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Document Type: Dissertação
Title: Estudo de critérios de dosagem para melhoria de desempenho mecânico de brita graduada tratada com cimento
Authors: Prado, Kharine
Issue Date: 2-Mar-2018
Advisor: Albuquerque, Fernando Silva
Co-advisor: Almeida, Guilherme Bravo de Oliveira
Resumo : A Brita Graduada Tratada com Cimento (BGTC), em meados do século XX, foi bastante utilizada nas principais rodovias brasileiras de alto volume de tráfego. No entanto, tem sido alvo de diversas limitações para seu uso em campo, inerentes às propriedades do material por ser de natureza quase-frágil, pois logo que ocorrem acentuadas variações na deformação de tração ao longo de ciclos de carregamento, ocorrem degradações críticas e aceleradas com a ruptura por fadiga do material. Vários fatores destacam-se como prováveis causas para o intenso e rápido processo de fadiga, sendo os principais: a granulometria e o tipo de agregado, o teor e tipo de cimento, o teor de umidade e o tempo de cura. Nesta pesquisa, pretendeu-se propor recomendações técnicas para dosagem que melhorem o desempenho mecânico de materiais cimentados do tipo Brita Graduada Tratada com Cimento para pavimentação. Para isso, foi definido um plano experimental que consistiu na análise fatorial a partir de três fatores selecionados (faixa granulométrica, teor de cimento e teor de umidade) para examinar os efeitos dos componentes das misturas e suas proporções na obtenção de um desempenho mecânico satisfatório. Dessa forma, foram definidos dois tipos de granulometria e em seguida dosadas para 3%, 4% e 5% de cimento, tanto na umidade ótima, como a -1% da umidade ótima. Essas misturas foram submetidas aos ensaios mecânicos (resistência à compressão simples, resistência à tração indireta, módulo de resiliência, módulo de elasticidade e módulo dinâmico). Na sequência foi escolhida a mistura que apresentou o melhor desempenho mecânico, definido através da relação entre resistência à tração indireta e demais ensaios mecânicos realizados, e procedeu-se aos ensaios de análise de vida de fadiga (resistência à tração na flexão em quatro pontos, módulo flexural e ruptura por fadiga na flexão). Com os resultados, foi possível verificar o comportamento de cada parâmetro mecânico das misturas de BGTC estudadas, com mistura de melhor desempenho àquela com maior percentual de areia, maior teor de cimento e moldada com -1% da umidade ótima. Determinaram-se modelos de previsão de desempenho do ensaio de fadiga para essa mistura, envolvendo o número de ciclos para ruptura e à deformação específica de tração, tensão de tração e percentual da resistência de tração na flexão. Contudo, tais modelos laboratoriais devem ser calibrados para campo, definindo função de transferência. Algumas recomendações foram realizadas para a dosagem de BGTCs, como a definição de uma faixa granulométrica que considere a análise da relação agregado graúdo/miúdo de modo a se obter maior ganho de massa específica aparente seca máxima, definir correções na umidade ótima proveniente do ensaio de compactação, para evitar excesso de água, que prejudica o desempenho mecânico da mistura de BGTC, como também utilizar teores de cimento acima de 4%, pois abaixo disso apresentará cimentação insuficiente. Além disso, deve-se definir proporções otimizadas (agregado + cimento + água) realizando as análises mecânicas elencadas nesse trabalho, visando selecionar a mistura com melhor desempenho para ser aplicada em campo.
Abstract: In the middle of 20th Century, Graded Gravel treated with cement (BGTC) was widely used in the main high-traffic Brazilian highways. However, it presents several limitations related to the properties of the material, due to its almost fragile composition, because as soon as the large variations in the tensile strain occur along loading cycle, critical and accelerated degradations also occur leading to fatigue rupture. Several factors stand out as probable causes for the intense and rapid process of fatigue, being the main ones: granulometry and type of aggregates, contente e type of cement, moisture content and curing time. This study aims to propose technical recommendations for dosage to improve the mechanical performance of cemented material such as Graded Gravel Treated with Cement for paving. For this, an experimental plan was defined and it consisted on the factorial analysis, from three selected factors (granulometry, cement content and moisture content) to examine the effects of the components of the mixtures and their proportions to obtain a satisfactory mechanical performance. In this way, it was defined two types of granulometry that were dosed for 3%, 4% and 5% of cement, for the optimal humidity and for -1% of the optimal humidity. These mixtures were submitted to mechanical tests (simple compression strength, indirect tensile strength, resilience modulus, modulus of elasticity, dynamic modulus). In the sequence, the mixture that presented the best mechanical performance was chosen, defined by the relationship between indirect tensile strength and other mechanical tests, and then was submitted to fatigue life analysis (tensile strength in flexion at four points, flexural modulus and flexion fatigue rupture). With the results, it was possible to verify the behavior of each mechanical parameter of the BGTC mixtures studied, with a better performance mix with the one with the highest percentage of sand, higher cement content and molded with -1% of the optimum moisture. Fatigue performance prediction models were determined for this mixture, involving the number of cycles for rupture and the specific deformation of traction, tensile stress and percentage of tensile strength in flexion. However, laboratory models must be calibrated to the field, defining transfer function. Some recommendations were made for the dosage of BGTCs, like the definition of a granulometric range that considers the analysis of the small/large aggregate ratio in order to obtain greater maximum specific apparent dry mass gain, to define corrections in the optimal humidity from the compaction test to avoid excess water, that damages the mechanical performance of the BGTC mixture, as well as to use a cement content of 4% or more, because lower percentages would be insufficient. In addition, optimized ratios (aggregate + cement + water) should be defined by performing the mechanical analyzes listed in this study, in order to select the best performance mix to be applied in the field.
Keywords: Engenharia civil
Materiais de construção
Brita
Cimento
Desempenho
Brita graduada tratada com cimento
Desempenho mecânico
Cemented treated crushed
Dosage
Mechanical performance
Subject CNPQ: ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Sponsorship: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Language: por
Institution: UFS
Program Affiliation: Pós-Graduação em Engenharia Civil
Citation: PRADO, Kharine. Estudo de critérios de dosagem para melhoria de desempenho mecânico de brita graduada tratada com cimento. 2018. 160 f. (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2018.
URI: http://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/12006
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Civil

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