Pavimentos e Drenagem

Inovações flexíveis

Buracos traiçoeiros, ruas onduladas, pistas escorregadias e vias públicas que mais parecem rodovias de tanto tráfego. A situação de nossos pavimentos não é das mais agradáveis mas, definitivamente, a culpa não é do nosso tradicional asfalto. Tudo tem um tempo de duração, inclusive o composto obtido do processo de destilação do petróleo, o CAP (Cimento Asfáltico de Petróleo). A partir da década de 50, com a queda do preço do petróleo, algumas vias e rodovias passaram a ser construídas com revestimento asfáltico. Desde então, o material espalhou-se por todo o Brasil e hoje não há uma cidade, por menor que seja, que não tenha uma vibroacabadora e uma rua asfaltada. A Petrobras possui o monopólio de distribuição do produto, mas cada refinaria vende um CAP diferente porque a empresa importa diferentes tipos de petróleo. A falta de homogeneidade das características do CAP é um dos problemas da produção nacional que afetam a qualidade do asfalto. A maioria das normas de projeto de pavimentos asfálticos é antiga assim como a formulação do composto utilizado. Em geral, as misturas são constituídas por asfalto, pedras e agregados e podem ser aplicadas a quente ou a frio. As variações no tamanho e forma dos agregados e o grau de pureza do ligante asfáltico são determinantes na qualidade final. "Essa mistura típica é utilizada no Brasil há 50 anos", afirma José Tadeu Balbo, pesquisador do Laboratório de Mecânica de Pavimentos da Poli-USP. Empurrados, no entanto, pela concorrência de outros tipos de pavimento, sobretudo o de concreto, os produtores estão dando início a uma busca pela melhoria tecnológica dos pavimentos asfálticos. Testes estão sendo realizados para produção de asfaltos modificados com polímeros, mais resistentes e capazes de suportar melhor o tráfego intenso. Os asfaltos modificados unidos a agregados com forma e granulometria controlados produzem o SMA (Stone Matrix Asphaltic), mistura asfáltica de matriz pétrea de altíssima resistência e reduzida deformação elástica. O metro cúbico do composto é muito mais caro que a mistura asfáltica tradicional, o que condiciona seu uso a casos especiais. Além do SMA, o microconcreto asfáltico também já foi testado e aplicado com sucesso em várias obras, apesar do preço elevado. O composto, sem função estrutural, é elaborado com asfalto emulsionado, que pode ser modificado com polímeros, água e agregados muito finos. Em geral é aplicado uma fina camada a frio sobre pavimentos que apresentam microfissuras. "A mistura de altíssimo desempenho sela trincas superficiais e melhora a aderência do veículo na pista", explica Balbo. Inovações flexíveis Pavimentos Uma corrida tecnológica inédita no Brasil põe na pista os avanços em pavimentação de rodagem. Uma corrida tecnológica inédita no Brasil põe na pista os avanços em pavimentação de rodagem. Depois do crescimento dos pavimentos de concreto na onda das privatizações de rodovias, agora é a vez dos pavimentos asfálticos darem um salto de performance. TECNOLOGIA NA RIO-JUIZ DE FORA O microconcreto asfáltico obtido a partir de aditivos químicos vem sendo usado pelas principais concessionárias do Brasil como rejuvenescedor de rodovias Construção em camadas As condições de rolamento da pista não dependem apenas da qualidade do asfalto. O pavimento é uma estrutura complexa, e um bom projeto e a perfeita execução de todas as camadas são imprescindíveis. Dividido em dois grupos básicos, flexíveis e semi-rígidos, os pavimentos são dimensionados de acordo com as cargas e intensidade de tráfego que deverão suportar. Os semi-rígidos possuem uma camada de solo-cimento para estruturar o pavimento. Nesse caso, é recomendável que essa camada não esteja diretamente abaixo da capa para evitar a propagação de fissuras de retração ao asfalto. Como a oferta de agregados e asfalto varia de uma região para outra, a execução e o tipo de camadas diferem em todo o País. Em geral, os pavimentos são construídos sobre leito de fundação, que é o próprio solo da área. Se o subleito não é bom o suficiente, deve ser reforçado. Sobre o reforço executa-se a base, composta de rocha britada com granulometria aleatória (rachão ou bica corrida), pedra britada com granulometria definida (incluindo preenchimento da matriz de agregado graúdo com areia, pó-de-pedra ou mesmo solo) dependendo do projeto. Finalmente, acima da base, após imprimação com emulsão asfáltica, é lançado e compactado o