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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
PROGRAMA DE MESTRADO EM ENGENHARIA DE TRANSPORTES
CONTRIBUIÇÃO AO ESTUDO DA IMPRIMAÇÃO
BETUMINOSA DAS BASES RODOVIÁRIAS DO ESTADO
DO CEARÁ
Antonio Nobre Rabêlo
ORIENTADORA: Profª. Dra. Suelly Helena de Araújo Barroso
Fortaleza
2006
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
PROGRAMA DE MESTRADO EM ENGENHARIA DE TRANSPORTES
CONTRIBUIÇÃO AO ESTUDO DA IMPRIMAÇÃO
BETUMINOSA DAS BASES RODOVIÁRIAS DO ESTADO
DO CEARÁ
Antonio Nobre Rabêlo
Dissertação submetida ao Programa de
Mestrado em Engenharia de Transportes
da Universidade Federal do Ceará, como
parte dos requisitos para a obtenção do
título de Mestre em Ciências (M. Sc.) em
Engenharia de Transportes.
ORIENTADORA: Profª. Dra. Suelly Helena de Araújo Barroso
Fortaleza
2006
FICHA CATALOGRÁFICA
R114c RABÊLO, ANTONIO NOBRE
Contribuição ao Estudo da Imprimação Betuminosa das Bases Rodoviárias do
Estado do Ceará [manuscrito] / Antonio Nobre Rabelo, 204 f., il. color., enc.
Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2006
Orientadora: Suelly Helena de Araújo Barroso
Área de concentração: Infra-estrutura de Transportes
1. Penetração 2. Rodovia 3. Baixo Custo I. Barroso, Suelly Helena de Araújo
II. Universidade Federal do Ceará – Mestrado em Engenharia de Transportes
III. Título
CDD 388
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
RABÊLO, A. N. (2006). Contribuição ao Estudo da Imprimação Betuminosa das Bases
Rodoviárias do Estado do Ceará. Dissertação de Mestrado, Programa de Mestrado em
Engenharia do Transportes, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, CE, 204 fl.
CESSÃO DE DIREITOS
NOME DO AUTOR: Antonio Nobre Rabêlo
TÍTULO DA DISSERTAÇÃO DE MESTRADO: Contribuição ao Estudo da
Imprimação Betuminosa das Bases Rodoviárias do Estado do Ceará. Fortaleza –
Mestre/2006
É concedida à Universidade Federal do Ceará permissão para reproduzir cópias desta
dissertação de mestrado e para emprestar ou vender tais cópias somente para propósitos
acadêmicos e científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte
desta dissertação de mestrado pode ser reproduzida sem a autorização por escrito do
autor.
_________________________________
Antonio Nobre Rabêlo
Rua Joaquim Pinto II, 638, Cajaseiras
60.862-600 – FORTALEZA/CE – BRASIL
CONTRIBUIÇÃO AO ESTUDO DA IMPRIMAÇÃO BETUMINOSA DAS BASES
RODOVIÁRIAS DO ESTADO DO CEARÁ.
Antonio Nobre Rabêlo
DISSERTAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DO PROGRAMA DE
MESTRADO EM ENGENHARIA DE TRANSPORTES DA UNIVERSIDADE
FEDERAL DO CEARÁ COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS À
OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS EM ENGENHARIA DE
TRANSPORTES.
Aprovada por:
_______________________________________________
Profª. Suelly Helena de Araújo Barroso, Dra. Eng.
(Orientadora)
_______________________________________________
Prof. Jorge Barbosa Soares, Ph.D.
(Examinador Interno)
_______________________________________________
Prof. Silvrano Adonias Dantas Neto, Dr. Eng.
(Examinador Interno)
_______________________________________________
Prof. José Leomar Fernandes Júnior, Ph.D.
(Examinador Externo)
FORTALEZA, CE – BRASIL
DEZEMBRO DE 2006
iv
DEDICATÓRIA
Aos meus pais, Laura e Mosar,
À minha esposa Regina, às minhas filhas Pollyanna e Juliana e aos meus irmãos.
DEDICO.
v
AGRADECIMENTOS
O autor gostaria de expressar seus agradecimentos, primeiramente a Deus, e a todos
aqueles que de alguma forma contribuíram para realização desse trabalho:
À professora Suelly Helena de Araújo Barroso pela paciência, incentivo e
disponibilidade incessantemente dedicados durante todo o decorrer do trabalho.
Ao professor Jorge Soares pelo apoio concedido.
Ao professor Fabbri (USP) pela solução das dúvidas, aos professores Ernesto Nobre,
Lucas, Silvrano e Felipe Loureiro pelo incentivo dado no decorrer do curso.
À Asfaltos Nordeste e a PETROBRÁS pela cessão dos materiais asfálticos.
Ao amigo Veimar Nobre pelo incessante apoio e companheirismo, aos amigos Jorge
Castro, Joacy e Franklin Chaves pela relevante ajuda prestada e a todos os colegas de
turma pela boa convivência.
A todos que fazem o DERT/CE, em especial ao Dr. Qurino Ponte pela ajuda concedida
para concretização do curso de mestrado e ao Dr. Erivan Parente, Dr. Josino e Dr.
Bosco pelas informações gentilmente cedidas.
Às equipes dos Laboratórios de Química (na pessoa da Dra. Sandra Soares), Mecânica
dos Solos e de Mecânica dos Pavimentos da UFC, em particular aos laboratoristas
Clayton e Roberto Cordeiro e João Sabóia (CEFET).
A Adailton (DERT Crato), Nogueira e Peixoto (DERT Limoeiro do Norte), Miguel,
Idenor, Annie, Chaguinha, Arielton, Weiber, Barroso, Marcos Santos, Marcos Vinicius,
Lucimar, Michelle, Idenor, Bartolomeu (in memorian), Lílian, Aires, Ivone, Emanuel,
Marcondes, Joe Buttom (EUA), José Antonio, Verônica e Kamila (EUA), etc.
Meu agradecimento especial ao graduando de engenharia civil David Gomes e Juliana
Rabelo (filha) pela relevante ajuda prestada durante todas as fase do trabalho.
Ao Programa PC-01, da Rede Asfalto N/NE pelo apoio concedido.
vi
Resumo da Dissertação submetida ao PETRAN/UFC como parte dos requisitos para a
obtenção do título de Mestre em Ciências (M.Sc.) em Engenharia de Transportes.
CONTRIBUIÇÃO AO ESTUDO DA IMPRIMAÇÃO BETUMINOSA DAS BASES
RODOVIÁRIAS DO ESTADO DO CEARÁ.
ANTONIO NOBRE RABÊLO
DEZEMBRO/2006
Orientadora: Suelly Helena de Araújo Barroso
A imprimação betuminosa pode ser definida como a aplicação de uma camada
de material asfáltico sobre uma base granular, com a finalidade de melhorar suas
qualidades tecnológicas. Nos pavimentos das rodovias de baixo volume de tráfego o
papel da imprimação é ainda mais importante para o seu desempenho, tendo em vista a
reduzida espessura dos seus revestimentos, aliada à sua pouca ou inexistente função
estrutural. Esse trabalho tem como objetivo principal investigar os principais fatores que
influenciam na penetração da imprimação betuminosa para bases de pavimentos de
rodovias de baixo volume de tráfego do estado do Ceará. Para tanto, foram coletadas
amostras de solos na região do agropólo Baixo Jaguaribe, o qual foi selecionado pela
sua importância no cenário econômico e social do estado. As amostras coletadas foram
submetidas aos ensaios de caracterização, granulometria conjunta, Proctor, CBR e
expansão na energia intermediária. Para preparação dos corpos de prova submetidos aos
ensaios de imprimação foi realizada uma adaptação do processo de compactação
executado no cilindro Proctor para o cilindro Marshall. Os materiais betuminosos
empregados para execução dos ensaios de imprimação foram a emulsão RM-1C, o
asfalto diluído CM-30 e uma mistura produzida a partir da adição do líquido da
castanha de caju (LCC), ao cimento asfáltico de petróleo (CAP). Os resultados obtidos
do experimento revelaram que a imprimação é uma operação bastante complexa, que
sofre a interferência de diversos fatores, tais como: o tipo e a taxa de ligante aplicado, as
condições de preparo da superfície da base, umidade de compactação, etc. Verificou-se
também, que o LCC pode ser utilizado satisfatoriamente, à luz da penetração, como
diluente asfáltico.
vii
Abstract of Thesis submitted to PETRAN/UFC as a partial fulfillment of the
requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.) in Transportation Engineering.
CONTRIBUTION TO THE STUDY OF BITUMINOUS PRIME COAT ON ROAD´S
BASE LAYERS OF CEARÁ STATE
ANTONIO NOBRE RABÊLO
DEZEMBRO/2006
Advisor: Suelly Helena de Araújo Barroso
Bituminous prime coat can be defined as the application of an asphalt film layer
on a granular base, for the improvement of its technological qualities. In pavements
subjected to the role of the prime coats is even more important due to the reduced
thickness of the surface and its low or inexistent structural function. The purpose os this
work is to investigate the main factors that affect the penetration of the bituminous
prime coat in bases layers with traffic low volume in the state of Ceará. Soil samples
were collected in the agrozone of Baixo Jaguaribe. This region was selected because of
importance in the economic and social scene of the state. The collected samples were
submitted to characterization tests, gradation, Proctor, CBR and expansion considering
the intermediate energy. An adaptation of the compacting process was done for
preparing the samples submitted to the prime coat tests. The change in the procedure
consisted in compacting through the Marshall cylinder, instead of the Proctor cylinder.
The procedures of the Villibor’s methodology were adapted, as well. The bituminous
materials used in the prime coat tests were the emulsion RM-1C and cutback CM-30. It
was also used a binder produced with the addition of the liquid of the cashew nut (LCC)
to the asphalt cement. Results observed of the experiments had disclosed that the prime
coat is a complex material, it’s affect by many factors, such as: the type and the rate the
applied binder, the preparing conditions of the base surface, moisture content in
compaction, etc. It was also verified that the LCC can satisfactorily be used as cutback,
observing the parameter of penetration.
viii
SUMÁRIO
CAPÍTULO 1 ..................................................................................................................1
INTRODUÇÃO...............................................................................................................1
1.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS .........................................................................1
1.2. PROBLEMA DA PESQUISA............................................................................6
1.3. OBJETIVOS........................................................................................................6
1.3.1. Objetivo Geral............................................................................................... 6
1.3.2. Objetivos Específicos ................................................................................... 7
1.4. METODOLOGIA...............................................................................................7
1.5. ESTRUTURA DO TRABALHO.......................................................................8
CAPÍTULO 2 ................................................................................................................10
RODOVIAS DE BAIXO VOLUME DE TRÁFEGO................................................10
2.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS .......................................................................10
2.2. CONCEITUAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE RODOVIA DE BAIXO
VOLUME DE TRÁFEGO ..............................................................................10
2.3. IMPORTÂNCIA DAS RODOVIAS DE BAIXO VOLUME DE TRÁFEGO
............................................................................................................................13
2.4. CONCEITUAÇÃO DE PAVIMENTO DE BAIXO CUSTO.......................15
2.5. CONSIDERAÇÕES GERAIS SOBRE OS TRATAMENTOS
SUPERFICIAIS................................................................................................16
2.6. HISTÓRICO DOS PAVIMENTOS DE BAIXO CUSTO NO ESTADO DO
CEARÁ..............................................................................................................19
2.7. ELEMENTOS DE PROJETO DOS PAVIMENTOS DE BAIXO CUSTO
MAIS RECENTEMENTE EXECUTADOS NO ESTADO DO CEARÁ...25
2.7.1. Projeto Geométrico..................................................................................... 25
2.7.2. Projeto de Pavimentação............................................................................. 27
2.7.3. Projeto de Drenagem .................................................................................. 28
2.8. CONSIDERAÇÕES FINAIS...........................................................................29
ix
CAPÍTULO 3 ................................................................................................................30
IMPRIMAÇÃO BETUMINOSA ................................................................................30
3.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS .......................................................................30
3.2. CONCEITUAÇÃO E FUNÇÃO DA IMPRIMAÇÃO BETUMINOSA .....30
3.3. IMPORTÂNCIA DA PENETRAÇÃO DA IMPRIMAÇÃO PARA O BOM
DESEMPENHO DOS PAVIMENTOS ASFÁLTICOS ...............................34
3.4. ALGUNS FATORES QUE INTERFEREM NA PENETRAÇÃO DA
IMPRIMAÇÃO................................................................................................38
3.5. ESCOLHA E USO DOS MATERIAIS BETUMINOSOS PARA
IMPRIMAÇÃO................................................................................................45
3.6. USO DE MATERIAIS ALTERNATIVOS PARA IMPRIMAÇÃO............49
3.7. ESCOLHA DA TAXA DE LIGANTE............................................................54
3.8. ENSAIOS DE IMPRIMAÇÃO........................................................................60
3.9. EXECUÇÃO DA IMPRIMAÇÃO..................................................................62
3.9.1. Cuidados Preliminares ................................................................................ 62
3.9.2. Preparação da Superfície ............................................................................ 63
3.9.3. Condições do Tempo no Momento da Imprimação.................................... 64
3.9.4. Recomendações para o Controle da Imprimação ....................................... 65
3.9.5. Equipamento Utilizado para Imprimação................................................... 66
3.10. PRINCIPAIS FALHAS DOS PAVIMENTOS ASSOCIADAS À
INTERFACE ENTRE A BASE E O REVESTIMENTO.............................71
3.11. ASPECTOS AMBIENTAIS ASSOCIADOS À IMPRIMAÇÃO.................79
CAPÍTULO 4 ................................................................................................................82
CARACTERÍSTICAS GEOAMBIENTAIS DO AGROPÓLO BAIXO
JAGUARIBE.................................................................................................................82
4.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS .......................................................................82
4.2. INFORMAÇÕES GERAIS SOBRE A ÁREA DE ESTUDO.......................85
4.3. ASPECTOS ECONÔMICOS..........................................................................87
4.4. INFRA-ESTRUTURA DISPONÍVEL............................................................89
4.5. CLIMA...............................................................................................................91
4.6. GEOMORFOLOGIA E RELEVO .................................................................91
x
4.7. HIDROGRAFIA...............................................................................................93
4.8. VEGETAÇÃO...................................................................................................94
4.9. PEDOLOGIA....................................................................................................96
4.9.1. Areias Quartzosas Marinhas Distróficas ou Neossólos Quartzarênicos... 100
4.9.2. Latossolo Vermelho-Amarelo Eutrófico .................................................. 100
4.9.3. Regossolo Eutrófico.................................................................................. 101
4.9.4. Solonchack Sódico ou Gleissolo Sálico.................................................... 101
4.9.5. Vertissolos ................................................................................................ 102
4.9.6. Planossolo Solódico Ta ou Planossolo Háptico........................................ 103
4.9.7. Bruno Não Cálcico ou Luvissolo Crômico............................................... 103
4.9.8. Litólico Eutrófico e Distrófico ou Neossólo Litólico ............................... 104
4.9.9. Aluviais Eutróficos ou Neossólos Flúvicos.............................................. 105
4.9.10. Cambissolo Eutrófico ............................................................................... 105
4.9.11. Solonetz Solodizado ou Planossolo Nátrico ............................................. 106
4.9.12. Areias Quatzosas Distróficas.................................................................... 107
4.9.13. Litólico Eutrófico...................................................................................... 107
4.9.14. Podzólico Vermelho Amarelo Distrófico ou Argissolos .......................... 108
4.10. CONSIDERAÇÕES FINAIS.........................................................................108
CAPÍTULO 5 ..............................................................................................................109
MATERIAIS E MÉTODOS DE ENSAIOS.............................................................109
5.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS .....................................................................109
5.2. ESCOLHA DOS MATERIAIS......................................................................110
5.2.1. Escolha dos Solos ..................................................................................... 110
5.2.2. Escolha dos Materiais Betuminosos ......................................................... 116
5.3. O Programa Experimental.............................................................................121
5.3.1. Generalidades............................................................................................ 121
5.3.2. Ensaios com Solos .................................................................................... 121
5.3.3. Ensaios Realizados com os Materiais Betuminosos................................. 123
5.3.4. Ensaios de Imprimação............................................................................. 125
5.4. CONSIDERAÇÕES FINAIS.........................................................................137
CAPÍTULO 6 ..............................................................................................................138
APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS..........................................138
6.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS .....................................................................138
6.2. ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DOS SOLOS...................................138
6.2.1. Granulometria ........................................................................................... 139
6.2.2. Massa Específica dos Sólidos................................................................... 141
xi
6.2.3. Limite de Liquidez e Índice de Plasticidadade ......................................... 142
6.3. CLASSIFICAÇÃO HRB................................................................................142
6.4. ALGUMAS PROPRIEDADES DOS SOLOS COLETADOS....................143
6.4.1. Umidade Ótima e Densidade Aparente Seca Máxima.............................. 143
6.4.2. CBR e Expansão ....................................................................................... 143
6.5. DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS OBTIDOS NO CILINDRO
CONVENCIONAL E NO CILINDRO MARSHALL ................................144
6.5.1. Umidades Ótimas e Massas Específicas Secas Máximas......................... 144
6.6. ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS BETUMINOSOS
..........................................................................................................................146
6.6.1. Emulsão RM-1C ....................................................................................... 146
6.6.2. Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP) ...................................................... 147
6.6.3. Asfalto Diluído CM-30............................................................................. 147
6.6.4. Líquido de Castanha de Caju (LCC)......................................................... 148
6.7. RESULTADOS DOS ENSAIOS DE IMPRIMAÇÃO................................150
6.7.1. Efeito do Teor de Umidade de Compactação ........................................... 150
6.7.2. Efeito do Tipo de Ligante e da Classe do Solo......................................... 156
6.7.3. Efeito da Variação da Taxa de Ligante..................................................... 158
6.7.4. Efeito da Variação da Taxa de Irrigação Prévia ....................................... 162
6.7.5. Penetração em Função da Massa Específica Seca Máxima...................... 164
6.7.6. Penetração em Função do Tempo de Cura do Ligante ............................. 164
6.7.7. Principais Dificuldades Encontradas para Realização dos Ensaios de
Imprimação 167
6.8. CONSIDERAÇÕES FINAIS.........................................................................167
CAPÍTULO 7 ..............................................................................................................168
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES.................................................................168
7.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS .....................................................................168
7.2. PRINCIPAIS CONCLUSÕES.......................................................................168
7.2.1. Quanto aos Ensaios de Caracterização dos Solos..................................... 168
7.2.2. Quanto ao Uso do LCC como Diluente Asfáltico .................................... 169
7.2.3. Quanto à Determinação das Propriedades dos Solos................................ 169
7.2.4. Quanto aos Resultados dos Ensaios de Compactação .............................. 169
7.2.5. Quanto aos Resultados dos Ensaios de Imprimação................................. 170
7.3. SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS ...........................................172
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................................174
xii
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1: Porcentagens dos tipos de revestimento asfáltico da malha rodoviária do
estado do Ceará e suas extensões após a execução dos últimos segmentos
executados segundo a filosofia de baixo custo (DERT/CE, 2004)............ 25
Figura 2.2: Seção transversal tipo do pavimento de baixo custo (DERT/CE, 2004). ... 26
Figura 2.3: Vista panorâmica da passagem molhada sobre o rio Figueiredo, na rodovia
CE-269....................................................................................................... 28
Figura 3.1: Penetração da imprimação em função do teor de umidade e da taxa de
aplicação e do tipo de ligante betuminoso utilizado (NOGAMI,
VILLIBOR e FABBRI, 1989). .................................................................. 39
Figura 3.2: Penetração da imprimação em função do teor de umidade de compactação e
do tipo de solo da base. O gráfico da esquerda refere-se a um solo arenoso,
e o da direita a um solo argiloso (NOGAMI, VILLIBOR e FABBRI,
1989). ......................................................................................................... 41
Figura 3.3: Efeito do teor de umidade sobre a penetração da imprimação de corpos de
prova moldados com calcário britado para os diversos ligantes utilizados
por BUTTOM E MANTILLA (1994) nos ensaios de imprimação........... 42
Figura 3.4: Comparação da velocidade de evaporação do asfalto diluído CM-70 com a
da emulsão MS-10, de cura lenta (ISHAI e LIVNEH, 1984).................... 58
Figura 3.5: Comparação da velocidade de evaporação do asfalto diluído CM-30 com a
da emulsão MS-10, de cura lenta (ISHAI e LIVNEH, 1984).................... 59
Figura 3.6: Ilustração do procedimento realizado para obtenção da penetração
betuminosa em corpos de prova compactados em cilindro miniatura
(VILLIBOR, 1995). ................................................................................... 61
Figura 3.7: Detalhe de um caminhão espargidor antigo (RECKARD e RYER 2002).. 67
Figura 3.8: Equipamentos para execução e controle da imprimação (Texas Department
of Transportation, 2004). ........................................................................... 68
Figura 3.9: Posições dos bicos espargidores em relação à forma de dispersão do ligante
(Washington State Department of Transportation, 2003).......................... 69
Figura 3.10: Parte da seqüência desenvolvida para aplicação da imprimação betuminosa.
................................................................................................................... 70
xiii
Figura 3.11:Exsudação no revestimento em decorrência de uma possível taxa excessiva
de aplicação do ligante da imprimação e/ou da emulsão do tratamento
superficial (CE-187, Trecho Novo Oriente – Santa Teresa)...................... 71
Figura 3.12: Exsudação no pavimento resultante do agulhamento do agregado na base
(GREENING e PINARD (2004). .............................................................. 72
Figura 3.13: Inter-relacionamento entre a ocorrência de defeitos associados à interface
entre a base e o revestimento, com suas causas, evoluções e serviços de
conservação (FORTES, 1994). .................................................................. 73
Figura 3.14: Empolamento no revestimento oriundo da presença de sal na água utilizada
para compactação da base (SADC, 2003). ................................................ 75
Figura 3.15: Reflexão das irregularidades dos pedregulhos existentes na superfície da
base para a capa de rolamento em TSS (CHAVES, MOTTA e
BENEVIDES, 2004).................................................................................. 76
Figura 3.16: Reflexão das irregularidades dos pedregulhos existentes na superfície da
base para a capa de rolamento em tratamento superficial simples
(CHAVES, MOTTA e BENEVIDES, 2004)............................................. 77
Figura 3.17: Presença de raiz na superfície da base (CHAVES, MOTTA e
BENEVIDES, 2004).................................................................................. 77
Figura 3.18: Aspectos da má aderência entre a base e o revestimento no segmento da
CE-293/386, entre as cidades do Crato e Barbalha, sul do Ceará. ............ 78
Figura 3.19: Árvore de decisão: como aplicar, quando manter e quando eliminar a
imprimação (CROSS e SHRESTHA, 2004).............................................. 80
Figura 3.20: Efeito da chuva sobre uma imprimação ainda não totalmente curada
(CROSS e SHRESTHA, 2004).................................................................. 81
Figura 4.1: Mapa do Ceará com destaque para os 7 agropólos existentes no estado
(GIRÃO, 2000). ......................................................................................... 83
Figura 4.2: Localização geográfica e divisão municipal do agropólo Baixo Jaguaribe
(mapa fornecido pela SEAGRI, 2006)....................................................... 86
Figura 4.3: Mapa pedológico do agropólo Baixo Jaguaribe (produzido no software
AUTOCAD, a partir do mapa do IPLANCE, 1997).................................. 98
Figura 4.4: Distribuição percentual das classes de solos que ocorrem no agropólo Baixo
Jaguaribe, segundo dados do IPECE (2005).............................................. 99
Figura 5.1: Local de coleta das amostras...................................................................... 114
xiv
Figura 5.2: Processo de adição do LCC ao CAP para composição da mistura CAP/LCC.
................................................................................................................. 124
Figura 5.3: Má textura da superfície do rebaixo do corpo de prova da amostra Am-B,
compactado sem peneiramento. Observar a presença de pedregulho no
corpo de prova da direita e a desagregação do bordo no da esquerda..... 126
Figura 5.4: Diferença das dimensões entre o cilindro Proctor, o cilindro miniatura e o
cilindro Marshall utilizado para moldagem dos corpos de prova............ 127
Figura 5.5: Detalhe do disco espaçador ao qual adicionou-se um ressalto para criação
do rebaixo numa das faces do corpo de prova a ser imprimado.............. 129
Figura 5.6: Esquema de moldagem dos 360 corpos de prova imprimados na primeira
etapa do experimento............................................................................... 130
Figura 5.7: Esquema de moldagem dos 96 corpos de prova imprimados na segunda
etapa do experimento............................................................................... 132
Figura 5.8: Seqüência do procedimento para realização dos ensaios de imprimação. . 136
Figura 6.1: Curvas granulométricas das amostras de solos estudadas. ....................... 139
Figura 6.2: Curva granulométrica da areia extraída do leito do rio Jaguaribe, para
composição da amostra Am-F. ................................................................ 141
Figura 6.3: Curvas de compactação feitas nos cilindros convencional e Marshall para as
amostras estudadas................................................................................... 145
Figura 6.4: Curva de DSC do LCC............................................................................... 148
Figura 6.5: Curva de análise termogravimétrica do LCC............................................. 149
Figura 6.6: Penetração em função da umidade e do tipo de ligante utilizado (Am-A). 152
Figura 6.7: Penetração em função da umidade e do tipo de ligante utilizado (Am-B).
................................................................................................................. 153
Figura 6.8: Penetração em função da umidade e do tipo de ligante utilizado (Am-E). 153
Figura 6.9 : Penetração em função da umidade e do tipo de ligante utilizado (Am-F).154
Figura 6.10: Penetração em função da umidade e do tipo de ligante utilizado (Am-H).
................................................................................................................. 154
Figura 6.11: Penetração em função da umidade e do tipo de ligante utilizado (Am-I).
................................................................................................................. 155
Figura 6.12: Efeito da variação da classe do solo e do tipo de ligante sobre as medidas
da penetração da imprimação betuminosa............................................... 157
xv
Figura 6.13: Efeito da variação da taxa de ligante sobre as medidas da penetração da
Imprimação betuminosa para os solos da classe A-1. ............................. 160
Figura 6.14: Efeito da variação da taxa de ligante sobre as medidas da penetração da
imprimação betuminosa para os solos da classe A-4............................... 160
Figura 6.15: Extravasamento do ligante além da área do rebaixo, o que ocasionou o
“mascaramento” da medida da penetração da imprimação para a taxa de
CM-30 a 50°C.......................................................................................... 161
Figura 6.16: Penetração da imprimação betuminosa em função da variação da taxa de
irrigação prévia para os solos ensaiados das classes A-1 e A-4. ............. 163
Figura 6.17: Penetração da imprimação betuminosa para o CM-30, a 50°C, em função
da classe do solo e do tempo de cura....................................................... 165
Figura 6.18 : Penetração da imprimação betuminosa para o CAP/LCC, em função da
classe do solo e do tempo de cura............................................................ 166
xvi
LISTA DE TABELAS
Tabela 1.1: Percentual de custos dos serviços de imprimação, pavimentação e
revestimento de alguns trechos em relação ao custo total da obra............. 4
Tabela 2.1: Acesso, renda e educação em Butão (BANCO MUNIDAL, 1999). .......... 15
Tabela 2.2: Trechos pavimentados em tratamento superficial simples (DERT/CE)...... 24
Tabela 2.3: Extensão, por revestimento, das diversas rodovias que compõem o sistema
rodoviário cearense após a ligação asfáltica do restante das sedes
municipais ao restante da malha pavimentada do estado (CHAVES,
MOTTA e BENEVIDES, 2004).................................................................. 24
Tabela 2.4: Características geométricas dos pavimentos econômicos (DERT/CE, 2004).
................................................................................................................... 26
Tabela 2.5: Caracterização granulométrica dos agregados utilizados no revestimento
(CHAVES, MOTA E BENEVIDES, 2004). ............................................ 27
Tabela 3.1: Resumo das funções que a imprimação desempenha nos pavimentos
asfálticos. .................................................................................................. 32
Tabela 3.2: Tipos de ligantes utilizados pelas agências rodoviárias pertencentes à
CFLHD (CROSS e SHRESTHA, 2004).................................................... 48
Tabela 3.3: Características dos materiais alternativos ensaiados por BUTTOM e
MANTILLA (1994) para imprimação...................................................... 50
Tabela 3.4: Tipos e taxas de ligantes e tempos de cura especificados pelas agências
rodoviárias pertencentes à CFLHD (CROSS e SHRESTHA, 2004).......... 57
Tabela 3.5: Temperatura de distribuição dos ligantes asfálticos para imprimação
(CROSS e SHRESTHA, 2004). ............................................................... 65
Tabela 4.1: Informações sobre os municípios do agropólo Baixo Jaguaribe (IBGE,
2005). ......................................................................................................... 87
Tabela 4.2: Trechos do agropólo com necessidade de melhoria da pavimentação. ...... 90
Tabela 5.1: Rodovias na área do agropólo Baixo Jaguaribe com prioridade de demanda
para melhoria da pavimentação................................................................ 110
Tabela 5.2: Dados sobre a localização e a classificação expedita dos solos coletados.113
Tabela 5.3: Características do CAP 50-70 usado para formação da mistura CAP/LCC
para utilização nos ensaios de imprimação............................................... 119
xvii
Tabela 5.4: Apresentação dos parâmetros utilizados nos ensaios de compactação com o
cilindro convencional e com o cilindro Marshall..................................... 129
Tabela 6.1: Caracterização e classificação HRB das amostras coletadas para estudo. 139
Tabela 6.2: Massa específica dos sólidos das amostras estudadas. .............................. 141
Tabela 6.3: Valores do limite de liquidez e do limite de plasticidade dos solos
estudados................................................................................................. 142
Tabela 6.4: Caracterização e classificação HRB das amostras coletadas para estudo. 142
Tabela 6.5: Resultados dos ensaios de umidade ótima e massa específica aparente seca
máxima obtidos no cilindro convencional............................................... 143
Tabela 6.6: Resultados dos ensaios de CBR e Expansão das amostras de solos
estudadas................................................................................................. 143
Tabela 6.7: Umidade ótima das amostras, obtida nos cilindros Proctor e Marshall..... 144
Tabela 6.8: Características da emulsão utilizada nos ensaios de imprimação.............. 147
Tabela 6.9: Características do CAP 50-70 usado para formação da mistura CAP/LCC
para utilização nos ensaios de imprimação. ............................................. 147
Tabela 6.10: Caracterização do asfalto diluído CM-30, utilizado nos ensaios de
imprimação........................................................................................... 148
Tabela 6.11: Caracterização da mistura CAP/LCC usada nos ensaios de imprimação.150
Tabela 6.12: Penetração da imprimação em função do teor de umidade de compactação.
................................................................................................................. 151
Tabela 6.13: Penetração em função do tipo de ligante e da classe dos solos ensaiados.
................................................................................................................. 157
Tabela 6.14: Penetração em função do tipo e da taxa de ligante betuminoso aplicado.159
Tabela 6.15: Penetração da imprimação betuminosa em função das diferentes taxas de
irrigação prévia. ....................................................................................... 162
Tabela 6.16: Penetração em função do tempo de aplicação do ligante betuminoso..... 165
xviii
SIGLAS E ABREVIAÇÕES
AASHTO – American Association of State Highways and Transportation Officials
AAUF – Areia Asfáltica Usinada a Frio
AAUQ – Areia Asfáltica Usinada a Quente
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
AE-P – Asphalt Emulsion Prime
Am - Amostra
ASTM – American Society for Testing and Materials
BBD – BIRD/BNDES/BID
BID – Banco Interamericano de Desenvolvimento
BIRD – Banco Internacional para Reconstrução e Desenvolvimento
BNDES – Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social
CAGECE - Companhia de Águas e Esgoto do Ceará
CAP – Cimento Asfáltico de Petróleo
CBR – Califórnia Bearing Ratio
CBUQ – Concreto Betuminoso Usinado a Quente
CE - Ceará
CEF - Caixa Econômica Federal
CFLHD – Central Federal Lands Highway Division
CIONE - Companhia Industrial de Óleos do Nordeste
cm - centímetro
CM – Cura Média
COELCE – Companhia Energética do Ceará
COPPEAD - Centro de Estudos em Logística do Instituto de Pós-graduação e Pesquisa
em Administração da Universidade Federal do Rio de Janeiro
CP – Corpo de prova
CR – Cura Rápida
CSS-1h – Emulsão Catiônica de Cura Lenta (Base dura)
CT - Centro de Tecnologia
DAER - Departamento Autônomo de Estradas e Rodagem
Dens. demog.– Densidade demográfica
DERT/CE - Departamento de Edificações, Rodovias e Transportes do Estado do Ceará
xix
DET – Departamento de Engenharia de Transportes
DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
DNIT – Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes
D
real
– Densidade real
DSC - Sony Digital Cyber
Ec - energia de compactação
EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
EMBRATEL - Empresa Brasileira de Telecomunicações S.A.
Entrº - Entroncamento
EPR – Emulsified Petroleum Resin
EPR-1 - Emulsified Petroleum Resin
ES – Especificação de Serviço
Ext. – Extensão
FAPIJA – Federação dos Produtores de Projeto de Irrigação do Baixo Jaguaribe
Fig. - Figura
FUNCEME – Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos
GPS - Global Positioning System
hab - habitante
H = Altura
Hor. – Horizonte
H
ót -
Umidade ótima
HRB - Highway Research Board
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IBP – Instituto Brasileiro do Petróleo e Gás
IG – Índice de grupo
IPECE – Instituto de Pesquisa e Estratégia Econômica do Estado do Ceará
IPLANCE - Fundação Instituto de Planejamento do Ceará
ISC – Índice de Suporte Califórnia
km/h – Quilômetro por hora
kN – Quilo-Newton
LCC – Líquido da Castanha de Caju
LL – Limite de liquidez
LP – Limite de plasticidade
xx
LMP - Laboratório de Mecânica dos Pavimentos
LUBNOR - Lubrificantes e Derivados do Petróleo do Nordeste
LVOC – Low Volatile Organic Compound
MCT – Miniatura Compactado Tropical
ME – Método de Ensaio
Mét. - Método
MEAS – Massa Específica Aparente Seca
MS – Medium Setting
N – Número de camadas
n – Número de golpes
N/M - Não mencionado
NBR - Norma Brasileira
NUSIP – Núcleo de Suporte à Infra-estrutura e Gestão de Perímetros Públicos Irrigados
OCAPE - The Ohio Center for Asphalt Pavement Education
P - Peso
PDRI – Plano de Desenvolvimento Rural Integrado
P-EB – PROCEDIMENTO DAS ESPECIFICAÇÕES BRASILEIRAS
PEP – Penetrating Emulsion Prime
PETROBRÁS - Petróleo do Brasil S.A.
PIB – Produto Interno Bruto
PMF – Pré-Misturado a Frio
Pop. - população
Prof. – Profundidade
Proj. – Projeto
PROMOVALE – Programa de Valorização Rural do Baixo e do Médio Jaguaribe
RC–4 – Asfalto diluído de Cura Rápida
RM-1C – Emulsão Catiônica de Ruptura Média
Rod. – Rodovia
RR – Ruptura Rápida
SADC – Southern Africa Development Community
SEAGRI – Secretaria de Agricultura e Pecuária
SS-1 – Emulsão Aniônica de Cura Lenta
SS-1h – Slow Setting - hard
xxi
SUDENE - Superintendência do Desenvolvimento do Nordeste
TRB - Transportation Research Board
TRH – Technical Recommendations for Highway
TSD – Tratamento Superficial Duplo
TSS – Tratamento Superficial Simples
UFC – Unified Facilities Criteria
UFC – Universidade Federal do Ceará
UFCS – Unified Facilities Criteria Standard
UFGS – Unified Facilities Guide Specifications
USACE - United States Army Corps of Engineers
U.S.F.S – United States Forest Service
V - Volume
VMD – Volume Médio Diário
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO
1.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS
O Brasil é um país que adota como principal modo de transporte o sistema
rodoviário, tanto para escoamento da produção, como para o transporte de pessoas. Essa
dependência se caracteriza pelo fato de 63% das cargas e 95% dos passageiros no país
se movimentarem através de rodovias.
É fato comprovado que uma nova rodovia tem influência econômica, política e
social sobre a região que ela atravessa, abrindo horizontes para o desenvolvimento,
propiciando maior rapidez na movimentação de pessoas e mercadorias e ligando pólos
potencialmente ricos. Por outro lado, a falta de acessibilidade ou as precárias condições
do transporte rodoviário constituem barreiras para o progresso econômico.
Segundo o COPPEAD (Centro de Estudos em Logística do Instituto de Pós-
graduação e Pesquisa em Administração da Universidade Federal do Rio de Janeiro),
conforme dados relativos ao ano de 2004 e tendo como fonte o DNIT (Departamento
Nacional de Infra-estruturas de Transportes), a malha rodoviária brasileira possui
1.610.096 km de rodovias, dos quais apenas 12,18% são pavimentados. Esse percentual
demonstra que o Brasil carece da construção de mais rodovias, detendo um insuficiente
sistema de transporte, ao contrário da maioria dos países da Europa, onde cerca de 90%
das rodovias são pavimentadas.
A situação do transporte rodoviário do estado do Ceará não é tão diferente da do
restante do país, visto que 85% da sua malha rodoviária é constituída de rodovias de
terra. A maior parte dessas estradas está sob a jurisdição municipal e foi aberta sem
nenhuma técnica rodoviária, possuindo traçados bastante sinuosos que acompanham o
terreno natural, e na maioria das vezes, sem qualquer dispositivo de drenagem. Parte
dessas estradas apresenta difícil trafegabilidade, tornando-se praticamente intransitáveis
durante o período das chuvas.
2
Diante do conhecimento dessa realidade percebe-se, com evidência, a
necessidade de melhoria das estradas não pavimentadas, principalmente no que se refere
ao desenvolvimento econômico e aos padrões de qualidade de vida das populações das
áreas rurais. Essas necessidades vêm de encontro aos gastos de boa parte dos escassos
recursos disponíveis com a manutenção rotineira das estradas de terras, os quais seriam
reduzidos se essas rodovias fossem revestidas.
A pavimentação e/ou melhoramento das rodovias de terra, normalmente, são
restringidos pelas dificuldades de aprovação dos estudos de viabilidade econômica,
dado o baixo volume de tráfego nelas registrado. Esta restrição constitui um desafio
para os projetistas e construtores rodoviários na busca de soluções de pavimento que
tornem economicamente viáveis aqueles investimentos.
Algumas tentativas de redução de custos das obras de pavimentação das
rodovias de baixo volume de tráfego dizem respeito à racionalização do uso dos
materiais locais, bem como a redução das espessuras das camadas de base e
revestimento, por serem estas, as camadas mais nobres de um pavimento rodoviário.
Dessa forma, é fato comum a indicação de soluções de revestimento com reduzidas
espessuras e com pouca ou nenhuma função estrutural, o que leva as camadas de base, a
absorverem, quase que integralmente, todos os esforços oriundos do tráfego. A quase
total transferência de esforços para a base exige que esta camada tenha uma forte
ligação com a capa de rolamento, cujo atributo é fornecido pela imprimação.
A imprimação betuminosa tem, além da promoção da aderência entre a base e o
revestimento, outras duas funções básicas, quais sejam, as de impermeabilizar a base e
fornecer coesão superficial. Alguns autores ainda atribuem à imprimação outras
funções, como o endurecimento da parte superior da base, proteção da camada de base
contra as intempéries e os efeitos do tráfego até que o revestimento seja executado, etc.
Conforme se observa, na realidade, a imprimação tem como função melhorar as
qualidades da base sobre a qual esta é aplicada. Para que ocorra a melhoria da qualidade
da base imprimada, faz-se necessário que o ligante utilizado penetre nesta camada,
segundo os pesquisadores do assunto.
3
O valor mínimo necessário da medida dessa penetração para que a imprimação
desempenhe adequadamente o seu papel é motivo de discórdia entre muitos
pesquisadores.
Estudos desenvolvidos por VILLIBOR, NOGAMI e FABBRI (1989) concluíram
que os pavimentos executados com bases de solos lateríticos e imprimados com asfalto
diluído CM-30, só funcionam adequadamente quando o ligante utilizado na imprimação
alcança penetrações da ordem de 4 a 13 mm. Segundo esses pesquisadores, se a
penetração da imprimação for reduzida o ligante utilizado se deposita sobre a superfície
imprimada, podendo ocasionar exsudação do revestimento. Essa exsudação, além de
resultar no escorregamento entre este e a base, também diminui a condição de aderência
entre os pneus dos veículos e a pista de rolamento. Por outro lado, se a penetração do
ligante for excessiva pode ocorrer o desprendimento do revestimento devido à falta de
aderência entre este e a base, ou o cravamento do agregado da capa de rolamento nessa
camada.
Os estudos desenvolvidos por CASTRO (2003) relativos à imprimação
betuminosa de amostras de saibros imprimadas com emulsão de óleo de xisto atestaram
que a medida da penetração desse ligante foi satisfatória para intervalos de penetração
entre 4 e 13 mm. Já os estudos desenvolvidos por DUQUE NETO (2004) com misturas
de solos e emulsão de óleo de xisto revelaram que aquele intervalo de penetração pode
gerar imprimações insatisfatórias, enquanto que para outros valores fora desse intervalo
a imprimação pode ser satisfatória.
