Aderência entre camadas de revestimento recapeado com lama asfáltica
Adhesion between layer of repaves coating witch asphalt sludge
Juliana Miranda de Souza 11, Ana Elza Dalla Roza2
Resumo: As patologias encontradas em pavimentos recapeados podem ser consequências da inadequada aderência entre as camadas, podendo comprometer o desempenho do pavimento. Estes problemas são frutos da inobservância com esta variável pela própria dificuldade em realizar as investigações e a quantidade de fatores envolvidos. Com o objetivo de analisar a aderência entre a camada de pavimento antigo e a camada de recapeamento com lama asfáltica, em um trecho numa avenida na cidade de Sinop-MT, e através da verificação da força de torque necessária para o arrancamento do pavimento em diferentes pontos do trecho, buscou-se apresentar como ele se comporta em relação à aderência entre as camadas, mostrando a relação com a qualidade da execução. Os resultados encontrados revelaram que no alinhamento das bordas a força de arrancamento foi maior se comparada com os valores encontrados nas trilhas de rodas. Na maioria dos pontos o arrancamento se deu apenas pela camada de recapeamento, e em poucos pontos foi possível verificar o arrancamento do antigo pavimento. Sendo assim, é possível compreender que, em praticamente todo o trecho, a aderência entre as camadas é ineficiente, o que pode reduzir a vida útil da estrutura e facilitar o aparecimento de afundamento na trilha de roda e trincamento.
Palavras-chave: Aderência; Pavimento; Recapeamento.
Abstract: The pathologies found in pavements can be consequences of inadequate adhesion between the layers, which may compromise pavement performance. These problems are the result of non-observance with this variable from the difficulty in carrying out the investigations and the amount of factors involved. With the objective of analyzing the adhesion between the old pavement layer and the asphalt slab resurfacing layer, in a stretch in a city in Sinop-MT, and through the verification of the torque force required to pull the pavement in different points of the stretch, we sought to present how it behaves in relation to the adhesion between the layers, showing the relation with the quality of the execution. The results showed that in the alignment of the edges the pulling force was higher when compared to the values found in the wheel track. In most of the points the pullout was only due to the layer of resurfacing, and in a few points it was possible to verify the pulling of the old pavement. Thus, it is possible to suggest that, in practically all the way, the adhesion between the layers is insufficient, which is able to reduce the useful life of the structure and facilitate the appearance of sinking in the wheel track and cracks
Keywords: Adherence; Pavement; Resurfacing.
1 Introdução
Os problemas e defeitos que surgem nos pavimentos são constantes em vias urbanas e rurais, sendo responsáveis pela maior parte das dificuldades encontradas pelos usuários e por muitos acidentes (BERNUCCI et al., 2010).
Guimarães (2013) afirma que, antes que a vida útil dos pavimentos seja comprometida e o mesmo continue atendendo às condições de trafegabilidade e conforto do usuário, este deve passar por constantes processos de recuperação, além da manutenção. Na maioria das vezes a recuperação é feita através do recapeamento com uma nova camada de revestimento asfáltico. Fiorin (2009. p.14) afirma que “uma das alternativas para resolução dos problemas de trincamentos nos pavimentos é fazer a aplicação de uma nova camada asfáltica sobre a camada de pavimento trincada (recapeamento)”. Por outro lado, o autor afirma que esse método às vezes não é eficiente em função das trincas de reflexão que se propagam da antiga camada para a nova.
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O termo recapeamento, segundo o Manual do DNIT (2006), é uma intervenção através da sobreposição de uma ou mais camadas de mistura betuminosa acima do pavimento existente. Essa sobreposição irá garantir que o pavimento se mantenha apto a exercer um novo ciclo de vida útil, com adequado aporte estrutural. Bernucci et al. (2006) acrescentam que as novas camadas são indicadas quando há comprometimento estrutural do pavimento ou futuro aumento no tráfego. Essas novas camadas de restauração irão reestabelecer ou aumentar a capacidade estrutural. É importante destacar que em locais com altos índices de trincas utilizam-se sistemas antirreflexo de trincas como solução. No mercado estão disponíveis materiais produzidos com polímeros, como os geotêxteis e geogrelhas, além das grelhas com fibra de carbono, fibras de vidro, telas de aço, entre outros. Estes materiais são aplicados para reduzirem as tensões geradas nas camadas superiores e conterem a reflexão de trincas (GUIMARÃES, 2013).
Em outros casos, a solução de aplicação de sistemas antirreflexão de trincas é descartada, e a recuperação do pavimento é executada com uma camada de emulsão asfáltica no pavimento e, posteriormente, uma camada de CBUQ, TSD, lama asfáltica ou Microrrevestimento.
Desse modo, o Manual do DNIT (2006) também confirma que a aplicação de uma camada asfáltica sobre o pavimento a ser recuperado pode ser uma solução eficiente e significativamente durável para
1 Graduanda em Engenharia Civil, UNEMAT, Sinop,
Brasil, julianamiranda.eng@hotmail.com
2 Professora do Curso de Engenharia Civil, UNEMAT,
corrigir grande parte das deficiências encontradas nos pavimentos comprometidos.
