PATRÍCIA NUNES FERREIRA
ESTUDO DA UTILIZAÇÃO DE REVESTIMENTOS
ASFÁLTICOS DELGADOS A QUENTE PARA PAVIMENTOS
TIPO BBTM NO BRASIL
SÃO PAULO
2006
TESE APRESENTADA À ESCOLA
POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO
PAULO PARA A OBTENÇÃO DO TÍTULO DE DOUTOR EM ENGENHARIA DE
Livros Grátis
http://www.livrosgratis.com.br
PATRÍCIA NUNES FERREIRA
ESTUDO DA UTILIZAÇÃO DE REVESTIMENTOS
ASFÁLTICOS DELGADOS A QUENTE PARA PAVIMENTOS
TIPO BBTM NO BRASIL
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO:
ENGENHARIA DE TRANSPORTES
ORIENTADOR:
PROF. LIVRE-DOCENTE
LIEDI LÉGI BARIANI BERNUCCI
SÃO PAULO
2006
TESE APRESENTADA À ESCOLA
POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO
PAULO PARA A OBTENÇÃO DO TÍTULO DE DOUTOR EM ENGENHARIA DE
FERREIRA, P. N. Estudo da utilização de revestimentos asfálticos delgados a quente para pavimentos tipo BBTM no Brasil. 2006. 200f. Tese de doutorado (Doutorado em Engenharia de Transportes) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo.
ERRATA
Folha Linha Onde se lê Leia-se
14 23 Classe 2: 20 a 25% Classe 2: 18 a 25% 52 8 Outro fator corresponde aos ensaios de controle de BBTM no Brasil, aos quais devem ser acrescidas medidas do volume de vazios de corpos-de-prova broqueados, Portanto, poder-se-ia acrescentar aos ensaios de controle do BBTM no Brasil medidas do volume de vazios de corpos-de-prova broqueados, 72 1 A curva teórica do BBTM A curva do traço do BBTM
85 24 estudo de manutenção projeto de restauração 87 1 estudo de manutenção projeto de restauração
111 14 O ECF é composto
O ECF é um microrrevestimento asfáltico composto 119 16 controle exterior (LRPC de Autun)
controle externo – laboratório
fiscalizador da obra (LRPC de Autun) 127 10 e 19 ..., adotado no para ..., adotado para
153 13 ...LCPC.
...LCPC. A escala de rugosidade
corresponde ao perfil original do agregado com suas respectivas asperezas e a escala de ondulação
corresponde ao perfil constituído de
segmentos que ligam os picos do perfil original dos agregados (DO, 2004). 160 20 Tabela 4.14. (1)Após a redução de 2% no teor de ligante asfáltico Tabela 4.14. (1)Após a redução de 0,2% no teor de ligante asfáltico
Folha Linha Onde se lê Leia-se
169 5 nora, norma,
179 7 é exatamente foi exatamente
180 18 foi, foi
185 3 e 8 2% 7%
191 5 tendência alisar tendência de alisar 192 28 ..., embora a mesma avaliação em misturas não compactadas. ..., embora a mesma avaliação não tenha sido feita em misturas não compactadas em laboratório. 199 1 DO, Minh-Tan. Contribuition des échelles de texture routière à l’adhérence des chaussées. Nantes, FR: LCPC –
Laboratoire Central des Ponts et
Chaussées, 2004. 86 p.
FICHA CATALOGRÁFICA
Ferreira, Patrícia Nunes
Estudo da utilização de revestimentos asfálticos delgados a quente para pavimentos tipo BBTM no Brasil / P.N. Ferreira. -- São Paulo, 2006.
200 p.
Tese (Doutorado) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Departamento de Engenharia de Transportes.
1.Revestimentos asfálticos delgados a quente I.Universidade de São Paulo. Escola Politécnica. Departamento de Engenharia de Transportes II.t.
À minha querida mãe Raimunda, minha maior incentivadora.
O presente trabalho foi realizado com o auxílio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo – FAPESP.
AGRADECIMENTOS
Antes de agradecer a todas as pessoas e organismos que fizeram parte desta longa caminhada que se encerra e que está representada por este texto, agradeço a Deus que me deu forças para superar os obstáculos e as pedras que se opuseram à realização desta missão.
À FAPESP, pelo apoio financeiro.
À FINEP/PETROBRÁS pelo projeto CTPETRO-PAVIMENTOS pelo apoio à pesquisa.
Ao Laboratório de Tecnologia de Pavimentação da Escola Politécnica da
Universidade de São Paulo.
Ao Departamento de Engenharia de Transportes da Escola Politécnica da
Universidade de São Paulo.
Ao Laboratoire Central des Ponts et Chaussées – LCPC Centro de Nantes.
À empresa SCREG BELGIUM, representada por Mr. Yves Decoene e Mr. Johan Trigalez.
Ao Centro de Pesquisa e Desenvolvimento em Construção Civil do Departamento
de Construção Civil da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo.
À empresa ENGELOG S.A., representada pelo Eng. Décio de Souza
À empresa SERVENG-CILVISAN S.A.
Agradeço à Profa Liedi Légi Bariani Bernucci, orientadora deste trabalho, pelas
oportunidades, pela confiança e pelas lições, aprendizado que levarei tanto para minha vida profissional quanto pessoal.
Ao Mr. Yves Brosseaud, chefe da Seção Auscultation, Gestion et Entretien des
Routes, orientador dos meus dois estágios no LCPC (Centro de Nantes), por sua
colaboração e dedicação para o bom desenvolvimento deste trabalho, a quem adresso minha admiração.
Ao Eng. Octávio de Souza Campos pelas sugestões que enriqueceram este trabalho.
Ao Prof. José Alberto Quintanilha e Eduardo Jun Shinohara pelo auxílio na análise estatística.
Ao Prof. Orlando Strambi por sua solicitude.
Aos mestres e amigos Prof. Leto Momm e Prof. Antônio Fortunato Marcon pelo incentivo constante.
Agradeço aos colegas do LTP, que durante esses três anos de convivência partilharam muito mais do que idéias sobre técnicas de pavimentação e que hoje, também podem dispor da minha amizade: Edson de Moura, Diomária Santos,
Erasmo Alves, Walter Canales, Patrícia Barboza, Rosângela Motta, Fabiana da Conceição, Sidney Isidro Jr., Moisés Abdou e Pedro Lyra. Também agradeço à
amiga Simonne Amaral que fazia parte desta equipe no primeiro ano do curso de doutorado.
À Divisão MSC (Matériaux et Structures des Chaussées) do LCPC – Centro de Nantes: Mr. Christian Such (Chefe da Divisão), à Mme Chantal de la Roche (Chefe da Seção LMR – Liants et Matériaux Routiers) e ao Mr. Francis Moutier, sempre solícito aos meus questionamentos sobre a PCG e sobre a metodologia francesa; aos colaboradores Nathalie Juignet e Jacques Kerveillant, aos técncos Mr. François
Travers, Olivier Burban, René Guilloux, Sébastien Bouisson, Tanoë Porquet, Cédric Petiteau e Stéphane Bouron; aos doutorandos e pesquisadores da divisão
MSC (Régis, Alain, Nam, Samad, Smail, Sergio, Rami e Pierre), que além de colegas se tornaram amigos valorosos.
À Divisão ESAR (Entretien, Sécurité et Acoustique des Routes): Mr. Philippe Lepert
(Chefe da Divisão), Mr. Minh-Tan Do (Chefe da Seção Surface des Chaussées et
Dynamique des Véhicules) e Mr. Paul Marsac.
Ao Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées (LRPC) da cidade de Angers: Mr.
Philippe Tijou, Mr. André Onillon e toda equipe da Seção de Pavimentação.
Ao Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées (LRPC) da cidade de Autun: Mme
Louisette Wendelling, Mr Jean-Luc Vitrac, aos técnicos Mr. Michel Bernard, Eric Maguet, Pascal Gineys et Michel Pawilik.
À Concessionária Autoroutes Paris Rhin Rhône (SAPRR) e à empresa APPIA
Revillon/GERLAND Savoie-Léma, que me autorizaram a acompanhar as obras de
restauração da camada de rolamento da Auto-estrada A6.
Agradeço à minha família, que nem sempre pôde estar ao meu lado durante esta caminhada, mas que o fez em pensamento e em forma de incentivo, de maneira especial à minha mãe, Raimunda, que jamais duvidou da realização deste sonho, cuja ajuda foi fundamental para que eu pudesse realizá-lo.
Ao meu querido Samuel, que durante os dois últimos anos deste trabalho me dedicou uma atenção muito especial, que foi capaz de transpor barreiras geográficas e que se fazia presente nos momentos mais difíceis, sempre com a paciência, o amor e o carinho que o momento exigia. Merci Chéri!
