ESTUDO DE PROPRIEDADES MECÂNICAS E HIDRÁULICAS DO CONCRETO ASFÁLTICO DRENANTE CARLOS GUSTAVO MACEDO OLIVEIRA

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1 UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA FACULDADE DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL ESTUDO DE PROPRIEDADES MECÂNICAS E HIDRÁULICAS DO CONCRETO ASFÁLTICO DRENANTE CARLOS GUSTAVO MACEDO OLIVEIRA ORIENTADOR: JOSÉ CAMAPUM DE CARVALHO CO-ORIENTADOR: MÁRCIO MUNIZ DE FARIAS DISSERTAÇÃO DE MESTRADO EM GEOTECNIA PUBLICAÇÃO: G.DM-111A/03 BRASÍLIA/DF, SETEMBRO DE 2003

2 UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA FACULDADE DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL ESTUDO DE PROPRIEDADES MECÂNICAS E HIDRÁULICAS DO CONCRETO ASFÁLTICO DRENANTE CARLOS GUSTAVO MACEDO OLIVEIRA Dissertação de Mestrado submetida ao Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da Faculdade de Tecnologia da Universidade de Brasília como parte dos requisitos necessários para a obtenção do Grau de Mestre em Geotecnia. Aprovada por: Profº José Camapum de Carvalho (Orientador, PhD UnB) Profº Márcio Muniz de Farias (Co-orientador, PhD UnB) Profº Newton Moreira de Souza (Examinador interno, DSc UnB) Profº Leto Momm (Examinador externo, DSc, UFSC) Brasília, 23 de Setembro de 2003 ii

3 FICHA CATALOGRÁFICA OLIVEIRA, CARLOS GUSTAVO MACEDO Estudo de Propriedades Mecânicas e Hidráulicas do Concreto Asfáltico Drenante. Distrito Federal, xvii, 87 p., 210 x 297 mm (ENC/FT/UnB, Mestre, Geotecnia. 2003) Dissertação de Mestrado Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental 1. Pavimentação 2. Concretos Asfálticos Drenantes 3. Agregado Calcário 4. Asfaltos Polimerizados I. ENC/FT/UnB II. Título (série) REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA OLIVEIRA, C.G.M. (2003). Estudo de Propriedades Mecânicas e Hidráulicas do Concreto Asfáltico Drenante. Dissertação de Mestrado, Publicação G.DM-111A/03, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 87 p. CESSÃO DE DIREITOS NOME DO AUTOR: Carlos Gustavo Macedo Oliveira TÍTULO DA DISSERTAÇÃO DE MESTRADO: Estudo de Propriedades Mecânicas e Hidráulicas do Concreto Asfáltico Drenante GRAU: Mestre ANO: 2003 É concedida à Universidade de Brasília a permissão para reproduzir cópias desta dissertação de mestrado e para emprestar ou vender tais cópias somente para propósitos acadêmicos e científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte desta dissertação de mestrado pode ser reproduzida sem a autorização por escrito do autor. Carlos Gustavo Macedo Oliveira Rua Engº Rui Mesquita, Edf. Cidade do Porto, Aptº 1500 Loteamento Ipem-Calhau. CEP São Luís/MA Brasil iii

4 DEDICATÓRIA Dedico este trabalho aos meus pais Ribamar e Goretti, que sempre acreditaram em mim e foram os meus maiores incentivadores. iv

5 AGRADECIMENTOS Desejo externar meus agradecimentos: A Deus, pela paz oferecida nos momentos difíceis que surgiram durante a pesquisa. A meus pais e irmãos, pelo incentivo constante durante todo o período do trabalho. À Soraya Maia, que mesmo distante, sempre me incentivou e acreditou em mim. Ao Profº José Camapum de Carvalho, pela orientação durante o desenvolvimento da pesquisa. Ao Profº Márcio Muniz de Farias, pela orientação conjunta e por sempre estar a disposição nos momentos difíceis que surgiram durante a pesquisa. Aos professores do Programa de Pós-Graduação em Geotecnia, pelo apoio e conhecimento transmitidos, em especial ao Profº José Henrique Feitosa (in memorian). Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico CNPq, pelo apoio financeiro durante os dois anos de realização deste curso de mestrado. Ao DER/DF, pelo apoio oferecido durante a realização dos ensaios laboratoriais, em especial aos técnicos Hamilton, Tolentino e Geraldo, que sempre estiveram a disposição para me ajudar. À Petrobrás distribuidora S.A., representada pelo Engº Álvaro Júnior, pelo fornecimento do ligante asfáltico utilizado na pesquisa. Ao Grupo Britacal, representado pelo Sr. Portulini, pelo fornecimento dos agregados utilizados na pesquisa. À Profª Liedi Bernucci, pelo apoio oferecido para a realização dos ensaios mecânicos no Laboratório de Tecnologia de Pavimentação da Escola Politécnica da USP (EPUSP). v

6 Ao Profº Edson de Moura, tecnólogo do Laboratório de Tecnologia de Pavimentação da EPUSP, cujo suporte técnico foi de fundamental importância para realização dos ensaios mecânicos nas misturas asfálticas. À Profª Maria das Graças Gardoni, pelas sugestões com relação à montagem do equipamento de permeabilidade. Aos meus tios Tancredo e Helena e ao meu primo Carlos Estevam, que sempre estiveram de braços abertos durante toda a minha estada em Brasília. A todos os colegas de curso, em especial aos amigos: Paulo, Hélber, Charles, Alexandre, Dennys, Joaquim Neto, Silvrano, Arilena, Luciana, Paula e Suzana. Valeu turma! Ao amigo Paulo, que sempre esteve disposto a me ajudar na realização dos diversos ensaios de permeabilidade. Valeu mói! Ao grande amigo José Renato, cujo companheirismo foi vital desde os primeiros dias de aula até o período de defesa da dissertação. Valeu Zé! Aos amigos Ricardo, Jonathan, Luís Guilherme e Renato Rocha, pela convivência agradável durante boa parte do período em Brasília. A todos que contribuíram de uma forma ou de outra para a realização deste trabalho. Meu reconhecimento a todos. Muito obrigado. vi