Neste contexto, Guimarães (2013) e Bernucci et al. (2006) explicam que, entre a camada antiga do pavimento e a nova, deve ser aplicada uma pintura de ligação, para que a nova camada seja aderida completamente à antiga.
Portanto, a aplicação da pintura é essencial para que o pavimento, seja novo ou restaurado, apresente funcionamento adequado e vida útil prolongada. Além disso, a aplicação é relativamente simples e com custo baixo comparado ao valor da execução da obra de pavimentação (GUIMARÃES, 2013).
A aplicação de um material entre a camada antiga e a nova provocará a aderência efetiva entre elas e, com isso, as camadas trabalharão de forma conjunta, de modo a suportar as cargas oriundas do tráfego e as intempéries (OBANDO, 2016).
Almeida et al. (2016) explicam que a aderência entre as camadas influencia na resposta estrutural do sistema. Na prática não se sabe quão aderida estão as camadas, mas sabe-se que, aderidas corretamente, a estrutura trabalha solidariamente na distribuição dos esforços, e a pouca aderência compromete a vida útil do pavimento.
Percebe-se, portanto, que considerando a aderência entre as camadas do pavimento como um fator fundamental para o bom desempenho da estrutura e a garantia de sua vida útil, analisar suas condições se faz necessário para compreender se a estrutura está se comportando como um sistema monolítico, garantindo, então, sua funcionalidade.
Além do mais, estudar a aderência entre as camadas possibilita interferir no intervalo de recuperações executadas, o que leva à maior economia de material e segurança aos usuários (FERREIRA, 2007). Sabendo disso, o presente estudo tem como objetivo verificar a aderência entre a camada antiga e a camada de recuperação em um trecho de pavimento urbano executado com Lama Asfáltica, localizado na Avenida dos Ingás, Sinop-MT. Buscou-se comparar o torque necessário para o arrancamento da camada de recuperação em diferentes pontos do trecho e apresentar as possíveis patologias que podem surgir pela má aderência entre as camadas.
2 Referencial teórico
Historicamente, as obras de pavimentação tiveram uma ascensão nos anos 50, proveniente da grande transferência de tecnologia americana, fruto do intercâmbio de técnicos do DNAER, que havia sido extinto. Além disso, o Fundo Rodoviário Nacional – FRN, possibilitou a construção de 68.000 km de rodovias federais, sendo 51.000 km pavimentadas. Em contrapartida, a crise do petróleo na década de 70, a extinção do FNR na década de 80 e a queda nos investimentos no setor, deixaram o sistema rodoviário estagnado no tempo (BRASIL, 2006).
Além disso, nota-se que as rodovias federais construídas entre as décadas de 50 a 60 já superaram a sua vida útil, e a solicitação do tráfego aumentou significativamente em comparação com o projeto original, e por essa razão, a construção rodoviária foi
transferida para atividade de recuperação e restauração dos já existentes.
2.1 Pavimentos: condições de uso e vida útil
Bernucci et al. (2010) explicam que o pavimento é uma estrutura projetada para fornecer conforto e segurança ao usuário da via, bem como suportar o impacto gerado pelo tráfego e também pelas intempéries.
A normativa ABNT NBR 7207/82 define o pavimento como uma estrutura construída após a terraplenagem e destinada a resistir e distribuir os esforços verticais do trafego para o subleito, bem como resistir os esforços horizontais para tornar a superfície durável e também garantir comodidade e segurança ao usuário. É importante ressaltar que o pavimento possui múltiplas camadas sobrepostas e de espessuras finitas, que são assentadas sobre um subleito de espessura infinita. Entre essas camadas é necessária uma delgada camada de material de ligação que permita melhor distribuição das tensões e deformações, possibilitando que a estrutura esteja toda interligada (SILVA; BASTOS; SOARES, 2015). 2.1.1 Fatores que afetam a vida útil do pavimento A vida útil do pavimento ou serventia está relacionada com o tempo de projeto em que o mesmo irá exercer perfeitamente suas funções. Este tempo pode sofrer redução ou aumento devido a inúmeros fatores. Tráfego: Bernucci et al. (2010) explicam que o tráfego dos veículos maiores, como caminhões e ônibus, quando ocorre sobre as irregularidades da via, aumentam sua carga estática devido aos efeitos dinâmicos. Esse aumento intensifica não-linearmente a progressão dos defeitos que surgem no pavimento, propiciando aumento nas irregularidades da pista ou diminuição da vida útil. A Figura 1 mostra a curva de desempenho do pavimento.
Percebe-se que, inicialmente, o pavimento possui um valor de serventia máximo de projeto, e com o tempo de utilização ou o tráfego, esse valor diminui até que atinja seu limite de trafegabilidade, quando necessitará de reconstrução.
