UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS UEG UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL HEVERTON MATSUY PACHECO

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1 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS UEG UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL HEVERTON MATSUY PACHECO AVALIAÇÃO DE PATOLOGIAS EM PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS E SUAS SOLUÇÕES CORRETIVAS PUBLICAÇÃO N : ENC. PF-140/2011 ANÁPOLIS / GO JULHO / 2011

2 HEVERTON MATSUY PACHECO AVALIAÇÃO DE PATOLOGIAS EM PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS E SUAS SOLUÇÕES CORRETIVAS PUBLICAÇÃO N : ENC. PF-140/2011 PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL DA UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS. ORIENTADORA: CLÁUDIA AZEVEDO PEREIRA ANÁPOLIS / GO: 2011

3 FICHA CATALOGRÁFICA PACHECO, HEVERTON MATSUY Avaliação de patologias em pavimentos rodoviários e suas soluções corretivas xi, XP., 297 mm (ENC/UEG, Bacharel, Engenharia Civil, 2011) Projeto Final Universidade Estadual de Goiás. Unidade Universitária de Ciências Exatas e Tecnológicas. Curso de Engenharia Civil. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA PACHECO, H. M. Avaliação de patologias em pavimentos rodoviários e suas soluções corretivas. Projeto Final, Publicação ENC. PF-140/2011, Curso de Engenharia Civil, Universidade Estadual de Goiás, Anápolis, GO, Xp CESSÃO DE DIREITOS NOME DO AUTOR: Heverton Matsuy Pacheco TÍTULO DA DISSERTAÇÃO DE PROJETO FINAL: Avaliação de patologias em pavimentos rodoviários e suas soluções corretivas. GRAU: Bacharel em Engenharia Civil ANO: 2011 Projeto Final, Publicação ENC. PF-140/11, Curso de Engenharia Civil, Universidade Estadual de Goiás, Anápolis, GO, Xp É concedida à Universidade Estadual de Goiás a permissão para reproduzir cópias deste projeto final e para emprestar ou vender tais cópias somente para propósitos acadêmicos e científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte deste projeto final pode ser reproduzida sem a autorização por escrito do autor. Heverton Matsuy Pacheco Rua do Asbesto, Qd. 155, Lt. 23, Setor Santa Genoveva CEP: Goiânia/GO - Brasil

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5 iv Dedicatória À Deus e a minha família.

6 v Agradecimentos A conclusão deste trabalho só foi possível graças à colaboração, compreensão e ajuda de algumas pessoas. Por isso agradeço: Primeiramente a Deus, por me dar forças ao longo de toda essa caminhada; Aos meus pais que sempre me proporcionaram ensino de qualidade, me ensinaram o valor dos estudos e sempre me apoiaram e incentivaram; A minha namorada Ana Rita, pelo companheirismo, carinho, compreensão e paciência. A minha orientadora, Doutora Cláudia Azevedo por sua generosidade, profissionalismo, dedicação e paciência A todos os colegas da faculdade que sempre contribuíram para tornar essa caminhada menos exaustiva; Aos engenheiros Paulo Róger e Gustavo Mendonça que tanto me ensinaram sobre pavimentação; Aos colegas da Goiás Construtora que me ajudaram nos ensaios e no levantamento das patologias; Enfim, a todos vocês os meus sinceros agradecimentos!!!

7 vi RESUMO Mesmo uma rodovia sendo bem projetada e construída, como qualquer outra estrutura, ela necessita de manutenção para que apresente um desempenho satisfatório ao longo de sua vida útil. No caso do Brasil, a manutenção das rodovias é fundamental para o desenvolvimento de sua economia já que, o seu principal meio de transporte é o terrestre e as más condições de suas vias elevam os custos operacionais com transporte, gerando um aumento no preço dos produtos produzidos e/ou comercializados no país. Diante disso, surge a necessidade de estudos de técnicas adequadas de manutenção e restauração de pavimentos rodoviários flexíveis, afim de, minimizar os custos deste tipo de obra (que por natureza são elevados). Este trabalho teve como local de estudo o trecho da BR-060 que liga a cidade de Anápolis a entrada do DF. Neste trecho foram estudadas duas patologias: as trincas e as deformações permanentes em trilhas de rodas. Ensaios de granulometria e extração de betume foram realizados com o intuito de ajudar a identificar as causas das patologias estudadas, porém não apresentaram resultados conclusivos. Por fim, após a análise das patologias encontradas no local de estudo, foram criadas suposições sobre suas possíveis causas e, tendo em vista seu processo de formação, seus principais agentes causadores e seu nível de severidade, determinou-se em quais casos a solução de projeto era eficiente para o seu combate e, quais as soluções corretivas mais adequadas para os demais casos. Palavras-chave: Restauração. Manutenção. Patologias. Pavimentos Rodoviários Flexíveis.

8 vii ABSTRACT Even a road being well designed and built, like any other structure, it needs maintenance to present a satisfactory performance throughout its life. In Brazil, the maintenance of roads is crucial to the development of its economy since, their main means of transport is the land and the poor condition of their roads raise operating costs for transportation, generating an increase in the price of products produced and / or marketed in the country. Therefore, there is a need for studies of appropriate techniques for maintenance and restoration of road pavements in order to, minimize the costs of this type of work (which by nature are high). This study was to study the local stretch of the BR-060 that connects the city of Annapolis input DF. In this passage two diseases were studied: the cracks and permanent deformation in wheel tracks. Testing of particle size and extraction of bitumen were carried out in order to help identify the causes of the diseases studied, but were not conclusive. Finally, after analyzing the pathologies found in the study area, it was determined in which cases the design solution was effective in combating diseases, and what remedial solutions best suited for cases where the design solution was not effective. Keyword: Restore. Maintenance. Pathologies. Flexible Road Pavements.

9 iv LISTA DE ILUSTRAÇÕES Ilustração Página Figura 2.1 Classificação do pavimento (Fonte: CNT) Figura 2.2 Classificação geral (Fonte: CNT)... 7 Figura 2.3 Estrutura de pavimento flexível tipo (Fonte: Bernucci et al., 2007)... 8 Figura 2.4 Classificação das bases e sub-bases flexíveis e semi-rígidas. (Fonte: Manual de pavimentação do DNIT-2006) Figura 2.5 Classificação dos revestimentos flexíveis. (Fonte: Manual de pavimentação do DNIT-2006) Figura Trinca transversal (Fonte: DNIT 005/ TER) Figura 3.2 Trinca longitudinal longa Figura Trinca de retração (Fonte: BERNUCCI et al., 2007) Figura 3.4 Trinca interligada tipo couro de jacaré Figura 3.5 Trinca interligada tipo bloco (Fonte: BERNUCCI et al., 2007) Figura 3.6 Etapas do trincamento (Fonte: VILCHEZ, 1996 apud CORREIA, 2010) Figura 3.7 Movimentações de uma trinca (Fonte: RODRIGUES, 1991 apud CORREIA, 2010) Figura 3.8 Trincamento da camada de reforço devido à variação de temperatura ( Fonte: LYTTON, 1989 apud CORREIA, 2010) Figura 3.9 Afundamento local (Fonte: DNIT 005/2003 TER) Figura 3.10 Afundamentos ao longo das trilhas de roda (Fonte: Adaptado do manual de restauração de pavimentos asfálticos do DNIT, 2006)... 25

10 v Figura 3.11 Ondulações ou corrugações (Fonte: BERNUCCI et al., 2007) Figura 3.12 Escorregamento do bordo da pista Figura 3.13 Exsudação ( Fonte: Manual de restauração de pavimentos asfálticos DNIT, 2006) Desgaste superficial do pavimento (Fonte: BERNUCCI et al., 2007) Figura 3.15 Panela ou buraco Figura 4.1 Período aconselhável para manutenção corretiva (Fonte: BERNUCCI et al., 2007) Figura Local de estudo Figura Marcação da área a ser fresada Figura Fresagem a frio do pavimento Figura Limpeza da área fresada Figura Pintura de ligação Figura Recomposição do pavimento fresado Figura Aplicação de microrrevestimento asfáltico Figura 6.8 Curva granulométrica para a 1ª amostra do trecho bom Figura Curva granulométrica para a 2ª amostra do trecho bom Figura Curva granulométrica para a 1ª amostra do trecho ruim Figura Curva granulométrica para a 2ª amostra do trecho ruim Figura Trinca interligada do tipo couro de jacaré (Classe FC-II) Figura 6.13 Trincas onde há a ocorrência do bombeamento de finos da base... 58

11 vi Figura 6.14 Procedimento para utilização de geotêxtil em restauração de revestimento asfáltico (Fonte: Bernucci et al., 2007) Figura Procedimento para utilização de geogrelha em restauração de revestimento asfáltico (Fonte: Bernucci et al., 2007) Figura 6.16 Posicionamento da camada intermediária de alívio de tensões (Fonte: Bernucci et al., 2007) Figura 6.17 Posicionamento de camada de interrupção de trincas (Fonte: Bernucci et al., 2007) Figura 6.18 Deformação permanente em trilha de roda no km 19,9 da pista direita Figura 6.19 Deformação permanente em trilha de roda no perímetro urbano da cidade de Alexânia Figura 6.20 Operação de uma máquina recicladora... 69

12 vii LISTA DE TABELAS Tabela Página Tabela 1.1 Estimativa do aumento do custo operacional dos transportes devido às condições do pavimento (Fonte: CNT, 2009)... 2 Tabela 2.1 Extensões das rodovias do estado de Goiás (DNIT, 2010)... 4 Tabela 2.2 Exemplos de rodovias Goianas radiais, longitudinais, transversais e diagonais (Fonte: Agetop) Tabela 2.3 Rodovias federais localizadas em Goiás (Fonte: Ministério dos transportes) Tabela 2.4 Classificação do pavimento (Fonte: CNT, 2009) Tabela 2.5 Classificação geral (Fonte: CNT) Tabela 3.1 Classificação e codificação de fendas (Fonte: DNIT 005/2003 TER) Tabela 3.2 Classificação e codificação de afundamentos (Fonte: DNIT 005/2003 TER). 30 Tabela 4.1 Valores de serventia atual (VSA) (Fonte: DNIT) Tabela 4.2 Freqüência dos defeitos (DNIT 008/2003-PRO) Tabela 4.3 Determinação do Índice de Gravidade (DNIT 008/2003-PRO) Tabela 4.4 Pesos para cálculo (DNIT 008/2003-PRO) Tabela 4.5 Conceito e intervenções segundo o ICPF (DNIT 008/2003-PRO) Tabela 4.6 Índice do Estado da Superfície do Pavimento IES (DNIT 008/2003-PRO) Tabela Resultado para a 1ª amostra do trecho bom Tabela Resultado para a 2ª amostra do trecho bom Tabela Resultado para a 1ª amostra do trecho ruim... 54

13 Tabela Resultado para a 2ª amostra do trecho ruim viii

14 ix LISTA DE ABREVIATURAS AGETOP Agência Goiana de Transporte e Obras ANTT Agência Nacional de Transportes Terrestres AASHTO American Association of State Highway Officials CBUQ Concreto Betuminoso Usinado a Quente CREMA Contrato de Reabilitação e Manutenção de Rodovias CA Concreto Asfáltico CAP Cimento Asfáltico de Petróleo CNT Confederação Nacional do Transporte DF Distrito Federal DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem DNIT Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes ES Especificação de Serviço ET Especificação Técnica GO Goiás (estado) IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística ICPF Índice de Condição do Pavimento Flexível IGGE Índice de Gravidade Global Expedito

15 x LVC Levantamento Visual Contínuo NE Nordeste NO Noroeste PNV Plano Nacional da Viação PRO Procedimento SE Sudeste SO Sudoeste TER Terminologia TSD Tratamento Superficial Duplo TSS Tratamento Superficial Simples TST Tratamento Superficial Triplo VSA Valor de Serventia Atual