RESUMO
A tese apresenta o estudo de revestimentos asfálticos delgados a quente para pavimentos rodoviários do tipo BBTM, nas graduações 0/6 e 0/10, com diâmetro nominal máximo de 6 mm e 10 mm, respectivamente. Este estudo introduz uma nova tecnologia de restauração de pavimentos no Brasil e identifica as possíveis adaptações para a execução, aplicação e controle tecnológico para a utilização do BBTM em rodovias brasileiras de tráfego intenso e pesado. As atividades experimentais foram desenvolvidas no Brasil, no Laboratório de Tecnologia de Pavimentação da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (LTP/EPUSP) e na França, no Centro de Nantes do Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC). Além dos ensaios de dosagem da metodologia francesa (Ensaio PCG, Ensaio Duriez, Ensaio de Deformação Permanente e Evolução da Macrotextura) e ensaios suplementares (Ensaio Cântabro e a avaliação da textura sem contato - raio laser) em laboratório, a tese descreve o acompanhamento das obras de restauração (produção em usina, aplicação e controle tecnológico) de duas rodovias, uma no Brasil em BBTM 0/10, a Rodovia Presidente Castelo Branco e outra na França em BBTM 0/6, a Auto-estrada A6 (Paris-Lyon). No LTP foram realizados os ensaios disponíveis para a dosagem das misturas de BBTM (exceção feita à PCG) e o Ensaio Cântabro (resistência ao desgaste por abrasão). Essas misturas apresentaram resultados satisfatórios de resistência ao dano à umidade induzida, à deformação permanente e pequena redução da macrotextura durante a simulação do tráfego em laboratório. No LCPC, foram produzidas misturas de BBTM 0/6 e BBTM 0/10 (traço utilizado na Rodovia Presidente Castelo Branco), as quais apresentaram bons resultados de resistência à deformação permanente e pouca alteração da macrotextura. Ao comparar os traços de BBTM 0/10 verificou-se que garantir a descontinuidade na distribuição granulométrica das misturas é tão importante quanto atender os limites de porcentagem de vazios recomendados pelas normas. Durante as obras de restauração da rodovia brasileira foram fabricadas, com o BBTM 0/10 produzido na usina, placas para o ensaio de deformação permanente e avaliação da macrotextura, além de corpos-de-prova Marshall para investigar a possível quebra de agregados durante a compactação. Constatou que a Metodologia Marshall apresenta limitações para a dosagem de misturas asfálticas descontínuas. As avaliações da macrotextura identificaram uma certa heterogeneidade no início da obra. Simultaneamente às obras de restauração da rodovia francesa, foram feitos ensaios de verificação da dosagem em laboratório. A partir das avaliações da textura com o raio laser de placas extraídas do pavimento e fabricadas em laboratório, concluiu-se que o método de compactação empregado em laboratório é suficientemente representativo da compactação em campo.
Palavras-chave: pavimento, revestimento asfáltico delgado a quente, BBTM, mistura asfáltica descontínua.
ABSTRACT
This thesis presents a study of very thin pavement wearing courses using gap-graded hot asphalt mixes (BBTM – Béton Bitumineux Très Mince), French gradations 0/6 and 0/10, with nominal maximum diameter of 6mm and 10mm, respectively. The research introduces a new technique of pavement maintenance in Brazil and identifies the adjustments required in the manufacturing and application processes, and in field control activities related to the use of BBTM in heavy traffic roads in Brazil. This research was conducted in Brazil, at the Laboratory of Pavement Technology of the Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (LTP/EPUSP) and in France, at the Laboratoire Central des Ponts et Chaussées in Nantes. The thesis describes the French standard laboratory tests performed (PCG – giratory compactor shear test, Duriez test, the wheel tracking rutting test and an evaluation of surface characteristics) and supplementary essays (Cantabro test and texture evaluation by laser machine), as well as field control activities conducted during pavement construction in two roads: one using BBTM 0/10 as wearing course in Rodovia Castelo Branco, in Brazil, other on the Auto-route A6 (Lyon-Paris), in France, using BBTM 0/6. Laboratory tests conducted in Brazil, at the LTP, included most of those required to design the BBTM, except the PCG test, and a tentative evaluation of cohesion and water damage by the Cantabro test. BBTM mixtures produced at LTP have shown satisfactory results concerning moisture-induced damage, rutting, and the changes in macrotexture when submitted to a laboratory traffic simulator. At the LCPC, in France, tests for the design of BBTM 0/6 and BBTM 0/10 (using the same gradation of Rodovia Castelo Branco wearing course) were conducted. Results have also been satisfactory concerning rutting and evolution of macrotexture. Comparison of BBTM 0/10 mixtures with different grading curves indicated that maintaining the gap-grade for BBTM is as important as respecting the limits on void percentage set on French standards. Field control activities on the BBTM 0/10 test track of Rodovia Presidente Castelo Branco were conducted during the stages of mixture manufacturing, application and after conclusion of the asphalt layer, including extraction of samples to determine the percentage of voids. A significant heterogeneity in macrotexture was observed in the initial stages of the works. Samples of plant-manufactured mixtures were tested for rutting and assessment of changes in macrotexture. Similar samples were also used to verify the feasibility of using a compaction procedure following Marshall test standards for BBTM design; the results show the limitation of using Marshall methodology for the design of gap-graded mixtures, due to breaking of the aggregates. Field control activities performed during the pavement maintenance of the A6 (Lyon-Paris) expressway included similar tests and additional testing for the verification of mix design. Surface texture of laboratory-produced and field samples was assessed using a laser scanner; results indicate that compaction obtained in the laboratory satisfactorily reproduces field compaction.
RÉSUMÉ
Le travail de thèse présenté ici est une étude des enrobés bitumineux à chaud très minces (BBTM) de granularité 0/6 et 0/10 dans le but d’introduire ce nouveau type de technologie pour l´entretien des routes brésiliennes à fort trafic. Cette étude identifie les possibles adaptations pour la production, la mise en oeuvre sur chantier et les essais de contrôle pour l´utilisation de tels BBTM. Les activités expérimentales ont été développées au Brésil, au sein du Laboratório de Tecnologia de
Pavimentação de l´Escola Politécnica de l’Universidade de São Paulo
(LTP/EPUSP) et en France, au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées – Centre de Nantes. En plus des essais classiques de formulation (Essai PCG, Essai Duriez, Orniérage, évaluation de la macrotexture) et de quelques essais supplémentaires en laboratoire (essai Cantabre et évaluation de la texture sans contact), cette thèse décrit les activités, de laboratoire et de contrôle sur chantier, entreprises lors du suivi des travaux de renouvellement des couches de roulement de deux routes: une au Brésil avec un BBTM 0/10 (Rodovia Presidente Castelo Branco) et une autre en France pour un BBTM 0/6 (Autouroute A6). Les essais de formulation (excepté l´essai PCG) et l’essai de Cantabre pour la tenue à l´eau ont tous été réalisés au LTP. Les mélanges de BBTM conçus au LTP présentent des résultats de résistance à l´orniérage, de tenue à l´au et de perte de macrotexture (pendant la simulation de trafic en laboratoire) qui sont satisfaisants. Les formulations de BBTM 0/6 et de BBTM 0/10 (formule du BBTM 0/10 de l´Auto-route Presidente Castelo Branco) testées en France ont également donné de bons résultats d´orniérage et de perte de macrotexture. Pour la formulation du BBTM 0/10, ces essais ont montré la nécessité d´assurer la discontinuité granulométrique des mélanges étudiés et pas seulement le pourcentage de vides établie par les normes. Pendant le suivi du chantier de l´Autoroute Castelo Branco, des échantillons du mélange produit à la centrale d´enrobage nous ont servi à la réalisation de plaques (pour effectuer des essais d´orniérage et évaluer la macrotexture) et d’éprouvettes Marshall (pour vérifier la fracturation des granulats lors du compactage). Ces résultats ont montré les limites de la Méthodologie Marshall pour la formulation de enrobés à granulométrie discontinue en raison de la fracturation des granulats. Les essais de macrotexture montre, eux, une macrotexture très hétérogène au début du chantier. En parallèle du suivi du chantier de l´Autoroute A6, la vérification de la formule a été effectuée en laboratoire. La comparaison de la texture par une méthode sans contact (rayon laser) entre des plaques prélevées sur le chantier et des plaques fabriquées en laboratoire, amène à la conclusion que la méthode de compactage utilisée en laboratoire est assez représentative de celle sur chantier.