Clima: A contribuição do clima para a degradação do pavimento está relacionada com a ação da água da chuva que pode prejudicar a capacidade de suporte. Por conta disso, durante o tráfego de veículos, a estrutura sofre maiores deslocamentos e, consequentemente, maiores danos superficiais e estruturais. Deve-se considerar que um pavimento trincado facilita a entrada da água, e, conforme evoluem as trincas, decresce a vida útil do pavimento
Figura 1: Curva de desempenho do pavimento FONTE: Bernucci et al., 2010, p. 405.
(BERNUCCI et al., 2010). O aumento da temperatura é capaz de reduzir a viscosidade dos ligantes asfálticos utilizados diminuindo a resistência das misturas asfálticas e colaborando com as deformações permanentes (DNIT, 2006). Por outro lado, as temperaturas baixas podem induzir trincas no revestimento por penetração e colaborar com o enrijecimento da estrutura, que por sua vez, se for muito delgado e suportados por materiais muito deformáveis, ficam passiveis ao trincamento por fadiga (DNIT, 2006).
Evolução dos defeitos: Bernucci et al. (2010) explanam que, quando o pavimento passa a apresentar defeitos, estes devem ser reparados o mais rapidamente possível, caso contrário a evolução destes contribui para acelerar o decrescimento do valor de serventia ou vida útil.
Falta de manutenção: A medida que o pavimento sofre as solicitações do tráfego e das intempéries, sua vida útil é diminuída, porém, as técnicas de manutenção preventiva atuam a favor do prolongamento do tempo em que a estrutura apresente condições aceitáveis de rolamento (BERNUCCI et al., 2010). Pela Figura 2 Bernucci et al. (2010) mostram o período aconselhado para manutenção corretiva do pavimento a fim de prolongar a vida útil do mesmo.
Figura 2: Período de manutenção do pavimento FONTE: Bernucci et al., 2010, p.406.
Caso a manutenção seja inadequada ou não ocorra o pavimento sofre degradação até atingir o limite de trafegabilidade e, então, precisará de reconstrução. Obando (2016) resume que a degradação/deterioração do pavimento está ligada à fadiga oriunda da repetição das cargas do tráfego, às deformações plásticas acumuladas, ao processo de oxidação do asfalto e a exposição dos agregados, entre outros.
Percebe-se, portanto, que se o pavimento possuir uma conservação rotineira adequada, a via não chegará ao pior estado de degradação, e não necessitará de restauração ou reconstrução. Esta evolução não linear do processo de deterioração, influencia na escolha política de conservação
2.2 Técnicas de restauração do pavimento
De acordo com o Manual do DNIT (2006, p.37), “o termo ‘Recuperação do Pavimento’ deve ser entendido como ‘Recuperação dos Atributos Funcionais e Estruturais do Pavimento’, não comportando qualquer conotação direta, em termos de serviço ou obras na Rodovia/Pavimento”. Assim, entende-se que a Recuperação do pavimento se trata da execução de intervenção física na rodovia. É importante ressaltar que, em um trecho homogêneo, o termo “Restauração
do Pavimento” deve estar relacionado com as soluções que envolvam o Recapeamento do pavimento. Bernucci et al. (2010, p.463) afirmam que “para a definição de alternativas de restauração é necessário o estudo da condição do pavimento existente. Este estudo é precedido por uma avaliação funcional e uma avaliação estrutural”. Assim, as avaliações propiciam analisar o pavimento e definir alternativas de restauração corretamente.
Para melhor escolha do tratamento de restauração do pavimento deve-se ter amplo conhecimento dos tipos de defeitos presentes, bem como a severidade e intensidade dos mesmos. “Por exemplo, como função do desempenho estrutural poderá ser necessário a utilização de camadas de alívio de tensão, no intuito de minimizar as trincas de propagação na camada de recapeamento” (DNIT, 2006, p.42).
Lembrando que quando problemas estruturais são inexistentes, mas há a necessidade de corrigir defeitos funcionais superficiais, a restauração poder ser feita com o emprego de diferentes tipos de revestimentos, sendo isolados ou associados, antecedidos ou não por fresagem. Cada tipo de revestimento possui sua especificidade.
Pode-se dizer que, quando o pavimento está comprometido estruturalmente, as soluções de restauração precisam restabelecer uma condição admissível a partir da inclusão de novas camadas e/ou tratamento das existentes. Para isso, algumas técnicas são utilizadas para execução do recapeamentomento, tais como:
Lama asfáltica: A aplicação de lama asfáltica visa selar
as trincas e rejuvenescer o pavimento. Trata-se da junção de agregado mineral, emulsão asfáltica, material de enchimento e água, e de consistência fluida, espalhada uniformemente sobre a superfície preparada (BERNUCCI et al., 2010). A lama asfáltica deve ser espalhada uniformemente com baixa velocidade, sendo observada a consistência e as possíveis falhas, sem que haja excesso em alguns pontos e falta em outros (PIRES, 2011).
Tratamento superficial simples (TSS) ou duplo (TSD):
Este tratamento é usado para selar as trincas e restaurar a aderência superficial. O TSS é uma camada de revestimento constituída de uma aplicação de ligante betuminoso e coberta com uma camada de agregado mineral e, posteriormente, submetida à compressão, não podendo ser executada em temperatura abaixo de 10°C e com chuva A diferença é que o TSD possui duas aplicações sucessivas do ligante betuminoso (BERNUCCI et al., 2010; PIRES, 2011).
