flexível para semi-rígido (YODER E WITCZAK, 1975). A experiência tem
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mostrado que a resistência maior dos materiais cimentados propicia espessuras de bases mais
delgadas ao pavimento semi-rígido e uma melhor distribuição de tensões ao subleito (BALBO,
2007).
Além disso, a presença da camada cimentada reduz as tensões de tração da camada asfáltica,
permitindo a redução da espessura de material asfáltico, em comparação à espessura requerida
para um pavimento flexível convencional equivalente (SUZUKI, 1992).
1.1. ANTECEDENTES
A brita graduada tratada com cimento (BGTC) é bastante utilizada, principalmente em pavimentos
de vias de alto volume de tráfego. A BGTC pode ser definida como o produto resultante da mistura,
em usina, de pedra britada, cimento Portland, água e, eventualmente, aditivos, em proporções
determinadas experimentalmente. Após misturação, compactação e cura, a mistura adquire
propriedades físicas específicas para atuar como camada de base ou sub-base de pavimentos.
No país o uso da BGTC começou a ser mais difundido no final da década de 1970. Esse material é
empregado geralmente como base de revestimentos betuminosos, porém também é empregada
como base de pavimentos intertravados ou sub-base de pavimentos de concreto.
A Companhia de Desenvolvimento Rodoviário S.A. (DERSA), no Estado de São Paulo, utilizou nas
décadas de 1970 e 1980, em vários de seus pavimentos asfálticos semi-rígidos, a BGTC como base.
Na década de 1990, passou a empregar a BGS como base e a BGTC como sub-base em pavimentos
asfálticos, denominados neste caso de pavimentos semi-rígidos invertidos ou “estrutura sanduíche”
(BERNUCCI et al. 2008).
Em princípio, a BGTC pode ser enquadrada como uma brita graduada simples (BGS) com a adição
de cimento na proporção de 3 a 5% em peso (ABNT NBR 12261/1991; DER-SP ET-DE-
P00/009/2005). Essas normas recomendam o emprego de energia intermediária de compactação e
um controle de campo para aplicar a mistura com umidade oscilando entre -2,0% e +1,0% com
relação à umidade ótima; e grau de compactação de 98% até 102%, com relação à massa específica
seca máxima. Em contrapartida, a experiência da PMSP indica a utilização destes materiais, para
agregados de gênese granito/gnaisse, na energia modificada e com teor de 2% abaixo da umidade
ótima (IP-08 – PMSP).
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No Brasil existem poucos estudos que tenham explorado as propriedades mecânicas da BGTC,
principalmente com relação ao Módulo de Resiliência (MR) dessas misturas. Esse parâmetro é
muito utilizado para o dimensionamento e verificação mecanicista das estruturas de pavimento,
por isso é importante ampliar os estudos relacionados à rigidez desse material.
Sabe-se que o teor de umidade e energia de compactação são parâmetros que influenciam
diretamente na rigidez dos materiais utilizados na construção de pavimentos. Assim, a avaliação da
influência desses parâmetros é fundamental para caracterizar adequadamente os materiais no
dimensionamento das estruturas.
Também o teor de cimento Portland na BGTC afeta diretamente a rigidez da mistura assim como os
parâmetros de resistência à compressão simples (RCS) e resistência à tração (RT). Na elaboração
dos projetos de mistura, busca-se, além da composição do material para adequação das faixas
granulométricas, o teor de cimento ideal de para atender os parâmetros de resistência indicados
pelo projetista. Dessa maneira, o estudo de BGTC com diversos teores de cimento é muito
importante para determinar o teor ótimo e poder obter benefícios técnicos e econômicos.
1.2. OBEJTIVOS
1.2.1. Objetivo Principal
O objetivo principal desta pesquisa foi avaliar a influência do teor de cimento Portland, teor de
umidade, tempo de cura, energia de compactação e a fonte do agregado mineral nos parâmetros
mecânicos da brita graduada tratada com cimento.
1.2.2. Objetivos Específicos
Foi desenvolvido um programa laboratorial para avaliar a influência desses fatores nos parâmetros
mecânicos de:
a) Resistência à compressão simples (RCS);
b) Resistência à tração (RT);
c) Módulo de Resiliência (MR);
d) Módulo Dinâmico (MD).
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Após a execução desses ensaios foi realizada uma análise estatística para determinar a significância
dos fatores selecionados nos parâmetros avaliados.
1.3. ORGANIZAÇÃO DO RELATÓRIO
Este relatório está dividido em cinco capítulos incluindo esta introdução (Capítulo 1). No capítulo 2
é realizada uma revisão bibliográfica de artigos e publicações relacionadas à BGTC no Brasil e no
exterior. O objetivo principal foi analisar pesquisas que tenham avaliado também o efeito dos
fatores estudados nesta investigação e identificar os métodos de ensaios comumente empregados.
No Capítulo 3 é realizada uma descrição das características dos materiais selecionados para este
estudo. Também nesse capítulo são descritas as metodologias de ensaios empregados no programa
laboratorial para avaliar o comportamento mecânico da BGTC.
Os resultados obtidos no programa laboratorial são mostrados no Capítulo 4, onde também são
realizadas observações de comportamento e tendências em função dos fatores avaliados neste
estudo.
No Capítulo 5 apresenta-se a análise estatística dos resultados por meio da qual foram definidos os
fatores significativamente influentes nos parâmetros mecânicos avaliados. Nesse capítulo são
apresentados também modelos para estimar a RCS, RT, MR e MD em função das variáveis
selecionadas no programa laboratorial.
Finalmente o Capítulo 6 apresenta as principais conclusões realizadas neste estudo, com relação
aos ensaios utilizados, aos resultados obtidos e às análises estatísticas.
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2. LEVANTAMENTO BIBLIOGRÁFICO
2.1. GENERALIDADES
A brita graduada tratada com cimento pode ser definida de diversas formas. De acordo com o DER-
SP ET-DE-P00/009, por exemplo, a BGTC é produto resultante da mistura, em usina, de pedra
britada, cimento Portland, água e, eventualmente, aditivos, em proporções determinadas
experimentalmente. Após a mistura, compactação e cura, a mistura adquire propriedades físicas
específicas para atuar como camada de base ou sub-base de pavimentos.
Na definição do DERSA ET-00/040, a BGTC é o produto endurecido resultante de uma mistura
homogênea, compactada, de pedra britada, cimento e água, em proporções determinadas
experimentalmente, que cumpre certos requisitos de qualidade, como a resistência à compressão
simples e a resistência à tração no ensaio de compressão diametral.
Para Balbo (2007), a BGTC compreende uma mistura de agregados do tipo BGS (brita graduada
simples) com uma pequena quantidade de cimento Portland. De acordo com esse autor, materiais
com essa natureza, embora apresentem rigidez elevada, apresentam também uma heterogeneidade
e a presença de vazios não preenchidos por cimento muito expressivos.
De modo geral, pode-se definir a BGTC neste estudo como a associação de agregado mineral,
cimento Portland, aditivos e água, em proporções determinadas experimentalmente, que atende
certos requisitos de qualidade. Essa mistura de materiais pode ser uniformemente espalhada sobre
uma superfície previamente preparada, resultando uma mistura homogênea, compactada, e rígida.
2.2. BREVE HISTÓRICO
Desde a época dos romanos, diversos aglomerantes foram utilizados pelo homem na estabilização
de estradas, que foram peça fundamental no desenvolvimento dessa civilização. Contudo, apenas no
século XX foram alcançados os maiores avanços na execução e estabilização de solos com
aglomerantes para constituir camadas estruturais de pavimentos.
Pode-se afirmar que a BGTC tem suas origens na estabilização de solos com adição de cimento, com
estudos metódicos na década de 1910 a 1920. Na Inglaterra, no ano de 1917, Brooke Bradley
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empregou com sucesso uma mistura de cimento com solos argilosos na construção de estradas
daquele país. Apesar dos excelentes resultados, a técnica não foi utilizada por muito tempo.
Nos Estados Unidos, o emprego de solo cimento incrementou-se a partir da patente de uma mistura
de solo com cimento chamada Soilamies, atribuída a Joseph Hay Amies em 1917. O esforço conjunto
da Portland Cement Associaton (PCA), do Bureu of Public Roads e do Highway Department of
Transportation of South Carolina contribuiu ao desenvolvimento tecnológico da estabilização de
solos com cimento, por meio da construção de diversos trechos experimentais de estradas nas
décadas de 1930 e 1940.
A técnica de estabilizar o material pétreo com cimento Portland e a execução de bases de
pavimentos em concreto magro compactado teve sua primeira especificação publicada em 1944 no
Reino Unido. Essa técnica foi difundida amplamente pela Europa, principalmente na Holanda e
Bélgica na década de 1950 e no Leste Europeu na década de 1960. Assim, nesse período a técnica
teve seu uso consagrado, apesar das diversas dificuldades encontradas em sua aplicação, que
paulatinamente se tornaram objeto de estudos para a superação dos problemas ocorridos, (BALBO,
2002).
A Portland Cement Association, na década de 1970, utilizou a expressão de agregado tratado com
cimento para diferenciar a BGTC do tradicional solo estabilizado com cimento (SC). Para isso, esse
organismo definiu uma faixa granulométrica que deveria ser atendida para obter um material com
qualidade, (BALBO, 2002). Na Figura 2.1 é apresentada uma ilustração utilizada por Luhr (2007)
para diferenciar o concreto compactado com rolos (CCR), da brita graduada tratada com cimento
(BGTC) e do solo-cimento (SC).
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Figura 2.1: Corpos de prova de concreto compactado com rolos (CCR), brita graduada tratada com cimento (BGTC) e solo-cimento (SC) (FONTE: LUHR, 2007)
Na Austrália, o cimento também tem sido bastante utilizado como agente estabilizador desde a
década de 1950. Durante os anos 1960 foram construídos diversos trechos de rodovias por meio da
estabilização in situ. A experiência acumulada até os dias de hoje, tem demonstrado o elevado
potencial dessa técnica para atender a demanda do elevado volume de tráfego na Austrália (YEO et
al 2011).
No Brasil o uso da BGTC começou a ser mais difundido no final da década de 1970. Esse material
tem sido empregado geralmente como base de revestimentos betuminosos, porém também tem
sido empregado como base de pavimentos intertravados ou sub-base de pavimentos de concreto.
2.3. FAIXA GRANULOMÉTRICA
A faixa granulométrica utilizada para bases do tipo BGTC varia de acordo com o órgão rodoviário
que especifica a execução desse material. No Estado de São Paulo, onde começou a ser utilizada
BGTC no Brasil, o Departamento de Estradas e Rodagem do Estado (DER-SP) e o Desenvolvimento
Rodoviário S/A (DERSA) do Governo do Estado de São Paulo, especificam as faixas granulométricas
apresentadas na Tabela 2.1. Essas faixas são ilustradas também na Figura 2.2 e pode-se verificar
que a granulometria descrita pelo DER-SP e pelo DERSA é praticamente a mesma.
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Tabela 2.1: Faixa granulométrica de BGTC especificada pelo DER-SP e pelo DERSA
Diâmetro dos Grãos (mm)
DER-SP DERSA
Limite Inferior
Limite Superior
Limite Inferior
Limite Superior
37,5 100 100 - -
32,0 - - 100 100
25,4 90 100 95 100
19,1 75 95 75 94
9,5 45 64 45 64
4,8 30 45 30 45
2,00 18 33 - -
1,20 - - 15 28
0,60 - - 10 20
0,42 7 17 - -
0,300 - - 5 15
0,180 1 11 - -
0,150 - - 0 10
0,075 0 8 - -
Figura 2.2: Faixa Granulométrica de BFTC especificada pelo DER-SP e pelo DERSA
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,10 1,00 10,00 100,00
% P
ass
an
te
Diâmetro das Partículas (mm)
DERSA (INF)
DERSA (SUP)
DER-SP (INF)
DER-SP (SUP)
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O Departamento de Estradas e Rodagem do Estado de Paraná (DER-PR) especifica a possibilidade
de utilizar três gradações de BGTC, desde uma mais grossa (Faixa 1), passando por uma
intermediária (Faixa 2) até uma mais fina (Faixa 3), conforme apresentado na Tabela 2.2 e ilustrado
na Figura 2.3.
Tabela 2.2: Faixa granulométrica de BGTC especificada pelo DER-PR
Diâmetro dos Grãos
(mm)
DER-PR (Faixa 1) DER-PR (Faixa 2) DER-PR (Faixa 3)
Limite Inferior
Limite Superior
Limite Inferior
Limite Superior
Limite Inferior
Limite Superior
37,5 90 100 100 100 100 100
25,4 - - - - 100 100
19,1 50 85 60 95 88 100
9,5 35 65 40 75 55 75
4,8 25 45 25 60 41 56
2,00 18 35 15 45 30 44
0,42 8 22 8 25 15 25
0,18 - - - - - -
0,075 3 9 2 10 2 7
Figura 2.3: Faixa Granulométrica de BGTC especificada pelo DER-PR
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,10 1,00 10,00 100,00
% P
ass
an
te
Diâmetro das Partículas (mm)
Faixa 1 (SUP) Faixa 1 (INF) Faixa 2 (SUP) Faixa 2 (INF) Faixa 3 (INF) Faixa 3 (SUP)
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A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT, 1990), também especifica duas faixas de
trabalho (A e B) para a BGTC. Na Figura 4 são apresentadas essas faixas granulométricas além de
uma faixa usualmente utilizada na Europa (EUR), segundo BALBO (2002).
Figura 2.4: Faixa Granulométrica de BGTC (BALBO, 2002)
Nos Estados Unidos de América a brita graduada tratada com cimento (BGTC) pode-se enquadrar
como “cement treated base course” (CTB). De acordo com o Circular Consultivo do U.S. DOT (2013),
no seu Item 304, esse material é também composto por agregado mineral e cimento, misturados
uniformemente com água. De acordo com esse documento, os agregados devem apresentar
tamanho máximo nominal de 25mm e se enquadrar nas faixas granulométricas apresentadas na
Tabela 2.3.
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Tabela 2.3: Faixa Granulométrica da BGTC ou CTB, de acordo à U.S. DOT (2013)
Diâmetro dos Grãos (mm)
USDOT (A) USDOT (B)
Limite Inferior
(%)
Limite Superior
(%)
Limite Inferior
(%)
Limite Superior
(%)
50,0 100 100 100 100
4,8 45 100 55 100
1,8 37 80 45 100
0,45 15 50 25 80
0,21 0 25 10 35
As faixas granulométricas U.S. DOT (2013) da Tabela 2.3 são ilustradas na Figura 2.5. Nota-se que a
U.S. DOT apresenta a possibilidade de utilizar uma granulometria mais graúda, no caso da Faixa A
ou uma mais miúda, no caso da Faixa B. Em ambos os casos nota-se que as especificações não são
tão exigentes como as faixas de órgãos brasileiros.
Figura 2.5: Faixa Granulométrica da BGTC ou CTB, de acordo à U.S. DOT (2013)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,10 1,00 10,00 100,00
% P
ass
an
te
Diâmetro das Partículas (mm)
Faixa A (INF)
Faixa A (SUP)
Faixa B (INF)
Faixa B (SUP)
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2.4. DOSAGEM
A dosagem da BGTC consiste em determinar experimentalmente o teor de cimento Portland e o
conteúdo ótimo de água, para atender a certos critérios de resistência e qualidade. Assim, no meio
internacional e nacional, existem normativas para efetuar essa dosagem.
A ABNT-NB-1344 (1991), por exemplo, recomenda iniciar a compactação Proctor na energia
intermediária em corpos de prova (CPs) com 4% de cimento em massa, para determinar a massa
específica aparente seca máxima (MESmax) e a umidade ótima (Wot). Após determinação desses
parâmetros, a norma recomenda moldar três CPs de 15x30cm na umidade ótima, três CPs na
Wot+1,0% e mais três CPs na Wot-1,0%.
Os CPs moldados são ensaiados à compressão simples após 7 dias de cura e o valor da resistência
média admissível à compressão simples (RCS) deve se situar no intervalo de 3,5MPa a 8,0MPa. No
caso em que essa condição for atendida, determina-se o teor de cimento utilizado como o
necessário para estabilizar a brita graduada, na forma de brita graduada tratada com cimento. Se a
RCS não se enquadrar no intervalo recomendado, deve se realizar novamente a dosagem completa
utilizando um novo teor de cimento.
Balbo (1993) propõe uma formulação para preparação da BGTC que possibilita a busca de
melhores propriedades para o material em termos de resistências e módulo de deformação para
um menor consumo de cimento, uma vez que o teor de umidade da mistura (relação A/C) é um
fator muito condicionante para o ganho de resistência da BGTC.
Segundo Balbo (2002), as especificações nacionais não fazem menção a esta peculiaridade da
mistura. Contudo, face às conclusões inferidas a partir de estudos experimentais, é extremamente
aconselhável que o teor de umidade seja objeto de dosagem da mistura, o que BALBO (2002)
considera da seguinte maneira:
1. Proceder, inicialmente, à dosagem por teor de cimento em peso, para valores entre 3 % e
5%, como recomenda a ABNT;
2. Através de ensaios estáticos aos 7 ou 28 dias de idade dos corpos de prova, selecionar o teor
de cimento que permita o maior ganho de resistência para a BGTC;
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3. Para o teor de cimento escolhido, realizar dosagem complementar quanto ao teor de
umidade da mistura, variando-se o mesmo entre a umidade ótima de compactação e 2,0 %
abaixo desta umidade de referência;
4. Por meio de ensaios estáticos aos 7 ou 28 dias de idade dos corpos de prova, dosados quanto
ao teor de umidade, selecionar o teor de umidade que conduza ao maior ganho de
resistência, quando se utiliza o cimento Portland comum.
5. Se o projeto já especifica uma dada resistência, é possível pelo procedimento descrito, ou
seja, controlando-se consumo de cimento e teor de umidade, encontrar o consumo de
cimento mais econômico para se atingir a resistência especificada.
Balbo (2002) completa afirmando que, em obras de pequena responsabilidade, quando não for
viável a elaboração de um completo estudo de dosagem (projeto da mistura), pode ser elaborada a
mistura com teor de umidade de 1,0% abaixo daquela de referência (umidade ótima de
compactação), fixando-se o consumo de cimento entre 3,0 e 4,0% em peso.
Para Balbo (2002), o procedimento de dosagem complementar quanto ao teor de umidade
garantirá o melhor aproveitamento possível das misturas de BGTC. O autor ainda ressalta que no
caso dos materiais estabilizados com cimento, para sua a completa hidratação seriam requeridos
tão somente 20% de seu peso em água.
Nos Estados Unidos da América, o Circular Consultivo do U.S. DOT (2013), no seu Item 304
“Cement-Treated Base Course” (CTB) também apresenta recomendações para a mistura da BGTC,
para seu emprego principalmente em pistas de aeroportos. Para essa agência, os corpos de prova
de BGTC devem ser compactados para execução do ensaio de compressão simples. Nesse ensaio, a
mistura de BGTC deve apresentar resistência de 3,45MPa até 6,9MPa após 7 dias de cura dos CPs, e
a máxima resistência alcançada aos 28 dias de cura não deve exceder de 7, 9MPa.
De acordo com a especificação do Departamento de Transportes de Oklahoma OHD L-53, misturas
do tipo BGTC contém usualmente de 3% até 5% de cimento com uma relação água cimento (A/C)
de 0,75 até 1,25. Nessa normativa, também se faz referência do parâmetro de RCS como critério
para determinação do teor de cimento na BGTC. Misturas com resistência à compressão simples de
5,5 até 6,9MPa, aos 28 dias de cura dos CPs, atendem nessa especificação.
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A normativa do DOT de Oklahoma faz ênfase da possibilidade de utilizar cinzas volantes nas
misturas do tipo BGTC. Também nessa especificação salienta-se que as misturas devem conter
apenas a quantidade suficiente de argamassa para preencher os vazios deixados pelos agregados
graúdos. Argamassa em excesso elimina o contato entre as partículas mais grossas e a falta de
argamassa não possibilita o preenchimento dos vazios reduzindo a resistência da mistura final, em
ambos casos.
Na Austrália, a Austroads também recomenda o emprego do parâmetro de resistência à
compressão simples (RCS) para determinar o teor de cimento Portland na mistura de BGTC, devido
à sua simplicidade. Segundo Yeo et al. (2011), esse parâmetro não é útil no dimensionamento de
pavimentos, mas, pode ser associado a outras propriedades da BGTC, como por exemplo à
resistência à cisalhamento da matriz de cimento. Além disso, a RCS é o parâmetro usualmente
utilizado para diferenciar diversos materiais estabilizados com cimento, como mostra a Tabela 2.4.
