Tópicos laboratoriais e/ou exercícios (14. o Parte) Selagem de juntas de pavimentos rígidos

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1 1 Tópicos laboratoriais e/ou exercícios (14. o Parte) Hélio Marcos Fernandes Viana Tema: Selagem de juntas de pavimentos rígidos Conteúdo da aula 1 Objetivos da selagem das juntas dos pavimentos rígidos 2 Requisitos necessários aos materiais selantes 3 Tipos de materiais selantes 4 Dimensionamento do reservatório da junta para o material selante

2 2 1 Objetivos da selagem das juntas dos pavimentos rígidos 1.1 Introdução A selagem das juntas de um pavimento de concreto é uma prática que tem como objetivo impedir a infiltração (ou penetração) de água e a penetração de materiais sólidos nas juntas. Os materiais sólidos que podem penetrar nas juntas são: areia, pequenos pedregulhos, e etc. As juntas dos pavimentos rígidos, que recebem selagem são as juntas transversais e/ou longitudinais, as quais podem ser serradas ou moldadas. 1.2 Penetração da água pela juntas do pavimento rígido A infiltração (ou penetração) de água pelas juntas traz consequências danosas à durabilidade do pavimento como um todo, pois: i) A água quando move-se entre a subbase e a placa de concreto pode provocar o bombeamento e a erosão da subbase e prejudicar o suporte da placa de concreto, o que pode causar quebra da placa de concreto e buracos na pista. ii) A água pode alcançar o subleito do pavimento e causar seu amolecimento, o que gera afundamento (ou recalque) da placa de concreto causando degraus na pista e/ou quebra da placa de concreto. A Figura 1.1 ilustra um buraco na pista de concreto, o qual surgiu vizinho a uma junta. Tal buraco pode ter sido causado pela infiltração (ou penetração) da água no pavimento através da junta não selada. Figura Buraco na pista de concreto, o qual surgiu vizinho a uma junta

3 3 1.3 Penetração de materiais sólidos na junta do pavimento rígido A penetração de materiais sólidos na junta não selada impede que a junta se movimente livremente, pois quando a temperatura aumenta a junta tende a se estreitar, mas a presença de material sólido na junta evita o estreitamento da junta, e causa o surgimento de tensões de compressão próximas à junta. O surgimento de tensões de compressão próximas à junta, devido às altas temperaturas, pode causar o surgimento de trincas e/ou a quebra da placa de concreto na região próxima à junta não selada, e entupida com sólidos incompressíveis, como ilustra a Figura 1.2. OBS. Os sólidos considerados incompressíveis que podem penetrar nas juntas são areia, pequenos pedregulhos, e etc. Figura Surgimento de tensões de compressão próximas à junta, devido as altas temperaturas, causando o surgimento de trincas e/ou a quebra da placa de concreto na região próxima à junta não selada, e entupida com sólidos incompressíveis A quebra da placa de concreto na região próxima à junta é o esborcinamento, o qual é causado pelo tráfego, pelo entupimento da junta com sólidos incompressíveis e pelas altas temperaturas. O esborcinamento pode progredir com o tempo até a formação de buracos próximos à junta. A Figura 1.3 ilustra o esborcinamento, que é a quebra da placa de concreto na região próxima à junta.

4 4 Figura Esborcinamento, que é a quebra da placa de concreto na região próxima à junta 2 Requisitos necessários aos materiais selantes 2.1 Introdução i) Tensões que atuam nos materiais selantes O mais comum é que o material selante das juntas dos pavimentos rígidos esteja sujeito a ciclos de tensões de tração e de compressão, devido as expansões (ou dilatações) e a retrações, que as placas de concreto sofrem com a temperatura. ii) Características de um bom material selante Um bom material selante para juntas de pavimentos rígidos deve impedir a penetração de água e de materiais sólidos nas juntas; Além disso, um bom material selante deve suportar os ciclos de tração e compressão gerados na região da junta, os quais surgem devido à dilatação e contração das placas de concreto, quando as mesmas sofrem variações de temperatura.