Microrrevestimento asfáltico: pode ser a frio ou a
quente. Sendo a frio ou a quente, trata-se de uma mistura entre agregado mineral, filer, material de enchimento, emulsão asfáltica modificada por polímero, água e aditivos. Este pode ser usado como camada de selagem para inibir as trincas, além de impermeabilizador e rejuvenescedor, bem como camada antiderrapante. A diferença está na temperatura de aplicação, onde a frio a temperatura ambiente deve estar entre 10 e 40°C (PIRES, 2011).
Concreto asfáltico: É uma mistura com características
específicas constituída de agregado graduado, cimento asfáltico e material de enchimento, executada,
espalhada e compactada a quente. É usado quando o principal defeito é a irregularidade elevada (BERNUCCI et al., 2010).
2.2.1 Métodos de execução e normativas
No dimensionamento, a previsão da vida de projeto é essencial, podendo ser prevista pelo órgão rodoviário. Recapeamentos asfálticos são, normalmente, projetados para 3 a 10 anos, apesar de alguns órgãos e projetistas acreditarem que períodos mais longos são mais adequados economicamente. Vale ressaltar que a opção pela vida do projeto é influenciada pelas restrições financeiras e pelas intervenções anteriores (DNIT, 2006).
A partir de ensaios define-se a remoção e substituição de alguma camada do pavimento visando evitar ou diminuir deformações. Um acréscimo na espessura do recapeamento pode ser solução para redução das tensões solicitantes na camada crítica. Os pavimentos serão restaurados quando apresentarem determinados níveis de trincamento, desagregação ou deformação (DNIT, 2006).
Para definição da solução mais adequada de restauração do pavimento devem-se seguir as quatro fases propostas pelo Manual do DNIT (2006) e apresentadas na Figura 3.
A primeira fase visa a identificação e estabelecimento das condições do pavimento a partir da coleta de dados (condição da pista e acostamento, estrutura do pavimento, propriedades do solo, tráfego, etc.), bem como da avaliação desses dados que determina a extensão e as causas da deterioração, e da identificação das restrições do projeto de restauração (recursos financeiros, geometria da via, tráfego, materiais, equipamentos, mão de obra, etc.). A segunda fase constitui a identificação das soluções, onde são avaliadas as diversas soluções possíveis e que atendam as causas de deterioração e sejam eficientes no reparo dos defeitos e na prevenção do reaparecimento destes. A terceira fase trata do processo de seleção da opção mais adequada e exige muita engenharia, criatividade e flexibilidade. Dentro dessa seleção, a avaliação econômica é o critério mais importante, pois, são avaliados os custos ao longo da vida útil do pavimento e deve ser considerada a
incerteza quanto a relação entre o custo e a deterioração do pavimento.
Para seleção da solução mais adequada, deve-se utilizar primeiro os fatores monetários e, depois, os não monetários. “Se a avaliação econômica não indicar uma vantagem clara por uma das alternativas exequíveis, os fatores não monetários podem ser utilizados para auxiliar no processo de seleção”. Depois de selecionado o método de restauração, são realizados planos de projeto, especificações e orçamentos. A última etapa indica o acompanhamento e revisão continuada do desempenho do pavimento, para que deficiências sejam corrigidas nos próximos projetos.
2.3 Efeito da aderência no desempenho estrutural do pavimento
2.3.1 Patologias após o processo de recuperação Guimarães (2013) afirma que analisar as patologias ocorridas na camada de recuperação não é uma tarefa simplificada. Isso devido ao fato de inúmeros fatores influenciarem, de modo interligado, na aderência entre as camadas e, portanto, estarem intimamente ligados ao surgimento das patologias.
Em relação à pintura de ligação é preciso observar o tipo, a taxa de aplicação residual, a temperatura e o tempo de cura, e, principalmente, as condições da camada superficial (GUIMARÃES, 2013).
As patologias que ocorrem após o processo de recuperação estão intimamente ligadas aos ciclos de temperatura e às cargas de tráfego. Além disso, o movimento do revestimento antigo desenvolve tensões de tração elevadas que se propagam de baixo para cima da camada de recapeamento (FIORIN, 2009). Considerando juntas e trincas existentes nas camadas antigas, estas se propagam de baixo para cima até atingir a camada de recapeamento, devendo ser tomados cuidados para reduzir a velocidade e a severidade da propagação. Obando (2016) afirma que estas são as trincas ou fissuras de reflexão. Trata-se de um fenômeno oriundo do contato de uma camada superior de recapeamento com uma camada inferior fissurada ou trincada. Assim, as trincas e fissuras da camada antiga são refletidas para nova camada.
Figura 3: Fases do Processo de Restauração FONTE: DNIT, 2006, p.37.
Fiorin (2009) acresce que as trincas propiciam a penetração de água para dentro da estrutura, que se acumula no topo da base ou chega ao subleito, o que acelera o processo de degradação.