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS... i
LISTA DE TABELAS... ix
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS... xi
1. INTRODUÇÃO... 1
1.1 ENQUADRAMENTO TEMÁTICO... 1
1.2 OBJETIVOS... 8
1.3 DESENVOLVIMENTO DA TESE... 9
1.4 ORGANIZAÇÃO DA TESE... 10
2. BBTM (BÉTON BITUMINEUX TRÈS MINCE)………...………… 12
2.1 BREVE HISTÓRICO... 12
2.2 CLASSES DE BBTM E PROPRIEDADES GERAIS... 14
2.3 ESPECIFICAÇÕES... 18
2.4 MATERIAIS PARA O BBTM... 21
2.4.1 AGREGADOS... 21
2.4.2 LIGANTES ASFÁLTICOS... 23
2.5 PROJETO DA MISTURA... 25
2.5.1 MÉTODO DO PROF. DURIEZ – TEOR DE LIGANTE ASFÁLTICO CALCULADO... 28
2.5.2 PRENSA DE COMPACTAÇÃO A CISALHAMENTO GIRATÓRIO (PCG3 - PRESSE À CISAILLEMEMT GIRATOIRE)... 30
2.5.3 ENSAIO DURIEZ – DANO POR UMIDADE INDUZIDA... 34
2.5.4 DEFORMAÇÃO PERMANENTE E EVOLUÇÃO DA MACROTEXTURA... 35
2.6 PRODUÇÃO DA MISTURA... 43
2.7 EXECUÇÃO... 44
3. MATERIAIS PESQUISADOS, RESULTADOS E DISCUSSÃO DOS
ENSAIOS DE DOSAGEM... 53
3.1 INTRODUÇÃO... 53
3.2 MISTURAS DE BBTM ESTUDADAS NO LABORATOIRE CENTRAL DES PONTS ET CHAUSSÉES – LCPC CENTRO DE NANTES... 53
3.2.1 MATERIAIS PÉTREOS E LIGANTES ASFÁLTICOS (LCPC)... 54
3.2.2 DOSAGEM DO BBTM 0/6 (LCPC)... 55
3.2.3 DOSAGEM DO BBTM 0/10 (LCPC)... 64
3.3 MISTURAS DE BBTM ESTUDADAS NO LABORATÓRIO DE TECNOLOGIA DE PAVIMENTAÇÃO - EPUSP... 69
3.3.1 MATERIAIS PÉTREOS E LIGANTES ASFÁLTICOS (LTP)... 69
3.3.2 DOSAGEM DO BBTM 0/6 (LTP)... 71
4. ESTUDOS DE CASOS... 84
4.1 INTRODUÇÃO... 84
4.2 ACOMPANHAMENTO DA RESTAURAÇÃO DO REVESTIMENTO DA AUTO-ESTRADA A6 (PARIS LYON) EM BBTM 0/6... 84
4.2.1 HISTÓRICO DO TRECHO... 85 4.2.2 SOLUÇÃO DE RESTAURAÇÃO – BBTM 0/6... 87 4.2.3 MATERIAIS... 88 4.2.4 VERIFICAÇÃO DA DOSAGEM... 93 4.2.5 PRODUÇÃO... 104 4.2.6 EXECUÇÃO... 108
4.2.7 ENSAIOS DE CONTROLE TECNOLÓGICO... 120
4.2.7.1 VERIFICAÇÃO DA GRANULOMETRIA E DO TEOR DE LIGANTE ASFALTICO.. 121
4.2.7.2 EXTRAÇÃO DE CORPOS-DE-PROVA DO PAVIMENTO... 124
4.2.8 AVALIAÇÃO DA MACRO E DA MICROTEXTURA EM LABORATÓRIO
(AVALIAÇÃO ÓPTICA SEM CONTATO)... 125
4.3 TRECHO EXPERIMENTAL DE BBTM 0/10 NA RODOVIA PRESIDENTE CASTELO BRANCO... 155
4.3.1 MATERIAIS... 156
4.3.2 DOSAGEM... 158
4.3.3 PRODUÇÃO... 163
4.3.4 EXECUÇÃO... 165
4.3.5 ENSAIOS DE CONTROLE TECNOLÓGICO... 169
4.3.5.1 AVALIAÇÃO DA MACROTEXTURA – MÉTODO DA MANCHA DE AREIA... 170
4.3.5.2 AVALIAÇÃO DO QUOCIENTE DE IRREGULARIDADE E ÍNDICE DE GRAVIDADE GLOBAL... 171
4.3.5.3 AVALIAÇÃO DO AFUNDAMENTO NA TRILHA DE RODA... 176
4.3.6 VERIFICAÇÃO DA GRANULOMETRIA (QUEBRA DE AGREGADOS NA COMPACTAÇÃO MARSHALL) – EXTRAÇÃO DE LIGANTE ASFALTICO... 178
5. DISCUSSÕES E CONCLUSÕES... 185
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 194
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 – Esquema do princípio de funcionamento da PCG3 (LCPC, 2003) .. 31
Figura 2.2 – PCG3... 32
Figura 2.3 – Mistura dentro do molde metálico... 32
Figura 2.4 – Misturadores Mecânicos... 36
Figura 2.5 – Mesa Compactadora tipo LPC... 37
Figura 2.6 –Compactação com cilindro metálico... 37
Figura 2.7 – Simulador de Tráfego – LPC... 38
Figura 2.8 – Medida dos afundamentos... 39
Figura 2.9 – Materiais para o Ensaio de Mancha de Areia... 41
Figura 2.10 – Espalhamento circular das esferas de vidro... 41
Figura 2.11 – Mancha de Areia após 3.000 ciclos... 41
Figura 2.12 – Triboroute... 42
Figura 2.13– Detalhe da sapata do Triboroute... 42
Figura 2.14 – Aspecto final do BBTM 0/10 de Ponts des Cés (França)... 46
Figura 2.15 – BBTM 0/6 e BBTM 0/10 aplicados na pista experimental do LCPC... 46
Figura 2.16 – Medida da temperatura... 47
Figura 2.17 – Pesagem do conjunto recipiente+amostra+percloretileno... 48
Figura 2.18 – Broqueamento... 49
Figure 2.19 – Corpo-de-prova extraído... 49
Figura 2.20 – Espalhamento das esferas de vidro sobre a camada de BBTM recém-acabada... 50
Figure 2.21 – Medida do diâmetro do círculo... 50
Figura 2.22 – Avaliações da macrotextura a cada 20 m... 51
Figura 2.23 – Pontos dos ensaios sobre as trilhas de roda... 51
Figura 3.1 – Distribuição granulométrica do BBTM 0/6 (LCPC)... 57
Figura 3.2 – Relação entre o módulo de riqueza (K) e o teor de ligante asfáltico para o BBTM 0/6 (LCPC)... 58
Figura 3.3 – PCG 2 (LCPC)... 59
Figura 3.4 – Compactação do BBTM 0/6 (LCPC) – PCG 2... 60
Figura 3.5 – Interior do corpo-de-prova de BBTM 0/6 (LCPC) após a compactação... 61
Figura 3.6 – Deformação permanente do BBTM 0/6 (LCPC)... 63
Figura 3.7 – Mancha de areia do BBTM 0/6 (LCPC) no ciclo 0 (a) e após 3.000 ciclos (b)... 64
Figura 3.8 – Misturador BBMAX 80... 65
Figura 3.9 – Distribuição granulométrica do BBTM 0/10 F50... 67
Figura 3.10 – Distribuição granulométrica do BBTM 0/10 F51... 67
Figura 3.11 – Distribuição granulométrica do BBTM 0/10 F52... 68
Figura 3.12 – Compactação PCG3 do BBTM 0/10 – F50, F51 e F52... 69
Figura 3.13 – Corpos-de-prova broqueados das placas – BBTM 0/6 (LTP)... 72
Figura 3.14 – Distribuição granulométrica do BBTM 0/6 (LTP)... 73
Figura 3.15 – Comparação entre a estrutura interna das placas de BBTM 0/6 fabricadas no LCPC (França) e no LTP (Brasil)... 74
Figura 3.16 – Deformação permanente das placas de BBTM 0/6 (LTP) com 5,5% e 6,0% de ligante asfáltico... 75
Figura 3.17 – Moldes para o Ensaio Duriez (LTP)... 80
Figura 3.18 – Prensa para a compactação dos corpos-de-prova do Ensaio Duriez... 80
Figura 3.19 – Corpos-de-prova Duriez... 81
Figura 3.20 – Aplicação da pressão de 47kPa nos copos-de-prova destinados à imersão em água... 81
Figura 3.21 – Corpos-de-prova em imersão em água... 81
Figura 3.22 – Ensaio de compressão simples dos corpos-de-prova Duriez... 81
Figura 3.23 – Histograma da distribuição normal das resistências à compressão simples do Ensaio Duriez do BBTM 0/6 na França e no Brasil... 83
Figura 4.1– Picnômetros vazios... 90
Figura 4.2 – Pesagem do picnômetros com suas rolhas... 90
Figura 4.3 – Óleo de parafina... 91
Figura 4.5 – Pesagem do picnômetro+parafiana+amostra... 91
Figura 4.6 – Redoma de vidro com pressão residual de 47kPa... 92
Figura 4.7 – Última pesagem... 92
Figura 4.8 – Curvas granulométricas da recomposição dos trechos experimentais de BBTM 0/6 (Auto-estrada A6)... 94
Figura 4.9 – Mistura de BBTM 0/6 pronta dentro do misturador BBMAX 25... 95
Figura 4.10 – Preenchimento dos picnômetros até 30 cm abaixo da marca de referência da rolha capilar... 97
Figura 4.11 – Preenchimento dos picnômetros até a marca de referência da rolha capilar... 97
Figura 4.12 – Compactação PCG2 das misturas de BBTM 0/6 dos trechos experimentais da Auto-estrada A6... 99
Figura 4.13– Corpos-de-prova conservados sem imersão (18 °C e 50% umidade)... 100
Figura 4.14 – Corpos-de-prova imersos em água (18 °C) por 7 dias... 100
Figura 4.15 – Rompimento por compressão simples... 101
Figura 4.16 – Corpos-de-prova após o rompimento... 102
Figura 4.17 – Mesa Compactadora (LRPC de Autun)... 103
Figura 4.18 – Simulador de Tráfego (LRPC de Autun)... 103
Figura 4.19 – Placas após 3.000 ciclos BBTM 0/6(Auto-estrada A6)... 103
Figura 4.20 – Porcentagem de afundamento do BBTM 0/6 (Auto-estrada A6).... 103
Figura 4.21 – Mancha de areia antes do início do ensaio de deformação permanente (BBTM 0/6 Auto-estrada A6)... 104
Figura 4.22 – Mancha de areia após 3.000 ciclos no Simulador de Tráfego (BBTM 0/6 Auto-estrada A6)... 104
Figura 4.23 – Área ocupada pela usina de asfalto ... 105
Figura 4.24 – Correias transportadoras que leva os agregados do silo ao tambor de secagem... 106