Conforme se observa os valores da penetração da imprimação betuminosa de um
pavimento asfáltico referem-se tanto ao mínimo, quanto ao máximo dessas medidas,
demonstrando a complexidade desse assunto. Dessa forma, a imprimação betuminosa
merece especial atenção, dada a sua reconhecida importância para o bom desempenho
dos pavimentos asfálticos.
Além de tecnicamente complexa, a imprimação também se constitui em uma
operação cara, principalmente para os pavimentos de baixo custo.
Uma pesquisa realizada junto a relatórios “As Built” de melhoria da
pavimentação de alguns segmentos rodoviários executados no estado do Ceará, entre
4
fevereiro de 1999 e dezembro de 2005, pelo DERT/CE (Departamento de Edificações,
Rodovias e Transportes do Estado do Ceará), revelou os percentuais de custos dos
serviços de imprimação em relação aos custos de pavimentação e revestimento e aos
custos totais dessas obras. Esses percentuais são apresentados na Tabela 1.1.
Tabela 1.1: Percentual de custos dos serviços de imprimação, pavimentação e
revestimento de alguns trechos em relação ao custo total da obra.
Percentual sobre o valor da obra
Trecho
Imprimação Pavimentação Revestimento Pav + Rev Outros
Entrº CE-138 - Potiretama 5,78 11,28 13,30 24,58 69,64
Entrº BR-230 - Granjeiro 6,31 18,02 17,95 35,98 57,71
Altaneira - Nova Olinda 8,50 15,74 23,24 38,98 52,52
Iracema – Ererê 10,39 20,55 23,78 44,33 45,28
Nova Russas - Ararendá 7,26 21,06 23,31 44,37 48,37
Pacujá – Graça 5,82 11,24 15,90 27,15 67,03
Entrº BR-116 – Umari 9,60 16,92 26,90 43,82 46,58
Média (%) 7,67 16,40 20,63 37,03 55,31
De acordo com os dados apresentados na Tabela 1.1, observa-se que os custos
dos serviços de imprimação, para os segmentos descritos, representaram uma média
7,67% do custo total das obras. Salienta-se que esses trechos foram dotados de uma
única camada de pavimento, a qual foi aplicada como camada definitiva de sub-base,
como parte de uma política de pavimentação por etapas, adotada pelo órgão rodoviário
cearense.
Um outro aspecto relacionado ao custo dos serviços de imprimação é que esta
fica localizada entre as duas camadas mais nobres do pavimento. De acordo com a
Tabela 1.1 verifica-se que, para os segmentos apresentados, os custos da base somados
aos do revestimento foram, em média, superiores a 37% do custo total das obras de
pavimentação. Essas informações permitem-nos inferir que qualquer correção a ser feita
na interface entre aquelas duas camadas será bastante onerosa.
Nesse sentido, não se descarta a possibilidade da ocorrência de falhas no
pavimento oriundas da falta de um controle mais eficaz e rigoroso durante a execução
dos serviços de imprimação betuminosa.
5
A especificação de serviço do DNER-ME ES-306/97, que dita os requisitos
referentes aos serviços de imprimação (materiais, equipamentos, etc.), estabelece que a
escolha do ligante utilizado para imprimação seja feita em função da textura do material
da base e que suas taxas de aplicação devam ser determinadas, experimentalmente, no
campo. Observa-se daí, a existência de um certo descaso em relação à execução dos
serviços de imprimação, dada a não exigência da realização de qualquer ensaio que
permita o conhecimento prévio da interação entre os materiais envolvidos nesta
operação e os diversos fatores que interferem na penetração do ligante betuminoso nas
bases compactadas.
Com relação ao tipo de material betuminoso, ressalta-se que os mais utilizados
para imprimação betuminosa, no Brasil e no exterior, são os asfaltos diluídos, embora
estes tenham seu uso restrito ou proibido em alguns países da Europa e nos Estados
Unidos em virtude da poluição que causam ao meio ambiente. Essa poluição está
associada à presença dos solventes ou diluentes de petróleo, como a gasolina, o
querosene e o diesel, os quais são adicionados ao cimento asfáltico de petróleo para
fabricação dos asfaltos diluídos.
No Brasil, a pouca preocupação com os serviços de imprimação, no tocante à
preservação ambiental, é demonstrada pela limitação dos cuidados recomendados pela
especificação de serviço do DNER-ME ES-306/97. Esses cuidados compreendem a não
instalação de depósitos de ligantes próximos a cursos d’água, a desmobilização desses
depósitos e do canteiro da obra após a sua conclusão, bem como o impedimento do
refugo de materiais já utilizados na faixa de domínio e áreas lindeiras adjacentes.
Conforme se vê essa norma não traz evidências da preocupação com a emissão de
compostos voláteis ao ar, causada pelos asfaltos diluídos.
Nesse sentido, essa pesquisa investigou também, o comportamento do uso de
uma mistura composta por 60% de CAP (cimento asfáltico de petróleo) e 40% de LCC
(líquido de castanha de caju) quanto à penetração da imprimação. Os valores das
medidas da penetração da imprimação com esta mistura foram comparados à do asfalto
diluído CM-30 aplicado às temperaturas de 30°C e 50°C. A referida investigação foi
feita com o objetivo de buscar materiais menos poluentes para uso em imprimação,
6
tendo em vista que, atualmente, o único material comercialmente disponível no estado
do Ceará, para essa finalidade é o asfalto diluído CM-30.
O LCC, subproduto da castanha do caju, já é bastante utilizado em várias
pesquisas, tais como no setor de lubrificantes, na fabricação de remédios, para
tratamento do câncer, etc., porém, não se tem conhecimento de nenhum estudo da sua
utilização na pavimentação rodoviária.
Sabendo-se do importante papel que a imprimação representa para o
desempenho dos pavimentos asfálticos e da necessidade da sua penetração para o seu
adequado funcionamento, entende-se que seja oportuna a realização do presente estudo
que tem como objetivo geral demonstrar os principais fatores que interferem na medida
dessa penetração, com vistas à produção de interfaces de pavimentos mais resistentes no
estado do Ceará.
1.2. PROBLEMA DA PESQUISA
Dado o relevante papel que a imprimação betuminosa representa para o
desempenho dos pavimentos asfálticos, considera-se de vital importância a realização
de uma pesquisa que trate especificamente dos principais fatores que interferem na
penetração desta sobre as bases rodoviárias, tendo em vista não existir, até o momento,
nenhum estudo que trate especificamente desse assunto no estado do Ceará.
1.3. OBJETIVOS
1.3.1. Objetivo Geral
O objetivo principal desse trabalho é investigar os principais fatores que
contribuem para a medida da penetração da imprimação para diferentes classes de solos
que ocorrem no agrópolo do Baixo Jaguaribe.
O referido agrópolo foi escolhido por constituir-se em uma área propícia a
instalação da população, dada à fertilidade dos solos aluviais e a presença abundante de
água em boa parte do seu território e também pela sua vocação para a produção
frutífera. Também é nesta região onde se concentram investimentos públicos e privados
7
nas áreas dos perímetros irrigados, onde será necessária a abertura de novas estradas e
ligações, objetivando a conexão dos principais centros produtores com seus mercados
próximos.
1.3.2. Objetivos Específicos
Entre os vários objetivos específicos a serem alcançados pela execução desse
trabalho, destacam-se:
a) adicionar conhecimentos sobre técnicas executivas de imprimação em
rodovias de baixo custo;
b) provocar discussões sobre a importância da execução de uma imprimação de
boa qualidade, com vistas ao bom desempenho dos pavimentos de baixo
custo;
c) despertar para o estudo de diluentes alternativos como o líquido da castanha
de caju – LCC, em substituição aos solventes de petróleo, com vistas o
barateamento dos serviços de pavimentação de baixo custo e a redução dos
impactos ambientais oriundos dos tradicionais asfaltos diluídos; e
d) verificar a medida da penetração betuminosa em bases compactadas em
função de alguns fatores a ela associados, tais como o tipo de solo, a umidade
da base na ocasião da imprimação, a viscosidade do ligante, o tempo de
secagem da base, as condições de preparo da superfície, a taxa e o tipo de
aplicação do ligante.
1.4. METODOLOGIA
Para atingir os objetivos do presente trabalho foram desenvolvidas as seguintes
tarefas:
a) realização de uma revisão bibliográfica, contemplando basicamente as
rodovias de baixo volume de tráfego e a imprimação betuminosa;
8
b) realização de uma pesquisa bibliográfica para levantamento das condições
sócio-econômico e geoambiental da microrregião do agropólo do Baixo
Jaguaribe, com a finalidade de oferecer ao leitor um melhor conhecimento da
área de estudo;
c) coleta e caracterização das amostras de solo e dos materiais betuminosos
utilizados na pesquisa;
d) investigações laboratoriais abrangendo a realização dos ensaios de
compactação e imprimação;
e) tabulação, tratamento e análise dos dados obtidos dos ensaios;
f) redação de relatórios, com as conclusões do experimento realizado; e
g) redação da conclusão dos experimentos obtidos do trabalho e indicação de
sugestões para futuras pesquisas.
1.5. ESTRUTURA DO TRABALHO
O trabalho está organizado em sete capítulos, sendo o capítulo 1 correspondente
à introdução do trabalho.
O capítulo 2 refere-se à revisão bibliográfica sobre as rodovias de baixo volume
de tráfego, no decorrer do qual são descritas sua caracterização e importância e a
conceituação de pavimento de baixo custo. Neste capítulo ainda são apresentadas
algumas considerações sobre os revestimentos do tipo tratamentos superficiais, em
virtude desta se constituir na principal solução de pavimento de baixo custo adotada no
estado. Por fim se apresenta um breve histórico da pavimentação de baixo custo no
estado do Ceará e os principais elementos de projeto dos últimos pavimentos de baixo
custo executados no estado do Ceará.
No capítulo 3 é feita uma revisão bibliográfica a respeito da imprimação
betuminosa, destacando-se os diversos fatores que influem na penetração da
imprimação e na sua qualidade, bem como os benefícios desta para a melhoria do
desempenho dos pavimentos asfálticos, com ênfase para os de baixo custo. Ainda é
9
mostrado um breve relato das questões ambientais associadas à execução dos serviços
de imprimação betuminosa.
No capítulo 4 é apresentado o diagnóstico sócio-econômico e geoambiental da
microrregião do agropólo Baixo Jaguaribe, através de uma pesquisa bibliográfica, com a
finalidade de oferecer ao leitor um melhor conhecimento da área de estudo.
No capítulo 5 são descritos os materiais e os métodos empregados para execução
do trabalho, enquanto o capítulo 6 destina-se a apresentar e discutir os resultados dos
experimentos realizados.
No capítulo 7 são apresentadas as conclusões a respeito das atividades realizadas
no laboratório, juntamente com as sugestões e recomendações para futuras pesquisas.
CAPÍTULO 2
RODOVIAS DE BAIXO VOLUME DE TRÁFEGO
2.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Este capítulo tem como finalidade conceituar e caracterizar as rodovias de baixo
volume de tráfego, descrever a sua importância, e apresentar algumas considerações
sobre os tratamentos superficiais, tendo em vista ser esta a solução de revestimento mais
adotada para as rodovias de baixo volume de tráfego no estado do Ceará.
Em seguida apresenta-se a conceituação de pavimento de baixo custo e algumas
considerações sobre os tratamentos superficiais, propriamente ditos. Por fim se
apresenta um breve histórico da pavimentação de baixo custo no estado do Ceará e os
elementos de projeto dos mais recentes segmentos rodoviários pavimentados segundo a
filosofia de pavimentação de baixo custo. Esses segmentos corresponderam aos acessos
a cerca de 27 sedes municipais que se achavam isoladas do restante da malha
pavimentada do estado. A solução de pavimento adotada para esses acessos foi um
revestimento do tipo tratamento superficial simples aplicado sobre uma camada única
de base com qualidade de sub-base, a qual foi intitulada por CHAVES, PONTE e
CASTRO (2004) de pavimento econômico.
2.2. CONCEITUAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE RODOVIA DE BAIXO
VOLUME DE TRÁFEGO
A maior parte da malha rodoviária brasileira é composta por estradas não
pavimentadas, que representam o principal meio de escoamento da produção
agropecuária dos moradores do campo, sendo também o meio mais usual de acesso aos
serviços básicos de educação, saúde e lazer, normalmente, mais disponíveis nos centros
urbanos. Essas rodovias propiciam a ligação das pequenas localidades rurais as demais
rodovias constituintes do sistema coletor e arterial.
11
As rodovias de baixo volume de tráfego diferenciam-se das rodovias
tradicionais, basicamente, pelo volume de tráfego, mesmo que este parâmetro não seja o
suficiente para defini-la.
De acordo com a AASHTO (American Association of State Highways and
Transportation Officials) (1986), as rodovias de baixo volume de tráfego são aquelas
cujo número “N”, de repetições de carga equivalente ao eixo padrão, não exceda a 10
6
,
durante o período de projeto considerado.
BERNUCCI (1995) considera como rodovias de baixo volume de tráfego
aquelas rodovias dimensionadas para um tráfego previsto de no mínimo 10
4
e no
máximo 10
6
repetições de carga equivalente ao eixo padrão de 82 kN, para o período de
projeto adotado.
HALL (2000) trata como rodovias de baixo volume de tráfego aquelas cujo
volume médio diário de tráfego seja inferior a 400 veículos.
Para o Programa Rodoviário do Estado do Ceará – Ceará II, firmado em 1997
entre o Estado do Ceará e o BID (Banco Interamericano de Desenvolvimento),
considerou-se como rodovias de baixo volume de tráfego aquelas cujo volume médio
diário de tráfego fosse inferior a 200 veículos por dia (PARENTE, 2000).
Diante das várias definições apresentadas para rodovias de baixo volume de
tráfego, prefere-se conceituá-la como aquela rodovia com volume médio diário de
tráfego limitado a 200 veículos por dia, e que também tenha um tráfego de caminhões
limitado que possibilite a melhoria da sua pavimentação com uma intervenção de baixo
custo para um período de projeto de no mínimo 10 anos.
Conforme se percebeu a definição de rodovia de baixo volume de tráfego não é
única, estando a sua conceituação condicionada à política adotada por cada órgão que
gerencia a malha rodoviária a qual esta pertence.
Ao se fazer referência às rodovias de baixo volume de tráfego deve-se também,
associá-las às estradas vicinais, como são conhecidas algumas rodovias no Brasil. Essas
estradas vicinais são definidas por BAESSO e GONÇALVES (2003) como o conjunto
12
de pequenas vias que compõem o sistema capilar do transporte, sendo responsável,
fundamentalmente, pelo escoamento da produção agrícola.
MARIONETE (1987) define estradas vicinais como as que, funcionalmente, se
destinam a canalizar a produção para sistema viário de nível superior e centros de
armazenagem, consumo, industrialização, comercialização ou exportação e/ou assegurar
acesso rodoviário a núcleos populacionais carentes. Segundo a autora, essas estradas,
que ainda são chamadas de estradas rurais, de agrovias ou de estradas municipais, se
caracterizam por sua reduzida extensão, terem más características técnicas, baixo
volume de tráfego (VMD próximo de 50 veículos), baixo crescimento de tráfego,
variabilidade de tipos de veículos e predominância de veículos lentos.
Nesse contexto, BERNUCCI (1995) relata que um programa do governo federal
desenvolvido em 1979, junto ao BIRD (Banco Interamericano de Reconstrução e
Desenvolvimento) e o BNDES (Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico) para
ampliação e melhoria da malha rodoviária vicinal brasileira limitou o tráfego das
rodovias vicinais em 700 veículos diários para o décimo ano de operação.
Percebe-se que há uma grande disparidade entre os valores de tráfego
considerados pelo programa do governo federal e a definição apresentada por
MARIONETE (1987), mostrando que ainda não há, no meio técnico rodoviário, um
consenso quanto à designação de rodovia vicinal. No entanto, prefere-se admitir que a
adoção do número de veículos de 700 para enquadramento das vicinais no programa de
melhoramento supracitado tenha se dado em virtude da limitação de recursos, o que
resultou na priorização do investimento para as vicinais com maior volume de tráfego
dentre as muitas estradas não pavimentadas existentes à época. Diante das afirmações
apresentadas, percebe-se que há controvérsias quanto às definições de rodovia de baixo
volume de tráfego e rodovia vicinal. Por outro lado, quando se trata das características
dessas rodovias, as divergências não existem.
Segundo LEBO e SCHELLING (2001), as rodovias de baixo volume de tráfego,
normalmente não são pavimentadas e diferenciam-se das tradicionais, pelos seguintes
aspectos:
a) exercem alta influência econômica sobre as áreas que atravessam;
13
b) deterioram-se rapidamente, ficando passíveis à interrupção do acesso em certas
épocas do ano, em decorrência da falta ou insuficiência de recursos para a sua
adequada manutenção;
c) os usuários são penalizados com altos custos operacionais de veículos, em
decorrência das baixas velocidade de tráfego, que contribuem com o aumento do
tempo de viagem.
Esses pesquisadores ainda destacam que as rodovias de baixo volume de tráfego
se caracterizam pela inserção de pessoas e animais na corrente de tráfego, tornando
predominante a ocorrência de acidentes envolvendo veículos não motorizados.
Outra forte característica das rodovias de baixo volume de tráfego, segundo
BRADBURY (19__), é o fato destas de deteriorarem mais pela ação do clima do que
pelos efeitos do tráfego, exceto quando este é pesado.
COGHLAN (2005) ainda ressalta que, em virtude do reduzido número de
usuários das rodovias de baixo volume de tráfego e da pouca disponibilidade de
recursos para a sua manutenção, seu projeto de construção e melhoria se torna
complicado. Segundo esse pesquisador, outros fatores se adicionam à complicação
desses projetos, tais como a indisponibilidade de dados sobre custos e desempenho de
pavimento; a imprevisível circulação de veículos com cargas pesadas; a movimentação
de maquinários agrícolas, bicicletas, carros de passageiros, ônibus, caminhões, etc.
Uma outra característica das rodovias de baixo volume de tráfego, segundo
BERNUCCI (1995) é a dificuldade de previsão do seu tráfego inicial e de crescimento.
Essa pesquisadora atribui tal dificuldade à instabilidade da política econômica
brasileira, caracterizada pela limitação das perspectivas de curto prazo.
2.3. IMPORTÂNCIA DAS RODOVIAS DE BAIXO VOLUME DE TRÁFEGO
Segundo o DNER (1999) as rodovias locais, que representam cerca de 65% a
80% de toda a extensão da malha rodoviária brasileira, têm como principal função
oferecer acessibilidade, propiciando a ligação entre pequenas localidades rurais e as
demais rodovias constituintes do sistema coletor e arterial. Essas rodovias estão
14
enquadradas nas rodovias de baixo volume de tráfego e facilitam o acesso aos serviços
sociais básicos de saúde, educação e lazer. Nesse contexto relembra-se a afirmação de
LEBO e SCHELLING (2001) de que essas rodovias se caracterizam por exercerem alta
influência econômica sobre as áreas que atravessam.
BAESSO e GONÇALVES (2003) afirmam que o Banco Mundial constatou em
vários países a segura importância do papel das estradas rurais no desenvolvimento da
agricultura. Esses estudos concluíram que a implantação de melhoramentos na rede
viária rural tem efeito imediato, não somente na redução do custo operacional de
veículos, como também permitem uma expansão dos serviços públicos nessas regiões.
Segundo LEBO e SCHELLING (2001), a maioria da população dos países em
desenvolvimento mora em áreas rurais isoladas, sem condição de acesso confiável para
a realização de suas atividades econômicas e sociais. Conforme esses autores, há
estudos que evidenciam a maior penetração da pobreza nessas regiões. E para
exemplificaram tal afirmação ressaltam que no Nepal, onde a porcentagem de áreas
isoladas é de 70%, a de pessoas abaixo da linha de pobreza de 42% e que em Butão, o
número de garotas matriculadas na escola primária é três vezes maior nas vilas
conectadas à malha rodoviária do que nas áreas isoladas. Esses autores destacam ainda
que na Índia, a taxa de jovens alfabetizados é 60% mais alta nas localidades com
acessos ininterruptos do que naquelas áreas com acesso interrompido em algumas
épocas do ano.
Estudos do BANCO MUNDIAL (1999) estimaram em US$ 2.00 a US$ 2.50 os
custos para locomoção de uma tonelada nas regiões sem disponibilidade de transporte
motorizado em Gana. No Paquistão, Nepal e Butão, onde é normal o transporte por
mulas em áreas rurais, esses custos foram estimados na faixa de US$ 3.00 a US$ 4.00,
incluindo os custos das pessoas que caminhavam com os animais. Tais despesas seriam
reduzidas para cerca de US$ 0.20, caso esta locomoção fosse efetuada através de
caminhões trafegando em rodovias.
Segundo o BANCO MUNDIAL (1999), um estudo comparativo dos dados da
renda e da educação da população de duas vilas de Butão, com diferentes condições de
acesso, revelou os resultados mostrados na Tabela 2.1.
15
Tabela 2.1: Acesso, renda e educação em Butão (BANCO MUNIDAL, 1999).
Aspectos Observados Tempo de Acesso a Pé à Rodovia
Tempo (em dias) 0 – 0,5 1 – 3
Média anual de renda dos domicílios Equivalente a $176 Equivalente a $71
Matrícula dos jovens de 6 a 16 anos 73% 42%
Matrícula das jovens de 6 a 16 64% 22%
Nesse contexto, COOK e GOURLEY (2002) ressaltam que a pavimentação das
rodovias de baixo volume de tráfego, além de diminuírem os custos operacionais de
transporte, contribuem com a redução dos custos de manutenção e com a conservação
dos recursos naturais.
JAARSMA (2000) ressalta que a existência de uma bem desenvolvida malha
rodoviária em uma região é uma condição sine qua non para o seu desenvolvimento
econômico e para o eficiente uso dos seus recursos naturais.
2.4. CONCEITUAÇÃO DE PAVIMENTO DE BAIXO CUSTO
O conceito de pavimento de baixo custo está intimamente associado a uma
solução de pavimento adotada para uma rodovia de baixo volume de tráfego, tendo em
vista a busca da aprovação do estudo de viabilidade econômica de tal empreendimento.
A adoção de soluções alternativas de pavimentos construídas com materiais
locais e revestimentos asfálticos esbeltos têm propiciado uma significante redução no
custo total dos pavimentos, chamadas, normalmente, de pavimentos de baixo custo.
FORTES (1995) considera polêmica a conceituação de pavimento de baixo
custo, porém, deixa claro que esses pavimentos são aqueles que entre as alternativas
tecnicamente viáveis obedeçam aos princípios básicos da engenharia quanto ao menor
custo.
SANTANA (1993) tem se referido ao pavimento de baixo custo como aquele
pavimento projetado para um tráfego limitado, onde se maximiza o uso de materiais
locais com o emprego de tecnologias que traduzem a experiência regional ou de lugares
com condições gerais semelhantes, de modo a conseguir um resultado técnico e
economicamente satisfatório.
16
VILLIBOR et al (1993) ao se referirem a pavimento de baixo custo acrescentam
o termo “inicial”, e atribuem essa denominação ao pavimento que pode ser projetado
para um período de 10 anos, para o qual se possa estabelecer um programa de
pavimentação por etapas, com baixo investimento inicial e um planejamento de
intervenções futuras, complementares, a curto e médio prazo.
Já NOGAMI e VILLIBOR (1997) consideram como pavimento de baixo custo
aquele projetado para um trânsito com volume médio diário da ordem de 500 veículos,
com tráfego de caminhões variando de 30 a 40% do volume total de veículos, e que
utilizam bases com custos menores do que os das bases tradicionais e revestimento do
tipo tratamento superficial, com espessuras máximas de 3 cm.
Face às várias definições apresentadas para pavimento de baixo custo prefere-se
conceituá-lo com aquele pavimento construído para uma rodovia de baixo volume de
tráfego, com baixo investimento inicial e uma estratégia de manutenção a curto e médio
prazo, compatíveis com as possibilidades financeiras do órgão gestor da malha a qual
pertence.
2.5. CONSIDERAÇÕES GERAIS SOBRE OS TRATAMENTOS
SUPERFICIAIS
Qualquer tentativa de redução de custos das obras de pavimentação das rodovias
de baixo volume de tráfego deve considerar a natureza e a espessura das camadas de
base e revestimento, por serem estas, as camadas mais nobres em qualquer pavimento.
A busca por tecnologias adequadas às rodovias de baixo volume de tráfego resulta na
utilização de materiais existentes com volume disponível nas proximidades dos locais
das obras.
Segundo VOGHT (1977), os resultados de experiências realizadas na República
dos Camarões, no Uruguai e no Brasil, com vários tipos de pavimentos de espessura
reduzida, revelaram que o importante para os revestimentos de baixo custo não é a
espessura, mas a flexibilidade. Essas constatações justificam a preferência dos
tratamentos superficiais como solução de revestimento para as rodovias de baixo
volume de tráfego, onde se dispõe de agregados nas proximidades da obra.
17
Os tratamentos superficiais, segundo LARSEN (1992), compreendem uma
família de revestimentos de superfície, que inclui o tratamento superficial propriamente
dito, a capa selante, o tratamento antipó, a lama asfáltica e os macadames betuminosos.
Conforme esse pesquisador, o que existe em comum para essa família de revestimentos
são suas reduzidas espessuras e a modalidade de aplicação dos materiais, que são
espalhados separadamente, sendo o envolvimento do agregado (quando houver) pela
penetração do ligante.
Para LARSEN (1992), o tratamento superficial por penetração ou simplesmente
tratamento superficial, consiste de um revestimento flexível de pequena espessura
executado por espalhamento sucessivo de ligante betuminoso e agregado, em operação
simples ou múltipla. O tratamento simples inicia-se, obrigatoriamente, pela aplicação
única do ligante, que é coberto logo em seguida por uma única camada de agregado,
onde o ligante penetra de baixo para cima (penetração invertida). O tratamento múltiplo
inicia-se em todos os casos comuns, pela aplicação do ligante que penetra de baixo para
cima na primeira camada de agregado, enquanto a penetração das seguintes camadas de
ligante é tanto invertida como direta.
Segundo LARSEN (1992), as principais funções do tratamento superficial são as
de proporcionar uma camada de rolamento de pequena espessura, porém, de alta
resistência contra desgaste; proteger a infra-estrutura do pavimento; proporcionar um
revestimento antiderrapante; e proporcionar um revestimento de alta flexibilidade que
possa acompanhar deformações relativamente grandes da infra-estrutura, sem
praticamente ocorrer o trincamento por fadiga.
A utilização dos tratamentos superficiais como revestimento de superfícies não
se limita apenas às estradas de baixo volume de tráfego, sendo também utilizado em
rodovias de trânsito intenso e de alta velocidade, bem como na conservação de
revestimentos betuminosos. Conhecido por sua versatilidade, o tratamento superficial
constitui-se em uma capa econômica de baixo consumo de energia, destacando-se pelo
seu baixo consumo de matéria-prima e pela sua rápida execução. O tratamento
superficial pode ainda ser utilizado para complementar o rejuvenescimento de asfaltos
envelhecidos e melhorar a aderência entre o pneu e o pavimento. Possui como
desvantagens não oferecer substancial resistência estrutural ao pavimento, dada a sua
18
reduzida espessura, e não corrigir imperfeições transversais e longitudinais que eventual
possam ocorrer na pista de rolamento (LARSEN, 1992).
Os defeitos nos tratamentos superficiais podem ocorrer devido aos erros
cometidos na escolha dos materiais, no projeto ou na sua execução. Essas falhas podem
surgir de várias maneiras e a diferentes idades do revestimento, desde os primeiros dias
após a abertura do tráfego até vários anos de uso. As degradações mais comuns e mais
sérias do tratamento superficial são classificadas em:
a) Desagregações: essas falhas consistem no desprendimento de partículas do agregado
pela ação do tráfego e do intemperismo, que acabam reduzindo a vida útil do
tratamento, além de prejudicar a segurança dos usuários. A desagregação pode ser
generalizada ou localizada e pode ser parcial com o deslocamento de somente uma
parte das partículas (maiores) ou total. Quando a desagregação ocorre em estrias
longitudinais são denominadas de “penteadura”. Geralmente, as desagregações são
provocadas por:
- adesividade de ligante/agregado deficiente;
- coesão ligante/agregado deficiente;
- dosagem não uniforme de ligante e/ou agregado;
- subdosagem de ligante, superdosagem de agregado;
- agregado de granulometria deficiente;
- agregado contaminado por pó ou impurezas.
b) Exsudações: consistem no aparecimento de manchas ou faixas de excesso de ligante
na superfície do revestimento, comprometendo a segurança do tráfego pela redução
da aderência pneu/pavimento quando a pista está molhada. As suas causas mais
prováveis são:
- superdosagem de ligante;
- subdosagem de agregado;
- desprendimento excessivo do agregado;
- penetração excessiva do agregado no substrato;
- agregado poluído por excesso de finos;
19
- fragmentação excessiva do agregado sob a ação do tráfego;
- clima muito quente;
- ligante de baixa viscosidade;
- tráfego muito pesado.
c) Penteadura: consiste em desagregação e/ou exsudação em fileiras longitudinais,
afetando a vida útil do tratamento superficial e comprometendo a segurança dos
veículos. Podem ocorrer devido ao entupimento do distribuidor de agregado ou por
falta de regulagem adequada. Entretanto não é muito comum, sendo que as causas
mais prováveis são:
- altura da barra errada;
- falta de paralelismo entre a barra e a pista;
- rotação baixa demais da bomba de ligante;
- falta de paralelismo entre as extensões laterais da barra e a pista;
- bicos defeituosos ou seu entupimento (parcial ou total de um ou vários);
Alguns dos problemas supracitados podem estar isolados ou conjuntamente
associados à imprimação betuminosa, como por exemplo, a penetração excessiva do
agregado na superfície imprimada. A enumeração dessa e outras falhas relacionadas à
imprimação são descritas com maiores detalhes no capítulo 3.
2.6. HISTÓRICO DOS PAVIMENTOS DE BAIXO CUSTO NO ESTADO DO
CEARÁ
O DERT (Departamento de Edificações, Rodovias e Transportes), órgão
rodoviário cearense, acumula hoje uma razoável experiência no tocante aos pavimentos
rodoviários de baixo custo. Essa experiência iniciou-se a partir da segunda metade da
década de 70 e início dos anos 80, quando a redução de recursos no setor rodoviário
aliado ao baixo volume de tráfego nas rodovias não pavimentadas, levou a União e
alguns governos estaduais a desenvolverem programas para construção de rodovias
vicinais, surgindo daí os programas de financiamentos através de agentes internacionais
como o BID (Banco Internacional para Reconstrução e Desenvolvimento) e o BID
(Banco Interamericano de Desenvolvimento) e nacionais como o BNDES (Banco
20
Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social), SUDENE (Superintendência do
Desenvolvimento do Nordeste), CEF (Caixa Econômica Federal) etc.
Os baixos volumes de tráfego registrados nas estradas de terra existentes
inviabilizavam investimentos no setor, de forma que os agentes financiadores
condicionaram seus credores a apontarem soluções de projetos de custos de construção
menores do que os tradicionais, para que os empreendimentos pretendidos fossem
economicamente viabilizados.
Fazia-se necessário, pois, encontrar soluções de projeto compatíveis com o
volume de tráfego das respectivas rodovias, para que fossem atendidos os apelos da
maior parte da população do Estado, que até então, se localizava na área rural.
Dada a escassez de recursos disponíveis para os investimentos no setor
rodoviário, restava encontrar soluções de projeto que culminassem na redução de custos
de construção, para que os empreendimentos no setor rodoviário fossem executados.
Assim, dentre as várias soluções alternativas para redução desses custos, apontadas pelo
DAER (Departamento Autônomo de Estradas e Rodagens), hoje DERT, destacaram-se
o solo-asfalto, o revestimento primário, a AAUF (areia asfáltica usinada a fio) e os
calçamentos em pedra poliédrica.
Segundo CHAVES e MOTTA (2005), os primeiros trechos em areia asfalto a
frio executados no estado do Ceará datam de 1957, tornando-se, conforme SILVEIRA
(1999), o revestimento mais utilizado, tanto no Ceará, quanto na região Nordeste, por
volta de 1960. No Ceará, inicialmente foram pavimentados os trechos que ligam as
cidades de Meruoca e Sobral, com extensão de 27 km, e o que liga as cidades de Crato e
Juazeiro do Norte, com extensão de 11 km. Esses dois trechos já eram pavimentados em
pedra poliédrica. Em 1967, várias cidades do vale do Jaguaribe, como Limoeiro do
Norte, São João do Jaguaribe, Jaguaribara, etc. utilizaram misturas a frio, com areia
grossa de rio, no revestimento do seu sistema viário. Em 1966, foi construído pelo
DNER, um trecho de aproximadamente 48 km de extensão, da BR-116 (Russas – Peixe
Gordo), com revestimento em PMF (pré-misturado a frio) cujo agregado utilizado foi
seixo quartzoso britado com ligante de asfalto diluído (RC-4). Neste trecho, o
21
revestimento asfáltico ainda hoje se encontra em boas condições, tendo sido aplicada
uma lama em alguns segmentos em 2002.
Dentro do contexto dessa política de pavimentos econômicos, o Governo do
Ceará implantou em 1981, através do programa BBD (BIRD-BNDES-BID), o Projeto
Jaguaribe, o qual possibilitou, inclusive, a construção de aproximadamente 200 km de
rodovias vicinais revestidas em solo-asfalto no estado. Essa solução há muito tempo foi
abandonada pelo órgão rodoviário cearense, restando, segundo CHAVES, PONTE e
CASTRO (2004), apenas raros resquícios da sua implantação nos trechos onde fora
empregada. Na verdade, hoje já não se dispõe de registros no DERT que possam
fornecer maiores dados sobre a utilização da técnica do solo-asfalto, no entanto, não se
acredita que esta solução tenha sido abandonada por insucessos técnicos, mas sim por
falta de controle na sua execução ou em decorrência de uma inadequada ou inexistente
manutenção.
Ainda no decorrer da década de 80, o DAER (Departamento Autônomo de
Estradas de Rodagens), hoje DERT, gerenciou o Projeto Ceará, do PDRI (Programa de
Desenvolvimento Rural Integrado do Ceará) objeto de acordo firmado entre o Governo
do Estado e o BIRD. O projeto permitiu a implantação de 38 trechos de rodovias
vicinais, totalizando uma extensão de aproximadamente 508 km, na sua maioria em
revestimento primário. Através deste programa ainda foi feito o levantamento de cerca
de 2.500 km de rodovias em condições de atendimento às exigidas do Banco para
aplicação do financiamento.
Depois desse período o DERT aplicou diversas soluções de pavimento para
segmentos de rodovias com baixo volume de tráfego, tais como a AAUF e os
calçamentos poliédricos (ou calçamento em pedra tosca), ao longo da sua malha viária,
porém sem o exercício de uma firme política voltada para os pavimentos de baixo custo.
Quanto aos pavimentos em pedra poliédrica, destacam-se os calçamentos
executados nos segmentos montanhosos de algumas rodovias, tais como na CE-265,
entre a localidade de Morro Redondo e a cidade de Monsenhor Tabosa; na CE-472,
ligando a cidade de Crateús à divisa com o estado do Piauí; na CE-065, no segmento
que liga as cidades de Maranguape e Palmácia; na CE-265, ligando a cidade de Quixadá
22
ao distrito de Dom Maurício; na CE-440, na ligação entre as cidades de Sobral e
Meruoca, e outros. Alguns desses segmentos tiveram o calçamento recoberto por
camada asfáltica em AAUQ (areia asfáltica usinada a quente), passando a exercer uma
função de base.
Os calçamentos poliédricos ainda foram recentemente utilizados como solução
de baixo custo em algumas travessias urbanas de rodovias de baixo volume de tráfego,
como dispositivo de advertência da mudança do fluxo de tráfego rural para o urbano.
Além de contribuírem com a redução de custos de pavimentação, esses calçamentos
auxiliam na melhoria da segurança da via, dado o seu bom funcionamento como
elemento indutor da redução de velocidade. Os calçamentos poliédricos, segundo
PARENTE (2000), oferecem diversas vantagens, tais como a absorção de mão-de-obra
não especializada, independe da importação de produtos e tecnologia, permite a
implantação do sistema de pavimentação por etapas, apresenta baixos custos de
conservação, não exige equipamento especializado para sua execução, é uma
alternativa, na maioria das vezes, seguramente mais econômica, considerando seu valor
residual ao fim da sua vida útil.
PARENTE (2000) relata que no início dos anos 90, o Estado do Ceará contraiu
um empréstimo internacional junto ao BID para reabilitação de parte da sua malha
viária, tendo em vista que apenas 16,4% desta se apresentava em bom estado de
conservação. Segundo esse autor, o referido programa possibilitou a reabilitação de
1.899,61 quilômetros de rodovias (com boa parte em revestimento do tipo tratamento
superficial simples), melhorando o estado de conservação das vias cearenses, de forma
que apenas 19% delas ficaram nas condições ruim e péssima.
Com a conclusão do Programa de Reabilitação de Rodovias o estado contraiu
junto ao BID um novo empréstimo internacional, implementando o Programa
Rodoviário do Estado do Ceará, ou simplesmente CEARÁ II, o qual teve como um dos
seus principais objetivos pavimentar o acesso a 27 sedes municipais que até então se
achavam isoladas do restante da malha pavimentada do estado. Sendo todos esses
acessos detentores de baixo volume de tráfego, fez-se necessário adotar soluções de
baixo custo para tornar economicamente viável a sua pavimentação.
23
Assim, embasado na experiência de seus técnicos e na filosofia dos projetos
utilizada pelos estados de Pernambuco e do Paraná, para pavimentação de rodovias
rurais de baixo volume de tráfego, o estado do Ceará retomou a sua política de
pavimentos de baixo custo, autorizando a elaboração de projetos com soluções
alternativas de redução de custos para conseguir a aprovação dos estudos de viabilidade
econômica daqueles acessos.
Entre as estratégias de redução de custos de construção encontradas pelo DERT
citam-se as seguintes:
a) manutenção dos traçados das estradas de terra originalmente existentes e
plataformas de pavimentação sem acostamentos;
b) flexibilização das normas de projeto geométrico, com a adoção de rampas mais
acentuadas, visando reduzir os volumes de escavação em materiais de 3ª
categoria;
c) construção de aterros falsos nos segmentos em corte, com o objetivo de eliminar
a construção de drenos profundos;
d) adoção de greides próximos ao terreno natural e aproveitamento total ou parcial
das obras d’arte correntes;
e) substituição de pontes por passagens molhadas nos talvegues de maior porte;
f) camadas de base com características geotécnicas de sub-base; e
g) adoção do tratamento superficial simples como solução de revestimento.
h) entre 1997 e 2004 foram pavimentados aproximadamente 520 km de rodovias de
baixo volume de tráfego, os quais, na sua maioria, são descritos na Tabela 2.2.
24
Tabela 2.2: Trechos pavimentados em tratamento superficial simples (DERT/CE).
Trecho Rodovia Ext. (km) Término
Campos Sales – Salitre CE-187 25,40 03/99
Crateús – Ipaporanga BR-404 32,90 04/99
Apontada – Miraíma CE-176 30,30 08/99
Pentecoste – General. Sampaio CE-341 40,10 04/00
Entrº BR-020 – Lagoa do Mato CE-366 26,60 10/00
General Sampaio – Tejuçuoca CE-253 16,80 09/99
Lagoa do Mato – Itatira CE-341 16,60 10/10
Iracema – Ererê CE-138 29,50 10/01
Pacujá – Graça CE-325 9,50 12/01
Nova Russas – Ararendá CE-265 29,70 08/02
Taperuaba – Salitre CE-362 26,90 08/02
Milha – Irapuan Pinheiro CE-371 33,10 09/02
Entrº CE-138 – Potiretama CE-269 28,20 10/02
Altaneira – Nova Olinda CE-388 13,10 01/02
Morro Redondo – Mons. Tabosa CE-265 30,10 01/02
Quiterianopólis – Entrº CE-187 CE-351 9,10 01/04
Entrº BR-230 – Granjeiro CE-060 17,30 05/03
Entrº BR-116 – Umari CE-284 14,60 05/03
Mauriti – Palestina CE-152 10,20 03/04
São Sebastião – Tarrafas CE-375 16,90 12/03
Cariús – São Sebastião CE-375 19,40 12/04
Com a conclusão da pavimentação desses acessos, intituladas de Pavimentação
de Acessos Municipais pelo Programa Ceará II, e de pavimentos econômicos, por
CHAVES, PONTE e CASTRO (2004), a malha rodoviária pavimentada do estado do
Ceará ficou constituída, quantitativa e qualitativamente pelos tipos de revestimentos
apresentados na Tabela 2.3.
Tabela 2.3: Extensão das diversas rodovias do sistema rodoviário cearense após a
ligação asfáltica do restante das sedes municipais ao restante da malha
pavimentada do estado (CHAVES, MOTTA e BENEVIDES, 2004).
Revestimento CBUQ AAUQ AAUF TSD TSS Outros Total
Ext. (Km) 509,6 1.090,6 334,7 3.130,4 516,2 173,6 5.755,1
Na Figura 2.1 apresenta-se a porcentagem da composição de cada um dos
revestimentos que compõem a atual malha rodoviária cearense.
25
Figura 2.1: Porcentagens dos tipos de revestimento asfáltico da malha rodoviária do
estado do Ceará e suas extensões após a execução dos últimos segmentos
executados segundo a filosofia de baixo custo (DERT/CE, 2004).
