UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI SÉRGIO VALMIR SIAN RECUPERAÇÃO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO COM APLICAÇÃO DE WHITETOPPING

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1 UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI SÉRGIO VALMIR SIAN RECUPERAÇÃO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO COM APLICAÇÃO DE WHITETOPPING SÃO PAULO 2007

2 ii SÉRGIO VALMIR SIAN RECUPERAÇÃO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO COM APLICAÇÃO DE WHITETOPPING Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi Orientador: Professor Dr. Wilson Shoji Iyomasa SÃO PAULO 2007

3 iii SÉRGIO VALMIR SIAN RECUPERAÇÃO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO COM APLICAÇÃO DE WHITETOPPING Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil Universidade Anhembi Morumbi Trabalho em: de de Prof. Dr. Wilson Shoji Iyomasa MSc. Engº Célio Daroncho Comentários:

4 iv Dedico esse trabalho à minha família, em especial à minha esposa Carmen, que sempre me incentivou e soube compreender a necessidade do meu empenho durante todo o curso e também na elaboração deste trabalho.

5 v AGRADECIMENTOS Agradeço a todos aqueles que me auxiliaram na elaboração deste trabalho, e em especial ao Prof. Wilson Shoji Iyomasa, docente da Universidade Anhembi Morumbi, pela dedicação e empenho durante todo o processo. Sou grato também à Engª Ana Paula Frias e ao Engº Marcelo Barbieri, ambos da empresa Construções e Comércio Camargo Corrêa S/A, a primeira, pelo apoio na elaboração deste trabalho, e o segundo, pelo apoio na elaboração do estudo de caso.

6 vi RESUMO Este trabalho apresenta a técnica de recuperação de pavimento asfáltico denominada whitetopping, que consiste no aproveitamento da base e de parte do revestimento de um pavimento flexível existente e deteriorado. Sobre o pavimento existente aplica-se uma camada de concreto de cimento Portland, que passa a ser a superfície de rolamento, e as camadas aproveitadas do pavimento antigo passam a ter a função de base do novo pavimento. A aplicação desse tipo de recuperação tem se tornado mais viável devido aos avanços tecnológicos ocorridos nos últimos anos no desenvolvimento de materiais de construção, sobretudo com relação ao cimento. No decorrer do trabalho são apresentados os principais defeitos que ocorrem nos pavimentos flexíveis, os métodos de avaliação desses defeitos, bem como os principais métodos de recuperação utilizados. São destacadas também as vantagens da utilização de pavimentos rígidos como opção à utilização de pavimentos asfálticos, principalmente quanto à característica de durabilidade, com destaque especial em vias com grande solicitação de tráfego, como é o caso dos corredores de ônibus. Essas vantagens podem ser avaliadas por meio do estudo de caso apresentado, que tem como tema a obra de implantação do Corredor de Transporte Coletivo Guarapiranga, no município de São Paulo. Nessa obra, realizada em 2003 e 2004, foram utilizadas as técnicas de recuperação de pavimento com a utilização de concreto asfáltico bem como com a utilização de whitetopping. Isso permitiu realizar uma análise visual comparativa das técnicas de recuperação após três anos de uso no corredor de ônibus. As imagens apresentadas ilustram a situação atual desses dois tipos de tecnologia empregada na recuperação de pavimentos asfálticos. Palavras Chave: Recuperação de pavimento. Whitetopping.

7 vii ABSTRACT This work presents the asphalt pavement recovery technique denominated whitetopping, which consists in the base utilization and of part of the coating of the existing and deteriorated flexible pavement. A layer of Portland cement concrete is applied over the existing pavement which becomes the roadway surface, and the layers of the former pavement utilized will thereafter operate as basis for a new pavement. The application of this type of recovery has become more feasible due to the technological progresses occurred in the past years with the development of construction materials, most of all with respect to cement. The main defects that occur in flexible pavements are presented in the elapse of the works, the assessment methods of such defects, as well as the main recovery methods used. The advantages of using rigid pavements are also emphasized as an option for the usage of asphalt pavement, mainly regarding durability characteristics, with special emphasis for roads with great traffic demands, such as in bus corridors. These advantages may be assessed throughout the study presented, which theme is the implementation work of Guarapiranga Collective Transports Corridor, in the municipality of São Paulo. In this work, performed in 2003 and 2004, pavement recovery techniques were used with the employment of asphalt concrete as well as with the utilization of whitetopping. This enabled the execution of comparative visual assessment of recovery techniques after three years of bus corridor usage. The images presented illustrate the current situation of these two types of technology employed in the recovery of asphalt pavements. Key Words: Pavement recovery. Whitetopping.

8 viii LISTA DE FIGURAS Figura Distribuição de pressões em estruturas de pavimento Figura Afundamento por consolidação Figura Afundamento plástico Figura Rodovia SP 103/ Figura Rodovia Osório Porto Alegre (BR-290) Figura Sistemas de moldagem Figura Ocorrência de fissuras de canto nas placas, no trecho experimental Figura Mapa de localização da obra Figura Estrada do M Boi Mirim antes das intervenções Figura Avenida Guarapiranga antes das intervenções Figura Corte longitudinal esquemático do pavimento whitetopping Figura Corte transversal esquemático do pavimento whitetopping Figura Detalhe esquemático das juntas transversais e longitudinais Figura Detalhe esquemático da transição longitudinal dos pavimentos Figura Detalhe esquemático da transição transversal dos pavimentos Figura Pavimento flexível existente após a fresagem Figura Pavimento asfáltico fresado e nivelado com pó de pedra Figura Lençol plástico colocado sobre a camada regularizada Figura Execução do whitetopping Figura Acabamento final com Bull-float e vassouramento do concreto Figura Aplicação de produto para cura química Figura Pavimento de concreto em processo de cura Figura Proteção do pavimento contra a chuva, com lençol plástico Figura Parada Ptolomeu com whitetopping já concluído Figura Parada Ptolomeu aspecto atual Figura Parada Ptolomeu aspecto atual do pavimento em whitetopping Figura Parada Ptolomeu detalhe da transição entre os pavimentos Figura Início do trecho do corredor de ônibus em CCP Figura Estrada do M Boi Mirim situação atual... 46