7 RESUMO Revestimentos asfálticos drenantes têm sido amplamente utilizados ao redor do mundo, devido às suas propriedades, que oferecem melhores condições de segurança e conforto aos usuários. Neste trabalho, são estudados os comportamentos mecânico e hidráulico de concretos asfálticos drenantes utilizando-se asfalto modificado por polímero SBS e agregados provenientes de rochas carbonáticas disponíveis na região do Distrito Federal. As misturas foram preparadas em duas composições granulométricas diferentes, obedecendo à especificação de serviço brasileira para estes tipos de revestimentos asfálticos (faixas IV e V da Especificação de Serviço 386/99, do DNER). Para a determinação do teor ótimo de asfalto, os parâmetros utilizados foram o índice de vazios, o desgaste por abrasão no ensaio Cántabro e a resistência à tração por compressão diametral. Os resultados obtidos para estes parâmetros mostraram-se satisfatórios, sendo que os vazios para as misturas no teor ótimo se mantiveram dentro da faixa de 18% a 25%. Foram ainda realizados ensaios de módulo resiliente, fadiga e deformação permanente para as misturas no teor de asfalto ótimo. Os valores de módulo resiliente encontrados indicam uma maior rigidez para as misturas na faixa V. As misturas na faixa IV apresentaram um comportamento à fadiga superior, mas bem próximo ao da faixa V. A deformação permanente das misturas na faixa V apresentou-se bem superior à da faixa IV, porém com resultados também acima do limite especificado de 10%. Entretanto, a compactação obtida no equipamento preparador de amostras mostrou-se ineficiente, o que influenciou nos resultados desse ensaio. A permeabilidade das misturas apresentou valores coerentes com os encontrados na literatura, sendo que as misturas na faixa IV apresentaram um melhor desempenho do que as da faixa V. vii

8 ABSTRACT Draining asphalt courses have been used around the world, due to their properties, that offer better conditions of safety and comfort to the users. In this work, mechanical and hydraulic behaviors of draining asphalt concrete are evaluated. The asphalt mixes used SBS polymer modified binder and calcareous aggregates available in the Federal District, Brazil. The mixtures were prepared with two different gradations, according to the Brazilian service specification for these types of asphalt layers (Grading Standards IV and V of ES 386/99, DNER). Some parameters such as void contents, CANTABRO abrasion and the indirect tensile strenght were used to obtain the optimun asphalt percentage. The results obtained for these parameters were satisfactory, and the void contents for the optimun asphalt content was in the range from 18% to 25%. Resilient modulus tests, fatigues tests and rutting simulation tests were also performed. The values of resilient modulus indicate a higher stifness for the mixtures prepared with aggregates within grading V. The mixtures for grading IV presented a superior fatigue behavior, but the values were very close to those for mixtures for grading V. Rutting of the mixtures for grading V were very superior to those for grading IV, however both values were above the specified limit of 10%. This was due to the insufficient compaction obtained with the traffic simulator sample preparation equipment. The permeability of the mixtures presented coherent values with those found in the literature, and the mixtures for the grading IV presented higher values than those for grading V. viii

9 ÍNDICE Capítulo Página 1 INTRODUÇÃO RELEVÂNCIA DO ASSUNTO OBJETIVO DO TRABALHO METODOLOGIA ESCOPO DO TRABALHO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA A INTERAÇÃO ENTRE O PNEU E O PAVIMENTO Aderência nos Pavimentos Equipamentos medidores de atrito dos pavimentos Fatores intervenientes na medição de aderência nos pavimentos Aderência em Pistas Molhadas O escoamento da água sobre os pavimentos Textura dos Pavimentos Tipos de textura dos pavimentos Métodos de medida de textura dos pavimentos Calagem de equipamentos de medida de atrito OS CONCRETOS ASFÁLTICOS DRENANTES Apresentação Histórico Experiências no Brasil Experiências no exterior Tendências mundiais Princípios dos Concretos Asfálticos Drenantes As classes dos concretos asfálticos drenantes A permeabilidade nos concretos asfálticos drenantes A redução dos ruídos nos concretos asfálticos drenantes Vantagens e Desvantagens do concreto Asfáltico Drenante Vantagens Desvantagens ix

10 3 MATERIAIS E MÉTODOS AGREGADOS Ensaios Realizados LIGANTE ASFÁLTICO DEFINIÇÃO DA COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA MOLDAGEM DOS CORPOS DE PROVA ENSAIOS REALIZADOS PARA A DETERMINAÇÃO DO TEOR ÓTIMO Percentagem de Vazios Percentagem de Vazios Comunicantes Ensaio Cántabro Ensaio de Resistência à Tração por Compressão Diametral ENSAIOS REALIZADOS NO TEOR ÓTIMO DA MISTURA Ensaio de Estabilidade Marshall Ensaio de Resistência à Tração por Compressão Diametral Ensaio de Módulo Resiliente por Compressão Diametral Ensaio de Fadiga por Compressão Diametral Ensaio de Deformação Permanente em Trilha de Roda Ensaio de Permeabilidade Ensaio de permeabilidade vertical Ensaio de permeabilidade horizontal APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS ENSAIOS PARA DETERMINAÇÃO DO TEOR ÓTIMO Percentagem de Vazios Percentagem de Vazios Comunicantes Ensaio Cántabro Ensaio de Resistência à Tração por Compressão Diametral x

11 4.1.5 Determinação do Teor Ótimo da Mistura ENSAIOS REALIZADOS NO TEOR ÓTIMO DA MISTURA Ensaio de Estabilidade Marshall Ensaio de Resistência à Tração por Compressão Diametral Ensaio de Módulo Resiliente por Compressão Diametral Ensaio de Fadiga por Compressão Diametral Ensaio de Deformação Permanente em Trilha de Roda Ensaio de Permeabilidade CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS CONCLUSÕES SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS xi

12 LISTA DE TABELAS Tabela 2.1 Classificação de textura pela ASTM E867 (Modificado de Fernandes e Domingues, 1993)...14 Tabela 2.2 Permeabilidade na rodovia dos Bandeirantes (Modificado de Nascimento e Reis, 1999)...24 Tabela 3.1 Classificação mineralógica de rochas carbonáticas (Modificado de Frascá e Sartori, 1998)...33 Tabela 3.2 Classificação de Pettijohn para rochas calcárias (Modificado de Mineropar, 2002) Tabela 3.3 Análise quantitativa de elementos químicos presentes (maiores e traços)...35 Tabela 3.4 Características Capflex modificado com 4% de polímero SBS (Petrobrás)...38 Tabela 3.5 Exigências para asfalto modificado por polímero SBS (DNER-E396/99)...38 Tabela 3.6 Faixas granulométricas da DNER-E396/ Tabela 3.7 Composição granulométrica (Traço Faixa V)...40 Tabela 3.8 Composição granulométrica Traço Faixa IV (Modificado de Botelho e Santos Filho, 2002)...41 Tabela 3.9 Especificações exigidas para camada porosa de atrito (DNER-ES 386/99)...43 Tabela 4.1 Relação entre volume de vazios e vazios comunicantes...62 Tabela 4.2 Resultados da estabilidade Marshall (Faixa IV)...67 Tabela 4.3 Resultados da estabilidade Marshall (Faixa V)...67 Tabela 4.4 Resultados de resistência à tração por compressão diametral (Faixa IV)...68 Tabela 4.5 Resultados de resistência à tração por compressão diametral (Faixa V)...68 Tabela 4.6 Resultados de módulo resiliente por compressão em misturas asfálticas densas (Dantas Neto, 2001)...69 Tabela 4.7 Resultados de módulo resiliente por compressão diametral...69 xii