Tabela 2.4: Classificação de materiais de acordo ao valor de resistência obtido no ensaio de compressão simples (FONTE: Yeo et al. 2011)
Classificação Resistência à Compressão Simples (MPa)
Modificado 0,70 até 1,50
Levemente Cimentado (estabilizado)
1,50 até 3,00
Cimentado (estabilizado) Maior a 3,00
Concreto magro 6,00 até 15,00
Concreto convencional Maior a 20,00
A Austroads (1998) propõe outra classificação dos materiais estabilizados com cimento,
apresentada na Tabela 2.5, para sua aplicação em pavimentação. Nessa Tabela além deve ser
utilizado o parâmetro RCS aos 28 dias de cura para diferenciar os materiais, também é apresentada
uma estimativa do módulo na flexão utilizado em dimensionamento de pavimentos.
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Tabela 2.5: Classificação de materiais estabilizados com cimento em pavimentação (AUSTROADS, 1998)
Classificação Resistência à Compressão
Simples (MPa)
Módulo na Flexão (MPa)
Modificado < 1,0
Levemente Cimentado 1,0 até 4,0 1.500 até 3.000
Fortemente Cimentado > 4,0
Yeo et al. (2011) propõem também um gráfico, adaptado de Thom (2010) e PCA (2005)
apresentado na Figura 2.6 para definir o teor de cimento Portland e água na mistura de brita
graduada simples (BGTC).
Figura 2.6: Gráfico para projeto de misturas de materiais cimentados (FONTE: YEO ET AL. 2011)
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Da Figura 2.6 pode se afirmar que, a quantidade de cimento e a quantidade de água, são as
principais características que diferenciam a BGTC de um concreto convencional, e que levam a uma
resistência inferior nos materiais utilizados em pavimentação, (YEO et al. 2011).
2.5. PROPRIEDADES MECÂNICAS DA BGTC
As características de resistência mecânica da brita graduada tratada com cimento são resultado da
contribuição de duas fases, a fase do esqueleto granular compactado e a fase da matriz cimentada. A
fase do esqueleto granular determina a estabilidade mecânica da BGTC sob carregamento e a fase
da matriz cimentada governa a resistência de ligação entre as partículas.
Segundo XUAN (2012), o esqueleto granular é influenciado principalmente pelo tipo de agregado, a
granulometria e o grau de compactação. Já a fase da matriz cimentada depende do teor de cimento,
conteúdo de finos, tempo e condições de cura. A Figura 2.7, adaptada da Tese de Doutorado desse
autor, mostra a influência desses fatores na resistência mecânica da BGTC.
Figura 2.7: Influência nas fases esqueleto granular e matriz cimentada. FONTE: XUAN (2012)
Usualmente, as características de resistência mecânica da BGTC são associadas à resistência à
compressão simples, obtida de forma estática, devido à simplicidade do ensaio. Para o
dimensionamento das estruturas de pavimentos também são necessários os parâmetros de módulo
de resiliência e resistência na flexão ou à tração do material. Na continuação é realizada uma
revisão bibliográfica desses parâmetros, estudados por diversos autores.
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2.5.1. Resistência à compressão simples
O ensaio de compressão axial simples em corpos de prova cilíndricos é utilizado comumente como
um indicador da qualidade de resistência da BGTC. Por exemplo, os critérios de dosagem utilizados
no Brasil estabelecem valores de resistência à compressão simples (RCS) aos 7 ou 28 dias de cura
para determinar o teor de cimento a ser utilizado na mistura. A NB 1344 indica que o conteúdo de
cimento utilizado deve ser tal que, no ensaio de compressão simples sejam obtidos valores de RCS
de no mínimo 3,5MPa e no máximo 8,0MPa. Posteriormente, a NBR-5769 manteve o valor mínimo
de 3,5MPa, mas reduziu o valor máximo de RCS até 6,2MPa, aos 28 dias de cura.
Historicamente, no mundo inteiro também tem sido empregado o parâmetro de RCS para
determinar o teor de cimento em materiais rodoviários estabilizados com cimento Portland. Na
década de 1960 na Califórnia (Estados Unidos) se exigia um valor de RCS mínimo de 5,8 MPa aos
sete dias de cura, mas esse valor foi posteriormente reduzido até 5,15MPa, devido aos diversos
casos de trincamentos em rodovias naquele Estado.
No mesmo período, no Estado de Texas (Estados Unidos) utilizou-se o critério de obter no mínimo
valores de 4,8MPa de RCS. Contudo, milhares de quilômetros de rodovias construídas naquele
Estado mostraram deficiências e problemas devido ao trincamento excessivo. Essa experiência
insatisfatória motivou ao abandono do material cimentado como técnica construtiva rodoviária em
muitos distritos de Texas. Apenas nos últimos anos a técnica ressurgiu, devido às mudanças
significativas nos critérios de dosagem, focadas principalmente à redução dos valores de resistência
à compressão simples. Segundo Guthrie et al. (2002), apesar de que pequenos conteúdos de
cimento melhoram o desempenho de camadas cimentadas a longo prazo, ainda a comunidade
rodoviária concorda em que deve ser exigido um valor mínimo de resistência. Assim, o ensaio de
compressão simples ainda é o parâmetro mais referenciado como critério de dosagem de materiais
cimentados utilizados na construção de rodovias.
Outras agências também utilizam o ensaio de RCS para limitar os conteúdos de cimento na BGTC.
No Reino Unido o Transportation Road Research Laboratory (TRRL) limita os valores de RCS na
faixa de 1,7 até 2,7 MPa. A força aérea dos Estados Unidos exige no mínimo resistências de 2,0MPa
para materiais cimentados utilizados em obras daquela agência.
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Diversos pesquisadores utilizaram este parâmetro na procura de estabelecer a influência de
diversos fatores na resistência da BGTC, listados na continuação:
Conteúdo de cimento Portland;
Tipo de cimento;
Tipo de agregados e granulometria;
Grau de compactação;
Tempo e condições de cura.
2.5.1.1. Influência do conteúdo de cimento Portland
É bem sabido que o cimento Portland é utilizado principalmente para incrementar as forças de
coesão e a resistência mecânica de materiais em geral. No caso da BGTC, tradicionalmente utilizam-
se teores que variam de 3 até 5% de cimento.
Burns et al (2006) avaliaram a influência do teor de cimento Portland na resistência à compressão
simples após sete dias de cura, para o Virginia Transportation Research Council. Esses
pesquisadores utilizaram teores de cimento de 3,0 até 6,0%, para três fontes de agregados,
(calcário, mica e diabásio) e ainda utilizaram na composição diversos teores de finos (4, 7, 10 e
14%). Independentemente da combinação de fonte de agregado e teor de finos, o incremento de
teor de cimento Portland nas misturas incrementou os valores da resistência de compressão
simples. A faixa de valores para 3% de cimento foi de 1,0 até 2,4MPa e para 6% de cimento variou
de 1,7 até 4,5MPa, para sete dias de cura, como mostra a Figura 2.8. Vale notar que os corpos de
prova utilizados nesse estudo tinham dimensões de 101,6mm de diâmetro e 116,4mm de altura, e
foram compactados na umidade ótima determinada no ensaio de Proctor na energia normal de
compactação.
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Figura 2.8: Resistência à compressão simples aos 7 dias de cura para diversos teores de cimentos, com agregados de diversas fontes. FONTE: BURNS et al. (2006)
Segundo Sherwood (1968) apud Xuan (2012), pode ser determinada uma relação linear entre a
resistência à compressão simples e o teor de cimento utilizado na estabilização de materiais
granulares, como mostra a Figura 2.9, para 1 dia de cura e 1 ano de cura.
Figura 2.9: Resistência à compressão simples para diversos teores de cimentos e tempos de cura. FONTE: SHERWOOD (1968) apud XUANG (2012)
Lim e Zollinger (2003) também estudaram a estabilização de materiais granulares com 4% e 8% de
cimento Portland, para seu emprego em bases de pavimentos com alto volume de tráfego. Além, do
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conteúdo de cimento também foram avaliadas as variáveis conteúdo de agregados graúdos e finos
na composição granulométrica, conforme mostra a Tabela 2.6.
Tabela 2.6: Variáveis utilizadas por Lim e Zollinger (2003) no estudo de materiais granulares cimentados
Variáveis Mínimo Máximo
Conteúdo de agregados graúdos (retidos na peneira de No. 4)
48% 58%
Conteúdo de agregados finos (retidos na peneira de No. 200)
5% 10%
Conteúdo de Cimento 4% 8%
Os resultados de Lim e Zollinger (2003) no ensaio de compressão simples, executado em corpos de
prova de 100mm de diâmetro e 200mm de altura, mostram que o incremento do teor de cimento de
4% a 8% promoveu um aumento da resistência, de 4,0MPa até 7,2MPa, aproximadamente. Os
autores afirmam que, dentre as variáveis estudadas, o teor de cimento é o parâmetro mais influente
na resistência à compressão simples.
2.5.1.2. Influência do tipo de cimento Portland
Diversos tipos de cimento Portland têm sido utilizados satisfatoriamente para estabilizar materiais
com finalidade rodoviária. Na África do Sul, o National Institute for Transport and Road Research
estudou o emprego de um cimento Portland comum e um cimento Portland de alto forno para
estabilização de areias (XUAN, 2012). No caso do cimento Portland convencional, o aumento da RCS
foi linear, conforme se incrementou o teor de cimento, enquanto que no cimento Porltand de alto
forno obteve-se um comportamento não linear, como é notado na Figura 2.10. Após 28 dias de cura,
a areia tratada com alto teor de cimento Portland de alto-forno apresentou maiores valores de
resistência, quando comparada com os resultados com cimento Portland comum.
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Figura 2.10: Resistência à compressão simples de areias estabilizadas com dois tipos de cimento. FONTE: XUAN (2012)
2.5.1.3. Influência do tipo de agregados e granulometria
Balbo (1997) também estudou as características de resistência da BGTC à luz do ensaio de
compressão simples. Nesse estudo foram preparadas duas misturas de BGTC, uma com agregados
graníticos da região da cidade de São Paulo e a outra com agregados calcários da região de Hasli, na
Suíça. Em ambas misturas foi fixado o teor de cimento Portland de 4%.
A umidade ótima das misturas foi determinada em corpos de prova de 101,6mm de diâmetro e
117mm de altura, na energia de compactação modificada de acordo à AASHTO. Depois de
compactados, os corpos de prova foram cobertos por uma fina camada de pasta de cimento para
evitar irregularidades e corrigir o paralelismo das faces planas dos corpos de prova cilíndricos.
O teor de umidade utilizada na compactação dos corpos de prova foi em torno de 1,5% abaixo da
umidade ótima, para o granito foi em torno de 4% enquanto que na mistura com calcário a umidade
empregada foi de 5%. O valor superior no caso do calcário pode ser atribuído à maior absorção que
esse material apresenta. As amostras com agregados graníticos apresentaram valores de
resistência à compressão simples de 9,0 até 11,5MPa.
Burns et al (2006) também estudaram as características de resistência de agregados do tipo mica,
calcário, diabásio e granito, empregando o ensaio de compressão simples. A Figura 2.11 apresenta
os resultados de RCS desses materiais para teores de 3% até 6% cimento Portland e na Tabela 2.7
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são apresentados os máximos e mínimos valores encontrados por esses pesquisadores. Nota-se que
os maiores valores de resistência foram obtidos para o granito, seguido do diabásio e o calcário, já a
mica é a que apresentou os menores valores de RCS.
Figura 2.11: Valores de resistência à compressão simples aos 7 dias de cura para diversos tipos de agregados, conteúdo de finos e teor de cimento Portland. FONTE: Burns et al (2006) adaptado por
Xuan (2012)
Tabela 2.7: Valores de resistência à compressão simples aos 7 dias de cura para diversas fontes de agregados FONTE: BURNS et al (2006)
Tipo de Agregado RCS (MPa)
Máximo Mínimo
Mica 0,9 2,4
Calcário 1,3 4,0
Diabásio 2,0 4,8
Granito 1,3 6,9
No estudo de Burns et al (2006) também foi determinado o pH dos agregados, com o intuito de
poder relacionar esse parâmetro com os valores de RCS. De acordo aos autores, o tipo de agregado
poderia ser ranqueado de acordo valor de pH, como mostra a Tabela 2.8, agregados com valor de
pH baixo, produziriam materiais estabilizados com cimento de resistência inferior. Esse
comportamento foi válido para os agregados estudados, com exceção do granito.
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Tabela 2.8: pH dos agregados estudados por Burns et al (2006)
Tipo de Agregado pH
Mica 8,9
Calcário 9,0
Diabásio 9,3
Granito 9,2
Segundo Bell (1993), o tamanho dos agregados influencia a relação linear entre a RCS e o teor de
cimento. Na Figura 2.12 pode-se notar que o autor obteve resultados de resistência superiores em
solos graúdos, quando comparados com os valores de RCS de solos finos.
Figura 2.12: Influência do tamanho das partículas do solo e do teor de cimento na resistência á compressão simples aos 28 dias de cura. FONTE: BELL (1993)
2.5.1.4. Influência da cura
A cura é outro fator muito importante que afeta o desenvolvimento da resistência à compressão
simples em materiais estabilizados com cimento Portland.
Balbo (1997) avaliou a cura da brita graduada tratada com cimento após a compactação, para os
tempos de 7, 28 e 56 dias antes da execução do ensaio de compressão simples em corpos de prova
cilíndricos. Os resultados desses testes mostraram que o incremento do tempo de cura de 28 para
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56 dias não incrementou significativamente a resistência da BGTC. Aos 28 dias de cura obteve-se
aproximadamente 97% da resistência registrada aos 56 dias de cura.
No estudo de Lim e Zollinger (2003), o parâmetro RCS foi determinado após cura dos corpos de
prova durante 1, 3, 7 e 28 dias. Conforme esperado, os maiores valores foram obtidos aos 28 dias de
cura. Os autores utilizaram os resultados para calibrar o modelo ACI Comittee 209, utilizado para
prever o valor de RCS em curtos tempos de cura a partir do valor de resistência obtido aos 28 dias
de cura. O American Concrete Institute (ACI) propõe o modelo da Equação 2.1, com a=4,0 e b=0,85
para concretos convencionais.
Equação 2.1
Onde: resistência à compressão simples no tempo t,
resistência à compressão simples de referência aos 28 dias de cura,
a, b coeficientes de calibração.
Lim e Zollinger (2003) propõem novos valores para os coeficientes calibração de a=2,5 e b=0,9,
para materiais granulares estabilizados com cimento, independentemente do tipo de agregados. Na
Figura 2.13 é apresentado o gráfico desenvolvido pelos autores com o novo modelo, a linha azul
ilustra a previsão de RCS utilizando os coeficientes obtidos no estudo e em linha vermelha tracejada
os coeficientes recomendados pela ACI. Nota-se que os valores obtidos com o modelo da ACI
tendem a serem inferiores.
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Figura 2.13: Previsão da resistência á compressão simples. FONTE: LIM E ZOLLINGER (2003)
O NITRR (National Institute for Transport and Road Research), da República da África do Sul,
desenvolveu uma pesquisa para avaliar a estabilização de areia bem graduada e pedregulho com
3%, 5% e 7% de cimento Portland. Os tempos de cura avaliados nesse estudo foram até de 365 dias,
como pode se notar na Figura 2.14, antes de executar o ensaio de compressão simples. Nessa figura
verifica-se também que a resistência aumenta conforme o tempo de cura se incrementa e esse
aumento apresenta uma tendência linear na escala logarítmica.
Figura 2.14: Influência do tempo de cura na resistência à compressão simples. FONTE: NITTR (1986)
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As características mecânicas dos materiais estabilizados com cimento em campo podem diferir
daquelas mensuradas em laboratório. Essa diferença pode ser atribuída às condições de cura
controladas em laboratório que usualmente não acontecem em campo. Por exemplo, uma alta
temperatura pode resultar em ganhos importantes em curtos períodos de tempo. A NITTR (1986)
também desenvolveu na sua pesquisa um gráfico para estimar a RCS em função da temperatura de
cura, mostrado na Figura 2.15. Nota-se que, nos testes realizados em corpos de prova curados
durante 7 dias, a resistência à compressão simples se incrementa conforme a temperatura de cura
se eleva. Esse fenômeno pode ser aproveitado em laboratório para simular em curtos tempos de
cura e elevadas temperatura a resistência que um material cimentado alcançaria em tempos de
cura maiores.
Figura 2.15: Influência da temperatura de cura no ganho de resistência. FONTE: NITRR (2006)
2.5.1.5. Influência da compactação
Os agregados que apresentam uma boa distribuição granulométrica facilitam a compactação e a
redução de vazios, obtendo assim, uma mistura cimentada com bom arranjo granular e estabilidade
mecânica superior. De modo geral, conforme a energia de compactação se incrementa, a massa
específica também aumenta, levando a valores de RCS superiores.
No estudo de Sherwood (1995) para estabilizar agregados de rochas ígneas (pórfiro) e cascalhos
com cimento Portland, concluiu-se que conforme se incrementa a massa específica seca, a
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resistência à compressão simples aumenta, para todos os teores de cimento e umidade avaliados,
como mostra a Figura 2.16.
Figura 2.16: Resistência à compressão simples aos 7 dias em função da massa específica seca e umidade de compactação. FONTE: SHERWOOD (1995)
Na prática, a massa específica seca de uma mistura depende diretamente do grau de compactação.
Portanto, maior energia de compactação produzirá maior massa específica seca máxima e,
consequentemente, serão obtidas maiores resistências. É claro que é possível alcançar elevadas
resistências através do incremento do teor de cimento, contudo, é mais econômico obter valores de
RCS altos através de processos de compactação otimizados (XUAN, 2012).
Usualmente, no exterior, especifica-se o emprego da energia modificada de compactação para
agregados estabilizados com cimento, similares à BGTC. Sabe-se que em laboratório é
relativamente fácil alcançar 100% o grau de compactação, contudo em campo nem sempre é
possível. Assim, países como China, Reino Unido e África do Sul especificam o emprego de 97% da
massa específica seca máxima em campo, como é mostrado na Tabela 2.9.
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Tabela 2.9: Exigências de resistência à compressão simples aos 7 dias de cura e grau de compactação em outros países. FONTE: XUAN (2012)
País Grau de Compactação
(G.C.)
Resistência à Compressão Simples aos 7 dias
(MPa)
África do Sul
100% Obtido na energia modificada
C1 C2
6 - 12 3 - 6
97% Obtido na energia modificada
4 - 8 2 - 4
Reino Unido 97% Obtido na energia
modificada
CBM1 CBM2
2,5 - 4,5 4,5 - 7,5
China 97% Obtido na energia
modificada
Base Sub-base
> 4 > 2 Nota: 1) C1 e C2 são materiais cimentados especificados na África do Sul
2) CBM1 e CBM2 são classificados com base na especificação Britânica
2.5.2. Resistência à tração
Os materiais estabilizados com cimento, dependendo da sua posição na estrutura do pavimento, são
submetidos a esforços de tração. Usualmente o ensaio de tração por compressão diametral (tração
indireta) em corpos de prova cilíndricos tem sido utilizado para caracterizar esta propriedade. Este
ensaio é prático, fácil e econômico para ser executado em quase qualquer laboratório de controle
tecnológico. A Figura 2.17 mostra um exemplo de execução desse ensaio, realizado por Yeo (2008).
Figura 2.17: Ensaio de compressão diametral. FONTE: Yeo (2008)
A Associação Australiana de Agências Rodoviárias, Transporte e Tráfego (AUSTROADS) também
têm estudado através de diversos projetos de pesquisa as características de resistência mecânica de
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agregados pétreos estabilizados com cimento Portland, com características similares à BGTC. No
Relatório Técnico AP-T102/08, por exemplo, descreve-se a pesquisa desenvolvida para estudar
estes materiais em escala real através de simuladores de tráfego (HVS, heavy vehicle simulator),
como mostra a Figura 2.18.
Figura 2.18: Simulador de tráfego utilizado para o estudo das características mecânicas de materiais estabilizados com cimento Portland na Austrália. FONTE: AUSTROADS (2008)
AUSTROADS (2008) desenvolveu um estudo laboratorial com o objetivo de caracterizar as
propriedades mecânicas dos materiais utilizados na construção da pista experimental apresentada
na Figura 2.18. Foram estudadas duas fontes de agregados e os resultados de resistência à tração
indireta estão apresentados na Tabela 2.10, obtidos em amostras coletadas de campo e preparadas
também em laboratório.
