As rodovias com revestimento primário constituem a imensa maioria da extensão da malha viária do Brasil e de muitos países. Sua manutenção em um nível mínimo aceitável de serventia consome parcelas importantes de orçamentos governamentais. Contudo, na maioria das vezes, as atividades de implantação e manutenção têm escasso sucesso, porque os agentes encarregados desconhecem a tecnologia específica. Visando contribuir para práticas mais efetivas, esta tese analisa os resultados de uma pesquisa realizada com o objetivo de identificar e discutir os mecanismos de degradação de rodovias com revestimento primário, à luz das Mecânicas dos Solos e dos Pavimentos. O projeto experimental incluiu ensaios laboratoriais, bem como a construção e monitoramento de desempenho, ao longo de 30 meses, de um pavimento experimental, em projeto de assentamento da Reforma Agrária, no Rio Grande do Sul. O revestimento primário foi construído em duas camadas (a superior constituída por 7 cm de saibro e a inferior por 17 cm de argila laterítica) assentes sobre um subleito estratificado, com camada superior arenosa. As formações geológicas são constituídas por depósitos aluvionares (subleito) e por siltito (jazida de argila) e gnaisse (jazida do saibro). A compactação das camadas foi verificada por meio de ensaios clássicos e com emprego do cone de penetração dinâmica (DCP). As deflexões foram medidas no topo do subleito e sobre cada camada de revestimento, com utilização de viga Benkelman. Amostras deformadas dos materiais do revestimento primário e da camada superior do subleito foram coletadas. Em laboratório realizaram-se ensaios de caracterização, bem como da classificação MCT; foram avaliadas a resistência ao desgaste e a durabilidade da fração graúda do saibro (abrasão Los Angeles e alteração de rochas água-estufa). Realizaram-se ensaios de compactação, Índice de Suporte Califórnia, Inderbitzen (erodibilidade), cisalhamento direto e triaxiais de carga repetida, para obtenção de módulos de resiliência e avaliação do comportamento quanto à deformação permanente. Complementarmente, foram obtidas curvas de retenção de água. Com base nos resultados laboratoriais foram realizadas previsões de desempenho do pavimento experimental, fundamentadas em conceitos, prescrições e em modelos matemáticos e estatísticos encontrados na literatura e no emprego do programa HDM 4. Durante o período de monitoramento do pavimento experimental foram realizados 3 levantamentos para a obtenção da Irregularidade Longitudinal (IRI), com o emprego de um perfilômetro inercial e 4 inspeções para a avaliação da evolução dos principais defeitos típicos de pavimento com revestimento primário. Os defeitos observados foram: afundamento de trilha de roda, buracos, perda de abaulamento, perda de espessura de revestimento e sulcos de erosão; identificando-se e discutindo-se os mecanismos de degradação a eles associados. Também foram comparadas as previsões de desempenho com a evolução da serventia do pavimento experimental, constatando-se que os modelos apresentados na literatura internacional nem sempre apresentam acurácia satisfatória. Isto mostra a necessidade de se desenvolverem novos modelos e calibrar os existentes, como condição indispensável para otimizar as atividades de manutenção das rodovias com revestimento primário. / Most of Brazilian and other countries’ roads networks mainly comprise unsurfaced gravel roads. The maintenance of such roads at a minimum acceptable level of serviceability consumes large percentages of governs budgets. In spite of that, the construction and maintenance activities are scarcely well-succeeded, since the personnel involved do not know the specific technology. Aiming at contributing for more effective practices, this thesis analyses the results of a research carried out with the objective of identifying and discussing distress mechanisms of unsurfaced gravel roads, based on Soil and Pavement Mechanics. Experimental procedures included laboratory tests, as well as the construction and performance monitoring, along 30 months, of a test section, in an agrarian reform settlement, in Rio Grande do Sul state, southern Brazil. The wearing course of the unsurfaced pavement consisted of two different