2.7. ELEMENTOS DE PROJETO DOS PAVIMENTOS DE BAIXO CUSTO
MAIS RECENTEMENTE EXECUTADOS NO ESTADO DO CEARÁ
Dada as várias funções que a imprimação desempenha em um pavimento
asfáltico de baixo custo, considera-se de muita relevância apresentar os principais
elementos de projeto dos últimos pavimentos executados no estado do Ceará,
concebidos segundo a filosofia de baixo custo. Dentre esses elementos destaca-se o
projeto geométrico, o projeto de pavimentação e o projeto de drenagem.
2.7.1. Projeto Geométrico
A maioria dos trechos executados teve o seu caminhamento original mantido,
tendo em vista a redução dos custos de terraplenagem e o aproveitamento, total ou
parcial, das obras d’arte correntes existentes ao longo do traçado da rodovia. Em alguns
casos, o traçado remanescente dos trechos foi alterado, em vista da necessidade de
melhoria das curvas de raios bastante reduzidos ou contorno de núcleos urbanos.
Na Tabela 2.4 são apresentadas as principais características geométricas dos
trechos executados segundo a filosofia dos pavimentos econômicos.
26
Tabela 2.4: Caracteres geométricos dos pavimentos econômicos (DERT/CE, 2004).
Características Valor
Velocidade diretriz 60 km/h
Raio mínimo horizontal 40m
Rampa máxima 9 a 14%
Distância mínima de visibilidade 70m
Largura plataforma de terraplenagem 7,6m
Largura da plataforma de pavimentação 7,0m
Largura da faixa de rolamento 2 x 3,0m
Declividade transversal 3 a 4%
Superlargura máxima 8%
Largura dos acostamentos 0 a 0,5m
Percebe-se pelos dados da Tabela 2.4 que as características geométricas dos
trechos executados se identificam com as dos pavimentos de baixo custo, notadamente
quanto à largura da sua plataforma, inclinação de rampas e dimensão dos raios
horizontais. Indiretamente, esses elementos, advertem para a necessidade de se produzir
uma boa condição de aderência entre as camadas de base e revestimento, tendo em vista
a maior possibilidade da presença de água sob a trilha de roda externa (entrada lateral de
água), e também em função dos esforços tangenciais nas rampas de forte inclinação e
reduzidos raios das curvas horizontais. A Figura 2.2 ilustra a seção tipo do pavimento
projetada para os pavimentos de baixo custo recentemente executados no estado.
Figura 2.2: Seção transversal tipo do pavimento de baixo custo (DERT/CE, 2004).
27
2.7.2. Projeto de Pavimentação
Para execução do projeto de pavimentação dos acessos municipais, objeto da
pavimentação de baixo custo ou, simplesmente, pavimentos econômicos, não foi
adotado nenhum método de dimensionamento. O DERT/CE, respaldado na experiência
dos profissionais do seu corpo técnico, adotou uma estrutura de pavimento constituída
de uma camada única de pavimento (sub-base/base) de 20 cm de espessura sobre um
subleito de CBR ≥ 6% ou sobre material constituinte da última camada de
terraplenagem de suporte CBR ≥ 10%.
Para composição da camada de sub-base/base foram especificados materiais com
CBR ≥ 40%, aceitando valores superiores a 30%, em casos especiais. Com relação aos
índices físicos foram mantidos os valores constantes nas tradicionais especificações
rodoviárias, ou seja, LL ≤ 25% e IP ≤ 6%. A solução de revestimento adotada foi a de
uma camada delgada em TSS (tratamento superficial simples).
Segundo CHAVES, MOTTA e BENEVIDES (2004), os projetos dos
revestimentos em TSS daqueles acessos seguiram as faixas granulométricas indicadas
pela norma DERT-ESP 10/94 (DERT, 1994). A caracterização geotécnica dos materiais
pétreos utilizados no revestimento é mostrada na Tabela 2.5.
Tabela 2.5: Caracterização granulométrica dos agregados utilizados no revestimento
(CHAVES, MOTA E BENEVIDES, 2004).
Tráfego (N) Faixa Granulometria
7,5 x 10
4
a 2,5 x 10
5
II 5/8” – 3/8”
≤ 7,5 x 10
4
III 3/8” – ¼”
A granulometria dos agregados para atender a estas faixas aceita um máximo de
5% retido na peneira de maior diâmetro e 8% passando na de menor diâmetro. Os
agregados devem apresentar índice de forma ≥ 0,5 e abrasão Los Angeles ≤ 40%.
Os materiais betuminosos utilizados para imprimação das bases dos pavimentos
de baixo custo foram o CM-30, cujas taxas variaram de 1,0 a 1,2 litro/m
2
(Relatórios As
Built – DERT).
28
Na aplicação do primeiro banho para aplicação do TSS daqueles pavimentos foi
utilizada a emulsão catiônica RR-2C às taxas variáveis de 1,1 a 1,28 litros/m
2
. Para
execução do 2º banho (água + 50% emulsão) foi utilizada a emulsão RR-2C a uma taxa
variável no intervalo de 0,6 a 1,0 litro/m
2
. As taxas de agregado adotadas variaram entre
11 e 16 kg/m
2
. Esses dados foram obtidos dos relatórios As Built dos trechos
construídos.
2.7.3. Projeto de Drenagem
Conforme citação anterior uma das estratégias usadas para redução dos custos
iniciais de obra foi a substituição das pontes por passagens molhadas, as quais segundo
CHAVES, PONTE e CASTRO (2004), representam uma economia de
aproximadamente 80%. Segundo o pesquisador, essa solução é adequada para os rios e
riachos do semi-árido nordestino, onde as correntes de água são fortes no inverno, mas
durante os períodos de estiagem se tornam secos ou com volume de escoamento
bastante reduzido. A Figura 2.3 representa a vista panorâmica da jusante de uma
passagem molhada construída sobre o rio Figueiredo, na CE-269, que liga as cidades de
Alto Santo a Potiretama.
Figura 2.3: Vista panorâmica da passagem molhada sobre o rio Figueiredo, na rodovia
CE-269.
Em virtude dos trechos executados com pavimentos econômicos atravessarem
desde regiões de topografias plana à montanhosa, fez-se necessária a adoção de algumas
29
estratégias construtivas, tais como os alargamentos de cortes, execução de falsos aterros,
com a dupla finalidade de reduzir a extensão dos dispositivos de drenagem profunda e
aumentar as distâncias mínimas de visibilidade vertical. Acredita-se que a adoção dessas
estratégias, de certa forma, contribuíram para redução da migração de umidade ao longo
das camadas do pavimento, favorecendo à manutenção das qualidades da base e do
revestimento sobre ela executado.
2.8. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Neste capítulo se conceituou as rodovias de baixo volume de tráfego e
pavimento de baixo custo, descrevendo sua respectiva importância. Apresentaram-se
também algumas considerações sobre os tratamentos superficiais propriamente ditos,
suas principais falhas, um breve histórico das rodovias de baixo volume de tráfego no
estado do Ceará e os elementos de projeto dos últimos trechos pavimentados segundo a
filosofia da pavimentação de baixo custo. No capítulo seguinte é apresentada uma
revisão bibliográfica sobre a imprimação betuminosa.
CAPÍTULO 3
IMPRIMAÇÃO BETUMINOSA
3.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Este capítulo tem como objetivo reunir informações bibliográficas sobre o
estudo da imprimação betuminosa e sua influência sobre o desempenho dos pavimentos
rodoviários. Especial atenção é destinada à imprimação das bases de baixo custo, dada a
sua quase total absorção dos esforços do tráfego que ocorre pela esbeltez dos
revestimentos normalmente projetados para estes tipos de pavimentos.
Nessa revisão bibliográfica apresenta-se inicialmente a definição e importância
da imprimação e as diversas funções que esta desempenha. Em seguida são
apresentados os principais parâmetros que influenciam na penetração da imprimação
nas bases estabilizadas granulometricamente, o controle e o processo de execução de
sua aplicação.
3.2. CONCEITUAÇÃO E FUNÇÃO DA IMPRIMAÇÃO BETUMINOSA
Poucos pesquisadores, no Brasil e no mundo, têm se dedicado ao estudo da
imprimação betuminosa das bases rodoviárias. Ao definirem a imprimação asfáltica
alguns desses estudiosos são bastante objetivos, descrevendo sucintamente as funções
que esta desempenha em um pavimento asfáltico, enquanto outros são mais detalhistas
deixando-nos entender, até mesmo, quando e em que situação a imprimação deve ser
aplicada.
A especificação rodoviária ES-306/97 do DNER (hoje DNIT), define a
imprimação como a aplicação de uma camada de material betuminoso sobre a superfície
de uma base granular concluída, antes da execução de um revestimento asfáltico
qualquer, objetivando conferir coesão superficial, impermeabilizar e permitir condições
de aderência entre esta e o revestimento a ser executado.
31
Segundo o USACE (United States Army Corps of Engineers) (2001) a
imprimação betuminosa consiste da aplicação, sob pressão, de um líquido asfáltico de
baixa viscosidade sobre uma camada de base não tratada (não coesiva) antes da
colocação do revestimento usinado a quente. Essa instituição aponta também como
objetivos da imprimação o de impedir a sua movimentação lateral durante a construção
do pavimento.
A ASTM D8-02 (American Society for Testing and Materials) (2003) define a
imprimação de uma base rodoviária como sendo a aplicação de um ligante betuminoso,
projetado para penetrar, ligar e estabilizar a porção superior desta camada, promovendo
uma adesão com a camada que lhe for superposta.
Para DANTAS (1959) a imprimação é uma etapa na construção de
revestimentos betuminosos executada sobre bases permeáveis, que tem basicamente três
funções:
a) aumentar a coesão da superfície superior da base até a profundidade próxima
de 10 mm, a ela incorporando todo material fino que não possa ser eliminado pela
varredura, de modo a se tornar uma superfície lisa, polida e completamente isenta de pó;
b) permitir, pelo amolecimento do material betuminoso usado, seja pela ação do
calor ou pela ação de solventes, uma ligação com a camada do revestimento; e
c) proteger (de certo modo) a base da água, que porventura possa atravessar o
revestimento.
Percebe-se, através da definição apresentada por DANTAS (1959), que embora
a imprimação betuminosa se constitua em uma etapa construtiva do revestimento, esta,
na verdade, consiste no fornecimento de uma melhoria das características da porção
superior da base.
THE ASPHALT INSTITUTE (2001) é mais amplo ao se referir à função da
imprimação betuminosa, afirmando que esta deve preencher os vazios da superfície da
base, protegê-la contra as intempéries, estabilizar os finos minerais, endurecê-la e
32
impermeabilizá-la, obstruindo a capilaridade e promovendo a sua adesão com a mistura
asfáltica subseqüente.
Acredita-se que todos esses atributos ofertados à base, pela imprimação, estejam
associados à concentração residual do material betuminoso na porção superior da base.
Acredita-se também que essa concentração residual de asfalto na região alcançada pelo
ligante seja responsável pela qualidade da imprimação.
Ao se referir à imprimação betuminosa, BUTTOM e MANTILLA (1994),
acrescentam que esta deve reduzir a migração de umidade através da base e protegê-la
temporariamente contra os efeitos destrutivos do tempo e do tráfego até a aplicação do
revestimento.
Com base nas inúmeras definições apresentadas para a imprimação betuminosa
elaborou-se a Tabela 3.1, onde se mostra um resumo das principais funções que esta
deve desempenhar em um pavimento asfáltico.
Tabela 3.1: Resumo das funções que a imprimação desempenha nos pavimentos
asfálticos.
Item Funções
1 impermeabilizar a base, com o preenchimento dos seus vazios superficiais
2 fornecer coesão e estabilizar os grãos da porção superior da base
3 impedir o efeito da capilaridade
4 permitir condições de aderência entre a base e o revestimento
5 proteger a base contra intempéries e tráfego até a execução do revestimento
6 endurecer e aumentar a resistência da porção superior da base
7 impedir a movimentação lateral da base sobre o revestimento
8 evitar absorção do ligante da primeira camada de revestimento
Ao se apresentar as várias definições e funções da imprimação, percebeu-se que
um dos atributos a serem fornecidos por esta à base são a dureza da sua superfície,
conforme destacou THE ASPHALT INSTITUTE (2001). Esse endurecimento, segundo
LARSEN (1992) é um dos parâmetros utilizados para seleção do diâmetro nominal do
agregado da primeira camada dos revestimentos do tipo tratamento superficial. Esse
33
pesquisador afirma que quando o diâmetro do agregado não é escolhido em
compatibilidade com a dureza da base, o agregado pode “agulhá-la” podendo levar o
pavimento à ruína precoce.
Quanto à melhoria das condições de cisalhamento, VAN DAM et al (1987),
afirmam que a falta de uma boa aderência entre as camadas de um pavimento encurta
drasticamente a sua vida útil, necessitando que sejam tomados certos cuidados durante a
sua construção para que esta condição de ligação seja assegurada. PARTL (2004)
reforça que boa parte dos problemas relacionados à essa fraca ligação parece sempre
resultar do mau processo construtivo.
Segundo ISHAI e LIVNEH (1984), no caso da solicitação a altos esforços
verticais, a mútua ligação criada pela imprimação, contribui não somente para a adesão
interfacial, mas também para uma maior eficiência no entrosamento do sistema
constituído pelas duas camadas e para a melhoria da capacidade estrutural do
pavimento. Essa melhoria estrutural fornecida a uma base não estabilizada é
reconhecida por OCAPE (Ohio Center for Asphalt Pavement Education) (2002),
embora este departamento ressalte que tal benefício não é substancial. Entende-se que
nos pavimentos projetados para baixos volumes de tráfego, onde os esforços verticais
são limitados, o entrosamento do sistema constituído pelas duas camadas é menor,
exigindo da imprimação maior força de adesão na interface entre a base e o
revestimento.
A impermeabilidade a ser fornecida pela imprimação às bases foi citada
unanimemente por todos os autores que a conceituaram. Neste sentido, CEDERGREN
(1974) afirma que os pavimentos rodoviários têm grandes áreas expostas às ações das
intempéries e às várias formas de infiltração de água (fluxo de água de baixo para cima
e a sucção capilar, ambos provenientes do lençol freático) em contraste às pequenas
áreas, através das quais ela pode ser drenada. Essa afirmação leva a incerteza quanto ao
verdadeiro potencial que a imprimação tem sobre a impermeabilidade das bases, dada a
falta de estudos sobre esta questão. No entanto, HITCH e RUSSEAL (1977), ressaltam
que qualquer base rodoviária deve ser impermeabilizada, mesmo em áreas de baixa
pluviosidade, tendo em visto que esta superfície, assim como os materiais dos subleitos
e das sub-bases, é projetada para ter suficiente resistência em condições de saturação.
34
BUTTOM e MANTILLA (1994) investigaram os benefícios da imprimação
quanto à coesão das partículas superficiais da base, utilizando corpos de prova
moldados com calcário britado passado na peneira n° 4 e imprimados com vários
produtos asfálticos. Esses ensaios foram realizados com um equipamento denominado
de vane-teste, similar ao utilizado pela ASTM D 3919-80 para classificar misturas de
microrrevestimento asfáltico. Após a compactação as amostras foram deixadas secar por
24 horas à temperatura ambiente, e depois de imprimadas foram curadas em estufa a
40°C pelo período de 3 a 8 dias, para verificação dos diferentes tempos de cura dos
diferentes produtos utilizados.
Após a realização dos ensaios os pesquisadores concluíram que todos os
materiais testados (a baixas tensões normais) apresentaram melhoria da coesão em
relação ao material não imprimado, porém essas diferenças nem sempre foram
estatisticamente significantes.
Diante do exposto, infere-se que nos pavimentos de baixo custo, onde
normalmente, os esforços verticais são limitados, os revestimentos são esbeltos e
relativamente permeáveis, o greide está próximo do terreno natural e as plataformas têm
larguras reduzidas, é imprescindível que a imprimação seja executada com extremo
cuidado, para que esta venha cumprir bem o papel para a qual foi projetada.
3.3. IMPORTÂNCIA DA PENETRAÇÃO DA IMPRIMAÇÃO PARA O BOM
DESEMPENHO DOS PAVIMENTOS ASFÁLTICOS
Ao conceituar a imprimação betuminosa, a ASTM D8-02 (2003) observou a
necessidade que o ligante tem de penetrar na base para que esta desempenhe bem as
suas funções. DANTAS (1959) já é mais detalhista e afirma que para uma imprimação
funcionar adequadamente é necessário que o ligante utilizado penetre de 5 a 10 mm na
base, o que segundo ele, nem sempre é fácil conseguir. Para HITCH e RUSSEAL
(1977) a imprimação deve penetrar de 4 a 5 mm na base deixando a superfície seca e
sem brilho nas 24 horas seguintes à sua aplicação.
Neste contexto PAIAGE-GREEN (1999) ressalta que a boa penetração da
imprimação de uma base de baixo volume de tráfego contribui significativamente para o
35
retardamento da deterioração do pavimento, ficando seus problemas, basicamente,
limitados às falhas de borda e ao desgaste do agregado empregado na execução do
revestimento.
Uma das evidências da importância da penetração da imprimação para o bom
desempenho dos pavimentos de baixo custo é destacada por SANTANA (1976). Ao
investigar as causas da deterioração de um segmento de 48 km da BR-135, executado
em revestimento contrapó sobre base de solo laterítico, no estado do Maranhão, esse
pesquisador constatou que as falhas detectadas no pavimento se deram em função da
reduzida penetração atingida pela imprimação asfáltica. Nesse segmento, segundo o
autor, a imprimação alcançou uma penetração de aproximadamente 3 mm, enquanto que
em outros 7 km da mesma rodovia, onde o pavimento se apresentava em ótimo estado
de conservação, a imprimação alcançou penetrações superiores aquele valor. Esse
pesquisador detalha ainda que ao ocorrer o arrancamento de um grão de pedregulho da
base, nos pontos de reduzida penetração, as paredes do solo que envolvia esse grão
tornavam-se desprotegidas porque o ligante não alcançou a penetração necessária para
envolvê-lo completamente. Com a sucessiva repetição do arrancamento, a estrada se
tornou intransitável, ficando ainda em pior estado do que se não tivesse recebido o
tratamento.
Uma outra evidência do mau desempenho do pavimento associado à imprimação
betuminosa foi comprovada por NOGAMI, VILLIBOR e FABBRI (1989), a partir da
observação de 1.000 km de rodovias, no estado de São Paulo, executados com base de
solo arenoso fino laterítico e revestimento em tratamento superficial. Após a pesquisa
de campo empreendida pelos autores foi constatado que onde a penetração da
imprimação com asfalto diluído CM-30 atingiu medidas superiores a 15 mm
(dependendo do tipo de solo) ocorria em alguns locais o desprendimento da camada de
rolamento devido à falta de aderência entre o revestimento e a base e/ou o cravamento
do agregado do revestimento nesta camada. Por outro lado, onde a penetração da
imprimação alcançou valores inferiores a 3 mm, formava-se uma película betuminosa
extremamente espessa na superfície da base, levando, na maioria das vezes à exsudação
do revestimento, em virtude da esbeltez desta camada. Dessa forma os pesquisadores
consideraram com desempenho satisfatório aquele pavimento no qual a penetração
média da imprimação foi de 4 a 10 mm, o que ocorria, segundo aqueles pesquisadores,
36
quando a película residual do ligante utilizado para a imprimação não era excessiva e
apresentava aspecto característico e cor acastanhada.
Com relação à penetração da imprimação, ainda pode-se ressaltar o resultado da
análise do pavimento de várias ruas de algumas cidades dos estados do Paraná e do
Espírito Santo, realizada por CASTRO (2003). Ao investigar o desempenho desses
pavimentos, executados em revestimento antipó sobre bases de saibros imprimadas com
emulsão de óleo de xisto, esse autor concluiu que somente nos pontos onde a
imprimação alcançou valores de penetração no intervalo entre 4 e 13 mm o pavimento
apresentou bom desempenho.
Já uma pesquisa desenvolvida por DUQUE NETO (2004) com o objetivo de
propor uma metodologia para escolha de solo e dosagem de antipó para rodovias de
baixo volume de tráfego, revelou resultados contraditórios aos encontrados por
CASTRO (2003). DUQUE NETO (2004) atestou que pavimentos executados com bases
de misturas de solos imprimadas com emulsão de óleo de xisto apresentaram
desempenho satisfatório para pavimentos com penetração da imprimação fora do
intervalo de 4 a 13 mm proposto por CASTRO (2003). Aquele pesquisador também
constatou a existência de segmentos com desempenho insatisfatório onde a imprimação
alcançara penetração dentro desse intervalo.
De maneira geral, observa-se que, se por um lado existe uma unanimidade de
opinião, tanto nacional como internacionalmente, quanto à necessidade da penetração
do ligante betuminoso na base compactada, por outro, há bastante controvérsia quanto
ao valor mínimo necessário dessa penetração para que o pavimento asfáltico funcione
adequadamente. Na literatura internacional há uma convergência para um mínimo desse
valor de 5 mm para as bases granulares, porém, apenas TRH (1970) aponta 10 mm
como valor máximo desta penetração. Vale ressaltar que a maioria dos pesquisadores
estrangeiros não se pronuncia a esse respeito.
Apesar do uso de diferentes solos e ligantes asfálticos nos experimentos
realizados por NOGAMI, VILLIBOR e FABBRI (1989), CASTRO (2003) e DUQUE
NETO (2004), percebe-se que há controvérsias quanto ao intervalo de penetração aceito
para qualificação da imprimação.
37
Dessa forma, é preferível apoiar-se nas conclusões de NOGAMI, VILLIBOR e
FABBRI (1989), válidas para os solos arenosos finos lateríticos, de que a penetração da
imprimação betuminosa varia em função das diversas características intrínsecas do solo
constituinte da base. A afirmação desses autores parece confirmar a conclusão de
CORRÊA (1975), também válida para os solos lateriticos, de que a simples medida da
penetração do ligante da imprimação na base, não serve como parâmetro afirmativo da
qualidade desse serviço. As conclusões desse pesquisador estão fundamentadas na
constatação do alcance de 2 cm de penetração da imprimação com CM-30 em alguns
segmentos de bases executados com solo do grupo A-2-4, enquanto que em outros,
construídos com os mesmos materiais, e nas mesmas condições, a penetração
apresentou valores mínimos. Acredita-se que esses valores mínimos aos quais o autor se
refere sejam inferiores a 3 mm.
Na verdade, o parâmetro “penetração” parece ser apenas um dos critérios a
serem levados em consideração para qualificar um serviço de imprimação, devendo
também, serem observados o tipo de solo, a taxa, o tipo de ligante e o teor residual de
asfalto presente no mesmo. Diante das controvérsias apresentadas sobre a medida da
penetração da imprimação, acredita-se que para qualificação, co segurança, desse
serviço, far-se-á necessário realizar uma ampla investigação de campo, constante
principalmente, da execução de ensaios de impermeabilidade, coesão e cisalhamento do
topo da superfície imprimada. As experiências apresentadas pelos diversos
pesquisadores citados parecem deixar claro que a qualidade da imprimação está
associada à concentração residual de asfalto no topo da base, fato este comprovado
pelos limites máximos e mínimos da medida da penetração, os quais variam com as
características de cada solo estudado. Certamente essa concentração residual de asfalto
não é levada em consideração pelas especificações vigentes para serviços de
imprimação, em virtude da disponibilidade comercial de poucos materiais utilizáveis
para imprimação.
De qualquer forma, para se assegurar do bom desempenho do serviço de
imprimação far-se-á necessário realizar ensaios prévios de imprimação para
conhecimento da interação entre os materiais de base e os ligantes utilizados, tendo em
vista as inúmeras variáveis envolvidas nesta operação.
38
3.4. ALGUNS FATORES QUE INTERFEREM NA PENETRAÇÃO DA
IMPRIMAÇÃO
São vários os fatores que interferem na medida da penetração da imprimação
betuminosa. Os principais estudos que demonstram essa influência, no Brasil, estão
limitados aos solos lateríticos, sendo estes atribuídos a CORRÊA (1975) e NOGAMI,
VILLIBOR e FABBRI (1989).
No exterior, entre as fontes literárias encontradas, os estudos mais abrangentes
se devem a BUTTOM e MANTILLA (1994) e ISHAI e LIVNEH (1984). A descrição
dos principais fatores que influenciam na penetração betuminosa das amostras de bases
imprimadas neste trabalho, apoiou-se, basicamente, nos estudos desses 8 pesquisadores.
Dentre os fatores que interferem na penetração da imprimação betuminosa,
NOGAMI, VILLIBOR e FABBRI (1989) destacam os seguintes:
a) tipo e taxa de ligante;
b) teor de umidade de compactação;
c) massa específica aparente seca máxima;
d) tipo de solo;
e) umidade do solo no momento da imprimação; e
f) irrigação prévia da superfície.
Esses fatores serão apresentados e discutidos separadamente para o melhor
entendimento dos seus efeitos sobre a penetração da imprimação.
a) Tipo e da Taxa de Ligante
A investigação do efeito do tipo de ligante sobre a penetração da imprimação
betuminosa foi realizada por diversos pesquisadores, entre eles, NOGAMI, VILLIBOR
e FABBRI (1989) e BUTTOM e MANTILLA (1994). Os três primeiros autores
realizaram ensaios de imprimação com solos lateríticos imprimados com asfaltos
diluídos CM-30 e CM-70, segundo a metodologia VILLIBOR (1981). Nos ensaios de
imprimação realizados pelos últimos pesquisadores foram utilizados corpos de prova de
39
calcário britado, imprimados com diversos ligantes, entre os quais dois tipos de asfaltos
diluídos e algumas emulsões para uso especial em imprimação.
Os referidos ensaios realizados por NOGAMI, VILLIBOR e FABBRI (1989)
revelaram que os ligantes com menor viscosidade, se aplicados no mesmo solo e na
mesma taxa, têm maior poder de penetração do que os de maior viscosidade. Neste
caso, o CM-30 penetrou mais do que o CM-70 em todos os ensaios de imprimação
realizados, conforme se mostra no gráfico da Figura 3.1.
Figura 3.1: Penetração da imprimação em função do teor de umidade e da taxa de
aplicação e do tipo de ligante betuminoso utilizado (NOGAMI,
VILLIBOR e FABBRI, 1989).
Através do gráfico da Figura 3.1 percebe-se que ao se variar a taxa de aplicação
do ligante a penetração da imprimação também aumenta. Entende-se que esse acréscimo
de penetração se deva ao não total preenchimento dos vazios do solo superficial do
corpo de prova com a aplicação de taxas menores, inferindo-se daí, que ao se aumentar
sucessivamente o valor da taxa de ligante, chegará o momento em que este acréscimo
não ocasionará aumento da penetração em virtude do total preenchimento dos vazios do
40
solo. O aumento da taxa a partir desse teor consistirá no excesso de ligante, o qual ficará
caracterizado pela deposição do mesmo na superfície imprimada.
Os ensaios de BUTTOM e MANTILLA (1994) realizados com um único tipo de
solo conduziram aos mais diversos valores de penetração ao se variar o tipo de ligante.
Esses ensaios revelaram que os asfaltos diluídos têm maior poder de penetração do que
as emulsões testadas e que alguns dos ligantes ensaiados somente apresentaram
penetração satisfatória para determinados intervalos de umidade. Esses autores
associaram tal fato à quebra da tensão superficial entre as partículas do solo, que só
ocorreu a partir de certos teores de umidade. Os resultados desses ensaios são
detalhados no item 3.6 deste capítulo ao se fazer referência ao uso de materiais
alternativos para imprimação.
b) Teor de Umidade de Compactação
Os ensaios de imprimação realizados por NOGAMI, VILLIBOR e FABBRI
(1989) com solos lateríticos imprimados com asfalto diluído CM-30 revelaram que os
valores da penetração betuminosa são máximos para baixos teores de umidade,
reduzindo-se até o teor ótimo de umidade, quando a partir daí as penetrações se mantêm
em níveis bastante reduzidos. O decréscimo das medidas das penetrações com o
acréscimo do teor de umidade esta associado à ocupação dos vazios do solo pela
crescente quantidade de água presente no corpo de prova. O efeito da variação do teor
de umidade sobre a penetração da imprimação betuminosa é melhor visualizado no
gráfico da Figura 3.2.
41
Figura 3.2: Penetração da imprimação em função do teor de umidade de compactação e
do tipo de solo da base. O gráfico da esquerda refere-se a um solo arenoso,
e o da direita a um solo argiloso (NOGAMI, VILLIBOR e FABBRI, 1989).
Os ensaios de imprimação realizados por BUTTOM e MANTILLA (1994) com
calcário britado e vários tipos de ligantes asfálticos demonstraram comportamentos de
penetração diferentes dos realizados por NOGAMI, VILLIBOR e FABBRI (1989).
Esses ensaios revelaram que para alguns ligantes, cujas características são apresentadas
mais adiante na Tabela 3.3, a penetração só ocorreu a partir de determinados teores de
umidade, enquanto que para outros, como os asfaltos diluídos, a penetração independeu
do teor de umidade de moldagem. Diferentemente dos demais ligantes, para a emulsão
denominada de LVOC-1 (Low Volatile Organic Compound), a penetração aumentou à
medida que se aumentou o teor de umidade. Cumpre salientar que esta emulsão é do
tipo aniônica de cura lenta e contém compostos orgânicos de baixa volatilidade A
Figura 3.3 ilustra bem os resultados dos ensaios realizados por BUTTOM e
MANTILLA (1994) para investigação do efeito da umidade de compactação sobre a
penetração betuminosa.
42
Figura 3.3: Efeito do teor de umidade sobre a penetração da imprimação de corpos de
prova moldados com calcário britado para os diversos ligantes utilizados
por BUTTOM E MANTILLA (1994) nos ensaios de imprimação.
Acredita-se que os diversos resultados das medidas de penetração obtidos por
BUTTOM e MANTILA (1994) estejam associados à variação da tensão superficial nas
amostras de solo. Esta tensão deve se modificar para cada ligante à medida que se altera
o teor de umidade de compactação do corpo de prova.
c) Massa Específica Seca Máxima
Os ensaios de imprimação realizados por NOGAMI. VILLIBOR e FABBRI
(1989) com corpos de prova moldados com solos lateríticos a diferentes energias de
compactação revelaram que a penetração da imprimação betuminosa, com CM-30, para
uma mesma energia de compactação varia inversamente com a densidade no ramo seco
da curva de compactação. Por outro lado, no ramo úmido dessa curva ocorre a formação
de uma espessa camada de asfalto residual na superfície imprimada, demonstrando
indícios de uma reduzida ou nula penetração. Segundo esses pesquisadores, para
diferentes massas específicas secas máximas e mesmo teor de umidade, observa-se uma
maior penetração para a energia de compactação menor. Vale salientar que CORRÊA
43
(1975) também chegou a essa constatação ao estudar o comportamento da penetração da
imprimação betuminosa de solos lateríticos com asfalto diluído CM-30.
d) Tipo de Solo
O efeito da variação do tipo de solo sobre a penetração da imprimação
betuminosa está intimamente associado à sua granulometria.
Os estudos realizados por VILLIBOR, NOGAMI e FABBRI (1989) revelaram
que a penetração da imprimação é maior nos solos com menor porcentagem de argila,
inferindo-se, a partir daí, que esta depende do tipo de fino existente no solo. Tal
inferência é justificada por DANTAS (1959) ao afirmar que a penetração de uma
imprimação betuminosa é mais difícil de ser obtida em bases de propriedades coesivas.
e) Umidade do Solo no Momento da Imprimação
De acordo com VILLIBOR, NOGAMI e FABBRI (1989) a penetração da
imprimação betuminosa é bastante influenciada pela umidade da base no momento da
imprimação. Segundo esses autores os valores da penetração da imprimação são
máximos quando a umidade do solo, no momento da imprimação, situa-se em torno de
50 a 70% da umidade inicial de moldagem, independentemente da energia empregada
na sua compactação. Esses autores afirmam ainda que se o solo é moldada em um teor
de umidade acima do ótimo, apesar da secagem favorecer o aumento da penetração, esta
continuará em níveis bastante reduzidos.
Neste contexto, VILLIBOR (2006) argumenta que depois de compactada e
acabada superficialmente, a base deve secar livremente por um período variável de 48 a
60 horas. Segundo esse pesquisador a secagem da base proporciona um aumento
considerável de suporte e melhora as condições de recebimento da imprimação
betuminosa, além de permitir examinar o padrão de trincamento que se desenvolve após
a sua compactação.
CASTRO (2003), ao imprimar corpos de provas moldados com materiais
saibrosos com o emprego da emulsão óleo de xisto e emulsão RM-1C, concluiu que
ambos os ligantes apresentam melhor penetração quando os corpos de provas são
44
imprimados 15 minutos após o término da sua compactação, em umidade abaixo da
ótima, e quando os corpos de provas são imprimados depois de 24 horas da
compactação no teor ótimo de umidade.
f) Irrigação Prévia da Superfície
A irrigação prévia da base, segundo DANTAS (1959) é um dos artifícios
utilizados para melhorar a penetração do ligante asfáltico em bases coesivas. Esse
pesquisador recomenda que a irrigação prévia seja feita 12 horas antes do início da
imprimação, devendo esta ser complementada pela raspagem da base com
motoniveladora antes da execução da imprimação. Conforme o autor, essa raspagem,
comumente chamada de “arrepiar a base”, tem como finalidade retirar as crostas de
material fino existentes sobre a superfície a imprimar.
VILLIBOR, NOGAMI e SERRA (1997) de forma mais precisa, ressaltam que,
as bases executadas com solos lateríticos, sejam levemente irrigadas à taxa de 0,8
litro/m
2
antes da sua imprimação, cuidando-se, porém, para que não haja a saturação da
superfície da mesma.
VILLIBOR, NOGAMI e FABBRI (1989), com base em ensaios de laboratório,
concluíram que a irrigação prévia da base a uma taxa controlada (após a sua secagem),
proporciona um aumento substancial da penetração da imprimação betuminosa.
Segundo informações colhidas junto a alguns engenheiros fiscais do DERT/CE,
a irrigação prévia é uma prática comum nos serviços de imprimação de bases no estado
do Ceará, porém a taxa dessa irrigação é feita com base na experiência das equipes de
campo.
A penetração da imprimação betuminosa ainda pode variar em função de outros
fatores como o tempo de aplicação do ligante (ou tempo de cura), da preparação da
superfície e das condições do tempo durante a aplicação do ligante. Esses fatores são
relatados no item 3.9, ao se descrever sobre a execução da imprimação.
45
3.5. ESCOLHA E USO DOS MATERIAIS BETUMINOSOS PARA
IMPRIMAÇÃO
Os principais materiais betuminosos utilizados para imprimação das bases
rodoviárias são os asfaltos diluídos de cura média CM-30 e o CM-70. Esses materiais
são normatizados pela ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), através do
Procedimento das Especificações Brasileiras P-EB-651.
Segundo ERDMENGER (1969) há muitos tipos de ligantes asfálticos
formulados para uso em imprimação, porém os asfaltos diluídos de cura média são os
mais utilizados em virtude do rápido acréscimo de viscosidade dos asfaltos diluídos de
cura rápida (CR), dos cimentos asfálticos de petróleo (CAP) e das emulsões asfálticas
depois da sua aplicação. Conforme esse pesquisador, a escolha do tipo certo de ligante
para uma imprimação depende da qualidade e do tamanho dos agregados da base, da
temperatura de aplicação, do clima local e da velocidade de cura desejada.
BUTTOM e MANTILLA (1994) confirmam esses critérios de escolha do
ligante, porém, acrescentam ainda o volume de tráfego e o teor de asfalto contido no
ligante utilizado. Parece lógico afirmar que a boa qualidade da imprimação dependa da
concentração desse teor residual de asfalto presente nos grãos superficiais da base.
Mesmo assim, a maioria dos pesquisadores que se dedicou ao estudo da imprimação
não faz menção a essa quantidade de resíduo asfáltico.
BUTTOM e MANTILLA (1994) afirmam que se devem utilizar ligantes com
baixo teor de asfalto para imprimação de bases densas, e ligantes com alto teor de
asfalto para bases bastante permeáveis e pouco coesivas. Segundo esses pesquisadores a
utilização de ligantes com altos teores de asfalto, apesar de oferecerem imprimação de
qualidade superior, deve ser evitada em virtude da sua dificuldade de penetração.
BUTTOM e MANTILLA (1994) recomendam que se o tempo de exposição da base ao
tráfego, depois de imprimada, for superior a uma semana, durante uma estação chuvosa,
deve-se utilizar um material com alto teor de asfalto. Porém, se o ligante empregado
tiver baixo teor de asfalto, faz-se necessária a aplicação periódica de asfalto diluído em
água sobre a superfície imprimada.
46
Neste sentido, cabe destacar a afirmação de HENNES e EKSE (1975) de que os
asfaltos de alcatrão não são adequados para uso em imprimação porque não oferecem
desejável uniformidade de aplicação.
O uso dos asfaltos diluídos de cura rápida em serviços de imprimação deve ser
restrito, segundo USACE (2005), em virtude dos riscos de separação do solvente ou da
sua absorção pelos finos da base, o que ocasiona a deposição do asfalto sobre a
superfície imprimada.
OCAPE (2002) também recomenda o uso dos asfaltos diluídos de cura média
sobre os de cura rápida em virtude da maior segurança no seu manuseio.
Segundo as especificações de serviço do DNER-ES 306/97, a escolha do ligante
betuminoso a ser empregado em uma imprimação é feita em função da textura do
material da base, sendo a taxa de aplicação determinada, experimentalmente, no
canteiro da obra.
Conforme USACE (1999) a escolha do tipo de ligante para imprimação pode ser
influenciada pelas condições do tempo. Segundo esse órgão, o processo de cura das
emulsões é dependente da evaporação da água, podendo ser lento ou paralisado sobre as
condições de baixas temperaturas e altas umidades, enquanto os asfaltos diluídos não
são tão dependentes das condições do tempo. Em tempo frio, segundo USACE (1999),
os asfaltos diluídos de cura rápida têm melhor desempenho do que os de curas média e
lenta.
Apesar dos asfaltos diluídos serem os materiais mais utilizados para imprimação,
tanto no Brasil como no exterior, SENÇO (1997) ressalta que o seu para imprimação
podem não corresponder economicamente, em virtude das altas porcentagens de
diluentes utilizadas na sua fabricação. Neste contexto, vale ressaltar que, segundo
CROSS e SHRESTHA (2004), os asfaltos diluídos de cura média contém cerca de 25 a
45% de diluentes de petróleo. Dessa forma, entende-se que a inviabilidade econômica
do uso dos asfaltos diluídos, a qual se refere SENÇO (1997), esteja associada às altas
proporções de diluentes empregadas para a composição dos asfaltos diluídos, bem como
os seus altos preços de aquisição. Vale lembrar que os diluentes de petróleo adicionados
aos cimentos asfálticos de petróleo evaporam depois da sua aplicação, caracterizando
47
sua participação apenas como veículo para a penetração do asfalto nas bases
compactadas.
Os asfaltos diluídos têm uma outra restrição quanto ao seu uso para imprimação.
Segundo CROSS e SHRESTHA (2004) muitos departamentos de transporte rodoviário,
no exterior têm evitado ou reduzido a utilização desses materiais em virtude do perigo
da poluição ambiental. Essa restrição tem se estendido a certas partes do ano, ou mesmo
durante o ano inteiro, por causa da emissão de compostos voláteis orgânicos no ar.
Entende-se que as partes do ano as quais os autores se referem sejam os períodos de
chuva, quando os riscos de arraste de materiais de betuminosos aplicados em
imprimação (não completamente curados), para mananciais ou áreas ambientalmente
sensíveis são maiores.
Neste contexto CROSS e SHRESTHA (2004) realizaram uma pesquisa com o
objetivo de verificar os principais parâmetros utilizados nos serviços de imprimação por
alguns departamentos de transporte norte-americano vinculados CFLHD (Central
Federal Lands Highway Division). Um dos parâmetros investigados foi o tipo de
produto empregado por cada um desses departamentos. Os resultados obtidos da
pesquisa são mostrados na Tabela 3.2.
48
Tabela 3.2: Tipos de ligantes utilizados pelas agências rodoviárias pertencentes à
CFLHD (CROSS e SHRESTHA, 2004).
Agência Material
Arizona Asfalto diluído e emulsão
California Não usam asfalto diluído
Colorado Emulsões AE-P e PEP
Kansas Asfalto diluído e emulsão
Nebraska Asfalto diluído
Nevada Asfalto diluído e emulsão
New Mexico Emulsões AE-P e PEP
North Dakota Todos os materiais
Oklahoma Asfalto diluído e emulsão
South Dakota Asfalto diluído e emulsão
Texas Todos e AE-P e PEP
Utah Todos os materiais
Wioming Todos os materiais
U.S.F.S (U. S. Forest Service)
(United States Department of Agriculture)
Asfalto diluído e emulsão
UFC - Unified Facilities Criteria
(Practice Manual for
Flexible Pavements - USACE)
Asfaltos diluídos e emulsão
de cura lenta
CFLHD Asfalto diluído e emulsão
Conforme se observa na Tabela 3.2, a maioria dos órgãos rodoviários não
menciona o material a ser utilizado para imprimação, enquanto apenas 4, dos 15
consultados permitem o uso de asfaltos diluídos, emulsões asfálticas e cimento asfáltico.