Tabela 2.10: Resistência à tração indireta aos 28 dias de cura. FONTE: AUSTROADS (2008)
Agregados Teor de Cimento
(%)
Resistência à Tração Indireta (MPa)
Amostras de Laboratório
Amostra de Campo
Hornfels 3% 0,71 0,67
Siltstone 4% 0,81 0,68
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Yuan et al (2010) estudaram o reaproveitamento de material fresado estabilizado com cimento
para seu emprego em bases de pavimentos. No estudo avaliaram misturas compostas por 100%,
75% e 50% de fresado, estabilizadas com 0%, 2%, 4% e 6%. O ensaio de compressão diametral de
corpos cilíndricos foi utilizado para determinação da resistência à tração (RT) das misturas
preparadas. Na Tabela 2.11 são apresentados os resultados desse estudo, nota-se que conforme é
reduzido o conteúdo de fresado na composição das misturas, os valores de resistência à tração
tendem a aumentar.
Tabela 2.11: Resistência à tração de misturas contendo material fresado estabilizadas com cimento. FONTE: YUAN et al (2010)
Teor de Cimento (%)
Conteúdo de Material Fresado
100% 75% 50%
2 0,12 0,20 0,28
4 0,30 0,45 0,53
6 0,48 0,63 0,74
Usualmente o parâmetro de resistência à tração não é utilizado como critério de dosagem de
materiais estabilizados com cimento. Contudo, estudos na República da África do Sul recomendam
os valores apresentados na Tabela 2.12.
Tabela 2.12: Valores de resistência à tração recomendados na África do Sul. FONTE: XUAN, 2011
Material Cimentado
Resistência à Tração mínimo (MPa)
C3 0,20
C4 0,12
No Catálogo Francês (LCPC, 2003) são apresentados valores típicos de resistência à tração no
ensaio trapezoidal para o material denominado grave cement (agregado cimento), que teria
características similares à BGTC. Na Tabela 2.13 são apresentados esses valores para os materiais
G2, G3 e G4.
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Tabela 2.13: Valores de tensão de tração no ensaio trapezoidal. FONTE: LCPC (2003)
Agregado Tensão de Tração ensaio trapezoidal fadiga N=106
(MPa)
G2 0,65
G3 0,75
G4 1,20
O parâmetro mecânico da resistência à tração pode ser determinado também de forma direta. No
estudo de Balbo (2000), por exemplo, executou-se o ensaio de tração direta, obtendo valores de
resistência à tração de 0,55 MPa, 1,01 MPa e 1,22MPa, para 7, 28 e 56 dias de cura,
respectivamente.
Vários estudos desenvolveram correlações para obter o valor de resistência à tração a partir da
resistência à compressão simples. Balbo (1993) estudando britas graduadas tratadas com cimento
chegou à conclusão de que o valor de RT é aproximadamente 10% do valor da RCS.
2.5.3. Resistência à flexão
Outro parâmetro bastante estudado por diversos pesquisadores é a resistência à flexão de
materiais rodoviários estabilizados com cimento. Nesse ensaio são utilizados corpos de prova
prismáticos nos quais é aplicada uma carga central ou duas cargas sobre os terços do vão de apoio
da amostra prismática, sendo este último o mais corriqueiro, (BALBO, 2013).
Pretorius et al (1972) apud Wen et al (2012)1 afirmam que o ensaio por flexão de vigas simula
melhor as condições de campo, quando comparado com ensaio de compressão diametral de corpos
cilíndricos. Na Figura 2.19 é apresentado um exemplo de equipamento utilizado para execução
desse ensaio.
1 Pretorius, P.C. e Monismith, C. L. (1971). Prediction of Shrinkage Stresses in Pavements Containng Soil-Cement Bases. Highway Research Record 362: 63-86.
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Figura 2.19: Equipamento utilizado para determinação da resistência à flexão de materiais cimentados em corpos de prova prismáticos. FONTE: ARNOLD et al (2014)
No estudo laboratorial da AUSTROADS (2008) foi executado o ensaio de flexão em amostras
preparadas em laboratório e coletadas em campo. Os resultados oscilaram de 0,97 até 1,32MPa,
como mostrado na Tabela 2.9, e as amostras preparadas em laboratório apresentaram valores
superiores aos obtidos em amostras coletadas de campo. Nota-se que, os resultados de resistência á
flexão foram superiores aos valores de resistência à tração obtidos nesse mesmo estudo,
apresentadas na Tabela 2.14.
Tabela 2.14: Resistência à flexão em amostras coletadas de campo e preparadas em laboratório. FONTE: AUSTROADS (2008)
Agregados Teor de Cimento
(%)
Resistência à Flexão (MPa)
Amostras de Laboratório
Amostra de Campo
Hornfels 3% 1,01 0,97
Siltstone 4% 1,32 1,13
De acordo com a bibliografia estudada (XUAN, 2012), para misturas granulares estabilizadas com
cimento, pode se estabelecer uma correlação da resistência à flexão com a resistência à compressão
simples em torno de 1/10 até 1/6.
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2.5.4. Módulo de resiliência
O módulo de resiliência é utilizado em projetos de dimensionamento de pavimentos como
parâmetro de entrada em modelos elásticos de várias camadas. A principal diferença entre o
módulo de elasticidade (E) e o módulo de resiliência (MR) é que o primeiro é obtido em um ensaio
estático, enquanto que o MR é obtido em ensaios de carga repetida. De acordo com Motta e Ubaldo
(2014), o E e o MR não são de igual valor, mas ambos representam uma relação tensão –
deformação do material.
No Brasil, poucos estudos foram realizados para determinar as propriedades de módulo de
resiliência ou de elasticidade da BGTC. Balbo (1993) realizou testes para caracterização do módulo
de deformação com emprego de uma prensa hidráulica servo-controlada. Na Tabela 2.15 são
indicados os valores obtidos para o módulo de elasticidade em compressão e em tração, tangente e
secante, para diversos tempos de cura.
Nota-se na Tabela 2.15 que aos 28 dias de cura é alcançado 90% do valor do módulo de deformação
obtido aos 56 dias de cura. Para Balbo (2002) isto indica que a melhoria de tal propriedade do
material não seria muito significativa, para finalidades práticas, após os 28 dias de cura da mistura
compactada.
Tabela 2.15: Módulo de deformação da BGTC. FONTE: BALBO (1993)
Tempo de Cura (dias)
Módulo de Deformação em Compressão (MPa)
Módulo de Deformação em Tração (MPa)
Secante Tangente Secante Tangente
7 13.471 14.955 13.782 16.051
28 20.134 21.130 20.224 22.906
56 20.190 21.185 22.007 23.233
Xuan (2012) considera que valores comuns de módulo de elasticidade oscilam de 1.000 até
20.000MPa, dependendo do tipo de agregado, nível de estabilização, tempo de cura, teor de
umidade e condições do ensaio.
Motta e Ubaldo (2014) realizaram um levantamento bibliográfico para mapear os valores de
módulo de elasticidade e de resiliência obtidos em estudos laboratoriais e utilizados em projetos de
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dimensionamento de projetos no Brasil. Um resumo das informações coletadas por esses autores é
apresentada na Tabela 2.16. Nota-se a faixa de valores oscila de 3.500MPa até 18.000MPa.
Tabela 2.16: Faixa de valores de módulo de resiliência. FONTE: MOTTA E UBALDO (2014)
Autores Módulo de Elasticidade
(MPa)
Módulo de Resiliência
(MPa)
Alves (2010) 15.000 -
DER/SP 2006 - 7.000 - 18.000
Rodrigues e Pitta (1997) - 3.500 - 7.000
Marodin (2010) 15.000
Ainda Motta e Ubaldo (2014) realizaram ensaios em laboratório de BGTC com 4% de cimento
Portland para obter o módulo de resiliência aos 28 dias de cura, em corpos de prova cilíndricos de
10cm e diâmetro e 20cm de altura. O ensaio foi executado de acordo com os procedimentos
descritos pela norma DNIT 134 (2010). Os resultados oscilaram de 1.300MPa até 3.650MPa, em
função do teor de umidade.
Yuan et al. (2010) também determinaram o módulo de resiliência do material fresado estabilizado
com cimento Portland. Os pesquisadores utilizaram dois ensaios para obter esse parâmetro, o
primeiro é o ensaio de compressão cíclica triaxial tradicionalmente utilizado para determinar o
módulo de resiliência (MR) de solos de acordo à AASHTO T 307. O segundo ensaio é usualmente
empregado no Estado de Texas (Estados Unidos) chamado de free-free resonant column (FFRC).
Esse ensaio é rápido de ser executado em corpos de prova cilíndricos e basicamente utiliza a
propagação de uma onda através do corpo de prova para determinação das características elásticas
do material. A Figura 2.20 apresenta fotografias da execução do ensaio.
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Figura 2.20: Ensaio de free-free resonant column (FFRC) para determinação do módulo de resiliência. FONTE: YUAN et al (2010)
Nas Tabelas 2.17 e 2.18 apresentam-se os resultados de módulo de resiliência obtidos por Yuan et
al (2010), no ensaio FFRC e de acordo à AASHTO T 307, respectivamente. No segundo caso não
foram testadas as misturas com 6% de cimento, já que segundo os autores o ensaio não é adequado
para misturas desse tipo. Observa-se que o incremento do conteúdo de cimento Portland nas
misturas incrementou o valor do módulo, assim como a redução do conteúdo de material fresado.
Tabela 2.17: Valores de módulos de resiliência obtidos no ensaio de free-free resonant column (FFRC). FONTE: YUAN et al (2010)
Teor de Cimento (%)
Conteúdo de Material Fresado
100% 75% 50%
2 4.351 6.109 8.081
4 7.095 9.963 11.466
6 9.011 12.604 14.114
Tabela 2.18: Valores de módulos de resiliência obtidos no ensaio de acordo à AASHTO T 307. FONTE: YUAN et al (2010)
Teor de Cimento (%)
Conteúdo de Material Fresado
100% 75% 50%
2 - 2.241 2.730
4 2.227 2.841 3.799
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De modo geral, nota-se nas Tabelas 2.17 e 2.18 que no ensaio de FFRC obtiveram-se maiores
valores de módulo, quando comparado com o ensaio realizado seguindo a normativa AASHTO T
207.
Xuan (2012) estudou as características mecânicas de resíduos da construção civil estabilizados com
cimento Portland. Esse pesquisador determinou o módulo dessas misturas de forma dinâmica, isto
é, com carregamento cíclico do tipo haversine, e denominou esse parâmetro com módulo dinâmico.
A Figura 2.21 mostra o equipamento utilizado nesse ensaio, que foi executado nas frequências de
1Hz, 5Hz e 10Hz.
Figura 2.21: Equipamento para determinação de módulo dinâmico. FONTE: XUAN (2012)
Os valores de módulo dinâmico aos 28 dias de cura obtidos por XUAN (2012) oscilaram de
6.000MPa até 15.000MPa, em função do teor de cimento Portland, umidade e conteúdo de resíduos
da construção civil.
Outros autores também obtiveram as características elásticas de materiais granulares estabilizados
com cimento por meio de ensaios cíclicos de flexão. Nesse caso, a relação tensão – deformação
recebe o nome de módulo na flexão (flexural modulus) ou rigidez na flexão (flexural stiffness). Esse
ensaio é utilizado usualmente para determinar características de fadiga dos materiais.
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No estudo da AUSTROADS (2008) foi determinado o módulo na flexão de agregados estabilizados
com cimento, em amostras preparadas em laboratório e coletadas em campo, para diversos tempos
de cura. Nota-se na Tabela 2.19 que as amostras de laboratório apresentaram sempre valores
superiores de módulo na flexão. Contudo, as amostras de laboratório apresentaram incoerências no
incremento de rigidez com o incremento do tempo de cura. Segundo Yeo (2008), essas incoerências
podem ser atribuídas a falhas no processo de cura dos corpos de prova. Já as variações nas
amostras de campos podem ser atribuídas a variações no processo de compactação e à segregação
da mistura durante a compactação.
Tabela 2.19: Módulo na Flexão para diversos tempos de cura. FONTE: AUSTROADS (2008)
Módulo na Flexão (MPa)
Tipo de Agregado
Hornfels Siltstone
Tempo de Cura (dias)
Amostra de Laboratório
Amostra de Campo
Amostra de Laboratório
Amostra de Campo
28 16.600 14.700 11.000 9.200
56 - 3.000 13.400 12.700
> 90 - 3.800 - 9.500
> 500 12.500 6.800 -
A AUSTORADS (1998) propõe uma classificação dos materiais estabilizados com cimento
apresentada na Tabela 2.20, para sua aplicação em pavimentação. Nessa tabela se apresenta o
módulo de flexão em função do nível de adição de cimento Portland nos agregados.
Tabela 2.20: Classificação de materiais estabilizados com cimento em pavimentação (AUSTROADS,
1998)
Classificação Módulo na Flexão
(MPa)
Modificado
Levemente Cimentado 1.500 até 3.000
Fortemente Cimentado
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3. MATERIAIS E MÉTODOS
3.1. MATERIAIS
Dentro dos objetivos desta pesquisa definiu-se o estudo da influência de diversos fatores, dentre
eles, a gênese dos agregados minerais que conformam a BGTC. Assim, selecionaram-se duas fontes
de agregados, uma do tipo granito e a outra do tipo basalto.
Cada fonte de agregados foi coletada em quatro frações usualmente encontradas em pedreiras
comerciais: Brita 2”, Brita 1”, Pedrisco e Pó de Pedra, para compor a mistura de BGTC.
3.1.1. Agregados graníticos
3.1.1.1. Granulometria
Na Tabela 3.1 são apresentados os resultados do ensaio de granulometria, realizados de acordo à
especificação DNER ME 080-94 “Análise granulométrica por peneiramento” das quatro frações de
agregados graníticos coletadas. Na Figura 3.1 também são apresentadas as curvas granulométricas
das frações Brita 2”, Brita 1”, Pedrisco e Pó de Pedra.
Tabela 3.1: Granulometria das frações coletadas do agregado granítico
Diâmetro dos Grãos
(mm)
Porcentagem que passa em cada Fração
BRITA 2" (%)
BRITA 1" (%)
PEDRISCO (%)
PÓ DE PEDRA (%)
32,0 100 100 100 100 25,4 35,0 100 100 100 19,1 6,5 99,1 100 100 9,50 0,7 24,1 97,8 100 4,75 0,7 3,2 21,3 98,4 1,20 0,6 2,0 6,0 62,0 0,60 0,5 1,8 5,0 49,0 0,30 0,4 1,3 4,0 36,0
0,150 0,3 1,1 2,5 24,0
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Figura 3.1: Curvas Granulométricas das frações coletadas dos agregados graníticos
3.1.1.2. Desgaste por abrasão
O ensaio de Abrasão “Los Angeles” foi realizado na fração de Brita 1” dos agregados graníticos, de
acordo com a especificação ABNT-NBR 6465. Os resultados foram satisfatórios, em torno de 31%
de desgaste por abrasão, inferior a 40%, que é o valor usualmente recomendado para emprego de
materiais em camadas mais superficiais em estruturas do pavimentos com elevada demanda de
tráfego.
3.1.1.3. Densidade real dos agregados
Na Tabela 3.2 são apresentados os resultados do ensaio de densidade real realizado para os
agregados de origem granítica.
Tabela 3.2: Densidade real dos agregados graníticos
Norma de Ensaio Utilizada Fração Densidade Real
AASHTO T-85 Brita 2" 2,650
AASHTO T-85 Brita 1" 2,656
AASHTO T-85 Pedrisco 2,655
AASHTO T-84 Pó de Pedra 2,662
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,10 1,00 10,00 100,00
% P
ass
an
te
Diâmetro das Partículas (mm)
BRITA 2
BRITA 1
PEDRISCO
PÓ DE PEDRA
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3.1.2. Agregados basálticos
3.1.2.1. Granulometria
Na Tabela 3.3 são apresentados os resultados do ensaio de granulometria, realizados de acordo à
especificação DNER ME 080-94 “Análise granulométrica por peneiramento” das quatro frações de
agregados basálticos coletadas. Na Figura 3.2 também são apresentadas as curvas granulométricas
das frações Brita 2”, Brita 1”, Pedrisco e Pó de Pedra.
Tabela 3.3: Granulometria das frações coletadas do agregado basáltico
Diâmetro dos Grãos
(mm)
Porcentagem que passa em cada Fração
BRITA 2" (%)
BRITA 1" (%)
PEDRISCO (%)
PÓ DE PEDRA (%)
32,0 100 100 100 100 25,4 100 100 100 100 19,1 49,2 100 100 100 9,50 2,0 6,2 96,9 100 4,75 1,4 1,2 9,7 98,6 1,20 1,4 0,9 0,8 54,1 0,60 1,4 0,9 0,7 38,1 0,30 1,3 0,9 0,7 27,2
0,150 1,2 0,8 0,6 18,7
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Figura 3.2: Curvas Granulométricas das frações coletadas dos agregados basálticos
3.1.2.2. Desgaste por abrasão
O ensaio de Abrasão “Los Angeles” foi realizado na fração de Brita 1” dos agregados basálticos, de
acordo à especificação ABNT-NBR 6465. Os resultados foram satisfatórios, em torno de 15% de
desgaste por abrasão, inferior a 40%, que é o valor usualmente recomendado para emprego de
materiais em camadas mais superficiais em estruturas do pavimentos com elevada demanda de
tráfego.
3.1.2.3. Densidade real dos agregados
Na Tabela 3.4 são apresentados os resultados do ensaio de densidade real realizado para os
agregados de origem basáltica.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,10 1,00 10,00 100,00
% P
ass
an
te
Diâmetro das Partículas (mm)
BRITA 2
BRITA 1
PEDRISCO
PÓ DE PEDRA
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Tabela 3.4: Densidade real dos agregados basálticos
Norma de Ensaio Utilizada Fração Densidade Real
AASHTO T-85 Brita 2" 2,921
AASHTO T-85 Brita 1" 2,924
AASHTO T-85 Pedrisco 2,932
AASHTO T-84 Pó de Pedra 2,947
3.1.3. Cimento Portland
O cimento selecionado foi do tipo CP II E-32, já que é um material de fácil acesso e custo
conveniente. As normas nacionais definem a BGTC como material estabilizado com teores de 3% a
5% de cimento. Contudo neste estudo foram selecionados os teores de 2%, 3% e 4% com o objetivo
de avaliar se seria possível obter resultados satisfatórios com 2% de cimento Portland na energia
modificada de compactação.
3.1.4. Composição granulométrica da BGTC
Para determinar a composição granulométrica dos agregados graníticos e basálticos foi utilizada a
faixa de BGTC usualmente utilizada no Grupo CCR, pela Especificação ENGELOG, apresentada na
Tabela 3.5. Nessa Tabela também são notadas as granulometrias obtidas para os agregados
graníticos e basálticos e na Figura 3.3 são apresentadas essas curvas granulométricas. Pode-se
observar que procurou-se obter uma granulometria próxima para as duas fontes de agregados para
evitar a influência desse fator nos resultados.
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Tabela 3.5: Faixa granulométrica de BGTC empregada neste estudo e granulometrias obtidas para os agregados graníticos e basálticos
Diâmetro dos Grãos
(mm)
Faixa CCR Engelog OBTIDA (%)
Limite Inferior
(%)
Limite Superior
(%) Granito Basalto
32,0 100 100 100,0 100,0 25,4 95 100 100,0 100,0 19,1 75 94 90,4 91,4 9,50 45 64 64,4 62,0 4,75 30 45 36,4 40,2 1,20 15 28 21,7 22,6 0,60 10 20 17,7 16,9 0,30 5 15 13,6 13,0
0,150 0 10 9,6 9,8
Figura 3.3: Granulometrias das misturas com agregados graníticos e basálticos
3.2. MÉTODOS
O objetivo deste estudo foi avaliar as propriedades mecânicas da brita graduada tratada com
cimento à luz dos parâmetros de resistência à compressão simples (RCS), resistência à tração (RT)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,10 1,00 10,00 100,00
% P
ass
an
te
Diâmetro das Partículas (mm)
Faixa CCR Engelog
Faixa CCR Engelog
Granito
Basalto
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por compressão diametral e módulo de resiliência (MR) diametral. De forma adicional, a rigidez das
BGTC foi avaliada por meio do ensaio de compressão cíclica axial com carregamento sinusoidal.
Inicialmente foi executado o ensaio de compactação Proctor para determinação da massa específica
seca máxima e umidade ótima das misturas de BGTC. Obtidos esses parâmetros, os corpos de prova
para os ensaios mecânicos foram preparados de acordo com os procedimentos detalhados na
continuação.