13 Tabela 4.8 Resultados de módulo resiliente a 25 C (Modificado de Montepara, 1999)...70 Tabela 4.9 Relação módulo resiliente/resistência à tração das misturas nas faixas IV e V...70 Tabela 4.10 Parâmetros volumétricos Marshall x placa (Faixa IV)...74 Tabela 4.11 Parâmetros volumétricos Marshall x placa (Faixa V)...75 Tabela 4.12 Parâmetros volumétricos após o ensaio de deformação permanente...76 Tabela 4.13 Resultados dos ensaios de permeabilidade vertical/horizontal nas misturas...77 Tabela 4.14 Comparação entre as permeabilidades equivalentes...79 xiii

14 LISTA DE FIGURAS Figura 2.1 Adhera Equipamento medidor de atrito (Poncino, 2001)...7 Figura 2.2 Trailer ASTM E-274 Equipamento medidor de atrito (Poncino, 2001)...7 Figura 2.3 Mu-Meter Equipamento medidor de atrito (Poncino, 2001)...8 Figura 2.4 SCRIM Equipamento medidor de atrito (Poncino, 2001)...8 Figura 2.5 SCRIM Vista superior (Roco et al., 2002)...8 Figura 2.6 Griptester Equipamento medidor de atrito (Poncino, 2001)...9 Figura 2.7 Pêndulo britânico (Poncino, 2001)...9 Figura 2.8 As três zonas de contato pneu-pavimento, (Cardoso et al., 1995)...11 Figura 2.9 Diferença entre microtextura e macrotextura (Modificado de Roco et al., 2002)...13 Figura 2.10 Variação do atrito com a velocidade em pistas molhadas (Modificado de Poncino, 2001)...15 Figura 2.11 Método da Mancha de Areia (Modificado de Roco et al., 2002)...16 Figura 2.12 Esquema de funcionamento do asfalto drenante...20 Figura 2.13 Escoamento da água pelo acostamento na Estrada do Coco BA (Petrobrás, 2001)...20 Figura 2.14 Comportamento da Rodovia dos Imigrantes antes e após a aplicação de asfalto drenante (Nascimento e Reis, 1999)...21 Figura 2.15 Tipos de vazios da mistura drenante (Associação das Rodovias do Japão, 1996) Figura 2.16 Permeâmetro de carga variável (Momm, 2002)...24 Figura 2.17 Esquema de permeâmetro de carga constante (AFNOR-NF-P , 1993 apud Momm, 2002)...25 Figura 2.18 Penetração do ar nos vazios do concreto asfáltico drenante (Japan Highway Research Institute, 1999)...27 Figura 2.19 Influência da emissão do ruído para diversos pavimentos (Nelson e Philips, 1997 apud Teixeira et al., 2001)...28 xiv

15 Figura 2.20 Evolução do número de acidentes no Japão (Japan Highway Research Institute, 1999)...29 Figura 2.21 Comparativo dos acidentes de trânsito antes e depois da aplicação de concretos asfálticos drenantes no Japão (Modificado de Kamya et al., 1998)...30 Figura 3.1 Difratograma de Raios-X da amostra passante na peneira nº Figura 3.2 Granulometria dos agregados utilizados na composição da mistura...35 Figura 3.3 Composição Granulométrica da Mistura (Faixa V)...40 Figura 3.4 Composição Granulométrica da Mistura Faixa IV (Modificado de Botelho e Santos Filho, 2002)...42 Figura 3.5 Ensaio de Resistência à Tração por Compressão Diametral...48 Figura 3.6 Ensaio de Módulo Resiliente por Compressão Diametral...49 Figura 3.7 Ensaio de Fadiga por Compressão Diametral...51 Figura 3.8 Mesa compactadora de placas tipo LPC...52 Figura 3.9 Equipamento simulador de afundamento de trilha-de-roda...53 Figura 3.10 Usinagem da mistura asfáltica...53 Figura 3.11 Compactação da placa...53 Figura 3.12 Leitura das deformações...54 Figura 3.13 Ensaio em andamento...54 Figura 3.14 Esquema do ensaio de permeabilidade no permeâmetro EMPA (Modificado de Takahashi & Partl, 1999) Figura 3.15 Equipamento de permeabilidade...55 Figura 3.16 Corpo-de-prova vedado lateralmente...56 Figura 3.17 Ensaio de permeabilidade horizontal...58 Figura 4.1 Densidade aparente (Faixa IV)...59 Figura 4.2 Densidade aparente (Faixa V)...59 Figura 4.3 Volume de vazios (Faixa IV)...60 Figura 4.4 Volume de vazios (Faixa V)...60 xv

16 Figura 4.5 Percentagem de vazios comunicantes (Faixa IV)...61 Figura 4.6 Percentagem de vazios comunicantes (Faixa V)...61 Figura 4.7 Desgaste por abrasão Cántabro (Faixa IV)...62 Figura 4.8 Desgaste por abrasão Cántabro (Faixa V)...63 Figura 4.9 Desgaste por abrasão Cántabro...63 Figura 4.10 Resistência à Tração por Compressão Diametral (Faixa IV)...64 Figura 4.11 Resistência à Tração por Compressão Diametral (Faixa V)...64 Figura 4.12 Resistência à Tração por Compressão Diametral...65 Figura 4.13 Estabilidade Marshall...67 Figura 4.14 Vida de fadiga das misturas em função da diferença de tensões...71 Figura 4.15 Vida de fadiga das misturas em função da deformação resiliente de tração...71 Figura 4.16 Deformação permanente para mistura na faixa IV...73 Figura 4.17 Deformação permanente para mistura na faixa V...74 Figura 4.18 Comparação das placas ensaiadas à deformação permanente...75 Figura 4.18 Gráfico comparativo de valores de permeabilidade vertical/horizontal...78 xvi