16 xi SUMÁRIO Capítulo Página 1 INTRODUÇÃO JUSTIFICATIVA OBJETIVOS PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS RODOVIAS DO ESTADO DE GOIÁS Condições das rodovias do estado de Goiás ESTRUTURAS DO PAVIMENTO CAMADAS CONSTITUINTES Subleito Reforço do subleito Sub-base Base Revestimento Tratamento superficial Concreto asfáltico (C.A.) PRINCIPAIS PATOLOGIAS DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS FISSURAS (FI) TRINCAS A reflexão de trincas Trincamento devido ao tráfego Trincamento devido à variação de temperatura Água na estrutura do pavimento Movimentação do subleito Trincas devido ao envelhecimento do ligante betuminoso Classificação das fendas AFUNDAMENTO Fatores causadores de deformações permanentes em misturas asfálticas Teor de ligante asfáltico Tipo de ligante asfáltico... 28

17 xii Temperatura Distribuição Granulométrica Outros fatores Classificação dos afundamentos ONDULAÇÕES OU CORRUGAÇÕES (O) ESCORREGAMENTO (E) EXSUDAÇÃO (EX) DESGASTE (D) PANELA OU BURACO (P) AVALIAÇÃO DE SUPERFÍCIE MÉTODO DA SERVENTIA ATUAL Método para determinação do VSA Período de manutenção corretiva segundo seu VSA LEVANTAMENTO VISUAL CONTÍNUO LVC METODOLOGIA ESTUDO DE CASO APRESENTAÇÃO SOLUÇÕES DE PROJETO ENSAIOS PATOLOGIAS E SUAS SOLUÇÕES CORRETIVAS ADEQUADAS As trincas Combate a reflexão de trincas Emprego de Geossintéticos Camadas intermediárias de alívio de tensões Camadas de dissipação de trincas Aumento da espessura de recapeamento Reciclagem do revestimento existente Emprego de misturas asfálticas com ligantes modificados As deformações permanentes em trilhas de rodas CONCLUSÃO SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS... 71

18 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS xiii

19 1 1 INTRODUÇÃO Segundo Bernucci et al. (2007) o pavimento é uma estrutura constituída por camadas de espessuras determinadas, construído sobre um terreno após concluída sua terraplenagem. Ele é projetado segundo especificações técnicas, de maneira economicamente viável, com o objetivo de proporcionar a seus usuários maior segurança e conforto, gerar economia nos transportes e resistir aos esforços produzidos pelo tráfego de veículos e pelo clima. O pavimento pode ser dividido basicamente em dois grupos: Pavimentos rígidos e pavimentos flexíveis. Existem alguns autores que preferem classificar os pavimentos em três grupos distintos, incluindo o grupo de pavimentos semi-rígidos aos outros dois anteriormente citados. Pinto e Preussler (2002) apresentam as seguintes definições para os diferentes tipos de pavimentos: - Pavimento Rígido é aquele onde o revestimento resiste à maior parte das tensões que atuam no pavimento, pois sua rigidez é muito maior do que a das camadas sobre as quais ele foi construído. Pavimentos feitos com lajes de concreto de cimento Portland são o tipo mais comum de pavimentos rígidos. - Pavimento Flexível é aquele em que todas as camadas do pavimento recebem carregamentos aproximadamente equivalentes, pois deformam significativamente de forma elástica. O exemplo mais comum são os pavimentos que possuem revestimento asfáltico e base estabilizada granulometricamente (brita graduada, macadame ou solo pedregulhos). - Pavimento Semi-rígido é aquele onde a rigidez da base é aumentada devido à adição de elementos quimicamente reativos como, por exemplo, o cimento. Pavimentos com base de solo cimento e revestimento asfáltico são exemplos de pavimentos semi-rígidos. Este trabalho tem como foco as rodovias do estado de Goiás, desta forma, serão estudados somente os pavimentos flexíveis, pois são predominantes na região. Por vários anos, o poder público investiu principalmente no setor rodoviário de carga permitindo que o modal se desenvolvesse sobre uma estrutura construída sem ônus direto para o setor e sem cobrança por sua utilização. Governar é Abrir Estradas, lema do presidente Washington Luís na década de 20, representa bem a histórica priorização dos investimentos públicos no desenvolvimento da infra-estrutura rodoviária. Mesmo considerando que a situação atual é diferente do antigo paradigma percebe-se que o legado rodoviarista ainda persiste sob a forma de uma forte cultura de utilização deste modal.

20 2 No Brasil, o sistema logístico de escoamento da produção, assim como a circulação de pessoas, é fortemente dependente do modal rodoviário. Um histórico de falta de investimentos na manutenção, conservação e ampliação das outras malhas é o principal motivo de concentração excessiva da matriz de transporte (CNT 2009). O modelo rodoviário é responsável por 61,1% da matriz de transporte de carga (Agência Nacional de Transportes Terrestres - ANTT 2006) e 96% da matriz de transporte de passageiros (CNT, 2007 apud PEREIRA, 2010). De acordo com pesquisa de 2009 da CNT (Confederação Nacional do Transporte) 56,6% das rodovias brasileiras estão desgastadas, com defeitos ou totalmente destruídas. Restando apenas 43,4% das rodovias em bom estado de conservação. Rodovias em mau estado de conservação além de aumentar o número de acidentes e gerar grandes transtornos aos seus usuários aumentam o preço dos transportes, oneram o escoamento de produtos e, conseqüentemente, se tornam um empecilho ao desenvolvimento econômico do país. A CNT (2009) fez uma estimativa do aumento do custo operacional dos transportes devido às condições do pavimento da rodovia. Esta estimativa está apresentada na tabela 1.1. Tabela 1.1 Estimativa do aumento do custo operacional dos transportes devido às condições do pavimento (Fonte: CNT, 2009) Região Aumento no custo operacional (%) Sul 19,3 Sudeste 21,8 Brasil 28,0 Centro-Oeste 31,7 Nordeste 33,1 Norte 40,6 É possível observar na tabela 1.1 que as regiões Centro-Oeste, Nordeste e Norte são as que apresentam maior acréscimo no custo operacional, ficando acima da média nacional. Diante disto é evidente a necessidade de restaurar e executar manutenções das rodovias, tendo em vista que uma intervenção em momento adequado gera uma economia de recursos que já são escassos no país.

21 3 1.1 JUSTIFICATIVA Devido às condições precárias de suas rodovias, o Brasil já experimenta uma grande demanda de obras de restauração rodoviária, e a expectativa é que nos próximos anos esta demanda aumente ainda mais devido aos grandes eventos esportivos dos quais o Brasil será sede (copa do mundo de 2014 e olimpíadas de 2016). Para que essas obras sejam feitas de maneira eficiente e mais econômica possível, é necessário o conhecimento das patologias apresentadas pelo pavimento, para que se possa aplicar a solução corretiva mais adequada a cada situação. 1.2 OBJETIVOS Este trabalho tem como principal objetivo ampliar o conhecimento sobre patologias em pavimentos rodoviários do tipo flexível. Reunir informações e parâmetros que possibilitem a identificação, caracterização e as possíveis causas das principais patologias encontradas nos pavimentos rodoviários do tipo flexível. Desenvolver a capacidade de analisar as patologias identificadas e indicar soluções corretivas adequadas, ou seja, viáveis do ponto de vista técnico e econômico.

22 4 2 PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS 2.1 RODOVIAS DO ESTADO DE GOIÁS Segundo dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE (2005) apud Ministério dos Transportes (2010) Goiás é um estado com uma população de habitantes, uma área de km² e a capital situada na cidade de Goiânia. Seu principal modelo de transporte é o rodoviário. O estado conta com rodovias federais, estaduais e municipais com extensões apresentadas na tabela 2.1: Tabela 2.1 Extensões das rodovias do estado de Goiás (DNIT, 2010) SISTEMA RODOVIÁRIO Rodovias Pavimentadas (km) S/ Pavimento (km) Total (km) Federais 3.355, ,7 Estaduais , ,3 Municipais , ,9 TOTAL , , ,5 A tabela 2.1 retirada do Plano Nacional de Viação (PNV) do Departamento Nacional de Infraestrutura de transporte (DNIT) de 2010, mostra que apenas 11,05% das rodovias do estado de Goiás são pavimentadas, índice acima da média nacional que é de aproximadamente 10% (PEREIRA, 2010). As rodovias estaduais, conhecidas como GO s, podem ser divididas em 6 tipos: radiais, longitudinais, transversais, diagonais, de ligação e ramais. O nome das rodovias estaduais é composto por três números precedidos de GO sigla do estado de Goiás. A nomenclatura das rodovias depende do seu tipo. Na tabela 2.2 são apresentados alguns exemplos de rodovias estaduais dos tipos radiais, longitudinais, transversais e diagonais. As rodovias radiais partem de Goiânia (a capital de Goiás) em direção às fronteiras do estado. Seu primeiro algarismo é o zero e sua numeração varia de forma crescente em sentido horário. As rodovias longitudinais cortam o estado no sentido norte-sul. Começam com o número 1 e sua numeração varia de forma crescente no sentido de leste para oeste. As rodovias transversais cortam o estado no sentido leste-oeste. Seu primeiro algarismo é o número 2 e sua numeração varia de forma crescente no sentido de norte para sul.

23 5 As rodovias diagonais podem apresentar dois sentidos: Noroeste (NO)-Sudeste (SO) ou Nordeste (NE)-Sudoeste (SE). Seu primeiro algarismo é o número 3. Para rodovias orientadas na direção NO SE sua numeração varia segundo números pares em ordem crescente no sentido de nordeste para sudoeste. Para rodovias orientadas na direção NE SO sua numeração varia segundo números ímpares em ordem crescente de noroeste para sudeste. Tabela 2.2 Exemplos de rodovias Goianas radiais, longitudinais, transversais e diagonais (Fonte: Agetop). RODOVIAS ESTADUAIS RADIAIS LONGITUDINAIS TRANSVERSAIS DIAGONAIS GO-010 GO-108 GO-206 GO-301 GO-020 GO-110 GO-210 GO-302 GO-040 GO-112 GO-213 GO-305 GO-050 GO-114 GO-215 GO-306 As rodovias de ligação podem apresentar-se em qualquer direção. Seu primeiro algarismo é o número 4. Exemplos de rodovias Goianas de ligação: GO-401, GO-402, GO- 403, GO-404 e GO-405. O último tipo de rodovia do estado de Goiás são os ramais. Também podem apresentar-se em qualquer direção. Os ramais possuem como primeiro algarismo o número 5. Exemplos: GO-501, GO-502, GO-503, GO-504, GO-505 e GO-506. A tabela 2.3 nos mostra as rodovias federais que passam por Goiás. As rodovias federais identificadas de cinco formas: radiais, longitudinais, transversais, diagonais e de ligação. Seu nome é composto por três algarismos precedidos de BR Sigla de Brasil. Seu nome é dado da mesma forma que nas rodovias estaduais. Tabela 2.3 Rodovias federais localizadas em Goiás (Fonte: Ministério dos transportes). RODOVIAS FEDERAIS BR-010, BR-020, BR-030, BR-040, BR-050, BR-060, BR-070, BR-080, BR-153, BR-154, BR-158, BR-251, BR-349, BR-352, BR-354, BR-359, BR-364, BR-414, BR-452, BR-457, BR-479, BR-483 e BR-490

24 Condições das rodovias do estado de Goiás O relatório gerencial da CNT (2009) avaliou e classificou as rodovias brasileiras de cada estado em ótimas, boas, regulares, ruins ou péssimas. Levando em conta três parâmetros: condição do pavimento, condição da sinalização e geometria da via. A seguir serão mostrados os resultados desta pesquisa no quesito condição do pavimento e classificação geral das rodovias. Os dados obtidos para as rodovias de Goiás serão comparados com os dados das rodovias brasileiras como um todo. A tabela 2.4 mostra o resultado da avaliação no quesito condição do pavimento. Ao analisar a condição do pavimento a CNT (2009) levou em conta a condição de superfície, a velocidade desenvolvida devida as condições da pista e o pavimento do acostamento. Tabela 2.4 Classificação do pavimento (Fonte: CNT, 2009). LOCAL CLASSIFICAÇÃO DO PAVIMENTO - km Ótimo Bom Regular Ruim Péssimo Total Brasil Goiás O gráfico da figura 2.1 ilustra os dados da tabela 2.6. Através do gráfico é possível observar que as rodovias do estado de Goiás possuem um pavimento com condições melhores do que as rodovias brasileiras de um modo geral. 1,17% 10,16% Goiás 38,88% 11,26% 38,53% Péssimo Ruim Brasil 3,90% 10,16% 40,21% Regular Bom Ótimo 7,25% 38,48% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% Figura 2.1 Classificação do pavimento (Fonte: CNT).