Sete órgãos permitem o uso de qualquer tipo de material. Apenas o departamento de
transporte de Nebraska utiliza o asfalto diluído como alternativa única para imprimação,
enquanto 3 agências especificaram as emulsões AE-P (Asphalt Emulsion Prime) ou PEP
(Penetrating Emulsion Prime).
De forma geral o que se percebe é que, por força da legislação ou pela própria
conscientização ambiental, o uso dos asfaltos diluídos nos Estados Unidos é bastante
49
limitado, o que tem contribuído com o desenvolvimento de pesquisas com vistas à
busca de materiais alternativos menos poluentes ao meio ambiente.
3.6. USO DE MATERIAIS ALTERNATIVOS PARA IMPRIMAÇÃO
A restrição do uso dos asfaltos diluídos para serviços de imprimação rodoviária
despertou a atenção de administradores e pesquisadores, principalmente nos Estados
Unidos e na Europa, para a busca de materiais alternativos menos poluentes ao meio
ambiente. Uma das alternativas estudadas foi a substituição dos asfaltos diluídos pelas
emulsões asfálticas, que se por um lado, não deixam de conter compostos voláteis, pelo
menos os possuem em pouca ou nenhuma quantidade, segundo afirmações de CROSS e
SHRESTHA (2004).
Neste contexto, ressalta-se a ampla pesquisa realizada por BUTTOM e
MANTILLA (1994) com o propósito básico de desenvolver métodos e materiais
alternativos que pudessem ser empregados na imprimação betuminosa, em substituição
aos asfaltos diluídos. O principal foco desse estudo foi o desenvolvimento de ensaios de
laboratório para avaliação do desempenho de materiais alternativos para imprimação em
substituição aos asfaltos diluídos segundo os seguintes parâmetros:
a) medida da capacidade de penetração dos materiais betuminosos;
b) coesão das partículas superficiais da base;
c) resistência ao cisalhamento na interface entre a base imprimada e o
revestimento; e entre este e a base não imprimada.
Para investigação do parâmetro “penetração”, foram realizados ensaios com
corpos de prova moldados com calcário britado passado na peneira de n° 4 e
imprimados com os seguintes materiais betuminosos:
- emulsões para imprimação: EPR-1 (Emulsified Petroleum Resin); PEP
(Penetrating Emulsion Prime); AE-P, do fabricante Elf Materials (Asphalt
Emulsion Prime); AE-P, do fabricante Reed & Materials; LVOC-1
50
(emulsão aniônica de cura lenta) e SS-1 (emulsão asfáltica de cura lenta)
da Prime Materials;
- 3 misturas especiais compostas pelas emulsões LVOC-1 e SS-1 nas
seguintes proporções: 95% da LVOC-1 + 5% da emulsão SS-1 (mistura
A); 90% da LVOC-1 + 10% da emulsão SS-1 (mistura B); e 70% da
LVOC-1 + 30% da emulsão SS-1 (mistura C); e
- 2 asfaltos diluídos CM-30 (dos fabricantes Fina e Exxon), utilizados para
comparação das suas penetrações com as dos demais produtos ensaiados.
A Tabela 3.3 apresenta as principais características dos materiais alternativos
testados por BUTTOM e MANTILLA (1994) para imprimação.
Tabela 3.3: Características dos materiais alternativos ensaiados por BUTTOM e
MANTILLA (1994) para imprimação.
Após a realização dos ensaios de imprimação com os 11 produtos asfálticos
testados, BUTTOM e MANTILLA (1994) concluíram que as emulsões asfálticas,
Tipo Produto Fabricante Características
Fina Não especificadas Asfaltos
diluídos
CM-30
Exxon Não especificadas
Emulsão de cura lenta composta de
EPR-1 Blacklidge
resina de petróleo e cimento asfáltico
Emulsão especial de cura lenta a média
com baixa viscosidade, baixo teor de
asfalto, sem solvente (fabricada
PEP Elf Materials
especialmente para imprimação)
Emulsão asfáltica invertida composta
principalmente por asfalto, óleos leves,
AE-P Elf e R& G
e pequena quantidade de emulsificante
Emulsão aniônica de cura lenta com
composto orgânico de baixa
LVOC-1 Prime Materials
Volatilidade
Emulsões
SS-1 Prime Materials Emulsão de cura lenta
Mistura A - 95% LVOC-1 + 5% SS-1
Mistura B - 90% LVOC-1 + 10% SS-1
Misturas
Mistura C - 70% LVOC-1 + 30% SS-1
51
mesmo quando diluídas em água não fornecem aceitáveis valores de penetração nas
bases compactadas.
Diante dessa conclusão os pesquisadores recomendaram dois métodos
alternativos para aplicação das emulsões asfálticas como imprimação. Esses métodos
consistem dos seguintes processos de execução:
1) mistura mecânica da emulsão asfáltica com o solo da base:
a) compactar parcialmente a base até o nível desejado, cuidando para não gerar
uma fraca interface entre esta e a camada seguinte;
b) empilhar o restante do material necessário para a conclusão da base;
c) adicionar parte da quantidade pré-determinada de emulsão ao material
enleirado;
d) espalhar o material juntamente com a emulsão adicionada;
e) adicionar mais emulsão de forma que a taxa de aplicação total seja da ordem
de 1,36 litros/m
2
e que a espessura da camada acabada seja de
aproximadamente 38 mm (1 ½”); e
f) compactar a camada, no teor de umidade ótimo.
2) recompactação da base após sua escarificação e incorporação da emulsão:
a) compactação da base até a densidade desejada;
b) escarificar os 38 mm finais da base, antes da sua secagem e endurecimento;
c) aplicar a quantidade pré-determinada de emulsão e misturá-la ao solo;
d) adicionar mais emulsão até o alcance do teor ótimo de compactação e à taxa
total de distribuição de 1,36 litros/m
2
;
e) homogeneizar totalmente a mistura e recompactar a camada com um rolo
vibratório para impulsionar os grãos maiores da base para baixo e bombear os
finos e alguma emulsão para a superfície;
f) após a secagem da base por um período de um a dois dias, efetuar sua
raspagem para eliminar as possíveis depressões existentes; e
52
g) aplicar sucessivos banhos de emulsão diluída em água até que a superfície
adquira uma textura desejada e se obtenha uma “membrana” capaz de
promover uma boa ligação com a subseqüente camada do pavimento.
BUTTOM e MANTILLA (1994) ainda afirmaram que embora a mistura das
emulsões asfálticas com as bases granulares seja mais trabalhosa do que as aplicações
na pista, os custos adicionais desta operação são insignificantes, quando considerados os
custos totais de construção. Esses autores recomendaram a adição das emulsões durante
a construção das bases sempre que possível, pois este processo oferece algumas
vantagens, entre as quais:
a) suportam tráfego por um maior intervalo de tempo;
b) fornece melhor proteção contra as chuvas;
c) é menos dependente das condições do tempo;
d) requer menor tempo de cura, abreviando a execução da camada subseqüente;
e) adiciona significante resistência à estrutura do pavimento.
Os estudos de BUTTOM e MANTILLA (1994) realizados com vistas à
investigação dos benefícios da imprimação sobre a ligação superficial dos grãos da base
foram realizados com o arenito britado passando na peneira n° 4, sem imprimação e,
com imprimação com vários ligantes asfálticos. Vale lembrar que esses ligantes foram
dois asfaltos diluídos CM-30, de diferentes fabricantes (Fina e Exxon) e 5 emulsões:
EPR-1, PEP, AE-P, LVOC-1 e SS-1. Os resultados desses ensaios demonstraram que
todas as amostras analisadas produziram boa coesão em relação às amostras não
imprimadas, quando submetidos a baixos níveis de tensões normais, embora essas
diferenças não tenham sido sempre estatisticamente significantes.
Os estudos desenvolvidos por BUTTOM e MANTILLA (1994) para
determinação da resistência ao cisalhamento direto na interface entre a base imprimada
e o revestimento foram realizados com corpos de prova moldados com cascalho não
selecionado. Para imprimação foram utilizados vários ligantes entre os quais dois
asfaltos diluídos CM-30 (Fina e Exxon) e várias emulsões, entre as quais a EPR-1, AE-
P, LVOC-1 (sem asfalto), SS-1H, SS-1 etc.
53
Esses ensaios foram realizados através da utilização de uma máquina de
cisalhamento direto com o objetivo de definir os valores das tensões de ruptura dos
diferentes materiais utilizados na imprimação. Para isso foram moldados e imprimados
corpos de prova de solos na metade inferior da caixa de cisalhamento, os quais foram
sucessivamente superpostos por uma capa selante constituída por agregado de classe 4 e
uma outra de CBUQ, na metade superior da caixa, sendo em seguida a superfície
imprimada submetida ao ensaio de cisalhamento, sob tensão controlada. Os resultados
obtidos dos ensaios de cisalhamento demonstraram que quando há altas tensões
normais, essa resistência não é apreciavelmente afetada pelo tipo ou mesmo pela
presença da imprimação. Em outras palavras, a pressão de confinamento produzida por
grandes cargas verticais produz um aumento da resistência ao cisalhamento na interface
entre a base e o revestimento que aumenta a um ponto em que a imprimação tem pouco,
ou nenhum, efeito sobre esta.
Os estudos desenvolvidos por BUTTOM e MANTILLA (1994) ainda
concluíram que os óleos emulsificados contendo pouco, ou nenhum, teor de asfalto
podem ser empregados com sucesso para imprimação, entretanto, não protegem a base
dos danos do tráfego e das chuvas tanto quanto os asfaltos diluídos. O desempenho
desses produtos depende do seu tipo, em particular, do nível de tráfego, da intensidade e
duração das chuvas e do tipo de material da base imprimada.
No Brasil, ao que parece, o estudo de materiais alternativos para uso em
imprimação está limitado à emulsão CM Plus, inicialmente comercializada com a
designação de Antipó, segundo THULER (2005).
Essa emulsão, segundo DANTAS NETO (2001), foi formulada à base de óleo de
xisto para aplicação em serviços de imprimação de bases granulares. Conforme esse
pesquisador a emulsão CM Plus, ao contrário das emulsões convencionais, penetram no
solo de maneira semelhante ao asfalto diluído CM-30, podendo, portanto, ser utilizada
satisfatoriamente em serviços de imprimação. Os estudos realizados por esse autor
revelaram ainda que a emulsão CM Plus, quando aplicada em condições de elevada
secagem superficial do solo compactado, perdem a sua capacidade de penetração,
provavelmente devido à sua ruptura, provocada pela retirada da água da emulsão pelo
solo.
54
CASTRO (2003) enumerou algumas vantagens do uso da emulsão CM Plus,
quando esta ainda era conhecida pela designação de Antipó. Entre as vantagens
enumeradas pelo pesquisador destacam-se: a maior rapidez no alcance das medidas das
penetrações; a não poluição do ar; a ausência de características agrotóxicas e a presença
de propriedades impermeabilizantes.
De forma geral, as literaturas nacional e estrangeira, enumeram algumas outras
vantagens na utilização das emulsões na pavimentação rodoviária. Entre essas
vantagens destacam-se: a economia de energia (não utilizam solventes, nem consomem
combustíveis em sua manipulação, estocagem e emprego na obra); possibilitam a
produção de grandes volumes em equipamentos de baixo custo e fácil operação; não
oferecem riscos de incêndios; permitem baixas dosagens de ligantes; são versáteis frente
a climas, materiais, transporte e aplicação e têm elevada adesividade aos agregados
(dope).
Apesar das diversas vantagens enumeradas do uso das emulsões asfálticas,
BUTTOM e MANTILLA (1994), afirmam que estes materiais são tão poluentes quanto
os asfaltos diluídos, em virtude da presença dos emulsificantes necessários para a sua
composição.
Dessa forma, entende-se que devam ser estudados materiais alternativos para uso
em imprimação com o duplo objetivo do barateamento dos custos desse serviço e a
redução dos impactos ao meio ambiente, decorrente do uso dos asfaltos diluídos e das
emulsões que contenham solventes e emulsivos. No entanto, dada as condições do
nosso clima tropical, entende-se que a nossa maior preocupação esteja no ato de buscar
materiais alternativos para imprimação que permitam o aproveitamento de solos locais,
já que esses materiais são responsáveis por cerca de 70% dos custos das obras de
construção das rodovias rurais, segundo GREENING e PINARD (2004).
3.7. ESCOLHA DA TAXA DE LIGANTE
A correta quantidade de ligante a ser aplicada para imprimação de uma base
granular é um importante fator para o desempenho de um pavimento asfáltico. Dessa
forma vale lembrar a afirmação de FORTES (1994) de que a aplicação de uma taxa
55
excessiva de asfalto diluído na imprimação pode levar à exsudação do ligante no
revestimento, como, por outro lado, a sua falta pode causar problemas na interface entre
a base e o revestimento asfáltico.
De acordo com BUTTOM e MANTILLA (1994) o principal fator que governa a
escolha da taxa de aplicação da imprimação é a característica absorvente da base.
Segundo esses pesquisadores a quantidade de ligante aplicada deve ser rapidamente
absorvida, cobrir inteira e uniformemente a superfície imprimada, e deixar uma película
fina e não pegajosa de forma a não ser retirada pelos pneus dos veículos.
DANTAS (1959) destaca que a taxa de ligante a ser empregada numa
imprimação é aquela que pode ser absorvida num período de 24 horas, sem deixar
deficiências ou excessos. Segundo esse pesquisador o excesso de taxa é caracterizado
pelo surgimento da aparência brilhante na superfície da base, depois de 48 horas da
aplicação do ligante.
USACE (1999) ressalta que a maior parte do ligante aplicado em uma
imprimação deve ser absorvida pela base entre duas e três horas, sendo a taxa ideal
aquela que fornece a máxima penetração sem deixar ligante na superfície.
Segundo RECKARD e RYER (2002), a não absorção do ligante da imprimação
pela base no período de quatro horas constitui um provável indicativo de que a taxa
aplicada necessita ser reduzida.
Diante dessa discórdia em relação ao tempo de absorção do ligante, prefere-se
acreditar que este depende das condições da superfície da base (material, umidade,
textura, etc.), do tipo de ligante aplicado e das condições do tempo depois da sua
distribuição, etc.
Segundo SILVA (1959), em casos especiais, quando a base for constituída de
material granular pouco coesivo, o que favorece uma grande penetração do ligante
betuminoso, deverá ser empregado um material de maior viscosidade para a
imprimação. Não sendo isto possível, aumentar-se-á a razão de aplicação, convindo,
entretanto, para economia de material betuminoso e melhor fechamento da base, fazer a
56
aplicação do mesmo em duas vezes, deixando decorrer um período de pelo menos 24
horas entre a primeira e a segunda aplicação.
BUTTOM e MANTILLA (1994) ressaltam que se após a cura da imprimação,
houver evidência de excessos na superfície, esta deve ser coberta com uma leve
aplicação de agregado miúdo, numa taxa de distribuição de 0,28 a 0,42 kg/cm
2
. A
aplicação deste agregado deve ser feita, com a imprimação ainda fresca, tão logo haja
necessidade de abertura da rodovia ao tráfego. A aplicação de areia ou pó de pedra,
segundo esses pesquisadores, deve ser evitada, tendo em vista a possibilidade de
redução da força de ligação da imprimação e criar uma interface susceptível ao
cisalhamento. Segundo esses autores um outro método para aliviar o excesso de
imprimação é a varrição para espalhamento do ligante ou a irrigação da superfície
imprimada, seguida da passagem do rolo pneumático para espalhar e incorporar o
excesso de ligante à base.
Normalmente a escolha de taxas para imprimação é feita com base no volume
distribuído por unidade de área, porém, HOT-MIX ASPHALT PAVING HANDBOOK
(2000), recomenda que a taxa de aplicação seja baseada no teor residual de asfalto,
devendo esta ser determinada através da expressão 3.1.
t = t
e
/ t
r
(3.1)
em que,
t: taxa de ligante não diluído;
t
e:
taxa de ligante indicada;
t
r:
taxa residual de asfalto.
Sendo a taxa de ligante escolhida de acordo com a textura da base, pode ocorrer
que se no instante da imprimação a superfície estiver desgastada, seja pela perda de
finos, seja pelo tráfego ou pelo tempo, o tipo de ligante previamente selecionado para a
imprimação pode ser alterado. Tal afirmação, de certa forma, justifica a definição da
taxa de ligante pelas equipes de campo, antes do início do serviço, conforme determina
a maioria das especificações vigentes para serviços de imprimação.
57
Os dados mostrados na Tabela 3.4 são resultantes de uma pesquisa feita por
CROSS e SHRESTHA (2004) a qual teve como objetivo verificar os parâmetros
utilizados nos serviços de imprimação por algumas agências norte americanas
vinculadas à CFLHD.
Tabela 3.4: Tipos e taxas de ligantes e tempos de cura especificados pelas agências
rodoviárias pertencentes à CFLHD (CROSS e SHRESTHA, 2004).
Taxa Tempo de
Agência Material
(litro/m
2
) Cura
Fornecida em
Arizona Asfalto diluído e emulsão
situações especiais
N/M
California Não usam asfaltos diluídos 1,15 N/M
Colorado Emulsões AE-P e PEP Definida no projeto N/M
Kansas Asfalto diluído e emulsão Definida no projeto 48 horas
Nebraska Asfalto diluído 1,35 N/M
Nevada Asfalto diluído e emulsão Definida no projeto
Definida pelo
New Mexico Emulsões AE-P e PEP
gerente do projeto
N/M
North Dakota Todos os materiais Definida no projeto 48 horas
Oklahoma Asfalto diluído e emulsão 0,45 – 1,8
South Dakota Asfalto diluído e emulsão Definida no projeto Engenheiro
Texas Todos e AE-P e PEP Definida pelo N/M
Utah Todos os materiais Definida no projeto N/M
Wioming Todos os materiais Definida no projeto N/M
Asfalto diluído: 0,45 – 2,25 Asf. diluído: 5 dias
USFS Asfalto diluído e emulsão
Emulsão: 0,45 – 1,35 Emulsão: 24 horas
Asfalto diluído e emulsão
UFC
de cura lenta
0,45 – 1,13 48 horas
Asfalto diluído: 0,45 – 2,25 Asf. diluído: 3 dias
CFLHD Asfalto diluído e emulsão
Emulsão: 0,45 – 1,35 Emulsão: 24 horas
N/M = Não mencionado nas especificações.
Conforme se observa na Tabela 3.4 as taxas de aplicação especificadas para
imprimação variaram de 0,45 a 2,25 litros/m
2
, no entanto a taxa exata deve ser definida
pelo engenheiro da obra. Oito das 15 agências consultadas indicaram que a taxa de
aplicação deve ser definida em projeto ou em situações especiais, enquanto apenas duas
relataram que esta deve ser definida pelo gerente do projeto. Observa-se que os vários
58
órgãos ou departamentos rodoviários costumam especificar uma faixa de aplicação para
as taxas de ligantes a serem aplicadas para imprimação.
Reportando-se ainda à Tabela 3.4 percebe-se que as diversas agências
rodoviárias concordaram em que haja a completa cura da imprimação antes da liberação
ao tráfego ou a colocação do revestimento sobre a base imprimada. Esta cura, a qual as
agências se referiram, diz respeito à secagem da superfície imprimada ou à condição do
seu não arrancamento pelo tráfego. Das agências consultadas, três especificaram um
tempo mínimo de 48 horas para a cura da imprimação. Uma agência especificou uma
cura de 5 dias para os asfaltos diluídos e 24 horas para as emulsões. Todas as agências
relataram que o excesso de ligante da imprimação não absorvido pela base no período
de 24 horas deve ser removido.
Neste contexto vale ressaltar os estudos desenvolvidos por ISHAI e LIVNEH
(1984) para comparar a velocidade de evaporação dos asfaltos diluídos CM-30 e CM-70
com a de uma emulsão asfáltica de cura lenta, a MS-10, à 25°C, pelo período de 7 dias.
O resultado desses estudos é mostrado nos gráficos das Figuras 3.4 e 3.5.
Figura 3.4: Comparação da velocidade de evaporação do asfalto diluído CM-70 com a
da emulsão MS-10, de cura lenta (ISHAI e LIVNEH, 1984).
59
Figura 3.5: Comparação da velocidade de evaporação do asfalto diluído CM-30 com a
da emulsão MS-10, de cura lenta (ISHAI e LIVNEH, 1984).
Conforme se vê pelos gráficos das Figuras 3.4 e 3.5 a emulsão asfáltica MS-10
depois de um dia de exposição à evaporação perde cerca de 70% do líquido
(principalmente água) e depois de dois dias, perde quase 90% do líquido. Já os asfaltos
diluídos, depois de um dia de exposição à evaporação, perdem cerca de 27 e 15% de
líquido (principalmente querosene), respectivamente, o CM-70 e o CM-30. Depois de 7
dias de exposição, o CM-70 perdeu cerca de 58% do líquido, e o CM-30, perdeu em
torno de 40%. Os autores concluíram que sob condições normais de cura, que em três
dias a emulsão asfáltica perdeu quase todo o líquido, enquanto a maioria do líquido
(querosene) dos asfaltos diluídos permaneceu na camada imprimada.
Diante disto, pode-se assegurar que se um revestimento asfáltico for aplicado
sobre uma base imprimada com asfalto diluído, antes de três dias de cura, cerca de 55 a
85% de querosene da imprimação podem ficar aprisionados na base, o que pode
provocar efeitos danosos à ligação entre as duas camadas, em decorrência do contato
direto do querosene com o concreto asfáltico. Essas afirmações reiteram as
60
recomendações do USACE (1999), de que antes da colocação da camada asfáltica sobre
a base imprimada os compostos voláteis existentes na base devem ser completamente
evaporados.
Em relação às condições de umidade, a maioria das agências recomendou que no
momento da imprimação a superfície a imprimar deve estar seca, embora 9 agências
tenham mencionado que a base deve ser umedecida para assegurar a penetração do
ligante aplicado. Quanto à temperatura ambiente no momento da aplicação do ligante
betuminoso, a maioria das agências relatou que esta deve se apresentar no mínimo igual
a 10°C, embora algumas agências tenham citado as temperaturas de 4°C e de 20°C,
como as mínimas permitidas para execução de uma imprimação.
THE ASPHALT INSTITUTE (2001) recomenda a aplicação de taxas entre 0,9 e
2,3 litros/m
2
, enquanto as especificações de serviços do DERT-ES-P 08/94 recomendam
a aplicação de taxas variáveis de 0,8 a 1,5 litros/m
2
. Entende-se que essa variedade de
intervalos de faixas de aplicação resida no fato da natural heterogeneidade do solo,
razão da recomendação das normas em se determinar a melhor taxa de aplicação no
campo antes do início da execução do serviço de imprimação.
3.8. ENSAIOS DE IMPRIMAÇÃO
As normas que regem a sistemática dos serviços de imprimação no Brasil
determinam que as taxas de aplicação dos ligantes betuminosos para imprimação sejam
escolhidas no campo antes da execução do serviço. Porém, ressalta-se a existência da
metodologia VILLIBOR (1981), hoje uma norma técnica, que foi desenvolvida para
avaliar, na fase de projeto, e orientar, na fase de construção, na escolha do tipo de
material betuminoso mais adequado e na taxa de distribuição necessária para se obter
uma imprimação apropriada de uma base rodoviária. Essa metodologia é válida para
solos de granulação fina, passando integralmente na peneira 2 mm, ou nos solos que
tenham pequena porcentagem de material retido nessa peneira. O objetivo dessa
metodologia é determinar a penetração do material betuminoso em corpos de prova
compactados em cilindros miniaturas de 50 mm de diâmetro.
61
VILLIBOR (1995) descreve sucintamente o procedimento utilizado para orientar
na escolha do material betuminoso mais apropriado para executar a imprimação de um
solo compactado. A Figura 3.6 auxilia no entendimento desse procedimento, o qual é
complementado pela sua descrição.
Figura 3.6: Ilustração do procedimento realizado para obtenção da penetração
betuminosa em corpos de prova compactados em cilindro miniatura
(VILLIBOR, 1995).
Para realização do ensaio, o corpo de prova é compactado com um “macho” que
deixa, numa das faces, uma depressão circular. Após a desmoldagem do corpo de prova
o mesmo é invertido de modo que o ressalto criado pelo macho na sua face inferior se
transforma em rebaixo ou depressão na face superior. Em seguida, o corpo de prova é
recoberto por parafina, exceto o macho, sendo o ligante betuminoso que se espera
utilizar, derramado em condições padronizadas na depressão circular. Após a cura
apropriada do ligante, parte-se longitudinalmente o corpo de prova, procedendo-se a
medida da penetração da imprimação.
Salienta-se que a metodologia de VILLIBOR (1981) é limitada aos solos de
granulometria fina, o que dificulta a realização de ensaios de imprimação para camadas
compostas por materiais granulares. Para suprir essa limitação faz-se necessário adaptar
o ensaio para moldes cilíndricos maiores, conforme detalhamento descrito no capítulo 5
do presente trabalho.
SOLO
CORPO DE PROVA
PARAFINA
MATERIAL BETUMINOSO DEPRESSÃO CIRCULA
R
62
Dada a simplicidade do método de VILLIBOR (1981) para determinação do tipo
e da taxa ideais de ligante a serem empregados numa imprimação, não se justifica a sua
pouca aplicabilidade e o seu relativo desconhecimento no meio rodoviário. A realização
desses prévios ensaios oferece inúmeras vantagens, entre as quais: pode favorecer a
aplicação de taxas de ligantes mais econômicas; melhora a previsão de custos dos
serviços de imprimação (se realizados na fase de projeto); pode substituir ou reduzir os
testes de campo para determinação de taxas de aplicação e oferece maior confiabilidade
da qualidade do serviço de imprimação. A realização desses ensaios pode ainda evitar a
colocação de areia ou pó de pedra para eliminação dos indesejáveis excessos de
ligantes, os quais são prejudiciais à boa condição de aderência entre a base e o
revestimento asfáltico.
3.9. EXECUÇÃO DA IMPRIMAÇÃO
A sistemática empregada na execução dos serviços de imprimação de bases
granulares é regida pela norma técnica DNER ES 306/97. Essa norma estabelece os
requisitos concernentes a material, equipamento, execução, inspeção, incluindo os
critérios de aceitação e rejeição e medição de serviços.
A execução da imprimação exige que se tomem alguns cuidados antes, durante e
depois da sua aplicação para que esta cumpra as funções para a qual foi projetada. Para
DANTAS (1959), a imprimação de bases para sobreposição de revestimentos delgados,
característicos dos pavimentos de baixo custo, exige grandes cuidados, que não são
necessários em revestimentos de espessuras superiores a 2 polegadas, em razão da
inércia que estes oferecem. Esses cuidados envolvem algumas atividades referentes à
utilização do ligante, preparação da superfície, manutenção das condições de tráfego no
trecho (quando se tratar de melhoramento de via existente) durante a operação do
serviço, bem como as precauções relativas à base depois de imprimada.
3.9.1. Cuidados Preliminares
a) Antes do início da aplicação de qualquer serviço de imprimação faz-se necessário
tomar algumas providências preliminares, com vistas à garantia da qualidade desse
serviço. Entre essas providências destacam-se:
63
b) assegurar-se da disponibilidade de ligante em quantidade suficiente para a etapa de
serviço que se pretende executar;
c) preparar desvios devidamente sinalizados, necessários à manutenção da fluidez do
tráfego no trecho ou programar a execução dos trabalhos em meia-pista;
d) evitar deposição de poeira sobre a pista imprimada através da constante irrigação
dos caminhos de serviços próximos à via, até que a imprimação esteja totalmente
seca;
e) certificar-se das boas condições de funcionamento dos equipamentos a serem
utilizados no serviço.
3.9.2. Preparação da Superfície
Para aplicação da imprimação a base deve ser inicialmente conformada,
longitudinal e transversalmente, de acordo com o projeto geométrico (DANTAS, 1959).
Segundo esse pesquisador o bom acabamento da base tem uma grande importância para
os serviços de imprimação, pois se esta é mal acabada e o ligante se acumula em
pequenas poças, pode ocorrer de o ligante deixar de penetrar em outras áreas,
dificultando a sua penetração.
ERDMENGER (1969) afirma que, se antes da imprimação a base não estiver
suficientemente limpa, o ligante asfáltico tende a formar pelotas com o pó existente na
superfície, deixando áreas secas e expostas.
Segundo USACE (1999), antes da imprimação a base deve estar bem drenada e
livre de excessos de umidade, deve ser energicamente varrida, de preferência com
vassouras mecânicas rotativas, para que sejam retirados os finos existentes na sua
superfície. Depois de varrida deve-se efetuar uma leve passada de um rolo pneumático
ou promover uma irrigação prévia (borrifo) da base, para assentamento do restante dos
finos não retirados pela varrição.
SENÇO (2001) ressalta que, de preferência, a imprimação deve ser feita em toda
a largura da pista nas operações diárias, porém, isto não sendo possível, pode-se
trabalhar em meia-pista, devendo-se tomar os cuidados nas juntas, para evitar
64
superposição da aplicação do ligante. Essa superposição é evitada cobrindo-se as juntas,
transversal e longitudinalmente à pista, evitando que o material distribuído atinja áreas
não destinadas à sua aplicação.
3.9.3. Condições do Tempo no Momento da Imprimação
Segundo o TRB (1978) as condições climáticas que mais, freqüentemente,
afetam os custos da indústria da construção são a chuva, a temperatura e o vento. Este
órgão afirma que a execução de uma imprimação pode ser omitida caso as condições do
tempo não favoreçam a sua cura, devendo-se neste caso, manter a base compactada
intacta até que se aplique a camada subseqüente do revestimento asfáltico.
SANTANA e GONTIJO (1988) não recomendam iniciar serviços de
espargimento de ligantes asfálticos antes do nascer do sol, quando a superfície da pista
está fria e úmida. Segundo esses autores o espargimento não deve ser executado quando
a temperatura ambiente foi inferior a 10ºC, para os asfaltos diluídos e 5ºC para as
emulsões, nem sob superfícies molhadas ou com tempo nublado ou ainda em dias de
chuva, ou com fortes possibilidades desta ocorrer.
Com relação à temperatura de espargimento do ligante, esta deve ser
determinada em função da relação viscosidade x temperatura, exigindo o seu
enquadramento na faixa de viscosidade prevista no projeto.
A imprimação betuminosa, segundo USACE (1999), deve ser aplicada quando a
temperatura da superfície, à sombra for superior a 10ºC, e quando não tiver sido
verificada redução de temperatura superior a 2ºC nas 12 horas anteriores à aplicação do
material, a menos que condições especiais sejam impostas pelo projeto.
Segundo CROSS e SHRESTHA (2004) o espargimento do ligante asfáltico deve
ser feito a uma adequada viscosidade, a qual pode ser alcançada pelo aquecimento do
asfalto, ou no caso das emulsões, pela diluição com água. A Tabela 3.5 mostra a
temperatura de aplicação recomendada para os principais ligantes usados para
imprimação.
65
Tabela 3.5: Temperatura de distribuição dos ligantes asfálticos para imprimação
(CROSS e SHRESTHA, 2004).
Tipo de Material Temperatura (ºC)
SS-1, SS-1h, CSS-1, CSS-1h 20 – 70
MS-1, MS-2, MS-2h 20 – 70
MC-30 Superior a 30
MC-70 Superior a 50
MC-250 Superior a 75
AE-P 49 – 82
EAP&T (Emulsão aniônica para tratamento contrapó) 15 – 38
3.9.4. Recomendações para o Controle da Imprimação
A qualidade dos serviços de imprimação depende do controle tecnológico do
material a ser empregado, depois da sua aplicação. O controle de qualidade do material
a ser utilizado consiste na realização de um conjunto de ensaios previstos na
especificação correspondente da ABNT para cada tipo de material betuminoso e para
cada entrega de material.
Segundo a especificação do DNER-ES 306/97, todo o carregamento de asfalto
diluído que chegar à obra deverá ser submetido ao ensaio de viscosidade cinemática a
60ºC; ensaio de viscosidade “Saybolt-Furol”, para o estabelecimento da relação
viscosidade x temperatura e ensaio de ponto de fulgor e combustão.
No estado do Ceará, em particular, a especificação DERT-ES-P 08/94 exige o
Certificado de Fábrica de todo carregamento de asfalto diluído que chegar ao canteiro
da obra. De 3 em 3 carregamentos e na ausência do Certificado a cada carregamento,
far-se-ão os ensaios de viscosidade Saybolt-Furol e Ponto de Fulgor.
O controle de qualidade do serviço de imprimação compreende basicamente o
controle da taxa aplicada: consiste na determinação da taxa de aplicação do ligante para
cada segmento executado. Esse controle, segundo VILLIBOR (2006), pode ser feito
pesando-se o veículo distribuidor, antes e depois da aplicação; determinando a
quantidade de material consumido, por intermédio da diferença de leituras da régua,
66
aferida e graduada em litros, que acompanha o veículo distribuidor e pelo método da
bandeja (mínimo de três determinações). Esse pesquisador ainda recomenda (no caso
dos solos lateríticos) a realização do controle da penetração da imprimação, o qual deve
ser feito 48 horas após a aplicação do ligante, em pelo menos 9 determinações.
3.9.4. Utilizado para Imprimação 3.9.5.
3.9.5. Equipamento Utilizado para Imprimação
O equipamento básico para a execução de uma imprimação betuminosa é
constituído por uma vassoura mecânica e pelo distribuidor de asfalto. A vassoura
mecânica é o equipamento empregado para efetuar a limpeza da área a ser imprimada.
Esta consiste de um equipamento dotado de hastes metálicas, de náilon ou de piaçava
grossa. A varrição da base também pode ser feita manualmente ou ainda com o emprego
de jato de ar comprimido, contanto que elimine o pó e o material solto existente na
superfície da base. A vassoura deve possuir velocidade de rotação regulável, e de
preferência, independente da velocidade de translação do veículo trator.
Os ligantes asfálticos, normalmente são aplicados através de caminhões
espargidores, os quais consistem de um tanque de asfalto com equipamento distribuidor
montado sobre o chassi de um caminhão. Segundo USACE (2005), o caminhão
espargidor deve ser dotado de pneus de borracha com largura suficiente para, quando
em contato com a rodovia, não ocasionar a formação de trilhas na superfície a ser
tratada.
O caminhão distribuidor de asfalto deve distribuir uniformemente o material na
taxa determinada para cada diferente superfície a ser imprimada. A Figura 3.7 mostra
detalhes de um dos mais antigos caminhões espargidores existentes, onde se observa a
presença da 5ª roda, a qual tinha como finalidade medir com maior precisão a
velocidade de deslocamento do equipamento espargidor. Ressalta-se que os caminhões
atuais são bem mais sofisticados, sendo dotados inclusive, de dispositivos de controle
totalmente computadorizados.
67
Figura 3.7: Detalhe de um caminhão espargidor antigo (RECKARD e RYER 2002).
A Figura 3.8 mostra uma vassoura mecânica utilizada para varrição da base, um
caminhão distribuidor, parte do sistema de aquecimento de material betuminoso,
detalhes da calibração de bicos espargidores e verificação de vazão e um painel
computadorizado para controle da taxa de aplicação de ligante.
68
Vassoura mecânica Caminhão distribuidor (moderno)
Regulagem de bicos Verificação da vazão dos bicos
Painel computador (controle de vazão) Sistema de aquecimento
Figura 3.8: Equipamentos para execução e controle da imprimação (Texas Department
of Transportation, 2004).
LEAL (19__) aponta algumas falhas que ocorrem com freqüência nos serviços
de distribuição de ligantes betuminosos:
• espaçamento horizontal e vertical variável entre os bicos espargidores;
• falta de alinhamento dos bicos, tanto horizontal quanto verticalmente;
69
• diferença de ação do molejo traseiro, ocasionando variações da altura da
barra;
• vazamentos nas diversas articulações dos veículos utilizados; e
• inexperiência dos operadores do equipamento.
Na Figura 3.9 é mostrado o posicionamento dos bicos espargidores em relação à
forma de dispersão do ligante empregado na imprimação.
Estrias: ligante frio, alta viscosidade, bicos
obstruídos ou desgastados Bicos espargidores em diferentes ângulos
Altura exagerada da barra espargidora
Barra espargidora baixa demais: cobertura
incompleta – formação de estrias)
Bomba com pressão em excesso Esvaziamento: mudança de altura da barra
Figura 3.9: Posições dos bicos espargidores em relação à forma de dispersão do ligante
(Washington State Department of Transportation, 2003).
O TRB (2005) relata que o significativo avanço da tecnologia ocorrido no setor
de fabricação de equipamentos, permite hoje, a comercialização de distribuidores de
asfaltos dotados de barras paralelas, também chamadas de “wheelpaths bars”, capazes
de variar a taxa de aplicação transversal dos ligantes asfálticos.
70
Na Figura 3.10 são mostradas algumas das etapas desenvolvidas para a
realização dos serviços de imprimação.
Varrição da base para imprimação Trecho imprimado em meia pista (*)
(fonte não identificada) (fonte não identificada)
Imprimação em meia pista (ver junta) Espargidor de ligante em operação
Fonte: Técnicas de auditoria para obras rodoviárias (Corregedoria Geral da
União em Minas Gerais, Belo Horizonte, 2003).
Figura 3.10: Parte da seqüência desenvolvida para aplicação da imprimação
betuminosa.
Durante o tempo necessário às operações construtivas, tais como a cura e a
ruptura do material betuminoso, e até o recobrimento da imprimação com outra camada
de pavimento, os serviços executados ou em andamento deverão ser protegidos contra a
ação destrutiva das águas das chuvas, do trânsito e de outros agentes que possam
danificá-los.
71
3.10. PRINCIPAIS FALHAS DOS PAVIMENTOS ASSOCIADAS À
INTERFACE ENTRE A BASE E O REVESTIMENTO
A fragilidade da interface entre a base e o revestimento tem sido a causa de boa
parte das falhas ocorridas nos pavimentos de baixo custo. O conteúdo apresentado neste
item está fundamentado no trabalho de FORTES (1994), salvo quando for citada outra
fonte literária. Entre as falhas mais comuns enumeram-se as seguintes:
a) Exsudação no revestimento: a exsudação no revestimento é causada pela
excessiva aplicação da taxa de imprimação ou devido à aplicação da imprimação sobre
uma base compactada com excesso de umidade e/ou umedecida por irrigação ou chuvas
(os poros da base estão ocupados pela água, dificultando a penetração do ligante). No
caso da aplicação de uma taxa excessiva, o ligante que sobra sobre a superfície se soma
ao ligante do primeiro banho do tratamento superficial, os quais fluem para o topo do
revestimento sob o efeito do tráfego. A Figura 3.11 ilustra uma situação de ocorrência
de exsudação no revestimento.
Figura 3.11: Exsudação no revestimento em decorrência de uma possível taxa
excessiva de aplicação do ligante da imprimação e/ou da emulsão do
tratamento superficial (CE-187, Trecho Novo Oriente – Santa Teresa).
A exsudação também pode ocorrer em virtude da execução do tratamento
superficial sobre a imprimação mal curada ou pela aplicação do revestimento sobre uma
superfície imprimada desgastada ou com presença de pó.
72
b) Cravamento do agregado na base: este problema decorre da aplicação de uma
taxa insuficiente de ligante ou de uma falha de bico ou penteadura em trilhas
localizadas. Nesses casos, a insuficiente impermeabilização da superfície da base
favorecerá o seu amolecimento pela maior absorção de umidade, propiciando o tal
cravamento. VILLIBOR, NOGAMI e SÓRIA (1987) detalham que essa absorção de
umidade também pode se dar pela borda do pavimento, podendo ser amenizada pela
imprimação de um corte feito a 45° neste plano. Esses pesquisadores ressaltam que as
falhas de bico no espargimento do ligante provocam o desprendimento da capa em
pontos isolados ou alinhados, resultando na formação de panelas.
O problema do cravamento do agregado na base pode ser visto na Figura 3.12.
Figura 3.12: Exsudação no pavimento resultante do agulhamento do agregado na base
(GREENING e PINARD (2004).
FERNANDES JÚNIOR, ODA e ZERBINI (1999) destacam que se, depois de
imprimada, a base se apresentar absorvente, pode ocorrer falta de ligante no
revestimento, ocasionando o desprendimento ou desalojamento do agregado sob a ação
do tráfego.
A aplicação de uma taxa de imprimação insuficiente também concorrerá para o
escorregamento e/ou soltura do agregado do revestimento, tendo em vista não ter havido
a suficiente e necessária coesão dos grãos superficiais da base para resistir aos esforços
tangenciais oriundos do tráfego.
73
As possibilidades de inter-relacionamento entre essas falhas, e suas causas e
evoluções dos defeitos são apresentados no quadro da Figura 3.13, no qual constam os
serviços de conservação necessários para reparação dos defeitos.
Figura 3.13: Inter-relacionamento entre a ocorrência de defeitos associados à interface
entre a base e o revestimento, com suas causas, evoluções e serviços de
conservação (FORTES, 1994).