Bernucci et al. (2010, p.469) acrescenta que “a reflexão de trincas é mais crítica em situações de temperaturas mais baixas, devido ao enrijecimento do revestimento asfáltico, bem como de elevado volume de tráfego ou de grande magnitude de cargas”.
2.3.2 Problemas ocasionados pela aderência ineficiente entre as camadas
Silva, Bastos e Soares (2015) afirmam que os projetos de pavimento não consideram a possibilidade de falha na aderência entre as camadas, pois grande parte dos
softwares de dimensionamento utilizada não leva em
conta esse aspecto.
Alguns dos softwares utilizados no Brasil consideram a aderência na interface, mas fazem de maneira a considerar um fator de atrito/escorregamento. “No cálculo das tensões e deformações críticas, a maior parte dos métodos de dimensionamento mecanísticos-empíricos considera que camadas do pavimento são totalmente coladas ou completamente descoladas” (SILVA; BASTOS; SOARES, 2015, p.3).
Porém, sabe-se que isso não ocorre na situação real. Para que a camada nova e antiga apresentem bons resultados de aderência é essencial o nível ótimo de compactação e qualidade na camada de base. Além disso o teor, tipo e distribuição homogênea do ligante são cruciais no efeito de ‘colagem’ das camadas (OBANDO, 2016).
Guimarães (2013) acrescenta que a resistência ao cisalhamento na interface está relacionada a uma camada superior bem compactada, pois, assim, há melhor aderência entre as camadas devido ao intertravamento mecânico entre elas.
Portanto, os problemas de aderência podem surgir quando não ocorrer a compactação adequada, podendo esta compactação ser prejudicada por insuficiência na energia de compactação, pela ocorrência de chuvas durante a execução e/ou pela execução de camadas muito grossas (GUIMARÃES, 2013; OBANDO, 2016). Portanto, quanto menor for o número de vazios, menor a diminuição na vida útil do pavimento, ou seja, quando a estrutura recebe a compactação adequada, a mesma não sofrerá danos no futuro.
Uma das patologias mais comuns causada pela aderência ineficiente entre as camadas é o escorregamento do revestimento de recapeamento, e que ocorre quando a pintura de ligação é insuficiente ou em excesso (OBANDO, 2016).
A pintura de ligação é responsável por promover a aderência perfeita entre as camadas garantindo um deslocamento contínuo entre elas, para que o pavimento continue funcionando como uma estrutura monolítica, assim como foi projetado (GUIMARÃES, 2013). Pode-se afirmar que, se a pintura de ligação for em quantidade insuficiente, as tensões de tração adicionais nas fibras inferiores da camada da superfície produzem trincas precoces por fadiga do novo revestimento. Em contrapartida, a pintura em excesso não é viável economicamente e pode causar escorregamentos entre as camadas, causando problemas estruturais.
Khweir e Fordyce (2003 apud SILVA; BASTOS; SOARES, 2015) citam alguns fatores que podem originar os problemas de aderência entre as camadas, tais como: baixo grau de compactação; segregação; imprimação betuminosa deficiente ou em excesso; imprimação betuminosa fria; contaminação da camada inferior por poeira, combustível ou derrame de óleo. Obando e Palmeira (2016) concordam com os autores acima e ainda acrescentam outros fatores, como a temperatura de compactação do revestimento, o envelhecimento e a textura da camada inferior, a amplitude e intensidade das cargas verticais e também a presença de membrana para absorver as tensões.
2.4 Ensaio de arrancamento da camada recuperada
O equipamento utilizado para o teste de arrancamento da camada de recapeamento é de pequeno porte, chamado Dispositivo Portátil para Ensaio de Aderência – DIPEA, e inicialmente usado nos testes de arrancamento de argamassa e concreto de cimento Portland, mas que fora adaptado para ensaio de aderência dos geossintéticos às camadas do pavimento, por Pereira (2002), Ramalho (2011) e Almeida et al. (2016).
Para o ensaio foi necessária uma cola a base de epóxi ou do tipo solda fria e o torquímetro acoplado ao DIPEA.
Simplificadamente, o ensaio consiste em colar o disco de aço na superfície a ser estudada e aplicar uma força de torção para que este arranque a superfície. Essa técnica permite a perpendicularidade entre o parafuso de tração e o disco de aderência. Para isso o disco metálico é colado na superfície por uma camada fina de cola e, em seguida, é aguardada a completa secagem. O torquímetro apresenta a leitura do torque máximo no instante do arrancamento da camada através de um ponteiro de arraste.
2.5 Pesquisas Antecedentes
Nos últimos anos muitos pesquisadores estão buscando maneiras de diminuir as patologias que surgem nos pavimentos com o passar do tempo. Para isso, estudos são realizados buscando a origem dessas patologias a fim de prevení-las e embasar outras pesquisas para o tratamento das mesmas. Para realização desta pesquisa foram considerados dois estudos com proximidade ao tema e objetivos semelhantes. Resumidamente, os estudos serão apresentados adiante com o intuito de fundamentar e contextualizar os procedimentos que serão realizados para obtenção dos resultados, além de nortear as análises posteriores.