25 7 Por fim, a CNT (2009) elaborou uma classificação geral das rodovias levando em conta as condições do pavimento, a geometria da via e a sinalização. O resultado desta classificação será mostrado na tabela 2.5. Tabela 2.5 Classificação geral (Fonte: CNT). LOCAL CLASSIFICAÇÃO GERAL - km Ótimo Bom Regular Ruim Péssimo Total Brasil Goiás O gráfico da figura 2.2 ilustra os dados da tabela 2.9. A análise dos dados obtidos pela CNT nos mostra que a melhor característica das rodovias goianas é o pavimento e a pior é a geometria da via. Isso condiz com a realidade das rodovias brasileiras que apresentaram essas mesmas configurações. De uma maneira geral, as rodovias goianas estão próximas do padrão das rodovias brasileiras. Ambas se encontram em um patamar de rodovias regulares, distantes ainda de um padrão satisfatório. 3,98% 19,28% Goiás 48,67% 9,24% 18,73% Péssimo Ruim Brasil 7,10% 16,92% 45,04% Regular Bom Ótimo 17,49% 13,46% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% Figura 2.2 Classificação geral (Fonte: CNT).

26 8 2.2 ESTRUTURAS DO PAVIMENTO Segundo Bernucci et al. (2007) as estruturas de pavimentos são camadas construídas sobre uma fundação chamada de subleito. O comportamento estrutural de um pavimento rodoviário depende das espessuras, da interação e da rigidez das camadas que o constituem aliado também à rigidez do subleito. A figura 2.3 mostra a estrutura de um pavimento tipo flexível. Figura 2.3 Estrutura de pavimento flexível tipo (Fonte: Bernucci et al., 2007) De uma forma geral os revestimentos de um pavimento rodoviário são sujeitos a esforço de compressão e de tração devido à flexão. As demais camadas ficam submetidas principalmente a esforços de compressão. Em alguns casos, camadas subjacentes ao revestimento têm seus materiais estabilizados quimicamente, proporcionando-lhes coesão, ganho em sua rigidez e, conseqüentemente, resistência a esforços de tração. Apesar de possuírem coesão, as camadas de solos finos apresentam baixa resistência à tração, o que as diferencia de camadas onde os materiais foram estabilizados quimicamente. (BERNUCCI et al., 2007) Para o dimensionamento das camadas do pavimento deve ser levado em conta o tráfego previsto no período de projeto e as condições climáticas a que estará sujeito o pavimento. Cabe a cada camada resistir aos esforços solicitantes e transmiti-los as camadas sobre as quais estão apoiadas. A espessura das camadas e a rigidez dos materiais empregados em sua construção determinarão as tensões e as deformações as quais estarão sujeitas. Uma estrutura bem projetada e bem construída deve resistir aos esforços solicitantes e impedir que poucas solicitações provoquem ruptura ou, até mesmo, deformações excessivas no pavimento (BERNUCCI et al., 2007). A deformação permanente e a fadiga são os principais danos considerados ao projetar um pavimento. Para que a estrutura do pavimento seja dimensionada adequadamente é

27 9 fundamental conhecer as características dos materiais que serão usados na sua construção. As principais propriedades dos materiais que devem ser levadas em conta ao projetar um pavimento são sua resistência à ruptura, permeabilidade e deformabilidade, frente à repetição de carga e ao efeito do clima (BERNUCCI et al., 2007). 2.3 CAMADAS CONSTITUINTES Subleito A NBR (TB-372) define subleito como sendo um maciço teoricamente infinito que serve de fundação para um pavimento. Antes de construir o pavimento sobre o subleito é necessário que seja feita sua regularização para que ele adquira características estruturais. Segundo a especificação de serviço Departamento Nacional de Estradas de Rodagem - DNER-ES regularização do subleito é a operação destinada a conformar transversal e longitudinalmente o leito estradal com o intuito de deixá-lo conforme especificado no projeto. Além da compactação a operação de regularização do subleito compreende operações de cortes e aterros com espessuras de até 20 cm Reforço do subleito Segundo especificação técnica ET-DE-P00/002 de 2005 do departamento de estradas de rodagem de São Paulo (DER-SP), reforço do subleito é a camada do pavimento constituída de solo escolhido proveniente de áreas de jazidas ou empréstimos, executada sobre o subleito, com intuito de melhorar a capacidade estrutural do pavimento. Apresenta estabilidade e durabilidade quando adequadamente compactada Sub-base A camada de sub-base é aquela situada acima do reforço ou regularização do subleito e abaixo da camada de base do pavimento (PINTO e PREUSSLER, 2002). Os autores ressaltam que a sub-base geralmente é utilizada em rodovias importantes, que suportam tráfego pesado, podendo ser dispensada quando o solo do subleito é de excelente qualidade. Além de sua importância estrutural ao pavimento, a sub-base, tem como funções:

28 10 - Prevenir a intrusão ou bombeamento do solo do subleito na base, o que pode levar o pavimento a ruína. - Prevenir o acúmulo de água livre no pavimento. Neste caso, o material da sub-base deve ter qualidades granulométricas drenantes. - Proporcionar uma plataforma de trabalho para os equipamentos utilizados na fase de construção do pavimento Base Segundo Pinto e Preussler (2002) base é a camada do pavimento situada imediatamente abaixo do revestimento e sua principal função é o suporte estrutural, promovendo a rigidez e a resistência à fadiga de sua estrutura. A base deve distribuir as cargas aplicadas na superfície do pavimento de modo a reduzir as tensões de compressão no subleito e na sub-base a níveis aceitáveis e minimizar ou eliminar as deformações de consolidação e cisalhamento no subleito e/ou sub-base. Além disso, a base deve garantir que a magnitude das tensões de flexão no revestimento não leve ao trincamento prematuro. Segundo o manual de pavimentação do DNIT (2006) as bases e sub-bases podem ser classificadas de acordo com a figura: Granulares Estabilização granulométrica -Solo brita -Brita graduada - Brita corrida Macadame hidráulico Base e Sub-bases Flexíveis e Semirígidas Com cimento - Solo cimento - Solo melhorado c/ cimento Estabilizados (com aditivos) Com cal - Solo-cal - Solo melhorado c/ cal Com betume - Solo betume - Bases betuminosas diversas Figura 2.4 Classificação das bases e sub-bases flexíveis e semi-rígidas. (Fonte: Manual de pavimentação do DNIT-2006).

29 Revestimento Em um pavimento flexível o revestimento consiste em uma mistura de agregados e materiais betuminosos executados sobre a camada de base (PINTO e PREUSSLER, 2002). Além da função estrutural do pavimento o revestimento deve: - Resistir às forças abrasivas do tráfego; - Reduzir a penetração de água superficial no pavimento; - Proporcionar um rolamento suave e uniforme ao tráfego (conforto ao usuário). Depois da base devidamente compactada e regularizada, devem-se executar pinturas asfálticas antes de iniciar a execução da camada de revestimento. As diferentes pinturas asfálticas se distinguem pela função que desempenham e pelo material betuminoso que são usualmente utilizados. Existem três tipos de pinturas asfálticas: - Imprimação: Pintura realizada com o objetivo de dar coesão ao material da superfície através da penetração do material betuminoso; promover a impermeabilização da camada aplicada e permitir condições de aderência entre a base e a camada asfáltica a ser sobreposta. A especificação de serviço ES 306/97 do DNER diz que a taxa de material betuminoso usado na imprimação é determinada pela quantidade de material que a base pode absorver em um período de 24 horas. Portanto, recomenda-se um intervalo mínimo de 24 horas entre a execução da imprimação e a execução do revestimento. - Pintura de ligação: Pintura asfáltica aplicada com a finalidade de aderir à camada asfáltica à superfície em que será aplicada. A especificação de serviço do DNIT 031/2006 ES diz que decorridos mais de sete dias entre a execução da imprimação e a execução da capa asfáltica é necessário que seja feita uma pintura de ligação sobre a base imprimada para, então, poder executar o revestimento. - Pintura de cura: Pintura asfáltica que tem como objetivo evitar a perda acelerada de umidade e promover condições adequadas para a cura de camadas tratadas com cimento Portland ou cal hidratada. Para maior eficiência deste tipo de pintura ela deve ser executada logo após a execução da camada. Feito o acabamento final da base e realizada as pinturas asfálticas necessárias, o pavimento está pronto para receber o revestimento. O manual de pavimentação do DNIT de 2006 classifica os revestimentos flexíveis da seguinte forma:

30 12 Por penetração -Tratamento superficiais betuminosos - Macadames betuminosos Betuminosos - pré-misturado de graduação tipo aberta - pré-misturado de graduação tipo densa Revestimentos flexíveis Por mistura Na usina - areia betume Alvenaria poliédrica - concreto betuminoso Por Calçamento Paralelepípedos - Pedra - Betume - cimento - Ceramica - "sheet-asphalt" Figura 2.5 Classificação dos revestimentos flexíveis. (Fonte: Manual de pavimentação do DNIT-2006). Atualmente são usados no Brasil, predominantemente, dois tipos de revestimentos asfálticos para rodovias: o tratamento superficial (duplo ou triplo - TSD ou TST) e o Concreto Asfáltico (CA) Tratamento superficial As especificações de serviço ES 308/97, ES 309/97 e ES 310/97 do DNER falam, respectivamente, sobre tratamento superficial simples (TSS), tratamento superficial duplo (TSD) e tratamento superficial triplo (TST). Através delas pode-se definir tratamento superficial como sendo a camada de revestimento de um pavimento constituída de aplicação de ligante betuminoso coberta por camada de agregado mineral, submetida a compressão. A diferença entre o TSS, o TSD e o TST está somente no número de camadas de ligante e de agregado mineral que irá compor o revestimento. O TSS é composto de apenas uma camada, o TSD é composto por duas camadas e o TST é composto por três camadas.

31 13 O processo onde, primeiro se aplica o ligante asfaltico e, em seguida a camada de agregado é chamado de tratamento superficial de penetração invertida. Quando a camada de agregado é executada antes da aplicação do ligante asfaltico o processo recebe o nome de tratamento superficial de penetração direta Concreto asfáltico (C.A.) A norma ES 031/2006 do DNIT define concreto asfáltico como mistura de agregado graduado, material de enchimento (filer) se necessário, cimento asfáltico e vazios, executada em usina apropriada, usinada, espalhada e compactada a quente. Bernucci et al (2007) diz que, se os materiais que compões o CA forem adequadamente selecionados e dosados, a mistura será muito resistente em todos os aspectos. O CA pode ser dos tipos: Convencional: constituído por CAP e agregados, misturados à quente segundo a especificação DNIT-ES 031/2006 Especial quanto ao ligante asfáltico: o Com asfalto modificado por polímero ou com asfalto borracha; o Com asfalto duro, misturas de módulo elevado (enrobé à module élevé EME). O CA necessita de um determinado volume de vazios com ar, para que seja estável à ação do tráfego e não deforme significativamente por fluência. Como o arranjo de suas partículas é bem graduado, a mistura não pode conter um elevado teor de ligante asfáltico afim de, garantir a quantidade adequada de vazios em torno de 3 a 5% para camada de rolamento. O teor de ligante varia de acordo com forma dos agregados, massa específica dos mesmos, da viscosidade e do tipo de ligante, estando normalmente entre 4,5 e 6% (Bernucci et al, 2007). A especificação DNIT-ES 031/2006 apresenta faixas granulométricas adequadas para o C.A. de acordo com sua aplicação.

