2.2.1 - Definição e generalidades
A avaliação da superfície dos pavimentos é uma atividade do SGP que possui métodos e procedimentos padronizados para levantamento de medidas e observações de campo que possibilitem que sejam estudadas as condições estruturais e funcionais dos pavimentos.
O objetivo fundamental da avaliação de pavimentos é fornecer dados para projetos de reabilitação e de manutenção e para o SGP. A partir dos dados levantados é possível criar um banco de dados das condições reais do pavimento e monitorar o seu desempenho a partir de levantamentos periódicos.
De acordo com Yoder e Witczak (1975), a condição funcional descreve a qualidade da rodovia em termos de conforto, custos e segurança, enquanto a condição estrutural está relacionada à capacidade de suporte.
A condição estrutural do pavimento indica por quanto tempo este manterá um nível adequado de condição funcional ou serventia. A condição de um pavimento representa o nível de degradação resultante do processo de deterioração (DNER, 1998).
A avaliação da condição funcional da superfície do pavimento permite que sejam estimados o conforto e a segurança que estão sendo oferecidos aos usuários. A estimativa pode ser feita de forma subjetiva, utilizando-se pessoas que transitam pelo trecho e dão notas, por exemplo, de zero (0) a cinco (5), associando assim aos defeitos dos pavimentos (MEDINA, 1997).
As condições funcionais e estruturais de um pavimento são avaliadas por procedimentos que sejam adequados às suas características, utilizando-se várias metodologias para levantamento de defeitos que surgem na superfície dos pavimentos. Vários fatores, tais como clima, solicitação do tráfego, má concepção do projeto, características dos materiais e processos construtivos, atuando de forma isolada ou simultânea, são as causas destes defeitos. De modo geral estas metodologias objetivam:
• Avaliar as condições de superfície do pavimento relativas ao conforto e à segurança oferecidos aos usuários;
• Elaborar um inventário das principais ocorrências de defeitos na superfície dos pavimentos asfálticos;
• Determinar por meio de medições, os fatores que causaram os defeitos na superfície dos pavimentos;
• Descrever e caracterizar os defeitos, identificando o tipo, a severidade e a ”densidade” dos mesmos.
No levantamento das avaliações das condições dos pavimentos, é imprescindível que sejam definidos. De acordo com (HAAS et al., 1994, AASHTO, 1993, KUO et.al., 2003):
• Os segmentos de pavimentos (com todos os detalhes, tais como: condição atual etc.);
• Um plano de investimento em função das restrições orçamentárias para estabelecer as prioridades;
• Estabelecimento de modelos de curvas para previsão de deterioração;
• Determinar os parâmetros que serão utilizados para a previsão da taxa de deterioração;
• Um banco de dados com as informações originadas do inventário e de um cadastro.
2.2.2 - Defeitos dos Pavimentos
A avaliação funcional dos pavimentos tem como conceito básico associado o conforto ao rolamento. Este pode ser quantificado sob dois aspectos principais: pela irregularidade e pelos defeitos.
A avaliação dos defeitos dos pavimentos é uma atividade que permite verificar condições funcionais dos pavimentos. São diversas as causas destes defeitos: tráfego, clima, deficiência de projetos, processos construtivos e características físicas dos materiais. Estes fatores atuam separados ou concomitantemente.
O procedimento empregado na avaliação deve ser adequado às características e peculiaridades dos pavimentos e aos objetivos pretendidos. Existe uma série de métodos que foram elaborados e são utilizados por vários órgãos rodoviários. A eficiência destas técnicas é variável e depende principalmente do grau de detalhamento e número de variáveis a levantar, que, por sua vez, aumentam proporcionalmente os custos de avaliação.