layers (a 7-cm-thick upper layer, made of genuine residual soil and a lower one with 17 cm of lateritic clay), built over a stratified subgrade, with a sandy upper layer. Geological formations consisted of alluvial fans (the subgrade), siltstone (the clay site) and gneiss (genuine residual soil site). Layers compaction was quantified by means of classic tests and also using the dynamic cone penetrometer (DCP). Using a Benkelman beam, surface deflections were measured on the top of the subgrade and every layer. Samples were taken from the subgrade and from both materials that constitute the wearing course, in order to perform laboratory tests of characterization and those of a Brazilian soils classification system, known as MCT (miniature, compacted, tropical). Los Angeles abrasion and rock alteration by wetting and drying tests were done on samples of the genuine residual soil coarse fraction. Every material was subjected to compaction, CBR, Inderbitzen (erodibility), direct shear and repeated loading triaxial tests (these latter to compute resilient moduli and to evaluate the permanent deformation behaviour). Besides, water-retention curves were obtained. Based on laboratory results, the performance of the experimental pavement was predicted, founded on concepts, materials prescriptions and mathematical and statistical models and using HDM 4 program. During the monitoring period three roughness (IRI) surveys were carried out, using an inertial profilometer. Four distresses surveys were carried out to evaluate the evolution of the most important distresses typical of unsurfaced gravel roads. Distresses as rutting, potholes, cross-section deformation and thickness reduction and erosion channels were observed and the associated distress mechanisms were discussed. Pavement performance predictions were compared to the measured serviceability evolution. It was found out that the models available in the literature not always yield accurate results. Because of that, developing new models and calibrating the existing ones is mandatory to optimize maintenance activities in unsurfaced gravel roads.

As rodovias com revestimento primário constituem a imensa maioria da extensão da malha viária do Brasil e de muitos países. Sua manutenção em um nível mínimo aceitável de serventia consome parcelas importantes de orçamentos governamentais. Contudo, na maioria das vezes, as atividades de implantação e manutenção têm escasso sucesso, porque os agentes encarregados desconhecem a tecnologia específica. Visando contribuir para práticas mais efetivas, esta tese analisa os resultados de uma pesquisa realizada com o objetivo de identificar e discutir os mecanismos de degradação de rodovias com revestimento primário, à luz das Mecânicas dos Solos e dos Pavimentos. O projeto experimental incluiu ensaios laboratoriais, bem como a construção e monitoramento de desempenho, ao longo de 30 meses, de um pavimento experimental, em projeto de assentamento da Reforma Agrária, no Rio Grande do Sul. O revestimento primário foi construído em duas camadas (a superior constituída por 7 cm de saibro e a inferior por 17 cm de argila laterítica) assentes sobre um subleito estratificado, com camada superior arenosa. As formações geológicas são constituídas por depósitos aluvionares (subleito) e por siltito (jazida de argila) e gnaisse (jazida do saibro). A compactação das camadas foi verificada por meio de ensaios clássicos e com emprego do cone de penetração dinâmica (DCP). As deflexões foram medidas no topo do subleito e sobre cada camada de revestimento, com utilização de viga Benkelman. Amostras deformadas dos materiais do revestimento primário e da camada superior do subleito foram coletadas. Em laboratório realizaram-se ensaios de caracterização, bem como da classificação MCT; foram avaliadas a resistência ao desgaste e a durabilidade da fração graúda do saibro (abrasão Los Angeles e alteração de rochas água-estufa). Realizaram-se ensaios de compactação, Índice de Suporte Califórnia, Inderbitzen (erodibilidade), cisalhamento direto e triaxiais de carga repetida, para obtenção de módulos de resiliência e avaliação do comportamento quanto à deformação permanente. Complementarmente, foram obtidas curvas de retenção