3.2.1. Compactação Proctor
O ensaio de compactação Proctor foi executado nas misturas de BGTC na energia intermediária e na
energia modificada, de acordo com as recomendações da DNER-ME 162: Solos – Compactação
utilizando amostras trabalhadas – Método de Ensaio. As dimensões dos corpos de prova utilizados
foram de 100mm de diâmetro e 200mm de altura. Na composição granulométrica determinada
para as misturas estudadas 100% dos agregados passam da peneira de 25mm, portanto, essas
dimensões garantem uma relação de tamanho máximo do agregado e diâmetro do CP superior a
1:4, usualmente recomendada para ensaios laboratoriais.
A mistura de BGTC foi preparada individualmente para cada CP com a granulometria estabelecida
na Tabela 3.5, como mostra a Figura 3.4, incluindo a seco o teor de cimento Portland pré-
estabelecido. A quantidade de amostra preparada foi suficiente para permitir obter o teor de
umidade adicionado em cada CP de forma representativa.
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Figura 3.4: Preparação individual da granulometria para cada corpo de prova
Para obtenção da curva de compactação, foram utilizados teores de umidade crescentes de 0,75%
com homogeneização realizada manualmente (Figura 3.5), sendo que para cada teor de umidade
foram compactados dois corpos de prova (Figura 3.6).
Figura 3.5: Adição de água na mistura de BGTC e homogeneização manual
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Figura 3.6: Compactação dos corpos de prova com soquete Proctor grande
Após a compactação, os corpos de prova foram pesados para determinação de sua massa ao ar e
foram desmoldados após 24 horas de cura no molde em câmara úmida. Esses corpos de prova
também foram aproveitados para execução da ruptura por compressão simples aos sete dias de
cura.
3.2.2. Ensaio de compressão simples
O ensaio de compressão simples foi executado nas misturas de BGTC para determinação do
parâmetro de resistência por compressão simples. Para execução desse ensaio também foram
utilizados corpos de prova de 100mm de diâmetro e 200mm de altura compactados com o soquete
Proctor grande, garantindo um grau de compactação de 100±2% e desvio de umidade de ±0,3%.
Após a compactação, os CPs foram cobertos por filme plástico e mantidos em câmara úmida
durante 7 e 28 dias de cura.
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Figura 3.7: Câmara úmida para cura dos CPs durante 7 e 28 dias
É interessante notar que após a compactação dos CPs é difícil obter uma superfície lisa que permita
a aplicação de carga homogênea, como mostra a Figura 3.8. Assim, foi utilizada pasta de cimento
para homogeneizar as superfícies planas do corpo de prova (Figura 3.9).
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Figura 3.8: Superfície plana com acabamento irregular após a compactação
Figura 3.9: Aplicação de pasta de cimento para homogeneização da superfície plana do CP
Para a ruptura dos CPs após 7 e 28 dias de cura foi empregada uma prensa eletronicamente
controlada (Figura 3.10), na velocidade empregada para ruptura de concreto de cimento Portland,
conforme a ABNT NBR-5739. Vale salientar que foram utilizados três CPs para cada condição do
programa fatorial deste estudo.
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Figura 3.10: Prensa utilizada para compressão simples dos corpos de prova de BGTC
3.2.3. Ensaio de compressão diametral estática
O ensaio de compressão diametral estática foi utilizado para determinação do parâmetro de
resistência à tração (RT) da brita graduada tratada com cimento. Os corpos de prova foram
compactados com o soquete Proctor grande nas dimensões de 100mm de diâmetro e 60mm de
altura, considerando os mesmos cuidados descritos para o ensaio de compressão simples. A
ruptura dos corpos de prova foi realizada conforme a normativa DNIT 136/2010, contudo a
velocidade de ruptura usada foi de 1,27mm/min, usualmente utilizada em outros materiais
rodoviários. A Figura 3.11 apresenta a execução de ensaio de ruptura por compressão diametral na
BGTC.
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Figura 3.11: Ruptura por compressão diametral
3.2.4. Ensaio de compressão diametral cíclica
O ensaio de compressão diametral cíclico foi empregado para obter o módulo de resiliência das
misturas de BGTC, seguindo as recomendações da norma DNIT ME 135. Neste ensaio foi empregada
a prensa universal hidráulica para aplicar um carregamento diametral com formato haversine na
frequência de 1Hz, conforme mostra a Figura 3.12. O carregamento utilizado foi fixado em 1.000N e
o coeficiente de Poisson foi assumido em 0,20.
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Figura 3.12: Carregamento haversine com frequência de 1Hz utilizado no ensaio de módulo de resiliência diametral
O deslocamento horizontal foi registrado com dois LVDTs (Linear Variable Differential Transformer)
posicionados no eixo horizontal do corpo de prova, na Figura 3.13 é apresentado um exemplo de
coleta de dados obtido no software UTS-03 da IPC-Global. Nessa figura nota-se que os
deslocamentos horizontais obtidos nos dois LVDTs são bastante próximos, sendo que neste estudo,
considerou-se satisfatório o ensaio de módulo de resiliência quando a diferença entre essas leituras
foi inferior a 30%. Nos casos em que esse critério não foi alcançado, o CP foi girado 90o para
repetição do ensaio e aqueles corpos de prova que não atenderam esse critério não foram
considerados nos cálculos dos valores médios. Na Figura 3.14 mostra-se a execução do ensaio de
compressão diametral cíclico na prensa universal hidráulica UTM-25 da IPC-Global.
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Figura 3.13: Aquisição de dados no UTS-03 no ensaio de compressão diametral cíclica
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Figura 3.14: Realização do ensaio de módulo de resiliência diametral na BGTC
3.2.5. Ensaio de compressão axial cíclico
O ensaio de compressão axial cíclico também foi executado com o propósito de avaliar a rigidez das
misturas de BGTC. Nesse ensaio é determinado o módulo complexo E*, definido como um número
complexo que relaciona a tensão e a deformação de materiais viscoelásticos lineares submetidos a
carregamento sinusoidal. O valor absoluto do módulo complexo ǀE*ǀ é comumente referido como o
módulo dinâmico (MD).
Scullion et al (2008) avaliaram o uso desse ensaio para a Portland Cement Association (PCA) em
solos estabilizados com cimento Portland com o intuito de aproveitar uma metodologia usualmente
usada em laboratórios rodoviários dos Estados Unidos para determinação do módulo dinâmico de
misturas asfálticas.
O carregamento aplicado em corpos de prova cilíndricos é realizado axialmente de forma sinusoidal
(Figura3.15) sem confinamento. A amplitude da tensão aplicada (Equação 3.1) e os deslocamentos
axiais (Equação 3.2) no terço central do corpo de prova são registrados durante o ensaio.
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Figura 3.15: Carregamento sinusoidal aplicado para determinação do módulo dinâmico
Equação 3.1
Onde:
0 = amplitude da tensão;
= frequência angular (radianos por segundo);
t = tempo (segundos).
Equação 3.2
Onde:
0 = amplitude da deformação recuperável;
= ângulo de fase (graus).
Equação 3.3
Onde:
ti = tempo de atraso entre o ciclo de carregamento e o ciclo de deformação (segundos);
tp = o tempo do ciclo de carregamento (segundos).
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O módulo complexo E* é definido pela equação 3.4.
Onde:
refere-se à porção real do módulo complexo;
refere-se à porção imaginária do módulo complexo;
i = número imaginário.
Neste estudo o ensaio foi executado de acordo com as recomendações da AASHTO T 342-11,
contudo, os corpos de prova foram moldados nas dimensões de 100mm de diâmetro e 200mm de
altura com o emprego de soquete Proctor grande. O controle de compactação e a cura dos CPs
foram similares aos apresentados nos ensaios anteriormente citados. O ensaio foi executado na
temperatura de 21oC e as frequências de carregamento foram de 25; 10; 5; 1; 0,5 e 1Hz.
Na determinação dos deslocamentos foram utilizados três LVDTs colados na superfície do corpo de
prova. Vale notar os corpos de prova foram retirados um dia antes de realizar o ensaio da câmara
úmida para permitir uma boa aderência da cola epóxica utilizada para fixar os LVDTs (Figura 3.16a
e 3.16b).
Para o controle da qualidade dos dados adquiridos no ensaio, foram considerados os parâmetros
apresentados na Tabela 3.6, usualmente utilizados também para misturas asfálticas. Na Figura 3.17
é apresentado um bom exemplo de ensaio atendendo aos parâmetros adotados enquanto que na
Figura 3.18 são apresentados resultados de um ensaio que não atendeu a esses parâmetros. Nos
casos em que o ensaio em um determinado CP não atendeu aos parâmetros da Tabela 3.6, o ensaio
foi repetido após novo posicionamento do CP. Se após essa segunda tentativa os resultados se
apresentassem insatisfatórios quanto à qualidade, se realizou uma terceira tentativa mudando a
posição da fixação dos LVDTs. Finalmente, se a terceira tentativa apresentava resultados que não
atendessem aos apresentados na Tabela 3.6, o CP era descartado e não considerado para os cálculos
dos valores médios do parâmetro.
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De forma geral, os corpos de prova com baixo conteúdo de cimento Portland (2%) e tempo de cura
de 7 dias apresentaram a maior dificuldade para atender aos critérios de qualidade adotados neste
estudo.
Figura 3.16: Processo de execução do ensaio de módulo dinâmico. a) Fixação dos pinos metálicos com cola metálica rápida. b) Detalhe de CP com os pinos metálicos. c) Detalhe da acomodação dos
LVDTs no CP. d) Corpos de prova após execução do ensaio
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Tabela 3.6: Parâmetros utilizados no controle de qualidade do ensaio de módulo dinâmico
Load standard error < 10%
Average deformation standard error < 10%
Deformation uniformity < 30%
Phase Uniformity < 3%
Figura 3.17: Exemplo de um ensaio de módulo dinâmico com os parâmetros de qualidade satisfatórios
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Figura 3.18: Exemplo de um ensaio de módulo dinâmico com os parâmetros de qualidade insatisfatórios
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4. RESULTADOS DO PROGRAMA LABORATORIAL
Neste capítulo do relatório são apresentados os resultados dos ensaios realizados no programa
laboratorial. Inicialmente são apresentados os resultados das curvas de compactação para
determinação da umidade ótima e massa específica seca máxima, nas energias intermediária e
modificada, utilizados para compactação dos corpos de prova empregados na execução dos ensaios
mecânicos. Posteriormente são apresentados os resultados dos ensaios utilizados para avaliar as
características mecânicas da brita graduada tratada com cimento.
4.1. ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
4.1.1 BGTC com Agregados Graníticos
As curvas de compactação na energia intermediária são apresentadas na Figura 4.1, para os teores
de 2%, 3% e 4% de cimento Portland adicionado às misturas. Vale notar que foram utilizados dois
CPs para cada teor de umidade e as curvas foram traçadas com no mínimo cinco teores de umidade.
Nota-se que, independente do conteúdo de cimento, os valores de massa específica seca foram
muito próximos nas misturas, apenas a mistura com 4% de cimento parece apresentar valores
maiores. Vale notar que as curvas traçadas são apenas curvas de tendência polinomiais de segundo
grau.
As curvas de compactação na energia modificada são apresentadas na Figura 4.2 para as misturas
com agregados graníticos e 2%, 3% e 4% de cimento Portland. Assim como foi observado na Figura
4.1, os resultados de massa específica seca foram muito próximos entre as misturas estudadas.
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Figura 4.1: Curva de compactação na energia intermediária da BGTC com agregados graníticos e 2%, 3% e 4% de cimento Portland
Figura 4.2: Curva de compactação na energia modificada de agregados graníticos com 2%, 3% e 4% de cimento Portland
2,000
2,050
2,100
2,150
2,200
2,250
2,300
2,350
2,400
3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00
Mas
sa E
spec
ífic
a Se
ca (
g/cm
3)
Umidade (%)
2% E.Intermediária 3% E.Intermediária 4% E.Intermediária
2,000
2,050
2,100
2,150
2,200
2,250
2,300
2,350
2,400
3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00
Mas
sa E
spec
ífic
a Se
ca (
g/cm
3)
Umidade (%)
2% E.Modificada 3% E.Modificada 4% E.Modificada
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Nota-se nas Figuras 4.1 e 4.2 que as curvas de compactação não apresentam o formato tradicional
de solos nos quais pode se diferenciar o ramo seco do ramo úmido. Contudo, não foi possível
utilizar teores de umidades superiores devido a que os teores máximos empregados produziram
materiais que visualmente pareciam com excesso de umidade e durante a compactação perdiam
bastante água. Nota-se que os maiores teores de umidade não produziram incrementos de massa
específica seca significativos, podendo ser considerados como o ramo úmido.
Assim, a determinação da massa específica seca máxima e da umidade ótima foi realizada de forma
convencional, por meio do traçado de retas no ramo seco e úmido. Esses resultados são
apresentados na Tabela 4.1 e na Figura 4.3. Nota-se na Figura 4.3a que o incremento de energia
praticamente não alterou a umidade ótima das misturas, contudo, obteve-se maiores valores de
massa específica seca máxima nas misturas compactadas com energia modificada, quando
comparadas com aquelas compactadas na energia intermediária (Figura 4.3b).
Tabela 4.1: Umidade ótima e massa específica seca máxima da BGTC com agregados graníticos
Energia de Compactação Intermediária Modificada
Teor de Cimento (%) 2,0 3,0 4,0 2,0 3,0 4,0
Umidade Ótima (%) 6,1 6,1 6,6 6,2 6,3 6,3
Massa Específica Seca Máxima (g/cm3)
2,270 2,265 2,310 2,290 2,320 2,320
Figura 4.3: Resultados de umidade ótima e massa específica seca máxima da BGTC com agregados graníticos
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
2 3 4
Um
idad
e Ó
tim
a (%
)
Teor de Cimento (%)(a)
Intermediária Modificada
2,000
2,050
2,100
2,150
2,200
2,250
2,300
2,350
2,400
2,450
2,500
2 3 4
Ma
ssa
esp
ecí
fica
se
ca m
áxi
ma
(g/c
m3
)
Teor de Cimento (%)(b)
Intermediária Modificada
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Os corpos de prova utilizados na elaboração das curvas de compactação foram utilizados para
realizar a ruptura por compressão simples aos 28 dias e assim obter uma ideia de estabilização da
BGTC e confirmação dos parâmetros de compactação. Na Figura 4.4 é apresentada uma fotografia
da aparência dos corpos de prova após 1 dia de compactação, que foi o tempo utilizado para
desmoldagem dos corpos de prova e posterior cura em câmara úmida até a ruptura.
Figura 4.4: Corpos de prova com agregados graníticos após um dia de compactação
Na Figura 4.5 são apresentados os resultados de RCS para as misturas compactadas na energia
intermediária. Nota-se que, o incremento do teor de cimento nas misturas produziu um ganho
notório de resistência para todas as umidades ensaiadas. No caso das misturas de BGTC
compactadas na energia modificada observou-se a mesma tendência, o incremento de cimento
produziu ganhos significativos na resistência à compressão simples aos 28 dias de cura, como pode
se notar na Figura 4.6.
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Figura 4.5: Resistência à compressão simples aos 28 dias de cura da BGTC com agregados graníticos na energia intermediária
Figura 4.6: Resistência à compressão simples aos 28 dias de cura da BGTC com agregados graníticos na energia modificada
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00
Res
istê
nci
a à
Co
mp
ress
ão S
imp
les
(MP
a)
Umidade (%)
2% E.Intermediária 3% E.Intermediária 4% E.Intermediária
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00
Res
istê
nci
a à
Co
mp
ress
ão S
imp
les
(MP
a)
Umidade (%)
2% E.Modificada 3% E.Modificada 4% E.Modificada
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Na Tabela 4.2 são apresentados os resultados de resistência à compressão simples aos 28 dias
estimados para a umidade ótima e as curvas de tendências das Figuras 4.6 e 4.7. Os valores dessa
Tabela são também mostrados na Figura 4.7, na qual observa-se que o incremento de energia de
compactação promoveu o aumento de RCS das misturas com 2% e 4% de cimento, apenas a mistura
com 3% de cimento apresentou valores de RCS inferiores na energia modificada, quando
comparada com os resultados obtidos na energia intermediária. Esse comportamento pode ser
atribuído a que o valor da resistência foi estimado das curvas de tendências e não em corpos de
prova compactados especificamente na umidade ótima.
Tabela 4.2: Resistência à compressão simples aos 28 dias de cura na umidade ótima para agregados graníticos
Energia de Compactação Intermediária Modificada
Teor de Cimento (%) 2,0 3,0 4,0 2,0 3,0 4,0
Resistência à Compressão Simples (MPa)
2,1 3,7 4,2 2,3 3,5 4,9
Figura 4.7: Resistência à compressão simples aos 28 dias de cura na umidade ótima para agregados graníticos
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
5,00
2,00 3,00 4,00
Res
istê
nci
a à
Co
mp
ress
ão S
imp
les
(MP
a)
Teor de Cimento (%)
Intermediária Modificada
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4.1.2. BGTC com agregados basálticos
Os resultados do ensaio de compactação na energia intermediária da BGTC com amostras basálticas
são apresentados na Figura 4.8. Nota-se que os resultados de massa específica seca (MES) foram
bastante próximos para as misturas com 2% e 3% de cimento e a mistura com 4% mostrou valores
de MES são levemente superiores.
Na Figura 4.9 são apresentadas as curvas de compactação da BGTC na energia intermediária, para
os teores de 2%, 3% e 4% de cimento Portland. Nota-se que as três misturas apresentaram valores
próximos entre si para as diversas umidades utilizadas no ensaio de compactação.
Os parâmetros umidade ótima e massa específica seca máxima são apresentados na Tabela 4.3 e na
Figura 4.10. Nota-se que o incremento da energia de compactação de intermediária para
modificada, reduziu a umidade ótima e aumentou a massa específica seca máxima das três misturas
(2%, 3% e 4% de cimento) de BGTC com agregados basálticos.
Figura 4.8: Curva de compactação na energia intermediária de agregados basálticos com 2%, 3% e 4% de cimento Portland
2,200
2,250
2,300
2,350
2,400
2,450
2,500
2,550
2,600
3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00
Mas
sa E
spec
ífic
a Se
ca (
g/cm
3)
Umidade (%)
2% E.Intermediária 3% E.Intermediária 4% E.Intermediária
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Figura 4.9: Curva de compactação na energia modificada de agregados basálticos com 2%, 3% e 4% de cimento Portland
Tabela 4.3: Umidade ótima e massa específica seca máxima da BGTC com agregados basálticos
Energia de Compactação Intermediária Modificada
Teor de Cimento (%) 2,0 3,0 4,0 2,0 3,0 4,0
Umidade Ótima (%) 6,5 6,7 6,9 6,0 6,1 6,7
Massa Específica Seca Máxima (g/cm3)
2,440 2,430 2,475 2,450 2,470 2,480
2,200
2,250
2,300
2,350
2,400
2,450
2,500
2,550
2,600
3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00
Mas
sa E
spec
ífic
a Se
ca (
g/cm
3)
Umidade (%)
2% E.Modificada 3% E.Modificada 4% E.Modificada
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Figura 4.10: Resultados de umidade ótima e massa específica seca máxima da BGTC com agregados basálticos
Na Figura 4.11 apresenta-se a aparência dos corpos de prova de BGTC com agregados basálticos
após um dia de compactação, no laboratório do Centro de Pesquisas Rodoviárias. Esses corpos de
prova foram conservados em câmara úmida durante 28 dias para ruptura por compressão simples.
Figura 4.11: Corpos de prova com agregados basálticos após um dia de compactação
Nas Figuras 4.12 e 4.13 são apresentados os resultados de RCS dos corpos de prova compactados
na energia intermediária e modificada, respectivamente. Assim como na BGTC com agregados
graníticos, notou-se que teores crescentes de cimento Portland produzem o incremento do valor da
resistência à compressão simples, seja a mistura compactada na energia intermediária ou
modificada.
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
2 3 4
Um
idad
e Ó
tim
a (%
)
Teor de Cimento (%)
(a)
Intermediária Modificada
2,000
2,050
2,100
2,150
2,200
2,250
2,300
2,350
2,400
2,450
2,500
2 3 4
Mas
sa e
spec
ífic
a se
ca m
áxim
a
(g/c
m3)
Teor de Cimento (%)
(b)
Intermediária Modificada
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Figura 4.12: Resistência à compressão simples aos 28 dias de cura da BGTC com agregados basálticos na energia intermediária
Figura 4.13: Resistência à compressão simples aos 28 dias de cura da BGTC com agregados basálticos na energia intermediária
A estimativa de RCS na umidade ótima para a BGTC na energia intermediária e modificada é
apresentada na Tabela 4.4 e na Figura 4.14. Nota-se que a mistura com 2% de cimento apresentou o
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00
Res
istê
nci
a à
Co
mp
ress
ão S
imp
les
(MP
a)
Umidade (%)
2% E.Intermediária 3% E.Intermediária 4% E.Intermediária
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00
Res
istê
nci
a à
Co
mp
ress
ão S
imp
les
(MP
a)
Umidade (%)
2% E.Modificada 3% E.Modificada 4% E.Modificada
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mesmo valor de resistência de 1,3MPa, tanto para a energia intermediária como para a energia
modificada de compactação. As misturas com 3% e 4% de cimento Portland apresentaram
importantes incrementos de resistência quando a energia foi aumentada de intermediária para
modificada. A mistura com 3% de cimento passou de 3,1MPa para 5,0MPa enquanto que a mistura
com 4% de 3,8MPa para 5,9MPa.