17 LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIAÇÕES ASTM American Society for Testing Materials; CAP Cimento Asfáltico de Petróleo; CPA Camada Porosa de Atrito; DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem; EM Especificação de Material; EMPA Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and Research; ES Especificação de Serviço; EVA Etileno Acetato de Vinila; FHWA Federal Highway Administration; IFI Internacional Friction Index JH Japan Highway Public Corporation; LCPC Laboratóire Central des Ponts et Chausées; LTP Laboratório de Tecnologia de Pavimentação; LVDT Linear Variable Differential Transformer; ME Método de Ensaio; M R Módulo resiliente; NDTT Núcleo de Desenvolvimento tecnológico de Transporte; NF Norme Française; N f Vida de fadiga expressa em repetições de carga; OGFC Open-Graded Friction Course; PIARC World Road Association SBR Borracha Butadieno Estireno; SBS Estireno Butadieno Estireno; SCRIM Sideway force Coefficient Routine Investigation Machine UnB Universidade de Brasília; USP Universidade de São Paulo; Ä deslocamento resiliente å t deformação específica resiliente ì coeficiente de Poisson; ó R resistência à tração por compressão diametral; ó t tensão de tração; xvii

18 1 INTRODUÇÃO 1.1 RELEVÂNCIA DO ASSUNTO A aplicação de misturas asfálticas drenantes como camada de revestimento em pavimentos iniciou-se na década de 60, em países europeus. Desde então, têm sido aplicadas de forma crescente devido às vantagens oferecidas nos aspectos de segurança e conforto, em relação aos tradicionais revestimentos betuminosos. A principal característica das misturas asfálticas drenantes é possuir uma composição granulométrica aberta, o que proporciona uma estrutura com elevado índice de vazios, que por sua vez, permite o escoamento das águas de chuva. Com isso, reduz-se a possibilidade de ocorrência do fenômeno de hidroplanagem e, conseqüentemente, os riscos de acidentes automobilísticos diminuem em dias chuvosos. Além de melhorar as condições de segurança para os usuários das vias, os revestimentos asfálticos drenantes propiciam a redução dos níveis de ruído provocados pelo tráfego, o que minimiza o impacto ambiental sofrido pela vizinhança. O Brasil, por ser um país tropical, possui diversas regiões que estão expostas a ocorrência de chuvas torrenciais, o que aumenta sobremaneira a probabilidade de acontecimento de acidentes automobilísticos. A região do Distrito Federal tem uma estação chuvosa bem definida (verão, de outubro a março), na qual os acidentes de trânsito tomam proporções maiores devido à diminuição do atrito pneu-pavimento. As pesquisas relacionadas à pavimentação drenante estão cada vez mais avançadas, no intuito de aliar a funcionalidade com a durabilidade das misturas. Através de estudos em laboratório, pretende-se chegar a diversas conclusões sobre as propriedades mecânicas e hidráulicas de concretos asfálticos drenantes, utilizando-se agregados disponíveis na região do Distrito Federal. Com o presente estudo, espera-se estar contribuindo de forma relevante para o desenvolvimento da técnica no âmbito da Engenharia de Pavimentação. 1

19 1.2 OBJETIVO DO TRABALHO As pesquisas realizadas na área de pavimentação drenante no Brasil têm utilizado na sua grande maioria agregados provenientes de rochas basálticas ou graníticas, comuns nas regiões Sul e Sudeste do Brasil. Segundo Junqueira (1994), no início da construção de Brasília, até mesmo devido à inexistência de companhias exploradoras de jazidas locais, os agregados para utilização em obras de pavimentação eram adquiridos em outros estados. O basalto foi um dos materiais mais utilizados nas obras pioneiras de pavimentação no Distrito Federal, apresentando bom desempenho ao longo do tempo. Todavia, o custo final desses materiais onerava excessivamente o valor global da obra, em virtude do frete pago pelo transporte dos mesmos. Foi então que se deu início à utilização de um material de ocorrência abundante na região do Distrito Federal, o calcário, que apesar de ser menos resistente que o basalto e o granito, apresentava bons índices de adesividade e resistência à abrasão Los Angeles. Atualmente, o calcário é o material de construção mais utilizado nas obras de pavimentação do Distrito Federal. O principal objetivo deste trabalho consiste na avaliação do comportamento de misturas de concreto asfáltico drenante em diferentes faixas de trabalho, por meio da análise laboratorial de suas propriedades mecânicas e hidráulicas, utilizando-se asfalto modificado por polímero e agregado proveniente de rochas carbonáticas disponíveis no Distrito Federal. 1.3 METODOLOGIA Inicialmente, foi realizada uma revisão bibliográfica sobre os principais aspectos relativos ao assunto, discorrendo-se sobre os fundamentos teóricos e verificando-se o estado da arte da aplicação e do projeto da pavimentação drenante. Foram estudadas as características de um agregado britado proveniente de rocha calcária dolomítica, com a realização de ensaios de perdas por desgaste (abrasão Los Angeles), índice de forma e granulometria. A faixa granulométrica produzida permitiu o enquadramento na faixa V da norma ES 386/99 do DNER. 2

20 Foi feita uma comparação com as características de um agregado britado proveniente de rocha calcária calcítica no estudo realizado por Botelho e Santos Filho (2002). Neste estudo, a granulometria do material enquadrou-se na faixa IV da norma ES 386/99 do DNER. No intuito de estabelecer um paralelo entre o calcário dolomítico utilizado na presente pesquisa e o calcário calcítico, decidiu-se realizar um conjunto adicional de ensaios com o calcário dolomítico enquadrado na faixa IV do DNER, utilizando-se a mesma composição estabelecida na pesquisa de Botelho e Santos Filho (2002). A finalidade deste procedimento foi apenas relacionar as propriedades mecânicas das misturas betuminosas confeccionadas com os dois tipos de agregados diferentes, comparando-se os comportamentos sob mesmas condições. A análise foi feita a partir da moldagem de corpos-de-prova Marshall para a determinação das propriedades exigidas pela norma, como índice de vazios, resistência à tração por compressão diametral e desgaste por abrasão de misturas betuminosas (ensaio Cántabro). Uma vez determinado o teor ótimo para cada composição, foram realizados ensaios de permeabilidade, estabilidade Marshall, resistência à tração por compressão diametral, módulo resiliente, fadiga e deformação permanente. 1.4 ESCOPO DO TRABALHO A dissertação foi dividida em seis capítulos, descritos as seguir: O Capítulo 1 expõe a importância da pesquisa, o seu objetivo principal, a metodologia utilizada na mesma, bem como a divisão dos capítulos do trabalho. O Capítulo 2 consiste de uma revisão bibliográfica sobre o tema, relatando conceitos básicos relativos à interação entre o pneu e o pavimento bem como aspectos relativos à pavimentação drenante. O Capítulo 3 refere-se aos materiais utilizados na pesquisa assim como a metodologia empregada, com detalhamento de cada ensaio realizado. 3