Os defeitos da superfície dos pavimentos precisam ser descritos e caracterizados de forma adequada para que o engenheiro possa tomar decisões sobre a estratégia de manutenção a adotar, de forma eficaz e econômica. A caracterização de um defeito é obtida através de três requisitos principais (SHAHIN e KOHN, 1979); EPPS et. al., (1986); AASHTO, (1993); AUTRET, (1991); GRIVAS et al., (1991):
a) tipo: identificação do defeito, procurando classificá-lo pelo mecanismo causador;
b) severidade: anotação da progressão do defeito a fim de determinar o grau de deterioração;
c) extensão: avaliação da extensão relativa de área do pavimento atingida em cada defeito e respectiva severidade.
2.2.2.1 - Tipos de defeitos e suas descrições
As estruturas dos pavimentos e as condições ambientais são muito diversas, e também o são os defeitos. Porém, para facilitar a identificação dos principais tipos de defeitos e uniformizar tanto quanto possível os julgamentos de vários avaliadores, existem vários manuais ou catálogos de identificação e causas de defeitos, nacionais e estrangeiros. Entretanto, existe um bom nível de padronização e similaridade entre os manuais conhecidos. (PINTO e PREUSSLER, 2002).
Alguns manuais de levantamento de defeitos encontrados na literatura são, (BENEVIDES, 2006):
1. O Manual da AASHTO (1986), apresenta 17 (dezessete) tipos de defeitos em pavimentos flexíveis.
2. Catálogo dos defeitos dos revestimentos dos Pavimentos (ABPv, 1978), com 64 (sessenta e quatro) defeitos, sendo 32 (trinta e dois) em pavimentos flexíveis.
3. DOMINGUES, (1993b), com 23 (vinte e três) tipos de defeitos em pavimentos flexíveis.
4. SHAHIN e KHON, (1979), apresentam o PAVER, com 19 (dezenove) tipos de defeitos em pavimentos asfálticos e 19 (dezenove) tipos de defeitos em pavimentos rígidos.
5. SHRP, (1993 e 2003), com 15 (quinze) tipos de defeitos em pavimentos flexíveis.
6. DNER, (1998), mostra 17 (dezessete) tipos de defeitos em pavimentos flexíveis.
Os manuais acima elencados detalham os tipos de defeitos em pavimentos flexíveis. Os defeitos são descritos indicando-se ainda as causas prováveis, ou seja, os fatos que concorreram para a formação do defeito. A localização também é enfocada para ajudar na distinção entre defeitos. Para auxiliar na programação das atividades de manutenção e reabilitação são analisados os mecanismos de ocorrência que serão úteis no diagnóstico da patologia.
Apresentam-se, a título ilustrativo, os principais defeitos dos pavimentos detalhados por PINTO e PREUSSLER (2002) e DOMINGUES, (1993) que em grande parte coincidem com os manuais de defeitos da AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) e do SHRP (Strategic Highway Research Program):
I) Trincamento tipo jacaré
Este trincamento é caracterizado por uma série de trincas interligadas causadas pela fadiga do revestimento asfáltico (ou da base cimentada), decorrentes da ação repetida das cargas de tráfego. Seu aspecto assemelha-se ao couro de jacaré ou crocodilo. Na figura 2.2 (a) e (b) são mostrados exemplos deste defeito.
A principal causa deste defeito é a ação repetida das cargas de tráfego. As condições ambientais (temperatura e umidade) podem acelerar o início e a propagação das trincas e ainda a compactação deficiente, reflexão de trincas subjacentes ao revestimento, etc.
Apresentam três níveis de severidade:
Baixa: poucas trincas conectadas, sem erosão nos bordos e sem evidências de bombeamento.
Média: trincas conectadas e bordos levemente erodidos, mas sem evidências de bombeamento.
Alta: trincas erodidas nos bordos, movimentação dos blocos quando submetidos ao tráfego e com evidências de bombeamento.
Deve-se medir e registrar a área afetada (m²) em cada nível de severidade.
(a) (b)
FIGURA 2.2 – Exemplos de trincamento tipo jacaré, de níveis de severidade média (a) e alta (b) (WSDOT Pavement Guide Interactive,2007).