Figura 4.25 – Introdução dos agregados no tambor secador... 106
Figura 4.26 – Parte do tambor onde acontece o início da secagem dos agregados... 107
Figura 4.27 – Parte do tambor onde os agregados são aquecidos e em seguida
misturados ao ligante asfáltico... 107
Figura 4.28 – Silo anti-segregação (estocagem)... 107
Figura 4.29 – Carregamento dos caminhões... 107
Figura 4.30 – Pesagem dos caminhões... 108
Figure 4.31 – Chegada dos caminhões na obra... 108
Figura 4.32 – Fresagem... 109
Figura 4.33 – Camada de BBDr 0/14 existente... 109
Figura 4.34 – Geogrelha aplicada ao longo da trinca longitudinal... 110
Figura 4.35 – Detalhe da geogrelha... 110
Figura 4.36 – Aplicação do BBSG 0/10 sobre a geogrelha... 110
Figura 4.37 – Compactação do BBSG 0/10... 110
Figura 4.38 – Pintura de ligação com salgamento no acostamento (emulsão modificada + agregados na fração 4/6mm)... 111
Figura 4.39 – Caminhão com o misturador e aplicador do ECF (mistura asfáltica a frio)... 112
Figura 4.40 – Aspecto do ECF dentro de um recipiente... 112
Figura 4.41 – Aplicação do ECF... 113
Figura 4.42 – Camada de ECF pronta... 113
Figura 4.43 – Transferência da mistura do caminhão para o alimentador... 114
Figura 4.44– Transferência da mistura do alimentador para a vibroacabadora por meio de uma esteira adicional... 114
Figura 4.45 – Conjunto de grandes parafusos helicoidais e de esteiras de degraus do alimentador... 115
Figura 4.46 – Vibroacabadora de grande largura (12 m)... 115
Figura 4.47 – Conjunto de grandes parafusos helicoidais ao longo de toda a largura da vibroacabadora (a) e detalhe dos parafusos (b)... 116
Figura 4.48 – Defeito (riscos provenientes do arrancamento de parte dos agregados) ocasionados por uma falta de regulagem da mesa da vibroacabadora... 116
Figura 4.50 – Vibroacabadora situada ao lado da vibroacabadora de grande largura na execução do refúgio de superlargura... 117 Figura 4.51 – Compactação do BBTM 0/6 (três compactadores)... 118 Figura 4.52 – Compactadores o mais próximo possível da vibroacabadora... 118 Figura 4.53 – Camada de BBTM 0/6 após a pintura da sinalização
horizontal... 118 Figura 4.54 – Medida da temperatura na vibroacabadora... 121 Figura 4.55 – Coleta das amostras antes da partida dos caminhões para a obra
(controle do construtor)... 121 Figura 4.56 – Coleta da amostra da mistura na vibroacabadora
(controle exterior)... 121 Figura 4.57 – Amostra dentro do recipiente metálico... 122 Figura 4.58 – Pesagem da amostra... 122 Figura 4.59 – Amostra com percloretileno... 123 Figura 4.60 – Agitação da amostra... 123 Figura 4.61 – Lavagem dos agregados com percloretileno... 123 Figura 4.62– Agregados prontos para a secagem em estufa... 123 Figura 4.63 – Ensaio de granulometria (peneiramento)... 124 Figura 4.64 – Pesagem dos agregados... 124 Figura 4.65 – Medida do diâmetro da mancha de areia sobre o BBTM 0/6 da
Auto-estrada A6... 125 Figura 4.66 – Compactação com o cilindro metálico (LRPC de Autun)... 128 Figura 4.67 – Medida da HS das placas (a) e detalhe da textura (b)... 128 Figura 4.68 – Colocação do papel Kraft sobre a pintura de ligação... 129 Figura 4.69– Camada de BBTM 0/6 depois da primeira passagem do rolo
compactador... 129 Figura 4.70 – Recorte (a) e extração da placa (b)... 130 Figura 4.71 – Placa extraída de campo... 130 Figura 4.72 – Medida da macrotextura da placa extraída ... 130 Figura 4.73 – Extração dos corpos-de-prova (a) e detalhe da placa após o
broqueamento (b)... 133 Figura 4.74 – Corpos-de-prova extraídos (φ = 225 mm e espessura = 40 mm).... 133
Figura 4.75 – Equipamento Wehner & Schulze... 134 Figura 4.76 – Polimento (cones revestidos de borracha)... 134 Figura 4.77 – Etapa de frenagem... 134 Figura 4.78 – Sapatas de frenagem... 134 Figura 4.79 – Detalhe do desgaste das sapatas de frenagem... 134 Figura 4.80 – Coeficiente de atrito (µestado inicial)... 136
Figura 4.81 – Histograma distribuição normal do coeficiente de atrito WS... 140 Figura 4.82 – Gráfico dos limites máximos, mínimos e média do coeficiente de
atrito das amostras – Interval Plot... 141
Figura 4.83 – Equipamento de medida da macrotextura sem contato – raio laser 142 Figura 4.84 – Imagens em 3D das amostras extraídas das placas de BBTM 0/6.. 145 Figura 4.85 – Relação entre HS e Sq... 146 Figura 4.86 – Relação entre Sq e Ssk... 147 Figura 4.87 – Relação entre HS e Sq das placas antes e depois do ensaio de
deformação permanente... 148 Figura 4.88 – Imagens em 3D das placas de deformação permanente – modo de
compactação Cooperação Franco-Alemã Coëx/LCPC... 149 Figura 4.89 – Imagens em 3D das placas de deformação permanente – modo de
compactação LCPC... 149 Figura 4.90 – Relação entre Sq e Ssk das placas submetidas ao ensaio de
deformação permanente... 150 Figura 4.91 – PênduloBritânico... 152 Figura 4.92 – Detalhe da sapata de borracha... 152 Figura 4.93 – Comparação entre as sapatas... 152 Figura 4.94 – Evolução do coeficiente de atrito BPN em função do polimento... 152 Figura 4.95 – Equipamento de micromedidas Stil... 153 Figura 4.96 – Resultados do cálculo sobre o perfil de rugosidade... 154 Figura 4.97 – Resultados do cálculo sobre o perfil de ondulação... 154 Figura 4.98 – Distribuição Granulométrica do BBTM 0/10 – Trecho
Experimental e Rodovia Presidente Castelo Branco... 158 Figura 4.99 – Mistura acomodada no molde para a compactação com o cilindro
Figura 4.100 – Interior da placa de BBTM 0/10... 161 Figura 4.101 – Simulador de Tráfego LPC (LTP/EPUSP)... 162 Figura 4.102 – Deformação permanente da mistura de BBTM 0/10 do Trecho
Experimental... 162 Figura 4.103 – Mancha de areia ciclo 0 BBTM 0/10 do Trecho Experimental.... 163 Figura 4.104 – Mancha de areia 3.000 ciclos BBTM 0/10 do Trecho
Experimental... 163 Figura 4.105 – Usina Gravimétrica SERVENG-CILVISAN... 164 Figura 4.106 – Tela de controle das atividades da Usina Gravimétrica... 164 Figura 4.107 – Primeira mistura de BBTM 0/10... 165 Figura 4.108 – Trecho experimental imprimado... 166 Figura 4.109 – Pintura de ligação do trecho da Rodovia Presidente Castelo
Branco... 166 Figura 4.110 – Vibroacabadora Voëgele na aplicação do BBTM 0/10 no
Trecho Experimental (a) e detalhe do ski para o controle da
planicidade (b)... 166 Figura 4.111– Vibroacabadora Voëgele utilizada na aplicação do BBTM do
trecho da Rodovia Presidente Castelo Branco... 167 Figura 4.112 – Rolo compactador de chapa sem vibração – BBTM 0/10 do
Trecho Experimental... 167 Figura 4.113 – Compactadores utilizados no trecho da Rodovia Presidente
Castelo Branco... 168 Figura 4.114 – Lubrificação dos rolos de chapa com água... 168 Figura 4.115 – Detalhe da textura superficial do BBTM 0/10
Trecho Experimental... 168 Figura 4.116 – Visão geral da camada de BBTM 0/10 concluída em uma das
faixas da Rodovia Presidente Castelo Branco... 169 Figura 4.117 – Resultados de Mancha de Areia (HS) do BBTM 0/10 da
Rodovia Presidente Castelo Branco... 171 Figura 4.118 – Perfilômetro CiberLaser... 172
Figura 4.119 – Quociente de irregularidade na faixa 1 (esq) da pista oeste da Rodovia Presidente Castelo Branco antes e após BBTM 0/10
(Fonte: Empresa Serveng-Cilvisan)... 174 Figura 4.120 – Quociente de irregularidade na faixa 2 (central) da pista oeste da
Rodovia Presidente Castelo Branco antes e após BBTM 0/10
