Características da superfície do pavimento

Estando a superfície de um pavimento associada às funções que um pavimento deve desempenhar ao longo do seu período de vida, esta deve possuir determinadas características que permitam o seu cumprimento (Ascenso, 2011). Aliada à sua importância, o crescimento do tráfego também tem conduzido a maiores exigências da superfície, tanto a nível de conforto como de segurança (Menezes, 2008).

A crescente valorização das características funcionais de um pavimento deve-se não só às exigências dos utentes, que são os principais intervenientes e avaliadores do pavimento, mas também a uma maior preocupação por parte das entidades responsáveis em garantir determinados níveis de segurança (Fernandes e Neves, 2008). Esta preocupação com a segurança rodoviária tem-se traduzido na realização de alguns estudos que indicam que, apesar do comportamento humano apresentar o contributo mais elevado, a infraestrutura e o ambiente rodoviário são um dos fatores que contribuem para os acidentes rodoviários, chegando a ter uma influência de, por exemplo, 28% no Reino Unido e 34% nos Estados Unidos da América (Cardoso, 1999). Já em Portugal, o Plano Nacional de Prevenção Rodoviária indica que a estrada tem uma influência nos acidentes que situa entre os 40% e 75% (PNPR, 2003).

Da mesma forma que a estrutura dos pavimentos é variável, a sua superfície também apresenta diferentes exigências, requerendo a avaliação de diferentes características. Assim, procede-se à definição das características associadas à superfície do pavimento e respetivas exigências. Num pavimento rodoviário, o ruído provocado pela circulação e pela interação pneu-pavimento é um fator preponderante no bem-estar do condutor, sendo alvo de uma crescente preocupação e investigação. As características da superfície do pavimento, sobretudo a textura, a porosidade e a presença de água na superfície, têm uma contribuição para a ocorrência desta componente (Freitas, 2008). Além da implementação de medidas para a diminuição do ruído, outra contribuição para a comodidade dos condutores pode ser conseguida se as irregularidades longitudinais e transversais forem minimizadas (Ascenso, 2011).

Em relação à segurança do pavimento, esta não depende apenas do traçado da estrada mas também de características como a regularidade, a rugosidade – propriedade que confere resistência à derrapagem – e condições de drenagem da água superficial (Azevedo, 2001). Também a aderência pneu/pavimento, que é uma componente intrínseca à circulação em segurança de um veículo sob um pavimento, está relacionada com características superficiais como a textura e o coeficiente de atrito. A textura e o atrito asseguram também a capacidade de evacuação da água superficial, evitando fenómenos de hidroplanagem (Barros, 2004). Segundo Davis (2001), o atrito e a textura são elementos essenciais no dimensionamento ou reabilitação de um pavimento visto que são características importantes para a segurança e conforto que este deve oferecer. Assim, procede-se à sua definição, salientando de que forma estas características podem ser obtidas ou degradadas.

A textura é caraterizada pela rugosidade que o pavimento apresenta, característica importante para uma circulação cómoda e económica (Miller et al., 2004). Pode ser medida através dos desníveis que a superfície apresenta em relação a uma superfície plana, e dessa forma ser caraterizada em microtextura, macrotextura (Figura 2.1) ou megatextura (Hall et al., 2009). A microtextura é função das propriedades individuais dos agregados, como a rugosidade e agudeza, e apresenta valores de comprimento de onda das irregularidades inferiores a 0,5 mm e amplitudes verticais inferiores a 0,2 mm (ACPA, 2007). Devido à sua influência na qualidade antiderrapante de um pavimento, assume uma elevada importância na aderência entre o pneu e o pavimento, que é influenciada pelo polimento dos agregados (Pinto, 2003).

Segundo alguns estudos, para velocidades de circulação mais baixas a microtextura garante adequados níveis de atrito tanto em pavimentos secos como molhados (Hall et al., 2009). No entanto, outros autores acreditam que a microtextura também é importante quando se praticam velocidades mais elevadas (Dupont e Ganga, 1995).