FORTES (1994) apresentou as principais falhas e o inter-relacionamento entre
elas, para o caso dos solos lateríticos, constando ainda das intervenções necessárias para
sua correção. Por outro lado, VILLIBOR, NOGAMI e SÓRIA (1987) ressaltam que as
bases dos pavimentos executados com solos dessa natureza necessitam que se apliquem
técnicas construtivas próprias na sua execução, destacando-se as seguintes:
a. boa ligação da base com a capa asfáltica;
b. boa drenagem e impermeabilização da base, para que esta se mantenha
seca;
74
c. manter o greide dentro da camada de solo laterítico (evitando cortes que
atinjam as camadas de solos saprolíticos subjacentes) e com declividade
mínima de 1%;
d. evitar a entrada de umidade na base, tanto pelo revestimento, como pelas
laterais da pista;
e. manter uma distância mínima de 1,5 m entre o nível da água e o
pavimento;
f. é imprescindível que a capa asfáltica seja suficientemente impermeável.
Observa-se que os cuidados apontados pelos referidos pesquisadores quanto à
técnica construtiva daquelas bases, concentram-se na capacidade de impermeabilização
da base, na boa condição de aderência entre esta e o revestimento e nas condições de
drenagem da base, estando, portanto, todos esses atributos relacionados à imprimação
betuminosa.
Apresentadas as principais falhas que ocorrem na interface dos pavimentos de
baixo custo, ressalta-se um problema ocorrido em 1973, no estado do Ceará, durante as
obras de pavimentação do segmento da rodovia CE-187 que liga as cidades de Ipueiras
e Nova Russas. Segundo informações obtidas junto a engenheiros do DERT, cerca de
dois dias depois da aplicação da imprimação a superfície da base apresentou-se
empolada em alguns pontos, para surpresa dos engenheiros e técnicos da obra. Depois
de muitas observações e indagações percebeu-se que o problema ocorreu em virtude da
presença de sal no material da base ou nas camadas subjacentes do pavimento. De
acordo com as informações obtidas, imagina-se que o problema descrito assemelha-se
ao mostrado na Figura 3.15.
Segundo OBIKA et al (1994, 1995) a utilização de solos contendo sais solúveis
para confecção de camadas de pavimentos, mesmo em baixos teores de cerca de 0,3%,
pode provocar danos às bases imprimadas e a precoce deterioração dos pavimentos
rodoviários. Esses danos, conforme os pesquisadores, se caracterizam pela
supersaturação e posterior cristalização dos sais, próximo à superfície dos pavimentos,
que associada à alteração do volume da camada diminui a adesão entre esta e o
75
revestimento asfáltico. O dano pode aparecer em forma de empolamento da superfície
betuminosa, cujo processo se inicia pela migração do sal das camadas subjacentes ou do
subleito para a base, movimentação esta favorecida pela evaporação da superfície. Esses
pesquisadores afirmam que o fenômeno descrito é comum em certas regiões áridas e
semi-áridas onde os índices de evaporação superam os da precipitação pluviométrica e a
chuva é insuficiente para lixiviar os minerais da decomposição da rocha que se
acumulam no solo.
OBIKA et al (1995) ressaltam também que há diversas maneiras de se lidar com
o problema da presença do sal no pavimento, porém as principais são a eliminação,
quando possível, da aplicação da imprimação asfáltica e a rápida liberação do tráfego
sobre o pavimento, tendo em vista que os riscos de danos sobre os tratamentos
superficiais são reduzidos a 50% quando estes estão sujeitos ao tráfego. Esses autores
(1995) ainda destacam que as emulsões asfálticas são menos atacadas pelo sal do que os
asfaltos diluídos, surgindo daí mais uma vantagem do seu uso em obras de
pavimentação asfáltica. Acredita-se que esse diferente comportamento dos asfaltos
diluídos em relação às emulsões se deva à presença dos solventes de petróleo nos
primeiros.
A Figura 3.14 ilustra o exemplo de um revestimento atacado pelo sal presente na
água utilizada para compactação da base.
Figura 3.14: Empolamento no revestimento oriundo da presença de sal na água
utilizada para compactação da base (SADC, 2003).
76
Cumpre destacar que um dos problemas associados à interface entre a base e os
revestimentos do tipo tratamentos superficiais no estado do Ceará é a utilização de
materiais de granulometria muito grossa na camada de base. Segundo CHAVES,
MOTTA e BENEVIDES (2004) a utilização desses materiais pode acarretar na
concentração de grãos na superfície da base, dificultando o seu acabamento e
provocando o surgimento de irregularidades que são transmitidas ao revestimento.
Aqueles pesquisadores detalham que a má aderência entre o grão de brita do
revestimento e o grão grosseiro da base favorece o arrancamento destes, resultando na
formação de pequenas panelas na base. Na Figura 3.15 mostra-se o princípio do
problema, onde se vê as irregularidades dos grãos da base sendo refletidas para o
revestimento.
Figura 3.15: Reflexão das irregularidades dos pedregulhos existentes na superfície da
base para a capa de rolamento em TSS (CHAVES, MOTTA e
BENEVIDES, 2004).
Na Figura 3.16 mostra-se uma pequena panela, resultante da evolução do
desgaste visto na figura anterior.
77
Figura 3.16: Reflexão das irregularidades dos pedregulhos existentes na superfície da
base para a capa de rolamento em tratamento superficial simples
(CHAVES, MOTTA e BENEVIDES, 2004).
CHAVES, MOTTA e BENEVIDES (2004) ainda ressaltam que um outro
problema relacionado à interface entre a base e o revestimento é a presença de raízes na
superfície da base, que propicia a ocorrência de desgaste no revestimento, dando início
à formação de panelas. Segundo esses pesquisadores, tal problema está associado às
pequenas espessuras das jazidas de solos utilizadas no estado do Ceará. A Figura 3.17
ilustra o problema descrito onde se vê uma raiz na superfície da base imprimada, a qual
evoluirá para uma panela caso não haja prontamente uma intervenção.
Figura 3.17: Presença de raiz na superfície da base (CHAVES, MOTTA e
BENEVIDES, 2004).
78
Em se tratando de falhas relacionadas à interface entre a base e o revestimento
no estado do Ceará, cumpre ressaltar o problema ocorrido em 2001 em um segmento da
rodovia CE-293/386 entre as cidades do Crato e Barbalha, no sul do estado do Ceará.
Neste segmento, foi executado um revestimento do tipo tratamento superficial duplo
sobre uma base em solo-cimento, o qual não aderiu adequadamente na base, largando da
base, nos pontos mais solicitados do pavimento, logo após a conclusão da obra.
Segundo alguns engenheiros do DERT envolvidos na construção da obra, esta falta de
aderência ocorreu por falta de penetração da imprimação, que mesmo executada com
CM-30 recortado com óleo diesel, não penetrou na base. Acredita-se que a causa desse
problema esteja, não na falta de penetração da imprimação, mas no material utilizado,
pois em se tratando de uma base com 8% de cimento (em peso), necessitar-se-ia de um
ligante que exercesse, basicamente, as funções de impermeabilidade e aderência. Neste
caso, portanto, se deveria ter sido aplicado uma pintura de ligação, para promover a
aderência entre a base e o revestimento, em vez de uma imprimação, a qual exigiria um
ligante diferente do asfalto diluído. Vale ainda ressaltar que o excessivo trincamento da
base pode ter contribuído para o problema descrito, o qual é visualizado na Figura 3.18.
Figura 3.18: Aspectos da má aderência entre a base e o revestimento no segmento da
CE-293/386, entre as cidades do Crato e Barbalha, sul do Ceará.
79
3.11. ASPECTOS AMBIENTAIS ASSOCIADOS À IMPRIMAÇÃO
Segundo CROSS e SHRESTHA (2004) as maiores preocupações com a
poluição ambiental na pavimentação asfáltica são os compostos voláteis orgânicos. De
acordo com os pesquisadores, os asfaltos diluídos representam a principal fonte de
emissão desses compostos, visto que os cimentos asfálticos e as emulsões asfálticas os
emitem em menor quantidade. As preocupações ambientais relativas aos serviços de
imprimação se agrupam basicamente na qualidade do ar e da água. A preocupação da
poluição da água está associada ao derramamento direto destes nos mananciais ou o seu
arraste pelas chuvas antes da sua completa cura. Por essa razão, THE ASPHALT
INSTITUTE (2001) recomenda que ao haver fortes possibilidades de ocorrência de
chuvas antes da execução da imprimação, estes serviços devem ser omitidos.
Segundo CROSS e SHRESTHA (2004), a CFLHD elaborou um fluxograma que
serve de árvore de decisão sobre quando executar, quando manter e quando eliminar o
serviço de imprimação em uma base granular. Esse fluxograma foi fundamentado,
basicamente, nas preocupações ambientais, conforme pode ser visto na Figura 3.19.
80
Figura 3.19: Árvore de decisão: como aplicar, quando manter e quando eliminar a imprimação (CROSS e SHRESTHA, 2004).
81
A situação vista na Figura 3.20 mostra o arraste do ligante aplicado em uma
imprimação pela água da chuva, justificando a preocupação com o uso dos asfaltos
diluídos de cura média, por exemplo, os quais, segundo CROSS e SHRESTHA (2004),
contêm cerca de 25 a 45% de diluentes de petróleo.
Figura 3.20: Efeito da chuva sobre uma imprimação ainda não totalmente curada
(CROSS e SHRESTHA, 2004).
No Brasil, a especificação DNER-ES 306/97, a qual estabelece a sistemática a
ser empregada na execução e no controle da qualidade dos serviços de imprimação,
menciona apenas os cuidados quanto às condições de estocagem e aplicação dos
ligantes betuminosos e as seguintes recomendações: não instalação de depósitos de
ligante nas proximidades de cursos d’água; não deposição de resíduos asfálticos na
faixa de domínio ou em lugares causadores de prejuízo ambiental; remoção dos
depósitos de ligantes após a construção da obra; e recomposição das áreas afetadas pelas
atividades da construção após a conclusão da obra.
Dessa forma, entende-se que esses cuidados são devidamente necessários,
porém, deveria existir uma maior preocupação com relação a poluição do ar, o que
poderia ser amenizado com a busca de materiais alternativos para imprimação em
substituição aos asfaltos diluídos, a exemplo do que já vem acontecendo, há anos, em
outros países.
CAPÍTULO 4
CARACTERÍSTICAS GEOAMBIENTAIS DO AGROPÓLO
BAIXO JAGUARIBE
4.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS
O agronegócio no Brasil tem sido, nos últimos anos, um dos setores de maior
desenvolvimento, sendo responsável pelo acréscimo do volume das exportações
brasileiras. Um dos fatores que mais contribuíram para esse desenvolvimento foram a
facilidade de deslocamento da produção, vinculada à rapidez de transmissão das
informações, ideologicamente definidas como a globalização. A nova realidade do
agronegócio, marcada pelo fortalecimento do caráter competitivo da economia de
mercado, forçou as empresas a investirem em tecnologia, uma condição básica para
garantir maiores lucros a partir da modernização da agricultura, com um conseqüente
aumento da produtividade.
Neste contexto, foram implantados os agropólos, como instrumentos de
desenvolvimento da economia de uma região, com o objetivo de impulsionar pequenos
negócios em regiões de potenciais ainda adormecidos. Esses agropólos, segundo
CAMPOS FILHO (2004), consistem de um esforço ordenado em um espaço geográfico,
compreendendo uma ou mais microrregiões, no qual produtores rurais, agroindústrias,
distribuidores, instituições públicas, privadas e serviços especializados vinculados ao
agronegócio, desenvolvem ações de forma sinérgica e integrada. Os agropólos, segundo
este autor, oferecem uma visão sistêmica e de longo prazo, objetivando assegurar
eficiência econômica e o contínuo processo de melhoria da competitividade, divisão da
renda, propiciando melhoria da qualidade de vida e bem-estar social das populações
envolvidas.
O estado do Ceará, em particular, segundo informações obtidas junto à SEAGRI
(Secretaria de Agricultura e Pecuária) foi organizado espacialmente através dos
agropólos de agricultura, onde foram zoneadas as regiões com maiores potencialidades
para a agricultura irrigada no estado, com foco na exploração sustentável do setor
83
produtivo. Cumpre salientar que a implantação desses agropólos constitui parte de uma
das ações de planejamento tomada pelo governo local para reduzir os desequilíbrios
demográficos e econômicos, observados nos últimos 30 anos, entre a Região
Metropolitana de Fortaleza e as várias regiões do estado. Os 7 agropólos atualmente
implantados no Estado do Ceará são os seguintes: Ibiapaba, Baixo Acaraú,
Metropolitano, Baixo Jaguaribe, Sertão Central, Centro-Sul e Cariri, conforme se
mostra no mapa da Figura 4.1.
Figura 4.1: Mapa do Ceará com destaque para os 7 agropólos existentes no estado
(GIRÃO, 2000).
Esses agropólos envolvem 80, dos 184 municípios cearenses e mais de 2,9
milhões de pessoas, o equivalente a 39% da população do estado. Segundo dados
divulgados pelo IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística) a participação
dessas regiões na composição do PIB (Produto Interno Bruto) do estado do Ceará é da
ordem de 29%.
84
O agropólo Baixo Jaguaribe apresenta, em particular, diversas potencialidades,
tais como a disponibilidade de terras situadas em áreas favoráveis à exploração da
agricultura mecanizada, a existência de mão-de-obra, e a proximidade dos principais
mercados consumidores do Nordeste do Brasil. Essas potencialidades têm atraído o
crescente interesse de governos e de investidores privados para a área do agropólo.
Cumpre ressaltar que o Estado do Ceará, segundo informações do IPLANCE (Fundação
Instituto de Planejamento do Ceará) (1997), hoje IPECE (Instituto de Pesquisa e
Estratégia Econômica do Ceará), está subdividido em 33 microrregiões geográficas, as
quais foram criadas com o objetivo de melhorar a distribuição dos recursos
orçamentários do Estado. Essa divisão regional foi instituída através da Lei 11.845, de
05/08/91, a qual foi publicada no Diário Oficial do Estado em 7/8/1991.
Segundo CEARÁ (2003), os investimentos feitos no agropólo Baixo Jaguaribe
acarretarão, num futuro imediato, o surgimento de novas oportunidades para o
desenvolvimento de atividades ligadas à agricultura irrigada e aos agronegócios, além
de melhorar as bacias leiteiras, a piscicultura, o lazer e o turismo na microrregião.
Diante dessas perspectivas, é de fundamental importância o conhecimento das
limitações e deficiências da microrregião do agropólo, como, estradas e infra-estrutura
das cidades, tendo em vista o planejamento racional do seu desenvolvimento.
As informações contidas nesse capítulo, que tem como objetivo mostrar as
características geoambientais do agropólo Baixo Jaguaribe, estão baseadas nas
publicações da EMBRAPA (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária) (1973),
através do Levantamento Exploratório - Reconhecimento dos Solos do Estado do Ceará
e da EMBRAPA (1999), com o Sistema Brasileiro de Classificação de Solos; no IBGE
(Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística) (2005) e em dados fornecidos
pelo IPLANCE (1997), Instituto Agropólos do Estado do Ceará (2000), bem como
informações obtidas junto à FUNCEME (Fundação Cearense de Meteorologia e
Recursos Hídricos) (2005).
85
4.2. INFORMAÇÕES GERAIS SOBRE A ÁREA DE ESTUDO
O agropólo Baixo Jaguaribe, segundo a SEAGRI (1999), é o maior agropólo do
estado do Ceará, compreende uma área aproximada de 63.000 hectares, o que representa
37% da área total irrigada no estado. Conforme se vê no mapa da figura 4.1, o referido
agropólo está situado entre os meridianos de 37° 58’ 30” e 38° 58’ 12” de longitude a
oeste de Greenwich e os paralelos de 04° 24’ 00” e 05° 48’ 00” de latitude sul. Limita-
se ao norte com o oceano atlântico e com os municípios de Fortim, Ocara, Ibaretama e
Beberibe; ao sul com o estado do Rio Grande do Norte e com os municípios de
Jaguaribe, Iracema e Potiretama; a leste, com o oceano atlântico e com o estado do Rio
Grande do Norte; e a oeste, com os municípios de Ibaretama, Quixadá, Banabuiú e
Solonópole.
Esse agropólo é constituído de 15 municípios: Limoeiro do Norte, Russas,
Tabuleiro do Norte, São João do Jaguaribe, Morada Nova, Ibicuitinga, Jaguaruana,
Palhano, Quixeré, Alto Santo, Icapuí, Itaiçaba, Aracati, Jaguaretama e Nova
Jaguaribara.
A Figura 4.2 apresenta a divisão municipal do agropólo Baixo Jaguaribe e a sua
localização em coordenadas geográficas.
86
Figura 4.2: Localização geográfica e divisão municipal do agropólo Baixo Jaguaribe
(mapa fornecido pela SEAGRI, 2006).
Ressalte-se que os municípios de Jaguaretama e Nova Jaguaribara pertencem à
microrregião geográfica do Médio Jaguaribe, enquanto os de Aracati, Itaiçaba e Icapuí,
fazem parte da microrregião do litoral de Aracati. Os demais municípios do agropólo
estão enquadrados na microrregião geográfica do Baixo Jaguaribe.
De acordo com dados do IBGE (2005), esses 15 municípios juntos possuem uma
população estimada em 429.429 habitantes, o que resulta numa densidade demográfica
de 30,14 hab/km
2
. Esses dados, bem como a área e a densidade demográfica de cada
um dos municípios do agropólo, são mostrados na Tabela 4.1.
87
Tabela 4.1: Informações sobre os municípios do agropólo Baixo Jaguaribe (IBGE,
2005).
4.3. ASPECTOS ECONÔMICOS
A microrregião do Baixo Jaguaribe, onde está assentada a maior parte dos
municípios do agropólo Baixo Jaguaribe, desde cedo assumiu um papel importante no
cenário social e econômico do estado do Ceará, devendo-se a isto, a fertilidade dos seus
solos aluviais e a presença de água em boa parte do seu território. Essa microrregião se
destacou, inicialmente, com a atividade pecuarista, e em seguida, no século XIX, com a
produção e exportação de algodão para a Europa, e posteriormente, no século XX, com
a comercialização de cera de carnaúba, aproveitando-se da abundância de carnaubais da
planície aluvial do rio Jaguaribe.
Com a descoberta, na década de 50, da vocação da região para a produção de
frutas, os pomares passaram a substituir gradativamente os carnaubais. Com a
modernização agrícola, em 1978, favorecida pela introdução de avançadas técnicas de
irrigação foram implementados os perímetros públicos irrigados de Morada Nova e
Jaguaruana, e o PROMOVALE (Programa de Valorização Rural do Baixo e do Médio
Municípios Área (km
2
) Pop. (hab) Dens. Demog. (hab/km
2
)
Limoeiro do Norte 752 54.582 72,58
Russas 1.588 64.057 40,34
Tabuleiro do Norte 862 28.346 32,88
São João do Jaguaribe 280 9.046 33,31
Morada Nova 2.779 67.838 24,41
Ibicuitinga 424 9.959 23,49
Jaguaruana 867 32.127 41,57
Palhano 443 8.304 18,74
Quixeré 617 18.780 30,44
Alto Santo 1.339 16.512 12,33
Icapuí 429 17.550 40,91
Aracati 1.229 67.533 54,95
Itaiçaba 209 7.129 34,11
Jaguaretama 1.760 18.302 10,40
Nova Jaguaribara 668 9.364 14,02
Total 14.246 429.429 Média (30,14)
88
Jaguaribe), responsáveis por significantes mudanças sociais e econômicas na região.
Uma das maiores transformações ocorreu a partir de 1989, quando foi posto em
funcionamento o Projeto Jaguaribe-Apodi, na Chapada do Apodi, que modificou
drasticamente o uso do território da região. Com este Projeto, os níveis de renda e de
emprego se multiplicaram, tendo em vista a implantação de empresas como a
Agropecuária Aracati, Nolem, Belmont, e outras. Cumpre ressaltar que esta última,
instalada no município de Quixeré, é a maior produtora de melão do Estado do Ceará.
Com a construção do Açude Castanhão e do Eixo de Integração Castanhão –
Região Metropolitana de Fortaleza, responsável pela criação do município de Nova
Jaguaribara, foram desenvolvidos os projetos de irrigação Tabuleiro de Russas e o de
ampliação do Jaguaribe-Apodi, os quais propiciarão, num futuro próximo, o surgimento
de novas oportunidades para o desenvolvimento de atividades econômicas ligadas,
principalmente, à agricultura irrigada e às cadeias de agronegócios.
Além da vantagem da disponibilidade de terras irrigáveis, associada à sua
topografia suavemente ondulada, o agropólo Baixo Jaguaribe também é favorecido por
sua proximidade dos principais mercados consumidores do Nordeste do Brasil, tais
como as capitais Fortaleza, Natal, Recife e João Pessoa. Uma outra grande vantagem do
agropólo é a sua proximidade dos portos de escoamento da produção da região, como os
do Mucuripe e do Pecém, dos quais distam 200 e 250 km, respectivamente.
Os principais produtos do agropólo Baixo Jaguaribe são o arroz, o limão, o
melão, a abacaxi, o algodão, o feijão, o tomate, a melancia, a acerola, o mamão, o coco,
a manga, a banana, a uva, a graviola e a goiaba.
A microrregião do agropólo ainda se destaca por outras diversas atividades,
como a criação de bovinos, caprinos e ovinos, cuja produção é encontrada por toda
parte do agropólo. No entanto, predomina nas áreas mais secas, a ovino-caprino-cultura,
que se destaca com 33,44% do efetivo de ovinos e caprinos do estado do Ceará.
O extrativismo vegetal contribui com uma fonte de renda para a região,
constituindo-se basicamente da obtenção de cera e folhas secas, que são utilizadas como
89
palha para confecção de vassouras, esteiras, chapéus, etc. Esta atividade está
concentrada no baixo vale e na foz do rio Jaguaribe.
A pesca, embora predominantemente artesanal, também é uma importante
atividade na microrregião do agropólo Baixo Jaguaribe, destacando-se o município de
Aracati, que conta com cerca de 6.000 pescadores. Embora a lagosta e o camarão sejam
os principais produtos pesqueiros, em razão do seu alto valor comercial, observa-se, em
volume de desembarque, uma predominância de peixes, cabendo destacar também a
expansão da carnicicultura nas áreas mais próximas do litoral.
A industrialização na microrregião do agropólo está aquém do seu potencial,
predominando as pequenas e médias indústrias de transformação ligadas à
agroindústria, pecuária, principalmente na produção de mel, polpas, doces, sucos,
queijos e outros produtos derivados do leite. Mesmo assim, o conjunto destas perfaz
96,41% do número total de indústrias atuantes na região jaguaribana. Destacam-se no
setor industrial os municípios de Jaguaruana, com calçados e redes; Morada Nova, com
leite bovino e móveis; Russas, com cerâmica vermelha e calçados; Limoeiro do Norte,
com mel de abelha e fruticultura irrigada; e Tabuleiro do Norte com doces, metal-
mecânica e confecções. As atividades comerciais se concentram, principalmente, nas
cidades de Limoeiro do Norte, Aracati, Russas e Morada Nova.
4.4. INFRA-ESTRUTURA DISPONÍVEL
A região do agropólo não possui ferrovias nem hidrovias, porém é servida pela
rodovia BR-116, que está sendo alargada nos primeiros 60 quilômetros de sua extensão.
Porém, os investimentos públicos e privados na área dos perímetros irrigados definem a
necessidade de abertura de novas estradas, objetivando a ligação dos principais centros
de produção e comercialização próximos.
As estradas do melão (CE-377) e da fruta (CE-356), ambas com pavimentação
asfáltica, que ligam, respectivamente, os municípios de Quixeré e Russas ao estado do
Rio Grande do Norte representam duas grandes vias de escoamento para a produção do
agropólo. Segundo informações da SEAGRI, há uma necessidade premente de
melhoramento das rodovias que compõem a malha rodoviária do agropólo, tendo em
90
vista que parte dela conta com revestimento primário ou leito natural, o que tem
encarecido o frete na região, além de prejudicar a qualidade de alguns produtos em
decorrência do desconforto pelas más condições de transporte. Na tabela 4.2
apresentam-se alguns segmentos rodoviários, os quais segundo técnicos da SEAGRI,
têm necessidade de melhoria dos seus pavimentos tendo em vista o escoamento da
produção do agropólo.
Tabela 4.2: Trechos do agropólo com necessidade de melhoria da pavimentação.
Ext. Ext.
Trechos Município
(km)
Trechos Município
(km)
Lim. do Norte – FAPIJA Lim. do Norte 13 BR-116 – M. Nova Morada Nova 26
Acesso Proj. 7.1/7.2/4.1 Lim. do Norte 10 M. Nova – Beira Rio Morada Nova 30
Acesso Projeto Inthor Lim. do Norte 7 Tab. – O. D´Agua Bica Tab. do Norte 30
Cabeça Preta – Tomé Lim. do Norte 20 BR-116 – CE-046 Lim. do Norte 33
Jaguaruana – Per. Irrigado Jaguaruana 5 Alto Ferrão - Itaiçaba Itaiçaba 2
BR-304 – Campos Verdes Aracati 10 BR-304 – Proj. Sta Fé Aracati 3
BR-304 – Cajazeiras Aracati 22 CE-377 - Org. Holdings Quixeré 12
Tab. do Norte – Altinho Tab. do Norte 7 Itaiçaba – Alto Ferrão Itaiçaba 4,8
Fonte: Informações obtidas junto ao Núcleo de Suporte à Infra-estrutura e Gestão de
Perímetros Públicos Irrigados – NUSIP, da SEAGRI, em novembro de 2005.
Além das restrições no setor de transportes, tendo em vista que a maioria das
rodovias na área interna do agropólo não é pavimentada, há deficiências no aspecto da
melhoria da infra-estrutura urbana das cidades (saúde, educação, esgotamento sanitário,
tratamento de resíduos sólidos, etc.), e na prestação de serviços na área rural (energia,
telefonia).
A distribuição de energia elétrica no agropólo é feita pela COELCE (Companhia
Energética do Ceará) em todos os municípios do agropólo. A distribuição de água é
feita, na maioria dos municípios do agropólo pela empresa estatal CAGECE
(Companhia de Águas e Esgoto do Ceará), visto que apenas os municípios de Icapuí,
Jaguaribe, Tabuleiro do Norte e São João do Jaguaribe são atendidos pelo SAAE
(Sistema Autônomo de Água e Esgoto). Os serviços de telefonia fixa no agropólo são
atendidos pela TELEMAR e EMBRATEL (Empresa Brasileira de Telecomunicações
91
S.A.), enquanto os de telefonia móvel, para alguns municípios, são efetuados pela TIM,
CLARO e OI.
4.5. CLIMA
A microrregião do agropólo Baixo Jaguaribe é dominada pelo clima semi-árido e
clima sub-úmido a semi-árido, caracterizado pela irregular e concentrada distribuição
pluviométrica, com valores anuais entre 600 e 1.200 mm, dos quais grande parte desta
pluviosidade (80%) ocorre no período de janeiro a maio. O clima é seco durante sete a
oito meses do ano. As temperaturas médias oscilam entre 24 e 27 ºC, concorrendo para
uma taxa de evapotranspiração muito elevada e uma deficiência hídrica de 500 a 1.200
mm anuais, entre 8 a 12 meses (GATTO, 1999).
4.6. GEOMORFOLOGIA E RELEVO
No agropólo Baixo Jaguaribe, segundo GATTO (1999), pode-se identificar
cinco unidades morfológicas bem diferenciadas, como os Tabuleiros Costeiros, os
Tabuleiros do Baixo Jaguaribe, a Chapada do Apodi, as Planícies do Jaguaribe e as
Depressões Sertanejas.
Os tabuleiros costeiros se caracterizam pelas superfícies planas, conservadas,
pouco inclinadas, sendo recobertas por uma camada arenosa, também aplainada e com
espessura variável nos setores mais interiorizados, enquanto nas proximidades do litoral
avolumam-se os depósitos de areia, constituindo dunas de dimensões, formas e alturas
variadas. Esses tabuleiros constituem-se de sedimentos do Grupo Barreiras, com
camadas sub-horizontais de espessuras variáveis, geralmente mergulhando para o leste e
para o norte. Situam-se na porção norte da microrregião, nos municípios de Jaguaruana,
Aracati e Itaiçaba, conectando o litoral a setores da planície do Baixo Jaguaribe, em
áreas com altitudes médias na faixa de 70 m.
Os tabuleiros do Baixo Jaguaribe se caracterizam por apresentarem superfície
aplainada, recoberta por espessa capa arenosa argilosa de cor esbranquiçada, limitada
por escarpas erosivas bem marcadas ou dissimuladas. O relevo plano se apresenta
localmente retocado, podendo apresentar declives pouco acentuados e áreas com vales
92
de fraca incisão e rampas mais íngremes. A rede de drenagem tem aprofundamento
fraco e sub-paralelo padrão, ocorrendo ainda a presença de lagoas. Os tabuleiros do
Baixo Jaguaribe se localizam predominantemente ao norte do rio Banabuiú, além de
pequenos setores dispostos na margem esquerda do baixo rio Jaguaribe, em áreas com
altitudes médias na faixa de 0 a 100 m. Os tabuleiros do Baixo Jaguaribe definem um
agrupamento que engloba total ou parcialmente os municípios de Itaiçaba, Palhano,
Jaguaruana, Russas, Ibicuitinga, Morada Nova, Limoeiro do Norte e Itaiçaba.
A unidade Chapada do Apodi se caracteriza por uma superfície plana, formando
um patamar de acesso ao topo da chapada, onde se confunde parte da planície aluvial e
os arenitos Açu e calcário Jandira, localmente ondulados, e rampas no contato com
níveis mais elevados. As encostas são marcadas por uma dissecação mais acentuada,
sendo observados alguns desmoronamentos, ravinas incipientes e sulcos mais
acentuados em função do escoamento das águas superficiais. Está situada à margem
direita do rio Jaguaribe, sendo constituída por sedimentos cretáceos das Formações
Jandira e Açu, no nível altimétrico médio de 40 m. A Chapada do Apodi define um
agrupamento que engloba parcialmente os municípios de Jaguaruana, Limoeiro do
Norte, Quixeré, Tabuleiro do Norte, Alto Santo, Aracati e Itaiçaba.
As Planícies do Jaguaribe correspondem aos depósitos holocênicos que ocorrem
nos leitos dos rios, recobrindo rochas pré-cambrianas, mesozóicas e cenozóicas, e
juntamente aos terraços fluviais, são formadas por areias finas e grosseiras, cascalhos e
argilas com matéria orgânica em decomposição. Os solos destas planícies têm espessura
variável, chegando em alguns locais, a expor o substrato rochoso. Essas planícies
englobam as áreas de acumulação fluvial mais expressivas e com certa continuidade,
acompanham os cursos dos principais rios da bacia do rio Jaguaribe, neste caso o
próprio rio Jaguaribe, e os rios Banabuiú e Salgado. Estendem-se desde o litoral, até
próximo do centro da área, com largura variável, atingindo amplitude de 14 km. As
altitudes variam de 0 a cerca de 200 m. Englobam os municípios de Jaguaruana, Russas,
Morada Nova, Quixeré e Tabuleiro do Norte.
As Depressões Sertanejas caracterizam-se pela ocorrência de uma topografia
predominantemente plana, com pequenos setores apresentando uma dissecação
93
incipiente traduzidos por colinas e cristas. Observa-se o efeito da erosão seletiva,
configurando por relevos residuais (inselbergs), distribuídos isoladamente ou formando
grupamentos a exemplo das Serras Residuais. Situa-se na porção centro-norte da bacia
do rio Jaguaribe, circundando compartimentos mais elevados da área, com altitudes de
até 300 m, denotando o seu caráter de depressão periférica. Engloba total ou
parcialmente os municípios de Ibicuitinga, Morada Nova, Tabuleiro do Norte e São
João do Jaguaribe.
4.7. HIDROGRAFIA
Os recursos hídricos do estado do Ceará estão diretamente relacionados à
escassez e irregularidade de chuvas, e às condições geológicas das áreas onde se situam
suas diversas bacias hidrográficas. Assim sendo, as áreas assentadas sobre rochas
sedimentares favorecem o armazenamento d’água, que são de grande importância para
os períodos de estiagem. As informações constantes neste item estão fundamentadas em
GATTO (1999).
A bacia do rio Jaguaribe está subdividida em cinco sub-bacias: bacia do Alto
Jaguaribe (sem escoamento perene), bacia do Banabuiú, bacia do Salgado, bacia do
Médio Jaguaribe e bacia do Baixo Jaguaribe, estas com grande potencial de irrigação,
face à sua perenização.
A bacia do Alto Jaguaribe, apesar de localizar-se à montante do açude Orós, não
atingindo nenhuma área do agropólo Baixo Jaguaribe, tem uma grande importância para
essa microrregião, em virtude de perenizar o restante do vale até a foz do rio.
A bacia do Médio Jaguaribe situa-se no trecho entre o açude Orós e a localidade
de Peixe Gordo (próximo à cidade de Limoeiro do Norte), onde o rio Jaguaribe cruza a
rodovia BR-116. Nesse trecho do rio Jaguaribe foi construído o açude Castanhão, o
maior do Nordeste, favorecendo a área onde se concentram 70% das terras irrigáveis do
rio Jaguaribe, viabilizando cerca de 43 mil hectares de terra, acabando também com a
possibilidade de inundações das localidades a sua jusante.
94
A bacia hidrográfica do Baixo Jaguaribe se situa desde a localidade de Peixe
Gordo até a sua foz e se caracteriza pelo alargamento do vale, formando uma extensa
planície aluvial, cobrindo áreas que vão até a encosta da chapada do Apodi. Essa bacia,
apesar de ser a menor das cinco, é a mais privilegiada, em virtude da predominância de
terrenos sedimentares, o que favorece o armazenamento de água, justificando a atração
dos investimentos públicos e privados para a microrregião do agropólo.
O rio Banabuiú é o principal afluente da margem esquerda do rio Jaguaribe é
responsável, com o próprio rio, pelas grandes e freqüentes enchentes do vale.
O rio Salgado, principal afluente da margem direita do rio Jaguaribe, é formado
pela confluência dos rios dos Porcos e Batateiras no sopé da encosta da chapada do
Araripe. Seu trajeto se dá no sentido norte-sul até seu encontro com o rio Jaguaribe,
próximo à cidade de Icó, a jusante do açude Orós.
O nível de açudagem da microrregião do Baixo Jaguaribe é muito baixo,
destacando-se apenas o açude Santo Antonio de Russas, no município de Russas.
4.8. VEGETAÇÃO
Na microrregião do agropólo Baixo Jaguaribe podem ser identificadas cinco
diferentes unidades de vegetação: Floresta Mista Dicotilo-Palácea (Ciliar com
Carnaúbas); Floresta Caducifólia Espinhosa (Caatinga Arbórea); Caatinga Arbustiva
Densa; Caatinga Arbustiva Aberta; Floresta Perenifólia Paludosa Marítima e Complexo
Vegetacional da Zona Litorânea.
A Floresta Mista Dicotilo-Palácea ou Mata Ciliar corresponde à vegetação típica
das planícies aluviais, constituídas muitas vezes, por solos halomórficos muito comuns
no clima semi-árido. Nesses locais, a carnaúba (copernicia prunifera) encontra seu
habitat ideal para seu crescimento e sobrevivência. Esta palmeira, endêmica da região
Nordeste, geralmente vive em associação com outras espécies, como mulungú (erithrina
velutina), juazeiro (ziziphus joazeiro), oiticica (licania rígida) e ingá-bravo
(lonchocarpus sericeus). A floresta mista dicotilo-palácea, chamada por alguns autores
de carnaubal, cobre cerca de 25% dos municípios de Aracati e Jaguaruana, mais de 10%
95
dos municípios de Alto Santo, Russas, Quixeré, São João do Jaguaribe e Nova
Jaguaribara, aparecendo em cerca de 5% da extensão territorial dos municípios de
Tabuleiro do Norte e Jaguaretama.
A Floresta Caducifólia Espinhosa (Caatinga Arbórea) corresponde à caatinga
arbórea, que é uma vegetação xerófila que ocorre no clima semi-árido. Esta espécie
apresenta-se sob várias formas, desde árvores altas, com 20 metros de altura e de caules
retilíneos, até pequenos arbustos. As espécies mais encontradas são: a braúna
(schinopsis brasiliensis), a aroeira (astronium urundeuva), o angico-vermelho
(anadenanthera macrocarpa), a jurema (mimosa hostile), a catingueira (caesalpinia), a
sabiá (mimosa caesalpinifolia), o marmeleiro-preto (cróton sonderanus) e o mandacaru
(cereus jamacaru). A caatinga arbórea predomina nos municípios de Alto Santo,
Quixeré e Tabuleiro do Norte, aparecendo com maior discrição no município de
Jaguaruana.
A Caatinga Arbustiva Densa é uma formação vegetal arbórea baixa das áreas
residuais do pediplano nordestino. Apresenta uma fisionomia constituída por árvores
com altura de torno de 8 a 10 m, densamente distribuídas. Essa formação cobre mais da
metade da área do município de Russas, cerca de 1/3 dos municípios de Ibicuitinga,
Jaguaretama e Tabuleiro do Norte, ocorrendo com menor freqüência nos municípios de
Alto Santo, Nova Jaguaribara e São João do Jaguaribe.
A Caatinga Arbustiva Aberta é uma formação vegetal exclusiva das áreas
nordestinas, compostas de árvores de desenvolvimento limitado, em virtude da escassez
de água e da pouca profundidade do solo. As espécies alteradas por estes fatores são, na
realidade, formas ou ecótipos ecológicos que se adaptaram à adversidade do meio. Essa
formação ocorre com predominância nos municípios de Jaguaretama (93% do
território), Alto Santo (60%), Russas e Nova Jaguaribara (28%), Palhano (12%),
apresentando-se em cerca de 5% nos municípios de Itaiçaba, São João do Jaguaribe e
Tabuleiro do Norte.
A Floresta Perenifólia Paludosa Marítima é composta por espécies típicas das
áreas de mangue, que são inundadas pelas águas do mar. Como a presença da água
salobra não permite o crescimento da maioria das plantas, somente algumas espécies
como o mangue vermelho (rhizophora mangle), o mangue branco (laguncularia
96
racemosa), o mangue siriúba (avicennia nítida) e o mangue brotão (conocarpus erecta)
sobrevivem neste ambiente. Essas espécies de vegetação se apresentam nos municípios
de Aracati (65%), Icapuí (32%), Russas (28%), Palhano (20%), Itaiçaba (5%) e Quixeré
(2%).
A unidade denominada de Complexo Vegetacional da Zona Litorânea, conforme
Brandão (1998), divide-se em três tipos de vegetação:
a) tabuleiros litorâneos: ocorrem na zona pré-litorânea, em terrenos planos com
declividade muito suave sendo o pau d’arco (tabebuia avellanedae), a caraíba (tabebuia
caraíba), a arapiroca (pithecellobium foliolosum), o freijó (cordia trichotoma), o
angelim (andira retusa) e cajueiro (anacardium), as espécies mais encontradas;
b) dunas: localizam-se nas áreas próximas ao mar, onde predominam as gramíneas e
várias espécies rasteiras. As espécies mais encontradas são a salsa-da-praia (ipomoea
pés-caprae), bredo-da-praia (iresine portulacoides), o capim-da-praia (paspalum
vaginatum), o cipó-da-praia (remirea marítima), o oro (phaselous) e o murici
(byrsomina cerícea); e
c) mangues: apresentam-se nas áreas estuarinas ou de planícies flúvio-marinhas, onde
ocorrem as espécies: mangue vermelho (rhizophora mangle), mangue branco
(laguncularia racemosa), mangue siriúba (avicennia nítida) e mangue brotão
(conocarpus erecta).
4.9. PEDOLOGIA
A pedologia é uma ciência que tem como objetivo particular o estudo das
camadas superficiais da crosta terrestre, em particular a formação e classificação dos
solos, levando em conta a ação dos agentes climatológicos. O conhecimento dos fatores
que condicionam a formação de um solo, como tipo de rocha, clima, vegetação, relevo,
etc., podem auxiliar no entendimento das suas propriedades numa determinada região.
A partir de 1999 entrou em vigor o novo Sistema Brasileiro de Classificação de
Solos publicado pela EMBRAPA (1999). Essa nova classificação fez algumas
alterações no sistema de classificação anterior, que foi estruturado de forma descendente
em seis níveis categóricos: ordem, subordem, grande grupo, subgrupo, família e série. O
97
nível categórico superior ficou dividido em 14 ordens, cujas nomenclaturas tiveram
algumas alterações em relação à classificação anterior. Na nova nomenclatura,
particularmente no que se refere aos tipos de solo da microrregião do agropólo Baixo
Jaguaribe, os solos podzólicos passaram a ser chamadas de argissolos, enquanto os
solos do tipo brunos não cálcicos passaram a se denominar de luvissolos crômicos, as
areias quartzosas de neossólos quartzarênicos; os planossolos solódicos, de planossolo
háptico; os solonetzes solodizados, de planossolo nátrico; os solonchacks, de gleissolo
sálico; os aluviais, de neossólos flúvicos, e os litólicos, de neossólos litólicos (PRADO,
2003).
Na Figura 4.3 apresenta-se o mapa pedológico do agropólo Baixo Jaguaribe, o
qual foi produzido no software AUTOCAD, a partir do mapa do IPLANCE (1997), para
melhor compreensão das classes de solos que ocorrem na microrregião.
98
Figura 4.3: Mapa pedológico do agropólo Baixo Jaguaribe (produzido no software
AUTOCAD, a partir do mapa do IPLANCE, 1997).