9 ix Figura Transição entre os pavimentos em CA e CCP, novos, e final do trecho em CA, recapeado com asfalto Figura Trecho de pavimento em CA com início de deterioração devido ao tráfego de micro-ônibus Figura A.1 - Representação esquemática dos defeitos ocorrentes na superfície dos pavimentos flexíveis e semi-rígidos Figura A.2 - Trinca isolada transversal ao eixo longitudinal da rodovia Figura A.3 - Trinca isolada longitudinal Figura A.4 - Trinca interligada tipo couro de jacaré Figura A.5 - Trinca interligada tipo bloco, com erosão acentuada nas bordas das trincas Figura A.6 - Afundamento local Figura A.7 - Afundamento de trilha-de-roda Figura A.8 - Ondulação ou corrugação Figura A.9 - Escorregamento Figura A.10 - Exsudação Figura A.11 - Desgaste Figura A.12 - Panela ou buraco... 62

10 x LISTA DE TABELAS Tabela Estrutura de pavimento rígido, adotada no Corredor Guarapiranga.. 33 Tabela Estrutura de pavimento flexível novo, adotada no Corredor Guarapiranga... 34

11 xi LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS AASHTO ABCP ABNT ACPA CA CCCC CCP DER/SP DNIT IPT PCA SPTRANS WTUD American Association of Highways and Transportation Officials Associação Brasileira de Cimento Portland Associação Brasileira de Normas Técnicas American Concrete Pavement Association Concreto asfáltico Construções e Comércio Camargo Corrêa S/A Concreto de cimento Portland Departamento de Estradas de Rodagem de São Paulo Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo Portland Cement Association São Paulo Transportes S/A Whitetopping ultradelgado

12 xii SUMÁRIO p. 1 INTRODUÇÃO OBJETIVOS Objetivo Geral Objetivo Específico MÉTODO DE TRABALHO JUSTIFICATIVA RECUPERAÇÃO DE PAVIMENTO Pavimento Conceitos Deterioração dos Pavimentos Asfálticos Defeitos nos pavimentos asfálticos Serviços de manutenção de pavimentos Restauração de pavimentos asfálticos O Whitetopping Histórico da utilização do whitetopping Whitetopping no Brasil Considerações gerais para o projeto e execução Whitetopping Ultradelgado Fatores intervenientes no desempenho do WTUD A primeira experiência brasileira ESTUDO DE CASO A Obra Localização Condições do Trecho antes da Recuperação Concepção do Projeto Projeto geométrico Projeto de pavimentação Dimensionamento dos pavimentos Execução da Obra Situação Atual do Trecho COMPARAÇÃO CRÍTICA Aspecto Durabilidade... 47

13 xiii 7.2 Aspecto Econômico Aspectos Desfavoráveis Meio Ambiente CONCLUSÕES REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS APÊNDICE A - Ilustração dos principais defeitos nos pavimentos rodoviários ANEXO A - Visita Técnica ao Laboratório do IPT... 63

14 1 INTRODUÇÃO O pavimento de concreto de cimento Portland (CCP) foi largamente utilizado na pavimentação de rodovias até o início da década de 50, quando, após a Segunda Guerra Mundial, a queda nos preços do petróleo e o desenvolvimento tecnológico das refinarias, tornaram os preços dos derivados de petróleo bem convidativos, o que estimulou o meio técnico de pavimentação a se qualificar na utilização do pavimento de concreto asfáltico (CA). Desta forma, este tipo de pavimento passou a predominar em todo o mundo e, principalmente no Brasil, onde as principais rodovias federais e estaduais construídas nas últimas décadas utilizaram este tipo de pavimento (PITTA, 1996). Tem-se observado nos últimos anos uma retomada da indústria de cimento Portland visando à aplicação deste produto em serviços de pavimentação. A vantagem principal do pavimento de CCP é a durabilidade, que foi conseguida com o avanço de novas tecnologias, bem como com o desenvolvimento de cimentos com maior resistência. Essas melhorias possibilitaram uma redução significativa na espessura das placas. Além disso, a principal desvantagem deste pavimento em relação ao pavimento de concreto asfáltico, o maior custo de implantação, deixou de ser o fator principal na tomada de decisão, quando da construção de novas rodovias. Dentre as vantagens do pavimento em CCP destacam-se: maior vida útil, 30 anos contra 10 do pavimento asfáltico; economia de até 20% de combustível; baixo custo de manutenção; melhor visibilidade; redução de até 40% na distância de frenagem, dependendo das condições do clima (PISOS INDUSTRIAIS, 2003). O concreto tem a vantagem ainda de não sofrer deformações permanentes, como é o caso do pavimento asfáltico, principalmente nas rodovias com tráfego intenso, o que o torna mais vantajoso, ainda em se tratando da pavimentação de corredores de ônibus. Considerando-se a necessidade de recuperação da malha viária nacional, deteriorada ao longo dos anos, surge uma alternativa que aproveita as vantagens do pavimento de concreto de cimento Portland, porém com um custo bastante inferior a este e com liberação mais rápida ao tráfego. Trata-se do whitetopping, que consiste

15 2 na aplicação de uma camada de CCP sobre um pavimento asfáltico existente e deteriorado, que passa a ter a função de base para o novo pavimento. O termo whitetopping refere-se à cor mais clara do novo pavimento em substituição ao anterior. Tendo sido utilizado pela primeira vez em 1918, esse processo de recuperação de pavimentos passou a ser utilizado em diversos países e, mais recentemente, também no Brasil, em algumas rodovias e corredores de ônibus. Este trabalho apresenta essa alternativa de recuperação de pavimentos, e pretende mostrar sua viabilidade, comparando-a com a alternativa usual, em concreto asfáltico, com argumentos técnicos e demonstração de sua utilização em algumas rodovias e, com mais detalhes, no estudo de caso apresentado, o Corredor de Ônibus Guarapiranga, no município de São Paulo.