(Fonte: Empresa Serveng-Cilvisan)... 175 Figura 4.121 – Quociente de irregularidade na faixa 3 (dir) da pista oeste da
Rodovia Presidente Castelo Branco antes e após BBTM 0/10
(Fonte: Empresa Serveng-Cilvisan)... 175 Figura 4.122 – Treliça para a avaliação da flecha na trilha de roda
(DNER 08/94 -PRO)... 177 Figura 4.123 – Aparelho Soxhlet instalado no LTP... 179 Figura 4.124 – Verificação da granulometria de corpos de prova Marshall de
BBTM0/10 compactados com 40, 50 e 75 golpes
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 – Distribuição do BBTM na malha viária francesa... 12 Tabela 2.2 – Porcentagem de utilização do BBTM em países europeus, exceto a
França... 13 Tabela 2.3 – Composição do BBTM (BROSSEAUD et al., 1997 b)... 15 Tabela 2.4 – Valores do módulo de riqueza (K) para o BBTM
(XP P 98 137, 2001)... 19 Tabela 2.5 – Porcentagem de vazios (XP P 98 137, 2001)... 20 Tabela 2.6 – Características mecânicas (XP P 98 137, 2001)... 21 Tabela 2.7 - Características dos ligantes asfálticos convencionais franceses
(EN 12591, 1999)... 24 Tabela 2.8 – Níveis de dosagem das misturas asfálticas.francesas... 26 Tabela 2.9 – Superfície específica dos agregados (LPC, 2004)... 29 Tabela 2.10 – Principais características da PCG 3 (LCPC, 2003)... 31 Tabela 2.11 – Classificação da macrotextura (NF 98 216-1, 1992)... 40 Tabela 2.12 – Temperatura de espalhamento (XP P 98 137, 2001)... 45 Tabela 3.1 – Distribuição granulométrica dos agregados – BBTM 0/6 (LCPC)... 56 Tabela 3.2 – Proporção de cada fração de agregado na composição do
BBTM 0/6 (LCPC)... 56 Tabela 3.3 – Distribuição granulométrica das curvas de BBTM 0/6 (LCPC)... 57 Tabela 3.4 – Folha de Compactação – BBTM 0/6... 62 Tabela 3.5 – Proporção de cada fração de agregado e as características das
misturas asfálticas de BBTM 0/10 estudadas... 66 Tabela 3.6 – Distribuição granulométrica dos agregados... 70 Tabela 3.7 – Distribuição granulométrica das frações de agregados... 70 Tabela 3.8 – Resultados da caracterização do asfalto modificado por 4%
polímero (AMP)... 71 Tabela 3.9 – Composição do BBTM 0/6 (LTP)... 72 Tabela 3.10 – Evolução da macrotextura do BBTM 0/6 (LTP)... 75 Tabela 3.11 – Perda por abrasão no Ensaio Cântabro – BBTM 0/6 (LTP)... 78
Tabela 4.1 – Granulometria dos agregados... 89 Tabela 4.2 – Proporção de cada fração de agregado na composição do BBTM
0/6 do primeiro trecho experimental... 94 Tabela 4.3 – Proporção de cada fração de agregado na composição do BBTM
0/6 do segundo trecho experimental... 94 Tabela 4.4 – Folha de compactação BBTM 0/6 – Tráfego leve
(LRPC de Autun)... 102 Tabela 4.5 – Folha de compactação - Modo Cooperação Franco-Alemã
Cöex/LCPC... 126 Tabela 4.6 – Resultados de HS medidas sobre as placas... 131 Tabela 4.7 – Identificação das amostras... 132 Tabela 4.8 – Coeficiente de atrito em função do polimento (µWS)... 136
Tabela 4.9 – Resultados de HS, Sq e Ssk para cada amostra... 144 Tabela 4.10 – Proporção de agregados na composição do Microlastic... 156 Tabela 4.11 – Proporção de agregados na composição do BBTM 0/10 do trecho
experimental e do trecho da Rodovia Presidente Castelo
Branco... 157 Tabela 4.12 – Composição da curva do BBTM 0/10 do trecho experimental e da
Rodovia Presidente Castelo Branco... 157 Tabela 4.13 – Parâmetros de dosagem do Microlastic 0/10... 159 Tabela 4.14 – Propriedades de dosagem do BBTM 0/10... 160 Tabela 4.15 – Resultados da mancha de areia de classificação da macrotextura BBTM 0/10 do Trecho Experimental... 163 Tabela 4.16 – Valores médios de QI e classificação de cada faixa de tráfego da
Pista Oeste da Rodovia Presidente Castelo Branco... 176 Tabela 4.17 – Resultados da classificação do estado da superfície... 176 Tabela 4.18 – Porcentagem de vazios em função do número de golpes do
compactador Marshall – BBTM 0/10 da Rodovia Presidente
Castelo Branco... 183 Tabela 4.19 – Porcentagem de vazios de corpo-de-prova extraídos da camada de
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
ABRATI – Associação Brasileira de Empresas de Transportes Intermunicipais, Interestaduais e Internacionais de Passageiros
AFNOR – Association Française de Normatisation AIPCR – Assiciation Mondiale de la Route
APL – Analyseur de Profil en Long APRR - Autoroutes Paris Rhin Rhône
ASTM – American Society for Testing and Matrials BBDR – Béton Bitumineux Drainant
BBM – Béton Bitumineux Mince
BBMAX – Malaxeur thermo-régulé pour matériaux enrobés BBSG – Béton bitumineux semi grenu
BBTM – Béton Bitumineux Très Mince
CCTP – Cahier des Clauses Techniques Particulières du Marché CFTR – Comité Français pour les Techniques Routières
CNT – Confederação Nacional dos Transportes
DERSA – Empresa de Desenvolvimento Rodoviário S/A
DER-SP – Departamento de Estradas e Rodagens do Estado de São Paulo DNER – Departamento Nacional de Estradas e Rodagens
DNIT – Departamento de Infra-Estrutura de Transportes EME – Enrobé à Module Elevé
EVA – Etileno-Acetato de Vinila HS – Hauteur au Sable
LCPC – Laboratoire Central des Ponts et Chaussées LPC – Laboratoire des Ponts et Chaussées
LRPC – Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées
LTP/EPUSP –Laboratório de tecnologia de Pavimentação da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
PMT – Profondeur Moyenne de Texture SBS – Etireno-Butadieno-Estireno
SHRP – Strategic Highway Research Program SMA – Stone Matrix Asphalt
1. INTRODUÇÃO
1.1 ENQUADRAMENTO TEMÁTICO
Atualmente no Brasil, é muito comum os pavimentos asfálticos apresentarem ruptura precoce, reduzindo sua vida útil. Caso os serviços de restauração não sejam executados em tempo hábil, as soluções de reabilitação são cada vez mais onerosas. Ao avaliar de forma isolada os revestimentos asfálticos, pode-se destacar como um dos principais causadores desta degradação precoce a incompatibilidade entre as propriedades do revestimento asfáltico empregado e as solicitações elevadas das cargas impostas pelo tráfego, agravadas por condições ambientais desfavoráveis. Outro fator a ser considerado é a incompatibilidade entre a solução adotada para o revestimento e as demais camadas do pavimento, como grandes diferenças de rigidez entre as camadas e possíveis deslocamentos do subleito.
No Brasil, os três principais fatores que contribuem para a degradação dos revestimentos asfálticos são: trincamento, deformação permanente e desagregação ou desgaste.
O trincamento dos revestimentos asfálticos tem sua origem na ação conjunta do tráfego e das condições ambientais. Segundo MOTTA e PINTO (1994), o trincamento por fadiga é proveniente dos efeitos cumulativos causados pela repetição de cargas e das conseqüentes deformações elásticas. As cargas que provocam este trincamento não atingem o valor máximo de resistência à tração do revestimento, porém a repetição das cargas é o agente causador da ruptura e de sua progressão.
Outra causa do trincamento é o envelhecimento por oxidação do ligante sob a ação do intemperismo. Para reduzir a ação do intemperismo têm sido utilizadas misturas densas com ligante modificado (2 a 5% de polímero SBS), que proporcionam o aumento da vida de fadiga (CERATTI et al., 1996). O envelhecimento na usinagem decorrente da elevada temperatura, superior à recomendada pelos ensaios de
viscosidade, pode ter como resultado o trincamento precoce por enrijecimento do revestimento de forma indevida e perda de flexibilidade e durabilidade do ligante asfáltico.