de água. Com base nos resultados laboratoriais foram realizadas previsões de desempenho do pavimento experimental, fundamentadas em conceitos, prescrições e em modelos matemáticos e estatísticos encontrados na literatura e no emprego do programa HDM 4. Durante o período de monitoramento do pavimento experimental foram realizados 3 levantamentos para a obtenção da Irregularidade Longitudinal (IRI), com o emprego de um perfilômetro inercial e 4 inspeções para a avaliação da evolução dos principais defeitos típicos de pavimento com revestimento primário. Os defeitos observados foram: afundamento de trilha de roda, buracos, perda de abaulamento, perda de espessura de revestimento e sulcos de erosão; identificando-se e discutindo-se os mecanismos de degradação a eles associados. Também foram comparadas as previsões de desempenho com a evolução da serventia do pavimento experimental, constatando-se que os modelos apresentados na literatura internacional nem sempre apresentam acurácia satisfatória. Isto mostra a necessidade de se desenvolverem novos modelos e calibrar os existentes, como condição indispensável para otimizar as atividades de manutenção das rodovias com revestimento primário. / Most of Brazilian and other countries’ roads networks mainly comprise unsurfaced gravel roads. The maintenance of such roads at a minimum acceptable level of serviceability consumes large percentages of governs budgets. In spite of that, the construction and maintenance activities are scarcely well-succeeded, since the personnel involved do not know the specific technology. Aiming at contributing for more effective practices, this thesis analyses the results of a research carried out with the objective of identifying and discussing distress mechanisms of unsurfaced gravel roads, based on Soil and Pavement Mechanics. Experimental procedures included laboratory tests, as well as the construction and performance monitoring, along 30 months, of a test section, in an agrarian reform settlement, in Rio Grande do Sul state, southern Brazil. The wearing course of the unsurfaced pavement consisted of two different layers (a 7-cm-thick upper layer, made of genuine residual soil and a lower one with 17 cm of lateritic clay), built over a stratified subgrade, with a sandy upper layer. Geological formations consisted of alluvial fans (the subgrade), siltstone (the clay site) and gneiss (genuine residual soil site). Layers compaction was quantified by means of classic tests and also using the dynamic cone penetrometer (DCP). Using a Benkelman beam, surface deflections were measured on the top of the subgrade and every layer. Samples were taken from the subgrade and from both materials that constitute the wearing course, in order to perform laboratory tests of characterization and those of a Brazilian soils classification system, known as MCT (miniature, compacted, tropical). Los Angeles abrasion and rock alteration by wetting and drying tests were done on samples of the genuine residual soil coarse fraction. Every material was subjected to compaction, CBR, Inderbitzen (erodibility), direct shear and repeated loading triaxial tests (these latter to compute resilient moduli and to evaluate the permanent deformation behaviour). Besides, water-retention curves were obtained. Based on laboratory results, the performance of the experimental pavement was predicted, founded on concepts, materials prescriptions and mathematical and statistical models and using HDM 4 program. During the monitoring period three roughness (IRI) surveys were carried out, using an inertial profilometer. Four distresses surveys were carried out to evaluate the evolution of the most important distresses typical of unsurfaced gravel roads. Distresses as rutting, potholes, cross-section deformation and thickness reduction and erosion channels were observed and the associated distress mechanisms were discussed. Pavement performance predictions were compared to the measured serviceability evolution. It was found out that the models available in the literature not always yield accurate results. Because of that, developing new models and calibrating the existing ones is mandatory to optimize maintenance activities in unsurfaced gravel roads.