32 14 3 PRINCIPAIS PATOLOGIAS DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS Todas as patologias aqui descritas, bem como suas definições, classificações e codificações foram retiradas da norma de terminologias do DNIT 005/2003 TER e do manual de restauração rodoviária do DNIT (2006). Para melhor entendimento das definições usadas aqui, fenda será considerada como Qualquer descontinuidade na superfície do pavimento, que conduza a aberturas de menor ou maior porte (DNIT 005/2003 TER). 3.1 FISSURAS (FI) Fissuras são fendas existentes na superfície do pavimento que só podem ser percebidas a olho nu a uma distância inferior a 1,50m. Elas possuem largura capilar e podem estar posicionadas de maneira longitudinal, transversal e obliquamente ao eixo da via. São fendas que ainda não causam problemas funcionais ao revestimento, por isso os atuais métodos de avaliação das condições de superfícies não as levam em conta. 3.2 TRINCAS Quando as fendas possuem abertura superior à das fissuras e são facilmente visíveis a olho nu, são chamadas de trincas. Podem se apresentar em forma de trinca isolada ou trinca interligada. São patologias consideradas nos atuais métodos de avaliação de superfície. As trincas isoladas podem ser identificadas como trinca transversal, trinca longitudinal e trinca de retração. Suas definições são facilmente deduzidas através do seu nome. A trinca transversal é aquela em que sua direção predominante é ortogonal ao eixo da pista, sendo denominada como curta quando possuir extensão menor que 100 cm e longa quando sua extensão for maior que 100 cm. A figura 3.1 ilustra um exemplo de trinca transversal.

33 15 Figura Trinca transversal (Fonte: DNIT 005/ TER) A trinca longitudinal possui sua direção predominante paralela ao eixo da pista e pode ser denominada como longa ou curta segundo o mesmo critério usado para a trinca transversal. A figura 3.2 nos mostra um exemplo de trinca longitudinal. Figura 3.2 Trinca longitudinal longa

34 16 A trinca de retração é causada pelos fenômenos de retração térmica sofridos pelo revestimento o pelos materiais de base rígida ou semi-rígida, ou seja, ela não tem como causa a fadiga do revestimento. A figura 3.3 ilustra um exemplo de trinca de retração. Figura Trinca de retração (Fonte: BERNUCCI et al., 2007) As trincas interligadas podem ser identificadas como trinca tipo couro de jacaré ou trinca tipo bloco. Ambas podem, ou não, apresentar erosões na borda. Trincas tipo couro de jacaré são trincas interligadas que não possuem direções preferenciais, por isso foi dado esse nome a elas, pois ela possui aspecto parecido ao couro do jacaré (figura 3.4). Figura 3.4 Trinca interligada tipo couro de jacaré

35 17 As trincas do tipo bloco são trincas interligadas, perpendiculares entre si, ou seja, possuem direções preferenciais (ver figura 3.5). Figura 3.5 Trinca interligada tipo bloco (Fonte: BERNUCCI et al., 2007) Segundo Molenaar (1993) apud Correia (2010), as trincas do tipo bloco e as trincas transversais, geralmente são causadas por efeitos ambientais como, por exemplo, variações térmicas e retração em bases tratadas com cimento (devido à hidratação do cimento). Já as trincas tipo couro de crocodilo, normalmente, são causadas pela fadiga do pavimento. E as trincas longitudinais podem ser causadas por má execução de juntas do revestimento, recalques diferenciais de camadas subjacentes a ele, contração da capa asfáltica devido a baixas temperaturas ou, ainda, endurecimento do asfalto. Independente do tipo de estrutura do pavimento, mesmo que seja bem projetado e construído, sofrerá degradação ao longo do tempo, devido ao tráfego sistemático de veículos pesados, condições climáticas, propriedades mecânicas dos materiais usados na construção ou pela ação combinada destes fatores (CORREIA, 2010). Correia (2010) ressalta que o trincamento da fibra inferior da camada de concreto asfáltico - CA é o problema mais freqüente encontrado nos pavimentos flexíveis. Eles se desenvolvem a partir da deflexão alternada e repetida das cargas de tráfego. A ruptura por fadiga do revestimento se da pela repetição de deformações elásticas geradas pelo tráfego. Pinto (1991) apud Correia (2010) define, portanto, ruptura por fadiga

36 18 como sendo a perda de resistência de um material devido a ações repetidas de tensões e deformações que resultam em trincas ou fratura completa. Devido ao aumento dos ciclos de carga e/ou ciclos térmicos, com o passar do tempo, vão surgindo microfissuras que crescem e se ligam formando as trincas. Elas reduzem consideravelmente a durabilidade do pavimento. Existem basicamente três etapas no processo de propagação de trincas. Estas etapas estão ilustradas na figura 3.6 Figura 3.6 Etapas do trincamento (Fonte: VILCHEZ, 1996 apud CORREIA, 2010) a. Início do fissuramento É a fase inicial da fissura na camada de revestimento; b. Propagação estável da trinca Corresponde a um crescimento vertical lento na camada de revestimento, devido à concentração de tensões que provocam a abertura da trinca. Ocorre devido às solicitações do tráfego e da temperatura; c. Propagação instável da trinca É a etapa final do processo de trincamento, corresponde ao aparecimento da trinca na superfície do revestimento. Existem três tipos de movimento que podem ser impostos às faces da trinca e causar o seu crescimento. A figura 3.7 ilustra esses movimentos, são eles: abertura, cisalhamento e rasgamento.

37 19 Figura 3.7 Movimentações de uma trinca (Fonte: RODRIGUES, 1991 apud CORREIA, 2010) No modo 1, a abertura da trinca pode ser provocada pela retração térmica, pelo ressecamento de um ligante hidráulico ou por esforços de tração sob o centro de uma carga de roda. No Modo 2 a abertura da trinca é provocada por cisalhamento da camada ao ser submetida à carga da roda. Ocorre quando o bordo da área carregada do pneu se encontra na direção do plano da trinca. Esta posição gera elevadas deformações e tensões de cisalhamento ao longo do plano da trinca. As trincas geradas pela ação do tráfego são provavelmente uma combinação dos Modos 1 e 2 de deslocamento da trinca (CORREIA, 2010). No Modo 3 o rasgamento da extremidade da trinca, ocorre quando elas já ultrapassaram a espessura do revestimento e, a carga aplicada pela roda se encontra de maneira assimétrica em apenas um dos lados da trinca, forçando um rasgamento no plano da trinca (IRWUN, 1957 apud CORREIA,2010). A presença de trincas no pavimento é extremamente prejudicial a sua integridade, pois através delas ocorre entrada de água para camadas subjacentes do pavimento, causando uma diminuição da resistência estrutural do pavimento e, conseqüentemente, uma aceleração no processo de deterioração do mesmo. Segundo o manual de restauração de pavimentos asfálticos do DNIT (2006) as trincas podem ser causadas pela ação isolada ou conjunta dos seguintes fatores: Ação do tráfego que gera ciclos de carregamento e alívio, promovendo tensão de tração na fibra inferior do revestimento; Contrações no revestimento devido à mudança diária de temperatura.

38 20 Reflexão no revestimento de trincas existentes em camadas subjacentes do pavimento A reflexão de trincas Correia (2010) nos apresenta duas definições para o mecanismo da reflexão de trincas. Uma delas é que a reflexão de trincas é a propagação de juntas e trincas através da camada asfáltica, até que estas apareçam na superfície do pavimento. A outra definição diz que a reflexão de trincas é o aparecimento de trincas na superfície do revestimento como resultado do movimento de camadas inferiores em direção a nova camada devido a tensões geradas por carregamento e/ou temperatura. Monismith e Coetzee (1980) apud Correia (2010) apontam como provável causa do efeito de reflexão de trincas a baixa capacidade que as misturas asfálticas têm em resistir às deformações geradas nas bordas das trincas, provenientes de deflexões diferenciais e movimentos de expansão e retração térmica e de umidade. O mecanismo de reflexão de trincas pode ser causado pelo deslocamento da camada trincada em relação ao revestimento asfáltico, que gera uma propagação horizontal das trincas até o seu redirecionamento vertical. Quando a ligação entre as duas camadas é muito resistente, acorre a propagação vertical da trinca desde o inicio, devido à concentração de tensões que ocorre nas extremidades da trinca, levando ao aparecimento de uma nova trinca na camada de reforço. A seguir serão mostrados fatores que alem de influenciar no efeito da reflexão de trincas em alguns casos, podem também, ser responsáveis pelo aparecimento de novas trincas Trincamento devido ao tráfego Ao passar pelo pavimento, as rodas dos veículos geram pulsos de deformações e, tensões normais e cisalhantes. A passagem repetida das cargas gera um trincamento por fadiga e causa a ruptura da camada de revestimento após determinado número de ciclos. Cada movimento do pavimento gera um pequeno acréscimo na abertura de trincas da camada de revestimento. A medida que vão aumentando o número de incrementos de carregamento, a magnitude do movimento aumenta, e assim, a taxa de crescimento de trincas cresce e a reflexão de trincas aparece na superfície do pavimento. É o tipo de alteração mais freqüente e quanto maior for à severidade das trincas, mais rapidamente elas se propagarão.

39 Trincamento devido à variação de temperatura A variação de temperatura pode causar o trincamento da camada de reforço e contribuir para o efeito da reflexão de trincas. As tensões térmicas na camada de reforço são causadas pela variação de temperatura existente entre a superfície e a base do pavimento. A figura 3.8 mostra o trincamento da superfície devido à contração por resfriamento (ponto A ) e o levantamento da antiga camada asfáltica (ponto B ). Pode-se observar que tensões geradas pela variação de temperatura, podem causar a propagação da trinca tanto na superfície, como na parte inferior da camada de reforço. A contração e a curvatura da antiga superfície geram tensões cisalhantes na parte inferior da camada de reforço e geram concentração de tensões de tração no ponto B (LYTTON, 1989 apud CORREIA, 2010). Figura 3.8 Trincamento da camada de reforço devido à variação de temperatura ( Fonte: LYTTON, 1989 apud CORREIA, 2010) Segundo Correia (2010), os ciclos de variação térmica diária ocorrem vagarosamente e produzem tensões de tração no reforço. Isso gera gradientes de temperatura no pavimento, forçando as extremidades das camadas a curvarem na região da trinca Água na estrutura do pavimento A água pode ser um grande problema em obras rodoviárias, ela é uma das principais causas do trincamento de pavimentos e do efeito de reflexão de trincas. Ao infiltrar no

40 22 pavimento ela se deposita em pequenas fissuras e, devido às solicitações do tráfego, são geradas pressões neutras no interior do pavimento, levando ao aumento das trincas existentes. Além disso, o excesso de umidade em camadas inferiores do pavimento como, por exemplo, na base, geram uma diminuição na capacidade de suporte da camada podendo, assim, acelerar o aparecimento de defeitos na superfície do pavimento. Uma das principais preocupações geradas pelo excesso de umidade na base é o bombeamento dos finos pelos trincamentos Movimentação do subleito Outro fator que contribui para o efeito de reflexão de trincas são os movimentos do solo do subleito. Estes podem ocorrer no sentindo horizontal ou vertical, sendo mais críticos quando ocorrem de maneira diferencial entre os bordos da trinca ( WICKERT et al., 2003 apud CORREIA, 2010). Correia (2010) ressalta que esses movimentos podem ser causados por diversos fatores como, por exemplo, aumento no teor de umidade, recalques diferenciais, escorregamentos, retração e expansão do solo do subleito do pavimento Trincas devido ao envelhecimento do ligante betuminoso Segundo o manual de restauração do DNIT (2006), ao ficar exposto ao ar, o ligante betuminoso perde seus elementos mais leves e, ao longo do tempo, vai ser tornando mais suscetível a rompimentos. Quando o ligante betuminoso se torna tão suscetível a rompimentos que não é mais capaz de suportar deformações provenientes das mudanças de temperatura que ocorrem ao longo do dia, ocorre o trincamento. O mesmo manual ressalta que a velocidade do processo de endurecimento do asfalto depende da resistência à oxidação do ligante (que varia de acordo com sua composição química e a origem do petróleo), da temperatura ambiente e da espessura do filme de ligante. Misturas asfálticas com a dosagem correta de asfalto e baixa quantidade de vazios dificultam o processo de oxidação e, conseqüentemente, promovem uma maior durabilidade do revestimento. Trincas formadas devido ao envelhecimento do ligante betuminoso geralmente são do tipo irregular e possuem um espaçamento maior que 0,5m. Uma vez iniciado o trincamento, a tendência é que ele se propague por toda a área do revestimento.