16 3 2 OBJETIVOS O presente trabalho de conclusão de curso visa, em função do atual estado da malha viária brasileira e da necessidade imediata de recuperá-la, demonstrar as principais alternativas existentes, ressaltando a aplicação de pavimento de concreto de cimento Portland sobre o pavimento asfáltico existente. 2.1 Objetivo Geral Esta pesquisa tem por objetivo geral a divulgação da técnica de recuperação de pavimento denominada whitetopping. Trabalhos recentes de recuperação, realizados em pavimentos asfálticos da malha viária urbana na Região Metropolitana de São Paulo, permitiram avaliar a aplicação dessa técnica. 2.2 Objetivo Específico Este trabalho busca apresentar uma tecnologia relativamente recente no Brasil, mas já bastante utilizada em outros países, principalmente nos EUA. O objetivo específico da pesquisa é apresentar um breve histórico dessa tecnologia, suas características, vantagens e limitações. A aplicação dessa tecnologia na obra de implantação do Corredor de Transporte Coletivo Guarapiranga, na cidade de São Paulo, permite demonstrar, na forma de estudo de caso, a experiência de aplicação desse método de recuperação de pavimentos asfálticos, destacando-se as técnicas empregadas e os resultados obtidos.

17 4 3 MÉTODO DE TRABALHO Este trabalho foi desenvolvido com base em pesquisa bibliográfica, visita técnica e elaboração de estudo de caso. A primeira etapa da pesquisa foi levantar informações a respeito do tema, constituindo-se na tarefa denominada de pesquisa bibliográfica. Com relação à pesquisa bibliográfica, foram utilizadas diversas fontes técnico-científicas: Livros Teses e dissertações Normas e manuais Revistas periódicas Internet Na fase de leitura da bibliografia selecionada verificou-se que muitos artigos mencionavam ensaios tecnológicos e procedimentos técnicos desses ensaios nos laboratórios. Após a conclusão da pesquisa bibliográfica foi realizada uma visita técnica ao laboratório de pavimentação do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT). Essa visita foi direcionada para verificação dos procedimentos e ensaios realizados no revestimento asfáltico de pavimentos existentes e deteriorados. Os esclarecimentos técnicos durante a visita foram prestados pelo Tecnólº Rubens Vieira. O estudo de caso abrangeu uma segunda pesquisa aos dados da obra em questão, como projetos, memoriais descritivos normas de medição, fotos e entrevistas. A busca desses documentos foi realizada nos arquivos da empresa executora do whitetopping e entrevistou-se o engenheiro responsável pela execução da recuperação do pavimento.

18 5 Como a recuperação já foi executada e concluída há mais de 3 anos, não foi possível o acompanhamento da execução da obra. Desta forma, foi realizada uma vistoria ao local da recuperação para avaliação visual do serviço executado.

19 6 4 JUSTIFICATIVA Considerando a expectativa de crescimento da economia nacional, que implica na necessidade de infra-estrutura adequada, aliada ao atual estado da malha viária brasileira, tão importante quanto a execução de novas rodovias, é a preocupação em restaurar ou recuperar as já existentes. Segundo Balbo (1999), durante a década de 90, grande parte das vias públicas de grandes cidades brasileiras, assim como diversas rodovias municipais, estaduais e federais, sofreu grande obsolescência, necessitando de reforços estruturais imediatos e, em alguns casos, de reconstrução parcial ou total desses pavimentos. Fortes (1999) esclarece que, nas últimas décadas, o poder público, na gestão da malha viária, norteou suas decisões no que diz respeito à implantação de novas vias de tráfego, assim como na restauração das já existentes, no menor custo do pavimento asfáltico em relação ao pavimento de concreto de cimento Portland, não sendo levada em conta a maior durabilidade do segundo, dentre outras vantagens. Hoje em dia, com o desenvolvimento de concretos de alto desempenho (CAD), é possível a execução de pavimentos de concreto com espessura reduzida, o que o torna uma alternativa mais competitiva. Um exemplo atual da escolha do pavimento de concreto, como alternativa ao uso do pavimento asfáltico em uma obra viária, é a construção do Rodoanel Mario Covas, no município de São Paulo, sendo projetado para um horizonte de trinta anos, para tráfego pesado, com duas pistas e duas a quatro faixas de tráfego por sentido. Da mesma forma que na construção de novos pavimentos, o concreto de cimento Portland está se tornando cada vez mais uma alternativa para a recuperação de pavimentos existentes. Este trabalho apresenta uma tecnologia ainda pouco utilizada no Brasil, mas que pode se tornar uma alternativa bastante viável, em especial nos corredores de ônibus urbano, onde a solicitação do pavimento, principalmente na sua camada de revestimento, é muito intensa, devido aos processos de aceleração e frenagem dos veículos, que atuam como cargas horizontais de cisalhamento. Essas cargas aliadas ao efeito do calor do sol e ainda, com a eventual presença de

20 7 resíduos de combustíveis, aceleram a deterioração do pavimento, reduzindo sua serventia, causando desconforto e insegurança. Isto leva a uma intervenção mais rápida de forma a restituir a qualidade do pavimento. Desta forma, este trabalho é justificado pela necessidade de se expor a viabilidade desta nova tecnologia, mostrando os benefícios e vantagens que ela oferece.

21 8 5 RECUPERAÇÃO DE PAVIMENTO Neste capítulo são apresentados os conceitos básicos de pavimentação, assim como os principais defeitos a que o pavimento está sujeito, e as medidas para sua recuperação. 5.1 Pavimento - Conceitos A NBR-7207/82, norma de pavimentação da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), define como pavimento: uma estrutura construída após a terraplenagem, e com a finalidade de: Resistir e distribuir ao subleito os esforços verticais produzidos pelo tráfego; Melhorar as condições de rolamento quanto à comodidade e segurança; Resistir aos esforços horizontais que nela atuam, tornando mais durável a superfície de rolamento. Segundo o DER/SP - Departamento de Estradas de Rodagem de São Paulo (DER, 2006), pavimento é: uma estrutura constituída por diversas camadas superpostas, de materiais diferentes, construída sobre o subleito, destinada a resistir e distribuir ao subleito simultaneamente esforços horizontais e verticais, bem como melhorar as condições de segurança e conforto do usuário. Outra função, conhecida e importante da pavimentação, é a economia que proporciona ao usuário no tocante ao custo de operação, aliada à redução no tempo das viagens. O pavimento é composto de dois elementos: a capa ou revestimento, que fica em contato direto com o pneumático; e a base, que resiste e distribui os esforços verticais, fazendo com que a pressão aplicada no subleito seja bem inferior àquela aplicada no revestimento (SENÇO, 1997). O subleito é considerado como fundação do pavimento e não faz parte deste. Sua capacidade de suporte define a espessura do pavimento. Subleitos ruins exigem