As rodovias com revestimento primário constituem a imensa maioria da extensão da malha viária do Brasil e de muitos países. Sua manutenção em um nível mínimo aceitável de serventia consome parcelas importantes de orçamentos governamentais. Contudo, na maioria das vezes, as atividades de implantação e manutenção têm escasso sucesso, porque os agentes encarregados desconhecem a tecnologia específica. Visando contribuir para práticas mais efetivas, esta tese analisa os resultados de uma pesquisa realizada com o objetivo de identificar e discutir os mecanismos de degradação de rodovias com revestimento primário, à luz das Mecânicas dos Solos e dos Pavimentos. O projeto experimental incluiu ensaios laboratoriais, bem como a construção e monitoramento de desempenho, ao longo de 30 meses, de um pavimento experimental, em projeto de assentamento da Reforma Agrária, no Rio Grande do Sul. O revestimento primário foi construído em duas camadas (a superior constituída por 7 cm de saibro e a inferior por 17 cm de argila laterítica) assentes sobre um subleito estratificado, com camada superior arenosa. As formações geológicas são constituídas por depósitos aluvionares (subleito) e por siltito (jazida de argila) e gnaisse (jazida do saibro). A compactação das camadas foi verificada por meio de ensaios clássicos e com emprego do cone de penetração dinâmica (DCP). As deflexões foram medidas no topo do subleito e sobre cada camada de revestimento, com utilização de viga Benkelman. Amostras deformadas dos materiais do revestimento primário e da camada superior do subleito foram coletadas. Em laboratório realizaram-se ensaios de caracterização, bem como da classificação MCT; foram avaliadas a resistência ao desgaste e a durabilidade da fração graúda do saibro (abrasão Los Angeles e alteração de rochas água-estufa). Realizaram-se ensaios de compactação, Índice de Suporte Califórnia, Inderbitzen (erodibilidade), cisalhamento direto e triaxiais de carga repetida, para obtenção de módulos de resiliência e avaliação do comportamento quanto à deformação permanente. Complementarmente, foram obtidas curvas de retenção de água. Com base nos resultados laboratoriais foram realizadas previsões de desempenho do pavimento experimental, fundamentadas em conceitos, prescrições e em modelos matemáticos e estatísticos encontrados na literatura e no emprego do programa HDM 4. Durante o período de monitoramento do pavimento experimental foram realizados 3 levantamentos para a obtenção da Irregularidade Longitudinal (IRI), com o emprego de um perfilômetro inercial e 4 inspeções para a avaliação da evolução dos principais defeitos típicos de pavimento com revestimento primário. Os defeitos observados foram: afundamento de trilha de roda, buracos, perda de abaulamento, perda de espessura de revestimento e sulcos de erosão; identificando-se e discutindo-se os mecanismos de degradação a eles associados. Também foram comparadas as previsões de desempenho com a evolução da serventia do pavimento experimental, constatando-se que os modelos apresentados na literatura internacional nem sempre apresentam acurácia satisfatória. Isto mostra a necessidade de se desenvolverem novos modelos e calibrar os existentes, como condição indispensável para otimizar as atividades de manutenção das rodovias com revestimento primário. / Most of Brazilian and other countries’ roads networks mainly comprise unsurfaced gravel roads. The maintenance of such roads at a minimum acceptable level of serviceability consumes large percentages of governs budgets. In spite of that, the construction and maintenance activities are scarcely well-succeeded, since the personnel involved do not know the specific technology. Aiming at contributing for more effective practices, this thesis analyses the results of a research carried out with the objective of identifying and discussing distress mechanisms of unsurfaced gravel roads, based on Soil and Pavement Mechanics. Experimental procedures included laboratory tests, as well as the construction and performance monitoring, along 30 months, of a test section, in an agrarian reform settlement, in Rio Grande do Sul state, southern Brazil. The wearing course of the unsurfaced pavement consisted of two different layers (a 7-cm-thick upper layer, made of genuine residual soil and a lower one with 17 cm of lateritic clay), built over a stratified subgrade, with a sandy upper layer. Geological formations consisted of alluvial fans (the subgrade), siltstone (the clay site) and gneiss (genuine residual soil site). Layers compaction was quantified by means of classic tests and also using the dynamic cone penetrometer (DCP). Using a Benkelman beam, surface deflections were measured on the top of the subgrade and every layer. Samples were taken from the subgrade and from both materials that constitute the wearing course, in order to perform laboratory tests of characterization and those of a Brazilian soils classification system, known as MCT (miniature, compacted, tropical). Los Angeles abrasion and rock alteration by wetting and drying tests were done on samples of the genuine residual soil coarse fraction. Every material was subjected to compaction, CBR, Inderbitzen (erodibility), direct shear and repeated loading triaxial tests (these latter to compute resilient moduli and to evaluate the permanent deformation behaviour). Besides, water-retention curves were obtained. Based on laboratory results, the performance of the experimental pavement was predicted, founded on concepts, materials prescriptions and mathematical and statistical models and using HDM 4 program. During the monitoring period three roughness (IRI) surveys were carried out, using an inertial profilometer. Four distresses surveys were carried out to evaluate the evolution of the most important distresses typical of unsurfaced gravel roads. Distresses as rutting, potholes, cross-section deformation and thickness reduction and erosion channels were observed and the associated distress mechanisms were discussed. Pavement performance predictions were compared to the measured serviceability evolution. It was found out that the models available in the literature not always yield accurate results. Because of that, developing new models and calibrating the existing ones is mandatory to optimize maintenance activities in unsurfaced gravel roads.