Dos resultados obtidos pode-se notar que, o emprego de uma mistura de BGTC com 3% de cimento
Portland compactada na energia modificada, apresentou uma resistência à compressão simples
superior à mistura com 4% de cimento, mas compactada na energia intermediária. Assim, o
emprego dessas quantidades inferiores poderia implicar na economia das quantidades de cimento
Portland empregadas.
Tabela 4.4: Resistência à compressão simples aos 28 dias de cura na umidade ótima para agregados basálticos
Energia de Compactação Intermediária Modificada
Teor de Cimento (%) 2 3 4 2 3 4
Resistência à Compressão Simples (MPa)
1,3 3,1 3,8 1,3 5,0 5,9
Figura 4.14: Resistência à compressão simples aos 28 dias de cura na umidade ótima da BGTC com agregados basálticos
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
2,00 3,00 4,00
Res
istê
nci
a à
Co
mp
ress
ão S
imp
les
(MP
a)
Teor de Cimento (%)
Intermediária Modificada
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Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 80 -
4.1.3. Comparativo entre a BGTC com agregados graníticos e a BGTC com agregados
basálticos
De modo geral, a BGTC com agregados graníticos apresentou valores de teor de umidade ótima que
oscilaram de 6,1% até 6,6% enquanto que com agregados basálticos a umidade ótima foi de 6,0%
até 6,9%. Na Figura 4.15 são apresentados os resultados de umidade ótima obtidos na BGTC com
agregados graníticos e basálticos.
Nota-se que as misturas de BGTC com agregados basálticos compactadas na energia intermediária
demandam maiores quantidades de água para alcançar a máxima densificação, quando comparados
com os agregados graníticos. Esse comportamento pode ser atribuído à maior absorção dos
agregados basálticos estudados.
Contudo, a compactação da BGTC com agregados basálticos na energia modificada produziu uma
redução do teor de umidade, até valores próximos aos obtidos na BGTC com agregados graníticos.
Figura 4.15: Umidade ótima das misturas de BGTC com agregados graníticos e basálticos
5,60
5,80
6,00
6,20
6,40
6,60
6,80
7,00
2,00 3,00 4,00
Um
idad
e Ó
tim
a (%
)
Teor de Cimento (%)
Granito Intermediária Granito Modificada
Basalto Intermediária Basalto Modificada
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Na Figura 4.16 são apresentados os resultados de massa específica seca máxima das misturas de
BGTC com agregados basálticos e graníticos. Observa-se que os agregados basálticos produziram
misturas com massa específica seca máxima maior do que com agregados graníticos. Esses
resultados eram esperados, já que os agregados basálticos apresentaram maiores valores de
densidade real nos ensaios de caracterização.
Figura 4.16: Massa específica seca máxima da BGTC com agregados graníticos e basálticos
Finalmente, na Figura 4.17 é apresentada uma estimativa da resistência à compressão simples das
misturas de BGTC estudadas, obtidas nos corpos de prova da compactação Proctor. Nota-se que nas
misturas com 2% de cimento Portland, a BGTC com agregados graníticos apresentou maiores
valores de RCS, tanto na energia intermediária como na modificada.
Nas misturas de BGTC com 3% e 4% de cimento notou-se um comportamento diferente. Na energia
intermediária as misturas com granito apresentaram valores maiores aos das misturas com basalto.
Já na energia modificada de compactação, as misturas compostas por agregados basálticos
apresentaram valores superiores aos das misturas compostas por agregados graníticos.
2,200
2,250
2,300
2,350
2,400
2,450
2,500
2,00 3,00 4,00
Mas
sa E
spec
ífic
a Se
ca M
áxim
a (g
/cm
3)
Teor de Cimento (%)
Granito Intermediária Granito Modificada
Basalto Intermediária Basalto Modificada
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Figura 4.17: Estimativa de resistência à compressão simples das misturas de BGTC com agregados graníticos e basálticos
4.2. RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES
Nas Tabelas 4.5 e 4.6 são apresentados os resultados de resistência à compressão simples (RCS) das
misturas de BGTC com agregados graníticos e basálticos, respectivamente, para as diferentes
condições avaliadas neste estudo:
Energias de compactação intermediária e modificada
Teores de cimento de 2%, 3% e 4%;
Na umidade ótima (Wot, representado por “0”), 1% acima da umidade ótima (Wot+1%,
representado por 1) e 1% abaixo da umidade ótima (Wot-1%, representado por -1);
Após cura dos CPs durante 7 e 28 dias em câmara úmida.
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
2,00 3,00 4,00
Res
istê
nci
a à
Co
mp
ress
ão S
imp
les
(MP
a)
Teor de Cimento (%)
Granito Intermediária Granito Modificada
Basalto Intermediária Basalto Modificada
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Tabela 4.5: RCS média da BGTC com agregados graníticos
Energia de Compactação Teor de Cimento
(%)
Desvio Umidade
(%)
Cura (dias)
RCS Média (MPa)
Desvio Padrão
Intermediária 2 0 7 0,87 0,10
Intermediária 2 0 28 1,64 0,30
Intermediária 2 -1 7 1,41 0,06
Intermediária 2 -1 28 1,84 0,18
Intermediária 2 1 7 0,92 0,10
Intermediária 2 1 28 1,65 0,08
Intermediária 3 0 7 2,27 0,03
Intermediária 3 0 28 2,61 0,02
Intermediária 3 -1 7 2,44 0,28
Intermediária 3 -1 28 3,22 0,72
Intermediária 3 1 7 1,74 0,25
Intermediária 3 1 28 2,34 0,36
Intermediária 4 0 7 2,86 0,08
Intermediária 4 0 28 4,04 0,20
Intermediária 4 -1 7 3,18 0,37
Intermediária 4 -1 28 4,49 0,04
Intermediária 4 1 7 2,36 0,11
Intermediária 4 1 28 3,05 0,48
Modificada 2 0 7 1,70 0,17
Modificada 2 0 28 1,99 0,18
Modificada 2 -1 7 1,77 0,15
Modificada 2 -1 28 2,92 0,36
Modificada 2 1 7 1,46 0,07
Modificada 2 1 28 1,85 0,17
Modificada 3 0 7 3,39 0,33
Modificada 3 0 28 4,26 0,44
Modificada 3 -1 7 3,51 0,35
Modificada 3 -1 28 4,44 0,38
Modificada 3 1 7 3,02 0,09
Modificada 3 1 28 3,94 0,54
Modificada 4 0 7 4,86 0,08
Modificada 4 0 28 6,83 0,46
Modificada 4 -1 7 4,22 0,34
Modificada 4 -1 28 6,73 0,40
Modificada 4 1 7 3,42 0,51
Modificada 4 1 28 5,78 0,61
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Tabela 4.6: RCS média da BGTC com agregados basálticos
Energia de Compactação Teor de Cimento
(%)
Desvio Umidade
(%)
Cura (dias)
RCS Média (MPa)
Desvio Padrão
Intermediária 2 0 7 2,18 0,13
Intermediária 2 0 28 3,74 0,56
Intermediária 2 -1 7 2,14 0,15
Intermediária 2 -1 28 3,39 0,22
Intermediária 2 1 7 1,77 0,46
Intermediária 2 1 28 2,64 0,15
Intermediária 3 0 7 2,83 0,43
Intermediária 3 0 28 4,77 0,28
Intermediária 3 -1 7 2,77 0,40
Intermediária 3 -1 28 5,15 0,25
Intermediária 3 1 7 2,49 0,34
Intermediária 3 1 28 4,40 0,45
Intermediária 4 0 7 4,06 0,17
Intermediária 4 0 28 5,53 0,33
Intermediária 4 -1 7 4,44 0,18
Intermediária 4 -1 28 5,86 1,34
Intermediária 4 1 7 3,36 0,16
Intermediária 4 1 28 5,51 0,82
Modificada 2 0 7 2,73 0,44
Modificada 2 0 28 4,38 0,35
Modificada 2 -1 7 3,32 0,37
Modificada 2 -1 28 4,29 0,26
Modificada 2 1 7 2,73 0,44
Modificada 2 1 28 4,64 0,30
Modificada 3 0 7 4,79 0,19
Modificada 3 0 28 7,09 0,47
Modificada 3 -1 7 5,04 0,48 Modificada 3 -1 28 6,53 0,37
Modificada 3 1 7 4,39 0,45
Modificada 3 1 28 7,09 0,47
Modificada 4 0 7 5,60 0,26
Modificada 4 0 28 9,37 0,48
Modificada 4 -1 7 6,29 0,06
Modificada 4 -1 28 8,90 0,10
Modificada 4 1 7 4,41 0,06
Modificada 4 1 28 8,07 0,24
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Nas Figuras 4.18 e 4.19 também são apresentados os resultados de RCS da BGTC com agregados
graníticos e basálticos respectivamente. Nessas figuras foram traçadas curvas para os teores de
umidade ótima, Wot+1 (acima) e Wot-1 (abaixo) em função do teor de cimento Portland adicionado
na mistura. Dessas figuras podem ser realizadas as seguintes observações:
Verificou-se que maiores teores de cimento Portland aumentam a RCS; de 2% para 3% de
cimento promoveu-se um incremento médio de 60%; enquanto que de 3% para 4% de
cimento obteve-se um aumento médio de 30%;
Nota-se que o emprego de 2% de cimento na BGTC com agregados basálticos compactada na
energia modificada foi suficiente para alcançar valores superiores de 3,50MPa, atendendo ao
critério de dosagem recomendado pelas normativas nacionais. Esse comportamento não foi
observado na BGTC com agregados graníticos.
No tempo de cura de 28 dias obteve-se valores de RCS em torno de 50% superiores aos
obtidos aos 7 dias;
O emprego da energia modificada promoveu também um incremento da resistência à
compressão simples, na média de 50%, quando comparada com os valores de RCS obtidos
em corpos de prova compactados com a energia intermediária;
Com relação à umidade utilizada na compactação, a redução de 1% da umidade ótima
produziu CPs com resistências em torno de 5% superiores, enquanto que os CPs moldados
com 1% acima da umidade ótima apresentaram uma RCS 12% inferior, aproximadamente;
O emprego de agregados basálticos na composição da BGTC produziu corpos de prova com
RCS superior à obtida na BGTC preparada com agregados graníticos. O incremento de
resistência foi em torno de 52%.
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Figura 4.18: RCS média da BGTC com agregados graníticos
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Figura 4.19: RCS média da BGTC com agregados basálticos
4.3. RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL
Nas Tabelas 4.7 e 4.8 são apresentados os resultados médios de resistência à tração (RT) das
misturas de BGTC com agregados graníticos e basálticos, respectivamente, para as diferentes
condições avaliadas neste estudo. Esses resultados também são apresentados de forma gráfica nas
Figuras 4.20 e 4.21.
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Tabela 4.7: RT média da BGTC com agregados graníticos
Energia de Compactação Teor de Cimento
(%)
Desvio Umidade
(%)
Cura (dias)
RT Média (MPa)
Desvio Padrão
Intermediária 2 0 7 0,14 0,00
Intermediária 2 0 28 0,23 0,04
Intermediária 2 -1 7 0,17 0,03
Intermediária 2 -1 28 0,15 0,04
Intermediária 2 1 7 0,08 0,01
Intermediária 2 1 28 0,12 0,02
Intermediária 3 0 7 0,18 0,01
Intermediária 3 0 28 0,36 0,04
Intermediária 3 -1 7 0,24 0,01
Intermediária 3 -1 28 0,35 0,04
Intermediária 3 1 7 0,14 0,01
Intermediária 3 1 28 0,24 0,04
Intermediária 4 0 7 0,29 0,01
Intermediária 4 0 28 0,60 0,11
Intermediária 4 -1 7 0,27 0,03
Intermediária 4 -1 28 0,60 0,01
Intermediária 4 1 7 0,22 0,03
Intermediária 4 1 28 0,39 0,01
Modificada 2 0 7 0,15 0,02
Modificada 2 0 28 0,26 0,01
Modificada 2 -1 7 0,14 0,00
Modificada 2 -1 28 0,26 0,01
Modificada 2 1 7 0,09 0,01
Modificada 2 1 28 0,22 0,02
Modificada 3 0 7 0,25 0,01
Modificada 3 0 28 0,60 0,08
Modificada 3 -1 7 0,35 0,06 Modificada 3 -1 28 0,59 0,07
Modificada 3 1 7 0,28 0,01
Modificada 3 1 28 0,59 0,09
Modificada 4 0 7 0,44 0,04
Modificada 4 0 28 0,74 0,11
Modificada 4 -1 7 0,52 0,09
Modificada 4 -1 28 0,77 0,05
Modificada 4 1 7 0,44 0,03
Modificada 4 1 28 0,74 0,09
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Tabela 4.8: RT média da BGTC com agregados basálticos
Energia de Compactação Teor de Cimento
(%)
Desvio Umidade
(%)
Cura (dias)
RT Média (MPa)
Desvio Padrão
Intermediária 2 0 7 0,13 0,01
Intermediária 2 0 28 0,29 0,03
Intermediária 2 -1 7 0,15 0,02
Intermediária 2 -1 28 0,26 0,10
Intermediária 2 1 7 0,11 0,00
Intermediária 2 1 28 0,29 0,03
Intermediária 3 0 7 0,25 0,03
Intermediária 3 0 28 0,51 0,07
Intermediária 3 -1 7 0,28 0,06
Intermediária 3 -1 28 0,71 0,03
Intermediária 3 1 7 0,16 0,01
Intermediária 3 1 28 0,44 0,04
Intermediária 4 0 7 0,36 0,04
Intermediária 4 0 28 0,76 0,07
Intermediária 4 -1 7 0,35 0,00
Intermediária 4 -1 28 0,75 0,05
Intermediária 4 1 7 0,29 0,01
Intermediária 4 1 28 0,79 0,02
Modificada 2 0 7 0,28 0,01
Modificada 2 0 28 0,57 0,07
Modificada 2 -1 7 0,32 0,03
Modificada 2 -1 28 0,43 0,07
Modificada 2 1 7 0,27 0,03
Modificada 2 1 28 0,53 0,06
Modificada 3 0 7 0,42 0,03
Modificada 3 0 28 1,02 0,05
Modificada 3 -1 7 0,44 0,05 Modificada 3 -1 28 0,84 0,09
Modificada 3 1 7 0,30 0,09
Modificada 3 1 28 0,90 0,08
Modificada 4 0 7 0,40 0,01
Modificada 4 0 28 1,03 0,01
Modificada 4 -1 7 0,53 0,05
Modificada 4 -1 28 1,11 0,06
Modificada 4 1 7 0,38 0,03
Modificada 4 1 28 0,93 0,02
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Os fatores avaliados neste estudo também influenciaram a resistência à tração de uma forma
similar à observada no parâmetro de resistência à compressão simples. Algumas observações são
citadas a seguir:
O incremento do teor de cimento Portland incrementou a resistência à tração, com ganhos
superiores a 100% quando o incremento do teor foi de 2% para 4%;
Aos 7 dias de cura alcançou-se, em média, 50% do valor da RT obtida aos 28 dias de cura;
A BGTC compactada na energia modificada apresentou valores de RT maiores, em torno de
55%, quando comparada com a BGTC compactada na energia intermediária;
O efeito da umidade de compactação não foi muito claro, como pode se notar nas Figuras
4.20 e 4.21. Os valores médios de RT mostram que os corpos de prova compactados na
umidade ótima e 1% abaixo da umidade ótima apresentaram valores de RT muito próximos,
mas o incremento da umidade de compactação reduziu a resistência em 14%;
De modo geral, a BGTC composta por agregados basálticos apresentou valores de resistência
superiores em 40% aos encontrados na BGTC com agregados graníticos.
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Figura 4.20: RT média da BGTC com agregados graníticos
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Figura 4.21: RT média da BGTC com agregados basálticos
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4.4. MÓDULO DE RESILIÊNCIA DIAMETRAL
Os resultados do ensaio de módulo de resiliência diametral médio são apresentados nas Tabelas 4.9
e 4.10, para a BGTC com agregados graníticos e basálticos, respectivamente. Esses resultados
também são apresentados nas Figuras 4.22 e 4.23.
Nota-se nas Figuras 4.22 e 4.23 que os resultados de módulo de resiliência são bastante
heterogêneos. Essa variabilidade deve-se aos diversos fatores avaliados nesta pesquisa (tempo de
cura, teor de cimento, energia de compactação, umidade de compactação, fonte dos agregados).
Algumas considerações a respeito são apresentadas na continuação:
O teor de cimento Portland foi um fator bastante influente no MR da BGTC. O incremento do
teor aumenta consideravelmente a rigidez, quase duplicando os valores encontrados,
quando comparados aos resultados das misturas com 2% de cimento e com 4% de cimento;
O incremento do tempo de cura de 7 para 28 dias também significou um aumento da rigidez
em torno de 60%;
As misturas de BGTC compactadas na energia intermediária apresentaram valores de MR
inferiores aos obtidos nas misturas compactadas na energia modificada;
Com relação à umidade de compactação dos corpos de prova, notou-se de modo geral que, as
misturas compactadas na umidade ótima apresentaram os maiores valores médios de MR, e
o incremento ou redução da umidade diminuiu a rigidez;
A BGTC composta por agregado basáltico apresentou valores de MR em torno de 10%
superiores aos obtidos na BGTC com agregados graníticos.
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Tabela 4.9: MR médio da BGTC com agregados graníticos
Energia de Compactação Teor de Cimento
(%)
Desvio Umidade
(%)
Cura (dias)
MR Médio (MPa)
Desvio Padrão
Intermediária 2 0 7 9.906 900
Intermediária 2 0 28 12.682 494
Intermediária 2 -1 7 10.274 508
Intermediária 2 -1 28 10.585 2.363
Intermediária 2 1 7 899 81
Intermediária 2 1 28 3.854 100
Intermediária 3 0 7 13.810 3.673
Intermediária 3 0 28 22.798 1.630
Intermediária 3 -1 7 12.583 2.682
Intermediária 3 -1 28 19.610 3.610
Intermediária 3 1 7 6.752 1.180
Intermediária 3 1 28 17.010 2.720
Intermediária 4 0 7 10.728 574
Intermediária 4 0 28 24.062 1.918
Intermediária 4 -1 7 12.726 1.242
Intermediária 4 -1 28 26.107 1.630
Intermediária 4 1 7 10.703 3.033
Intermediária 4 1 28 19.756 2.125
Modificada 2 0 7 7.214 959
Modificada 2 0 28 15.101 621
Modificada 2 -1 7 7.600 2.207
Modificada 2 -1 28 15.138 152
Modificada 2 1 7 4.495 57
Modificada 2 1 28 10.768 901
Modificada 3 0 7 12.127 1.227
Modificada 3 0 28 17.038 1.833
Modificada 3 -1 7 11.304 2.956
Modificada 3 -1 28 17.747 520
Modificada 3 1 7 14.578 1.461
Modificada 3 1 28 19.575 1.633
Modificada 4 0 7 15.972 1.296
Modificada 4 0 28 18.235 1.002
Modificada 4 -1 7 16.960 1.225
Modificada 4 -1 28 17.502 638
Modificada 4 1 7 18.110 1.249
Modificada 4 1 28 23.492 1.673
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Tabela 4.10: MR médio da BGTC com agregados basálticos
Energia de Compactação Teor de Cimento
(%)
Desvio Umidade
(%)
Cura (dias)
MR Médio (MPa)
Desvio Padrão
Intermediária 2 0 7 9.167 147
Intermediária 2 0 28 11.924 1.349
Intermediária 2 -1 7 3.526 1.910
Intermediária 2 -1 28 12.428 392
Intermediária 2 1 7 6.782 511
Intermediária 2 1 28 12.721 680
Intermediária 3 0 7 10.152 1.361
Intermediária 3 0 28 18.435 479
Intermediária 3 -1 7 11.035 1.170
Intermediária 3 -1 28 17.138 897
Intermediária 3 1 7 9.138 1.254
Intermediária 3 1 28 15.969 447
Intermediária 4 0 7 12.478 1.148
Intermediária 4 0 28 25.352 2.123
Intermediária 4 -1 7 11.177 887
Intermediária 4 -1 28 17.718 744
Intermediária 4 1 7 14.079 1.239
Intermediária 4 1 28 23.189 1.413
Modificada 2 0 7 10.116 2.103
Modificada 2 0 28 16.768 1.518
Modificada 2 -1 7 12.589 1.539
Modificada 2 -1 28 11.989 2.398
Modificada 2 1 7 12.216 1.261
Modificada 2 1 28 16.479 985
Modificada 3 0 7 15.171 989
Modificada 3 0 28 24.587 2.101
Modificada 3 -1 7 18.084 744 Modificada 3 -1 28 21.624 1.699
Modificada 3 1 7 14.454 50
Modificada 3 1 28 24.000 1.842
Modificada 4 0 7 15.720 460
Modificada 4 0 28 25.633 3.220
Modificada 4 -1 7 16.881 2.960
Modificada 4 -1 28 21.379 3.485
Modificada 4 1 7 15.587 1.153
Modificada 4 1 28 24.720 255
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Estudo da Influência do teor de cimento Portland, da Energia de Compactação e da Umidade no Comportamento
Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 96 -
Figura 4.22: MR médio da BGTC com agregados graníticos
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Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 97 -
Figura 4.23: MR médio da BGTC com agregados basálticos
4.5. MÓDULO DINÂMICO
Os resultados médios do ensaio de módulo dinâmico (MD) nas frequências de 25Hz, 10Hz e 1Hz são
apresentados nas Tabelas 4.11 e 4.12, para agregados graníticos e basálticos, respectivamente.