22 9 uma espessura total de pavimento maior. Como as solicitações no pavimento são maiores à medida que se afasta do subleito em direção à superfície, nas camadas superiores utilizam-se materiais mais nobres que aqueles utilizados nas camadas inferiores (SENÇO, 1997). Ainda, segundo Senço (1997), o revestimento de um pavimento deve ter boa resistência ao desgaste, ser tanto quanto possível impermeável, e dar segurança e conforto ao usuário. Em linhas gerais, os pavimentos são classificados em três tipos: flexível, rígido e semi-rígido, conforme detalhado (DER/SP, 2006): O pavimento flexível é constituído de uma camada de material betuminoso, que tem a função de revestimento, sobre uma ou mais camadas de material granular ou de solos estabilizados, que funcionam como base; O pavimento rígido constitui-se de placas de concreto de cimento Portland sobre uma base de material granular ou cimentada; O pavimento semi-rígido é constituído de uma camada de material betuminoso sobre uma base de material estabilizado com cimento. Pode-se destacar ainda os pavimentos em peças pré-moldadas de concreto de cimento Portland, em alvenaria poliédrica, e em paralelepípedos. Este último, muito utilizado no passado, mas que teve seu uso reduzido consideravelmente devido à intensificação do uso dos pavimentos flexíveis e rígidos. Apesar do pavimento semi-rígido ter um revestimento flexível, segundo Balbo (1993), apresenta comportamento diferenciado e superior ao pavimento flexível, no que concerne à transmissão de pressões para o subleito. Há uma tendência entre os autores de classificar os pavimentos em dois tipos, em função apenas do material de revestimento do pavimento, desconsiderando as camadas intermediárias: Pavimento flexível, executado com material betuminoso; Pavimento rígido, executado com concreto de cimento Portland.

23 10 Para efeito deste trabalho, o pavimento semi-rígido não é tratado de forma diferenciada, sendo a preocupação maior o estado e os processos de recuperação do revestimento do pavimento. Segundo Balbo (1993), em termos funcionais, a diferença principal entre o pavimento flexível e o pavimento rígido reside no fato de que as cargas aplicadas no primeiro tendem a criar um campo de tensões mais concentrado junto ao ponto de aplicação das mesmas, enquanto que no pavimento rígido, o campo de tensões é mais disperso, sendo distribuído por toda a extensão da placa, atenuando assim os esforços sobre o subleito (Figura 5.1). Figura Distribuição de pressões em estruturas de pavimento (BALBO, 1993). No pavimento flexível o revestimento funciona como camada de rolamento, sendo as outras camadas (base, sub-base e reforço do subleito) responsáveis por absorver os esforços devidos ao tráfego. Já no pavimento rígido, a camada de concreto tem duas funções: servir como camada de rolamento e distribuir os esforços sobre a base e, conseqüentemente, atenuando os esforços aplicados no subleito. Como as placas de concreto respondem pela maior parte da capacidade estrutural do pavimento, a resistência do concreto é fundamental no seu dimensionamento. De acordo com Senço (1997) dentre os pavimentos flexíveis destacam-se: o concreto asfáltico (CA), ou concreto betuminoso a base de asfalto; o pré-misturado a quente (PMQ), menos nobre que o concreto betuminoso;

24 11 o pré-misturado a frio (PMF), menos nobre que os dois anteriores. Com a finalidade de simplificar e limitar o presente trabalho, foi adotado o termo CA como referência a qualquer pavimento flexível mencionado, e CCP como referência ao pavimento rígido. 5.2 Deterioração dos Pavimentos Asfálticos Todo pavimento passa por três fases distintas (SENÇO, 1997): Início, onde ocorre a consolidação pelo tráfego; Fase de deflexões recuperáveis, que compõe a vida útil do pavimento; Fadiga, onde as deflexões não são mais recuperáveis. Segundo o Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes DNIT (2006), durante a vida útil do pavimento, este se inicia numa condição ótima, até alcançar, devido a diversos fatores, uma condição ruim. Este decréscimo de condição ou de sua serventia é denominado deterioração do pavimento. Esta degradação da qualidade do pavimento está relacionada com seu desempenho funcional ou estrutural. O desempenho funcional refere-se à sua capacidade de fornecer uma superfície adequada em termos de qualidade de rolamento, enquanto o desempenho estrutural está relacionado com sua capacidade de manter sua própria integridade estrutural. A degradação do pavimento resulta de causas naturais associadas ao meio ambiente, assim como seu uso continuado pelo tráfego, muitas vezes superior ao estimado no projeto inicial, o que leva o pavimento à fadiga prematuramente Defeitos nos pavimentos asfálticos De acordo com o DNIT (2003), os defeitos nos pavimentos são classificados em: Fendas: qualquer descontinuidade na superfície do pavimento. Classificam-se em: Fissura, com abertura inferior a 1 mm

25 12 Trinca, com abertura maior ou igual a 1 mm, podem ser: Isolada Transversal Longitudinal De retração Interligada Tipo couro de jacaré Tipo bloco Afundamento: deformação permanente caracterizada por depressão da superfície. Podem ser de dois tipos: Afundamento plástico, acompanhado de solevamento; Afundamento de consolidação, não acompanhado de solevamento. Quando ocorrem em extensões de até 6 m são denominados afundamentos locais. Quando ocorrem em extensões contínuas maiores que 6 m são denominados afundamentos de trilha-de-rodas. Ondulação ou corrugação: falha caracterizada por ondulações transversais. Escorregamento: movimento horizontal do revestimento causado por frenagem e aceleração dos veículos e que produz uma ondulação em forma de meia lua. Exsudação: formação de película de material betuminoso na superfície, reduzindo a sua aderência. Desgaste: perda de agregados e/ou argamassa fina do revestimento asfáltico. Panela ou buraco: cavidade no pavimento. Remendo: porção do revestimento onde o material original foi removido e substituído por outro. Pode ser de dois tipos: Remendo profundo; Remendo superficial. As Figuras 5.2 e 5.3 demonstram dois exemplos de afundamento de trilha-de-rodas.