21 O Capítulo 4 é referente à apresentação e análise dos resultados obtidos nos ensaios realizados, visando fornecer elementos para as conclusões. O Capítulo 5 apresenta as principais conclusões obtidas nesta pesquisa, assim como sugestões para pesquisa futuras com o objetivo de complementar a pesquisa. 4

22 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 A INTERAÇÃO ENTRE O PNEU E O PAVIMENTO A interação pneu-pavimento abrange diversos aspectos, dentre os quais a vibração do veículo, dirigibilidade e manobras afins, resistência à derrapagem, etc. (Cardoso et al., 1995). Quando se trata de segurança viária, o principal aspecto a ser levado em conta é a resistência à derrapagem, que determina a distância útil à parada do veículo durante a frenagem ou a permanência na trajetória em curvas horizontais (Souza et al., 1994). São diversos os fatores que ocasionam a derrapagem de um veículo, dentre os quais o comportamento do usuário, as características do veículo, a infra-estrutura disponível e outras circunstâncias particulares como intensidade de tráfego, visibilidade e iluminação. Independente da causa principal que possa afetar a estabilidade do veículo, o condutor tentará manter o veículo sob seu controle agindo por intermédio de uma área com dimensões equivalentes às de uma folha de papel A4 (210 x 297 mm), correspondente à área de contato pneu-pavimento de um carro de passeio (Fernandes e Domingues, 1993). A resistência à derrapagem ou aderência pneu-pavimento é fortemente influenciada pela qualidade da área de contato pneu-pavimento, sendo que a presença ou não de água é um fator importante a ser considerado Aderência nos Pavimentos A aderência entre o pneu e o pavimento depende da força de atrito resultante do contato entre as duas superfícies (Souza et al., 1994). Fisicamente, a intensidade da força de atrito entre duas superfícies em contato é diretamente proporcional ao coeficiente de atrito e à intensidade da força normal entre as duas superfícies. No estudo da interação pneu-pavimento, este coeficiente de atrito passa a depender de vários fatores como a presença de água, a velocidade de deslocamento, tipo e condição do 5

23 pavimento, natureza e estado dos pneus, etc. (Meurer Filho, 2001). Devido a esses fatores, o coeficiente de atrito é dividido em duas categorias (Poncino, 2001):!"Coeficiente de atrito longitudinal!"coeficiente de atrito transversal O coeficiente de atrito longitudinal diz respeito à força que se desenvolve na área de contato pneu-pavimento quando se arrasta uma roda travada por meio de um veículo trator. Esse coeficiente simula uma situação de frenagem de emergência no sentido longitudinal (Poncino, 2001). O coeficiente de atrito transversal diz respeito à força perpendicular ao plano de rotação da roda, quando esta circula com um ângulo em relação à sua direção de avanço. Esse coeficiente é o que melhor representa uma situação de derrapagem do veículo em zonas de curvas (Roco et al, 2002; Poncino, 2001) Equipamentos medidores de atrito dos pavimentos Os principais equipamentos medidores de atrito nos pavimentos são (Poncino, 2001):!"Equipamentos de rodas travadas;!"equipamentos com ângulo de deslizamento lateral;!"equipamentos portáteis. Os equipamentos de rodas travadas foram desenvolvidos para a medição do coeficiente de atrito longitudinal com aplicação de bloqueio das rodas medidoras. A medida é tomada com o pavimento úmido, uma vez que grande parte destes equipamentos possui sistema de espargimento que permite a aplicação de uma lâmina d água sobre a pista. Como exemplo destes equipamentos, pode-se citar o Adhera (Figura 2.1), de origem francesa e que opera numa velocidade entre 40 e 140 km/h. O Trailer ASTM E-274 (Figura 2.2), de origem americana, opera numa velocidade de até 65km/h. No Brasil, foi desenvolvido pelo Núcleo de Desenvolvimento Tecnológico de Transporte (NDTT) da Universidade de São Paulo (USP) 6

24 um equipamento de rodas travadas conhecido como MAder, Medidor de Aderência (Campos, 1998). Figura 2.1 Adhera Equipamento medidor de atrito (Poncino, 2001). Figura 2.2 Trailer ASTM E-274 Equipamento medidor de atrito (Poncino, 2001). Os equipamentos com ângulo de deslizamento lateral foram desenvolvidos para a medição do coeficiente de atrito transversal, nos quais a roda situa-se num plano que forma um ângulo com a direção de avanço. Existem dois equipamentos de origem inglesa muito conhecidos no mercado: o Mu-Meter (Figura 2.3), que trabalha com um ângulo de inclinação de 15, e o SCRIM (Sideway force Coefficient Routine Investigation Machine), que trabalha com um ângulo de inclinação de 20. Ambos atingem a velocidade máxima de 60 km/h. As Figuras 2.4 e 2.5 apresentam o equipamento SCRIM (vista lateral e superior, respectivamente). 7

25 Figura 2.3 Mu-Meter Equipamento medidor de atrito (Poncino, 2001). Figura 2.4 SCRIM Equipamento medidor de atrito (Poncino, 2001). Figura 2.5 SCRIM Vista superior (Roco et al., 2002). 8

26 Existe ainda uma categoria de equipamentos que pode ser inserida dentro de uma das classificações citadas anteriormente. São os equipamentos com deslizamento fixo, que operam fixando-se uma parcela de bloqueamento das rodas para o registro do coeficiente de atrito. Existe o Griptester (Figura 2.6), da Inglaterra, que trabalha com as rodas 15% bloqueadas e atinge até 65 km/h. Figura 2.6 Griptester Equipamento medidor de atrito (Poncino, 2001). Dentre os equipamentos portáteis existentes, o principal representante é o pêndulo britânico (Figura 2.7). Este equipamento consiste num pêndulo, cuja haste possui em sua extremidade uma sapata de borracha. Ao soltar-se a haste do pêndulo sobre o pavimento, a sapata desliza sobre o mesmo. A perda de energia decorrente desse movimento serve como medida de atrito, e é registrada numa escala graduada. É um dos dispositivos mais difundidos internacionalmente devido ao seu baixo custo e facilidade de operação. Figura 2.7 Pêndulo britânico (Poncino, 2001). 9