When analyzing the road network of the country, it is noticed that the extension of paved roads is very small. This fact is mainly due to reduced public resources and the high costs of traditional materials utilized in the paving of roads. Increasingly performing pavements requires the utilization of local materials, which do not always have the technical properties that meet the valid standards. Thus, it is necessary the search for products or mechanisms that improve these features and that make possible the utilization of local materials to replace conventional materials. The use of cement has been, long-standing, a good additive to improve the properties of soils. This dissertation presents the results of a saprolite soil of volcanic rock, improved with cement, located in the city of Silveira Martins-RS, for application as base layer in roads of low traffic volume. The analysis seeks to avail of the concepts of Soil Mechanics along with knowledge of the Mechanical Pavement. In this research were performed, among others, characterization tests, soil classification, determination of the California Bearing Ratio (CBR), Compressive Strenght (CS), Indirect Tensile Strength (ITS) and triaxial tests of repeated loads to determine the Resilient Modulus (RM). With the results of the tests cited, it was held the mechanistic analysis, through the SisPav program in order to analyze the potential use of improved soil with cement in substitution of a conventional material. The results demonstrate that the use of these studied soils meet the normative specifications and have great potential for utilization as bases of pavement on highways with low traffic volume. / Ao analisar a malha rodoviária do país, percebe-se que a extensão de rodovias pavimentadas é muito pequena. Este fato deve-se, principalmente, aos reduzidos recursos públicos e aos altos custos dos materiais tradicionais empregados na pavimentação de rodovias. Cada vez mais a execução de pavimentos necessita da utilização de materiais locais, que nem sempre apresentam as propriedades técnicas que atendam as normas vigentes. Sendo assim, faz-se necessário a busca de produtos ou mecanismos que melhorem essas características e que tornem viável a utilização dos materiais locais em substituição aos materiais convencionais. A utilização de cimento já é de longa data, um bom aditivo para melhorar as propriedades de solos. Esta dissertação apresenta os estudos de um solo saprolítico de rocha vulcânica, melhorado com cimento, localizado na cidade de Silveira Martins-RS, para sua aplicação como camada de base em rodovias de baixo volume de tráfego, valendo-se dos conceitos da Mecânica dos Pavimentos Nesta pesquisa foram realizados, entre outros, ensaios de caracterização, classificação do solo, determinação do Índice de Suporte Califórnia (ISC), Resistência à Compressão Simples (RCS), Resistência à Compressão Diametral (RCD) e ensaios triaxiais de cargas repetidas para determinação do Módulo de Resiliência (MR). Com os resultados dos ensaios citados realizou-se a análise mecanicista, através do programa SisPav, a fim de investigar o potencial emprego do solo melhorado com cimento em substituição a um material convencional. Os resultados demonstram que a utilização do solo estudado atende as especificações normativas e apresenta grande potencialidade para utilização como base de pavimento em rodovias com baixo volume de tráfego.