A deformação permanente provoca principalmente os afundamentos nas trilhas de roda, afundamentos localizados e corrugações nos revestimentos asfálticos. A presença de afundamento nas trilhas de roda dificulta a drenagem da água no sentido transversal, formando poças e corredeiras no sentido longitudinal. Nesta situação, o contato entre o pneu e o pavimento é reduzido, aumentando os riscos de hidroplanagem.
As deformações permanentes podem ser advindas de baixa capacidade estrutural de uma das camadas, do subleito, ou ainda do conjunto; da falta ou inadequada compactação, ocorrendo uma densificação com o tráfego dos veículos; ou por problemas de dosagem dos revestimentos asfálticos. Neste último caso as causas podem estar relacionadas à graduação e/ou ao excesso de ligante asfáltico, sempre agravadas pelas elevadas temperaturas.
A temperatura elevada é um fator que aumenta a possibilidade de deformação permanente em revestimentos asfálticos, sendo necessário controlar ou reduzir a suscetibilidade térmica dos ligantes asfálticos. Portanto, os asfaltos modificados por polímeros representam uma alternativa para aumentar a resistência à deformação permanente. Segundo CORTÉ et al. (1994), os asfaltos modificados pelo polímero SBS apresentam maior resistência à deformação, se comparados aos ligantes convencionais.
A desagregação pode ser definida como a perda de agregado da superfície devido à fratura mecânica do filme de ligante (perda de coesão) ou pela perda de adesão entre o ligante e o agregado em presença d’água (DNER, 1998). Alguns autores têm denominado este defeito de “desgaste”. Porém, como desgaste tem uma conotação de defeito superficial, optou-se pela terminologia de desagregação, pois também
caracteriza os problemas que ocorrem em áreas do revestimento que não estão diretamente expostas ao tráfego.
A perda de coesão pode ser decorrente do superaquecimento do ligante durante o processo de usinagem, tornando o filme de ligante muito duro ou muito esbelto que, sob a ação do tráfego, desprende-se mais facilmente do agregado. Também pode ser ocasionada pela presença de água, que molha o agregado dificultando a sua adesão com o ligante asfáltico, promovendo o descolamento da película de ligante que recobre o agregado.
Segundo BERNUCCI et al. (2000), uma maneira tradicionalmente eficaz de reduzir os efeitos combinados da água e do tráfego é aumentar a adesividade na interface ligante/agregado através do uso de melhoradores de adesividade, tais como: aditivos sólidos (fíler - cimento Portland ou cal hidratada) e aditivos líquidos à base de aminas de alto peso molecular (dope). O uso de asfaltos modificados por polímeros em geral colabora com a melhoria da adesividade.
Sob o ponto de vista funcional, as falhas na superfície dos revestimentos asfálticos provém de imperfeições do projeto, da execução ou devido à ação combinada do tráfego e do clima. A irregularidade provoca, além da redução na segurança do usuário, um acréscimo nos custos operacionais.
A segurança proporcionada pelo pavimento ao usuário também está relacionada às condições de aderência pneu/pavimento em pista molhada, seja a alta ou a baixa velocidade. Neste caso é necessário que o revestimento apresente uma macrotextura capaz de promover ou auxiliar o escoamento superficial da água para os dispositivos de drenagem e uma microtextura adequada, com agregados que apresentem arestas vivas em sua superfície, permitindo manter durante o maior tempo possível o contato entre o pneu e o pavimento.
Com os recursos financeiros cada vez mais escassos, os gerenciadores de rodovias, sejam estatais ou empresas privadas, buscam materiais que possam acompanhar a
evolução dos veículos, os de passeio cada vez mais rápidos e os transportadores de cargas cada vez mais pesados. Além das modificações nos veículos, cabe ressaltar que praticamente todos os deslocamentos de passageiros, perfazendo cerca de 95%, são feitos por rodovias (ABRATI, 2004), e o transporte de cargas alcança 60% do total (CNT, 2006).
Embora existam alguns problemas a solucionar, a malha rodoviária do Estado de São Paulo é uma das melhores do país, fato que se deve ao grande número de rodovias construídas com elevado padrão de qualidade pela DERSA (Desenvolvimento Rodoviário S.A.) e DER-SP (Departamento de Estradas de Rodagem do Estado de São Paulo), sendo que várias destas encontram-se concedidas à administração privada. A cobrança de pedágios obriga as empresas concessionárias a oferecer ao usuário boas condições de tráfego de forma contratual. Para obter tais condições, as manutenções devem ser prioridade nas atividades das concessionárias. Portanto, é natural que as empresas se interessem por tecnologias que possam ao mesmo tempo corresponder às expectativas do usuário e reduzir o número de intervenções, além de proporcionar segurança e conforto, representando investimentos com maior benefício/custo às concessionárias.
Nos países desenvolvidos, para vias de tráfego médio, elevado e em aeroportos, tem-se utilizado, em tem-serviços de manutenção e em pavimentos novos, revestimentos que além de apresentarem as características descritas anteriormente (segurança, resistência e durabilidade) também contribuam efetivamente na redução dos custos operacionais. Esses revestimentos proporcionam conforto ao rolamento e reduzem os custos de manutenção dos pavimentos, uma vez que representam alternativas com durabilidade entre 8 e 12 anos, mantendo baixos níveis de irregularidade durante sua vida útil. Nesses países, buscam-se também cada vez mais revestimentos asfálticos capazes de reduzir o ruído provocado pelo rolamento dos veículos.
Essas alternativas modernas de revestimentos rodoviários constituem-se, principalmente na Europa Ocidental, em sua maioria em misturas asfálticas descontínuas, aplicadas em camadas delgadas com 20 a 30 mm de espessura e que
tenham essencialmente o papel de camada de rolamento com atribuição funcional, dentre as quais destaca-se, pela importância em volume construído, o BBTM (Béton
Bitumineux Très Mince – Concreto Asfáltico Muito Delgado), um revestimento
francês, objeto desta pesquisa, e o SMA (Stone Matrix Asphalt – Matriz Pétrea Asfáltica), de origem alemã.
As misturas asfálticas descontínuas são resistentes e podem ser utilizadas nas mais diversas condições climáticas e de tráfego, tais como corredores de ônibus, com tráfego lento e canalizado, autódromos ou vias urbanas sem grandes solicitações (EN 13108-2, 2003).
As misturas asfálticas que compõem os revestimentos denominados delgados são, em sua grande maioria, misturas descontínuas, com certas frações ausentes (conhecidas como gaps), cuja distribuição granulométrica apresenta uma predominância de agregados graúdos (esqueleto mineral). Os vazios presentes entre os agregados graúdos são preenchidos por um mástique composto por ligante asfáltico, fração-areia (pó de pedra), fíler (cimento, cal hidratada ou pó calcário) e fibras (eventual no BBTM e mais comum no SMA).
A resistência do esqueleto mineral é determinada principalmente pela angularidade dos agregados (forma cúbica) e pela aspereza superficial rugosa desses agregados, responsáveis por um melhor intertravamento, fundamental para misturas asfálticas descontínuas. Os agregados arredondados e/ou de superfície lisa tendem a apresentar menor resistência ao cisalhamento, o que ocasiona uma menor estabilidade da mistura asfáltica.
O fenômeno de arrancamento dos agregados das misturas asfálticas ou desagregação é uma das áreas de interesse quando se trata de revestimentos com granulometria descontínua aplicados em camadas delgadas. Este fenômeno ocorre principalmente devido à presença de esforços tangenciais (frenagem, aceleração e mudanças de direção) impostos pelo tráfego. O arrancamento ocorre em misturas asfálticas a quente quando a coesão do ligante não é suficientemente elevada, o que pode ser
corrigido por meio da adição de modificadores ao ligante, tais como os polímeros SBS ou EVA (AIPCR, 1999). Como os revestimentos delgados são amplamente utilizados na França, a avaliação do fenômeno de arrancamento (desagregação dos revestimentos) é um dos aspectos iniciais de análise e é objeto de uma tese de doutorado em andamento no LCPC Centro de Nantes.
A utilização do BBTM 0/6 (especificação francesa) ou de misturas semelhantes de outras especificações, que correspondem às faixas com agregados menores, foi retardada em detrimento às faixas de maior diâmetro como o BBTM 0/14 e 0/10, devido às incertezas quanto à segurança e ao desempenho em relação aos esforços provenientes do tráfego.
Por vários anos as faixas com agregados menores foram reservadas ao tráfego urbano, mais leve, sendo empregadas principalmente em ambientes onde se priorizava a redução do ruído provocado pelos veículos. Porém, com a intensificação de estudos, principalmente pelos alemães, franceses e americanos, verificou-se que as faixas mais delgadas mantinham as características de durabilidade e resistência à deformação permanente, o contato grão/grão e as características superficiais tão importantes à segurança dos usuários da via em termos de aderência pneu/pavimento em pistas molhadas.