27 Fatores intervenientes na medição de aderência nos pavimentos Os principais fatores que afetam a medição da aderência nos pavimentos são (Poncino, 2001): a) Superfície do pavimento. As condições da superfície afetam consideravelmente a medição da aderência, tanto pela existência de irregularidades que podem reduzir a aderência quanto pela existência de trincas que podem aumentar aderência. Além disso, uma superfície com boa rugosidade oferece maior aderência. b) Tipo de pneu. O tipo de pneu influi diretamente na medição da aderência, especialmente em função da composição química da borracha, das dimensões, da pressão de enchimento e da existência de ranhuras que escoam a água da superfície. c) Espessura da lâmina d água. As principais dificuldades relativas à aderência pneupavimento surgem com o pavimento na condição molhada. Geralmente, os pavimentos secos oferecem bons níveis de aderência. A maioria dos ensaios de medição de aderência é feita na condição molhada e é necessário especificar a espessura da lâmina d água. Além disso, deve-se assegurar que a altura de água seja constante durante o ensaio. d) Velocidade do ensaio. Quanto maior a velocidade do ensaio, menor o nível de aderência no pavimento Aderência em Pistas Molhadas Estudos realizados sobre acidentes em diversas regiões do mundo, revelam alguns dados estatísticos importantes. Na França, por exemplo, o número de acidentes com o pavimento na condição molhada é praticamente o dobro, quando comparado com o pavimento na condição seca (Poncino, 2001). Aspectos como espessura da lâmina d água sobre a superfície, rugosidade da superfície e capacidade de evacuação da água pelos sulcos dos pneus devem ser levados em consideração quando o pavimento se encontra na condição molhada (Cardoso et al., 1995). 10

28 O escoamento da água sobre os pavimentos Quando um veículo se desloca sobre um pavimento na condição molhada, existem três zonas na interface pneu-pavimento: a zona molhada, a zona intermediária e a zona seca (Pottinger et al., 1986; Harris, 1968, apud Cardoso, 1995). A Figura 2.8 ilustra as três zonas distintas. A zona molhada (zona 1) localiza-se na frente da zona de contato do pneu e o tamanho dela depende, principalmente, da velocidade do veículo. É a região com maior concentração de água e onde há um maior risco de hidroplanagem. A zona intermediária (zona 2), também conhecida como zona de transição, é a região onde a lâmina d água deve ser rompida, e onde o contato seco começa a ocorrer. A zona seca ou de contato (zona 3) é a região onde ocorre o perfeito contato pneu-pavimento, pois a presença de água é teoricamente nula. Figura 2.8 As três zonas de contato pneu-pavimento (Cardoso et al., 1995). O tamanho de cada uma das três zonas é determinado pela espessura da lâmina d água, que, por sua vez, depende da capacidade de drenagem do pavimento, da intensidade da chuva, da profundidade das ranhuras do pneu, da pressão do pneu, da existência de macrotextura na 11

29 superfície e da velocidade do veículo. A área da zona 3 abrange a maior parte da área de contato entre o pneu e o pavimento. À medida que a velocidade do veículo aumenta, ocorre redução da área da zona de contato (zona 3) e aumento das áreas das zonas intermediária (zona 2) e molhada (zona 1). Quando a área da zona de contato se torna nula, ocorre o fenômeno de hidroplanagem, que é a separação do pneu-pavimento devido à pressão d água existente sob o pneu (Kokkalis, 1998). Cabe destacar a ocorrência do fenômeno da viscoplanagem na zona intermediária (zona 2). Nessa zona, existe uma película d água entre o revestimento e o pneu que atua como um obstáculo para o contato entre as arestas das asperezas do revestimento e o pneu. Com isso, pode ocorrer um deslocamento entre a banda de rodagem do pneu e o revestimento no domínio da viscosidade da água (Momm, 2002). O fenômeno da viscoplanagem ocorre geralmente em pavimentos úmidos (após a ocorrência de chuvas) enquanto que o fenômeno da hidroplanagem se dá em pavimentos na condição molhada (durante a ocorrência de chuvas). Nos revestimentos asfálticos densos ou impermeáveis, boa parte da evacuação da água superficial é obtida pelos canais dos sulcos dos pneus, sendo a macrotextura do revestimento responsável por uma parcela menor. Essa água evacuada pelos pneus resulta na projeção de finas gotas de água (spray) que prejudicam a visibilidade, aumentando o risco de acidentes nas rodovias (Meurer Filho, 2001) Textura dos Pavimentos Dentre os fatores que influenciam o mecanismo de aderência entre o pneu e o pavimento, pode-se destacar o grau de regularização da textura da superfície, considerado o elemento mais importante dentre os pertencentes ao conjunto de propriedades do revestimento. A textura superficial é uma característica da camada de superfície do pavimento relativa aos materiais componentes do revestimento, e que pode ser alterada devido às degradações sofridas por estes materiais ou à instabilidade de alguma camada constituinte do pavimento (Fernandes e Domingues, 1993). 12

30 Tipos de textura dos pavimentos A textura de um pavimento pode ser dividida em três classes: microtextura, macrotextura e megatextura. a) Microtextura: Está relacionada à aspereza superficial própria da superfície dos agregados pétreos, os quais podem apresentar características do tipo áspera ou polida É medida numa micro-escala de aspereza, sendo esta dependente da mineralogia da partícula do agregado. É considerada a principal responsável pela aderência a baixas velocidades (Roco et al, 2002; Kokkalis, 1998). b) Macrotextura: Está relacionada à rugosidade superficial do pavimento, oriunda das partículas dos agregados pétreos que se destacam na superfície. É atribuída ao tamanho, forma, angulosidade e distribuição dos agregados graúdos. A macrotextura tem como função facilitar e contribuir para a drenagem da água na área de contato pneu-pavimento, evitando os ricos de hidroplanagem (Roco et al, 2002; Poncino, 2001; Kokkalis, 1998). c) Megatextura: Tipo de irregularidade indesejável ao pavimento devido à capacidade de produzir vibrações. Considerada como um defeito na superfície do pavimento, afeta consideravelmente o contato pneu-pavimento (Meurer Filho, 2001; Kokkalis, 1998). A Figura 2.9 apresenta de forma ilustrativa a diferença entre a microtextura e a macrotextura. Figura 2.9 Diferença entre microtextura e macrotextura (Modificado de Roco et al., 2002). 13