26 13 Figura Afundamento por consolidação (DNIT, 2006). Figura Afundamento plástico (DNIT, 2006). No Apêndice A podem ser observados os principais defeitos que ocorrem nos pavimentos asfálticos Serviços de manutenção de pavimentos De acordo com o DER/SP (2006), a manutenção de pavimentos consiste de: um conjunto de medidas destinadas a recompor a serventia do pavimento e a adaptar a rodovia às condições de tráfego atual e futuro, prolongando seu período de vida. Os serviços de manutenção são classificados em quatro grupos de intervenções: Conservação de rotina: Executada periodicamente com o objetivo de sanar ou reparar os defeitos. Reabilitação: Destinada a restituir as condições originais do pavimento, por meio de remendos, reforço estrutural ou apenas aplicação de camadas de regularização. Reconstrução: Renovação da estrutura do pavimento. Pode envolver a troca do material existente ou seu reaproveitamento por meio de reciclagem.

27 14 Restauração: Tem a finalidade de restaurar a condição de capacidade estrutural e qualidade de rolamento do pavimento, por meio de serviços de reabilitação e reconstrução Restauração de pavimentos asfálticos Dentre os serviços, que podem ser executados individualmente ou em conjunto, para a restauração de um pavimento em condições ruins, destacam-se, de acordo com o DER/SP (2006): Camada de reforço estrutural ou recapeamento: Aplicação de camada(s) asfáltica(s) para aumento da capacidade estrutural e correção de deficiências superficiais. Fresagem: Remoção de uma ou mais camadas superficiais, com equipamento específico. Reciclagem: Recuperação e reaplicação do material do pavimento, com ou sem a adição de outros materiais. Os materiais podem ser reciclados no local ou em usina. Camada anti-reflexão de trincas: Tem a finalidade de dissipar as tensões devidas à propagação das trincas na superfície do pavimento. Imprimação asfáltica ligante: Garante a aderência entre a superfície existente e a nova mistura asfáltica. Imprimação asfáltica impermeabilizante: Concede características de impermeabilidade à nova superfície. Selagem: Aplicação de material asfáltico em trincas, evitando assim a infiltração de água. Capa selante: Aplicação de emulsão asfáltica e agregado miúdo, rejuvenescendo a superfície do pavimento além de selar as eventuais trincas. Remendo superficial: Correção localizada de defeito na superfície, por meio de fresagem e reposição do pavimento asfáltico. Remendo profundo: Correção localizada de defeito na estrutura do pavimento, por meio de reposição de revestimento e de uma ou mais de suas camadas. Tapa-buraco: Correção emergencial localizada, com reduzido controle de qualidade.

28 15 Enchimento: Camada de nivelamento superficial, em área localizada, sem função estrutural. Whitetopping: Aplicação de camada de concreto sobre pavimento asfáltico existente. 5.3 O Whitetopping Segundo o DNIT (2004), whitetopping é: um pavimento de concreto de cimento Portland superposto a um pavimento flexível existente, tendo este último a função de sub-base. Da mesma forma que um pavimento de concreto simples, é executado em placas de concreto, limitadas por juntas longitudinais e transversais, onde se utilizam barras de ligação ou transferência de carga. Balbo (1999) esclarece que: o termo na língua inglesa whitetopping empregado tomou como diferencial a cor predominante do CCP que dará lugar à antiga cor presente em uma superfície com revestimento asfáltico. O termo ainda não foi traduzido para o português, mas tem o significado aproximado de cobertura branca Histórico da utilização do whitetopping Segundo Fortes (1999), a primeira utilização de pavimento de CCP sobreposto a um pavimento asfáltico que se tem notícia é o da South 7th St., Terre Haute, Indiana, EUA, em O estado de Iowa nos Estados Unidos, um dos pioneiros na utilização do whitetopping, foi responsável pelo desenvolvimento de grande parte de sua tecnologia moderna. Considerando os projetos executados em todo o estado de Iowa desde 1960, chega-se a um montante de 500 km (BALBO, 1999). Fortes (1999) esclarece que a utilização da técnica cresceu nos EUA, de 70 projetos em 1982 para 187 projetos em 1998, tendo sido utilizada nos mais diversos segmentos de engenharia de pavimentos, tais como rodovias, ruas, vias rurais,

29 16 aeroportos e estacionamentos. A espessura mínima que geralmente tem sido empregada é de 0,125 m podendo alcançar 0, 450 m em aeroportos. A American Concrete Pavement Association (ACPA) avaliou positivamente 18 projetos executados com a utilização de concreto de cimento Portland sobreposto a concreto asfáltico, entre eles a via US-101 em Orange County, Los Angeles, Califórnia, que apresentava excelentes condições após mais de 10 milhões de solicitações do eixo simples de rodas duplas 80 kn (FORTES, 1999). A técnica que surgiu nos EUA, tornou-se bastante usual nas décadas seguintes, difundindo-se para outros países como México e Suécia Whitetopping no Brasil Noticiada pela Revista Engenharia (2000), a primeira obra viária recuperada com o sistema whitetopping no Brasil foi a Rodovia SP 103/79 (Figura 5.4), num trecho de m, que liga o município de Votorantim às fábricas de cimento e papel das Indústrias Votorantim, bastante deteriorado pelo excesso de tráfego de caminhões pesados (mais de 500 por dia). A obra finalizada no segundo semestre de 2000, foi executada a partir de um convênio entre a Prefeitura de Votorantim, o DER/SP e a Votorantim. Figura Rodovia SP 103/79, em Votorantim, que foi recuperada com a tecnologia do whitetopping (REVISTA ENGENHARIA, 2000).