Figura 2.1 – Microtextura e macrotextura nos pavimentos (Roberts e Nicholls, 2008). Em relação à macrotextura, esta é caraterizada por valores de irregularidades entre os 0,5 e 50 mm e amplitudes verticais entre 0,1 e 20 mm (ACPA, 2007) e é definida pelas características da mistura, como a forma, tamanho e granulometria dos agregados, e o método de acabamento da superfície. A macrotextura constitui um apoio para a microtextura, visto que facilita a drenagem da água, restituindo assim o atrito e a aderência pneu-pavimento da superfície do pavimento (Hall et al., 2009), principalmente quando há a prática de altas velocidades.

A ocorrência de velocidades elevadas contribui para uma redução do atrito que é reposto também pela macrotextura (Forster, 1989). Estudos mostram que a deterioração da resistência à derrapagem com as velocidades elevadas está em conformidade com a diminuição da macrotextura (Chelliah et al., 2002).

A megatextura apresenta comprimentos de onda na mesma ordem de grandeza da interação do pneu com a superfície do pavimento, situando-se entre 50 e 500 mm de comprimento e os 0,1 e 50 mm de amplitude vertical (ACPA, 2007). Quando estes limites são ultrapassados, passa a ser designada por irregularidade (Henry, 2000). Normalmente é resultante de deformações que ocorrem na superfície e está associada ao ruído, consumo de combustível e deterioração dos veículos (Pinto, 2003).

Devido a diferentes características, a textura é responsável por diversas interações entre o pneu e o pavimento, como o atrito, ruído, aderência, projeção de água e desgaste do pneu. De uma forma geral, a sua contribuição está dependente da textura dos agregados, da sua granulometria,

das técnicas de acabamento e estado da superfície. A sua correta classificação é importante para que haja uma correta interpretação do seu efeito no desempenho de um pavimento (ACPA, 2007) e é realizada em função da microtextura e macrotextura.

Relativamente ao atrito, este é definido como a força que resiste ao movimento que ocorre entre o pneu e a superfície de um pavimento, tornando-se uma grandeza vital para manter o veículo sob a superfície e para permitir o seu manuseamento e controlo de forma segura, em qualquer direção. Quanto maior o coeficiente de atrito entre o pneu e o pavimento, maior é o controlo que o condutor tem sob o veículo (Hall et al., 2009).

Um desadequado coeficiente de atrito é um dos fatores relacionados com a ocorrência de acidentes, sobretudo quando as condições climatéricas são mais adversas como a ocorrência de precipitação, neve e gelo (Lu, 1996). A estas condições climatéricas está associado uma percentagem de 15% dos acidentes ocorridos, num ano (Smith, 1977).

A resistência à derrapagem que é oferecida por um pavimento é influenciada por fatores como a porosidade da superfície, o desgaste, o polimento, entre outras degradações (Haas et al., 1994). Quando o pavimento está molhado essa resistência diminui, estando os níveis de atrito dependentes de fatores como a textura, a idade da superfície, a variação sazonal, a intensidade do tráfego, geometria da estrada e propriedades dos agregados (Chelliah et al., 2002) .

Segundo Davis (2001), vários estudos indicam que, apesar de não apresentarem uma correlação direta, existe uma relação entre as propriedades da mistura e a resistência à derrapagem oferecida pelo pavimento, podendo as propriedades de fricção de um pavimento ser obtidas através de uma adequada formulação da mistura da superfície. Associada a esta relação estão as propriedades dos agregados que, segundo Kandhal e Parker (1998), apresentam influência nos valores de atrito. Entre estas propriedades podem ser destacadas a dureza, mineralogia, forma, textura, angularidade, resistência à abrasão e resistência ao polimento.

Ainda fruto de estudos sobre a influência das propriedades dos agregados nos níveis de atrito, Panagouli e Kokkalis (1998) indicam que existe uma relação entre as propriedades de diferentes misturas e os níveis de atrito, para diferentes velocidades. Para velocidades mais elevadas, níveis de atrito mais consistentes estão associados a superfícies de textura grossa; superfícies de textura fina têm um melhor desempenho para velocidades mais baixas.