31 Segundo Fernandes e Domingues (1993), a norma americana ASTM-E867 leva em consideração o comprimento de onda (distância horizontal) e a amplitude (distância vertical) para classificar as texturas dos pavimentos (Tabela 2.1). Tabela 2.1 Classificação de textura pela ASTM E867 (Modificado de Fernandes e Domingues, 1993). DOMÍNIO Intervalo de Dimensões Horizontal Vertical Microtextura 0 0,5 mm 0 0,2 mm Macrotextura 0,5 50 mm 0,2 10 mm Megatextura 5 50 cm 1 50 cm Irregularidades Curtas 0,5 5 m 1 20 mm Médias 5 15 m 0,5 5 cm Longas m 1 20 cm Com relação às características de micro/macrotextura, a superfície do pavimento pode ser classificada em quatro tipos (Poncino, 2001): a) Macrotextura grossa e microtextura áspera (tipo A); b) Macrotextura grossa e microtextura polida (tipo B); c) Macrotextura fina e microtextura áspera (tipo C); d) Macrotextura fina e microtextura polida (tipo D). Segundo Poncino (2001), para que um pavimento ofereça boas condições de aderência a qualquer velocidade dos veículos, deve ter uma superfície com macrotextura suficientemente grossa e uma microtextura áspera, o que faz com que a superfície do tipo A seja considerada a mais eficiente em termos de segurança viária. Na Figura 2.10 apresenta-se o gráfico de tendência de comportamento dos quatros tipos de superfícies (A, B, C e D) na condição molhada, em função das medições de atrito efetuadas a diversas velocidades. 14

32 Figura 2.10 Variação do atrito com a velocidade em pistas molhadas (Modificado de Poncino, 2001) Métodos de medida de textura dos pavimentos A microtextura pode ser medida diretamente por meio de micro-fotografias da superfície do pavimento, a partir das quais atribui-se uma nota, de acordo com o aspecto áspero ou polido da superfície. Indiretamente, pode ser avaliada utilizando-se o Pêndulo Britânico, cujo mecanismo de ensaio foi descrito anteriormente (Kokkalis, 1998). Um dos métodos mais utilizados para a medição da macrotextura é o Método da Mancha de Areia, que consiste em colocar sobre a superfície do pavimento um volume pré-determinado de areia fina e espalhá-la circularmente utilizando-se um disco especial. Então, com a medida da área da mancha de areia sobre o pavimento e o volume de areia utilizado, calcula-se uma profundidade média dos vazios preenchidos por areia, valor utilizado como medida de macrotextura superficial (Roco et al, 2002). Um dos problemas da utilização do Método da Mancha de Areia em revestimentos asfálticos drenantes está na penetração excessiva dos grãos de areia nos poros vazios, o que leva à redução da área da mancha de areia e à maximização da medida de macrotextura. Na Figura 2.11 apresenta-se um esquema simplificado do Método da Mancha de Areia. 15

33 Figura 2.11 Método da Mancha de Areia (Modificado de Roco et al., 2002). Segundo Meurer Filho (2001), alguns países europeus vêm utilizando sistemas medidores de textura com base no raio laser, que dispensam a interdição do tráfego Calagem de equipamentos de medida de atrito Os métodos e sistemas usados para medir textura e resistência à derrapagem das superfícies de pavimentos variam significativamente, conforme o país. Isso dificulta sobremaneira o intercâmbio de informações entre os países, no que diz respeito à comparação destes parâmetros. Em 1995, o Comitê Técnico da PIARC (World Road Association) apresentou uma escala de referência internacional, visando a avaliação global da superfície de um pavimento. Esta escala é representada pelo IFI (Internacional Friction Index), que avalia o atrito e a textura da superfície. O IFI é representado por dois números situados entre parênteses e separados por uma virgula, com o primeiro referindo-se ao atrito e o segundo à textura. O primeiro número é adimensional (F60) e o segundo é expresso em km/h (S p ). Ambos fornecem os parâmetros relativos para uma velocidade padrão de 60 km/h. O par de valores (F60, S p ) representa o IFI de um pavimento e por meio dele pode-se calcular o valor de atrito F(S), a qualquer velocidade de deslocamento (S) por meio da Equação 2.1 (Rio, 1996). ( 60-S) Sp F(S) = F60 e (2.1) 16

34 2.2 OS CONCRETOS ASFÁLTICOS DRENANTES Apresentação Os revestimentos asfálticos drenantes têm sido muito utilizados com a finalidade de aumentar a segurança em rodovias e aeroportos. Este tipo de revestimento consiste numa mistura com um elevado índice de vazios, que a torna permeável à ação das águas de chuva e, conseqüentemente, reduz a espessura da lâmina d água sobre a superfície. Originalmente desenvolvidos para resolver aspectos relativos à segurança, os revestimentos asfálticos drenantes apresentaram uma boa capacidade de redução dos ruídos provenientes do tráfego de veículos, reduzindo o impacto ambiental sofrido pela vizinhança das rodovias e vias urbanas Histórico Experiências no Brasil A partir da década de 80, são iniciadas as experiências com misturas drenantes no país, com a aplicação em aeroportos. Em 1983 houve uma aplicação no aeroporto de Confins em Belo Horizonte-MG, utilizando-se cimento asfáltico comum. Em 1987, foi aplicado no aeroporto Santos Dumont-RJ, um revestimento asfáltico drenante utilizando-se cimento asfáltico modificado por polímero (Petrobrás, 2001). Em 1992, foi executado um trecho experimental de camada porosa de atrito na Rodovia dos Bandeirantes-SP, considerada uma das rodovias de tráfego mais intenso no Brasil (Porto, 1999). Em 1997, outro trecho experimental foi executado em São Paulo. Com 2,0 km de extensão e situado na via marginal da Rodovia Presidente Dutra (BR-116), o trecho foi executado na espessura de 4,0 cm e apresentava uma percentagem de vazios inicial de 18% (Porto, 1999). A primeira experiência no Nordeste do país foi realizada na Bahia, no ano de O trecho 17

35 foi executado durante as obras de duplicação da Rodovia BA-099, conhecida como Estrada do Coco. Foram aplicados 33,5 km de revestimento asfáltico drenante utilizando-se CAP-20 modificado com 4% de polímero SBS (Petrobrás, 2001). Ainda no ano de 2000, foi executado um trecho experimental de 600 metros na Rodovia BR- 101, situada no estado de Santa Catarina. A camada de 3,0 cm foi aplicada sobre uma camada densa de pré-misturado a quente. A mistura apresentou uma percentagem de vazios inicial de 18,34 % (Meurer Filho, 2001) Experiências no exterior Desde a década de 30 os Estados Unidos trabalham com misturas asfálticas porosas com a finalidade de resolver problemas de aderência nos pavimentos. Essas misturas receberam várias denominações, mas a que ficou oficial foi open-graded friction course (OGFC). Com base nas experiências de campo, em 1974, o Federal Highway Administration (FHWA) introduz especificação de serviço visando a aplicação de OGFC em áreas de tráfego pesado (Takahashi e Partl, 1999). A França foi um dos primeiros países europeus a utilizar misturas asfálticas drenantes, no ano de A mistura, aplicada sob forma de trecho experimental, possuía uma percentagem de vazios de 20% e espessura de 4,0 cm (Takahashi e Partl, 1999). Na Espanha, foram construídos quatro trechos experimentais entre 1979 e 1980 em uma rodovia de tráfego pesado (Kraemer, 1997 apud Meurer Filho, 2001). A Bélgica teve sua primeira experiência com pavimentação drenante em 1979, com a execução de um trecho de m 2, de uma rodovia em duas pistas com volume de tráfego diário de 700 veículos/dia em cada direção (Heystraeten et al., 1990 apud Meurer Filho, 2001). Na Suíça, pavimentos drenantes têm sido executados desde 1982 com monitoramento constante para avaliação da durabilidade dos mesmos (Takahashi & Partl, 1999). 18