II) Trincamento em Bloco
As trincas em bloco possuem formato aproximadamente retangular, sendo os blocos de vários tamanhos. Estes blocos sofrem uma redução nas suas dimensões à medida em que aumenta o grau de deterioração.
Este tipo de trincamento é causado, principalmente, pela contração do material de revestimento, em função da alternância diária entre altas e baixas temperaturas. A sua constatação, geralmente, indica que o ligante asfáltico perdeu significativamente sua característica elástica. Tal defeito também poderá ocorrer quando houver a união de trincas transversais e longitudinais, em revestimentos executados sobre bases cimentadas, e poderá ocorrer sobre toda a região do revestimento podendo manifestar-se no acostamento. Na figura 2.3 (a) e (b) são mostrados exemplos deste defeito.
Apresentam três níveis de severidade:
Baixa: trinca com medida da abertura < 6mm ou com material selante em boas condições.
Média: trinca com abertura média > 6mm e < 19mm ou com trincas aleatórias adjacentes com severidade baixa.
Alta: trinca com abertura média superior a 19mm ou trincas com abertura média inferior a 19mm, mas com trincas aleatórias adjacentes com severidade média a alta.
Deve-se medir e registrar a área afetada (m²) a cada nível de severidade.
(a) (b)
FIGURA 2.3 – Exemplos de trincamento em bloco, de níveis de severidade média (a) e alta (b), (WSDOT Pavement Guide Interactive; 2007, DOMINGUES, 1993). III) Trincamento Transversal e Longitudinal
As trincas longitudinais são paralelas ao eixo da pista de rolamento. As trincas transversais são perpendiculares ao eixo da pista. Ambos os trincamentos são considerados tipos de defeitos estrutural e funcional. Nas figuras 2.4 e 2.5 são mostrados exemplos destes defeitos.
Entre as principais causas destes defeitos estão:
- Junta de construção mal executada;
- Contração/dilatação do revestimento devido ao gradiente térmico ou envelhecimento do asfalto;
- Propagação das trincas existentes nas camadas subjacentes, como por exemplo das bases tratadas com cimento ou juntas de revestimentos rígidos (trincas de propagação);
As trincas longitudinais apresentam três níveis de severidade:
Baixa: trincas com abertura média inferior a 6mm ou seladas com material selante em boas condições.
Média: trincas com abertura média entre 6mm e 19mm ou com trincas aleatórias adjacentes com severidade baixa.
Alta: trinca com abertura média superior a 19mm ou trincas com abertura média inferior a 19mm, mas com trincas aleatórias adjacentes com severidade média a alta.
Deve-se medir e registrar a extensão (m) das trincas longitudinais e os níveis de severidade correspondentes (nas trilhas de roda ou fora das trilhas de roda). Registrar a extensão com selante em boas condições.
As trincas transversais apresentam três níveis de severidade:
Baixa: trincas com abertura média inferior a 6 mm ou seladas com material selante em boas condições.
Média: trincas com abertura média entre 6 e 19 mm ou com trincas aleatórias adjacentes com severidade baixa.
Alta: trincas com abertura média superior a 19 mm ou trincas com abertura média inferior a 19 mm, mas com trincas aleatórias adjacentes com severidade média a alta.
Adotar a mais elevada, desde que represente pelo menos 10% da extensão. Deve-se medir e registrar o número de trincas transversais, a extensão e os níveis de severidade correspondentes. Registrar a extensão com selante em boas condições.
(a) (b)
FIGURA 2.4 – Exemplo de trinca longitudinal, de níveis de severidade média (a) e alta (b), (WSDOT Pavement Guide Interactive, 2007).
(a) (b)
FIGURA 2.5 – Exemplo de trinca transversal, de níveis de severidade alta (a) e (b), (WSDOT Pavement Guide Interactive, 2007).