Em um estudo realizado na França, com vários tipos de revestimentos, observou-se que para todas as velocidades consideradas nas avaliações de aderência feitas com o equipamento ADHERA, o BBTM 0/6 apresentou um maior coeficiente de atrito longitudinal, contrariando a idéia que se tinha, até então, de que uma rugosidade ou macrotextura excessiva condiciona boa aderência. Este fato pode ser explicado pelo maior número de pontos de contato, mesmo que pequenos, entre o pneu e o pavimento, encontrado na graduação 0/6 (BROSSEAUD, 1998).
Embora os agregados do BBTM 0/6 tenham dimensões menores, a predominância de agregados graúdos e de tamanhos similares se mantém, mantendo-se também o contato entre os grãos, garantindo a elevada resistência à deformação permanente.
BROWN e COOLEY (2003) constatam que a redução no tamanho dos agregados reduz as vibrações percebidas pelo motorista e o ruído emitido ao ambiente, este último provocado pela passagem dos pneus dos veículos.
Ao longo de 20 anos, os pesquisadores franceses vêm estudando revestimentos que possam reduzir o ruído causado pelo contato entre os pneus dos veículos e o pavimento, considerando a velocidade de tráfego superior a 50 km/h. De acordo com a emissão de ruído, os franceses classificam os revestimentos em pouco ruidosos (<76 dB), intermediários (76 a 79 dB) e muito ruidosos (>79 dB). Os revestimentos com maior porcentagem de vazios, como os drenantes ou porosos, possibilitam uma absorção do ruído quando as ondas sonoras são dissipadas no interior do revestimento, ao longo de seus vazios comunicantes. O revestimento semipermeável de melhor desempenho é o BBTM 0/6, pois reduz a propagação do ruído por vibração, a baixa e média freqüências (80 Hz a 2 kHz) e, por compressão, ambos decorrentes da macrotextura apresentada por esse tipo de revestimento (BROSSEAUD e LEDEE, 2001).
Para os revestimentos pouco ruidosos de mesmo tipo, quanto menor o diâmetro nominal máximo da mistura asfáltica, menor será a emissão do ruído e, quanto maior a porcentagem de vazios, isto é, quanto maior a porosidade, maior será a absorção do ruído gerado por esses vazios a emissão também é reduzida (BROSSEAUD e LEDEE, 2001).
A utilização de uma camada de base muito resistente, como por exemplo, uma mistura asfáltica de elevado módulo (EME) e um revestimento asfáltico delgado (BBTM com 20 a 30 mm) é uma das técnicas de manutenção mais utilizadas para pavimentos de tráfego elevado e pesado. A associação desses dois materiais permite a redução da espessura total do pavimento em até 25%. Neste caso, observa-se uma excelente resistência à deformação permanente e uma boa manutenção das características da superfície, aderência e rugosidade (BROSSEAUD, 2002a).
Segundo CORTÉ (2001), o BBTM pode ser utilizado como revestimento de pavimentos ditos perpétuos. Isto se deve principalmente ao fato deste tipo de pavimento utilizar como camada de base misturas asfálticas densas e de elevado módulo, com baixo teor de vazios, que apresentam um excelente desempenho estrutural, entretanto não proporcionam a aderência exigida para um tráfego seguro. Portanto, a combinação dessas duas camadas conduz a um pavimento com alta resistência à deformação permanente, alta resistência à fadiga e textura superficial rugosa, destinado a rodovias de tráfego pesado.
A conservação da textura e da planicidade do BBTM 0/6 também é uma característica positiva, pois se observa uma pequena evolução dessas propriedades no decorrer da vida de serviço.
No Brasil, o emprego de revestimentos delgados ainda representa um desafio para as pesquisas em revestimentos asfálticos e caminha lentamente, sendo o objetivo principal desse trabalho iniciar os estudos acerca dessas graduações, com o foco no BBTM 0/6, cujo diâmetro nominal máximo de 6 mm.
1.2 OBJETIVOS
O objetivo da pesquisa é a introdução de uma nova tecnologia de revestimentos delgados do tipo BBTM no Brasil. Para tanto, foram desenvolvidas atividades em laboratório para a dosagem, determinação de propriedades mecânicas e de superfície do BBTM, e atividades em campo, que consistiram no acompanhamento das obras de restauração da camada de rolamento de duas rodovias, uma na França com BBTM 0/6 e outra no Brasil com BBTM 0/10.
1.3 DESENVOLVIMENTO DA TESE
Para o desenvolvimento da tese as atividades foram divididas em atividades de laboratório, realizadas no Laboratório de Tecnologia de Pavimentação da Escola Politécnica da USP (LTP/EPUSP) e no laboratório francês Laboratoire Central des
Ponts et Chaussées (LCPC – Centro de Nantes) e, no acompanhamento da execução
de um trecho com BBTM 0/6 na França e outro com BBTM 0/10 no Brasil.
As atividades de laboratório no LTP consistiram na dosagem do BBTM 0/6, buscando aproximar-se ao máximo da especificação de origem e, na execução dos ensaios disponíveis neste laboratório, como a deformação permanente, evolução da macrotextura e avaliação do dano por umidade induzida.
Com o objetivo de conhecer a tecnologia francesa de revestimentos delgados, foram realizados no LCPC todos os ensaios contidos no estudo de dosagem da metodologia francesa (Ensaio PCG, Ensaio Duriez, Deformação Permanente e Evolução da Macrotextura), produzindo uma mistura de BBTM 0/6. Em um segundo momento, com o objetivo de conhecer o funcionamento da PCG3, já que o LTP adquiriu um exemplar no início deste ano, foi produzida e submetida ao ensaio PCG, utilizando materiais franceses, a mistura que corresponde à recomposição do traço do BBTM 0/10 utilizado no recapeamento de 50 km da Rodovia Presidente Castelo Branco, no Estado de São Paulo (Brasil).
As atividades desenvolvidas durante o recapeamento da Auto-estrada francesa A6 (Lyon-Paris), entre as cidades de Villefranche e Belleville, compreenderam o acompanhamento da produção, execução e ensaios de controle tecnológico, acrescidos dos ensaios de verificação de dosagem realizados no LRPC (Laboratoire
Régional de Ponts et Chaussées) da cidade de Autun, além de avaliações sem contato
(raio laser), em laboratório, da textura superficial de placas fabricadas em laboratório e extraídas do pavimento.
Assim como para o trecho da Auto-estrada francesa A6 (Lyon-Paris), as atividades que abrangem o trecho com BBTM 0/10 da Rodovia Presidente Castelo Branco consistiram no acompanhamento da produção, execução, controle tecnológico, extração de corpos-de-prova para determinação da porcentagem de vazios e, adicionalmente, utilizando a mistura produzida na usina, foram realizados ensaios de deformação permanente, evolução da macrotextura e verificação da pertinência da compactação Marshall na dosagem do BBTM (possibilidade de quebra dos agregados).
No início da pesquisa o SMA 0/5 e o SMA 0/6 também foram estudados, pois se tinha como objetivo comparar o SMA e o BBTM. Porém, com o surgimento da oportunidade de acompanhar duas obras de restauração cujo revestimento adotado foi o BBTM optou-se por aprofundar o estudo desta mistura asfáltica.
1.4 ORGANIZAÇÃO DA TESE
A tese é composta por 5 capítulos que serão descritos resumidamente a seguir:
Capítulo 1 – Neste capítulo encontram-se o enquadramento temático da tese, evidenciando a relevância do tema, discorrendo rapidamente sobre as principais características dos revestimentos delgados, vantagens e inconvenientes, além de seu potencial de aplicação. Também foram descritos os objetivos da pesquisa e as etapas programadas para alcançá-los.
Capítulo 2 – Apresenta um breve histórico das aplicações de BBTM em países europeus e nas rodovias francesas, suas propriedades, os materiais empregados, a descrição dos ensaios que fazem parte do método francês de dosagem, a produção, execução e ensaios de controle.
Capítulo 3 – Neste capítulo são descritos os materiais utilizados para a produção das misturas estudadas, a dosagem e os resultados de ensaios complementares, sejam eles
realizados no Brasil (LTP/EPUSP) ou na França (LCPC – Centro de Nantes), acompanhados das respectivas discussões.
Capítulo 4 – Neste capítulo encontram-se os dois estudos de caso da pesquisa, com detalhes sobre:
- o acompanhamento da obra de recapeamento de um trecho da Auto-estrada A6 (Lyon - Paris), no sentido Paris-Lyon, em BBTM 0/6, com incursões na central de produção e em campo (execução e os ensaios de controle), bem como a apresentação dos resultados dos ensaios que fazem parte da verificação de dosagem do método francês e;
- os materiais utilizados, a dosagem, a produção e a execução da camada de BBTM 0/10 do trecho experimental ao lado da marginal Pinheiros, próximo do município de Presidente Altino (SP) e do trecho da Rodovia Presidente Castelo, bem como os ensaios feitos no Laboratório de Tecnologia de Pavimentação (deformação permanente, evolução da macrotextura e verificação da granulometria pela extração de ligante asfáltico), além dos resultados dos ensaios de campo realizados pela empresa ENGELOG e Concessionária Via Oeste.
Capítulo 5 – São apresentadas as discussões e conclusões baseadas nas atividades experimentais de laboratório e em campo desenvolvidas, além das considerações finais da pesquisa.