O atrito sofre uma redução ao longo do tempo devido à exposição dos agregados ao tráfego e à sua perda da textura, causada pela compactação efetuada pela passagem do tráfego. A mudança de clima também é um fenómeno que afeta a resistência à derrapagem (Davis, 2001).

As ciclovias também requerem uma superfície que seja capaz de promover uma circulação segura e confortável dos ciclistas. Em comparação com outras vias de circulação, os pavimentos das ciclovias assumem maior importância visto que as bicicletas não possuem um sistema de amortecimento tão eficiente como de outros veículos. Assim, a qualidade da sua superfície afeta não só a segurança e o conforto mas também a velocidade dos ciclistas (Moura Ferreira, 2015). Independentemente do tipo de ciclovia, se é partilhada com tráfego motorizado ou pedonal, é crucial a promoção de uma circulação segura e eficiente para os ciclistas. A superfície da ciclovia deve ser pelo menos tão suave quanto a da estrada adjacente, pois alguns ciclistas dão preferência à estrada caso a qualidade da ciclovia não seja conseguida ou mantida (MnDOT, 2007). No entanto, é conveniente que a superfície lisa também seja capaz de garantir a aderência entre a bicicleta e a superfície, consoante as inclinações impostas (Moura Ferreira, 2015). Os utilizadores também dão preferência a pavimentos que apresentam características com maior durabilidade e uma maior resistência, normalmente associados ao uso do betão hidráulico ou betuminoso (Ramos, 2012). Segundo este autor, os materiais do tipo gravilha também são aplicados por vezes na superfície da ciclovia, proporcionando menor tempo de construção e menor custo final em comparação com as soluções em betão, o que leva ao seu uso em meios rurais. Associados a este material estão inconvenientes como a erosão, em especial em situações de chuva intensa ou inundação, e a redução da resistência ao escorregamento.

Segundo Manton e Clifford (2011), a escolha da superfície do pavimento depende de quatro fatores: suavidade, resistência à derrapagem, estética e recursos disponíveis. As superfícies podem ser de betão betuminoso, betão, placas de cimento ou materiais agregados, sendo o primeiro a superfície preferencial para os ciclistas. Quando a ciclovia está inserida na faixa de rodagem o processo de projeção e construção segue os parâmetros da estrada, mesmo que a sua implementação seja posterior à construção da estrada (TRL, 2003).

A atratividade das ciclovias também está associada à inexistência de obstáculos e irregularidades. Caso a ciclovia esteja incorporada numa estrada, esta deve ter o mesmo perfil da estrada e ser livre de defeitos, que devem ser retificados caso existam. Nestes casos a segurança assume um papel importante, visto que um defeito considerado mínimo para o tráfego pedonal e motorizado pode apresentar mais perigo para um ciclista (TRL, 2003).

Apesar de não constituir nenhuma obrigação, nem estar apresentada na legislação, a coloração das faixas das estradas destinadas aos ciclistas está associada às práticas de segurança. O seu objetivo é essencialmente realçar a área que está disponível para o uso dos ciclistas, alertando os condutores da sua prioridade ou exclusividade de utilização. Esta técnica também pode ser um auxiliar para a circulação, apesar de apresentar pouco ou nenhum efeito à noite (Department for Transport, 2008). A escolha da cor deve ser feita em função da envolvente e do efeito visual que apresentará, sendo as cores mais utilizadas o verde e o vermelho (Figura 2.2).

Figura 2.2 – Amostras de mistura betuminosa com coloração (Sustrans, 2009).

A superfície com cor pode ser obtida através da pintura da superfície ou da combinação de agregados coloridos com um ligante mais límpido (TRL, 2003). De acordo com Sustrans (2009), a pintura da superfície é uma solução mais barata e fácil de aplicar, mas é pouco recomendada devido à sua pouca durabilidade e rápida descamação. No entanto, a aplicação de uma mistura de agregado colorido e uma resina clara já é descrita como uma solução eficiente e mais duradoura, com uma qualidade de superfície igual à das misturas betuminosas tradicionais.