30 17 O motivo principal da recuperação do pavimento foi a grande quantidade de acidentes graves que lá estavam ocorrendo. A idéia inicial era de recuperar a rodovia com pavimento asfáltico, o que se tornou inviável devido às características do tráfego e à baixa durabilidade desse processo. Devido à quantidade de buracos e desníveis no asfalto, optou-se por uma camada de concreto, com a função de ajuste, e sobre esta se executou o novo pavimento de concreto simples, com 0,23 m de espessura. Para verificar a capacidade do pavimento deteriorado em suportar a nova camada de concreto foi utilizado um deflectômetro de impacto, cujos resultados obtidos foram positivos. Ao lado da pista antiga foi executada uma nova pista (duplicação), também em concreto, com o pavimento constituído de 0,6 m de reforço, uma camada de brita graduada com 0,12 m de espessura, uma camada de 0,1 m de concreto rolado e sobre esta a capa de concreto com 0,23 m de espessura. As duas pistas ficaram com largura de 7,2 m cada, com placas de 3,6 m de largura por 5 m de comprimento. O concreto utilizado teve consumo de 360 kg de cimento/m 3 de concreto, com resistência à tração na flexão de 4,5 MPa. Ainda na reportagem da Revista Engenharia (2000), o então gerente de empreendimento da Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP), Paulo Brant Carvalho, lembra que nesse caso, com uma pavimentação tradicional, seria necessário retirar todo o pavimento existente, transportando-o para um bota-fora e depois construir um novo. Nas suas palavras: o projeto original previa um ano para a recuperação, mas com a mudança para o whitetopping, nós fizemos a obra em 45 dias, informando ainda que além da rapidez, a economia chegou a 50%. Em seguida, foi a vez dos gaúchos utilizarem esta técnica de recuperação. De acordo com o relato do informativo Cimento Hoje (ABCP, 2001), em dezembro de 2000 a Concepa - Concessionária da Rodovia Osório - Porto Alegre, utilizou-a num trecho de m de extensão na rodovia BR-290, conhecida como Free Way, que liga o litoral gaúcho a Porto Alegre (Figura 5.5). De acordo com a Concepa, a opção pelo pavimento de concreto se deu em função dos baixos custos de manutenção e

31 18 operação bem como com relação aos aspectos de durabilidade e segurança para o usuário. Figura 5.5 Rodovia Osório Porto Alegre (BR-290) que foi recuperada com whitetopping. Notar a diferença da cor da pista recuperada (cor clara) e a pista com pavimento asfáltico (cor escura) (ABCP, 2001). Como a pista tem largura total de 11,25 m, a pavimentação foi executada em três pistas de 3,75 m cada, com espessura de placa de 0,19 m e 0,24 m. Foi utilizada na obra uma pavimentadora Wirtgen SP-500, que tem capacidade de executar até 500 m de pista por dia, numa faixa de até 6 m de largura. Motivada pelo excelente resultado, a Concepa utilizou o mesmo processo no trecho entre os km 35 e 54 da mesma rodovia. Nas obras de duplicação da BR-232, que liga Recife a Caruaru (PE), com extensão total de m em pavimento de concreto, foi executada em caráter experimental a recuperação de um trecho de 500 m da rodovia existente, com a utilização de whitetopping. O projeto, desenvolvido pela ABCP, teve o acompanhamento do Laboratório de Mecânica dos Pavimentos da Escola Politécnica da USP e pela Escola Politécnica de Pernambuco (ABCP, 2002).

32 19 Sobre whitetopping, o Engº Marcos Dutra Carvalho afirmou que é cada vez mais comum sua utilização no Brasil, na reabilitação de vias urbanas. É o caso da Avenida Assis Brasil, em Porto Alegre-RS, do corredor de ônibus Ligeirinho, em Curitiba-PR, e diversos corredores de ônibus em São Paulo-SP, como o da Avenida Roque Petroni, entre outros (PISOS INDUSTRIAIS, 2003) Considerações gerais para o projeto e execução De acordo com Pitta (1996), a técnica consiste basicamente de aplicar o concreto diretamente sobre o pavimento antigo, sendo exigido preparo prévio apenas nos casos onde o pavimento apresente avançado estágio de deterioração funcional ou estrutural, o que exige a correção dos defeitos antes da aplicação do concreto. O concreto utilizado é o mesmo usado em pavimentos rígidos comuns, com resistência à tração na flexão em torno de 4,5 MPa, consumo de cimento acima de 320 kg/m 3 de concreto e abatimento máximo de 0,06 m (60 mm) no tronco de cone. Quando há a necessidade de liberação rápida do tráfego, caso comum nos corredores de ônibus urbanos, se utiliza o concreto de liberação rápida, ou fast-track, que permite o trânsito de veículos em poucas horas Espessura das placas Na execução do whitetopping pode-se optar, dependendo das características do pavimento antigo, do tipo de tráfego e do número de solicitações, entre a utilização de concreto simples, concreto com barras de transferência de carga, concreto continuamente armado e concreto com armadura distribuída e descontínua. O seu dimensionamento pode seguir os métodos utilizados no dimensionamento de pavimentos novos de concreto, entre eles o da AASHTO - American Association of Highways and Transportation Officials ou da PCA Portland Cement Association (PITTA,1996). De acordo com o Engº Marcos Dutra Carvalho, existem dois tipos de whitetopping: o convencional, com espessura geralmente acima de 0,15 m e que não leva em conta a aderência entre o concreto e o pavimento asfáltico existente; e o ultradelgado, com

33 20 espessura entre 0,05 e 0,1 m, onde a aderência é fundamental para o bom desempenho do pavimento (PISOS INDUSTRIAIS, 2003). Conforme esclarece Pitta (1996), a determinação da espessura requerida de whitetopping depende diretamente da avaliação da capacidade de suporte do pavimento existente, o que pode ser verificado por medida direta, utilizando-se dispositivos automáticos como o Falling Weight Deflectometer (FWD), ou pelo processo da viga Benkelmann. De acordo com a norma DNIT (2004), o pavimento existente deve ser submetido a provas de carga, para determinação do coeficiente de recalque (k), feitas aleatoriamente nas bordas e no eixo da pista, no mínimo a cada 100 m. Caso o pavimento se apresente em bom estado, os ensaios poderão ser feitos a cada 200 m. Será aceito ainda a utilização de ensaios de índices de suporte Califórnia (CBR), em número estatisticamente significativo, correlacionando os resultados com o coeficiente de recalque (k), por meio de curvas apropriadas. O processo de análise do material asfáltico em laboratório é apresentado com mais detalhes no Anexo A Espaçamento das juntas O projeto geométrico de pavimento tipo whitetopping difere daquele usualmente utilizado em pavimentos comuns de concreto, considerando a redução significativa na distância entre as juntas que ocorre no primeiro. Nesse, a distância entre juntas transversais deve ser reduzida, em função direta do valor da espessura adotada. Como regra, adota-se comprimento de placa igual a 25 vezes a sua espessura. Como exemplo, considerando a placa com 0,12 m de espessura, o espaçamento máximo recomendado é de 3 m. A profundidade das juntas deve ser de um terço da espessura da placa (PITTA, 1996) Métodos de construção Caso o pavimento apresente problemas como trilhas-de-roda severas, deslocamentos ou buracos, haverá a necessidade de recuperá-lo antes de efetuar o recapeamento. Nas áreas em que o revestimento apresente falhas, não