99
Na Figura 4.4 é apresentada a distribuição percentual das classes de solos que
ocorrem no agropólo Baixo Jaguaribe, segundo dados do IPECE (2005).
Figura 4.4: Distribuição percentual das classes de solos que ocorrem no agropólo
Baixo Jaguaribe, segundo dados do IPECE (2005).
Nos sub-itens de 4.9.1 a 4.9.14 são descritas as principais características das
classes pedológicas que ocorrem no agropólo Baixo Jaguaribe. Essas informações foram
extraídas do Levantamento Exploratório - Reconhecimento de Solos do Estado do Ceará
(1973), publicado pela EMBRAPA, do Levantamento de Recursos Naturais (1981) e de
VIEIRA e VIEIRA (1983). Ressalta-se que as características de algumas classes de
solos ocorrentes no agropólo, como os regossolos eutróficos, são descritas, porém não
Distribuição de Classes de Solos
0,001
0,02
0,09
1,27
3,19
5,90
6,99
9,61
9,85
13,85
15,71
33,53
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Gleissolo
Outros
Planossolo Háptico
Latos. Verm. Amar. e
Verm. Escuro
Vertissolos
Luvissolo Crômico
Neossolo
Quartzarênico
Cambissolos
Neossolo Flúvico
Neossolo Litólico
Planossolo
Podzólico Eutrófico
Percentual (%)
100
se fizeram constar no mapa da Figura 4.2, em virtude destes se apresentarem muito
discretamente na região de estudo. No gráfico da Figura 4.3 esta classe de solo está
enquadrada na classe outros.
4.9.1. Areias Quartzosas Marinhas Distróficas ou Neossólos Quartzarênicos
Estes solos são arenosos, normalmente profundos, com teor de argila no perfil
sempre menor que 15%, ácidos e fortemente ácidos e com baixa saturação de bases.
Possuem um horizonte A repousando sobre um horizonte C constituído por areia
quartzosa, cuja origem é devida à ação dos ventos nas faixas litorâneas. Compreendem
não somente as dunas fixas onde aparece um horizonte A incipiente, como também as
dunas móveis, sem desenvolvimento de perfil. Situam-se nas baixadas que constituem
faixas ao longo do litoral e encontram-se cobertas por formações litorâneas de restingas
e dunas.
Estão relacionados às classes de relevo plano, suavemente ondulado, ondulado e
fortemente ondulado. Possuem baixa fertilidade natural, com fortes limitações para o
desenvolvimento da maioria das culturas, adaptando-se, porém às suas condições, o
coqueiro e o cajueiro. Na microrregião do agropólo estes solos estão restritos aos
municípios de Icapuí e Aracati, cobrindo cerca de 11% e 3% dos seus territórios,
respectivamente.
4.9.2. Latossolo Vermelho-Amarelo Eutrófico
Esta classe agrupa os solos com horizonte B latossólico, não hidromórficos.
Têm, geralmente, coloração variando do vermelho ao amarelo, com gamas
intermediárias. De um modo geral, as características morfológicas e físicas destes solos
atribuem-lhe condições favoráveis ao desenvolvimento de vegetais. São, geralmente,
solos profundos e permeáveis, bem a fortemente drenados, com seqüência de horizontes
A, B e C, que têm pequena diferenciação entre si. Por apresentarem favoráveis
propriedades físicas e estando, geralmente relacionados às fases de relevo plano e
suavemente ondulado, estes solos oferecem boas possibilidades para o desenvolvimento
agrícola. Estes solos aparecem no agropólo, nos municípios de Icapuí e Aracati,
cobrindo cerca de 14% dos seus territórios.
101
4.9.3. Regossolo Eutrófico
São solos moderadamente ácidos no horizonte superficial, passando a ácidos nas
partes mais profundas do perfil, excessivamente drenados, muito susceptíveis à erosão,
dependendo do maior ou menor grau de sua utilização agrícola. Apresentam saturação
de bases de média a alta e quase sempre baixa saturação de alumínio trocável. Possui
seqüência de horizontes tipo A
1
, C e R. São formados, no Nordeste, a partir de uma
série de materiais geológicos que inclui, entre outros, o gnaisse e o granito.
Morfologicamente, apresentam um horizonte A que pode chegar a 50 cm, sendo,
entretanto, mais freqüente nas profundidades entre 10 e 30 cm, coloração úmida
dominante variando do bruno ao bruno acinzentando escuro. O horizonte C, geralmente
apresenta-se dividido e com cores úmidas claras. Possuem baixo equivalente de
umidade, são muito pobres em matéria orgânica e têm baixo conteúdo de fósforo.
No agropólo Baixo Jaguaribe estes solos cobrem cerca de 7 e 1,4% dos
municípios de Jaguaretama e Ibicuitinga, respectivamente.
4.9.4. Solonchack Sódico ou Gleissolo Sálico
Dos solos salinos, são os mais encontrados na superfície da Terra, estando
presentes em diferentes regiões. Têm sua formação sob condições hidromórficas, sendo
encontrados, tanto em regiões costeiras como continentais. No primeiro caso, os
resultados analíticos têm correspondência com a água do mar que os impregnam e no
segundo, são considerados como resultante das condições climáticas. Estão
caracterizados pela presença de teores elevados de sais de natureza diversa nos
diferentes horizontes. A quantidade de sais no perfil varia com a estação do ano,
podendo, no período seco das regiões áridas, semi-áridas ou mesmo úmidas com
período seco bem definido, apresentar eflorescência salina de cor branca (álcali branco)
que aparece como resultado do acúmulo de sais transportados em ascensão pelos
capilares durante os processos de evapotranspiração. Dessa maneira, há formação de um
horizonte superficial salino (horizonte sálico) que deve ter conteúdo mínimo de sais de
2% e uma espessura média de 130 cm.
Possuem alta saturação e soma de bases, onde se destacam o cálcio e o
magnésio, bem como elevada capacidade de troca iônica, em virtude de grande
102
quantidade de argila 2:1. São moderadamente profundos a profundos, imperfeitamente
drenados e com permeabilidade lenta a muito lenta. Esses solos, normalmente ocorrem
em áreas planas ou suavemente onduladas, sob vegetação de campos, caatinga e floresta
caducifólia, derivados de argilitos e folhelhos calcários, rochas básicas ou outras rochas,
ricas em bases. Possuem perfis do tipo A e C. No agropólo Baixo Jaguaribe estes solos
ocorrem apenas em cerca de 12 e 2% dos territórios dos municípios de Aracati e Icapuí,
respectivamente.
4.9.5. Vertissolos
São solos minerais de textura argilosa com mais de 35% de argila de retículo
expansivo, normalmente escuros, que se contraem durante a estação seca e se expandem
por ocasião da época chuvosa, devido à presença de argila do grupo da montmorilonita
(2:1). Dessa maneira, há aparecimento de fendas, muitas vezes profundas e largas, que
se fecham quando o solo encontra-se molhado por ocasião da estação chuvosa. Por sua
vez, o tipo de argila nele encontrado, pelo fenômeno de contração e expansão,
proporciona a formação de um microrrelevo denominado gilgai, constituído por
microbacias e pequenas partes salientes e pelas pressões, decorrentes da expansão, há
formação de superfícies de fricção (escorregamento de argila), abaixo do horizonte
superficial, que são lustrosas, alisadas, estriadas e inclinadas em relação ao prumo do
perfil. Apresenta também, cerosidade de fraca a moderada, recobrindo os blocos
estruturais. Possuem alta saturação e soma de bases, onde se destacam o cálcio e o
magnésio, bem como elevada capacidade de troca iônica, em virtude de grande
quantidade de argila 2:1. São moderadamente profundos a profundos, imperfeitamente
drenados e com permeabilidade lenta a muito lenta. Esses solos, normalmente ocorrem
em áreas planas ou suavemente onduladas, sob vegetação de campos, caatinga e floresta
caducifólia, derivados de argilitos e folhelhos calcários, rochas básicas ou outras rochas,
ricas em bases. Possuem perfis do tipo A e C.
No agropólo Baixo Jaguaribe estes solos ocorrem com maior freqüência no
município de Jaguaruana, cobrindo mais de 30% do território, e nos municípios de
Tabuleiro do Norte (15%), Alto Santo (2,8%), Limoeiro do Norte (4%), Quixeré (12%)
e Russas (2%).
103
4.9.6. Planossolo Solódico Ta ou Planossolo Háptico
Compreende os solos geralmente rasos, de textura arenosa no horizonte A e
média ou argilosa no horizonte B, com transição A/B normalmente plana e abrupta ou
clara. São solos ácidos (moderado a forte) e com alta saturação por bases. Possuem más
condições físicas, apresentam forte susceptibilidade à erosão, e normalmente
apresentam problemas de falta de aeração ou excesso de água no período chuvoso e
ressecamento na estação seca.
Apesar da elevada saturação por bases, a fertilidade natural desses solos é
limitada pela alta concentração com sódio. Vegetação como a carnaúba é muito comum
nas áreas de ocorrência desses solos, assim como o cultivo do algodão e pastagens para
a pecuária. Os planossolos solódicos estão, geralmente relacionados às classes de relevo
plano e suavemente ondulado, sendo menos significativa sua ocorrência nas áreas
onduladas. Embora tenham boa fertilidade natural, os planossolos solódicos apresentam
muita vezes limitações para o desenvolvimento dos vegetais. Tais limitações provêm da
presença de sódio em níveis mais altos, bem como das condições climáticas
desfavoráveis em grande parte da área onde os solos ocorrem. Estes solos cobrem cerca
de 18% do território de Russas, aparecendo também com menor intensidade nos
municípios de Morada Nova (10%), e muito discretamente no município de Jaguaribara.
4.9.7. Bruno Não Cálcico ou Luvissolo Crômico
Os solos dessa classe possuem perfis do tipo ABC, com transição A/B,
normalmente plana e abrupta, e às vezes, plana e clara. São solos geralmente rasos ou
pouco profundos, de 30 a 90 cm de espessura, com textura arenosa ou média no
horizonte A, de coloração bruna, e predominantemente argilosa no horizonte B, de
coloração avermelhada. Por estes solos apresentarem saturação por bases alta e serem
moderadamente ácidos ou praticamente neutros, são solos com alta fertilidade natural.
Também são muito susceptíveis à erosão. É característica destes solos a presença de
pavimento desértico constituído por calhaus e matacões de quartzo rolado, desarestados
e semi-desarestados, espalhados pela superfície do solo e a ocorrência de crosta dos
solos desérticos maciça e laminar pouco espessa, com pH próximo de 7, atribuído ao
retorno das bases à superfície do solo. Ocorrem em áreas de relevo suavemente
ondulado, ondulado e por vezes fortemente ondulado sobre materiais do Pré-cambriano
104
e do Devoniano Médio (Nordeste brasileiro), onde aparecem micaxistos, biotita-xistos,
gnaisses com hornblenda, biotita gnaisse com anfibólio e biotita-anfibolito. O clima das
áreas de ocorrência é predominantemente semi-árido, onde aparece clima quente com
estação seca bem pronunciada e uma precipitação média que varia de 350 a 750 mm.
No agropólo Baixo Jaguaribe os solos brunos não cálcicos estão presentes
apenas em, aproximadamente, 47% do território de Nova Jaguaribara, e em 5,3% do
município de Alto Santo. Este tipo de solo é comumente aproveitado para culturas de
subsistência, como o milho e o algodão.
4.9.8. Litólico Eutrófico e Distrófico ou Neossólo Litólico
Compreende os solos rasos, pouco desenvolvidos, que possuem apenas um
horizonte A assentado diretamente sobre a rocha (R) ou sobre um horizonte C de pouca
espessura. A seqüência de horizontes é, portanto, A-C-R ou A-R, apesar de alguns
locais apresentarem indícios da presença da formação de um horizonte B incipiente. O
horizonte A tem uma espessura entre 10 e 50 cm e com textura variando de arenosa a
siltosa, com cascalho ou mesmo cascalhenta, e podem ter caráter distrófico ou eutrófico.
Por conta da pouca profundidade, estes solos são muito susceptíveis à erosão. Quanto à
atividade agrícola, o uso dos solos litólicos, seja distrófico ou eutrófico, é muito
limitado em função não só da sua pedregosidade, mas também da deficiência d’água, do
relevo, que geralmente é acidentado, da espessura reduzida e de sua susceptibilidade à
erosão. Mesmo assim, são utilizados para plantação de milho, feijão e algodão.
As áreas destes solos são quase totalmente recobertos pela vegetação natural.
Parte desta vegetação é aproveitada, de modo muito precário, com pecuária extensiva.
Em áreas de relevo pouco movimentado, em solos cujo horizonte A é mais espesso e em
áreas de clima menos seco, foram constatadas pequenas culturas de subsistência, como
milho e feijão, raramente consorciado com algodão arbóreo.
No agropólo Baixo Jaguaribe estes solos ocorrem com predominância no
município de Jaguaretama, cobrindo cerca de 35% do seu território. Aparece também
em Nova Jaguaribara (6,5%), e com menor freqüência nos municípios de Ibicuitinga,
Russas e Morada Nova.
105
4.9.9. Aluviais Eutróficos ou Neossólos Flúvicos
Estes solos são poucos desenvolvidos, moderadamente a bem drenados, algumas
vezes mal drenados, pouco profundos a profundos, argilosos, silto-argilosos ou de
textura média, amarelados, avermelhados, brunados ou acinzentados, moderadamente a
bem intemperizados sem diferenciação aparente de horizontes (aparecem camadas) e
desprovidos de horizonte sub-superficial, com evidência de acumulação de argila.
Podem apresentar propriedades muito variáveis, dado o seu desenvolvimento em
sedimentos aluviais e por se apresentarem pouco evoluídos.
Por serem solos jovens, não apresentam desenvolvimento de perfil e
diferenciação de horizontes. Apresentam, freqüentemente, apenas um horizonte
superficial algo escuro ou brunado, resultante da atividade biológica, abaixo do qual,
está o material primitivo, de textura variável de conformidade com o regime e
velocidade das águas que provocaram a deposição do material. De uma forma geral, os
aluviões do curso superior dos rios, são de textura mais grosseira e contêm mais
minerais primários do que aqueles formados no curso inferior.
Os solos aluviais ocorrem em praticamente todos os municípios do agropólo
Baixo Jaguaribe, justificando talvez, a forte atração de investimentos agrícolas para a
região. Os municípios mais privilegiados com a ocorrência de solos aluviais são Itaiçaba
(30,35%), Limoeiro do Norte (23,39%), Jaguaruana (22,09%), São João do Jaguaribe
(19,62%), Jaguaribara (11,30%), Tabuleiro do Norte (11,03%), Russas (9,15%), Morada
Nova (7,85%) e Alto Santo (7,68%).
4.9.10. Cambissolo Eutrófico
São solos de profundidade mediana, moderados a bem drenados e com horizonte
superficial (horizonte A) fraco ou moderado. Morfologicamente apresentam seqüência
de horizontes A, B e C, onde o horizonte A, moderadamente desenvolvido pode
apresentar coloração que vai normalmente do bruno amarelado ao bruno escuro, textura
de média a argilosa, estrutura fracamente desenvolvida. Mesmo que nestes solos, os
minerais primários apareçam em porcentagem baixa na fração areia e/ou cascalho, estes
solos devem apresentar sempre atividade de argila de média a alta.
106
Esses solos cobrem cerca de 2/3 do território do município de Quixeré, cerca de
40% do município de Tabuleiro do Norte, ocorrendo também, porém com bastante
discrição nos municípios de Alto Santo e Aracati.
4.9.11. Solonetz Solodizado ou Planossolo Nátrico
São solos com seqüência de horizontes A, Bt e C bem diferenciados entre si,
com mudança textural abrúptica do A para o Bt. São rasos a medianamente profundos.
Têm normalmente estrutura colunar ou prismática nos horizontes Bt, e/ou C. É comum
a presença de mosqueados ou mesmo coloração variegada no horizonte Bt. Os altos
teores de sódio trocável destes solos fazem com que grande parte da fração argila esteja
dispersa naturalmente na massa do solo, resultando numa permeabilidade lenta a muito
lenta e, conseqüentemente, imperfeitas e más condições de drenagem. Têm grande
susceptibilidade à erosão. Os valores para somas de bases trocáveis (S) e saturação de
bases (V%) são altos nos horizontes sub-superficiais destes solos. Geralmente têm
argila de atividade alta (Ta), estando o caráter argila de atividade baixa (Tb) restrito a
ocorrências menos expressivas. O horizonte A é fraco, geralmente com textura arenosa,
sendo a ocorrência de textura média pouco significativa. Foram observadas as classes
texturais média e argilosa para o horizonte Bt. Em algumas áreas as fases pedregulhosas
e/ou rochosas estão presentes.
Esses solos são relacionados aos relevos planos e suavemente ondulado,
ocorrendo em áreas que compreendem trechos rebaixados e dissecados, que
acompanham os cursos de água de regiões semi-áridas.
A utilização agrícola destes solos encontra grandes restrições pelo fato de se
situarem em áreas com fortes limitações pela falta de água, bem como devido aos altos
teores de sódio trocável nos horizontes sub-superficiais, com condições desfavoráveis
ao manejo. A imperfeita drenagem destes solos faz com que o excesso de água no
período chuvoso constitua fortes limitações para seu uso.
Na microrregião do agropólo Baixo Jaguaribe os solos solonetz solodizado
ocorrem com maior freqüência no município de Palhano, onde cobrem 40% do seu
território. Esses solos aparecem, em torno de 20%, nos municípios de Itaiçaba,
Jaguaretama e Russas, e em cerca de 16% no município de Morada Nova, ocorrendo
107
também nos municípios de Ibicuitinga (9%), e, com bastante discrição nos municípios
de Aracati, Jaguaruana, Limoeiro do Norte, São João do Jaguaribe e Tabuleiro do Norte.
4.9.12. Areias Quatzosas Distróficas
São solos profundos ou muito profundos, excessivamente drenados, fortes a
moderadamente ácidos e de baixa fertilidade natural. Possuem baixos teores de argila e
sem reserva de minerais primários, apresentando seqüência de horizontes AC, podendo
se apresentar desprovidos do horizonte A, como em algumas zonas de dunas,
principalmente as dunas móveis. Enquanto o horizonte A possui espessura apenas da
ordem de 10 a 20 cm, a do horizonte C pode ser superior a 2 m.
De coloração bastante variada, desde vermelho até a coloração branca, os solos
arenoquartzosos apresentam baixa saturação por bases, ou seja, distróficos, e são pouco
aproveitados quanto ao uso agrícola, devido à baixa fertilidade natural e a textura muito
arenosa. Destacam-se nesses solos, as culturas do cajueiro e coqueiro, como também
pequenas plantações de mandioca, batata-doce, etc. Esses solos se destacam nos
municípios de Icapuí (78%), Aracati (61%), apresentando-se também nos municípios de
Itaiçaba e Jaguaruana (aproximadamente 10%), Russas (8%), aparecendo discretamente
nos municípios de Palhano e Tabuleiro do Norte. As areias quartzosas são propícias às
culturas de cajueiro e coqueiro na região do litoral, sendo também nelas plantadas a
mandioca e a batata-doce.
4.9.13. Litólico Eutrófico
Compreende os solos rasos, pouco desenvolvidos, que possuem apenas um
horizonte A assentado diretamente sobre a rocha (R) ou sobre um horizonte C de pouca
espessura. A seqüência de horizontes é, portanto, A-C-R ou A-R, apesar de alguns
locais apresentarem indícios da presença da formação de um horizonte B incipiente. O
horizonte A tem uma espessura entre 10 e 50 cm e com textura variando de arenosa a
siltosa, com cascalho ou mesmo cascalhenta. Estes solos têm restrita utilização na
agricultura, não só pela sua pedregosidade, mas também em virtude da deficiência
d’água, do relevo, que geralmente é acidentado, da espessura reduzida e de sua
susceptibilidade à erosão. Mesmo assim, ainda são utilizados para pequenas plantações
de milho, feijão e algodão.
108
Quanto à atividade agrícola, o uso dos solos litólicos, seja distrófico ou
eutrófico, é muito limitado em função não só da pedregosidade desses solos, mas
também da deficiência d’água, do relevo, que geralmente é acidentado, da espessura
reduzida e de sua susceptibilidade à erosão.
Os solos litólicos eutróficos cobrem cerca de 2/3 do município de São João do
Jaguaribe, 1/3 dos municípios de Palhano e Morada Nova, cerca de 20% do município
de Jaguaretama, e apresentam-se também nos municípios de Tabuleiro do Norte,
Aracati, Itaiçaba, Nova Jaguaribara e Limoeiro do Norte.
4.9.14. Podzólico Vermelho Amarelo Distrófico ou Argissolos
Estes solos se caracterizam por serem bem desenvolvidos, bem drenados,
normalmente ácidos (necessidade de uso de fertilizantes e de corretivos quanto à acidez)
que possuem um horizonte A fraco ou moderado sobre um horizonte B textural,
contendo argila de atividade baixa. São solos, na sua maioria, de fertilidade natural
baixa ou por vezes média. Entre as suas principais características morfológicas podem
ser citadas a diferença textural marcante entre os horizontes A e B, a transição clara e
gradual, e por vezes, difusa entre os horizontes, a presença de películas (filmes) de
argila no horizonte B. Esses solos cobrem praticamente metade do município de
Ibicuitinga, ocorrem em 36% do território de Palhano, 30% do território de Tabuleiro do
Norte, apresentando-se ainda com menor freqüência nos municípios de Itaiçaba,
Aracati, Nova Jaguaribara, e com ligeira discrição nos municípios de morada Nova,
Limoeiro do Norte e Russas.
4.10. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Nesse capítulo foram apresentados alguns aspectos sobre as particularidades de
solo, relevo, clima, hidrografia e vegetação do da microrregião do Agropólo Baixo
Jaguaribe, com o objetivo de familiarizar o leitor com as suas principais características
geoambientais. No capítulo seguinte serão abordados outros temas, como a seleção dos
materiais estudados e os métodos empregados nos ensaios de laboratório necessários
para a execução deste trabalho.
CAPÍTULO 5
MATERIAIS E MÉTODOS DE ENSAIOS
5.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Neste capítulo é apresentado o programa experimental aplicado à presente
pesquisa, com a descrição dos materiais empregados para a realização dos ensaios de
laboratório, seguidos do processo de escolha e obtenção desses materiais e dos
respectivos métodos adotados para a realização dos experimentos.
O agropólo Baixo Jaguaribe foi escolhido como a área objeto do presente estudo
por ser, segundo SOUZA (2002), dentre os agropólos cearenses o mais desenvolvido,
por concentrar a maior quantidade de investimentos privados do ramo do agronegócio, e
por apresentar suas potencialidades para a agricultura mecanizada.
Para o estabelecimento do programa experimental foi utilizada a seqüência
descrita abaixo.
a) pesquisa bibliográfica sobre a geografia, geologia e pedologia da área de estudo;
b) visitas de campo para identificação das diferentes classes pedológicas dos solos
existentes na área do agropólo;
c) coleta de solos;
d) execução dos ensaios de caracterização das amostras de solos coletadas (massa
específica dos sólidos, granulometria, limite de liquidez e limite de plasticidade),
bem como de ensaios para determinação de algumas propriedades físicas dos
solos);
e) aquisição e caracterização dos materiais betuminosos;
f) realização dos ensaios de imprimação para determinação das medidas da
penetração betuminosa, sendo, para tanto, escolhidos 3 diferentes ligantes e 6
amostras de solos, cujo processo de escolha é descrito no item 5.2;
g) tabulação e tratamento dos dados obtidos da realização dos ensaios;
h) análise dos resultados dos ensaios de laboratório; e
i) redação de relatórios, com as conclusões do experimento realizado.
110
5.2. ESCOLHA DOS MATERIAIS
5.2.1. Escolha dos Solos
Antes da escolha dos solos coletados foi feita uma identificação das
características pedológicas da área de estudo com base no mapa pedológico do Estado
do Ceará, editado pelo IPLANCE (1997), hoje IPECE. Este mapa fornece uma visão
generalizada das diversas classes de solos existentes na área do agropólo, mas por se
apresentar na escala 1: 600.000, ofereceu algumas dificuldades para uma definição mais
precisa da localização dessas ocorrências. A classificação pedológica dos materiais foi
realizada tomando-se por base a cor e a textura, a vegetação predominante, a hidrografia
e o tipo de relevo local. Os locais de coleta dos solos foram escolhidos com base na
proximidade de alguns trechos informados, em novembro de 2005, pela SEAGRI, como
de prioridade de demanda para melhoria da sua pavimentação. A lista desses trechos é
mostrada na Tabela 5.1.
Tabela 5.1: Rodovias na área do agropólo Baixo Jaguaribe com prioridade de demanda
para melhoria da pavimentação.
Item Discriminação Município Ext. (km)
1 Limoeiro do Norte – FAPIJA Limoeiro do Norte 13
2 Acesso aos Projetos 7.1, 7.2 e 4.1 Limoeiro do Norte 10
3 Acesso ao Projeto Inthor Limoeiro do Norte 7
4 Cabeça Preta – Lagoinha – Tomé Limoeiro do Norte 20
5 Jaguaruana – Perímetro Irrigado Jaguaruana 5
6 BR-304 – Assentamento Campos Verdes Aracati 10
7 BR-304 – Agrícola Cajazeiras Aracati 22
8 Tabuleiro do Norte – Projeto Altinho Tabuleiro do Norte 7
9 Entrº BR-116 – Morada Nova Morada Nova 26
10 Morada Nova – Beira Rio Morada Nova 30
11 Tabuleiro do Norte – Olho D’Água da Bica Tabuleiro do Norte 30
12 Entrº BR-116 – Entrº CE-046 Limoeiro do Norte 33
13 Alto Ferrão – Condomínio Itaiçaba Itaiçaba 2
14 Entrº BR-304 – Projeto Santa Fé Aracati 3
15 Entrº CE-377 – Organic Holdings Quixeré 12
16 Itaiçaba – Alto Ferrão Itaiçaba 5
111
A maioria dos trechos descritos na Tabela 5.1 se refere a segmentos de rodovias
de baixo volume de tráfego, não pavimentadas, que atende a pequenas comunidades e
propriedades rurais situadas dentro da área do agropólo. Estes segmentos de rodovias
apresentam características diversas, tais como plataformas de terraplenagem com
largura variável de 5 a 8 m, quase sempre em revestimento primário e com deficiência
na drenagem superficial e profunda.
Conhecidas as principais classes pedológicas dos solos existentes na região do
agropólo, partiu-se para a coleta das amostras destinadas ao estudo. Esta escolha foi
feita, também, primando-se pela inclusão dos solos do grupo A-1, da classificação
HRB, os quais segundo SOUSA JÚNIOR (2005), representam 97,9% da preferência do
DERT/CE, para utilização em bases rodoviárias no estado do Ceará. Como o foco da
pesquisa está direcionado às rodovias de baixo volume de tráfego adotou-se como
condição inicial para escolha, os solos que apresentassem CBR (Índice de Suporte
Califórnia) mínimo de 40%, limite de liquidez máximo de 30%, índice de plasticidade
menor ou igual a 10%, preferindo-se, ainda, os solos que atendessem aos seguintes
critérios:
a) solos que tenham sido utilizados para serviços de pavimentação na região,
porém, com volume remanescente para usos posteriores;
b) solos de classes variadas, a fim de que se possa fazer comparações entre si
quanto ao comportamento da penetração da imprimação betuminosa; e
c) solos que pudessem ser coletados, preferencialmente em cortes, com vistas a
facilitar a sua exploração e a identificação dos seus horizontes.
A extrapolação dos limites de liquidez e de plasticidade para 30% e 10%,
respectivamente (ao contrário dos 25% e 6%, normalmente exigidos pelas normas para
serviços de base) foi feita com base nas afirmações de NOGAMI e VILLIBOR (1995)
de que os limites estabelecidos nas normas vigentes são demasiadamente rígidos quando
aplicados a solos que ocorrem em regiões de clima tropical.
112
Na publicação de VILLIBOR (1982) ele sugere que para as bases estabilizadas
granulometricamente deve-se utilizar os limites LL ≤ 30,53% e IP < 10,73%, seguindo,
assim, o critério de WOOLTORTON.
Ao todo foram coletadas 15 amostras de solos, as quais foram designadas em
ordem alfabética, de Am-A, Am-B, Am-C, Am-D, Am-E, Am-F, Am-G, Am-H, Am-I,
Am-J, Am-K, Am-L, Am-M, Am-N e Am-O. Desse total foram aproveitadas apenas as
amostras Am-A, Am-B, Am-E, Am-F, Am-H e Am-I. O principal motivo que levou ao
aproveitamento de apenas 6 amostras foi o não atendimento aos parâmetros
estabelecidos de CBR, índice de plasticidade, o limite de liquidez, a granulometria e a
presença de matéria orgânica.
A maioria das amostras foi coletada no horizonte B, em empréstimos ou jazidas,
localizadas às margens de alguns trechos descritos na Tabela 5.1, ou nas suas
proximidades. Os materiais dessas ocorrências são utilizados em serviços de
revestimento primário ou construção de sub-bases e bases das rodovias existentes na
região do agrópolo. Durante a coleta dos solos teve-se o cuidado de descartar seus 20
cm superficiais e de se evitar a segregação dos materiais pedregulhosos.
Na coleta das amostras foi utilizado um aparelho GPS (Global Positioning
System) de navegação da marca Garmin, Etrex 12 Channel, com precisão máxima de 10
m. O perfil do solo de cada amostra coletada foi registrado através da utilização de uma
máquina fotográfica Sony Digital Cyber-Shot DSC-W1, resolução 5.1 Mega Pixels. Em
seguida, foi feita a classificação expedita dos materiais, tomando-se por base a cor do
solo, a vegetação presente, a hidrografia e o tipo de relevo local. Esta classificação é
apresentada na Tabela 5.2, que mostra também a localização geográfica, os horizontes e
a profundidade dos furos da coleta, bem como a classificação tátil-visual e pedológica
de cada material estudado.
113
Tabela 5.2: Dados sobre a localização e a classificação expedita dos solos coletados.
Hor. = horizonte, Am. = amostra, Prof. = profundidade.
A seguir apresentam-se as Figuras 5.1(a) a 5.1(f) onde se mostram os locais onde
foram coletadas as amostras de solos descritas na Tabela 5.2.
Coordenadas Geográficas
Classificação
Am. Hor. Prof. (cm)
Latitude Longitude Tátil-visual Pedológica
Am-A B 0 – 50 4° 52’ 04” S 37° 29’0 8” W
Areia siltosa
amarela
Latossolo vermelho
amarelo câmbico
Am-B B 20 – 50
5º 09' 48" S
38º 08' 25" W
Pedregulho siltoso
cinza
Neossolo Flúvico
(Aluvial)
Am-E B 10 – 100
5° 04' 52" S
38° 23' 2" W
Areia siltosa cinza Planossolo
Am-F C 10 – 70
5º 07' 33" S
37° 58' 53" W
Areia argilosa
amarela
Cambissolo
Am-H B 10 – 50
5º 28' 43" S
38° 33' 30" W
Silte pedregulhoso
cinza vermelho
Neossolo
Litólico
Am-I C 10 – 50
4º 50' 7" S
38° 2' 35" W
Pedregulho argiloso
amarelo
Argissolo (Podzólico
vermelho amarelo)
114
Fig. 5.1(a) - Local de coleta da amostra
Am-A
Fig. 5.1(b) - Local de coleta da amostra
Am- B
Fig. 5.1(c) - Local de coleta da amostra
Am-E
Fig. 5.1(d) – Local de coleta da amostra
Am-F
Fig. 5.1(e) - Local de coleta da amostra
Am-H
Fig. 5.1(f) - Local de coleta da amostra
Am-I
Figura 5.1: Local de coleta das amostras.
Em seguida apresenta-se um breve comentário a respeito dos materiais
coletados, acompanhado da justificativa da sua escolha.
a) Amostra Am-A – O solo da amostra Am-A corresponde à classe pedológica dos
latossolos vermelho amarelo câmbico, o qual foi coletado em uma trincheira
aberta no pátio da empresa Syngenta, localizada às margens da rodovia CE-263,
que liga a BR-304 ao assentamento Cajazeiras, no município de Aracati. A
115
argila siltosa amarela coletada nesta trincheira apresentou índice CBR (Índice de
Suporte Califórnia) igual a 35%, inferior, portanto, aos 40% propostos no início
da pesquisa. Mesmo assim esta amostra foi mantida dentre os solos pesquisados,
dada as suas características argilosas, o que favoreceu o estabelecimento de
parâmetros comparativos com solos de diferentes naturezas, no tocante às
medidas da penetração betuminosa. Vale destacar que este material é utilizado
para revestimento primário das rodovias vicinais locais pelo DERT/CE.
b) Amostra Am-B – Esta amostra foi coletada numa jazida de grandes dimensões,
conhecida como Maria Dias, onde ocorre solos da classe dos Aluviais ou
Neossólo Flúvico. Os materiais dessa jazida são bastante utilizados como
revestimento primário e para camadas de base das rodovias na região, como por
exemplo, para a confecção da base do trecho Cabeça Preta – Lagoinha – Tomé,
cuja pavimentação asfáltica encontra-se em avançado estágio (ver Tabela 5.1,
item 4). A escolha desse material se deu, principalmente devido à preferência de
sua utilização como camada de base na região, bem como à presença da alta
fração pedregulhosa na sua composição, o que, de certa forma, enriqueceu a
pesquisa, em função da possibilidade de comparação da penetração betuminosa
que oferece em relação aos outros solos de diferentes características
granulométricas.
c) Amostra Am-E – O solo desta amostra corresponde pedologicamente à classe
dos planossolos háptico ou planossolos solódicos. O solo foi coletado em um
empréstimo localizado às margens da rodovia CE-138, nas proximidades do
entroncamento com a CE-265. A escolha desse material se deu face à sua farta
disponibilidade próxima ao início do trecho Morada Nova – Beira Rio,
segmento apontado pela SEAGRI como de prioridade de demanda para melhoria
da sua pavimentação.
d) Amostra Am-F – Trata-se de uma mistura composta de 70% do material de uma
jazida localizada às margens do trecho Cabeça Preta – Lagoinha – Tomé (item 4,
tabela 5.1), com 30% de areia do rio Jaguaribe. O solo coletado corresponde à
classe dos cambissolos, material este bastante comum na região da chapada do
116
Apodi. Esta mistura foi idealizada em virtude da carência de materiais para
pavimentação sobre a Chapada do Apodi, onde se encontra implantada a maioria
dos projetos de irrigação no agrópolo. Vale destacar que apesar do rio Quixeré
estar mais próximo da Chapada, em relação ao rio Jaguaribe, a areia utilizada
para a mistura foi a que havia disponível à época da coleta, que foi a do rio
Jaguaribe, cedida do estoque do DERT, no distrito operacional de Limoeiro do
Norte. Esta jazida foi bastante utilizada para revestimento primário das rodovias
locais e apresenta volume disponível para futuras utilizações.
e) Amostra Am-H – Os materiais dessa jazida pertencem à classe dos Neossólos
Litólicos, antigos Litólicos Eutróficos. Esta jazida foi indicada para a
restauração do trecho da CE-138, no segmento Cristais – Morada Nova, cuja
obra fora recentemente concluída. O índice CBR obtido para esse material foi de
35%, inferior, portanto, aos 40% propostos no início da pesquisa. Dada a
carência de materiais de boa qualidade para pavimentação na região do agrópolo
ao longo dos trechos apontados pela SEAGRI (Tabela 5.1), o solo dessa jazida
permaneceu entre os materiais ensaiados.
f) Amostra Am-I – Os materiais dessa amostra foram utilizados na camada de base
da rodovia CE-356, conhecida como “Estrada da Fruta”, que liga as cidades de
Russas e Baraúnas, no Rio Grande do Norte. Os solos dessa jazida pertencem à
classe dos argissolos vermelho amarelo, antigamente conhecidos como
podzólicos vermelho amarelo.
5.2.2. Escolha dos Materiais Betuminosos
Os materiais betuminosos utilizados nos ensaios de imprimação foram a emulsão
RM-1C e o asfalto diluído CM-30. Ainda foi utilizada para imprimação uma mistura
composta por 60% de CAP (cimento asfáltico de petróleo) e 40% de LCC (líquido da
castanha de caju).
A emulsão RM-1C foi utilizada na pesquisa como alternativa de imprimação
com a finalidade de se conhecer o verdadeiro potencial de sua penetração nas diferentes
classes de solos estudados, por ser mais amigável ao meio ambiente do que os asfaltos
117
diluídos, e também por ser bastante utilizada nas operações tapa-buraco das rodovias
cearenses.
Na verdade, pretendia-se inicialmente, utilizar a emulsão CM Plus nos ensaios
de imprimação, porém, em virtude da sua não comercialização no estado do Ceará, sua
escolha foi descartada. Esta emulsão, segundo THULER (2005), tem óleo de xisto na
sua composição e contém pequeno percentual de asfalto em forma de emulsão, o que
lhe confere excelente adesividade e poder de penetração no solo, sendo por isso
utilizada em imprimação de bases feitas com solos argilosos.
O asfalto diluído CM-30 foi escolhido por ser, no momento, o único material
asfáltico comercialmente disponível para imprimação no estado do Ceará. O asfalto
diluído CM-70, segundo informações obtidas junto à LUBNOR (Lubrificantes e
Derivados do Petróleo do Nordeste), unidade de negócios da PETROBRAS (Petróleo
do Brasil S.A.) no estado do Ceará, deixou de ser fabricado há cerca de 10 anos em
virtude da sua pouca procura e por ser, na maioria das vezes, passível de substituição
pelo CM-30. O asfalto diluído CM-30 foi aplicado à temperatura ambiente (cerca de
30°C), sendo também aplicado após um leve aquecimento, a 50°C, para atingir a
viscosidade de 20 a 60 segundos “Saybolt-Furol”, recomendada pela norma técnica
DNER-ME ES-306/97.
A mistura CAP/LCC foi utilizada nos ensaios de imprimação com o intuito de se
testar a sua interação com os solos estudados, e se despertar para o estudo de materiais
mais amigáveis ao ambiente do que os asfaltos diluídos. Como se sabe, os asfaltos
diluídos emitem compostos voláteis ao ambiente, em função da presença de solventes,
que são adicionados ao cimento asfáltico de petróleo para a sua produção. Por essa
razão, os asfaltos diluídos têm seu uso limitado ou proibido onde a legislação ambiental
é mais rigorosa, como nos Estados Unidos e em alguns países da Europa.
A mistura CAP/LCC foi inicialmente aplicada, a título de teste, à temperatura de
50°C, a exemplo da temperatura de distribuição do asfalto diluído CM-30, porém, em
virtude da sua difícil distribuição (alta viscosidade), resolveu-se distribuí-la a 90°C. A
viscosidade dessa mistura a 90°C enquadrou-se no intervalo de viscosidade
118
compreendido entre 20 e 60 segundos “Saybolt-Furol”, o qual é recomendada pela
norma técnica do DNER-ME ES-306/97 para os asfaltos diluídos.
Ressalta-se que a aplicação dos materiais asfálticos à baixas temperaturas, como
o CM-30 à temperatura ambiente e a mistura CAP/LCC à 50°C, foi feita por entender-se
que, em se tratando de rodovias de baixo volume de tráfego, devem ser reduzidos todos
os custos referentes à obra, tais como materiais, mão-de-obra, fiscalização e controle,
bem como também a sofisticação dos equipamentos e a forma de manuseio dos
materiais.
Segundo informações obtidas junto ao Departamento de Engenharia Química
Orgânica e Inorgânica da UFC (Universidade Federal do Ceará), o LCC vem sendo
estudado há mais de 10 anos por alguns pesquisados dessa universidade, na tentativa de
sua utilização como matéria prima para produção de aditivos que atendam aos
segmentos de lubrificantes e combustíveis, possibilitando melhor desempenho dos
motores e maior duração de peças de máquinas e veículos.
Dada a quase inexistência de materiais alternativos, no Brasil, para uso em
imprimação, e em especial o estado do Ceará, onde o único material disponível
comercialmente é o asfalto diluído CM-30, entende-se que seja necessário despertar
autoridades e pesquisadores para a busca de novos materiais que sejam mais baratos e
mais amigáveis ao meio ambiente.
A adição do LCC ao cimento asfáltico, em vez dos tradicionais solventes de
petróleo, além de reduzir os impactos ambientais, face à redução da emissão de
compostos voláteis ao ar, constitui uma alternativa de uso mais economicamente viável.
Segundo matéria veiculada no jornal Ciência Hoje, em dezembro de 2002, citada
anteriormente, o LCC era, nessa época, exportado em estado bruto ao preço de 200 a
300 dólares a tonelada, ao passo que se o produto fosse beneficiado no país, cada
tonelada de aditivo poderia ser vendida, à época, por 3 mil dólares a tonelada.
Segundo informações obtidas junto à empresa Cascajú Agroindustrial S.A. a
produção de LCC no estado do Ceará, em 2006, foi de 9.900 toneladas, enquanto a
119
produção estimada para o ano de 2007 é de 14.400 toneladas. O preço desse produto no
estado bruto, no mercado nacional, em dezembro de 2006 ficou em torno de R$ 700,00
a tonelada, enquanto no mercado internacional foi cerca de US$ 250,00. Essas
afirmações, aliada ao fato do estado do Ceará, segundo MAZZETTO et al (2002), ser
responsável, até o ano de 2000, por aproximadamente 200.000 postos de trabalho,
justificam a adição do LCC ao cimento asfáltico de petróleo. Ressalte-se ainda, que o
Ceará é o maior estado produtor de caju do mundo, conforme informações verbais
obtidas junto à CIONE (Companhia Industrial de Óleos do Nordeste).