concreto betuminoso, normalmente uma primeira camada com granulometria mais aberta (Binder) e uma camada final com granulometria mais fechada (capa de rolamento), que além da contribuição estrutural tem a função impermeabilizante e de conferir conforto e segurança. De acordo com a engenheira Andrea Severi Arantes, da empresa de projetos de pavimentação Vetec, o serviço começa a partir da publicação de um edital por um órgão público. Para participar, as empresas devem entregar habilitação e propostas técnica e comercial. A vencedora recebe um manual com as especificações de projeto das vias urbanas ou rodovias, dependendo do contrato. "Cada órgão tem um manual próprio", afirma Andrea. O primeiro passo do projetista de pavimentação é requerer ensaios do tipo e resistência do solo da região a ser pavimentada. O solos recebem uma classificação quanto à resistência chamada ISC (Índice de Suporte Califórnia), que mostra a necessidade ou não de reforço. "Solo bom possui ISC acima de 15%", explica Andrea. É então estimado o tráfego futuro da via, que pode ser leve, médio-pesado ou pesado. O tráfego é transformado em eixos-padrões, e o projetista deve determinar quantos eixos-padrões a via irá receber em um tempo predeterminado. Em geral, os pavimentos flexíveis são projetados para durar até 12 anos com manutenções periódicas. A espessura, o material e a quantidade das camadas são determinados pelo projetista de posse do resultado dos cálculos, mas o projeto deve seguir ao máximo as especificações do órgão responsável. Depois de dimensionados, os valores do projeto sofrem verificações de segurança que garantem a verdadeira eficiência do pavimento. É feita uma análise dinâmica da estrutura (impactos, força centrípeta) verificando-se os esforços solicitantes por meio de métodos específicos. Muitas vezes os resultados podem mostrar que o dimensionamento está na faixa limite de segurança, então é necessário redimensionar o pavimento. ASFALTO NA RUA A mistura asfáltica elaborada na usina é transportada por caminhão até a acabadora, que espalha a massa no local (acima). Em seguida, um rolo de pneus e um rolo liso compactam a camada (abaixo) Drenagem  Os sistemas de drenagem têm a função de evitar que a ação da água altere o volume e a capacidade de suporte das camadas. A drenagem eficiente evita também o bombeamento dos finos do subleito para a superfície e o arrastamento de partículas do solo devido ao fluxo da água. A drenagem superficial encaminha a água de escoamento do pavimento e de taludes, enquanto a drenagem profunda, subdrenagem ou drenagem subterrânea encaminham a água de infiltração, ou seja, a água que penetrou pelo revestimento. Em projetos de vias urbanas e rodovias existem dispositivos de drenagem comuns como sarjetas, meios-fios, drenos profundos e camadas drenantes. As rodovias dispõem de mais elementos com função drenante ou estabilizante, como valetas de proteção de pé-de-aterro, caixas coletoras, descidas de águas, bueiros de grade e de fundo de grota, bermas, proteção de taludes e linhas de tubo. As sarjetas de corte localizam-se junto ao pé dos taludes e coletam as águas de chuva para saídas de água para impedir a erosão da plataforma da rodovia e dos taludes de aterros. Os meios-fios ou banquetas de aterros são construídos junto ao bordo da plataforma dos aterros e às vias públicas para encaminhar a água da chuva para as saídas de água ou bocas-de-lobo. Os drenos profundos são dispositivos escavados e enterrados nos leitos e coletam as águas de infiltrações superiores ou de lençóis subterrâneos e as conduzem para fora do pavimento. Em alguns projetos, os drenos são construídos em conjugação com uma camada drenante do próprio pavimento ou de regularização dos cortes em rocha, que pode ser a camada de base ou a camada de ligação (Binder) do pavimento. Os drenos são construídos com uma camada superficial de material filtrante ou, mais recentemente, com manta geotêxtil sobre material drenante. Já os pavimentos drenantes devem ser executados com material com granulometria mais aberta e com estabilidade garantida pelo intertravamento dos grãos. Em alguns projetos é utilizado um pré-misturado betuminoso a frio ou a quente, com baixa taxa de ligante que melhora substancialmente a qualidade estrutural da camada. Os manuais fornecidos por órgãos públicos descrevem os métodos de execução e cálculo necessários ao dimensionamento das áreas drenadas e dos dispositivos de drenagem, bem como