Esses resultados também são mostrados nas Figuras 5.24 a 5.29.
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Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 98 -
Tabela 4.11: MD médio com carregamento na frequência de 25Hz, 10Hz e 1Hz da BGTC com agregados graníticos
Energia de Compactação
Teor de Cimento
(%)
Desvio Umidade
(%)
Cura (dias)
MD 25Hz (MPa) MD 10Hz (MPa) MD 1Hz (MPa)
Média Desvio Padrão
Média Desvio Padrão
Média Desvio Padrão
Intermediária 2 0 7 3.063 727 2.595 594 1.555 542
Intermediária 2 0 28 5.078 130 4.223 41 2.894 221
Intermediária 2 -1 7 3.614 441 3.049 343 1.855 532
Intermediária 2 -1 28 6.355 1.911 5.384 1.583 4.155 1.721
Intermediária 2 1 7 2.700 1.007 2.197 829 1.299 576
Intermediária 2 1 28 3.386 978 2.409 696 1.797 578
Intermediária 3 0 7 6.764 337 5.636 90 4.713 46
Intermediária 3 0 28 7.458 225 5.493 468 4.742 485
Intermediária 3 -1 7 6.925 750 5.745 571 4.939 772
Intermediária 3 -1 28 8.945 760 7.391 876 6.667 901
Intermediária 3 1 7 5.246 680 3.229 488 2.188 357
Intermediária 3 1 28 6.325 225 4.320 638 3.557 788
Intermediária 4 0 7 8.436 112 7.622 320 7.073 385
Intermediária 4 0 28 13.284 901 10.082 1.689 8.961 1.796
Intermediária 4 -1 7 9.810 977 8.727 928 7.871 958
Intermediária 4 -1 28 13.824 547 12.134 742 11.129 690
Intermediária 4 1 7 6.084 186 4.983 297 4.276 410
Intermediária 4 1 28 9.958 122 7.492 46 6.665 26
Modificada 2 0 7 3.672 549 2.936 412 2.257 185
Modificada 2 0 28 4.843 183 4.312 51 3.647 44
Modificada 2 -1 7 4.252 334 3.549 396 2.966 412
Modificada 2 -1 28 7.104 468 5.574 424 4.778 532
Modificada 2 1 7 2.555 455 2.108 551 1.475 236
Modificada 2 1 28 3.833 177 3.014 180 2.579 148
Modificada 3 0 7 7.077 898 5.804 133 5.273 129
Modificada 3 0 28 10.308 52 6.069 333 4.867 303
Modificada 3 -1 7 6.282 1.511 4.810 991 3.909 606
Modificada 3 -1 28 10.433 463 7.242 1.302 6.060 1.439
Modificada 3 1 7 6.980 832 5.155 356 4.443 394
Modificada 3 1 28 8.535 1.834 5.042 2.322 4.164 2.270
Modificada 4 0 7 10.852 772 7.642 1.503 6.742 1.704
Modificada 4 0 28 16.232 432 13.664 241 12.394 23
Modificada 4 -1 7 10.416 462 8.257 445 7.312 588
Modificada 4 -1 28 17.067 811 15.034 466 13.961 445
Modificada 4 1 7 8.272 2.014 5.695 1.842 4.273 1.701
Modificada 4 1 28 14.235 1.801 11.106 1.872 10.121 1.857
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Tabela 4.12: MD médio com carregamento na frequência de 25Hz, 10Hz e 1Hz da BGTC com agregados basálticos
Energia de Compactação
Teor de Cimento
(%)
Desvio Umidade
(%)
Cura (dias)
MD 25Hz (MPa) MD 10Hz (MPa) MD 1Hz (MPa)
Média Desvio Padrão
Média Desvio Padrão
Média Desvio Padrão
Intermediária 2 0 7 3.771 177 1.401 521 1.103 441
Intermediária 2 0 28 7.094 428 3.659 85 2.632 126
Intermediária 2 -1 7 5.774 1.074 3.840 1.204 3.031 835
Intermediária 2 -1 28 10.452 881 6.726 1.287 5.306 1.194
Intermediária 2 1 7 2.496 831 1.303 229 1.010 222
Intermediária 2 1 28 4.991 367 2.243 131 1.517 118
Intermediária 3 0 7 6.301 936 4.954 699 4.342 829
Intermediária 3 0 28 11.523 963 9.408 1.221 8.506 1.300
Intermediária 3 -1 7 7.316 525 6.291 869 5.636 915
Intermediária 3 -1 28 13.945 239 12.831 1.220 11.893 1.356
Intermediária 3 1 7 4.529 1.130 3.129 768 2.490 736
Intermediária 3 1 28 9.077 378 5.373 586 4.737 522
Intermediária 4 0 7 8.682 819 7.418 391 6.744 295
Intermediária 4 0 28 14.900 801 12.797 848 11.914 917
Intermediária 4 -1 7 10.350 609 9.367 417 8.777 336
Intermediária 4 -1 28 17.492 1.250 16.038 1.372 15.018 1.281
Intermediária 4 1 7 6.193 949 4.232 177 3.624 131
Intermediária 4 1 28 10.474 832 7.451 138 6.624 42
Modificada 2 0 7 4.919 1.480 3.454 561 2.759 155
Modificada 2 0 28 4.825 206 4.503 319 3.602 121
Modificada 2 -1 7 5.889 1.041 4.628 749 3.967 662
Modificada 2 -1 28 6.884 367 5.385 380 4.566 544
Modificada 2 1 7 4.919 1.480 3.454 561 2.759 155
Modificada 2 1 28 3.833 177 3.014 180 2.579 148
Modificada 3 0 7 7.077 898 5.804 133 5.273 129
Modificada 3 0 28 9.398 342 8.591 337 8.644 363
Modificada 3 -1 7 7.072 905 5.382 72 3.909 606
Modificada 3 -1 28 14.272 638 11.012 2.437 11.774 1.038
Modificada 3 1 7 6.980 832 5.155 356 4.443 394
Modificada 3 1 28 9.630 1.114 6.498 779 5.553 698
Modificada 4 0 7 10.558 1.358 8.896 394 8.374 298
Modificada 4 0 28 18.740 1.394 17.293 1.261 16.387 918
Modificada 4 -1 7 12.789 46 10.374 1.565 9.768 1.659
Modificada 4 -1 28 21.092 724 19.749 719 18.685 658
Modificada 4 1 7 9.131 1.504 7.322 688 6.648 715
Modificada 4 1 28 14.931 2.329 13.896 1.595 13.348 1.397
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Os resultados de módulo dinâmico observados nas Figuras 5.24 a 5.29 apresentam tendências
similares às notadas nos parâmetros de RCS, RT e MR. Algumas considerações sobre a influência
dos fatores avaliados neste estudo neste parâmetro são realizadas a seguir:
O incremento do teor de cimento Portland incrementou os valores de MD para todas as
frequências estudadas. Os valores de MD obtidos na BGTC com 4% de cimento foram, na
média, 150% superiores aos obtidos na BGTC com 2% de cimento;
Os maiores valores de módulo dinâmico foram obtidos após 28 dias de cura;
Os corpos de prova compactados na energia modificada apresentaram maiores valores de
MD quando comparados com os CPs compactados na energia intermediária;
A redução em 1% da umidade ótima para a compactação dos CPs promoveu um incremento
do MD, quando comparado com os resultados obtidos nos CPs compactados com a umidade
ótima. Já o incremento em 1% da umidade ótima reduziu a rigidez das misturas de BGTC.
De modo geral, as misturas preparadas com agregados basálticos apresentaram valores de
módulo dinâmico superiores aos obtidos na BGTC com agregados graníticos.
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Figura 4.24: MD médio para o carregamento na frequência de 25Hz da BGTC com agregados graníticos
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Figura 4.25: MD médio para o carregamento na frequência de 25Hz da BGTC com agregados basálticos
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Figura 4.26: MD médio para o carregamento na frequência de 10Hz da BGTC com agregados graníticos
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Figura 4.27: MD médio para o carregamento na frequência de 10Hz da BGTC com agregados basálticos
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Figura 4.28: MD médio para o carregamento na frequência de 1Hz da BGTC com agregados graníticos
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Figura 4.29: MD médio para o carregamento na frequência de 1Hz da BGTC com agregados basálticos
A Figura 4.30 apresenta os resultados de Módulo Dinâmico para todas as frequências empregadas:
25Hz, 10Hz, 5Hz, 1Hz, 0,5Hz e 0,1Hz. Nota-se nessa figura que, conforme a frequência de
carregamento é reduzida, o módulo dinâmico tende a diminuir. Esse comportamento é concordante
com o relatado na norma ASTM C469/C469M – 14 utilizada para determinação do módulo de
elasticidade do concreto. Nessa normativa indica-se que o módulo de concreto pode variar em
função da velocidade de aplicação do carregamento, para velocidades menores tende-se a obter
valores de módulos inferiores.
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Figura 4.30: MD médio obtido nas frequências de 25Hz, 10Hz, 5Hz, 1Hz, 0,5Hz e 0,1Hz, para os agregados graníticos e basálticos
Ener
gia
Mo
dif
icad
a
Agregados Basálticos
Ener
gia
Inte
rmed
iári
a
Agregados Graníticos
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
2,0 3,0 4,0
Mó
du
lo D
inâm
ico
(MP
a)
Teor de cimento Portland (%)
25Hz 10Hz 5Hz 1Hz 0,5Hz 0,1Hz
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
2,0 3,0 4,0
Mó
du
lo D
inâm
ico
(MP
a)
Teor de cimento Portland (%)
25Hz 10Hz 5Hz 1Hz 0,5Hz 0,1Hz
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
2,0 3,0 4,0
Mó
du
lo D
inâm
ico
(MP
a)
Teor de cimento Portland (%)
25Hz 10Hz 5Hz 1Hz 0,5Hz 0,1Hz
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
2,0 3,0 4,0
Mó
du
lo D
inâm
ico
(MP
a)
Teor de cimento Portland (%)
25Hz 10Hz 5Hz 1Hz 0,5Hz 0,1Hz
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5. ANÁLISE ESTATÍSTICA DOS RESULTADOS
O objetivo principal deste estudo foi avaliar os principais fatores que podem influenciar nos
parâmetros mecânicos da brita graduada tratada com cimento. Para isso, foi elaborado um
programa laboratorial utilizando-se a técnica de planejamento e análise de experimentos fatoriais.
Dessa forma foi possível realizar variações nos fatores de entrada e avaliar os efeitos dessas
variações por meio dos ensaios laboratoriais. Na Tabela 5.1 é apresentado um resumo dos fatores
avaliados e nota-se que a combinação de seus níveis originou um total de 72 experimentos.
Tabela 5.1: Experimentos fatoriais estabelecidos para o estudo
Fator Níveis
Fonte de Agregados 2
Energia de Compactação 2
Teor de Cimento Portland 3
Umidade de compactação 3
Tempo de Cura 2
Total de Experimentos 72
Neste capítulo são apresentados os resultados da análise estatística dos resultados obtidos no
programa laboratorial. A ferramenta estatística utilizada foi análise de variância (ANOVA), para
auxiliar na estimativa da significância do efeito da variação de cada fator estudado e dos efeitos de
interação entre os fatores na variação dos parâmetros mecânicos. O software estatístico MINITAB
foi utilizado para auxiliar no cálculo nessas análises.
Ainda neste capítulo são propostos modelos matemáticos para estimar os parâmetros mecânicos
determinados em laboratório em função de dados usualmente conhecidos antes da elaboração dos
ensaios laboratoriais de dosagem.
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5.1. ANÁLISE DE VARIÂNCIA DOS PARÂMETROS ESTUDADOS
5.1.1. Resistência á compressão simples
Na Tabela 5.2 são apresentados os resultados da ANOVA para a resposta RCS. Nota-se nessa tabela
que o fator que teve menor significância estatística foi a umidade, dado o baixo valor do F calculado.
Os demais fatores foram muito significativos, isto é, influentes na resistência à compressão simples.
Na Tabela 5.2 também observa-se as interações com significância estatística na RCS. Por exemplo, a
interação entre a fonte de agregados (A) e a energia de compactação (B), interação (A)x(B) é
significativa, isto é, a influência do fator (A) na RCS vai depender do nível do fator (B).
Tabela 5.2: Resultados da ANOVA para a RCS
Fatores e Interações Grau de
Liberdade Soma dos
Quadrados F
Calculado F
Tabelado P Significativo
Fonte de Agregados (A) 1 120,109 448,22 3,84 0,000 Sim
Energia de Compactação (B) 1 126,302 471,33 3,84 0,000 Sim
Teor de Cimento (C) 2 257,986 481,37 3,00 0,000 Sim
Umidade (D) 2 14,035 26,19 3,00 0,000 Sim
Dias de Cura (E) 1 107,005 399,32 3,84 0,000 Sim
(A)x(B) 1 3,774 14,08 3,84 0,000 Sim
(A)x(C) 2 0,113 0,21 3,00 0,810 Não
(A)x(D) 2 0,429 0,8 3,00 0,451 Não
(A)x(E) 1 9,446 35,25 3,84 0,000 Sim
(B)x(C) 2 16,79 31,33 3,00 0,000 Sim
(B)x(D) 2 0,297 0,55 3,00 0,576 Não
(B)x(E) 1 6,171 23,03 3,84 0,000 Sim
(C)x(D) 4 3,608 3,37 2,37 0,011 Sim
(C)x(E) 2 8,7 16,23 3,00 0,000 Sim
(D)x(E) 2 0,063 0,12 3,00 0,889 Não
Erro 189 50,646
Total 215 725,474
Nas Figuras 5.1 e 5.2 apresenta-se os gráficos obtidos no software estatístico MINITAB, nos quais
também pode ser notada a influência dos fatores avaliados e suas interações na resposta RCS.
Dessas figuras podem ser realizadas as seguintes afirmações:
a) Fonte de Agregados
o A BGTC com agregados graníticos apresentou valores inferiores aos obtidos na BGTC com
agregados basálticos e essa diferença foi mais notória na energia modificada. Esse
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comportamento pode ser explicado devido à dureza dos agregados, já que o basalto
apresenta valores inferiores de Abrasão Los Angeles e, portanto, durante a compactação
mais enérgica sofre menor degradação dos grãos;
o O incremento do teor de cimento promoveu o aumento da RCS, de forma mais ou menos
similar na BGTC com agregados graníticos e basálticos;
o O incremento de umidade tende a reduzir a resistência, para a BGTC com ambos agregados;
o O ganho de resistência com o tempo de cura é mais acentuado para a BGTC com agregados
basálticos, dada a maior inclinação da reta na Figura 5.2.
b) Energia de Compactação
o Os maiores valores de resistência à compressão simples foram obtidos na BGTC compactada
na energia modificada, quando comparada com a BGTC compactada na energia
intermediária;
o O aumento da RCS com o acréscimo do teor de cimento é mais acentuado na BGTC
compactada na energia modificada;
o A redução da RCS devido ao incremento do teor de umidade foi similar para as duas energias
de compactação;
o O incremento do tempo de cura é levemente mais favorável na energia modificada.
c) Teor de cimento Portland
o O incremento do teor de cimento Portland aumenta a resistência à compressão simples,
como é bem relatado por inúmeros autores;
o A redução da RCS conforme aumenta o teor de umidade é mais acentuada na BGTC com 4%
de cimento Portland, principalmente na transição da umidade ótima para a umidade ótima
+1%;
o O ganho de resistência com o tempo de cura é similar para as três condições de umidade
analisadas.
d) Teor de umidade
o O incremento do teor de umidade de compactação dos corpos de prova reduz a resistência à
compressão simples. Esse comportamento é usualmente observado em materiais
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cimentados, que precisam de apenas 25% a 30% de água com relação ao peso de cimento
para hidratar seus grãos;
o Os maiores valores de RCS foram observados na condição de umidade ótima -1% e os
menores valores nos casos em que se adicionou 1% a mais da umidade ótima determinada
no ensaio de compactação Proctor.
e) Tempo de cura
o Verificou-se que o incremento do tempo de cura de 7 para 28 dias aumenta a RCS;
o O emprego de 1% de umidade acima da ótima produziu misturas de BGTC com os menores
valores de RCS média aos 7 e 28 dias, mas a taxa de incremento de resistência foi similar à
observada na condição de umidade ótima e 1% abaixo da umidade ótima.
Figura 5.1: Efeitos principais dos fatores estudados na RCS
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Figura 5.2: Efeitos principais dos fatores estudados e suas interações na RCS
5.1.2. Resistência à tração por compressão diametral
Na Tabela 5.3 são apresentados os resultados da ANOVA para a resposta resistência à tração.
Observa-se que todos os fatores foram significativos nesse parâmetro mecânico, sendo o tempo de
cura o que mais se destacou, dado o elevado valor de F calculado, seguido pelo teor de cimento e a
energia de compactação.
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Tabela 5.3: Resultados da ANOVA para a RT
Fatores e Interações Grau de
Liberdade Soma dos
Quadrados F
Calculado F
Tabelado P Significativo
Fonte de Agregados (A) 1 1,11227 179,71 3,84 0,000 Sim
Energia de Compactação (B) 1 1,76765 285,6 3,84 0,000 Sim
Teor de Cimento (C) 2 4,43472 358,26 3,00 0,000 Sim
Umidade (D) 2 0,23866 19,28 3,00 0,000 Sim
Dias de Cura (E) 1 4,62882 747,89 3,84 0,000 Sim
(A)x(B) 1 0,07114 11,49 3,84 0,001 Sim
(A)x(C) 2 0,01056 0,85 3,00 0,428 Não
(A)x(D) 2 0,01208 0,98 3,00 0,379 Não
(A)x(E) 1 0,45559 73,61 3,84 0,000 Sim
(B)x(C) 2 0,13001 10,5 3,00 0,000 Sim
(B)x(D) 2 0,01523 1,23 3,00 0,295 Não
(B)x(E) 1 0,20659 33,38 3,84 0,000 Sim
(C)x(D) 4 0,0712 2,88 2,37 0,024 Sim
(C)x(E) 2 0,81952 66,21 3,00 0,000 Sim
(D)x(E) 2 0,01292 1,04 3,00 0,354 Não
Erro 189 1,16976
Total 215 15,1567
Nas Figuras 5.3 e 5.4 apresenta-se de forma gráfica a influência dos fatores avaliados e suas
interações na resposta RT. Dessas figuras podem ser realizadas as seguintes afirmações:
a) Fonte de Agregados
o O emprego de agregados graníticos originou misturas de BGTC com resistência à tração
inferior ao caso em que foram utilizados os agregados basálticos;
o Nota-se na Figura 5.4 que, na interação com a energia de compactação, os maiores ganhos
acontecem com o agregado basáltico na energia modificada;
o A interação dos agregados com o teor de cimento mostra que o ganho de resistência
conforme o nível desse fator aumenta é similar para as duas fontes de agregados estudados.
Esse comportamento se comprova na Tabela 5.3, já que a interação (A)x(C) não é
significativa;
o A BGTC com as duas fontes de agregados apresenta uma mesma taxa de redução de
resistência conforme o conteúdo de umidade aumenta, indicando a não significância dessa
interação (A)x(D);
o O ganho de resistência com o tempo de cura é mais acentuado para a BGTC com agregados
basálticos do que na BGTC com agregados graníticos.