O CAP utilizado na mistura com o LCC foi o CAP 50-70, proveniente do campo
da Fazenda Alegre, no estado do Espírito Santo. As características desse material, os
quais foram fornecidas pela empresa Asfaltos Nordeste são apresentadas na Tabela 5.3.
Tabela 5.3: Características do CAP 50-70 usado para formação da mistura CAP/LCC
para utilização nos ensaios de imprimação.
Características Mét. Ensaio Resultado
Penetração, 100g, 5s a 25°C (0,1 mm)
D 5 58
Ponto de amolecimento (°C)
D 36 51
Viscosidade Saybolt-Furol a 135°C (s)
E 102 248
Viscosidade Brookefield 135°C – SP 20RPM (cp)
D 4402 488
Viscosidade Brookefield 150°C – SP21 (cp)
D 4402 238
Viscosidade Brookefield 177°C – SP21 (cp)
D 4402 83
Após Rtfot Penetração Retida (%)
D 5 60
Após Rtfot – Aumento ponto de amolecimento (°C)
D 36 6,4
Após Rtfot – Ductibilidade a 25°C
D 133 > 150
Após Rtfot – Variação em % massa (%)
D 2872 0,14
Ductibilidade a 25°C (cm)
D 133 > 150
Solubilidade em tricloetileno (%)
D 2042 100
Ponto de Fulgor (°C)
D 92 > 310
Índice de Suscetibilidade Térmica (°C)
X 018 - 0,6
O líquido da castanha de caju – LCC utilizado para formação da mistura,
composta por 60% de CAP e 40% de LCC, foi fornecido e caracterizado pelo
Departamento de Química Orgânica e Inorgânica da Universidade Federal do Ceará que
120
vem estudando a melhoria das qualidades químicas e reológicas do CAP a partir da
adição do LCC.
Foram realizados vários ensaios para caracterização do LCC. Entre esses ensaios
destaca-se o de Calorimetria Exploratória Diferencial, o de análise termogravimétrica e
o de infravermelho.
O ensaio de Calorimetria Exploratória Diferencial compreende uma técnica em
que se mede a diferença de energia fornecida a uma substância ou material de referência
em função da temperatura enquanto a substância e o material são submetidos a um
progressivo controle de temperatura.
O ensaio de Análise Termogravimétrica permite observar as variações de massas
com a temperatura e prever informações sobre a estabilidade térmica do material.
Vale ressaltar também, que a dosagem da mistura CAP/LCC foi escolhida com
base na tradicional proporção de CAP e querosene, normalmente utilizada para
composição do asfalto diluído CM-30, que é, respectivamente, de 52% e 48%.
A decisão por se utilizar a proporção constituída por 60% de CAP e 40% de
LCC, foi definitivamente adotada após a realização dos ensaios de sedimentação da
mistura, cujos resultados se apresentaram satisfatórios, ou seja, esses dois materiais
formaram uma mistura bastante homogênea. Ressalta-se que outra mistura, composta
por 70% de CAP e 30% de LCC, também foi testada e apresentou resultados
satisfatórios quanto à sedimentação, porém, esta não foi utilizada em decorrência da
recomendação de BUTTOM e MANTILLA (1994) de que altas proporções de asfalto
devem ser evitadas por dificultarem a penetração da imprimação em bases compactadas.
Esses ensaios de sedimentação foram realizados através da adaptação do método de
ensaio ME 063-73, do DNER, utilizado para determinação da sedimentação de
emulsões asfálticas.
121
5.3. O PROGRAMA EXPERIMENTAL
5.3.1. Generalidades
Os ensaios de massa específica dos sólidos, granulometria (por peneiramento e
sedimentação), limite de liquidez, limite de plasticidade, compactação convencional e
CBR foram realizados no Laboratório de Mecânica dos Solos e Pavimentação,
localizado no Departamento de Engenharia de Transportes do Centro de Tecnologia da
UFC. Os ensaios de compactação Proctor e imprimação foram executados no LMP
(Laboratório de Mecânica dos Pavimentos) do DET/CT/UFC.
Os ensaios de Análise Termogravimétrica, Calorimetria Exploratória Diferencial
para caracterização do LCC, foram realizados no Departamento de Engenharia Química
Orgânica e Inorgânica da Universidade Federal do Ceará.
Os ensaios de viscosidade Saybolt-Furol do CM-30 e da mistura CAP/LCC, os
de determinação do ponto de fulgor da mistura CAP/LCC, bem como o de
sedimentação, com vistas à escolha da melhor proporção dessa mistura, foram
realizados no LMP, do DET/CT/UFC. A caracterização do CAP 50-70, bem como da
emulsão RM-1C e do CM-30 foi fornecida pela Asfaltos Nordeste, empresa cedente
destes materiais para realização da pesquisa.
Nos itens de 5.3.2 a 5.3.4, apresenta-se o programa de ensaios aos quais os
materiais utilizados nessa pesquisa foram submetidos.
Os ensaios de imprimação foram realizados com corpos de prova moldados com
6 amostras de solos escolhidas, as quais foram selecionadas entre os 15 tipos de solo
coletados. Os ligantes utilizados para imprimação foram a emulsão RM-1C, o asfalto
diluído CM-30 e uma mistura de 60% de CAP com 40% de LCC.
5.3.2. Ensaios com Solos
Os solos coletados foram caracterizados de acordo com a norma ME-041/94 do
DNER. As amostras de solos foram secas, destorroadas e quarteadas, de forma a lhes
122
promover sua melhor homogeneização, sendo posteriormente submetidas aos ensaios
descritos a seguir.
a) Massa Específica dos Sólidos
A massa específica dos solos, necessária para os ensaios de granulometria por
sedimentação, foi determinada através do método de ensaio “Solos - Determinação da
Densidade Real” – ME 93-94, do DNER.
b) Granulometria por Peneiramento
A análise granulométrica por peneiramento das amostras de solo e da areia
utilizada na amostra Am-F foi executada de acordo com o método de ensaio “Solos –
Análise Granulométrica” – ME 80-94, do DNER.
c) Granulometria por Sedimentação
A análise granulométrica por sedimentação dos solos foi executada utilizando-se
o método de ensaio “Solos – Análise Granulométrica” – ME 81-94, do DNER. O
defloculante usado para a dispersão das amostras foi o hexametafosfato de sódio.
d) Limite de Liquidez
O valor do limite de liquidez foi determinado de acordo com o método de ensaio
ME 44-94, do DNER. Sua determinação foi necessária para que os solos pudessem ser
classificados de acordo com o sistema HRB (Highway Research Board).
e) Limite de Plasticidade
O valor do limite de plasticidade foi determinado de acordo com o método de
ensaio ME 82-94, do DNER. A determinação do limite de plasticidade também se fez
necessária para que as amostras pudessem ser classificadas de acordo com a
classificação HRB.
123
f) CBR e Expansão
A determinação dos valores de CBR e da Expansão, na energia intermediária dos
solos, foi realizada conforme os procedimentos descritos na norma ME 50-94, do
DNER.
g) Compactação no Cilindro Proctor
Para determinação do valor da massa específica seca máxima e da umidade
ótima dos solos, no cilindro Proctor, adotou-se o método de ensaio ME-162/94, do
DNER.
h) Compactação no Cilindro Marshall
Para determinação do valor da massa específica seca máxima e da umidade
ótima dos solos, no cilindro Marshall, utilizou-se um procedimento misto composto
pelo método de ensaio ME 162/94 e ME 228/94 (compactação de solos em equipamento
miniatura), de autoria de VILLIBOR (1981), ambos do DNER. Esse último ensaio
constou de algumas adaptações, as quais são descritas mais adiante, no item 5.4.
5.3.3. Ensaios Realizados com os Materiais Betuminosos
Os ensaios realizados com os materiais utilizados para imprimação são
apresentados a seguir.
a) Determinação da Curva Viscosidade x Temperatura do CM-30
O ensaio para determinação da curva de viscosidade versus temperatura do
asfalto diluído CM-30 foi realizado no LMP, do DET/CT/UFC, em conformidade com
o método de ensaio DNER - ME 04–73.
b) Resíduo por Evaporação da Emulsão Catiônica RM-1C
A determinação do teor de resíduo por evaporação da emulsão RM-1C foi feita
através do método de ensaio DNER – ME 06-73.
124
c) Preparação da Mistura CAP/LCC
Para preparar a mistura composta por 60% de CAP com o 40% de LCC,
aqueceu-se uma porção de 600 g de CAP 50-70 até atingir a temperatura de 120°C,
colocando-a em seguida em um misturador mecânico a 150 rotações por minuto. Ao ser
atingida a temperatura de 130°C, adicionou-se ao CAP, uma porção de 400 g de LCC,
aumentando-se a rotação do misturador para 200 rotações, mantendo-a por um intervalo
de 15 minutos para uma perfeita homogeneização da mistura. Decorrido este tempo, a
mistura foi retirada do misturador, deixando-a esfriar à temperatura ambiente e
estocando-a adequadamente para uso.
A Figura 5.2 mostra uma vista do misturador utilizado para preparação das duas
misturas CAP/LCC utilizadas para os ensaios de imprimação.
Figura 5.2: Processo de adição do LCC ao CAP para composição da mistura
CAP/LCC.
d) Sedimentação da Mistura CAP/LCC
O ensaio empregado para definição da melhor proporção da mistura do CAP
com o LCC foi o de sedimentação de emulsões asfálticas, regido pelo método de ensaio
125
DNER - ME 06-73, que fixa o procedimento para a determinação da sedimentação de
emulsões asfálticas. Este método foi adaptado das emulsões para a mistura CAP/LCC.
e) Curva Viscosidade x Temperatura da mistura CAP/LCC
O ensaio para determinação da curva de viscosidade x temperatura da mistura
CAP/LCC foi realizado no LMP, do DET/CT/UFC, em conformidade com o método de
ensaio DNER - ME 04–73.
5.3.4. Ensaios de Imprimação
Para se avaliar os resultados dos ensaios de imprimação foram moldados corpos
de prova na energia intermediária, através da adaptação do molde convencional para o
cilindro Marshall, tendo em vista a realização de ensaios com solos granulares.
A seguir apresenta-se a descrição da realização desses ensaios, iniciando-se pela
preparação das amostras para moldagem dos corpos de prova.
a) Ensaios de Compactação Necessários para a Preparação dos Corpos de Prova para
serem Submetidos aos Ensaios de Imprimação
As amostras de solos foram preparadas segundo o método de ensaio ME 48-64,
do DNER. Em seguida as amostras foram submetidas ao peneiramento na peneira 3/8”,
com o propósito de que fossem evitadas distorções nos ensaios de imprimação, face à
possibilidade da ocorrência de superfícies mal acabadas na depressão dos corpos de
provas.
Neste sentido, SENÇO (1997), salienta que experiências feitas nos Estados
Unidos demonstraram que para proporções de partículas graúdas inferiores a um terço,
em uma mistura de solos, esta mantém as propriedades do solo fino. Por outro lado,
quando se aumenta a proporção do material graúdo, o conjunto adquire propriedades
diferentes, razão por que qualquer ensaio dever ser feito sobre o conjunto. Porém, em
função da redução do diâmetro do molde utilizado para o cilindro Marshall e também
em virtude do grande volume de material que demandaria, se fosse usado o cilindro
126
convencional, resolveu-se peneirar todas as amostras, para padronização dos
procedimentos de compactação.
Segundo CASTRO (2003), a fração pedregulho numa amostra de solo não
parece influir sobre a penetração da imprimação betuminosa.
Vale relembrar que o principal objetivo deste trabalho é determinar os principais
fatores que interferem na penetração betuminosa, julgando-se, portanto, a porcentagem
da fração pedregulho presente em cada amostra, um fator pouco relevante para o
experimento.
Também vale destacar que se tentou compactar corpos de provas da amostra
Am-B (com 49% de pedregulho), sem o citado peneiramento, no cilindro Marshall, não
se obtendo sucesso, dadas as dificuldades de desmoldagem dos mesmos que
desagregaram quando moldados a baixos teores de umidades. Ocorria também que sem
o peneiramento eram produzidas superfícies bastante irregulares na área do rebaixo,
conforme se mostra na Figura 5.3.
Figura 5.3: Má textura da superfície do rebaixo do corpo de prova da amostra Am-B,
compactado sem peneiramento. Observar a presença de pedregulho no
corpo de prova da direita e a desagregação do bordo no da esquerda.
Reconhece-se que caso a compactação fosse feita no cilindro Proctor, os
problemas mostrados na Figura 5.3 seriam minimizados em decorrência da melhor
acomodação dos grãos maiores do solo entre a borda do rebaixo e a parede do molde.
127
Sem este peneiramento, para o cilindro menor, haveria a possibilidade de
extravasamento do ligante aplicado no rebaixo, conforme se pode inferir através da
Figura 5.3.
Após o peneiramento, as amostras foram homogeneizadas em pares de porções
nos teores de umidade desejados e cuidadosamente acondicionadas em sacos plásticos
durante o tempo mínimo de 12 horas, para então, serem submetidas ao ensaio de
compactação. Para evitar distorções nos valores das umidades das amostras, tomaram-se
alguns cuidados durante a preparação das amostras, tais como, pesagem da água a
adicionar ao solo e umedecimento do solo em quantidades não superiores a 5 kg para
não dificultar a sua homogeneização que foi feita manualmente.
Em decorrência da utilização de solos grossos entre os materiais pesquisados, foi
feita uma adaptação do ensaio de compactação em cilindro Proctor para o cilindro
Marshall para a compactação das 6 amostras estudadas. Esta adaptação fundamentou-se
no método DNER-ME 228/94, criado por VILLIBOR (1981), para compactação de
amostras de solos em cilindros miniatura, com vistas à determinação da penetração da
imprimação betuminosa. A Figura 5.4 ilustra a diferença entre as dimensões dos
cilindros de compactação Proctor, Marshall e miniatura.
Figura 5.4: Diferença das dimensões entre o cilindro Proctor, o cilindro miniatura e o
cilindro Marshall utilizado para moldagem dos corpos de prova.
Proctor
Marshall
Mini
128
Para a adaptação do processo da compactação do molde convencional para o
molde Marshall adotou-se o seguinte procedimento:
a) da expressão 5.1, definida para o cálculo da energia de compactação, obtém-se a
equação 5.2, para cálculo do número e golpes.
N
V
HPn
Ec .
..
=
(5.1)
HPN
VEc
n
..
.
=
(5.2)
em que:
Ec: energia de compactação [12,93 kg x cm/cm
3
, para a energia intermediária];
P: peso do soquete [4,536 kg];
H: altura de queda [45,7 cm];
N: número de camadas [1].
n: número de golpes; e
V: volume do corpo de prova [V = 456,46 cm
3
].
Substituindo-se os valores correspondentes à energia de compactação
intermediária (Ec), o peso (P), a altura de queda do soquete (H), o volume do cilindro
(V) e o número de camadas (N) na equação 5.2, obtém-se 28,4 para o número de golpes
(n). Esta quantidade de golpes fornece ao corpo de prova a energia necessária para
reproduzir a energia de compactação utilizada no cilindro Proctor. Ressalta-se que esse
valor foi arredondado para 28. Salienta-se que o volume do rebaixo do corpo de prova,
com diâmetro de 5 cm e altura de 1,5 mm, foi descontado do volume total dos corpos de
prova moldados.
Para o desenvolvimento do processo descrito fabricou-se um disco espaçador
com um ressalto na sua parte central do corpo de prova, de forma que ao se invertê-lo,
após o término da sua compactação e desmoldagem, o rebaixo criado na face superior
propiciasse a aplicação do ligante betuminoso da imprimação. Na Figura 5.5 é mostrado
o detalhe do disco espaçador, constante do ressalto, fabricado especialmente para a
moldagem dos corpos de prova.
129
Figura 5.5: Detalhe do disco espaçador ao qual adicionou-se um ressalto para criação
do rebaixo numa das faces do corpo de prova a ser imprimado.
Para melhor transparência do processo de adaptação adotado apresenta-se, na
Tabela 5.4, as características dos cilindros e soquetes e os demais parâmetros utilizados
nos ensaios de compactação.
Tabela 5.4: Apresentação dos parâmetros utilizados nos ensaios de compactação com o
cilindro convencional e com o cilindro Marshall.
Cilindro
Características
Proctor Marshall
Diâmetro médio (cm) 15,0 10,1
Altura útil média do CP (cm) 12,6 5,70
Peso do soquete (kg) 4,54 4,54
Diâmetro do rebaixo (cm) - 4,95
Altura do rebaixo (cm) - 0,42
Altura de queda (cm) 45,72 45,72
Número de camadas cinco uma
Número de golpes 26 28
Energia (kg.cm/cm
3
) 12,60 12,71
130
b) Elaboração da 1ª Etapa dos Ensaios de Imprimação
A primeira etapa de ensaios foi realizada para se conhecer a influência da
variação do tipo e da taxa de ligante sobre a medida da penetração betuminosa, como
também do teor de umidade, da densidade aparente seca do solo e das características do
solo. Foram moldados 360 corpos de prova, sendo 90 para cada um dos quatro ligantes
(CM-30 a 30°C, CM-30 a 50°C, CAP/LCC a 90°C e a emulsão RM-1C a 30°C), três
taxas de aplicação (0,8, 1,0 e 1,2 litros/m
2
) e 5 teores de umidade (hot – 4%, hot – 2%,
hot, hot + 2% e hot + 4%), conforme esquema mostrado no organograma da Figura 5.6,
representativo para uma amostra de solo.
Figura 5.6: Esquema de moldagem dos 360 corpos de prova imprimados na primeira
etapa do experimento.
Ressalta-se que, a título de teste, ainda foram moldados alguns corpos de prova
das amostras Am-B e Am-E, os quais foram imprimadas com a mistura CAP/LCC a
50°C, à taxa de 1,0 litro/m
2
. Porém, dada a dificuldade de aplicação dessa mistura (alta
viscosidade), esses ensaios foram interrompidos, desprezando-se os resultados obtidos
por falta de confiabilidade nos mesmos. A partir daí, passou-se a usar este ligante
alternativo somente à temperatura de 90°C.
1 AMOSTRA
RM-1C CM-30 (30º) CM-30 (50º) CAP/LCC (90º)
hót-4%
hót-2%
hót
hót+2%
hót+4%
hót-4%
hót-2%
hót
Hót+2%
hót+4%
hót-4%
hót-2%
hót
hót+2%
hót+4%
hót-4%
hót-2%
hót
hót+2%
hót+4%
131
c) Elaboração da 2ª Etapa dos Ensaios de Imprimação
Nessa segunda etapa foram moldados 96 corpos de prova, com o objetivo de
verificar a medida das penetrações da imprimação segundo as diferentes situações:
a) penetração depois de 16 horas da aplicação do ligante: esses ensaios foram realizados
para se verificar o efeito do tempo de aplicação do ligante sobre a medida da
penetração betuminosa. Foram moldados e imprimados 24 corpos de prova (dois por
amostra), à taxa de 1,0 litro/m
2
, com o asfalto diluído CM-30 a 50°C e com a mistura
CAP/LCC a 90°C, depois da perda de metade do seu teor de umidade. Esses corpos
de prova foram imprimados após irrigação prévia a uma taxa de 0,5 litro/m
2
, sendo
partidos para medida da penetração betuminosa depois de 16 horas da aplicação do
ligante;
b) penetração depois de 24 horas da aplicação do ligante: esses ensaios foram realizados
para se verificar o efeito do tempo de cura do ligante sobre a medida da penetração
betuminosa. Foram moldados e imprimados 24 corpos de prova (dois por amostra), à
taxa de 1,0 litro/m
2
, com o asfalto diluído CM-30 a 50°C e com a mistura CAP/LCC
a 90°C, depois da perda de metade do seu teor de umidade. Esses corpos de prova
foram imprimados após irrigação prévia à taxa de 0,5 litro/m
2
, sendo partidos para
medida da penetração betuminosa depois de 24 horas da aplicação do ligante;
c) penetração depois de 72 horas da aplicação do ligante: esses ensaios foram realizados
para se verificar o efeito do tempo de cura do ligante sobre a medida da penetração
betuminosa. Foram moldados e imprimados 24 corpos de prova (dois por amostra), à
taxa de 1,0 litro/m
2
, com o asfalto diluído CM-30 a 50°C e com a mistura CAP/LCC
a 90°C, depois da perda de metade do seu teor de umidade. Esses corpos de prova
foram imprimados após irrigação prévia à taxa de 0,5 litro/m
2
, sendo partidos para
medida da penetração betuminosa depois de 72 horas da aplicação do ligante;
d) penetração com irrigação prévia à taxa de 1,0 litro/m
2
: Esses ensaios foram
realizados para se verificar o efeito da taxa de irrigação prévia sobre a medida da
penetração da imprimação betuminosa. Foram moldados e imprimados 24 corpos de
132
prova (dois por amostra) à taxa de 1,0 litro/m
2
, com o asfalto diluído CM-30 a 50°C
e com a mistura CAP/LCC a 90°C, depois da perda de metade do seu teor de
umidade. Esses corpos de prova foram partidos para medida da penetração
betuminosa depois de 72 horas da aplicação do ligante.
Utilizou a taxa de ligante 1,0 litro/m
2
como uma taxa de referência para os
ensaios de imprimação, por entender-se ser esta uma taxa econômica, e por estar
próxima da maioria das taxas médias de aplicação de CM-30, aplicadas nos serviços de
imprimação no estado do Ceará, que é de 1.1 litro/m
2
. Ressalta-se que os ensaios para
determinação das penetrações segundo os diferentes tempos de cura foram realizados,
em virtude da íntima associação existente entre a evaporação do solvente existente no
ligante e o tempo de penetração deste, com vistas à liberação da imprimação para
execução do revestimento.
Em resumo, na 2ª etapa do experimento foram moldados e imprimados 96
corpos de prova, conforme o esquema mostrado na Figura 5.7, representativo do
processo executado para um tipo de solo.
Figura 5.7: Esquema de moldagem dos 96 corpos de prova imprimados na segunda
etapa do experimento.
1 AMOSTRA
CM-30 (50º) CAP/LCC (90º)
16 horas
24 horas
72 horas
Irrig. Prévia
1 litro/m
2
16 horas
24 horas
72 horas
Irrig. Prévia
1 litro/m
2
133
Ressalta-se que todos os corpos de prova ensaiados nessa segunda etapa foram
moldados no teor de umidade hot – 2%, em virtude deste teor oferecer melhores
medidas de penetração da imprimação betuminosa, e em virtude deste ter sido escolhido
por VILLIBOR, NOGAMI e FABBRI (1989) para fixação do tipo e da taxa de material
asfáltico a ser utilizado na imprimação. Tal atitude também está apoiada no fato da
especificação de serviço ES-308-P 11/94, do DERT/CE, admitir uma tolerância nos
valores da umidade de compactação de bases granulares correspondente ao hot – 2,5% e
hot + 0,5%. Vale relembrar que o principal objetivo do presente trabalho é a
investigação dos principais fatores que interferem na medida da penetração da
imprimação betuminosa.
d) Descrição dos Ensaios de Imprimação
Os ensaios de imprimação foram realizados em duas etapas, segundo a
metodologia de VILLIBOR (1981), para determinação da penetração da imprimação
betuminosa em solos compactados, porém, com algumas adaptações propostas pelo
autor. Entre as adaptações propostas estão, basicamente, a utilização do cilindro
Marshall, com diâmetro de 10,10 cm e altura de 5,7 cm (alterada), em vez do cilindro
miniatura, cujo diâmetro e altura são iguais a 5 cm. Outra modificação do ensaio
realizada, em relação à metodologia proposta por VILLIBOR (1981), foi a não
parafinagem dos corpos de prova, por entender-se que as perdas de umidade do mesmo
seriam mínimas, dado o acréscimo das dimensões do cilindro de compactação utilizado.
Destaca-se ainda que o asfalto diluído CM-30, a 50°C, e a mistura CAP/LCC, a
90°C foram aplicados dentro do limite de viscosidade, de 20 a 60s (Saybolt-Furol),
respectivamente, propostos pela norma técnica DNER-ME ES-306/97, a qual estabelece
a sistemática para execução da imprimação betuminosa no Brasil. O uso do CM-30 à
temperatura ambiente e do CAP/LCC a 50°C (para as amostras Am-B e Am-E) foi feita
para se verificar o efeito da variação da viscosidade sobre a penetração da imprimação,
e também para se buscar uma maior simplificação do processo construtivo, já que a
presente pesquisa está direcionada às rodovias de baixo volume de tráfego.
134
Tendo em vista entender-se a importância da realização de ensaios prévios de
imprimação para qualquer pavimento asfáltico e a carência de estudos sobre o assunto,
descreveu-se a metodologia seguida na realização desses ensaios. O procedimento
adotado foi o seguinte:
a) verificar se a perda de umidade de compactação do corpo de prova corresponde
aos 50% recomendados pela metodologia VILLIBOR (1981), caso não se tenha
atingido um valor próximo deste, aguardar um maior intervalo de tempo, ou
reduzi-lo, para imprimar o corpo de prova;
b) varrer o rebaixo do corpo de prova, para retirada do pó, eventualmente existente
na sua superfície;
c) efetuar, através de uma seringa, a irrigação prévia da superfície rebaixada do
corpo de prova;
d) distribuir de forma homogênea, depois de 15 minutos da irrigação prévia, o
ligante betuminoso sobre a área rebaixada, segundo a taxa pré-estabelecida para
cada corpo de prova, utilizando-se um pequeno vasilhame cheio até a borda,
cujo volume total foi previamente medido através de uma seringa (os corpos de
prova foram ligeiramente inclinados para uniformizar a distribuição do ligante
no rebaixo);
e) acompanhar, visualmente, o aspecto da superfície imprimada dos corpos de
prova, no tocante ao percentual da exsudação, durante as primeiras 24 horas
após a imprimação;
f) deixar os corpos de prova em local arejado e livre de poeira por um período
mínimo de 3 dias;
g) partir longitudinalmente os corpos de prova, em seções dispostas e com o auxílio
de uma régua biselada amolada, o mais que possível em ângulo reto, e proceder
às leituras das medidas da penetração da imprimação, em 5 pontos igualmente
135
distantes entre si, utilizando uma régua com divisões milimétricas, evitando-se
medidas próximas à parede do rebaixo;
h) efetuar o registro da média aritmética das 5 medidas obtidas (com precisão de
1,0 mm), a qual traduz o valor da penetração atingida pelo ligante betuminoso;
i) traçar o gráfico de variação da penetração do ligante aplicado em função dos
teores de umidade.
De acordo com o processo descrito, para a execução dos ensaios de imprimação
foram utilizados os seguintes equipamentos:
• pequeno vasilhame, de volume conhecido, para aplicação do ligante betuminoso;
• vassoura para limpeza prévia da superfície a ser imprimada;
• seringa descartável, para aplicação da água da irrigação prévia;
• relógio de pulso, para controle do tempo decorrido entre a irrigação prévia e o
início da aplicação do ligante betuminoso;
• ligantes asfálticos utilizados no ensaio;
• régua de alumínio, com divisões em milímetros, para medição das penetrações;
• lâmina para partição dos corpos de prova;
• estufa, para aquecimento dos ligantes: e
• termômetro, para controle da temperatura de aplicação dos ligantes betuminosos.
Nas Figuras 5.8(a) a 5.8(h) mostram-se algumas etapas dos ensaios de
imprimação, onde se tem uma idéia geral do procedimento adotado na sua realização.
136
Figura 5.8(a) - Secagem de CP’s. Fig 5.8(b) - Varrição do rebaixo
Fig. 5.8(c) - Irrigação da superfície Fig. 5.8(d) – Vasilha aplicação do ligante
Fig. 5.8(e) - Distribuição do ligante Fig. 5.8(f) - Cura dos corpos de prova
Fig. 5.8(g) - Rompimento de CP’s Figura 5.8(h) - Medição de penetração
Figura 5.8: Seqüência do procedimento para realização dos ensaios de imprimação.
137
5.4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Neste capítulo foi apresentada toda a metodologia adotada durante a realização
do experimento, constando dos critérios de escolha dos materiais utilizados, da sua
caracterização e dos ensaios de compactação e imprimação, necessários à obtenção dos
resultados do experimento.
No capítulo seguinte são apresentados e discutidos os resultados dos ensaios
realizados, com o objetivo de se conhecer os principais fatores que interferem na
penetração da imprimação betuminosa.
CAPÍTULO 6
APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
6.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Neste capítulo são apresentados e analisados os resultados dos ensaios de
laboratório executados para as seis amostras coletadas no agropólo Baixo Jaguaribe,
área de estudo do presente trabalho.
Inicialmente, são apresentados os resultados dos ensaios de caracterização, tais
como massa específica dos sólidos, limite de liquidez, índice de plasticidade e
granulometria. Em seqüência, são apresentados os resultados da classificação HRB
(Highway Research Board) dos solos estudados e algumas de suas propriedades, além
dos resultados dos ensaios de caracterização dos materiais betuminosos utilizados na
pesquisa.
Em seguida são comparados os resultados das umidades ótimas e das massas
específicas secas máximas obtidas da compactação das amostras, na energia
intermediária, nos cilindros convencional e Marshall.
Posteriormente são apresentados os resultados dos ensaios de imprimação para
cada amostra estudada, mostrando-se os principais fatores que interferem na medida da
penetração betuminosa, tais como: a umidade de compactação, a massa específica
aparente seca, o teor de umidade, o tipo de solo, a taxa e o tipo de ligante utilizado, bem
como o seu tempo de cura.
6.2. ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DOS SOLOS
Os ensaios de caracterização realizados para as 6 amostras de solos estudadas
foram os de granulometria, massa específica dos sólidos e limites de liquidez e de
plasticidade.
139
6.2.1. GRANULOMETRIA
Os resultados dos ensaios de granulometria e a classificação HRB dos solos
estudados são mostrados na Tabela 6.1. As curvas granulométricas desses solos são
apresentadas na Figura 6.1.
Tabela 6.1: Caracterização e classificação HRB das amostras coletadas para estudo.
Amostras Am-A Am-B Am-E Am-F Am-H Am-I
2” 100 100 100 100 100 100
1” 100 90 100 100 98 98
3/8” 92 66 91 81 90 58
Nº 4 81 51 87 56 69 45
Nº 10 75 46 84 40 54 36
Nº 40 68 40 72 16 44 28
GRANULOMETRIA
Nº 200 55 23 46 5 24 20
% < 0,05mm 21 5 12 6 14 14
% < 0,002mm 19 4 12 5 13 11
Faixa (DERT) F D F C F D
Classe HRB A-4 A-1-b A-4 A-1-a A-1-b A-1-a
Figura 6.1: Curvas granulométricas das amostras de solos estudadas.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,001 0,01 0,1 1 10 100
Diâmetro dos Grãos (mm)
Porcentagem Passando
Am-A Am-B Am-E Am-F Am-H Am-I
140
Conforme o gráfico apresentado na Figura 6.1, vê-se que as amostras
enquadradas no grupo A-1 da classificação HRB têm curvas granulométricas com
formas semelhantes, com exceção para a amostra Am-F.
As amostras Am-B e Am-I enquadram-se na faixa D, para execução de base,
segundo as Especificações Gerais para Serviços e Obras Rodoviárias do DERT/CE,
tendo em vista apresentarem uma leve descontinuidade na sua curva granulométrica. A
amostra Am-F enquadra-se na faixa C daquelas especificações e possui uma
predominância de grãos nos tamanhos entre 0,002 e 0,06 mm, quando, somente a partir
daí se apresenta de forma contínua.
Das amostras estudadas as que apresentam maior descontinuidade são os solos
identificados como Am-B e Am-I, o que, em parte, se justifica pelas altas frações de
pedregulho nas suas composições, respectivamente, de 49% e 55%. A amostra Am-H é
a que se apresenta mais bem graduada entre todas as amostras, por apresentar grãos de
todas as dimensões, inclusive de finos, que contribuem para o aumento da sua
densidade.
As amostras Am-A e Am-E, pertencentes à classe A-4, apresentam composições
granulométricas semelhantes, estando ambas enquadradas na faixa F, para execução de
base, segundo as Especificações Gerais para Serviços e Obras Rodoviárias do
DERT/CE. Essas duas amostras, diferentemente das demais, apresentam altas
porcentagens de finos, ou seja, 55% da amostra Am-A passam na peneira 200, enquanto
que para a amostra Am-E, passam 46%.
Vale lembrar que a amostra Am-F é composta de uma mistura de 70% do
material de uma jazida localizada às margens do trecho Cabeça Preta – Lagoinha –
Tomé, com 30% de areia do rio Jaguaribe. A curva granulométrica dessa areia é
mostrada na Figura 6.2.
141
Figura 6.2: Curva granulométrica da areia extraída do leito do rio Jaguaribe, para
composição da amostra Am-F.
6.2.2. MASSA ESPECÍFICA DOS SÓLIDOS
A massa específica dos sólidos é uma característica associada à natureza
mineralógica dos grãos que compõem o solo. Os valores dessas massas obtidos para os
sólidos coletados são mostrados na Tabela 6.2.
Tabela 6.2: Massa específica dos sólidos das amostras estudadas.
Amostras
Descrição
A B E F H I
Massa Específica dos Sólidos 2,57 2,65 2,62 2,63 2,66 2,58
Diante dos dados obtidos na Tabela 6.2 percebe-se que os valores das massas
específicas dos sólidos variaram no pequeno intervalo de 2,57 g/cm
3
a 2,66 g/cm
3
. Os
baixos valores encontrados, para a maioria dos sólidos, podem ser justificados pela
predominância de minerais secundários, resultantes da fragmentação de rochas por
agentes químicos, natural dos siltes finos e das argilas, ou pela pequena incidência de
ferro e/ou alumínio.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,001 0,01 0,1 1 10 100
Diâmetro das Partículas (mm)
Porcentagem Passando
142
6.2.3. LIMITE DE LIQUIDEZ E ÍNDICE DE PLASTICIDADE
Os resultados dos ensaios de limites de liquidez e limite de plasticidade dos
solos estudados são apresentados na Tabela 6.3.
Tabela 6.3: Valores do limite de liquidez e do limite de plasticidade dos solos
estudados.
Amostras
Descrição
A B E F H I
LL (%) 25,7 0 15,2 0 21 24
IP (%) 9,5 0 4,9 0 6 5
Observando-se os dados contidos na Tabela 6.3, percebe-se que as amostras
identificadas como Am-B, Am-E, AM-F, Am-H e Am-I fornecem valores de LL e IP
inferiores a 25% e 6%, respectivamente, o que permite segundo estes parâmetros, o
enquadramento desses materiais para execução de bases e sub-bases de pavimentos
rodoviários. A amostra Am-A, que apresenta valores de IP e LL superiores,
respectivamente a 6% e 25%, foi aproveitada para a pesquisa, conforme justificativa
apresentada no item 5.2 do Capítulo 5, do presente trabalho.
6.3. CLASSIFICAÇÃO HRB
A classificação HRB tem sido comumente utilizada para inferir o
comportamento dos solos para aplicação na construção de rodovias no estado do Ceará.
A classificação HRB dos solos estudados é apresentada na Tabela 6.4.
Tabela 6.4: Caracterização e classificação HRB das amostras coletadas para estudo.
Amostras Am-A Am-B Am-E Am-F Am-H Am-I
Classe A-4 A-1-b A-4 A-1-a A-1-b A-1-a
Conforme pode ser vista na tabela 6.4, das seis amostras estudadas, quatro
pertencem ao grupo A-1, sendo duas do subgrupo A-1-b e duas do subgrupo A-1-a,
enquanto duas pertencem ao grupo A-4. Como se vê, a maioria das amostras escolhidas
143
se inclui no grupo A-1, no qual, segundo SOUSA JÚNIOR (2005), se enquadram 97,9%
dos solos aplicados nas camadas de base no Estado do Ceará.
6.4. ALGUMAS PROPRIEDADES DOS SOLOS COLETADOS
6.4.1. Umidade Ótima e Densidade Aparente Seca Máxima
Os valores das umidades ótimas e das massas específicas aparentes secas obtidas
no cilindro convencional são apresentados na Tabela 6.5.
Tabela 6.5: Resultados dos ensaios de umidade ótima e massa específica aparente seca
máxima obtidos no cilindro convencional.
Amostras Umidade (%) Massa Específica (g/cm
3
)
Am-A 11,5 2,07
Am-B 6,0 2,12
Am-E 7,4 2,13
Am-F 11,0 2,00
Am-H 9,5 2,15
Am-I 6,0 2,40
6.4.2. CBR e Expansão
Os valores dos Índices de Suporte Califórnia das seis amostras estudadas foram
obtidos da realização de apenas um ensaio de CBR, sendo o resultado obtido adotado
como o seu valor. Esses resultados são apresentados na Tabela 6.6, juntamente com os
valores obtidos dos ensaios de expansão.
Tabela 6.6: Resultados dos ensaios de CBR e Expansão das amostras de solos
estudadas.
Amostras Am-A Am-B Am-E Am-F Am-H Am-I
CBR (%) 35 67 55 40 35 40
Expansão (%) 1,2 0,07 0,0 0,0 0,03 0,02
Conforme pode ser visto na Tabela 6.5 o valor do CBR da amostra Am-B se
destacou em relação aos das demais amostras, confirmando as previsões de SENÇO
(1997) quanto à influência dos solos granulares na obtenção de elevados valores de
144
CBR. Segundo esse pesquisador os solos da classe A-1-b apresentam um CBR provável
compreendido no intervalo de 20 a 80%, ou mais, enquanto os da classe A-1-a estão
compreendidos no intervalo de 40 a 80%, ou mais.
As amostras Am-A e Am-E apresentaram valores de CBR iguais a 35 e 55%,
respectivamente, enquadrando-se ambas no subgrupo A-4, cujos materiais se
caracterizam pela presença de silte não plástico ou moderadamente plástico. O valor
obtido para a expansão da amostra Am-A, como se vê, foi bem superior ao das demais
amostras
6.5. DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS OBTIDOS NO CILINDRO
CONVENCIONAL E NO CILINDRO MARSHALL
Com o objetivo de preparar os corpos de prova das 6 amostras estudadas para os
ensaios de imprimação foram realizados os ensaios de compactação no cilindro
Marshall. Essa adaptação foi feita com vistas a necessidade de se reduzir o volume de
material necessário para realização dos ensaios de imprimação, bem como pelo fato do
cilindro Marshall estar disponível em quase todos os laboratórios de pavimentação do
país.
6.5.1. Umidades Ótimas e Massas Específicas Secas Máximas
Os valores das umidades ótimas e das massas específicas aparentes secas
máximas, para a energia de compactação intermediária, obtidas no cilindro
convencional e no cilindro Marshall são apresentados na Tabela 6.7.
Tabela 6.7: Umidade ótima das amostras, obtida nos cilindros Proctor e Marshall.
Cilindro (Umidades - %) Massa Espec. Seca Máx. (g/cm
3
)
Amostra
Convencional Marshall Convencional Marshall
Am-A 11,5 12,5 2,07 1,93
Am-B 6,0 7,0 2,12 1,97
Am-E 7,4 8,0 2,13 1,97
Am-F 11,0 12,0 2,00 1,95
Am-H 9,5 12,0 2,15 2,00
Am-I 6,0 10,8 2,40 2,14
145
Para melhor comparação dos dados mostrados na Tabela 6.7 traçou-se o gráfico
da Figura 6.3, no qual se visualiza as curvas de compactação das amostras, feitas para o
cilindro convencional e o cilindro Marshall.
Curva de Compactação Am-A
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
5 6 7 8 9 1011121314151617
Umidade (%)
MEAS (g/cm3)
Pr oc to r Marshall
Curva de Compactação Am-B
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2345678910111213
Um idade (%)
MEAS (g/cm3)
Pr oc to r Marshall
Curva de Compactação Am-E
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
345678910111213
Um idade (%)
MEAS (g/cm3)
Pr oc to r Mars hall
Curva de Compactação Am-F
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Umidade (%)
MEAS (g/cm3)
Pr o c to r Marshall
Curva de Compactação Am - H
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
5 6 7 8 9 1011121314151617
Umidade (%)
MEAS (g/cm3)
Pr oc t or Marshall
Curva de Compactação Am - I
1,9
2,1
2,3
2,5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718
Um idade (%)
MEAS (g/cm3)
Pr oct or Mars hall
Figura 6.3: Curvas de compactação feitas nos cilindros convencional e Marshall para
as amostras estudadas.
Diante dos dados mostrados na Figura 6.3 percebe-se que, sem exceção, os
valores das umidades ótimas, obtidos da compactação feita no cilindro Marshall foram
146
maiores do que os da compactação feita no cilindro convencional. Essas diferenças são
atribuídas ao peneiramento das amostras na peneira 3/8” e ao umedecimento do solo,
em repouso, pelo tempo mínimo de 24 horas antes da realização dos ensaios de
compactação no cilindro Marshall. O peneiramento pode ter favorecido uma maior
absorção de água pelo solo em virtude do aumento da superfície específica das suas
partículas, o que propiciou a elevação da umidade ótima da amostra compactada no
cilindro Marshall. A maior elevação do teor de umidade, ao passar do cilindro
convencional para o cilindro Marshall, foi verificado para a amostra Am-I. Essa redução
está associada ao fato da amostra possuir 55% de pedregulho e 42% das suas partículas
retidas na peneira 3/8”.