recomendam materiais e cuidados especiais. Em qualquer situação, o projeto de drenagem deve prevenir a ocorrência de danos ambientais às áreas vizinhas, incluindo alagamentos, inundações, erosões e assoreamento de córregos, por exemplo. Patologias e manutenção A vida útil do pavimento é determinada de acordo com o tráfego e carga estimados, espessuras e materiais das camadas. No entanto, a efetiva durabilidade da via depende da perfeita execução da estrutura, do desempenho dos dispositivos de drenagem e, principalmente, de manutenções. Em geral, os pavimentos asfálticos apresentam problemas relativos às propriedades do material e devido ao dimensionamento incorreto agravados pela falta de manutenção. O asfalto perde flexibilidade com a evaporação de voláteis e a oxidação por agentes químicos e intempéries, e a microestrutura começa a sofrer um processo mecânico de fadiga e rompimento. Um dos defeitos mais comuns derivados desse processo são as fissuras chamadas de pele de jacaré, que revelam uma perda da capacidade estrutural. Uma boa parte das patologias em pavimentação aparece pela ação da água. Quando atravessa a camada de rolamento, acumula-se no subleito e responde à ação das cargas verticais na mesma intensidade, diminuindo a capacidade de suporte do solo. Pressionada pela carga transmitida pelos veículos, a água então sobe em direção ao revestimento e leva consigo materiais granulares mais finos que lubrificam a base de brita. Sem manutenção, as fissuras evoluem para os buracos chamados panelas, tão comuns em vias urbanas. Para evitar o aparecimento de buracos, as fissuras podem ser seladas com lama ou microconcreto asfálticos, materiais que evitam a penetração de água e contaminação da base. "Dessa maneira posso manter o pavimento por mais três ou quatro anos", afirma Balbo. E quanto aos buracos? Quando o pavimento chega a formar panelas, a estrutura já está bem comprometida, mas poderia ter sua vida útil prolongada com intervenções corretas. Tapar buracos é uma atividade comum nas grandes cidades mas, em geral, muito contraprodutiva. Os funcionários municipais jogam material em temperaturas inadequadas dentro do buraco, socam e consideram o trabalho finalizado. Depois de uma semana de mau tempo, o buraco abre de novo. Para evitar reincidências, deve-se recortar o asfalto em torno do buraco, com cortes perpendiculares e profundos, abrindo-se uma caixa no pavimento. Em seguida as camadas devem ser reconstituídas para que o material asfáltico possa ser despejado e compactado, tomando-se o cuidado de observar a temperatura. As trilhas de rodas, afundamentos plásticos causados pela passagem dos pneus, e os escorregamentos laterais, ambos derivados de tráfego intenso em faixas de rolamento reduzidas são também comuns nas vias urbanas. Os afundamentos plásticos são inerentes às propriedades visco-elásticas do asfalto, mas podem ser minimizados com a dosagem correta do concreto asfáltico e com a execução de uma sub-base capaz de absorver deformações e proporcionar maior rigidez. Quanto maior for a deformabilidade elástica do pavimento, maior será sua deformação plástica. Uma das soluções de projeto para minimizar essa característica é a execução de uma sub-base cimentada que absorve deformações e confere maior rigidez ao pavimento. Já os pavimentos prontos podem receber um reforço sobre o revestimento, ou seja, o recapeamento da camada de rolamento. O procedimento consiste na retirada de faixas de asfalto para posterior cobertura com uma nova camada. Uma pintura de ligação garante a aderência entre as camadas velha e nova. A decisão de recuperar os pavimentos depende de uma série de avaliações. Existem métodos estruturais e funcionais de análise. A avaliação estrutural é feita com equipamentos que medem deflexões, e a funcional pode ser feita pela análise visual do técnico que anota os defeitos existentes enquanto caminha ou por meio de um veículo equipado com filmadora que percorre a pista e envia as imagens para uma central. De acordo com a engenheira Marcia Aps, doutoranda do Laboratório de Tecnologia de Pavimentação da Poli-USP, não é a tecnologia do equipamento que garante uma boa avaliação. "Manutenção bem feita não exige alto custo", afirma. A engenheira considera primordial o técnico conhecer as características da malha viária em questão, pois cada região apresenta um conjunto de defeitos específicos relativos ao clima, materiais disponíveis e grau de manutenção. Fonte: Pini