34 21 proporcionando suporte adequado e uniforme para a sobrecapa, haverá a necessidade de retirá-lo e substituí-lo. No caso da existência de buracos ou panelas, se faz necessário o seu preenchimento com uma mistura a quente ou a frio, que deve ocupar todo o espaço danificado, nivelando a superfície. Após a verificação e reparação dos eventuais defeitos, adota-se um dos métodos usuais de aplicação do whitetopping (PITTA, 1996): Colocação direta, precedida de umedecimento da superfície: Este método não exige preparo prévio do pavimento antigo, sendo que sua adoção é recomendada quando a ocorrência de trilhas-de-roda, caso existam, não ultrapassem a 0,05 m (50 mm) de profundidade. Caso existam deformações superficiais, como trincas e outras semelhantes, estas serão preenchidas pelo próprio revestimento de concreto. Em termos de custo, este é o mais vantajoso considerando que não há a necessidade de procedimentos construtivos preliminares; Fresagem: Necessária quando ocorrem trilhas-de-roda com profundidade superior a 0,05 m (50 mm), ou quando há a ocorrência de ondulações acentuadas do tipo costela de vaca. A profundidade de fresagem varia entre 0,025 e 0,075 m (25 e 75 mm). Quando há restrições com relação à elevação do greide após a aplicação do concreto, pode-se adotar a alternativa de whitetopping encaixado (inlay). Nesse método, há uma fresagem mais profunda do pavimento existente, reduzindo a altura final do greide. Este método é mais comum na recuperação de pavimento em corredores de ônibus, devido às restrições impostas pelas sarjetas e pelo greide do pavimento existente fora da faixa do corredor; Construção de uma camada de rolamento: No caso onde as distorções superficiais sejam de até 0,05 m (50 mm), deve-se aplicar uma camada de nivelamento, normalmente uma mistura betuminosa usinada a quente, com 0,025 a 0,05 m (25 a 50 mm) de espessura antes de se executar o revestimento com concreto. Este é o processo mais caro entre os três disponíveis, além de exigir maior diversidade de equipamento, materiais e maior tempo de execução Película isolante Entre a camada de pavimento asfáltico remanescente e a nova camada de pavimento de concreto deve-se criar uma película isolante e impermeável. Como

35 22 materiais que podem ser utilizados destacam-se: a membrana plástica ou lençol plástico flexível; papel do tipo kraft betumado; e a pintura betuminosa executada com emulsão asfáltica (DNIT, 2004) Execução Pitta (1996) aponta alguns cuidados que devem ser tomados, indiferentemente do processo de execução adotado: Arrefecimento da temperatura superficial da camada asfáltica existente, para se evitar a transmissão do calor à camada nova de concreto, impedindo a rápida evaporação da água da mistura, responsável pelas fissuras de retração térmica. É usual a aspersão de água sobre o asfalto para este fim; Nos casos de construção de camada de nivelamento, pode ser necessário aplicar-se uma pintura de coloração branca sobre essa camada com a função de reduzir sua temperatura ao refletir os raios solares, bem como servir de camada de separação entre o asfalto e o concreto. Esta pintura é feita com um produto químico que tem a capacidade de formar uma película plástica, e que é o mesmo usado na cura do concreto. Temperatura acima de 45ºC na superfície do asfalto já é indicadora da necessidade do uso da pintura. É recomendado, com a finalidade de diminuir os efeitos da retração térmica, que a concretagem seja executada nas primeiras horas do dia, quando o pavimento asfáltico existente ainda não se encontra aquecido; As juntas devem ser serradas o mais precocemente possível, de forma a garantir o rápido alívio das tensões de retração nas primeiras idades do concreto, impedindo a aparição de fissuras prejudiciais a médio e longo prazo. Com relação à produção, transporte, lançamento, cura e selagem das juntas do concreto tipo whitetopping, não há diferenças em relação às mesmas operações executadas na construção de um pavimento novo de concreto. O uso de barras de transferência de carga é recomendado quando o tráfego previsto no período de projeto exceder a 5 milhões de solicitações do eixo-padrão de 80 kn, o que normalmente não ocorre em vias urbanas.

36 Cura A norma DNIT (2004) indica um período total de cura de 7 dias, compreendendo um período inicial de 24 h a partir do término do acabamento do pavimento, no qual não é admitido o trânsito de pedestres, veículos e animais. Exceção feita aos casos onde se utiliza o concreto tipo fast track com liberação rápida do pavimento. No período inicial deve ser empregada a cura química em toda superfície com a utilização de um composto químico líquido à base de PVA ou polipropileno, à razão de 0,35 l/m 2 a 0,50 l/m 2. Após o período inicial, os materiais empregados na cura poderão ser: água, tecido de juta, cânhamo ou algodão, lençol plástico, lençol de papel betumado ou alcotroado Controle tecnológico Segundo a norma DNIT (2004) a inspeção do concreto deve ser feita em relação à resistência à tração na flexão em corpos-de-prova conforme a NBR-5738 (ABNT, 1994), e ensaiados na idade de controle fixada no projeto, conforme a NBR (ABNT, 1991). Os lotes amostrados deverão corresponder a uma área máxima de m Whitetopping Ultradelgado Em setembro de 1991 foi realizado pela ACPA em Louisville, Kentucky, nos EUA, o primeiro projeto experimental para avaliar a aplicabilidade do whitetopping com espessura inferior a 0,1 m (FORTES, 1999). Surgia então o whitetopping ultradelgado (WTUD), uma técnica de recuperação de pavimento que, ao contrário do whitetopping convencional, necessita da aderência entre o pavimento asfáltico remanescente e o novo pavimento de CCP para funcionar de forma adequada. Ainda segundo Fortes (1999), o WTUD é definido como um pavimento de concreto de cimento Portland de elevada resistência, com ou sem a adição de fibras, sobreposto a um pavimento asfáltico no qual é aderido, com espessura entre 0,05 e 0,1 m, com juntas pouco espaçadas (inferiores ao usual em placas de CCP). O