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b) Energia de Compactação
o Nota-se na Figura 5.3 que os maiores valores de resistência à tração foram obtidos na BGTC
com a energia modificada;
o O ganho de resistência com o incremento do teor de cimento é similar em corpos de prova
compactados com a energia intermediária e com a energia modificada;
o A interação da energia de compactação com a umidade de compactação tampouco é
significativa na resposta RT;
o A BGTC compactada na energia modificada apresentou um ganho de resistência superior
com o tempo de cura, quando comparada com a energia intermediária, indicando a
significância dessa interação.
c) Teor de cimento Portland
o O incremento do teor de cimento Portland também incrementa a resistência à tração das
misturas de BGTC. Os maiores valores desse parâmetro mecânico foram obtidos nas
misturas com adição de 4% de cimento;
o O ganho de resistência à tração não é similar nos níveis de umidade de compactação
analisados, como pode se observar na Figura 5.4, motivo pelo qual esta interação é
significativa estatisticamente;
o As misturas de BGTC com 4% de teor de cimento foram as que apresentaram um ganho mais
acentuado de resistência dos 7 aos 28 dias de cura, indicando a interação significativa destes
fatores.
d) Umidade
o A umidade também foi um fator influente na resistência à tração. Os maiores valores foram
obtidos, em média, para a condição de compactação dos corpos de prova com 1% abaixo da
umidade ótima;
o A interação desse fator com o tempo de cura não parece ser significativa, já que o ganho de
resistência dos 7 aos 28 dias de cura foi bastante similar para os três níveis estudados.
e) Tempo de cura
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o Os maiores valores de RT foram obtidos aos 28 dias de cura, para todas as combinações de
fatores analisados neste estudo.
Figura 5.3: Efeitos principais dos fatores estudados na RT
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Figura 5.4: Efeitos principais dos fatores estudados e suas interações na RT
5.1.3. Módulo de resiliência diametral
Na Tabela 5.4 são apresentados os resultados da ANOVA para a resposta módulo de resiliência.
Observa-se que todos os fatores foram significativos nesse parâmetro mecânico, sendo o tempo de
cura o que se mostrou mais significativo, dado o elevado valor de F calculado, seguido pelo teor de
cimento e a energia de compactação.
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Tabela 5.4: Resultados da ANOVA para o MR
Fatores e Interações Grau de
Liberdade Soma dos
Quadrados F
Calculado F
Tabelado P Significativo
Fonte de Agregados (A) 1 103458153 13,06 3,84 0,000 Sim
Energia de Compactação (B) 1 405813280 51,21 3,84 0,000 Sim
Teor de Cimento (C) 2 2590741986 163,46 3,00 0,000 Sim
Umidade (D) 2 66225388 4,18 3,00 0,017 Sim
Dias de Cura (E) 1 2435617844 307,34 3,84 0,000 Sim
(A)x(B) 1 164936042 20,81 3,84 0,000 Sim
(A)x(C) 2 37480873 2,36 3,00 0,097 Não
(A)x(D) 2 105031611 6,63 3,00 0,002 Sim
(A)x(E) 1 879751 0,11 3,84 0,739 Não
(B)x(C) 2 8584511 0,54 3,00 0,583 Não
(B)x(D) 2 134726042 8,5 3,00 0,000 Sim
(B)x(E) 1 27810301 3,51 3,84 0,063 Não
(C)x(D) 4 92907209 2,93 2,37 0,022 Sim
(C)x(E) 2 138066477 8,71 3,00 0,000 Sim
(D)x(E) 2 33373815 2,11 3,00 0,125 Não
Erro 189 1497782856
Total 215 7843436138
Nas Figuras 5.5 e 5.6 apresenta-se de forma gráfica a influência dos fatores avaliados e suas
interações na resposta MR. Dessas figuras podem ser realizadas as seguintes afirmações:
a) Fonte de agregados
o Os valores de módulo de resiliência foram maiores nas misturas de BGTC com agregados
basálticos, como mostra a Figura 5.5;
o Na Figura 5.6 observa-se que na energia intermediária os valores médios de MR foram muito
próximos para a BGTC com os dois tipos de agregados, contudo, na energia modificada os
agregados basálticos apresentaram maior valor de MR, o que indica a significância dessa
interação;
o Com relação à interação com o teor de cimento, o comportamento foi similar para a BGTC
com as duas fontes de agregados. O maior ganho acontece de 2% para 3% de cimento, dada
a maior inclinação da reta nesse segmento, quando comparada com a reta de 3% para 4% de
cimento na Figura 5.6;
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o Na BGTC com basalto o maior valor de MR médio foi obtido nos CPs compactados na
umidade ótima, enquanto que na BGTC com granito o maior valor é na condição de umidade
ótima -1%. Esse comportamento denota a significância estatística dessa interação;
o O ganho de rigidez com o tempo de cura foi similar para a BGTC com agregados graníticos e
basálticos.
b) Energia de compactação
o Nota-se na Figura 5.5 que os maiores valores de MR médio foram obtidos em corpos de
prova compactados com a energia modificada;
o O incremento de rigidez conforme aumenta o teor de cimento é similar para as duas
energias de compactação utilizadas;
o Observa-se na Figura 5.6 que o emprego de umidades crescentes afetou pouco a BGTC
compactada na energia modificada, mas na energia intermediária a umidade ótima produziu
os CPs com maior MR médio;
o O aumento do MR com o tempo de cura é similar para as duas energias de compactação
utilizadas.
c) Teor de Cimento
o Verificou-se também neste parâmetro que o incremento do teor de cimento Portland
aumenta o MR médio da BGTC (Figura 5.5);
o As misturas de BGTC com 2% e 3% de cimento apresentaram os maiores valores de MR nos
CPs compactados na umidade ótima, enquanto que na energia modificada os máximos
valores médios foram obtidos na umidade ótima +1%;
o Com relação à interação do teor de cimento com o tempo de cura, nota-se na Figura 5.6 que
os maiores ganhos dos 7 aos 28 dias de cura foi obtido na BGTC com 3% e 4%.
d) Teor de umidade
o Na Figura 5.5 observa-se que, o maior valor médio de MR foi obtido na condição em que os
CPs foram moldados na umidade ótima. O emprego de 1% acima ou abaixo da umidade
ótima produziu misturas de BGTC que, na média, apresentaram menores valores de MR;
o A interação com o tempo de cura mostra que o ganho de resistência com o decorrer do
tempo foi muito parecido para as três condições de umidade.
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e) Tempo de cura
o Os valores médios de módulo de resiliência mostram que a cura dos CPs durante 28 dias
promoveu um incremento notável nesse parâmetro, quando comparados com os valores
obtidos aos 7 dias de cura.
Figura 5.5: Efeitos principais dos fatores estudados no MR
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Figura 5.6: Efeitos principais dos fatores estudados e suas interações no MR
5.1.4. Módulo dinâmico
A análise realizada nesta seção para o módulo dinâmico foi restrita aos resultados obtidos com
carregamento na frequência de 25Hz, já que para as outras frequências o comportamento foi
similar. Na Tabela 5.5 são apresentados os resultados da ANOVA para a resposta módulo dinâmico
obtido na frequência de 25Hz. Assim como foi notado nos parâmetros mecânicos de RCS, RT e MR,
todos os fatores estudados foram significativos na resposta MD, com destaque para o teor de
cimento e o tempo de cura.
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Tabela 5.5: Resultados da ANOVA para o MD na frequência de 25Hz
Fatores e Interações Grau de
Liberdade Soma dos
Quadrados F
Calculado F
Tabelado P Significativo
Fonte de Agregados (A) 1 98185634 49,89 3,84 0,000 Sim
Energia de Compactação (B) 1 92318653 46,91 3,84 0,000 Sim
Teor de Cimento (C) 2 1975178393 501,84 3,00 0,000 Sim
Umidade (D) 2 324350868 82,41 3,00 0,000 Sim
Dias de Cura (E) 1 828006874 420,75 3,84 0,000 Sim
(A)x(B) 1 1770542 0,9 3,84 0,344 Não
(A)x(C) 2 128917 0,03 3,00 0,968 Não
(A)x(D) 2 21486172 5,46 3,00 0,005 Sim
(A)x(E) 1 29418156 14,95 3,84 0,000 Sim
(B)x(C) 2 78730875 20 3,00 0,000 Sim
(B)x(D) 2 26688744 6,78 3,00 0,001 Sim
(B)x(E) 1 1305423 0,66 3,84 0,416 Não
(C)x(D) 4 29976491 3,81 2,37 0,005 Sim
(C)x(E) 2 189440656 48,13 3,00 0,000 Sim
(D)x(E) 2 42774989 10,87 3,00 0,000 Sim
Erro 189 371942794
Total 215 4111704182
Os resultados apresentados na Tabela 5.5 também podem ser visualizados nas Figuras 5.7 e 5.8.
Dessas figuras podem ser realizadas as seguintes afirmações:
a) Fonte de agregados
o O emprego de agregados basálticos na BGTC promoveu misturas com maiores valores
médios de MD, quando comparados com os agregados graníticos. Foi citado anteriormente
neste relatório que, esse comportamento pode ser atribuído à menor degradação desses
agregados durante a compactação dos CPs com o soquete Proctor grande;
o O incremento da energia de compactação, da intermediária para a modificada, produziu
ganhos muito similares na BGTC com as duas fontes de agregados;
o O ganho de rigidez devido ao incremento de cimento Portland nas misturas foi igual na
BGTC com agregados graníticos e basálticos;
o O incremento do teor de umidade reduziu o valor do módulo dinâmico médio, com maior
notoriedade na BGTC com agregados basálticos;
o O tempo de cura promoveu maior ganho de rigidez nas misturas com agregados basálticos,
quando comparados com os agregados graníticos.
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b) Energia de compactação
o A energia modificada produziu misturas de BGTC com os maiores valores médios de MD,
como mostra a Figura 5.7;
o A interação da energia de compactação com o fator teor de cimento mostra, na Figura 5.8, o
maior ganho de rigidez nas misturas de BGTC compactadas na energia modificada, conforme
aumenta o teor de cimento;
o A rigidez da BGTC decresce conforme aumenta o teor de umidade de compactação, e essa
redução é mais notória nos CPs compactados na energia intermediária;
o O aumento do MD médio com o tempo de cura é similar nos corpos de prova compactados
na energia modificada e intermediária, indicando a não significância estatística dessa
interação.
c) Teor de Cimento
o A Figura 5.7 comprova que o incremento do teor de cimento na BGTC aumenta o valor médio
do módulo dinâmico, quase triplicando o valor, quando comparada a BGTC com 2% e com
4% de cimento Portland;
o A perda de rigidez devido ao incremento do teor de umidade é mais acentuada na BGTC com
4% de cimento, quando comparada com as misturas com 2% e 3%;
o O tempo de cura é mais favorável no incremento do módulo dinâmico nas misturas de BGTC
com 4% de cimento.
d) Teor de umidade
o Nota-se na Figura 5.7 que, conforme se incrementa o teor de umidade, o módulo dinâmico
médio é reduzido;
o Com relação ao tempo de cura, as misturas com menor conteúdo de umidade (abaixo da
ótima), apresentaram maior ganho de rigidez dos 7 aos 28 dias de cura, indicando a
significância estatística dessa interação de fatores.
e) Tempo de cura
o Comprovou-se também no parâmetro mecânico de módulo dinâmico que conforme o tempo
de cura é incrementado, a rigidez das misturas de BGTC tende a aumentar.
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Figura 5.7: Efeitos principais dos fatores estudados no MD na frequência de 25Hz
Figura 5.8: Efeitos principais dos fatores estudados e suas interações no MD na frequência de 25Hz
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Nas Tabelas 5.6 e 5.7 também são apresentados os resultados da ANOVA para a resposta módulo
dinâmico na frequência de 10Hz e 1Hz, respectivamente. Esses resultados também são
apresentados graficamente das Figuras 5.9 a 5.12. De modo geral, as tendências e comportamento
dos fatores e suas interações são similares às observadas para o módulo dinâmico na frequência de
25Hz.
Tabela 5.6: Resultados da ANOVA para o MD com carregamento na frequência de 10Hz
Fatores e Interações Grau de
Liberdade Soma dos
Quadrados F
Calculado F
Tabelado P Significativo
Fonte de Agregados (A) 1 88713635 49,57 3,84 0,000 Sim
Energia de Compactação (B) 1 93874036 52,45 3,84 0,000 Sim
Teor de Cimento (C) 2 1663919903 464,83 3,00 0,000 Sim
Umidade (D) 2 389510369 108,81 3,00 0,000 Sim
Dias de Cura (E) 1 566172719 316,33 3,84 0,000 Sim
(A)x(B) 1 8434279 4,71 3,84 0,031 Sim
(A)x(C) 2 25865383 7,23 3,00 0,001 Sim
(A)x(D) 2 20125729 5,62 3,00 0,004 Sim
(A)x(E) 1 35805097 20 3,84 0,000 Sim
(B)x(C) 2 55447233 15,49 3,00 0,000 Sim
(B)x(D) 2 32081906 8,96 3,00 0,000 Sim
(B)x(E) 1 11585836 6,47 3,84 0,012 Sim
(C)x(D) 4 45348782 6,33 2,37 0,000 Sim
(C)x(E) 2 194510077 54,34 3,00 0,000 Sim
(D)x(E) 2 48925719 13,67 3,00 0,000 Sim
Erro 189 338273734
Total 215 3618594437
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Tabela 5.7: Resultados da ANOVA para o MD com carregamento na frequência de 1Hz
Fatores e Interações Grau de
Liberdade Soma dos
Quadrados F
Calculado F
Tabelado P Significativo
Fonte de Agregados (A) 1 108294831 58,67 3,84 0,000 Sim
Energia de Compactação (B) 1 98564907 53,4 3,84 0,000 Sim
Teor de Cimento (C) 2 1638067192 443,75 3,00 0,000 Sim
Umidade (D) 2 340596589 92,27 3,00 0,000 Sim
Dias de Cura (E) 1 499694130 270,73 3,84 0,000 Sim
(A)x(B) 1 7344800 3,98 3,84 0,047 Sim
(A)x(C) 2 27173259 7,36 3,00 0,001 Sim
(A)x(D) 2 15743006 4,26 3,00 0,015 Sim
(A)x(E) 1 29219650 15,83 3,84 0,000 Sim
(B)x(C) 2 49557814 13,43 3,00 0,000 Sim
(B)x(D) 2 32677731 8,85 3,00 0,000 Sim
(B)x(E) 1 11430540 6,19 3,84 0,014 Sim
(C)x(D) 4 54889034 7,43 2,37 0,000 Sim
(C)x(E) 2 188118392 50,96 3,00 0,000 Sim
(D)x(E) 2 38776428 10,5 3,00 0,000 Sim
Erro 189 348840958
Total 215 3488989263
Figura 5.9: Efeitos principais dos fatores estudados no MD na frequência de 10Hz
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Figura 5.10: Efeitos principais dos fatores estudados e suas interações no MD na frequência de 10Hz
Figura 5.11: Efeitos principais dos fatores estudados no MD na frequência de 1Hz
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Figura 5.12: Efeitos principais dos fatores estudados e suas interações no MD na frequência de 1Hz
5.2. MODELAGEM DOS PARÂMETROS MECÂNICOS
Nesta seção do relatório são apresentadas algumas modelagens dos parâmetros mecânicos de RCS,
RT, MR e MD. Os modelos apresentados permitem estimar esses parâmetros em função de
propriedades dos materiais e características de produção da brita graduada tratada com cimento.
5.2.1. Modelos para estimar a resistência à compressão simples (RCS)
Para estimar a RCS da brita graduada tratada com cimento é proposto o modelo linear apresentado
na Equação 5.1, em função dos fatores avaliados neste estudo: energia de compactação, densidade
dos agregados, teor de cimento, tempo de cura e desvio do teor de umidade da mistura de BGTC.
Nota-se que o modelo tem um elevado coeficiente de determinação (R2), indicando o bom ajuste do
modelo aos valores observados nos ensaios laboratoriais.
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(R2=0,93) Equação 5.1
Onde:
RCS = Resistência à compressão simples em MPa;
E = energia de compactação em kgfcm/cm3, (Energia Intermediária = 12,9 kgfcm/cm3;
Energia Modificada 27,2 kgfcm/cm3);
= massa específica real dos agregados em kgf/cm3;
C = teor de cimento (%);
T = tempo de cura em dias;
W = desvio de umidade em porcentagem (0% para a umidade ótima).
Na Figura 5.13 é apresentado um gráfico que confronta os valores de RCS de ensaio com os valores
de RCS estimado. Nota-se que os valores estão muito próximos da linha de igualdade, o que se
traduz como um bom ajuste do modelo proposto.
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Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 129 -
Figura 5.13: RCS obtido nos ensaios de laboratório versus o RCS estimado pela Equação 5.1
Para o caso em que não se introduza como variável o desvio da umidade para estimar a RCS,
propõe-se o modelo potencial da Equação 5.2, também com um R2 excelente. Na Figura 5.14
observa-se os valores de RCS estimados são muito próximos aos observados nos ensaios
laboratoriais.
(R2=0,92) Equação 5.2
Onde:
RCS = Resistência à compressão simples em kPa;
E = energia de compactação em kgfcm/cm3, (Energia Intermediária = 12,9 kgfcm/cm3;
Energia Modificada 27,2 kgfcm/cm3);
= massa específica real dos agregados em kgf/cm3;
C = teor de cimento (%);
T = tempo de cura em dias.
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00
RC
S es
tim
ado
(M
Pa)
RCS de ensaio (MPa)
Centro de Pesquisas Rodoviárias
Estudo da Influência do teor de cimento Portland, da Energia de Compactação e da Umidade no Comportamento
Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 130 -
Figura 5.14: RCS obtido nos ensaios de laboratório versus o RCS estimado pela Equação 5.2
5.2.2. Modelos para estimar a resistência à tração (RT)
Para o parâmetro de resistência à tração da BGTC também são propostos modelos em função das
características dos materiais e da produção da mistura, apresentados nas Equações 5.3 e 5.4. Nas
Figuras 5.15 e 5.16 são apresentados gráficos para comparar os resultados de laboratório com os
resultados estimados nos modelos propostos. Nota-se que existe um bom ajuste dos modelos, o que
pode indicar uma boa correlação dos fatores aqui estudados com a resposta RT.
(R2=0,92) Equação 5.3
Onde:
RT = Resistência à tração em MPa;
E = energia de compactação em kgfcm/cm3, (Energia Intermediária = 12,9 kgfcm/cm3;
Energia Modificada 27,2 kgfcm/cm3);
= massa específica real dos agregados em kgf/cm3;
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00
RC
S es
tim
ado
(M
Pa)
RCS de ensaio (MPa)
Centro de Pesquisas Rodoviárias
Estudo da Influência do teor de cimento Portland, da Energia de Compactação e da Umidade no Comportamento
Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 131 -
C = teor de cimento (%);
T = tempo de cura em dias;
W = desvio de umidade em porcentagem (0% para a umidade ótima).
Figura 5.15: RT obtido nos ensaios de laboratório versus o RT estimado pela Equação 5.3
(R2=0,88) Equação 5.4
Onde:
RT = Resistência à tração em kPa;
E = energia de compactação em kgfcm/cm3, (Energia Intermediária = 12,9 kgfcm/cm3;
Energia Modificada 27,2 kgfcm/cm3);
= massa específica real dos agregados em kgf/cm3;
C = teor de cimento (%);
T = tempo de cura em dias.
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40
RT
esti
mad
o (
MP
a)
RT de ensaio (MPa)
Centro de Pesquisas Rodoviárias
Estudo da Influência do teor de cimento Portland, da Energia de Compactação e da Umidade no Comportamento
Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 132 -
Figura 5.16: RT obtido nos ensaios de laboratório versus o RT estimado pela Equação 5.4
Na Equação 5.5 também é apresentado um modelo para estimar a resistência à tração em função da
resistência à compressão simples, que é um ensaio usualmente utilizado na dosagem da BGTC.
Nesse modelo nota-se que a RT é aproximadamente 11% da RCS, valor muito próximo ao sugerido
por Balbo (1993). Na Figura 5.17 pode-se observar o bom ajuste dessa correlação entre a RT e a
RCS.