As desvantagens desta solução colorida são a sua pouca durabilidade, que depende do material, cor e método de aplicação utilizado, e os custos associados à sua manutenção (Department for Transport, 2008). Uma das formas propostas para prolongar a cor é a utilização de pigmentos na mistura. No entanto, os custos associados a esta técnica continuam a ser mais elevados, podendo chegar ao dobro do custo das superfícies tradicionais (TRL, 2003).

O tipo e a qualidade da superfície da ciclovia afeta o conforto, a atratividade e os custos durante o seu período de vida. Assim, deve ser realizado um investimento inicial para minimizar os custos de manutenção e reparação ao longo do tempo (Department for Transport, 2008). Para

evitar posteriores custos, quando partilhada com tráfego motorizado, o dimensionamento da ciclovia também deve ser considerado em simultâneo com o da estrada (AASHTO, 1999). Relativamente aos passeios, estes devem ser construídos e submetidos a manutenção para que os peões circulem em conforto e segurança (MPA, 2009a). A sua superfície pode ser constituída por betão betuminoso, blocos de betão ou cerâmica, pedra, entre outros materiais (Highways England, 2016). Independentemente do tipo de material escolhido, a superfície deve ser regular, contínua, firme e antiderrapante em qualquer condição climatérica (Sousa, 2013).

Independentemente do tipo de infraestrutura, a durabilidade da superfície do pavimento é uma característica importante no que respeita ao fornecimento de soluções sustentáveis para o dimensionamento e manutenção de um pavimento. Ao contrário do que acontecia, as entidades responsáveis começaram recentemente a valorizar a durabilidade dos pavimentos e a sua manutenção face à sua acentuada deterioração (Walsh, 2011).

A deterioração da superfície deve-se à ocorrência e evolução de degradações resultantes da ação conjunta do tráfego e das condições climatéricas. A observação e identificação das degradações da superfície dos pavimentos permite determinar as causas que estão na origem do seu aparecimento e a sua influência sobre outros parâmetros de avaliação (Branco et al., 2008). Geralmente, o estado superficial é o primeiro indicador da qualidade funcional de um pavimento. O estudo do tipo e evolução das degradações por parte das entidades competentes permite um melhor controlo da deterioração do pavimento e uma atuação atempada de medidas de conservação.

Não existindo problemas estruturais, são vários os tipos de tratamentos que podem ser aplicados ao nível da superfície de um pavimento, que podem ter como base a substituição da camada superfície ou a colocação de uma camada nova sobreposta a esta. O seu objetivo é restaurar a superfície para que esta adquira uma condição sem defeitos visuais, que constituem os primeiros indicadores da qualidade desta para um utente (TRL, 2003).

Assim, as várias técnicas de reabilitação das características superficiais incluem os revestimentos superficiais, o microaglomerado betuminoso a frio, a lama asfáltica, o microbetão betuminoso rugoso, o betão betuminoso, que pode ser drenante, delgado ou de alto módulo e a argamassa betuminosa.

Segundo Gransberg (2010), a escolha do tratamento mais adequado para uma determinada estrada está associado a vários fatores. Esses fatores, que estão associados à sua condição física, ao espaço envolvente e à condição financeira das entidades, são:

 Tipo e a idade do pavimento existente;  Tráfego que suporta;

 Tipo, gravidade e extensão das degradações;  Atrito da superfície;

 Vida de serviço expectável para o tratamento;

 Programa da próxima grande ação de reabilitação ou reconstrução.

Escolhido o tratamento mais apropriado, procede-se à análise do período e ambiente onde ocorrerá a aplicação do tratamento. Os fatores incluídos neste processo são: altura do ano em que o tratamento será aplicado, condições climatéricas, custo e recursos financeiros disponíveis, disponibilidade de empreiteiros e materiais de qualidade, requerimentos estabelecidos para o ruído (após a sua aplicação) e impacto na corrente de tráfego e interrupção da mesma durante a construção.