41 Classificação das fendas A tabela 3.1 foi tirada do manual de restauração rodoviária do DNIT e nos apresenta a classificação e a codificação dos diversos tipos de fendas. Tabela 3.1 Classificação e codificação de fendas (Fonte: DNIT 005/2003 TER) CLASSE DAS FENDAS CODIFICAÇÃO FENDAS Trincas no revestimento geradas por deformação permanente excessiva e/ou decorrentes do fenômeno de fadiga Trincas Isoladas Trincas Interligadas Fissuras FI Transversais Curtas TTC FC-1 FC-2 FC-3 Longas TTL FC-1 FC-2 FC-3 Longitudinais Curtas TLC FC-1 FC-2 FC-3 Longas TLL FC-1 FC-2 FC-3 Sem erosão acentuada nas bordas das trincas J - FC-2 - Jacaré Com erosão acentuada JE - - FC-3 nas bordas das trincas Trincas no revestimento Trincas Isoladas Devido à retração térmica ou dissecação da base (solo cimento) ou do revestimento TRR FC-1 FC-2 FC-3 não atribuídas ao fenômeno de fadiga Trincas Interligadas Bloco Sem erosão acentuada nas bordas das trincas Com erosão acentuada nas bordas das trincas TB - FC-2 - TBE - - FC-3 Sendo que as classes das trincas isoladas são: FC-1: trincas com abertura superior à das fissuras e menores que 1,0mm. FC-2: trincas com abertura superior a 1,0mm e sem erosão nas bordas. FC-3: são trincas com abertura superior a 1,0mm e com erosão nas bordas. E no caso das trincas interligadas, são classificadas como FC-3 ou FC-2 caso apresentem ou não erosão nas bordas

42 AFUNDAMENTO O afundamento é a depressão permanente da superfície do pavimento, acompanhada ou não de solevamento. Pode se apresentar como afundamento plástico ou de consolidação. Se o afundamento possuir extensão menor que 6 metros, será classificado como afundamento local (plástico ou de consolidação. A figura 3.9, retirada da norma do DNIT 005/2003 TER, ilustra um exemplo de afundamento local. Figura 3.9 Afundamento local (Fonte: DNIT 005/2003 TER) Caso o afundamento possua extensão maior que 6 metros, e esteja localizado ao longo da trilha de roda, será denominado afundamento da trilha de roda. A figura 3.10 (a) mostra a seção de um pavimento com afundamento por consolidação na trilha de roda, observa-se que não há o solevamento da camada de revestimento. Já na figura 3.10 (b) nota-se a presença do solevamento da camada de revestimento, portanto, trata-se de afundamento plástico nas trilhas de roda.

43 25 Figura 3.10 Afundamentos ao longo das trilhas de roda (Fonte: Adaptado do manual de restauração de pavimentos asfálticos do DNIT, 2006) Moura (2010) define deformação permanente em trilha de roda como o acúmulo de pequenas quantidades de deformação não recuperável resultante da aplicação das cargas dos veículos. Dentre os diversos tipos de defeitos que podem ser encontrados em um pavimento um dos mais sérios é a deformação permanente em trilha de roda, pois além de propiciar uma degradação acelerada da estrutura do pavimento, reduz consideravelmente o conforto ao rolamento, a segurança do usuário, e eleva os custos operacionais. Moura (2010) destaca a possibilidade de acontecer, em dias chuvosos, a hidroplanagem devido à formação de lâmina d água ao longo do trecho nos afundamentos das trilhas de rodas já que, a lâmina d água diminui o contato entre o pneu e as acículas dos agregados. São várias as causas que podem levar um pavimento a deformar sua superfície. Porém, duas delas merecem ser destacadas: o aumento da carga de roda e o aumento de inflagem dos pneus, pois mesmo em pavimentos bem projetados e executados elas podem causar deformações permanentes. Segundo a norma DNIT-PRO 008 (2003), existem três mecanismos que, atuando isoladamente ou em conjunto, podem causar deformação permanente em trilha de roda:

44 26 Deformação permanente da estrutura, Deformação permanente causada por fluência, Deformação permanente ocasionada pelo uso. Estas são assim definidas: A deformação permanente estrutural é causada devido ao sub-dimensionamento das camadas do pavimento diante da ação do tráfego. Além disso, podem ser causados por falhas no processo construtivo, problemas de drenagem e falta de suporte do subleito. Deformação permanente causada por fluência do ligante asfáltico é causada por problemas de dosagem da mistura asfáltica, e está associada à má combinação dos materiais constituintes da mistura. A deformação permanente ocasionada pelo uso é um defeito pouco encontrado nos pavimentos brasileiros. Ocorrem em países que nevam e os pneus dos veículos são recobertos por uma corrente ou pinos para melhor a aderência. Por serem mais comuns, serão estudadas neste trabalho as deformações permanentes ao longo das trilhas de roda, formadas nas camadas de revestimento asfáltico do pavimento. Segundo Moura (2010), a camada asfáltica está sujeita a uma pequena deformação permanente, no inicio de sua vida de serviço, caracterizada por sua consolidação. Essa deformação inicial, resultado de uma pequena redução do volume de vazios, deve ser pequena também. Harun e Morosiuk (1995) apud Moura (2010), comentam que, para que o uso de misturas asfálticas em rodovias seja benéfico é necessário que o grau de compactação seja alcançado ainda durante a construção, e que a compactação adicional pela ação do tráfego deve ser limitada pois, pode gerar problemas de deformação permanente em trilha de roda Fatores causadores de deformações permanentes em misturas asfálticas Diversos fatores, atuando isoladamente ou em conjunto, podem ser responsáveis pela formação de deformação permanente em trilha de roda em misturas asfálticas. A compactação adequada, de uma mistura asfáltica com distribuição granulométrica continua, confere a ela um ganho na resistência a deformações permanentes em trilha de roda. Porém, quando a energia de compactação é excessivamente aumentada, os volumes de vazios passam a ser ocupados pelos finos da mistura reduzindo o contato entre os agregados e, conseqüentemente, a resistência à deformação permanente em trilha de roda (MOURA, 2010).

45 27 Como no país a média anual da temperatura é elevada, valores de vazios menores ou iguais a 2% são prejudiciais, pois o baixo volume de vazios associado as condições climáticas, pode tornar as misturas asfálticas mais vulneráveis à formação de afundamentos em trilha de roda. Portanto, é desejável que mesmo após a compactação exercida pela ação do tráfego a mistura apresente volume de vazios superior a 3%. (MOURA, 2010). Moura (2010) diz que os principais fatores que contribuem diretamente, de forma isolada ou em conjunto, para a formação de deformações permanentes ao longo das trilhas de roda são: Teor de ligante asfáltico acima do teor ótimo de projeto, Uso de ligante asfáltico inapropriado às temperaturas da região onde a mistura será aplicada, Distribuição granulométrica inadequada, incluindo excesso de fração areia (areia lavada), Forma e textura superficial de agregados inadequados, Carga excessiva, comum em rodovias, Temperatura Grau de compactação das misturas asfálticas e, Canalização de tráfego Teor de ligante asfáltico Moura (2010) afirma que uma das principais causas da deformação permanente em trilha de roda é o excesso do teor de ligante nas misturas asfálticas. Segundo Brousseaud et al (1993) apud Moura (2010), a deformação permanente em trilha de roda não é proporcional ao teor de ligante asfáltico, porém, ao aumentar o teor de asfalto de uma mistura, aumentam também, os riscos de ocorrerem deformações permanentes em trilhas de roda. O atrito entre os grãos dos agregados da mistura asfáltica, concede a ela uma resistência ao cisalhamento. Ao aumentar o teor de ligante asfáltico, a espessura do filme asfáltico que envolve os grãos do agregado aumenta, seus contatos ficam mais lubrificados, diminuindo assim, o atrito entre os grãos e, conseqüentemente, a resistência ao cisalhamento da mistura (o que a torna mais vulnerável a deformações permanentes) (MOURA, 2010). Moura (2010) relata a dificuldade de definir a quantidade de ligante que pode ser adicionada à mistura sem que isso resulte em uma deformação permanente indesejada. Ele ressalta que a sensibilidade da mistura ao aumento do teor de ligante, depende da graduação

46 28 granulométrica da mistura e do tipo de ligante. Segundo o mesmo autor, o limite de variação no teor de ligante asfáltico aceitável no Brasil é de ±0,3% na fabricação da mistura. Uma variação positiva desse valor, em algumas misturas, pode ser extremamente danosa. Para exemplificar isso, Moura (2010) citou o ensaio realizado por Bernucci et al (1996), com um simulador de tráfego de laboratório tipo LPC, que tinha como objetivo verificar a sensibilidade na formulação de CA quanto a resistência à deformação permanente em trilha de roda. Neste ensaio foi constatado a importância do teor de ligante asfáltico nesse parâmetro. Os resultados mostraram que, misturas asfálticas densas e bem graduadas como o CA, com ligante tipo CAP 20 (aproximadamente equivalente ao CAP 50/70 da atualidade), apresentam deformações indesejáveis e expressivas nas trilhas de roda diante de um excesso de apenas 0,3% em relação ao teor ótimo de ligante do projeto Marshall (BERNUCCI et al, 2008, MOTTA et al, 2009 apud MOURA, 2010) Tipo de ligante asfáltico Segundo Moura (2010) o uso de um ligante asfáltico mais consistente ou modificado por polímero ou borracha pode reduzir significativamente a deformação permanente devido à fluência. A propensão que o ligante asfáltico tem de contribuir para formação de deformações permanentes em trilha de roda ocasionada por fluência, pode ser indicada através de parâmetros de ensaios de ligantes asfálticos como: penetração e ponto de amoleciemento anel e bola PA e, por conseguinte, o índice de susceptibilidade térmica (GRIMAUX et al apud MOURA, 2010). Mas para obter uma previsão melhor do comportamento do ligante, Moura (2010) afirma que é mais importante caracterizá-lo através de ensaios reológicos. Porém, vale lembrar que os ensaios reológicos não são suficientes para prever o comportamento da mistura e não substituem os ensaios na mistura asfáltica. Em experimentos feitos com simulador de tráfego de laboratório, realizados pela USP para o CENPES- PETROBRAS, ficou evidenciada a contribuição que asfaltos modificados por polímero ou borracha dão à mistura, no que diz respeito a deformações permanentes em trilha de roda (BERNUCCI et al., 2002 apud MOURA, 2010) Temperatura Segundo Moura (2010), outro fator que associado ao tipo de ligante asfáltico tem influencia na formação de deformações permanentes é a temperatura de trabalho da mistura