Observa-se ainda que os valores das massas específicas aparentes secas obtidas
dos ensaios de compactação feitos no cilindro Marshall diminuíram em relação aos da
compactação feita no cilindro convencional. Essa redução também é atribuída ao
peneiramento anteriormente citado, o qual retirou as frações graúdas do solo. Conforme
se vê, a redução do valor da massa específica aparente seca máxima foi maior para a
amostra Am-I. Por outro lado, a menor redução de densidade foi para a amostra Am-A,
cuja fração retida na peneira 200 é de 55%.
6.6. ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS BETUMINOSOS
Os materiais betuminosos utilizados nos ensaios de imprimação foram a emulsão
RM-1C, o asfalto diluído CM-30 e uma mistura composta por 60% de CAP e 40% de
líquido da castanha de caju – LCC. As caracterizações desses materiais são descritas
nos itens de 6.6.1 a 6.6.6.
6.6.1. Emulsão RM-1C
Na Tabela 6.8 são apresentadas as características da emulsão RM-1C utilizada
nos ensaios de imprimação.
147
Tabela 6.8: Características da emulsão utilizada nos ensaios de imprimação.
Características Método de Ensaio Resultado
Ensaios sobre a emulsão
Resíduo por Evaporação (%)
Evaporação por peso mínimo ABNT NBR 6568/1978 62,2
Viscosidade
Viscosidade Saybolt-Furol a 50°C (s) ABNT MB 826/1973 58
Peneiramento (g) DNER ME 148/94 0,004
Sedimentação (g) DNER ME 006/94 0,20
Desemulsibilidade (%) DNER ME 063/94 24,89
Carga de Partícula NBR-6567 Positiva
6.6.2. Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP)
O cimento asfáltico de petróleo utilizado na mistura com o LCC foi o CAP 50-
70, proveniente do campo da Fazenda Alegre, estado do Espírito Santo. As
características desse material são apresentadas na Tabela 6.9.
Tabela 6.9: Características do CAP 50-70 usado para formação da mistura CAP/LCC
para utilização nos ensaios de imprimação.
Características Método Ensaio Resultado
Penetração, 100g, 5s a 25°C (0,1 mm)
D 5 58
Ponto de amolecimento (°C)
D 36 51
Viscosidade Saybolt-Furol a 135°C (s)
E 102 248
Ductibilidade a 25°C (cm)
D 133 > 150
Solubilidade em tricloroetileno (%)
D 2042 100
Ponto de Fulgor (°C)
D 92 > 310
6.6.3. Asfalto Diluído CM-30
Na Tabela 6.10 constam as características do CM-30, utilizado nos ensaios de
imprimação.
148
Tabela 6.10: Caracterização do asfalto diluído CM-30, utilizado nos ensaios de
imprimação.
Características Método Resultado
Viscosidade Saybolt-Furol a 30°C (s) P-MB-517 27
Viscosidade Saybolt-Furol a 50°C (s) P-MB-517 21
Ponto de fulgor (°C) D 3143 > 90
Destilado a 225°C (% volume) D 402 15,6
Destilado a 260°C (% volume) D 402 59,3
Destilado a 316°C (% volume) D 402 89,2
Resíduo a 360°C por diferença (% volume) D 402 58
Água por destilação (% volume) D 95 0
Penetração no resíduo da destilação (% vol.) D 5 162
Solub. no Tricloroetileno no resíduo da destilação (%) D 2042 100
Ductibilidade 25°C resíduo destilação (cm)
D 113 106
6.6.4. Líquido de Castanha de Caju (LCC)
a) Resultado do Ensaio de DSC-50
A curva resultante da realização do ensaio DSC do líquido da castanha de caju é
mostrada no gráfico da Figura 6.4.
Figura 6.4: Curva de DSC do LCC.
0 50 100 150 200 250 300 350 400
-2
-1
0
1
2
3
temperatura (
o
C)
DSC (mW)
LCC
149
Observa-se diante do gráfico da Figura 6.4 que o ponto de ebulição do LCC está
próximo da temperatura dos 280°C.
b) Resultado do Ensaio de Análise Termogravimétrica
Os ensaios de análise termogravimétrica realizados geraram as curvas
termogravimétricas do LCC, as quais são mostradas no gráfico da Figura 6.5.
Figura 6.5: Curva de análise termogravimétrica do LCC.
De acordo com o gráfico da Figura 6.5 percebe-se que o LCC resiste a uma
temperatura superior a 200°C, sem se decompor, demonstrando seu bom desempenho
quanto à estabilidade térmica e baixo teor de resíduo durante o aquecimento.
c) Ponto de Fulgor
O ponto de fulgor do LCC, obtido através do ensaio realizado de acordo com o
método MB-50, do IBP, foi de 140°C.
d) Mistura CAP/LCC
Os resultados da caracterização da mistura CAP/LCC são descritos na Tabela
6.11.
0 200 400 600 800
0
20
40
60
80
100
massa residual (%)
temperatura (
0
C)
5°C/min
10°C/min
20°C/min
30°C/min
40°C/min
150
Tabela 6.11: Caracterização da mistura CAP/LCC usada nos ensaios de imprimação.
Características Mét. Ensaio Resultado
Viscosidade Saybolt-Furol a 50°C (s) P-MB-517 120
Viscosidade Saybolt-Furol a 90°C (s) P-MB-517 23
Ponto de fulgor (°C) MB 50 - IBP 219
6.7. RESULTADOS DOS ENSAIOS DE IMPRIMAÇÃO
Os resultados dos ensaios de imprimação são apresentados nos itens de 6.7.1 a
6.7.7. Vale salientar que todas as análises realizadas estão restritas ao universo em
estudo. Ressalte-se também, que se considerou como satisfatória a imprimação cuja
penetração alcançou a medida mínima de 4 mm, admitindo-se também, que alcançada
esta medida, todos os atributos de coesão, impermeabilidade e condições de aderência
foram atendidos.
6.7.1. Efeito do Teor de Umidade de Compactação
Os resultados obtidos que demonstram o efeito do teor de umidade de
compactação sobre a penetração da imprimação são apresentados na Tabela 6.12. Os
valores das penetrações apresentadas correspondem à uma taxa de aplicação de 1,0
litro/m
2
, para cada um dos ligantes estudados. Ressalte-se também, que todos os corpos
de prova foram irrigados com água à taxa de 0,5 litro/m
2
.
Os valores da penetração da imprimação realizada com a emulsão RM-1C foram
todos nulos, razão esta da não apresentação desses resultados na Tabela 6.12. A
realização dos ensaios de imprimação com essa emulsão foi complicada em virtude da
dificuldade encontrada para a sua uniforme distribuição na superfície do corpo de prova.
Essa dificuldade foi sensivelmente maior para os ensaios realizados com baixas taxas de
aplicação, tendo em vista a rápida elevação da viscosidade desse produto.
Dadas essas dificuldades, foram feitas várias tentativas de aplicação com taxas
de até 1,6 litros/m
2
, porém, sem possibilidade de registro de qualquer penetração,
havendo apenas a formação de uma película lisa e brilhante, de espessura aparentemente
151
proporcional à taxa de aplicação, e de difícil remoção após a sua cura. Essa constatação
reitera as afirmações de BUTTOM e MANTILLA (1994) de que as emulsões
convencionais não penetram adequadamente nas bases compactadas quando aplicadas
em imprimação.
CROSS e SHRESTHA (2004) completam que a imprimação executada com
emulsão só produz um resultado aceitável quando a base é escarificada antes da
aplicação do ligante, para somente depois, ser concluída a sua compactação.
Tabela 6.12: Penetração da imprimação em função da umidade de compactação.
Classe Umidade CAP/LCC CM-30 CM-30
HRB
Amostra
(%) (90ºC) (30ºC) (50ºC)
hot – 4 5,8 7,8 8,6
hot – 2 5,7 6,8 7,6
hot 2,4 4,6 5,8
hot + 2 2,3 3,6 4,4
B
hot + 4 1,5 3,2 5,0
hot – 4 2,8 5,2 5,4
hot – 2 4,1 4,3 6,0
hot 0,0 0,0 0,0
hot + 2 0,0 0,0 1,2
F
hot + 4 0,0 1,0 1,4
hot – 4 3,5 4,0 4,6
hot – 2 4,3 4,4 5,0
hot 1,0 1,2 2,2
hot + 2 0,0 0,2 1,2
H
hot + 4 0,0 0,0 0,4
hot – 4 4,4 5,0 8,2
hot – 2 4,1 5,2 7,4
hot 0,0 3,2 4,2
hot + 2 0,0 2,8 3,8
A-1
I
hot + 4 0,0 3,0 4,0
hot – 4 2,2 5,4 4,0
hot – 2 3,1 4,0 5,0
hot 0,0 0,0 0,0
hot + 2 0,0 0,0 0,0
A
hot + 4 0,0 0,0 0,0
hot – 4 3,6 4,8 7,0
hot – 2 4,0 5,8 6,6
hot 3,0 4,0 4,2
hot + 2 0,5 1,0 1,2
A-4
E
hot + 4 0,3 0,6 0,4
152
De acordo com os dados apresentados na Tabela 6.12 percebe-se que os valores
da penetração betuminosa, para todas as amostras e ligantes empregados, tenderam a
decrescer com o aumento do teor de umidade de moldagem. Esse decréscimo foi mais
acentuado a partir do teor ótimo de umidade. Para melhor interpretação dos dados
apresentados na Tabela 6.12, elaborou-se os gráficos das Figuras 6.6 a 6.11, onde se
mostra a curva de penetração x umidade de cada amostra imprimada com os três
diferentes ligantes, excetuando-se a RM-1C, conforme justificação feita anteriormente.
Figura 6.6: Penetração em função da umidade e do tipo de ligante utilizado (Am-A).
0
1
2
3
4
5
6
hot - 4 hot - 2 hot hot + 2 hot +4
Teor de Umidade (%)
Penetração (mm)
CAP/LCC (90°C) CM-30 (30°C) CM-30 (50°C)
153
Figura 6.7: Penetração em função da umidade e do tipo de ligante utilizado (Am-B).
Figura 6.8: Penetração em função da umidade e do tipo de ligante utilizado (Am-E).
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
hot - 4 hot - 2 hot hot + 2 hot +4
Teor de Umidade (%)
Penetração (mm)
CAP/LCC (90°C) CM-30 (30°C) CM-30 (50°C)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
hot - 4 hot - 2 hot hot + 2 hot +4
Teor de Umidade (%)
Penetração (mm)
CAP/LCC (90°C) CM-30 (30°C) CM-30 (50°C)
154
Figura 6.9 : Penetração em função da umidade e do tipo de ligante utilizado (Am-F).
Figura 6.10: Penetração em função da umidade e do tipo de ligante utilizado (Am-H).
0
1
2
3
4
5
6
7
hot - 4 hot - 2 hot hot + 2 hot +4
Teor de Umidade (%)
Penetração (mm)
CAP/LCC (90°C) CM-30 (30°C) CM-30 (50°C)
0
1
2
3
4
5
6
hot - 4 hot - 2 hot hot + 2 hot +4
Teor de Umidade (%)
Penetração (mm)
CAP/LCC (90°C) CM-30 (30°C) CM-30 (50°C)
155
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
hot - 4 hot - 2 hot hot + 2 hot +4
Teor de Umidade (%)
Penetração (mm)
CAP/LCC (90°C) CM-30 (30°C) CM-30 (50°C)
Figura 6.11: Penetração em função da umidade e do tipo de ligante utilizado (Am-I).
Através da análise das Figuras de 6.6 a 6.11, percebe-se que, de forma geral, as
medidas das penetrações tenderam à redução com o aumento do teor de umidade de
moldagem, independentemente do tipo de ligante utilizado. Essa redução dos valores da
penetração é mais acentuada a partir do teor ótimo, onde ocorre uma inflexão na curva
penetração x umidade, quando essas medidas caem acentuadamente, tendendo a se
anular. Essa tendência é mais sentida nos solos de textura mais fechada ou visualmente
finos. Por outro lado, nos corpos de prova dos solos de textura mais aberta, como os das
amostras Am-B e Am-I, as penetrações ainda que em menores proporções, continuam
ocorrendo para os teores de umidade acima do ótimo, certamente em virtude do maior
índice de vazios desses solos. Observa-se também que a inflexão na curva de penetração
ocorre próximo à umidade ótima, sendo esta mais acentuada nos solos de textura mais
fechada como no da amostra Am-A. Essas constatações reiteram as afirmações de
NOGAMI, VILLIBOR e FABBRI (1989) de que com o aumento substancial do teor de
umidade da base, antes da imprimação, não haverá penetração do ligante betuminoso.
Observando-se nas Figuras de 6.6 a 6.11 que os valores da penetração da
imprimação para os corpos de prova moldados no teor de umidade hot – 4% são, em
alguns casos, menores do que os dos corpos de prova moldados no teor hot – 2%.
156
BUTTOM e MANTILLA (1994) também se depararam com essa situação ao realizar
ensaios de imprimação de corpos de prova moldados com arenito britado passado na
peneira 2 mm e imprimados com alguns ligantes. Segundo esses pesquisadores, tal fato
se deu em virtude do aumento da tensão superficial da água entre os grãos do solo. O
aumento dessa tensão ocorre, segundo TRL (1951), em solos de granulação fina como
siltes e argilas quando sujeitos a baixos teores de umidade.
Dos resultados extraídos dos gráficos das Figuras 6.6 a 6.11, infere-se ainda que
a qualidade dos serviços de imprimação está intimamente associada à execução dos
serviços de bases, tem em vista que qualquer descontrole no teor de umidade de
compactação desta camada corresponde a uma variação dos valores das penetrações do
ligante betuminoso. Neste contexto vale ressaltar as afirmações de VILLIBOR (2006)
de que a maioria dos problemas relacionados à não uniformidade do teor de umidade é
proveniente do mau uso das irrigadeiras, que freqüentemente distribuem a água de
maneira irregular, tanto no sentido transversal como longitudinal. Esse vínculo entre o
teor de umidade e a penetração betuminosa é mais acentuado nas bases confeccionadas
com solos da classe A-4, onde as curvas de penetração x umidade demonstraram queda
mais acentuada dos valores da penetração a partir do teor ótimo de umidade.
6.7.2. Efeito do Tipo de Ligante e da Classe do Solo
Os resultados das medidas das penetrações da imprimação em função da
variação do tipo de solo e do ligante utilizado são apresentados na Tabela 6.13. Vale
lembrar que os corpos de prova utilizados nesses ensaios foram moldados no teor de
umidade hot – 2% e imprimados à taxa de aplicação de ligante de 1,0 litro/m
2
, depois de
irrigados previamente, com água, à taxa de 0,5 litro/m
2
.
157
Tabela 6.13: Penetração em função do tipo de ligante e da classe dos solos ensaiados.
Penetrações (mm) Classe
HRB
Amostra
CAP/LCC CM-30 CM-30
B 5,7 6,8 7,6
F 4,1 4,3 6,0
H 4,3 4,4 5,0
A-1
I 4,1 4,6 7,4
Média (mm) 4,6 5,2 6,5
A 3,1 4,0 5,0
A-4
E 4,0 5,8 6,6
Média (mm) 3,6 4,9 5,8
Os valores mostrados da Tabela 6.13 são interpretados através do gráfico da
Figura 6.12, elaborado a partir da média dos valores das penetrações obtidas para as
duas classes de solos e para os três diferentes ligantes utilizados para sua imprimação.
Figura 6.12: Efeito da variação da classe do solo e do tipo de ligante sobre as medidas
da penetração da imprimação betuminosa.
Através do gráfico mostrado na Figura 6.12 percebe-se que a média dos valores
das penetrações obtidas para os solos estudados da classe A-1 foi superior à média dos
obtidos para os solos da classe A-4, independentemente do tipo de ligante utilizado.
Essa situação já era esperada, tendo em vista as diferentes características
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
CAP/LCC CM-30 (30°C) CM-30 (50°C)
Tipo de Ligante
Penetração (mm)
A-1 A-4
158
granulométricas desses solos. Esses resultados reiteram as afirmações de BUTTOM e
MANTILLA (1994) de que os pequenos espaços existentes entre as finas partículas do
solo agem como filtro, rejeitando a passagem do material betuminoso.
Tomando-se, como elemento de comparação, os solos das amostras Am-A e
Am-B como referência, para ilustrar o efeito do tipo de solo sobre a penetração
betuminosa vê-se que para a primeira amostra as penetrações variaram de 3,1 a 4,0 mm,
respectivamente, para o CAP/LCC e o CM-30 a 50°C. Para a segunda amostra os
valores das penetrações para esses dois ligantes variaram de 5,7 a 7,6 mm, ficando
evidente a superior penetração dos ligantes betuminosos nos solos estudados da classe
A-1 em relação aos da classe A-4.
Com referência aos tipos de ligantes, observa-se, através do gráfico da Figura
6.12, que as medidas das penetrações obtidas para os solos da classe A-4 imprimados
com CAP/LCC alcançaram penetrações inferiores a 4,0 mm, o que o torna tecnicamente
inviável para aplicação como imprimação nos solos dessa natureza e nas condições em
que fora utilizado. Por outro lado, nos solos da classe A-1, o CAP/LCC alcançou-se
penetrações superiores a 4,5 mm, sendo este ligante, portanto, à luz do parâmetro da
penetração, tecnicamente utilizável para serviços de imprimação.
Quanto ao asfalto diluído CM-30, aplicado à temperatura ambiente, observa-se
que, tanto para os solos da classe A-1, quanto os solos estudados da classe A-4 os
valores das penetrações alcançados superaram os 4,0 mm, mostrando que esse ligante
pode ser aplicado para imprimação sem nenhum aquecimento. Essa constatação reitera
os argumentos de SENÇO (1997) de que os asfaltos diluídos, mesmo à temperatura
ambiente podem ser aplicados com sucesso para imprimação. Neste contexto, vale
lembrar que os valores das penetrações alcançadas em campo tendem a ser maiores do
que os obtidos em laboratório, conforme relatos de NOGAMI, VILLIBOR e FABBRI
(1989) e de BUTTOM e MANTILLA (1994)
6.7.3. Efeito da Variação da Taxa de Ligante
O efeito da variação das taxas de ligante sobre as penetrações betuminosas foi
observado, tomando-se como referência a imprimação de corpos de prova, moldados no
159
teor de umidade hot – 2%, segundo as taxas crescentes de 0,8, 1,0 e 1,2 litros/m
2
, para
as duas classes de solos ensaiados. Os resultados desses ensaios são apresentados na
Tabela 6.14, onde se apresenta a média dos valores das penetrações obtidas para cada
solo e cada ligante. Ressalte-se que para efeito de melhor compreensão das
informações, nesta Tabela são repetidos os dados da Tabela 6.14.
Tabela 6.14: Penetração em função do tipo e da taxa de ligante betuminoso aplicado.
Taxa Penetrações (mm)
(litro/m
2
)
Grupo Amostra
CAP/LCC CM-30 (30°C) CM-30 (50°C)
B 3,7 6,0 7,4
F 2,3 2,8 5,8
H 5,1 3,0 6,6
A-1
I 4,1 5,0 5,0
Média (mm) 3,8 4,2 6,2
A 2,6 4,4 4,6
A-4
E 3,0 5,0 5,8
0,8
Média (mm) 2,8 4,7 5,2
B 5,7 6,8 7,6
F 4,1 4,3 6,0
H 4,3 4,4 5,0
A-1
I 4,1 5,2 7,4
Média (mm) 4,6 5,2 6,5
A 3,1 4,0 5,0
A-4
E 4,0 5,8 6,6
1,0
Média (mm) 3,6 4,9 5,8
B 5,9 7,2 7,8
F 4,6 3,0 6,0
H 5,7 5,0 5,2
A-1
I 5,8 5,2 6,6
Média (mm) 5,5 5,1 5,4
A 3,6 4,4 5,2
A-4
E 4,8 5,6 7,0
1,2
Média (mm) 4,2 5,0 4,1
Para melhor interpretação dos dados apresentados na Tabela 6.14 foram
elaborados os gráficos das Figuras 6.13 e 6.14 onde se vê com mais clareza o efeito da
160
variação da taxa de material asfáltico aplicada sobre os valores da penetração
betuminosa para os vários ligantes empregados na imprimação.
Figura 6.13: Efeito da variação da taxa de ligante sobre as medidas da penetração da
Imprimação betuminosa para os solos da classe A-1.
Figura 6.14: Efeito da variação da taxa de ligante sobre as medidas da penetração da
imprimação betuminosa para os solos da classe A-4.
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
Taxa 0,8 Taxa 1,0 Taxa 1,2
Ligante
Penetração (mm)
CAP/LCC CM-30 (30°C) CM-30 (50°C)
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
Taxa 0,8 Taxa 1,0 Taxa 1,2
Ligante
Penetração (mm)
CAP/LCC CM-30 (30°C) CM-30 (50°C)
161
Percebe-se através dos gráficos das Figuras 6.13 e 6.14 que os valores das
penetrações obtidos para os solos de ambas as classes aumentam com o acréscimo da
taxa do ligante aplicado. No entanto, percebe-se que esse gradiente de penetração foi
maior para a taxa de aplicação de 1,0 litro/m
2
em relação à taxa de 0,8 litro/m
2
do que o
gradiente de penetração ocorrido à taxa de 1,2 litro/m
2
em relação a de 1,0 litro/m
2
.
No caso particular da imprimação com o CM-30 a 50°C, as penetrações foram
maiores para a taxa de aplicação de 1,0 litro/m
2
do que para a de 1,2 litro/m
2
. Essa
afirmação, à primeira vista, parece estranha, porém acredita-se que tal fato esteja
associado a não parafinagem das paredes do rebaixo dos corpos de prova antes da sua
imprimação, o que culminou no espalhamento do ligante numa área maior do que a
prevista para recebimento de ligante, “mascarando” assim o real valor da penetração.
Acredita-se que este fato ocorreu apenas com o CM-30 a 50°C, em virtude da sua
menor viscosidade, o que favoreceu a penetração além dos limites da área rebaixada.
Vale ainda ressaltar que o fato do ligante ter sido aplicado através do simples despejo
(sem pressão) sobre a área rebaixada pode ter retardado sua penetração, propiciando
infiltração pelas paredes do rebaixo, reduzindo os valores da penetração. Essa situação é
ilustrada na Figura 6.15.
Figura 6.15: Extravasamento do ligante além da área do rebaixo, o que ocasionou o
“mascaramento” da medida da penetração da imprimação para a taxa de
CM-30 a 50°C.
162
6.7.4. Efeito da Variação da Taxa de Irrigação Prévia
Os resultados dos ensaios de imprimação para verificação da influência da taxa
de irrigação prévia sobre a penetração da imprimação betuminosa são apresentados na
tabela 6.17. Ressalte-se que os corpos de prova imprimados com a taxa de irrigação
prévia igual a 0,5 litro/m
2
são os mesmos apresentados na Tabela 6.13 e que os mesmos
foram moldados no teor de umidade hot – 2%.
Tabela 6.15: Penetração da imprimação betuminosa em função das diferentes taxas de
irrigação prévia.
Penetração x Taxa Irrigação Prévia
Grupo Amostra
0,5 litro/m
2
1,0 litro/m
2
B 7,6 6,0
F 6,0 5,4
H 5,0 2,2
A-1
I 7,4 4,8
Penetração Média (mm) 6,5 4,6
A 5,0 2,0
A-4
E 6,6 6,4
Penetração Média (mm) 5,8 4,2
Com a média dos valores das penetrações mostrada na Tabela 6.15, elaborou-se
o gráfico da Figura 6.16, para melhor compreensão do efeito da variação da taxa de
irrigação prévia sobre a penetração da imprimação betuminosa.
163
Figura 6.16: Penetração da imprimação betuminosa em função da variação da taxa de
irrigação prévia para os solos ensaiados das classes A-1 e A-4.
Observa-se através da Figura 6.16 que os valores da penetração betuminosa são
visivelmente influenciados pela taxa de irrigação prévia. Para os solos estudados da
classe A-1, os valores das penetrações da imprimação diminuíram, em média, de 6,5
para 4,6 mm, com o acréscimo da taxa de irrigação prévia de 0,5 para 1,0 litro/m
2
. Por
outro lado, nos solos estudados da classe A-4, essas penetrações foram reduzidas, em
média, de 5,8 para 4,2 mm.
Observando-se os valores da Tabela 6.16 percebe-se que a maior redução da
penetração se deu para a amostra Am-A (fração fina de 55%), cujas medidas caíram de
5 para 2 mm. Essa redução não pôde ser bem visualizada no gráfico porque este foi
elaborado com base na média das penetrações dos solos da classe A-4, que incluiu a
Am-E, de característica arenosa, favorecendo a elevação da penetração média desses
solos. De qualquer forma, pode-se afirmar que os solos estudados da classe A-4 são
ligeiramente mais afetados pela redução da penetração da imprimação do que os da
classe A-1, o que já era esperado, pois os solos de granulometria mais fina tendem a
saturar com mais facilidade. Esses resultados vêm demonstrar que o mau controle da
taxa de irrigação prévia pode afetar a qualidade da imprimação, necessitando, portanto,
que esta operação seja feita à taxa controlada, a qual dependerá das características
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
Classe de Solo
Penetração (mm)
A-1 A-4
164
individuais de cada material utilizado na construção da base e também das condições
ambientais locais no momento da imprimação.
6.7.5. Penetração em Função da Massa Específica Seca Máxima
O efeito da variação da massa específica aparente seca máxima sobre a
penetração betuminosa foi indiretamente demonstrado quando se verificou o efeito da
variação do teor de umidade sobre essas medidas. No entanto, cabe relembrar que para a
mesma energia (intermediária) a penetração variou inversamente com a densidade dos
corpos de prova no ramo seco da curva de compactação. Porém, para os corpos de prova
compactados acima do teor ótimo de umidade houve uma tendência de exsudação da
superfície imprimada indicando a ocorrência de pouca ou nenhuma penetração do
ligante betuminoso aplicado, independentemente da taxa utilizada. O efeito da variação
das densidades para outras energias de compactação não foi investigado, tendo em vista
que todos os corpos de prova foram imprimados na energia intermediária.
6.7.6. Penetração em Função do Tempo de Cura do Ligante
Os ensaios de imprimação com vistas à verificação do efeito do tempo de
aplicação do ligante betuminoso sobre a penetração betuminosa foram realizados na
mesma situação, alterando-se apenas o tempo de ruptura dos corpos de prova para
medida dos valores de penetração. Essa ruptura foi feita após 16, 24 e 72 horas depois
da aplicação do ligante betuminoso. Os resultados desses ensaios são apresentados na
Tabela 6.16. Ressalta-se que esses corpos de prova foram compactados segundo o teor
de umidade hot – 2% e imprimados à taxa de 1,0 litro/m
2
.
165
Tabela 6.16: Penetração em função do tempo de aplicação do ligante betuminoso
Penetrações (mm) x Tempo de Aplicação (h)
Ligante Betuminoso
CAP/LCC (50°C) CM-30 (50°C)
Classe
HRB
Amostra
16 24 72 16 24 72
Am-B 5,8 5,5 5,7 7,9 7,4 7,6
Am-F 2,5 3,7 3,7 4,8 4,1 5,7
Am-H 6,9 6,7 5,4 4,6 5,2 5,0
A-1
Am-I 4,2 3,8 4,1 7,8 7,8 8,0
Média (mm)
4,9 4,9 4,8 6,3 6,1 6,3
Am-A 0,9 1,3 1,5 1,2 1,4 2,7
A-4
Am-E 3,6 4,0 4,3 5,6 5,9 6,4
Média (mm) 2,3 2,7 2,9 3,4 3,7 4,6
Observa-se na Tabela 6.16 que os valores da penetração para os diferentes
tempos de aplicação do ligante, de 16, 24 e 72 horas, são semelhantes. Para melhor
visualização desses dados apresentam-se os gráficos das Figuras 6.17 e 6.18 com a
tendência no comportamento das penetrações para os diferentes tempos de cura dos
ligantes.
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
16 24 72
Tempo de Imprimação (h)
Penetração (mm)
A-1 A-4
Figura 6.17: Penetração da imprimação betuminosa para o CM-30, a 50°C, em função
da classe do solo e do tempo de cura.
166
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
16 24 72
Tempo de Imprimação (h)
Penetração (mm)
A-1 A-4
Figura 6.18 : Penetração da imprimação betuminosa para o CAP/LCC, em função da
classe do solo e do tempo de cura.
Conforme se vê nos gráficos das Figuras 6.17 e 6.18 as penetrações médias da
imprimação nos corpos de prova sos solos da classe A-1 tenderam a se manter
constantes a diferentes tempos de cura, independentemente do tipo de ligante utilizado.
Essa estabilização parece ocorrer com 16 horas (ou menos) da aplicação do ligante,
dado que os corpos de prova só puderam ser rompidos depois de decorrido esse
intervalo de tempo.
Para os corpos de prova moldados com solos da classe A-4 as penetrações não se
apresentaram tão estáveis como as dos solos da classe A-1, não se podendo estabelecer
parâmetros a esse respeito, dada a reduzida quantidade de amostras ensaiadas e a
inclusão de solos de características ligeiramente distintas, como a amostra Am-A
(argilosa) e a amostra Am-E (arenosa) na mesma classe HRB.
Neste contexto vale destacar o alerta feito por NOGAMI, VILLIBOR e FABBRI
(1989) de que a estabilização da penetração não implica que a cura do ligante ocorreu,
devendo-se esperar pela secagem e endurecimento da superfície imprimada, condição
esta que só ocorre depois da completa cura do ligante asfáltico.
167
6.7.7. Principais Dificuldades Encontradas para Realização dos Ensaios de
Imprimação
A maior dificuldade encontrada com relação aos ensaios de imprimação foi a
distribuição uniforme do ligante nos rebaixos dos corpos de prova, principalmente nas
aplicações da emulsão RM-1C e do CM-30 à taxa de 0,8 litro/m
2
à temperatura
ambiente.
Vale ressaltar que foram realizadas algumas tentativas de aplicação do ligante
asfáltico da imprimação com uma pistola de pressão, porém, dadas as dificuldades de
manutenção da temperatura do ligante até a conclusão da imprimação dos corpos de
prova, esse processo foi desprezado, optando-se pela realização dos ensaios segundo a
metodologia descrita anteriormente no capítulo 5. Essa dificuldade decorreu da rápida
troca de calor entre o alumínio que constitui a pistola e o ambiente.
6.8. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este capítulo mostrou os resultados dos ensaios de caracterização dos solos e
materiais betuminosos estudados, bem como dos de compactação e de imprimação
realizados durante a pesquisa. Os resultados obtidos da realização desses ensaios não
permitiram o estabelecimento de parâmetros qualificativos do serviço de imprimação,
dado o pequeno universo de amostras estudadas. Por outro lado, obtiveram-se algumas
conclusões que merecem ser destacadas, com vistas à melhoria da qualidade dos
serviços de imprimação, conforme descrição feita no capítulo seguinte. Nesse capítulo
ainda são apresentadas algumas sugestões para trabalhos futuros, as quais se originaram
da realização dessa pesquisa.
CAPÍTULO 7
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
7.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Neste capítulo são apresentadas as principais conclusões, sugestões e
recomendações para estudos futuros obtidos a partir da realização do presente trabalho.
Todas as conclusões estão baseadas nos resultados dos ensaios de caracterização,
de compactação e de imprimação, visando mostrar o efeito de cada um dos fatores
investigados sobre as medidas da penetração da imprimação betuminosa para as
amostras estudadas. Essas conclusões estão no contexto do estudo realizado, podendo-
se a partir delas, se despertar para o aprofundamento do estudo da imprimação
betuminosa, notadamente na busca da utilização de materiais alternativos mais
amigáveis ao meio ambiente, assim como despertar para o verdadeiro e relevante papel
que esta desempenha na vida dos pavimentos rodoviários de baixo custo. Salienta-se
que todas as conclusões obtidas estão restritas ao universo das amostras estudadas.
7.2. PRINCIPAIS CONCLUSÕES
7.2.1. Quanto aos Ensaios de Caracterização dos Solos
a) a maioria dos valores obtidos para as massas específicas dos sólidos foi
relativamente baixa, alguns inferiores ao do quartzo (2,65 g/cm
3
), o que pode
ser um indicativo da pequena incidência de ferro e/ou alumínio na
composição química dos solos estudados;
b) à exceção do solo da amostra Am-A, todos os demais possuem valores de LL
e IP inferiores a 25 e 6%, respectivamente, o que permite o enquadramento
desses materiais, quanto aos critérios de plasticidade, nas especificações
vigentes do DERT/CE para aplicação em bases de pavimentos rodoviários.
No entanto o solo da amostra Am-A merece ser melhor estudado, com vistas
169
ao seu aproveitamento como material de base, dada a carência de materiais
para pavimentação na região;
c) a maioria dos solos selecionados para o estudo foi enquadrada no grupo A-1,
no qual estão 97,8% dos solos escolhidos para serviços de base, pelo
DERT/CE, enquanto os solos das amostras Am-A e Am-E, pertencentes ao
grupo A-4, apesar de pouco utilizados em condições normais para execução
de bases, foram ensaiadas pelo fato do presente trabalho referir-se às rodovias
de baixo volume de tráfego.
7.2.2. Quanto ao Uso do LCC como Diluente Asfáltico
a) os ensaios de caracterização do LCC demonstraram a viabilidade do seu uso
como diluente asfáltico, tendo em vista as suas qualidades antioxidantes,
baixo teor residual no aquecimento, alto ponto de ebulição e alto ponto de
fulgor (140°c); e
b) os ensaios realizados também revelaram que esse produto formou uma
mistura homogênea com o cap e sem a ocorrência de sedimentação.
7.2.3. Quanto à Determinação das Propriedades dos Solos
a) CBR e Expansão: os resultados de CBR dos solos coletados se situaram entre
35 e 67%, para os 15 materiais coletados, evidenciando a carência de
materiais adequados para uso em pavimentação rodoviária na região de
estudo.
7.2.4. Quanto aos Resultados dos Ensaios de Compactação
a) as umidades ótimas das amostras obtidas com a compactação realizada no
cilindro Marshall aumentaram em relação às obtidas no cilindro
convencional, certamente, em virtude do peneiramento do solo na peneira
3/8”, bem como à permanência das amostras em repouso umedecido pelo
período mínimo de 24 horas antes da realização dos ensaios;
170
b) as massas específicas aparentes secas máximas reduziram 0,15 g/cm
3
, em
média, da compactação feita no cilindro Marshall em relação à do cilindro
Proctor. Esse decréscimo foi menor para a amostra Am-F, que contém 51% de
areia, sendo maior para amostra Am-I, tendo em vista a sua fração passante de
58% na peneira 3/8”, sendo esta porcentagem, portanto, bem superior a das
demais amostras;
7.2.5. Quanto aos Resultados dos Ensaios de Imprimação
a) o uso do CM-30 se confirma como material asfáltico para imprimação, porém
sua aplicação a taxas superiores a 1,0 litro/m
2
, para as amostras estudadas e
quando aquecido a 50°C, parecem exageradas, fato que ficou caracterizado
pelo seu espalhamento além da área do rebaixo dos corpos de prova,
conforme visto nas Figuras 6.13 e 6.14 do capítulo anterior;
b) o uso da mistura do LCC ao CAP como solução alternativa para imprimação
mostrou-se satisfatória, tendo em vista que estes produtos, além de formaram
uma mistura homogênea com o cap sem se sedimentarem, propiciaram um
razoável potencial de penetração do resíduo asfáltico nas amostras de solos
compactadas;
c) o uso do LCC como diluente asfáltico, além de ser mais viável,
economicamente, do que os tradicionais solventes de petróleo, ainda têm as
vantagens deste não ser poluente e bastante produzido no estado do Ceará;
d) a irrigação prévia da base à taxa controlada se confirma como bastante
benéfica para o aumento da penetração da imprimação, por outro lado, esta
pode ser prejudicada em virtude da saturação da base;
e) a emulsão RM-1C não penetrou em nenhuma das amostras de solos estudadas,
confirmando que as emulsões convencionais não se adequam aos serviços de
imprimação betuminosa. Essa constatação deixa suspeita quanto à
durabilidade dos serviços de imprimação executados com essa emulsão,
exemplificando-se os tapa-buracos asfálticos etc;
171
f) o bom desempenho de uma imprimação depende de alguns cuidados a serem
tomados desde durante a execução da base, tais como: a distribuição uniforme
da água pelos carros-pipas, nos sentidos longitudinal e transversal, tendo em
vista que qualquer variação no teor de umidade de compactação ocasiona
diferentes valores de penetração do ligante betuminoso. O efeito da variação
de umidade sobre a medida da penetração é maior para os solos da classe A-4,
onde as curvas de penetração x umidade demonstraram queda mais acentuada
dos valores da penetração próximo do teor ótimo de umidade.
g) a aplicação de maiores taxas de ligante proporciona maiores medidas da
penetração da imprimação, porém para o CM-30 e o CAP/LCC, aplicados às
taxas de 1,0 e 1,2 litros/m
2
, essas medidas se apresentaram, praticamente
iguais. Essa constatação suscita para a realização de ensaios que verifiquem a
manutenção da boa qualidade da imprimação quanto à permeabilidade,
coesão e resistência ao cisalhamento de amostras imprimadas, segundo a
primeira taxa, com vistas à redução de consumo do ligante betuminoso;
h) a medida da penetração da imprimação realizada com o CM-30 a 50°C e com
a mistura CAP/LCC a 90°C para os solos estudados tende a se estabilizar
depois das 16 horas (ou menos) da sua aplicação, o que não significa, porém,
que a camada imprimada esteja pronta para receber o revestimento asfáltico.
Conforme NOGAMI, VILLIBOR e FABBRI (1989), a execução do
revestimento só deverá ocorrer (no caso dos solos lateríticos) quando a
superfície estiver endurecida, o que ocorre depois de 60 horas da aplicação do
ligante;
i) as medidas de penetração obtidas para os solos do grupo A-1 foram bem
superiores às do grupo A-4, reiterando que a textura do solo é um dos
principais fatores que interferem na penetração da imprimação betuminosa;
j) apesar das poucas amostras estudas e da não realização dos ensaios de coesão,
cisalhamento e impermeabilidade da superfície imprimada, acredita-se que a
qualidade da imprimação betuminosa esteja intimamente associada à
172
concentração residual de asfalto ao longo da região alcançada pelo ligante,
embora a maioria dos pesquisadores citados, bem como a própria norma
técnica que rege a execução desse serviço tenha, explicitamente,
desconsiderado este fato. Entende-se daí, que a referida concentração de
asfalto depende de vários fatores, tais como: a textura do solo; a taxa aplicada
e o teor residual de asfalto existente no ligante; a fração fina do solo; a
atividade da argila presente no solo; as condições ambientais depois da
aplicação do ligante; o bom acabamento da superfície a tratar etc. Dessa
forma, a imprimação torna-se uma operação bastante complexa que merece ser
bem mais estudada, tendo em vista o seu relevante papel para o desempenho
dos pavimentos asfálticos, especialmente, os de baixo custo do tipo
tratamentos superficiais.
7.3. SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS
Para dar prosseguimento aos estudos apresentados neste trabalho, sugere-se:
a) estudo para investigação da qualidade da imprimação (notadamente a
realizada com CAP/LCC), quanto aos parâmetros de impermeabilidade,
coesão, aderência e dureza da base, para diferentes proporções de mistura
desses materiais;
b) desenvolvimento de um equipamento para utilização “in situ” que possa aferir
a resistência de uma superfície imprimada à torção;
c) criação de uma metodologia para realização prévia de ensaios de imprimação,
própria para o estado do Ceará, levando em consideração suas peculiaridades
ambientais;
d) desenvolvimento de estudo para fabricação de emulsões especiais ou asfaltos
diluídos com outros óleos vegetais com vistas ao uso em imprimação, tendo
em vista a utilização de materiais asfálticos menos nocivos ao meio
ambiente;
173
e) investigar possível associação de falhas nos pavimentos de baixo custo no
estado do Ceará aos serviços de imprimação;
f) desenvolver estudos de viabilidade técnica e econômica da aplicação das
emulsões asfálticas para imprimação em rodovias de baixo volume de
tráfego, através da incorporação mecânica e/ou escarificação da superfície
(estabilização betuminosa);
g) verificar o efeito da penetração betuminosa da imprimação realizada com
múltiplas aplicações de ligantes asfálticos a altas taxas de diluição em água
em solos de granulometria densa;
h) construir e acompanhar trechos experimentais executados com diferentes
taxas de aplicação e diferentes ligantes, visando avaliar a eficiência da
imprimação e a verificação da possibilidade de redução das taxas de
aplicação sem prejuízos ao desempenho dos pavimentos;
i) verificar o comportamento da penetração da imprimação betuminosa para
diferentes energias de compactação;
j) realizar ensaios de imprimação com os solos e ligantes estudados neste
trabalho com corpos de prova moldados no cilindro Proctor; e
k) verificação do efeito das diversas características dos solos, além da
granulometria, sobre a penetração da imprimação, buscando-se a utilização
de técnicas de imagem de solos.
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