IV) Trincamento de Borda
As trincas de borda são fendas que se formam normalmente em uma região asfaltada de no máximo 60cm da borda do pavimento ou na região divisória em que o pavimento sofreu alargamento. Caracteriza-se por uma trinca longitudinal ou por uma área trincada ocorrente na região da junção entre a pista e o acostamento ou entre a pista e o alargamento. O trincamento de borda pode ter desintegração ou erosão ao longo da borda. Na figura 2.6 (a) e (b) são mostrados exemplos deste defeito.
Entre as principais causas deste defeito estão:
- Construção deficiente da junta de ligação entre a pista e o acostamento, ou alargamento;
- Diferença de rigidez entre os materiais constituintes do acostamento ou do alargamento e do pavimento existente;
- Compactação insuficiente;
- Drenagem deficiente ou inexistente.
Apresentam três níveis de severidade:
Baixa: Trincas sem quebra ou perda de material.
Média: Trincas com quebra ou perda de material com até 10% da extensão afetada.
Alta: Trincas com quebra ou perda de material com mais de 10% da extensão afetada.
Deve-se medir e registrar a extensão afetada(m) em cada nível de severidade.
(a) (b)
FIGURA 2.6 – Exemplos de trincamento de borda, de níveis de severidade média (a) e alta (b), (PINTO e PREUSSLER, 2002).
V) Trincamento Parabólico
Este tipo de defeito é caracterizado pela formação de trincas em forma de meia lua, geralmente com ambas as pontas indicando a direção do tráfego. Na figura 2.7 mostram-se exemplos deste defeito.
Entre as principais causas deste defeito estão:
- Má ligação ente o revestimento asfáltico e a camada subjacente; - Baixa estabilidade da mistura asfáltica.
Não se apresenta níveis de severidade, pois não é definido nenhum grau de severidade para o trincamento parabólico. É suficiente indicar que a falha existe.
Deve-se medir e registrar a extensão afetada (m).
(a) (b)
FIGURA 2.7 – Exemplos de trincamento parabólico, (DOMINGUES, 1993). VI) Afundamento localizado ou depressão
A depressão é um afundamento localizado cujo nível (ou altura) é mais baixa do que a superfície ao seu redor. Na fase inicial esta falha é percebida após a ocorrência de chuva, devido ao acúmulo de água em seu interior. Na figura 2.8 (a) e (b) mostram-se exemplos deste defeito.
As depressões podem ser causadas por deficiências construtivas ou geradas por recalque do terreno de fundação ou do material de aterro.
Não são aplicados níveis de severidade para este defeito.
Deve-se medir e registrar a máxima deformação permanente (mm).
(a) (b)
FIGURA 2.8 – Exemplos de afundamentos localizados ou depressão (DOMINGUES, 1993).
VII) Afundamento na trilha de roda
É uma depressão do revestimento que se forma na região onde se dá a passagem das cargas, ou seja, nas trilhas de roda. Em sua fase inicial esta falha só é perceptível após a ocorrência de chuva, pois os sulcos ficam preenchidos por água. Até certos limites estes afundamentos são toleráveis, porém, quando o acúmulo das deformações permanentes formam flechas expressivas nas trilhas de roda, a estrutura estará em um estado terminal e colocando em risco a segurança dos usuários. Na figura 2.9 (a) e (b) mostram-se dois exemplos deste defeito, sendo que um deles (a) apresenta também trinca couro de jacaré.
Entre as principais causas deste defeito estão:
- Deficiência no dimensionamento do pavimento;
- Compactação insuficiente de uma ou mais camadas durante a construção; - Mistura asfáltica inadequada (com baixa estabilidade);
- Enfraquecimento de uma ou mais camadas devido à infiltração de água.
Não são aplicados níveis de severidade para este defeito.
Deve-se medir e registrar a máxima deformação permanente (mm), nas duas trilhas de roda, a externa e a interna.
(a)
(b)
FIGURA 2.9 – Exemplos de afundamentos na trilha de roda, (WSDOT Pavement Guide Interactive, 2007; DOMINGUES, 1993).
VIII) Afundamento Plástico
È uma depressão caracterizada por um afundamento na região solicitada e um solevamento lateral. Na figura 2.10 (a) e (b) são apresentados dois exemplos deste tipo de defeito.