47 29 asfáltica. Os ligantes asfálticos, dependendo do seu tipo, apresentam-se mais ou menos susceptíveis aos efeitos da temperatura, como as misturas asfálticas herdam características viscosas do seu ligante, estas também, mudam sua susceptibilidade de acordo com a temperatura. Em pesquisa desenvolvida no Laboratorie Central dês Ponts et Chausseés LCPC por Brousseaud et al (1993), foi constatada uma forte relação entre o aumento da temperatura e o aumento da deformação permanente em trilha de roda formada na camada de revestimento asfáltico. Merighi (1999) apud Moura (2010) também verificou esta relação Distribuição Granulométrica O entrosamento dos agregados em misturas asfálticas é feito através de sua distribuição granulométrica, de modo que os agregados menores ocupem os espaços vazios deixados pelos agregados maiores (MOMM, 1998 apud MOURA, 2010). No mesmo trabalho Momm demonstra a importância do diâmetro máximo dos agregados que compõe os concretos asfálticos e do entrosamento entre as partículas que pode ser verificada, em parte, pela forma da curva granulométrica (MOURA, 2010). Em estudos Brosseaud et al. (1993), apud Moura (2010), constataram alguns fatores que interferem nas deformações permanentes em camadas de revestimento: A redução das quantidades de areia natural implica diretamente na redução da deformação permanente em trilha de roda em misturas asfálticas; A utilização de agregados britados, ao invés de seixos naturais, melhora consideravelmente a resistência à deformação permanente; e, Descontinuidades na distribuição granulométrica podem ocasionar instabilidade quanto à deformação permanente caso não seja estudada em detalhes Outros fatores Segunda Moura (2010) outros fatores que podem contribuir para formação de deformações permanente em trilha de roda em misturas asfálticas são: aspereza da superfície do agregado, tensão superficial no contato ligante asfáltico/agregado, composição química do ligante e do agregado, porosidade superficial do agregado, forma do agregado, limpeza do

48 30 agregado, umidade do agregado, temperatura e tempo de usinagem (TERREL e AL- SWAILMI, 1993 apud MOURA, 2010) Classificação dos afundamentos A tabela 3.2, tirada do manual de restauração rodoviária do DNIT, nos apresenta a classificação e a codificação dos diversos tipos de afundamentos. Afundamento Tabela 3.2 Classificação e codificação de afundamentos (Fonte: DNIT 005/2003 TER) DEFEITO CODIFICAÇÃO Plástico De Consolidação Local Da trilha Local Da trilha Devido à fluência plástica de uma ou mais camadas do pavimento ou do subleito Devido à fluência plástica de uma ou mais camadas do pavimento ou do subleito Devido à consolidação diferencial ocorrente em camadas do pavimento ou do subleito Devido à consolidação diferencial ocorrente em camadas do pavimento ou do subleito ALP ATP ALC ATC 3.4 ONDULAÇÕES OU CORRUGAÇÕES (O) São deformações que aparecem transversalmente na superfície do pavimento e são caracterizadas por ondulações ou corrugações. Bernucci et al. (2007) define corrugações como deformações transversais ao eixo da pista, em geral compensatórias, com depressões intercaladas de elevações, com comprimento de onda entre duas cristas de alguns centímetros ou dezenas de centímetros. A figura 3.11 registra ondulações/corrugações na camada de revestimento de um pavimento asfáltico.

49 31 Figura 3.11 Ondulações ou corrugações (Fonte: BERNUCCI et al., 2007). Ocorrem, geralmente, em áreas de aceleração e desaceleração, rampas sujeitas ao tráfego de veículos pesados e lentos, curvas, entre outros locais (BERNUCCI et al., 2007). Segundo o manual de restauração de pavimentos asfálticos do DNIT (2006) as ondulações/corrugações podem ser causadas por: Instabilidade da mistura betuminosa da camada de revestimento e/ou na base de um pavimento; Excesso de umidade das camadas subjacentes; Contaminação da mistura asfáltica por materiais estranhos; Retenção de água na mistura asfáltica. As ondulações/corrugações se caracterizam pela ruptura por cisalhamento no revestimento ou na interface do revestimento com a base, devido às cargas de tráfego. Podem ocorrer em qualquer região da superfície, porém, com maior gravidade nas proximidades das trilhas de roda (DNIT Manual de restauração de pavimentos asfálticos, 2006).

50 ESCORREGAMENTO (E) Escorregamento é quando o revestimento desloca em relação à camada subjacente do pavimento. Ele é caracterizado também pelo aparecimento de trincas em forma de meia-lua. A figura 3.12 ilustra o escorregamento do bordo de uma pista de pavimento flexível. Figura 3.12 Escorregamento do bordo da pista O escorregamento pode ser causado por: Ligação inadequada entre o revestimento e sua camada subjacente (deficiência na imprimação ou pintura de ligação). Inércia limitada do revestimento asfáltico em virtude de sua reduzida espessura; Compactação inadequada das misturas asfálticas ou da porção superior da camada de base; Fluência plástica do revestimento devido a temperaturas elevadas. Inicialmente o escorregamento é caracterizado pela presença de trincas em forma de meia-lua (trincamento parabólico) que surgem em regiões de aplicação dos esforços de tração das cargas de roda. Com o passar do tempo surge o escorregamento do revestimento, expondo as camadas inferiores do pavimento.

51 33 Este defeito é mais comum de ser encontrado em regiões de aceleração e desaceleração, como: rampas acentuadas (aclives ou declives), curvas horizontais de raio pequeno, interseções e próximo a paradas de ônibus ou obstáculos (lombadas ou sonorizadores). 3.6 EXSUDAÇÃO (EX) Quando ocorre uma ascensão do ligante pelo revestimento e ele se localiza em excesso na superfície do pavimento. É caracterizada por manchas de várias dimensões. Sua ocorrência gera um sério problema funcional, pois, compromete a aderência entre os pneus e o revestimento (problema que é agravado em dias de chuva). A figura 3.13 mostra a deposição do ligante asfáltico na superfície do pavimento, processo de exsudação. Figura 3.13 Exsudação ( Fonte: Manual de restauração de pavimentos asfálticos DNIT, 2006) Segundo o manual do DNIT de restauração de pavimentos asfálticos a exsudação pode ocorrer por dois motivos: Dosagem inadequada da mistura asfáltica, acarretando teor excessivo de ligante e/ou índices de vazios muito baixos; Temperatura do ligante acima do ideal no momento da mistura, que gera uma dilatação do asfalto e ocupação irreversível dos vazios entre as partículas.

52 34 Devido à ação do tráfego e de altas temperaturas, o cimento asfáltico expande e preenche os vazios da mistura. Com isso, ocorre a ascensão e concentração do ligante na superfície do revestimento. A exsudação pode ocorrer em qualquer região da superfície do pavimento, sendo mais severa nas regiões de trilha de roda. 3.7 DESGASTE (D) O desgaste do pavimento é caracterizado pela perda do agregado e/ou argamassa fina da camada de revestimento, gerando aspereza superficial do pavimento com perda do envolvimento betuminoso. A figura 3.14 mostra um pavimento com desgaste do revestimento, onde fica bem ilustrada a aspereza superficial, característica dessa patologia Desgaste superficial do pavimento (Fonte: BERNUCCI et al., 2007) Segundo o manual de restauração do DNIT (2006) o desgaste pode ser provocado pelos seguintes motivos: Redução da ligação entre o agregado e o ligante devido à oxidação do ligante e pela ação combinada do tráfego e dos agentes intempéricos; Perda da coesão entre agregado e ligante devido à presença de poeira ou sujeira no momento da construção;

53 35 Construção do pavimento sobre condições meteorológicas inadequadas; Presença de água no interior do revestimento que geram sobrepressões hidrostáticas capazes de causar o deslocamento da película betuminosa; Deficiência localizada de ligante asfáltico nos serviços por penetração (tratamentos superficiais) devido ao entupimento dos bicos ou má regulagem da barra espargidora. É uma patologia que pode ocorrer em qualquer parte da superfície do pavimento. O ligante asfáltico, devido as causas citadas acima, perde sua capacidade de reter os agregados do revestimento, que se soltam progressivamente sob a ação das cargas de tráfego. (DNIT Manual de restauração de pavimentos asfálticos, 2006) 3.8 PANELA OU BURACO (P) São cavidades ou, como o próprio nome já diz, são buracos que se formam na superfície do pavimento e podem atingir camadas inferiores do pavimento. É uma patologia muito grave tanto do ponto de vista estrutural como funcional, pois além de permitir o acesso de águas superficiais às camadas subjacentes do pavimento (afetando-o estruturalmente), prejudica o conforto do usuário, a segurança do tráfego e aumenta os custos de transporte. Apesar de sua aparência ser bastante conhecida, vale ilustrá-la com intuito de ressaltar sua gravidade (Figura 3.15). Figura 3.15 Panela ou buraco

54 36 Segundo o manual de restauração de pavimentos asfálticos do DNIT (2006) as principais causas desta patologia podem estar relacionadas a: Trincamento por fadiga (estágio terminal) Desintegração localizada na superfície do pavimento (desgastes de severidade alta). O manual ressalta que, a ação do tráfego e fatores climáticos podem causar ou acelerar a evolução desta patologia. À medida que as trincas evoluem, elas se interligam formando pequenas placas sem vínculo e com erosões em suas bordas. A ação do tráfego acarreta o desprendimento dessas placas que vão sendo arrancadas, formando buracos no revestimento, que podem evoluir ao ponto de atingir camadas subjacentes do pavimento. Devido à abertura do buraco, a água que já infiltrava no pavimento através das trincas, terá mais facilidade de atingir a base do pavimento. A água sobre pressão ira carrear o material mais fino da base e agravar o problema. No caso da desintegração, o processo é semelhante. Podem ocorrer em qualquer área da superfície do revestimento, sendo mais graves nas trilhas de roda.

55 37 4 AVALIAÇÃO DE SUPERFÍCIE 4.1 MÉTODO DA SERVENTIA ATUAL Serventia atual é uma maneira subjetiva de avaliar a superfície de pavimentos flexíveis e semi-rígidos. Segundo o procedimento 009/2003 PRO do DNIT serventia atual de um pavimento é a capacidade de um determinado trecho de proporcionar conforto aos seus usuários, em determinado momento, para quaisquer condições de tráfego. Ela é medida através do valor de serventia atual (VSA). O VSA varia de 0 a 5 e é obtido pela análise de avaliadores, que percorrem trechos de determinada rodovia e verificam a capacidade do pavimento de atender às exigências do tráfego e proporcionar suavidade e conforto a seus usuários. A tabela (4.10) mostra qual a situação da superfície do pavimento segundo seu VSA: CONCEITO VSA Péssimo 0 1 Ruim 1 2 Regular 2 3 Bom 3 4 Ótimo 4 5 Tabela 4.1 Valores de serventia atual (VSA) (Fonte: DNIT) Método para determinação do VSA Segundo o procedimento 009/2003 do DNIT a equipe responsável pela determinação do VSA deve ser composta por cinco membros que conheçam perfeitamente este procedimento. E sempre que possível a avaliação feita por eles deve ser comparada com uma avaliação feita por um grupo maior composto por dez ou quinze membros com experiência no assunto. A equipe deve escolher em torno de dez trechos com aproximadamente 600 metros (podendo chegar, no máximo, a 2 km) de comprimento para a avaliação. Os trechos selecionados devem abranger uma ampla variação na qualidade de rolamento e é preferível que estejam localizados em seqüencia um do outro. O inicio e o fim de cada trecho deve ser visivelmente demarcado na superfície do pavimento.