2. BBTM (B
ETON
B
ITUMINEUX
T
RES
M
INCE
)
2.1 BREVE HISTORICO
O BBTM (Béton Bitumineux Très Mince – Concreto Betuminoso Muito Delgado) é uma mistura asfáltica usinada a quente, com distribuição granulométrica descontínua. É aplicado em camadas delgadas e representa uma solução durável tanto para pavimentos novos quanto para reabilitação. A tecnologia utilizada para a produção do BBTM propicia a obtenção de um revestimento que concilia excelentes propriedades mecânicas e de aderência, com níveis elevados de segurança em pista molhada e conforto ao usuário da via, principalmente sob os aspectos de baixa irregularidade e redução do ruído (BROSSEAUD, 1999).
O BBTM foi desenvolvido na França, com registros de aplicação desde 1984. Porém, teve sua utilização impulsionada em 1986, com o advento de um de um concurso de inovações tecnológicas lançado pela Diretoria de Rodovias, onde o vencedor foi um BBTM com a adição de fibras.
Em 1997, a utilização do BBTM nas rodovias francesas correspondia a 110 milhões de m2, com a execução de 90 milhões entre 1989 e 1994. A aplicação de BBTM na malha viária francesa correspondia em 1997 às proporções apresentadas na Tabela 2.1 (BROSSEAUD et al., 1997 b).
Tabela 2.1 – Distribuição do BBTM na malha viária francesa
Classe da Rodovia % BBTM
Concedida 40 Nacional 25 Estadual 25 Comunais 10
Desde 1992 o BBTM vem sendo utilizado em vários países da Europa (Grã Bretanha, Itália e Espanha), inclusive no Leste Europeu (República Tcheca e Romênia). Passados cinco anos, já havia 5 milhões de m2 de BBTM aplicados na
Europa. A Suíça e a Grã Bretanha possuem especificações onde a utilização do BBTM é recomendada como revestimento de rodovias de tráfego pesado. A Tabela 2.2 mostra a utilização do BBTM em países europeus, exceto a França (BROSSEAUD et al., 1997 a).
Tabela 2.2 – Porcentagem de utilização do BBTM em países europeus, exceto a França País % Utilização República Tcheca 11 Romênia 20 Espanha 10 Bélgica 41 Grã Bretanha 17 Outros 1
Até 2002, 1/3 da rede de auto-estradas e aproximadamente 1/4 da rede nacional eram revestidas por BBTM, totalizando 300 milhões de m2 (BROSSEAUD, 2002 a). Observa-se grande intensificação do uso do BBTM, triplicando a área aplicada entre 1997 e 2002.
Atualmente, o BBTM corresponde à técnica mais utilizada para a manutenção das rodovias francesas com tráfego rápido e volume elevado. Esta ampla utilização deve-se aos ganhos econômicos e ao excelente dedeve-sempenho em termos de conforto, segurança e aos riscos de insucesso serem, seguindo adequadamente os procedimentos recomendados, praticamente nulos.
No Brasil, existe apenas um registro de aplicação do BBTM, iniciado em julho de 2005. O BBTM foi aplicado na graduação 0/10 e executado na Rodovia Castelo Branco, uma das rodovias mais movimentadas do Estado de São Paulo, com tráfego rápido e pesado. O trecho tem 50 km de extensão e espessura da camada acabada de
30 mm. O BBTM foi utilizado como uma alternativa de recapeamento deste trecho, cujo revestimento anterior era um microrevestimento asfáltico a frio, devido a suas características de aderência e durabilidade, propriedades almejadas pela empresa ENGELOG, responsável pelo gerenciamento da rodovia sob a concessão da Via Oeste. Até o momento o trecho apresenta um bom desempenho.
2.2 CLASSES DE BBTM E PROPRIEDADES GERAIS
A norma francesa XP P 98 137 (2001) define o BBTM como uma mistura asfáltica caracterizada por uma grande porcentagem de agregados graúdos (70 a 80%) em uma composição adaptada (granulometria descontínua) a uma espessura média entre 20 e 30 mm, com consumo médio na camada de 40 a 60 kg/m2.
O BBTM é utilizado como camada de rolamento de pavimentos novos, em serviços de reforço ou manutenção de rodovias. É uma mistura que admite a utilização eventual de aditivos, sejam fibras ou ligantes modificados, embora estes últimos sejam recomendados para rodovias de tráfego pesado, sujeitas a esforços de frenagem (XP P 98 137, 2001). O BBTM possui uma descontinuidade que o caracteriza como um revestimento semipermeável a permeável.
Existem duas classes de BBTM de acordo com a graduação, 0/6 e 0/10, e com a porcentagem de vazios (classe 1 e 2), além da descontinuidade e do tipo de ligante utilizado (BROSSEAUD et al., 1997 b):
a) Porcentagem de vazios à 25 giros da PCG – Prensa de Compactação a Cisalhamento Giratório (XP P 98 137, 2001):
Classe 1: 12 a 20%; Classe 2: 20 a 25%.
b) Graduação (diâmetro máximo) e descontinuidade (fração ausente):
0/6, 0/10 e 0/14, sendo que esta última não consta na norma mais recente; 2/4 e 2/6 (descontinuidades mais freqüentes).
c) Natureza do ligante: Convencional;
Modificado por polímeros (SBS, SBR, EVA e borracha).
As misturas de BBTM mais usadas são da Classe 1, graduação 0/10 com descontinuidade 2/6, e graduação 0/6 com descontinuidade 2/4. O emprego da mistura com graduação 0/6 é crescente devido principalmente aos baixos níveis de ruído. A classe 2 possui uma descontinuidade mais acentuada, assemelhando-se aos revestimentos drenantes delgados, porém, sendo geralmente produzidos com ligantes modificados, embora o emprego de aditivos não seja exclusividade desta classe.
Devido ao emprego de ligantes modificados, as misturas de BBTM puderam ser cada vez mais descontínuas, com um decréscimo na fração-areia (dosagem média entre 20 e 28%, no lugar de 30 a 35%), ocorrendo também uma redução no teor de ligante (-0,2 a -0,4%).
A composição para cada classe de BBTM encontra-se na Tabela 2.3.
Tabela 2.3 – Composição do BBTM (BROSSEAUD et al., 1997 b)
BBTM Classe 6/10 ou 4/6 (%) 0/2 (%) Total de finos (%) Teor de ligante 0/6 (%) Teor de ligante 0/10 (%) 1 70 - 80 20 - 27 7 - 9 6,2 - 6,7 5,7 - 6,2 2 75 - 88 10 - 22 4 - 5 5,0 - 5,5 4,5 - 5,5
O teor de ligante pode ser superior ao indicado caso se utilizem ligantes modificados ou fibras; os ligantes puros mais utilizados são 50/70 e 70/100, e algumas vezes 35/50 quando o tráfego é muito pesado, embora nesses casos seja recomendado o uso de ligantes modificados com polímeros ou adição de fibras.
O BBTM classe 1 e classe 2 são distinguidos principalmente pelo seu desempenho com o passar do tempo, ou seja, a evolução de suas características e a importância dessas mudanças na funcionalidade do revestimento.
Existem dois critérios que podem ser considerados na avaliação do desempenho das duas classes (BROSSEAUD, 1997 b):
Aspecto e a integridade da superfície do revestimento (homogeneidade e defeitos) e;
Características relacionadas à segurança e ao conforto dos usuários (rugosidade, aderência, irregularidade e ruído).
Com o intuito de compreender as particularidades de cada classe, serão descritas a seguir as principais características das duas graduações (0/10 e 0/6) (BROSSEAUD, 1997 a):
a) BBTM Classe 1: Vida útil média de 10 anos.
a.1) Faixa Granulométrica 0/10: A superfície apresenta um aspecto homogêneo, com boa rugosidade (altura média de areia entre 1,0 e 1,3 mm), boas características de aderência (valores do coeficiente de atrito longitudinal satisfatórios mesmo a velocidades elevadas) e conservação das características iniciais (5 a 7 anos). O nível de ruido é elevado, pois a absorção parcial das ondas sonoras no interior da mistura não ocorre da mesma forma que nos revestimentos drenantes;
a.2) Faixa Granulométrica 0/6: Também caracteriza-se por um aspecto homogêneo conservado ao longo do tempo, seja qual for o tráfego, o ambiente e a idade do revestimento, mostrando-se eficiente em cruzamentos e em curvas com pequenos raios. Apresenta boa durabilidade se comparada com os revestimentos tradicionais, preservando sua integridade por até 8 anos sob ação de tráfego pesado. Os valores da macrotextura variam, no ensaio de mancha de areia, entre 0,8 e 0,9 mm. A drenabilidade é considerada boa observando-se uma redução da macrotextura de apenas 10% sob ação de tráfego pesado. Quanto à aderência, observa-se uma pequena redução do coeficiente de atrito longitudinal a 40 km/h (5 a 10%) e a 120 km/h (0 a 5%). As propriedades acústicas não são alteradas com o tempo e por isso é classificado como um revestimento pouco ruidoso (<76 dB), com valores médios entre 74,3 dB (0 - 1 ano) e 73,9 dB (1 - 3 anos).