O afundamento plástico é causado pela ruptura de uma ou mais camadas do pavimento ou fluência elevada da massa asfáltica.
Não são aplicados níveis de severidade para este defeito.
(a) (b)
FIGURA 2.10 – Exemplos de afundamento plástico, (WSDOT Pavement Guide Interactive, 2007; DOMINGUES, 1993).
IX) Corrugação (ondulação, costela)
A corrugação é uma falha caracterizada por ondulações transversais, de caráter plástico e permanente, no revestimento asfáltico. Na figura 2.11 (a) e (b) são apresentados dois exemplos deste tipo de defeito.
Entre as principais causas deste defeito estão:
- Instabilidade da mistura betuminosa da camada de revestimento e/ou da base; - Excesso de umidade das camadas subjacentes;
- Contaminação da mistura asfáltica por materiais estranhos; - Retenção de água na mistura asfáltica.
Não são aplicados níveis de severidade para este defeito. São associados aos efeitos sobre a qualidade do rolamento.
(a) (b)
FIGURA 2.11 – Exemplos de corrugação, (WSDOT Pavement Guide Interactive, 2007; DOMINGUES, 1993).
X) Escorregamento de Capa
O escorregamento é um movimento horizontal da mistura asfáltica ocasionado pelos esforços tangenciais transmitidos pelas cargas dos veículos (frenagem e aceleração) e que produzem uma ondulação curta e abrupta na superfície do pavimento. Na figura 2.12 (a) e (b) mostram-se exemplos deste defeito.
Entre as principais causas deste defeito estão:
- Ligação inadequada entre o revestimento a e camada sobre a qual esta se apoia (deficiências na imprimação ou pintura de ligação);
- Limitada inércia do revestimento asfáltico devido à pequena espessura;
- Compactação deficiente da mistura asfáltica ou da porção superior da camada de base;
- Fluência plástica do revestimento na ocorrência de altas temperaturas.
Não são aplicados níveis de severidade para este defeito. São associados aos efeitos sobre a qualidade do rolamento.
.
(a) (b)
FIGURA 2.12 – Exemplos de escorregamento de capa, (PINTO e PREUSSLER, 2002). XI) Desgaste
Considera-se pela designação genérica de desgaste, a perda de agregados e/ou argamassa fina do revestimento asfáltico. Caracteriza-se pela aspereza superficial anormal, com perda do envolvimento betuminoso e arrancamento progressivo dos agregados. Na figura 2.13 (a) e (b) mostram-se exemplos deste defeito.
Entre as principais causas deste defeito estão:
- Perda de coesão entre agregado e ligante devido à presença de material estranho no momento da construção;
- Presença de água no interior do revestimento que origina sobrepressões hidrostáticas capazes de provocar o deslocamento da película betuminosa;
- Deficiência localizada de ligante asfáltico nos serviços por penetração decorrente de entupimento dos bicos ou má regulagem da barra espargidora. - Problemas de adesividade em função da mineralogia do agregado.
Apresentam três níveis de severidade:
Baixa: início do desgaste, com perdas de agregados miúdos – não progredindo significativamente.
Média: textura superficial torna-se áspera, com perda de agregados miúdos e de alguns graúdos.
Alta: textura superficial muito áspera, com perda de agregados graúdos.
Deve-se medir e registrar a área afetada (m²) em cada nível de severidade.
(a) (b)
FIGURA 2.13 – Exemplos de desgaste, de níveis de severidade média (a) e alta (b) (WSDOT Pavement Guide Interactive, 2007).
XII) Exsudação
A exsudação é um fenômeno no qual a película ou filme de material betuminoso forma- se na superfície do pavimento e se caracteriza por manchas de variadas dimensões. Estas manchas resultantes comprometem seriamente a aderência do revestimento aos pneumáticos, principalmente sob tempo chuvoso, caracterizando um sério problema funcional. Na figura-se 2.14 (a) e (b) tem-se exemplos deste defeito.