56 38 Os integrantes dos dois grupos devem avaliar cada trecho e atribuir de maneira subjetiva um valor de serventia atual. Terminada a avaliação os VSA devem ser relacionados e suas médias calculadas para ambos os grupos. Em seguida a média dos dois grupos é comparada. A sensibilidade do grupo menor será considerada boa para a avaliação se a média dos dois grupos se diferirem no máximo até 0,3. Para verificar a capacidade de reprodução de resultados, a experiência deve ser repetida pelo grupo menor. Não é permitido a nenhum membro do grupo menor o conhecimento do resultado da primeira avaliação antes que terminem todas as etapas da segunda avaliação. A diferença entre a primeira e a segunda avaliação deve ser menor que 0,3. A diferença entre os valores médios do grupo para cada trecho também deve ser menor que 0,3. Em qualquer trecho, entretanto, admite-se diferenças de até 1,5 entre os valores individuais das avaliações dos componentes do grupo. Quando a média de avaliação do grupo menor não estiver de acordo com os limites estabelecidos em relação à média do grupo maior, um ou dois membros do grupo menor devem ser substituídos. O procedimento do DNIT ainda descreve uma série de condições específicas que devem ser observadas para a realização desta avaliação Período de manutenção corretiva segundo seu VSA Segundo Bernucci et al. (2007), com as atuais técnicas construtivas, pavimentos recém acabados podem obter valores de serventia atual próximos a cinco. Com o passar do tempo o VSA do pavimento diminui. Isso ocorre, principalmente, pelo tráfego e pelas intempéries. O guia de dimensionamento de pavimentos norte-americano da AASHTO (1993) apud Bernucci et al. (2007), atribui como limite de aceitabilidade para vias com alto volume de tráfego a nota 2,5, para as demais vias a nota é 2,0. Através deste limite é possível estabelecer um período aconselhável para a manutenção corretiva do pavimento, como mostra a figura 4.1.

57 39 Figura 4.1 Período aconselhável para manutenção corretiva (Fonte: BERNUCCI et al., 2007) A figura 4.1 mostra o decréscimo do VSA a medida que o tempo evolui. O período aconselhável para a manutenção corretiva é quando o VSA está na faixa entre a nota 2 e a nota 3. Após executada a manutenção corretiva o VSA eleva-se novamente podendo atingir valores próximos aos obtidos inicialmente. No período em que o pavimento apresenta nota acima do limite de aceitabilidade, o ideal é que sejam feitas manutenções preventivas para garantir o retardamento da deterioração de sua superfície. Segundo Bernucci et al. (2007) o pavimento pode atingir seu limite de trafegabilidade quando sua manutenção não é feita ou quando ela é feita de maneira inadequada. Este limite depende de padrões estabelecidos e o seu valor de serventia atual geralmente está próximo de 1,0. Quando o pavimento atinge este limite a solução é a sua reconstrução. 4.2 LEVANTAMENTO VISUAL CONTÍNUO LVC Outro método utilizado para avaliação de superfície de pavimentos flexíveis e semirígidos é o levantamento visual contínuo, cujo procedimento é normatizado pelo DNIT 008/2003-PRO. Segundo a norma, é preferível que a equipe que realizara o levantamento seja composta por, no mínimo, dois técnicos além do motorista do veículo. A equipe percorre trechos com 1 km de extensão, escolhidos pelo avaliador, com um veículo a uma velocidade

58 40 média de 30 a 40 km/h. Ao percorrer o trecho o avaliador registra as ocorrências de defeitos na superfície do terreno. Através da freqüência dos defeitos e de seus pesos pode-se calcular o Índice de Gravidade Global Expedito (IGGE) dado pela equação (I). (I) Onde: Ft, Pt = Freqüência e Peso do conjunto de trincas t; Foap, Poap = Freqüência e peso do conjunto de deformações; Fpr, Ppr = Freqüência (quantidade por km) e Peso do conjunto de panelas e remendos. Para cada defeito encontrado no trecho avaliado, devem ser registradas as freqüências neste caso classificadas como alta (A), média (M) ou baixa (B), e gravidade (ou severidade) que varia em ordem crescente de graduação (1), (2) e (3). A tabela 4.2 e a tabela 4.3 nos mostra, respectivamente, os critérios para determinação das freqüências e gravidades dos defeitos. Tabela 4.2 Freqüência dos defeitos (DNIT 008/2003-PRO) Panelas (P) e Remendos (R) Código Freqüência Quant./km A Alta 5 M Média 2-5 B Baixa 2 Demais defeitos Código Freqüência % por km A Alta 50 M Média B Baixa 10 Tabela 4.3 Determinação do Índice de Gravidade (DNIT 008/2003-PRO) Panelas (P) e Remendos (R) Freqüência A ALTA M MÉDIA B - BAIXA Fator Fpr Quantidade/km Gravidade Demais defeitos (trincas, deformações) Freqüência A ALTA M MÉDIA B - BAIXA Fatores Ft e Foap (%) Gravidade 3 2 1

59 41 A tabela 4.4 determina o valor dos pesos a serem adotados para o cálculo do IGGE. Tabela 4.4 Pesos para cálculo (DNIT 008/2003-PRO) GRAVIDADE Pt Poap Ppr ,65 0,45 0,30 1,00 0,70 0,60 1,00 0,80 0,70 O(s) técnico(s) avalia(m) também a segurança e o conforto do usuário no determinado trecho. De acordo com essa avaliação o trecho recebe uma nota que varia de 0 a 5 denominado Índice de Condição do Pavimento Flexível (ICPF), semelhante ao PSI adotado pela AASHTO ou ao VSA (Valor de Serventia Atual). Segundo Pinto e Preussler (2002), o ICPF é estimado com base na avaliação visual do pavimento, e sua classificação é dada segundo conceitos que vão de excelente a péssimo, tendo em vista a aplicabilidade das medidas de manutenção estabelecidas pelo avaliador. A tabela 4.5 relaciona conceito do pavimento com valores do ICPF e sugere intervenções para manutenção do pavimento para cada faixa do índice. Tabela 4.5 Conceito e intervenções segundo o ICPF (DNIT 008/2003-PRO) CONCEITO DESCRIÇÃO ICPF Ótimo Bom Regular Ruim Péssimo NECESSITA APENAS DE CONSERVAÇÃO ROTINEIRA APLICAÇÃO DE LAMA ASFÁLTICA Desgaste superficial, trincas não muito severas em áreas não muito extensas. CORREÇÕES DE PONTOS LOCALIZADOS OU RECAPEAMENTO pavimento trincado, com panelas e remendos pouco freqüentes e com irregularidade longitudinal ou transversal. RECAPEAMENTO COM CORREÇÕES PRÉVIAS defeitos generalizados com correções prévias em áreas localizadas remendos superficiais ou profundos. RECONSTRUÇÃO defeitos generalizados com correções prévias em toda a extensão. Degradação do revestimento e das demais camadas - infiltração de água e descompactação da base

60 42 A partir desses levantamentos, se estabelece o Índice do Estado de Superfície (IES), cujos valores variam de 0 a 10 e são determinados em função do ICPF e do IGGE, constituindo assim, uma síntese destes dois índices. A tabela 4.6 determina os valores do IES, bem como, o código e o conceito, atribuídos ao estado da superfície do pavimento segundo seus valores de IGGE e ICPF. Tabela 4.6 Índice do Estado da Superfície do Pavimento IES (DNIT 008/2003-PRO) DESCRIÇÃO IES CÓDIGO CONCEITO IGGE 20 e ICPF > 3,5 0 A ÓTIMO IGGE 20 e ICPF 3, IGGE 40 e ICPF > 3, IGGE 40 e ICPF 3, IGGE 60 e ICPF > 2, IGGE 60 e ICPF 2, IGGE 90 e ICPF > 2, IGGE 90 e ICPF 2,5 8 IGGE > B C D E BOM REGULAR RUIM PÉSSIMO

61 43 5 METODOLOGIA Para se alcançar o objetivo deste trabalho foi seguido um roteiro que compreende as seguintes ações: Revisão bibliográfica do tema; Escolha de uma rodovia para local de estudo; Escolha das patologias que serão estudadas em campo; Visitas ao local de estudo para identificar as patologias; Registro das patologias; Realizar pesquisas, estudos e ensaios (se necessário) para identificar as causas das patologias encontradas e as soluções corretivas adequadas a elas; Fazer uma análise da eficiência das soluções adotadas no projeto de restauração da rodovia de estudo. A norma DNIT 005/2003 TER tem como objetivo definir os termos empregados para denominar as principais patologias encontradas em pavimentos rodoviários dos tipos flexíveis e semi-rígidos. Na revisão bibliográfica, com o auxílio de outras literaturas, foram estudadas as patologias definidas por essa norma. Para alcançar os objetivos deste trabalho é desejável que a rodovia usada como local de estudo esteja em fase de restauração, portanto, este foi um fator fundamental na escolha. Por esse motivo, pela facilidade de acesso às informações do projeto de restauração e por se tratar de uma importante rodovia do estado de Goiás, foi escolhido como local de estudo a Rodovia BR-060, contemplada pelo programa de restauração CREMA (1ª etapa) do DNIT. Será estudado o trecho compreendido entre a cidade de Anápolis e a divisa do estado de Goiás com o Distrito Federal. Por se tratar de um tema bastante abrangente, não foi possível estudar todas as patologias e todas as soluções corretivas que podem ser aplicadas a elas. Portanto, foi percorrida toda a extensão não restaurada da rodovia para se observar quais as patologias mais freqüentes e prejudiciais ao conforto e segurança dos usuários. Com base nisso, foram escolhidas duas patologias para serem estudadas neste trabalho. O método utilizado para o levantamento das patologias foi o levantamento visual contínuo adaptado de acordo com os recursos disponíveis. O procedimento ocorreu da seguinte forma: todo o trecho não restaurado foi percorrido por duas pessoas em um veículo,

62 44 afim de, localizar e registrar ocorrências das patologias que foram estudadas. Elas foram identificadas de acordo com as características apresentadas na revisão bibliográfica e seu registro foi feito através de fotografias. Não foram preenchidos formulários, nem atribuída nota ao trecho, como prevê o procedimento original, pois para isso são necessários técnicos experientes e treinados. Após o levantamento das patologias foram identificadas suas possíveis causas. Com o intuito de obter uma análise mais exata, foram realizados dois ensaios: extração do ligante asfáltico para determinar o seu teor; e granulometria para determinar sua curva granulométrica. Os ensaios foram realizados para um trecho onde há a ocorrência das patologias, e para um trecho sadio do ponto de vista funcional. A partir do resultado dos ensaios para os dois trechos foi possível estabelecer uma comparação entre eles e formular hipóteses para as causas das patologias. Por fim foram estudadas as soluções corretivas mais adequadas para o combate dessas patologias. Diante disto foi analisada a eficiência das soluções adotadas em projeto para a restauração desta rodovia.