36 Segundo Fonseca (1998), foram aplicados cerca de 6,5 milhões de metros quadrados de misturas betuminosas drenantes nas rodovias de Portugal, desde Segundo Takahashi & Partl (1999), pavimentos drenantes têm sido aplicados no Japão desde O Japan Highway Public Corporation (JH), agência governamental responsável pelas rodovias do Japão, acompanha desde 1991 o desempenho destes pavimentos e, em 1998, foi decidido adotar-se como padrão a utilização de pavimentos drenantes em todas as rodovias a serem construídas Tendências mundiais No que diz respeito à aplicação de revestimentos asfálticos drenantes, duas tendências evoluíram simultaneamente: a) Tendência americana: conhecida com camada de asfalto poroso, possui espessura da ordem de 2 cm e está mais voltada para o problema da aderência do que para as questões de drenabilidade e acústicas (Faure, 1988, apud Campos, 1998). b) Tendência européia: conhecido como concreto asfáltico drenante, tem como característica uma espessura maior, em torno de 4 cm, e possui um índice de vazios maior que 20%, objetivando reduzir a projeção das gotículas d água (spray), a reflexão da luz dos faróis e os ruídos provenientes do tráfego (Campos, 1998) Princípios dos Concretos Asfálticos Drenantes Os concretos asfálticos drenantes são misturas asfálticas caracterizadas pelo elevado volume de vazios, obtidos por meio de uma dosagem adequada de agregados minerais britados, filler e cimentos asfálticos puros ou modificados por polímeros. Os vazios da mistura permitem a percolação da água superficial proveniente das precipitações chuvosas, resultando num pavimento dito drenante ou permeável. Estes tipos de pavimentos são geralmente constituídos de duas camadas: uma com função 19

37 estrutural, composta por misturas asfálticas densas convencionais, e uma sem função estrutural, que é o concreto asfáltico drenante propriamente dito. A camada drenante é assente sobre a camada impermeável e permite o escoamento das águas pluviais pelos vazios comunicantes. Ao encontrar a camada impermeável, a água escoa devido às inclinações do perfil da estrada, reduzindo, assim, a possibilidade de formação da lâmina d água sobre a superfície de rolamento e aumentando a segurança no trânsito em dias de chuva. A Figura 2.12 apresenta de forma ilustrativa o princípio de funcionamento dos pavimentos drenantes utilizados em cidades. Nas rodovias, o dispositivo de drenagem é geralmente substituído pelo acostamento. A Figura 2.13 apresenta um trecho de revestimento asfáltico drenante (faixa da direita) aplicado em rodovia (Estrada do Coco BA), em que a água escoa pelo acostamento. (Chuva) A C B A - Camada Drenante B - Camada Impermeável C - Dispositivo de Drenagem Externo Figura 2.12 Esquema de funcionamento do asfalto drenante. Figura 2.13 Escoamento da água pelo acostamento na Estrada do Coco BA (Petrobrás, 2001). 20

38 A Figura 2.14 apresenta o comportamento da Rodovia dos Imigrantes sob chuva, antes e depois da aplicação de uma camada de asfalto drenante. Percebe-se uma redução considerável das projeções dos jatos de água (spray) e diminuição da espessura da lâmina d água sobre o pavimento, o que favorece a segurança do usuário da rodovia. Figura 2.14 Comportamento da Rodovia dos Imigrantes antes a após a aplicação de asfalto drenante (Nascimento e Reis, 1999) As classes dos concretos asfálticos drenantes Os concretos asfálticos drenantes podem ser classificados segundo alguns aspectos, tais como o tipo e número de camadas, o volume de vazios característico e a existência ou não de uma lacuna (gap) bem definida na composição granulométrica (Momm, 2002). Com relação ao tipo de camada, o concreto asfáltico drenante pode ser usado como camada de superfície ou de base. Quando utilizado como camada de base, a principal função é a estocagem da água de chuva. Quanto ao número de camadas, recentemente vêm sendo utilizados pavimentos drenantes em duas camadas: a superior, com granulometria menor e com a função principal de captar as impurezas na superfície, atuando como filtro, e a inferior, com agregados maiores e atuando mais na drenabilidade do revestimento (Momm, 2002; Meurer Filho, 2001). Com relação à percentagem de vazios, os concretos asfálticos drenantes podem ser classificados da seguinte forma (Momm, 2002): a) 1ª Geração: misturas com teores de vazios em torno de 20%; 21

39 b) 2ª Geração: misturas com teores de vazios entre 25% e 28%; c) 3ª Geração: misturas com teores de vazios superiores a 28%. Segundo a existência de brecha (gap) na granulometria, pode-se classificar os concretos asfálticos drenantes como possuindo uma lacuna bem definida na composição granulométrica dos granulares, com a eliminação de granulares de determinadas peneiras, ou sem lacuna, com a granulometria dos materiais aberta, mas sem a eliminação de materiais de determinadas peneiras. Os concretos asfálticos drenantes com lacuna bem definida na composição granulométrica apresentam maior eficiência no que diz respeito à permeabilidade (Momm, 2002) A permeabilidade nos concretos asfálticos drenantes A principal característica de uma mistura asfáltica drenante está na permeabilidade elevada, adquirida pela passagem da água pelos vazios da mistura. È importante que se tenha uma noção de como os vazios estão situados no interior da mistura, para uma correta análise da permeabilidade. De acordo com o Projeto Diretriz da Tecnologia de Pavimentação Drenante (Associação das Rodovias do Japão, 1996), os poros vazios de uma mistura drenante podem ser classificados como: a) Poros efetivos: poros que contribuem para a passagem e armazenagem de água; b) Poros semi-efetivos: poros que não contribuem para a passagem, mas permitem o armazenamento da água; c) Poros ineficazes: poros que não contribuem para a passagem nem armazenamento da água. A Figura 2.15 ilustra os três tipos de vazios numa mistura asfáltica drenante. 22