Entre as principais causas deste defeito estão:
- Dosagem inadequada da mistura asfáltica, acarretando teor excessivo de ligante e/ou índice de vazios muito baixo;
- Temperatura do ligante acima da especificada no momento da mistura, acarretando a dilatação do asfalto e ocupação irreversível dos vazios entre as partículas ou ainda a falta de agregado no caso de tratamentos superficiais.
Baixa: mudança de coloração em relação ao restante do pavimento devido ao excesso de asfalto.
Média: perda de textura superficial. Superfície do pavimento com textura espelhada por excesso de asfalto.
Alta: excesso de asfalto dando ao pavimento uma superfície com aparência brilhante; marcas de pneus evidentes em tempo quente; agregados cobertos pelo asfalto.
Deve-se medir e registrar a área afetada (m²) em cada nível de severidade.
(a) (b)
FIGURA 2.14 – Exemplos de exsudação, de níveis de severidade média (a) e alta (b) (WSDOT Pavement Guide Interactive, 2007).
XIII) Agregado Polido
Este defeito caracteriza-se pela inexistência (ou pouca) projeção dos agregados acima da superfície do pavimento, provocando deficiências de aspereza e consequentemente na resistência à derrapagem. Na figura-se 2.15 (a) e (b) tem-se exemplos desta falha do pavimento.
Esta falha só deverá ser considerada quando o grau de polimento influenciar na redução da resistência à derrapagem. Sua presença poderá ser verificada visualmente ou pelo tato sobre a superfície do pavimento.
A principal causa deste defeito é a repetição da passagem dos pneumáticos sobre o revestimento constituído de agregados inadequados quanto a esta característica.
Lamentavelmente, no Brasil não há normas de ensaio de polimento acelerado e na ocasião da escolha dos agregados para compor a massa asfáltica não se tem como avaliar este aspecto.
Não são aplicados níveis de severidade para este defeito.
Níveis de polimento podem ser associados à redução no coeficiente de atrito pneu pavimento.
Deve-se medir e registrar em m² de área da superfície afetada.
(a) (b)
FIGURA 2.15 – Exemplos de agregado polido, (WSDOT Pavement Guide Interactive, 2007).
XIV) Remendo
O remendo é uma porção do revestimento onde o material original foi removido e substituído por outro material. Remendos existentes são em geral consideradas falhas, já que refletem o mau comportamento da estrutura original, gerando normalmente incremento na irregularidade longitudinal. Na figura-se 2.16 (a) e (b) tem-se exemplos. Entre as principais causas deste defeito estão:
- Solicitação intensa do tráfego;
- Emprego de material de má qualidade; - Agressividade das condições ambientais; - Problemas construtivos.
O nível de severidade deste defeito é em função da severidade dos defeitos apresentados pelo remendo.
Deve-se medir e registrar o número de remendos e a área afetada (m²) em cada nível de severidade.
(a) (b)
FIGURA 2.16 – Exemplos de remendo, (PINTO e PREUSSLER, 2002). XV) Panela (buraco)
As panelas são cavidades formadas inicialmente no revestimento do pavimento e que possuem dimensões e profundidades variadas. O defeito é muito grave, pois afeta estruturalmente o pavimento, permitindo o acesso das águas superficiais ao interior da estrutura. Também é grave do ponto de vista funcional, já que afeta a irregularidade longitudinal e, como conseqüência, a segurança do tráfego, e o custo do transporte. Na figura 2.17 (a) e (b) mostram-se exemplos deste defeito.
Entre as principais causas deste defeito estão:
- Trincamento (estágio terminal);
- Desintegração localizada na superfície do pavimento (desgastes de severidade alta);
Apresentam-se três níveis de severidade:
Baixa: panela com profundidade menor que 25 mm. Média: panela com profundidade entre 25 e 50 mm. Alta: panela com profundidade maior que 50 mm.
Deve-se medir e registrar o número de panelas e a área afetada em cada nível de