2.5.1 Pereira, 2002
Pereira (2002), em seu estudo “Utilização de Geotêxtil em reforço de pavimentos aplicado em um trecho experimental”, executou um ensaio de campo avaliando a aderência dos geotêxteis às camadas do pavimento.
O autor estudou o comportamento das taxas de emulsão usadas na execução de trechos com
geotêxteis, verificando se geram aderência entre as camadas e também se o aparelho DIPEA tem sensibilidade suficiente para avaliar aderência entre as camadas.
O mesmo adaptou o equipamento apresentado, originalmente, por Koeler (1991). O raio da placa passou de 65 mm para 100 mm e o torquímetro foi alterado para trabalhar na faixa de 0 a 6N.m subdividido em 0,2N.m. O equipamento foi construído em laboratório com auxílio dos desenhos do autor e colaboração de técnico em geotecnia.
Segundo Pereira (2002) o procedimento do ensaio de arrancamento é simples, bastando a aplicação de cola na face da placa e a união à superfície do pavimento, e, depois de aguardada a secagem, arranca-se e lê o torque.
Para seu estudo, o autor variou a espessura do geotêxtil, acreditando que este fator influenciaria na resistência ao arrancamento.
Após vários ensaios com diferentes taxas de emulsão e espessura do geotêxtil, o autor verificou uma relação de quanto maior a taxa de emulsão maior a aderência. 2.5.2 Ferreira, 2007
Ferreira (2007) realizou um estudo comparativo entre a eficiência de diferentes geossintéticos usados no reforço de base de pavimentos de obras viárias, através de ensaios de arrancamento de pequeno porte. Foram usados geogrelhas de polipropileno, poliéster e fibra de vidro, bem como geotêxtil tecido de polipropileno, para ensaios de grande porte de arrancamento com diferentes combinações entre geossintéticos e solo.
Para determinar qual o melhor geossintético para o reforço de base, analisaram-se as curvas de força de arrancamento X deslocamento e utilizou-se gráfico de rigidez X deformação.
O autor classificou, da melhor para pior, as opções, sendo, por primeiro, geogrelha de polipropileno, seguido por geogrelha de poliéster, geotêxtil tecido de polipropileno e geogrelha de fibra de vidro.
3 Metodologia
Como não há uma metodologia específica para esta pesquisa, foram considerados os estudos de Pereira (2002) e Ramalho (2011) e feitas as devidas adaptações para a região estudada e materiais disponíveis.
3.1 Local do estudo
Os dados foram coletados no perímetro urbano, num trecho localizado na Avenida dos Ingás, entre a Avenida da Dom Henrique Froelich e a Avenida das Embaúbas, na cidade de Sinop-MT. O trecho possui 250 metros, foi recuperado no ano de 2016 com a técnica da Lama Asfáltica e é apresentado pela linha em vermelho na Figura 4, retirada a partir do aplicativo Google Earth (2013).
Neste estudo foram escolhidos quatro pontos transversais, situados próximo ao meio fio, nas trilhas de roda e no ponto médio da pista rápida, distribuídos longitudinalmente no início da quadra, no meio e fim.
O alinhamento transversal seguiu a região anterior à faixa de pedestres, sendo cerca de 4 metros do início da quadra. A escolha do local dos pontos foi de forma visual, observando o desgaste comum na trilha de roda em pavimento com lama asfáltica. Do meio fio da calçada até primeira trilha de roda 1,40m; entre as trilhas de roda 2,00m; do meio fio do valetão até a trilha de roda mais próxima 4,20m, e seu ponto médio 2,10m. A Figura 5 mostra o esquema de como foram realizados os ensaios de arrancamento na primeira quadra no sentido do fluxo, e também o esquema de pontos dispostos transversalmente.
A Figura 6 mostra os pontos dispostos na esquina do segundo quarteirão. O trânsito impedido em apenas um lado da via, onde estavam locados os pontos da trilha de roda e da borda externa.
Figura 4: Trecho avaliado FONTE: Google Earth, 2013.
Figura 5: Esquema dos pontos FONTE: Acervo particular, 2017.
3.2 Materiais
Os materiais utilizados estão apresentados na Figura 7, sendo o equipamento DIPEA apresentado em (a), o torquímetro que é instalado ao equipamento é mostrado em (b), as chapas de aço com diâmetro de 10cm mostradas em (c), a cola em (d) e o removedor em (e).
3.3 Métodos
3.3.1 Ensaio de Arrancamento
A verificação da aderência entre as camadas foi realizada através do equipamento DIPEA, com discos de metal colados na superfície recapeada, e, após aguardado o tempo de 16 a 18 horas, foi aplicada uma força de rotação no equipamento e verificado o torque necessário para o descolamento das camadas. Para marcação dos pontos, após a medição, evitou-se marcar onde a superfície estivesse muito deteriorada ou com resíduos de óleo.
