Aderência Pneu-Pavimento

As camadas de rolamento dos pavimentos devem apresentar, além das propriedades estruturais dos arranjos granulométricos que visem a garantia da vida útil do pavimento, outras qualidades com o interesse de proporcionar condições de segurança e conforto ao usuário.

Aderência, segundo a lei clássica da Física, é estabelecida pela Força de Atrito (Fat) dada por uma área de contato, contrária à tendência de deslocamento.

A importância do estudo das propriedades ligadas à aderência pneu-pavimento, relaciona-se ao risco de acidentes nas condições de rolamento dos veículos, devido à perda de uma condição de contato segura entre os pneumáticos e a superfície das camadas de revestimento dos pavimentos.

Um fator agravante na área de abrangência desta pesquisa é a forte intensidade das precipitações pluviométricas (tópico 2.2), podendo acarretar o risco da ocorrência de hidroplanagem (formação de lâminas d’água), quando o volume de água a ser escoado, tanto pelos intercanais dos agregados de maiores dimensões das misturas asfálticas quanto pelas esculturas dos pneumáticos, for maior que as suas capacidades de evacuação do fluido.

A viscoplanagem, situação em que ocorre a formação de películas ou filmes d’água bastante delgados na condição úmida do revestimento, propicia a aspiração do fluido para as extremidades das asperezas superficiais dos granulares das misturas, mesmo a velocidades baixas, pela força de sucção gerada entre as esculturas dos pneumáticos e a camada de revestimento dos pavimentos.

Portanto, a hidroplanagem é diretamente relacionada à macrotextura enquanto a viscoplanagem à microtextura dos materiais granulares.

A irregularidade desejável para a superfície do pavimento compreende comprimentos de onda de 10-3 mm a 5x102 mm. Dentro desse limite tem-se a microtextura e a macrotextura, a primeira tendo início com o valor de 10-3 mm e término em 5x10-1 mm, enquanto a segunda compreende a faixa de valores entre 5x10-1 mm e 5x102 mm. Comprimentos de onda superiores a 5x102 mm são indesejáveis para uma superfície segura e confortável, sendo denominadas de mega-textura e irregularidade (FERNANDES7 apud MOURA et al, 2004) (Figura 3.10).

Figura 3.11 - Características de desempenho de pavimentos rodoviários em função dos intervalos de onda da textura superficial (FERNANDES7 apud MOURA et al, 2004).

O atrito entre duas superfícies em contato mútuo pode ser explicado por dois fenômenos: a adesão molecular e a histerese (MOMM, 1998).

O primeiro termo está ligado, diretamente, à área real de contato em condição seca. Por esta razão o coeficiente de atrito de adesão molecular é menor em superfícies rugosas que em superfícies lisas. O segundo termo está ligado à deformação da borracha da banda de rodagem do pneu. A rugosidade atua sobre o potencial de deformação da banda de rodagem do pneu, e, por conseqüência, sobre a parcela de atrito de histerese (PASQUET et al, 1966).

As análises das condições de aderência pneu-pavimento no domínio da microtextura não serão discutidas neste trabalho, pois mesmo tendo havido uma considerável evolução na concepção de aparelhos de medida para este fim, podendo-se alcançar grande precisão, contudo, permanecem as seguintes dificuldades: necessidade de se ter um conjunto de superfícies de calibração dos aparelhos e de um método de modelagem para assegurar a representatividade dos parâmetros em relação à superfície.

Dentre os métodos e equipamentos amplamente difundidos e existentes no mercado para a caracterização da macrotextura das misturas asfálticas estão os ensaios de mancha de areia do Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC RG-2/71, 1971) e de drenabilidade (AFNOR NF P 98-254-3, 1993), por razões de disponibilidade dos equipamentos, fácil manuseio e obtenção de resultados imediatos, podendo as medidas serem efetuadas em placas compactadas representativas das misturas selecionadas em laboratório ou in situ.

O ensaio de mancha de areia se torna impreciso para a avaliação de revestimentos muito lisos (macrotextura reduzida), pois com a escassez de canais na superfície do revestimento, o diâmetro da areia espalhada se torna cada vez mais dependente do operador (FERREIRA, 2002).

Baseado nestas considerações de FERREIRA (2002), há uma tendência de não se estabelecer uma correlação dos resultados obtidos nos ensaios de mancha de areia com os da medição da microtextura dos revestimentos.

O drenômetro apresenta imprecisão na avaliação de revestimentos muito rugosos (elevada macrotextura), pois a partir de uma determinada rugosidade dos revestimentos, não há um acréscimo considerável no tempo de escoamento, o que pode ser ocasionado pelo diâmetro do orifício, situado na base do aparelho, que permite o escoamento da água (FERREIRA, 2002).

A drenabilidade do revestimento consiste na sua capacidade em drenar a água superficial através dos intercanais formados pelos agregados de maiores dimensões constituintes das camadas de revestimentos. É uma técnica de quantificar a macrotextura do pavimento.

A forma, o tamanho e a densidade dos granulares salientes à superfície influem na drenabilidade das superfícies dos pavimentos.

A capacidade do revestimento em drenar a água para fora da superfície de contato é função da macrotextura, conforme mostraram os estudos realizados por YAGER et al (1982) para avaliar os efeitos da velocidade no gradiente de aderência pneu- pavimento, onde demonstraram haver uma forte correlação entre a textura da superfície (macrotextura) medida pela mancha da areia e a drenabilidade, tanto para o drenômetro estático do Institute for Highway, Railroads, and Rocks Engineering

(ISETH), de Zurich, como para o drenômetro estático da Federal Highway Administration (FHWA), nos EUA.

FERREIRA (2002), procedeu a avaliação da macrotextura de trechos de rodovias pavimentadas estaduais situadas na Região Insular do município de Florianópolis (SC), encontrando um coeficiente de correlação (r2) de 0,6698 entre os resultados dos ensaios da altura média da mancha de areia e da drenabilidade (tempo médio de

escoamento), tendo sido considerado na pesquisa um indicador significativo de correlação entre as duas variáveis estudadas.

O mesmo não se pode dizer para os resultados das medições do atrito com o Pêndulo Inglês, de acordo com YAGER et al (1982), que não apresentaram nenhuma correlação com a rugosidade da superfície (macrotextura), quer pelas medidas na mancha da areia quer pela drenabilidade.