37 24 WTUD, pelas suas características, é recomendado para vias com baixo volume de tráfego: ruas residenciais, estacionamento de carro, pequenos aeroportos (pista de taxiamento) e pavimentos asfálticos que apresentam trilha-de-roda. De acordo com Balbo (1999), quando a ancoragem entre o CCP e o CA existente é garantida, os dois pavimentos trabalham de forma solidária, o que garante ao CCP uma espessura extra, criando assim um pavimento composto ante aos esforços de flexão, onde a linha neutra seria deslocada para um plano inferior na placa de concreto, em relação à altura média desta, reduzindo os valores de tensão na região inferior da placa de concreto. Isto permite projetos com espessuras de pavimento inferiores àquelas obtidas com o whitetopping convencional. A moldagem do WTUD sobre o pavimento asfáltico pode ser feita de duas formas: o sistema sobreposto e o sistema encaixado (Figura 5.6). Figura 5.6 Sistemas de moldagem: sobreposta (a) e encaixada (b) (BALBO, 1999). A literatura mostra a utilização de WTUD, tanto em pistas experimentais como em rodovias e vias urbanas, em diversos paises tais como: EUA, México, França, Canadá, Suécia e outros, apresentando resultados importantes para o desenvolvimento e aplicação dessa nova técnica (BALBO, 1999).

38 Fatores intervenientes no desempenho do WTUD Algumas considerações devem ser levadas em conta quando da utilização do WTUD (BALBO, 1999): A camada de CA deve ter suporte estrutural adequado para receber o WTUD, não podendo apresentar fissuras interligadas do tipo couro de jacaré, pois nesse caso a camada de concreto asfáltico deixa de contribuir para a redução das tensões na base do CCP. Os problemas superficiais apresentados pelo CA devem se resumir a trilhas-de-roda, corrugações ou desgaste; A aderência entre o WTUD e o CA deve ser garantida com os procedimentos de fresagem e limpeza da superfície com jato d água para eliminação de detritos e materiais soltos; A espessura remanescente de CA após a fresagem deve ser de, no mínimo, 0,076 m (76 mm), para que as duas camadas trabalhem de forma monolítica; O concreto a ser utilizado deve apresentar elevada resistência para suportar as possíveis tensões de tração na flexão, que são mais elevadas do que as normalmente encontradas nos pavimentos de concreto convencionais. Deve apresentar endurecimento rápido, alcançando elevada resistência a jovens idades, para liberação do pavimento ao tráfego, principalmente em áreas urbanas. É recomendável a utilização de plastificantes, aceleradores de pega e baixo fator água/cimento; Com relação ao espaçamento entre as juntas transversais e longitudinais, recomenda-se que seja de 12 a 15 vezes a espessura da placa e uma profundidade de corte das juntas de, no mínimo, 1/3 da espessura desta. O pequeno espaçamento reduz o momento de carga aplicada, minimizando a tensão devida ao empenamento. Outro fator a se considerar é o fato do concreto utilizado sofrer um processo de retração mais acentuado que os convencionais, desta forma, a redução no espaçamento das juntas permite um melhor controle sobre a ocorrência de fissuras de retração durante o processo de cura, que preferencialmente deve ser química; A serragem das juntas deve ser realizada com o CCP ainda em processo de pega. Conhecida como corte verde, esta serragem reduz a possibilidade de

39 26 surgimento de fissuras por retração térmica. As juntas podem ser seladas ou não, dependendo das condições locais A primeira experiência brasileira A partir da iniciativa do DER/SP, em conjunto com a ABCP, foi executado em setembro de 1997 um reforço de pavimento com a utilização de WTUD, em uma extensão de 546 m da Rodovia SP-280 (Castello Branco), próximo ao quilômetro 156, na faixa da direita da pista interior-capital. O trecho, com largura de 3,3 m, foi dividido em dois sub-trechos, T1 e T2, o primeiro com espessura de 0,08 m e o outro com 0,1 m. Tendo as placas executadas nas dimensões de 0,8 x 0,8 m e 1,2 x 1,2 m (FORTES, 1999). Para Balbo (1999), o desempenho do WTUD nessa experiência não foi satisfatório, sob o ponto de vista de desempenho do CCP. Por meio de avaliações periódicas e análise dos defeitos apresentados na pista, durante o período de um ano, constatouse o processo de deterioração das placas de concreto devido à ruptura por fadiga, com a ocorrência de fissuras de canto em grande parte das placas (Figura 5.7). Figura 5.7 Ocorrência de fissuras de canto nas placas, no trecho experimental (BALBO, 1999).

40 27 Como era de se esperar, o Trecho 2 (T2), com 0,1 m de espessura, apresentou desempenho bastante superior ao Trecho 1 (T1), com espessura de 0,08 m. Da mesma forma, as placas com espaçamento entre juntas menor, apresentou desempenho bastante superior que as placas com espaçamento maior entre as juntas. Ensaios realizados constataram em alguns pontos a perda de aderência entre o CCP e o CA. Os resultados apresentados, bem como estudos posteriores na pista experimental da Universidade de São Paulo, na cidade de São Paulo, contribuíram bastante para a elaboração de métodos de dimensionamento pela modelagem numérica, com resultados bastante positivos. Os ensaios realizados por Balbo (1999) reforçaram o cuidado que se deve ter quando da utilização do WTUD, principalmente com relação a três fatores: aderência entre as placas de CCP e CA remanescente; espaçamento entre as juntas e; espessura da camada remanescente de CA. Não foi encontrada até a data de finalização desta pesquisa, na literatura pesquisada, aplicação efetiva de WTUD, a não ser em pistas experimentais.