Seguiu-se o seguinte roteiro de trabalho:
1) interditar meia pista com cones; 2) fazer a locação dos pontos e marcação com spray; 3) misturar 5 colheres do componente A e 10 colheres do componente B da cola usada; 4) limpar o ponto; 5) espalhar cola no disco de metal e na superfície; 6) após verificar a não movimentação do disco, retirar os cones e liberar o tráfego; 7) após 18 horas do momento da colagem retornar ao local, instalar o DIPEA com o torquímetro acoplado e exercer tensão de torção no sentido horário até que seja arrancada uma camada; 8) ler o valor apontado no torquímetro e fazer registro fotográfico com identificação numérica do ponto e análise preliminar da espessura da camada arrancada; 9) limpeza dos discos.
3.3.2 Limpeza dos discos
Na limpeza dos discos, a remoção da cola e da camada asfáltica só foi possível com o uso do removedor pastoso Maxi Rubber, com uso luvas e pincel, por ser corrosivo, como mostra a Figura 8. Normalmente, a remoção completa foi alcançada após 2 a 4 passadas do removedor com intervalo de 2 horas, e retirada com uso de espátula do material amolecido. A lavagem final foi feita com lã de aço e detergente.
4 Apresentação e análise dos resultados
Os resultados foram obtidos a partir do arrancamento de 36 pontos, distribuídos igualmente em três quarteirões, sendo 4 pontos transversais nas regiões do início, meio e fim da quadra.
Os ensaios foram realizados no período de 10 a 16 de junho de 2017. A colagem dos discos foi feita a partir da 00h00min, e, ainda com o trânsito interditado, aguardou-se a secagem até aproximadamente às 4h00min. A temperatura média no local foi de 20ºC, o que facilita a secagem da cola. O arrancamento foi realizado no dia posterior à colagem, por volta das 18h00min, para que a temperatura do asfalto estivesse mais amena, e, assim, diminuir a influência da temperatura no desprendimento da camada.
Separou-se os trechos em regiões, como mostra a Tabela 1.
Tabela 1: Divisão das regiões / identificação Identificação Região
AC Aceleração
LF Livre de fluxo
LF_E Livre de fluxo / próximo à esquina
AC/FR_R Aceleração / Frenagem / próximo à rotatória
Figura 6: Disposição dos pontos FONTE: Acervo particular, 2017.
Figura 8: Limpeza dos discos FONTE: Acervo particular, 2017.
Figura 7: Materiais utilizados FONTE: Acervo particular, 2017.
Todos os valores de torque encontrados estão dispostos na Figura 9. O valor médio de torque foi de 5N.m e o desvio padrão de 1,8.
4.1 Levantamento da trilha de roda
Ao longo do alinhamento da trilha de roda os valores encontrados de torque necessário para o arrancamento foram relativamente baixos se comparados com valores da borda.
A Figura 10 apresenta os valores para as trilhas de roda externa e interna.
Figura 10 – Trilha de roda interna e externa Fonte: Acervo Particular (2017)
Percebe-se que nas regiões de aceleração e frenagem os torques das trilhas de roda interna são menores que os da trilha externa. Pode-se atrelar estes resultados ao fato de que com um raio de giração menor, maior o esforço aplicado pelo contato entre o pneu e o pavimento, proporcionando um desgaste entre a ligação das camadas de revestimento e recapeamento. É possível explicar tal fato relacionando o conceito da força tangencial, responsável por alterar o módulo da velocidade, juntamente com a força centrípeta, responsável por alterar a direção da velocidade. Como esta última depende da razão da velocidade ao quadrado sobre o raio, quanto menor o raio, maior a
aceleração e maior a força tangencial aplicada à superfície (CORRADI et al., 2010).
Nota-se que ao aproximar-se da região da rotatória – AC/FR_R, com área de frenagem e aceleração concomitante, há um distanciamento dos valores, mas o arrancamento se deu até a camada de pavimento antigo, com média de 4 cm de profundidade, sugerindo que a aderência foi eficaz.
Ao fim do primeiro quarteirão e início do segundo – nos subtrechos LF_E1 e LF2, o torque foi considerado baixo, chegando a 0, e em dois pontos a camada arrancada foi tão fina, que pode-se considerar que quase não havia mais camada de recuperação. O terceiro quarteirão, que antecede a rotatória com a Avenida da Dom Henrique Froelich, apresentou valores satisfatórios na trilha de roda. Dos 6 pontos do quarteirão, em 5 deles obteve-se arrancamento de agregado do pavimento antigo, com pontos que chegaram a 5cm de material arrancado, sugerindo que houve boa aderência entre as camadas.
4.2 Levantamento das bordas
A Figura 11 apresenta os valores encontrados para as bordas internas e externas.