(R2=0,86) Equação 5.5
Onde:
RT = Resistência à tração em MPa;
RT = Resistência à compressão simples em MPa;
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40
RT
esti
mad
o (
MP
a)
RT de ensaio (MPa)
Centro de Pesquisas Rodoviárias
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Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 133 -
Figura 5.17: Previsão da RT em função da RCS
5.2.3. Modelos para estimar o módulo de resiliência (MR)
O parâmetro módulo de resiliência poderia ser estimado também em função dos fatores
investigados neste estudo. Na Equação 5.6 propõe-se um modelo linear que correlaciona a rigidez
da BGTC com a energia de compactação, massa específica real dos agregados, teor de cimento,
tempo de cura e desvio da umidade.
(R2=0,96) Equação 5.6
Onde:
MR = Módulo de Resiliência em MPa;
E = energia de compactação em kgfcm/cm3, (Energia Intermediária = 12,9 kgfcm/cm3;
Energia Modificada 27,2 kgfcm/cm3);
= massa específica real dos agregados em kgf/cm3;
T = tempo de cura em dias;
y = 0,1114x R² = 0,8593
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00
Res
istê
nci
a à
Traç
ão (
MP
a)
Resistência à Compressão Simples (MPa)
Centro de Pesquisas Rodoviárias
Estudo da Influência do teor de cimento Portland, da Energia de Compactação e da Umidade no Comportamento
Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 134 -
C = teor de cimento (%);
W = desvio de umidade em porcentagem (0% para umidade ótima).
Na Figura 5.18 apresenta-se a confrontação dos resultados de MR obtidos no programa
experimental de laboratório com os valores de MR estimados pelo modelo da Equação 5.6.
Novamente, a aproximação dos pontos da linha de igualdade indica o bom ajuste do modelo
proposto.
Figura 5.18: MR obtido nos ensaios de laboratório versus o MR estimado pela Equação 5.6
Também é proposto um modelo potencial sem a inclusão do desvio de umidade na Equação 5.7. O
coeficiente de determinação e a proximidade dos pontos da linha de igualdade da Figura 5.19
indicam um bom ajuste desse modelo.
(R2=0,98) Equação 5.7
Onde:
MR = Módulo de Resiliência em MPa;
0
10.000
20.000
30.000
0 10.000 20.000 30.000
MR
est
imad
o (
MP
a)
MR de ensaio (MPa)
Centro de Pesquisas Rodoviárias
Estudo da Influência do teor de cimento Portland, da Energia de Compactação e da Umidade no Comportamento
Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 135 -
E = energia de compactação em kgfcm/cm3, (Energia Intermediária = 12,9 kgfcm/cm3;
Energia Modificada 27,2 kgfcm/cm3);
= massa específica real dos agregados em kgf/cm3;
C = teor de cimento (%);
T = tempo de cura em dias.
Figura 5.19: MR obtido nos ensaios de laboratório versus o MR estimado pela Equação 5.7
Nas Figuras 5.20 e 5.21 são apresentadas as correlações da RCS e da RT com o MR,
respectivamente. Nota-se que não há uma boa correlação entre esses parâmetros usualmente
utilizados na dosagem da BGTC com sua rigidez. Contudo, na equação 5.8 é apresentado um modelo
linear para estimar o MR em função da RCS, com um coeficiente de determinação (R2) regular. Na
Figura 5.22 apresenta-se a comparação dos valores estimados por esse modelo com os valores
obtidos em ensaios de laboratório.
0
10.000
20.000
30.000
0 10.000 20.000 30.000
MR
est
imad
o (
MP
a)
MR de ensaio (MPa)
Centro de Pesquisas Rodoviárias
Estudo da Influência do teor de cimento Portland, da Energia de Compactação e da Umidade no Comportamento
Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 136 -
Figura 5.20: Correlação da resistência à compressão simples com o módulo de resiliência
Figura 5.21: Correlação da resistência à tração com o módulo de resiliência
y = 3576,7x R² = 0,3624
0
7.500
15.000
22.500
30.000
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0
Mó
du
lo d
e R
esili
ênci
a (M
Pa)
RCS (MPa)
y = 31367x R² = 0,3023
0
7.500
15.000
22.500
30.000
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20
Mó
du
lo d
e R
esi
liên
cia
(MP
a)
Resistência à Tração (MPa)
Centro de Pesquisas Rodoviárias
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Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 137 -
(R2=0,58) Equação 5.8
Onde:
MR = Módulo de Resiliência em MPa;
RCS = Resistência à compressão simples em MPa.
Figura 5.22: Previsão do MR em função da RCS
Na Equação 5.9 é apresentado um modelo para estimar o módulo de resiliência em função da
resistência à tração. O R2 desse modelo e a Figura 5.23 indicam um ajuste regular desse modelo
proposto.
(R2=0,71) Equação 5.9
Onde:
MR = Módulo de Resiliência em MPa;
RT = Resistência à tração em MPa.
y = 2311,5x + 5984,6 R² = 0,5753
0
10.000
20.000
30.000
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0
Mó
du
lo d
e R
esili
ênci
a (M
Pa)
Resistência à Compressão Simples (MPa)
Centro de Pesquisas Rodoviárias
Estudo da Influência do teor de cimento Portland, da Energia de Compactação e da Umidade no Comportamento
Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 138 -
Figura 5.23: Previsão do MR em função da RT
É possível estimar o MR em função da RCS e da RT de forma simultânea com o modelo proposto na
Equação 5.10. Esse modelo apresenta um ajuste regular (R2=0,68), como mostra também a Figura
5.24.
(R2=0,68) Equação 5.10
Onde:
MR = Módulo de Resiliência em MPa;
RCS = Resistência à compressão simples em kPa;
RT = Resistência à tração em kPa;
y = 19033x + 6972,2 R² = 0,7105
0
10.000
20.000
30.000
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20
Mó
du
lo d
e R
esili
ênci
a (M
Pa)
Resistência à Tração (MPa)
Centro de Pesquisas Rodoviárias
Estudo da Influência do teor de cimento Portland, da Energia de Compactação e da Umidade no Comportamento
Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 139 -
Figura 5.24: Previsão do MR em função da RCS e RT (Equação 5.10)
5.2.3. Modelos para estimar o módulo dinâmico (MD)
O módulo dinâmico da BGTC também pode ser estimado em função das propriedades dos materiais
e das características da mistura, como mostra o modelo apresentado na Equação 5.11. Esse modelo
apresenta um excelente ajuste com elevado coeficiente de determinação e, como mostra a Figura
5.25, com os pontos muito próximos à linha de igualdade.
(R2=0,96) Equação 5.11
Onde:
MD = Módulo Dinâmico com 1Hz em MPa;
E = energia de compactação em kgfcm/cm3, (Energia Intermediária = 12,9 kgfcm/cm3;
Energia Modificada 27,2 kgfcm/cm3);
= massa específica real dos agregados em kgf/cm3;
T = tempo de cura em dias;
C = teor de cimento (%);
0
10.000
20.000
30.000
0 10.000 20.000 30.000
MR
est
imad
o (
MP
a)
MR de ensaio (MPa)
Centro de Pesquisas Rodoviárias
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Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 140 -
W = desvio de umidade, (0% para a umidade ótima).
Figura 5.25: MD 25Hz obtido nos ensaios de laboratório versus o MD 25Hz estimado pela Equação 5.11
O módulo dinâmico na frequência de 25 Hz também poderia ser estimado em função da resistência
à compressão simples que é o parâmetro mais comumente determinado em laboratório. Na
Equação 5.12 apresenta-se um modelo com ajuste regular, como mostra a Figura 5.26.
(R2=0,73) Equação 5.12
Onde:
MD = Módulo Dinâmico com 25Hz em MPa;
RCS = Resistência à compressão simples em MPa.
0
10.000
20.000
0 10.000 20.000
MD
25
Hz
est
imad
o (
MP
a)
MD 25Hz de ensaio (MPa)
Centro de Pesquisas Rodoviárias
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Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 141 -
Figura 5.26: Previsão do MD 25Hz em função da RCS
A resistência à tração também poderia ser utilizada para prever o MD na frequência de 25Hz, como
mostra o modelo apresentado na Equação 5.13. Esse modelo apresenta um ajuste regular conforme
indica seu coeficiente de determinação e a Figura 5.27.
(R2=0,70) Equação 5.13
Onde:
MD = Módulo Dinâmico com 25Hz em MPa;
RT = Resistência à tração em MPa.
y = 1902,3x + 1166,8 R² = 0,7266
0
10.000
20.000
30.000
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00
Mó
du
lo D
inâm
ico
25
Hz
(MP
a)
Resistência à Compressão Simples (MPa)
Centro de Pesquisas Rodoviárias
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Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 142 -
Figura 5.27: Previsão do MD 25Hz em função da RT
É também possível utilizar tanto a RCS e a RT simultaneamente para estimar o módulo dinâmico,
como mostra o modelo apresentado na Equação 5.14. O modelo apresenta um ajuste bom, como
mostra a Figura 5.28.
(R2=0,75) Equação 5.14
Onde:
MD = Módulo Dinâmico com 25Hz em MPa;
RCS = Resistência à compressão simples em kPa.
RT = Resistência à tração em kPa.
y = 13871x + 2720,3 R² = 0,7038
0
10.000
20.000
30.000
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20
Mó
du
lo D
inâm
ico
25
Hz
(MP
a)
Resistência à Tração (MPa)
Centro de Pesquisas Rodoviárias
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Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 143 -
Figura 5.28: Previsão do MD 1Hz em função da RCS e RT (Equação 5.14)
Nas Figuras 5.29 e 5.30 apresentam-se correlações entre o módulo de resiliência e módulo
dinâmico na frequência de 25Hz e 1Hz, respectivamente. Nota-se que a correlação é de regular a
má, sendo que os valores obtidos no ensaio de módulo dinâmico são menores aos obtidos no ensaio
de módulo de resiliência, principalmente para o módulo dinâmico com frequência de 1Hz. Essa
diferença pode ser atribuída principalmente à forma de aplicação do carregamento e às dimensões
diferentes dos corpos de prova.
0
10.000
20.000
30.000
0 10.000 20.000 30.000
MD
25
Hz
esti
mad
o (
MP
a)
MD 25Hz de ensaio (MPa)
Centro de Pesquisas Rodoviárias
Estudo da Influência do teor de cimento Portland, da Energia de Compactação e da Umidade no Comportamento
Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 144 -
Figura 5.29: Correlação entre o MR e MD para 25Hz de Frequência
Figura 5.30: Correlação entre o MR e MD para 1Hz de Frequência
y = 0,5654x R² = 0,5344
0
10.000
20.000
30.000
0 10.000 20.000 30.000
Mó
du
lo D
inâm
ico
25
Hz
(MP
a)
Módulo de Resiliência (MPa)
y = 0,4068x R² = 0,457
0
10.000
20.000
30.000
0 10.000 20.000 30.000
Mó
du
lo D
inâm
ico
1H
z (M
Pa)
Módulo de Resiliência (MPa)
Centro de Pesquisas Rodoviárias
Estudo da Influência do teor de cimento Portland, da Energia de Compactação e da Umidade no Comportamento
Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 145 -
6. CONCLUSÕES
O objetivo deste estudo foi avaliar a influência de algumas variáveis no comportamento mecânico
da brita graduada tratada com cimento (BGTC) por meio de um programa laboratorial utilizando-se
a técnica de planejamento e análise de experimentos fatoriais. As variáveis de análise selecionadas
foram: a fonte de agregados, o teor de cimento Portland, o tempo de cura, o teor de umidade e a
energia de compactação. A combinação dessas variáveis originou um total de 72 experimentos.
Para avaliar o comportamento mecânico da BGTC foram empregados os parâmetros: resistência à
compressão simples (RCS), resistência à tração por compressão diametral (RT), módulo de
resiliência (MR) e módulo dinâmico (MD).
Na continuação são apresentadas algumas observações realizadas com relação ao emprego dos
ensaios laboratoriais empregados para caracterizar o comportamento mecânico da BGTC neste
estudo. Também apresentam-se as principais conclusões desenhadas a partir dos resultados
obtidos no programa laboratorial e dos modelos aqui propostos para estimar os parâmetros
mecânicos.
6.1. ENSAIOS LABORATORIAIS
O ensaio de compressão simples é tradicionalmente utilizado para fixar o teor de cimento Portland
necessário para atender aos critérios de resistência da BGTC. Neste estudo foram utilizados corpos
de provas com as dimensões de 100mm de diâmetro e 200mm de altura, compactados com soquete
Proctor grande. De modo geral foi fácil trabalhar com estes CPs e praticamente não houve
necessidade de repetição de ensaios além dos planejados. Os resultados de resistência à
compressão simples foram consistentes com os CPs nestas dimensões e o desvio padrão obtido foi
baixo na maioria das combinações de variáveis.
Os CPs empregados no ensaio de módulo dinâmico foram iguais aos utilizados no ensaio de
compressão simples. Nesse ensaio de carregamento axial cíclico também obtiveram-se resultados
satisfatórios no que diz respeito à repetibilidade dos valores e houve necessidade de repetir poucos
ensaios. De modo geral, o ensaio foi realizado com certa simplicidade por meio da fixação de LVDTs
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Estudo da Influência do teor de cimento Portland, da Energia de Compactação e da Umidade no Comportamento
Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 146 -
no corpo de prova em curto período de tempo. Os valores mais elevados foram obtidos nas
frequências mais altas e, conforme a frequência foi reduzida, os valores de módulo dinâmico
também diminuíram, indicando a dependência da BGTC com a frequência de carregamento,
conforme também é citado na ASTM C469 para o concreto de cimento Portland.
No ensaio de compressão diametral para determinação da resistência à tração foram utilizados
corpos de prova de 100mm de diâmetro e 60mm de altura compactados com soquete Proctor
grande. De modo geral a compactação desses CPs foi rápida, mas, obtiveram-se valores de desvio
padrão elevados, motivo pelo qual em certas combinações de variáveis da BGTC houve necessidade
de moldar mais réplicas do que as planejadas para obter resultados consistentes.
O módulo de resiliência foi determinado em corpos de prova iguais aos utilizados no ensaio de
resistência à tração por compressão diametral. Assim como foi observado no ensaio de RT, no
ensaio de MR foi necessário repetir várias vezes algumas combinações de BGTC para poder obter
resultados consistentes. Os valores de rigidez obtidos neste ensaio foram superiores aos obtidos no
ensaio de módulo dinâmico. De modo geral, os valores de MD obtidos na frequência de 25Hz foram
os que mais se aproximaram aos valores de MR. Contudo vale salientar que este ensaio foi realizado
de forma mais rápida e simples, quando comparado com a moldagem dos CPs e execução do ensaio
de módulo dinâmico.
Com relação à umidade utilizada na compactação dos corpos de prova, apenas os corpos de prova
na umidade ótima alcançaram grau de compactação satisfatório, sendo que nas umidades 1% acima
e abaixo da ótima, o grau de compactação foi sempre inferior.
6.2. INFLUÊNCIA DOS FATORES AVALIADOS
A ferramenta estatística análise de variância (ANOVA) foi utilizada para auxiliar na análise da
influência dos fatores e suas interações na avaliação dos parâmetros mecânicos. Dessa análise,
foram realizadas as seguintes conclusões.
Teor de cimento Portland
De modo geral, verificou-se que o incremento do teor de cimento promoveu o aumento da
resistência à compressão simples, da resistência à tração, do módulo de resiliência e do módulo
dinâmico. Assim, este fator foi estatisticamente significativo para todos os parâmetros avaliados.
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Estudo da Influência do teor de cimento Portland, da Energia de Compactação e da Umidade no Comportamento
Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 147 -
As normativas nacionais especificam o emprego da BGTC com teores de cimento de 3% a 5% de
cimento Portland, contudo, neste estudo optou-se por avaliar os teores de 2% a 4%. O intuito foi
verificar se, com 2% de cimento Portland seria possível atender os valores mínimos de resistência à
compressão simples (>3,50MPa) na energia modificada de compactação. Essa hipótese foi
constatada na BGTC com agregados basálticos, mas não para a BGTC com agregados graníticos. Já
no parâmetro resistência à tração, as combinações de BGTC com 2% apresentaram valores médios
que oscilaram de 0,20 a 0,30MPa e nas combinações de BGTC com 4% de cimento a RT média
oscilou de 0,60 a 0,70MPa.
Com relação aos parâmetros de rigidez determinados por esforços de tração diametral e de
compressão axial, observaram-se valores elevados de módulo de resiliência e módulo dinâmico, até
alcançar valores superiores a 18.000MPa e 12.000MPa, respectivamente, nas combinações com 4%
de cimento Portland.
Teor de umidade
As misturas de BGTC foram compactadas na umidade ótima e também 1% abaixo e acima desse
valor determinado no ensaio de compactação Proctor. Observou-se que essa variação no fator é
significativamente influente para todos os parâmetros mecânicos estudados.
De modo geral, o emprego de até 1% abaixo da umidade ótima promoveu o incremento dos
parâmetros mecânicos, quando comparados com os resultados obtidos na BGTC compactada na
umidade ótima e 1% acima da umidade ótima.
Tempo de cura
Os ensaios realizados neste estudo foram executados após 7 dias e 28 dias de cura da BGTC em
câmara úmida. Verificou-se que, conforme o tempo de cura aumenta, a resistência e a rigidez da
BGTC tende a se incrementar, para todas as condições e combinações testadas.
Energia de compactação
As normas nacionais indicam a compactação da brita graduada tratada com cimento na energia
intermediária, equivalente a 12,9kgfcm/cm3. Neste estudo avaliou-se o ganho que poderia ser
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Estudo da Influência do teor de cimento Portland, da Energia de Compactação e da Umidade no Comportamento
Mecânico da BGTC para duas gêneses de agregados - 148 -
obtido pelo incremento da energia de compactação para a modificada, equivalente a
27,2kgfcm/cm3.
De modo geral, os resultados do programa laboratorial comprovaram que o incremento da energia
de compactação aumenta as características de resistência e rigidez da BGTC, de forma mais notória
nos casos em que é utilizado o agregado basáltico.
Fonte de agregados
Os agregados estudados nesta pesquisa para compor a BGTC foram o granito e o basalto. Este fator
também foi significativamente influente no comportamento mecânico da BGTC. A BGTC com
agregados basálticos apresentou valores de resistência e rigidez superiores aos observados na
BGTC com agregados graníticos.
6.3. MODELOS PROPOSTOS
No Capítulo 5 deste relatório foram apresentados modelos para estimar os parâmetros mecânicos
de RCS, RT, MR e MD. Os modelos foram desenvolvidos com base nos resultados do programa
laboratorial executado neste estudo.
Os modelos construídos em função dos fatores avaliados neste estudo (teor de cimento, energia de
compactação, teor de umidade, fonte de agregados, tempo de cura) apresentaram bons ajustes para
os dados obtidos experimentalmente, para todos os parâmetros mecânicos.
Os parâmetros RCS e RT também foram utilizados para estabelecer correlações com os parâmetros
de MR e MD. Contudo, essas correlações apresentaram um ajuste regular para estimar a rigidez da
brita graduada tratada com cimento.
Conclui-se, portanto, que os modelos em função das variáveis estabelecidas no programa
experimental são válidos para estimar os parâmetros de RCS, RT, MR e MD. Esses modelos
poderiam ser utilizados para estimar, por exemplo, a quantidade necessária de cimento para se
iniciar um programa de dosagem da BGTC, ou em projetos de dimensionamento preliminares para
estimar as tensões e deformações em uma análise mecanicista.
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6.4. CONCLUSÕES FINAIS
Neste estudo comprovou-se que o comportamento mecânico da brita graduada tratada com
cimento é influenciado pelas variáveis analisadas e suas interações. O teor de cimento, como era de
se esperar, é o fator mais influente quando comparado com os outros fatores estudados. Verificou-
se também que, conforme o tempo de cura aumenta a resistência e rigidez da BGTC também se
incrementam.
A fonte de agregados também influencia significativamente no comportamento mecânico, sendo
que os resultados de resistência e rigidez são mais elevados nas misturas de BGTC com agregados
basálticos.
A redução do teor de umidade, em torno de 1% abaixo da ótima, tende a incrementar a resistência e
rigidez da BGTC, enquanto que o incremento da umidade reduz esses parâmetros mecânicos. Esse
comportamento aponta a influência desse fator na dosagem da BGTC.
As misturas de BGTC compactadas na energia modificada apresentaram valores de resistência e
rigidez superiores àquelas moldadas na energia intermediária. Assim, conclui-se que empregar
energia de compactação mais elevada pode-se traduzir em ganhos no comportamento mecânico da
BGTC.
Finalmente, conclui-se que o comportamento mecânico da brita graduada tratada com cimento é
uma mistura muito sensível aos materiais utilizados e ao processo de sua produção, na usinagem e
na sua compactação. Essa sensibilidade evidencia a importância do controle de qualidade na
execução das obras que empregam a BGTC para, assim, atender satisfatoriamente aos critérios
especificados em projetos estruturais de pavimentos.
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