63 45 6 ESTUDO DE CASO 6.1 APRESENTAÇÃO Como já dito anteriormente, a rodovia escolhida para o estudo de caso deste trabalho foi a BR-060, uma rodovia brasileira do tipo radial. Tem como ponto inicial a divisa do Distrito federal, e como ponto final a cidade de Bela Vista (MS), na divisa com o Paraguai. O trecho em estudo está compreendido entre o inicio da rodovia (km-0,00) e o km 93,8 (da divisa do Distrito Federal ao entroncamento com a Rodovia BR-153 na cidade de Anápolis), como mostra a figura 6.1. Segundo o projeto de restauração do programa CREMA (1ª etapa), esse trecho possui um volume médio diário de tráfego (VMD) superior a veículos e um número equivalente de solicitações do eixo padrão de 8,2t (N) superior a 10 8, para cada sentido (pista) da rodovia. Figura Local de estudo O trecho em questão encontra-se em processo de restauração e manutenção iniciado em março de 2010, com previsão de concluir a restauração da pista em setembro de 2011, e a manutenção da rodovia e sua faixa de domínio em abril de A empresa responsável pela execução da obra possui a razão social de Goiás Construtora Ltda, com sede localizada na cidade de Goiânia. Em novembro de 2010 a empresa paralisou a restauração da pista devido

64 46 ao inicio do período chuvoso. Nesta ocasião 58% da extensão da pista esquerda e 43% da pista direita haviam sido restaurados, restando assim, um saldo para ser executado em O trecho não restaurado será utilizado para o levantamento e estudo das patologias que serão tratadas neste trabalho. Já o trecho restaurado, ajudará a analisar a eficiência das soluções corretivas adotadas no projeto de restauração da pista. Caso fossem estudadas todas as patologias existentes na rodovia e suas diversas soluções corretivas, este trabalho se tornaria demasiadamente extenso e, provavelmente, não seria possível concluí-lo dentro dos prazos estabelecidos, por isso, mesmo a rodovia apresentando diversas patologias, optou-se por estudar apenas duas e suas principais soluções corretivas. As duas patologias escolhidas para serem estudadas neste trabalho foram: as trincas e os afundamentos permanentes em trilha de roda. 6.2 SOLUÇÕES DE PROJETO As soluções utilizadas pela construtora para a restauração da pista estão prevista em projeto fornecido pelo DNIT, são elas: Fresagem do revestimento asfáltico em áreas afetadas por patologias que podem ser tratadas por esse procedimento. Aplicação de uma camada de 15mm de microrrevestimento asfáltico a frio ao longo de toda a pista. O DNIT possui apenas um projeto de norma para a especificação do serviço de fresagem a frio. Esse projeto de norma define fresagem como operação em que é realizado o corte ou desbaste de uma ou mais camada(s) do pavimento asfáltico, por processo mecânico a frio. Na rodovia de estudo, a fresagem tem como objetivo remover defeitos presentes no revestimento do pavimento. O primeiro passo para a execução da fresagem é a demarcação das áreas previstas em projeto para serem fresadas. Em seguida, por questões de segurança, é feita a sinalização de obra e o trecho de trabalho é fechado. Como podem haver falhas no projeto, antes de se iniciar a fresagem é feita uma nova marcação em campo de acordo com as necessidades do local, como mostra a figura 6.2.

65 47 Figura Marcação da área a ser fresada Após o trecho devidamente sinalizado e, definida a área a ser fresada, inicia-se o processo de fresagem a frio (figura 6.3). Nesta obra, o equipamento utilizado para este serviço é uma fresadora autopropulsionada, que corta o revestimento asfáltico através de um tambor dotado de dentes conhecidos como bits. Essa fresadora é capaz de regular a espessura do revestimento que será fresada, que neste caso, é de 5 cm. A fresadora é dotada de um sistema que lança a maior parte do material fresado na caçamba de um caminhão, que por sua vez, transporta e deposita o material fresado em seus locais de destino.

66 48 Figura Fresagem a frio do pavimento Após a fresagem, com o intuito de garantir uma maior aderência entre o novo C.A. e a área fresada, é feita a limpeza do local utilizando uma minicarregadeira equipada com uma vassoura mecânica (figura 6.4) e aplicada uma camada de emulsão asfáltica para pintura de ligação, como mostra a figura 6.5 Figura Limpeza da área fresada

67 49 Figura Pintura de ligação Depois de realizada a limpeza e a pintura de ligação da área fresada, o pavimento é recomposto com C.A. de distribuição granulométrica que se encaixe dentro da faixa c do DNIT. O C.A. é aplicado com uma vibroacabadora (figura 6.6) e para sua compactação e acabamento são utilizados rolo de pneu e rolo liso. Figura Recomposição do pavimento fresado

68 50 Por último, é aplicada à frio uma camada de 15 mm de microrrevestimento asfáltico com emulsão modificada por polímero. A norma 035/2005-ES do DNIT apresenta as especificações para a execução deste serviço. Ela o define como sendo uma mistura de consistência fluída de agregado, material de enchimento (filler), emulsão asfáltica modificada por polímero, água e, se necessário, aditivos espalhada uniformemente sobre uma superfície previamente preparada. A camada de microrrevestimento, como previsto na norma citada, possuí a função de selante, impermeabilizante, regularizadora e rejuvenescedora da superfície e, ainda, serve como camada antiderrapante do pavimento. A mistura é usinada e aplicada por uma usina móvel como mostra a figura 6.7. Figura Aplicação de microrrevestimento asfáltico 6.3 ENSAIOS Com o intuito de obter uma análise concreta sobre as causas das patologias estudadas, foram realizados dois ensaios com o material fresado da pista: teor de betume (de acordo com a Norma 053/94 ME) e granulometria (de acordo com a Norma 083/98 ME). Para a realização do ensaio foram coletadas duas amostras de um trecho com afundamento permanente em trilha de roda e trincas, e duas amostras para um trecho sem patologias aparentes.

69 51 Se fossem coletadas amostras de dois trechos distantes, as patologias existentes em um deles poderiam ter sido geradas por fatores que não atuam no outro trecho, portanto, para que a análise fosse baseada somente na composição do revestimento, os trechos dos quais foram retiradas as amostras são trechos próximos, estando o trecho bom localizado a 40 metros de distância do final da trilha de roda do trecho ruim. As tabelas 6.1 e 6.2 apresentam os resultados dos ensaios feitos para o trecho bom da rodovia. Nelas estão contidas as composições granulométricas e o teor de ligante da amostra coletada. As tabelas apresentam também a especificação da faixa especificada pelo DNIT normalmente utilizada nos projetos de misturas asfálticas para rodovias. Tabela Resultado para a 1ª amostra do trecho bom RESULTADO PARA A 1ª AMOSTRA DO TRECHO BOM Granulometria Peneiras Retido Passa Passa Especificações Faixa C do DNIT Teor de Betume Pol 1 ½ mm 30,10 (g) 0,00 (g) 956,80 (%) 100 Mín. 100,0 Máx. 100,0 Peso Inicial (g) 1 25,40 0,00 956,80 100,0 100,0 100,0 Peso Final ¾ 19,10 0,00 956,80 100,0 100,0 100,0 (g) ½ 12,70 5,71 951,09 99,4 80,0 100,0 Peso Betume 3/8 9,52 7,59 943,50 98,6 70,0 90,0 (g) 4 4,76 169,03 774,47 80,9 44,0 72,0 Teor de 10 2,00 280,89 493,58 51,6 22,0 50,0 Betume (%) 1001,88 956,80 45,08 4,5 40 0,42 220,51 273,07 28,5 8,0 26,0 80 0, ,36 156,71 16,4 4,0 16, , ,30 55,41 5,8 2,0 10,0 Fundo 55,41.

70 52 Tabela Resultado para a 2ª amostra do trecho bom RESULTADO PARA A 2ª AMOSTRA DO TRECHO BOM Granulometria Peneiras Retido Passa Passa Especificações Faixa C do DNIT Teor de Betume Pol 1 ½ mm 30,10 (g) 0,00 (g) 1001,03 (%) 100 Mín. 100,0 Máx. 100,0 Peso Inicial (g) 1 25,40 0, ,03 100,0 100,0 100,0 Peso Final ¾ 19,10 0, ,03 100,0 100,0 100,0 (g) ½ 12,70 21,94 979,09 97,8 80,0 100,0 Peso Betume 3/8 9,52 19,33 959,76 95,9 70,0 90,0 (g) 4 4,76 161,19 798,57 79,8 44,0 72,0 Teor de 10 2,00 291,95 506,62 50,6 22,0 50,0 Betume (%) 1048, ,03 47,94 4, ,42 229,62 277,00 27,7 8,0 26,0 80 0, ,52 162,48 16,2 4,0 16, ,075 99,94 62,54 6,2 2,0 10,0 Fundo 62,51 Os gráficos das figuras 6.8 e 6.9 ilustram os dados da granulometria contidos, respectivamente, nas tabelas 6.1 e 6.2. Através deles é possível visualizar a curva granulométrica da mistura, característica fundamental para o bom desempenho do revestimento e, conseqüentemente, dado importante para análise das causas de algumas manifestações patológicas. Os gráficos mostram, de forma clara, que a granulometria do material coletado está fora da faixa especificada pelo DNIT. Em quase todas as peneiras, a porcentagem de material que passou foi maior do que o máximo especificado pelo DNIT para a faixa C..

71 53 Figura 6.8 Curva granulométrica para a 1ª amostra do trecho bom Figura Curva granulométrica para a 2ª amostra do trecho bom As tabelas 6.3 e 6.4 apresentam os resultados dos ensaios feitos para o trecho ruim da rodovia. Nelas estão contidas as composições granulométricas e o teor de ligante da amostra coletada. Como os dados de projeto da mistura utilizada na implantação da rodovia

72 54 não são conhecidos, não é possível julgar a influência do teor de betume na formação das patologias, uma vez que não é sabido o teor ótimo de ligante. Porém, é fato que a média do teor de betume das duas amostras do trecho ruim da rodovia (aproximadamente 4,48%) é menor do que a média das duas amostras do trecho bom (aproximadamente 4,54%). Isso contraria a expectativa que era de se encontrar um teor de betume maior no trecho onde houve o afundamento permanente em trilha de roda. Tabela Resultado para a 1ª amostra do trecho ruim RESULTADO PARA A 1ª AMOSTRA DO TRECHO RUIM Granulometria Peneiras Retido Passa Passa Especificações Faixa C do DNIT Teor de Betume Pol 1 ½ mm 30,10 (g) 0,00 (g) 978,10 (%) 100 Mín. 100,0 Máx. 100,0 Peso Inicial (g) 1 25,40 0,00 978,10 100,0 100,0 100,0 Peso Final ¾ 19,10 0,00 978,10 100,0 100,0 100,0 (g) ½ 12,70 4,14 973,96 99,6 80,0 100,0 Peso Betume 3/8 9,52 13,87 960,09 98,2 70,0 90,0 (g) 4 4,76 150,60 809,49 82,8 44,0 72,0 Teor de 10 2,00 250,21 559,28 57,2 22,0 50,0 Betume (%) 1025,15 978,10 47,05 4, ,42 231,07 328,21 33,6 8,0 26,0 80 0, ,50 211,71 21,6 4,0 16, , ,93 97,78 10,0 2,0 10,0 Fundo 97,78

73 55 Tabela Resultado para a 2ª amostra do trecho ruim RESULTADO PARA A 2ª AMOSTRA DO TRECHO RUIM Granulometria Peneiras Retido Passa Passa Especificações Faixa C do DNIT Teor de Betume Pol 1 ½ mm 30,10 (g) 0,00 (g) 1002,60 (%) 100,0 Mín. 100,0 Máx. 100,0 Peso Inicial (g) 1 25,40 0, ,60 100,0 100,0 100,0 Peso Final ¾ 19,10 0, ,60 100,0 100,0 100,0 (g) ½ 12,70 24,72 977,88 97,5 80,0 100,0 Peso Betume 3/8 9,52 8,97 968,91 96,6 70,0 90,0 (g) 4 4,76 173,75 795,16 79,3 44,0 72,0 Teor de 10 2,00 257,51 537,65 53,6 22,0 50,0 Betume (%) 1048, ,60 45,71 4, ,42 225,76 311,89 31,1 8,0 26,0 80 0, ,75 190,14 19,0 4,0 16, , ,50 70,64 7,0 2,0 10,0 Fundo 70,65 Os gráficos das figuras 6.10 e 6.11 ilustram os dados da granulometria contidos, respectivamente, nas tabelas 6.3 e 6.4. É possível observar que, nestas amostras, a curva granulométrica encontra-se mais afastada dos limites da faixa especificada pelo DNIT do que nas amostras anteriores. A curva granulométrica mostra que a mistura possuí um excesso de finos, o que demandaria um teor maior de ligante asfáltico e poderia ser uma das causas da formação das trilhas de roda. Porém, como o resultado da extração do betume mostra o contrário, o trecho ruim apresentando um teor de betume inferior ao trecho bom, presume-se que a causa dessa patologia no trecho estudado não é devida ao excesso de ligante.

74 56 Figura Curva granulométrica para a 1ª amostra do trecho ruim Figura Curva granulométrica para a 2ª amostra do trecho ruim