Figura 11 – borda interna e borda externa Fonte: Acervo Particular (2017)
As forças de torque necessárias para arrancar os pontos nas bordas foram maiores que as encontradas na trilha de roda, o que sugere que as camadas estão melhor aderidas nas bordas do que na trilha de roda. Entende-se que a aderência entre as camadas nas bordas é mais eficiente pela quantidade de agregado que foi arrancado em vários pontos, como mostra Figura 12, do ponto locado na borda externa do subtrecho LF_E1, onde o torque de arrancamento foi de 12 N.m e a profundidade arrancada chegou à 5cm. Além disso, os pontos situados nas bordas que tiveram arrancamento apenas da camada de recapeamento, apresentaram uma espessura de camada muito superior às espessuras da trilha de roda. Enquanto a média das espessuras na trilha de roda de 1,5mm, a média nas bordas foi de 3mm. A Figura 13, mostra o ponto situado na borda externa do subtrecho LF2, com espessura arrancada de 5 mm.
Figura 9: Levantamento de todos os pontos FONTE: Acervo particular, 2017.
4.3 Área de frenagem e aceleração
O primeiro subtrecho – AC, corresponde a área apenas de aceleração e intenso desgaste proporcionado pelo trafego que normalmente sai da avenida das Embaúbas e vira para avenida dos Ingás.
O último subtrecho – AC/FR_R, corresponde a uma área de frenagem e aceleração concomitantes, pois, antecede o cruzamento com a Avenida da Dom Henrique Froelich, realizado por uma rotatória. Acredita-seque a aderência seja menor em áreas que predominam somente aceleração, quando comparadas a regiões em que se tem aceleração e frenagem. Sugere-se que os carros aceleram perto da rotatória a partir de uma velocidade praticamente nula, em virtude da parada obrigatória, enquanto na Avenida das Embaúbas estes estão acelerando com uma velocidade já adquirida.
5 Conclusões
Como não há um espectro de valores de arrancamento que permita definir quão boa é a aderência entre as camadas, considerou-se que os pontos em que houve arrancamento da camada antiga representam a região em que a aderência entre as camadas foi eficaz, ou seja, a camada de revestimento e de recapeamento formaram uma única camada.
Neste contexto, sugere-se que o valor do torque está pouco relacionado com a capacidade de aderência entre as camadas, pois, em muitos pontos com valor de torque alto, na faixa de 7 N.m., a camada arrancada foi delgada, cerca de 2mm, e, em outros casos, com mesma faixa de valor de torque foi possível observar arrancamento da camada antiga.
No quarteirão do meio, onde o fluxo é livre e tem pouca área de frenagem para virar à direita, embora o valor de torque seja baixo, a maioria dos pontos arrancou camadas mais espessas.
Considerando a sugestão dos autores que fundamentam esta pesquisa, é importante que seja aplicada uma pintura de ligação entre as camadas antes da execução do recapeamento, para que seja possível alcançar melhor aderência. Nesse sentido, percebe-se que não houve aplicação desta pintura, ou, se houve, foi insuficiente e, por isso, os resultados de aderência são insatisfatórios, assim, possibilitarão o surgimento de trincas precoces por fadiga.
Embora os resultados ainda sejam imprecisos, sugere-se que, como a trilha de roda estaria muito mais desgastada que as bordas, a superfície na trilha é muito lisa antes do recapeamento, e as bordas estão mais rugosas. Com isso, na execução do recapeamento, a superfície mais lisa pouco adere à nova camada, enquanto a superfície mais rugosa adere melhor ao recapeamento.
Por fim, acredita-se que a boa aderência entre as camadas independem da compactação oriunda do tráfego pós execução do recapeamento, e provavelmente depende intimamente do estado de rugosidade da superfície do antigo pavimento.
Sugestões para trabalhos futuros
A partir das considerações desta pesquisa e a inexistência de demais estudos com a mesma metodologia, sugere-se que os próximos estudos avaliem trechos recapeados com técnica TSD e CBUQ, além de buscar conhecimento prévio sobre o estado do pavimento antes do recapeamento principalmente no que se refere a micro e macro textura.
Sugere-se também novos ensaios seguindo a mesma metodologia em pavimentos com diferentes tempos de execução.
Agradecimentos
Primeiramente à Deus, pelo dom da vida e por me dar saúde, sabedoria e discernimento para trilhar esse caminho.
Aos meus pais, Davi e Marineide, pelo apoio sempre, seja financeiro, de transporte, ou qualquer ajuda. Ao meu pai em especial por ter me ajudado na realização desta pesquisa.
Ao meu esposo, Endryl, pelo apoio constante, passando noites em claro ao meu lado, e compreendendo os vários finais de semana e feriados de estudo.
À minha orientadora, Prof. Ana Elza, por ser professora, amiga e sempre compreensiva. Por acreditar nesta pesquisa e compartilhar seu conhecimento.
Figura 13: Arrancamento de espessa camada de recapeamento
Fonte: Acervo particular, 2017. Figura 12: Arrancamento da camada antiga
À minha colega de faculdade, Katiane, por muitas vezes iluminar meus pensamentos e me auxiliar tantas vezes.
À Secretaria Municipal de Trânsito, por conceder de forma amigável a interdição da avenida por vários dias, bem como o empréstimo dos cones e coletes refletivos. À Universidade do Estado de Mato Grosso, pela oportunidade de formação acadêmica e crescimento profissional.
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CORRADI, Wagner et al. Fundamento de Física I. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2010, 514f.
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