5 5 2.2 Propriedades que um bom material selante deve apresentar Um bom material selante deve apresentar uma série de propriedades físicoquímicas e mecânicas, as quais lhe propiciem uma longa vida de serviço cumprindo o seu papel de evitar penetração da água e de material sólidos na junta selada. As principais propriedades que um material selante deve apresentar são as seguintes: i) Fluidez; ii) Período de cura (ou período de solidificação); iii) Adesividade; iv) Elasticidade; e v) Resistência à fissuração. i) A fluidez A fluidez do material selante é importante, pois facilita a sua entrada na junta que deverá ser selada. Quanto mais fluido o selante mais facilmente ele penetra na junta a ser selada. OBS(s). a) Fluidos são substâncias líquidas ou gasosas sem resistência ao cisalhamento, que podem ser bombeadas, e tomam forma do recipiente onde são depositadas. b) Substância é um composto formado por átomos ou por moléculas; Ex: ouro, ferro, água, gasolina, ar, gás nitrogênio, e etc.. ii) O período de cura (ou período de solidificação) O período de cura (ou período de solidificação) do material selante, após ser lançado na junta, é importante, pois quanto mais rápida for a cura do material selante mais rápido o tráfego sobre o pavimento poderá ser liberado. OBS. Solidificação é o processo que a matéria passa para obter características de um sólido, ou seja, solidificação é processo que a matéria passa para obter o módulo de elasticidade e o coeficiente de Poisson. iii) A adesividade A adesividade do material selante é importante, pois faz com que o material selante fique bem aderido as paredes da junta, e evite a penetração de água e de material sólido para dentro da junta. iv) A elasticidade A elasticidade do material selante é importante, pois permite o material selante sofrer deformações de tração e compressão sem se romper; uma vez que a ruptura do material selante permite a penetração de água no pavimento, o que é prejudicial ao pavimento.

6 6 v) A resistência à fissuração A resistência à fissuração do material selante é importante, pois evita que o material selante tenha trincas prematuras (ou em curto período de tempo) e permita a penetração da água no pavimento, o que é prejudicial ao pavimento. 3 Tipos de materiais selantes Os materiais selantes podem ser divididos em dois tipos, os quais são: i) Selantes a quente (precisam ser aquecidos para serem aplicados); e ii) Selantes a frio (são aplicados na temperatura ambiente). 3.1 Selantes a quente Os selantes a quente precisam ser aquecidos para serem aplicados. Como exemplo de selantes a quente, tem-se: a) Os asfaltos; b) Os asfaltos misturados com borracha (ou selantes termoplásticos); e c) Os mástiques. OBS(s). a) Os mástiques são misturas de um líquido viscoso (como asfalto de baixa penetração) com cimento Portland, ou cal, ou areia fina, ou etc. A mistura que forma os mástiques pode ser realizada em indústria ou não; e b) Viscosidade é atrito interno do fluido, ou a resistência que o fluido oferece ao movimento. Os selantes tipo mástiques têm sido largamente utilizados no Brasil. Os selantes tipo asfaltos misturados com borracha não são recomendados para selagem das juntas dos pavimentos de concreto atuais, pois este tipo de selante apresenta dificuldades para sua aplicação e apresentam pouca vida útil. A Tabela 3.1 mostra as vantagens e desvantagens dos selantes a quente.

7 7 Tabela Vantagens e desvantagens dos selantes a quente Vantagens do selante a quente Desvantagens do selante a quente Baixa resistência ao calor Baixa resistência a óleos e combustíveis derramados na pista Baixo custo inicial Exigem altas temperaturas para sua execução Exige muito cuidado durante a sua execução Curto período para manuntenção, geralmente, entre 2 a 4 anos 3.2 Selantes a frio Os selantes a frio são aplicados na temperatura ambiente. Os selantes a frio são formados pela mistura de um material de base com um agente de cura, o qual reage quimicamente com o material de base e forma o material selante propriamente dito; Assim sendo, o resultado da mistura entre o material de base com o agente de cura é um elastômero. OBS(s). a) Elastômero é um material formado por polímeros, e que é capaz de sofrer grandes deformações elásticas; e b) Polímero é uma macromolécula (ou grande molécula), ou um composto químico formado pela aglomeração de um grande número de moléculas. Os principais materiais de base utilizados para mistura e produção de selantes a frio são: i) As resinas epóxicas; ii) Os polissulfetos; iii) Os silicones; e iv) Etc. OBS(s). a) Resinas são produtos viscosos, ou líquidos com viscosidade, que têm uma natureza fortemente adesiva (ou colante), e que possuem cheiro forte; b) Viscosidade é atrito interno do fluido, ou a resistência que o fluido oferece ao movimento; c) Epóxi é um produto que possui natureza adesiva (ou grudenta) forte e resistente. O epóxi é utilizado na produção de colas, esmaltes, etc. d) Polissulfetos são moléculas que possuem 2 (dois) ou mais átomos de enxofre na fórmula; e) Molécula é a menor parte de uma substância, que é formada pela associação estável de 2 (dois) ou mais átomos;

8 8 f) Átomo é a partícula mínima formadora da matéria, sedo que os átomos são agrupados para formar as moléculas (ou as substâncias); g) Silicones são polímeros resistentes à oxidação (ou ao ferrugem) e repelentes da água; e h) Polímero é uma macromolécula (ou grande molécula), ou um composto químico formado pela aglomeração de um grande número de moléculas. Os selantes de polissulfetos são utilizados desde a década de 1950, e possuem alta elasticidade. A Tabela 3.2 mostra as vantagens e desvantagens dos selantes a frio. Tabela Vantagens e desvantagens dos selantes a frio. Vantagens do selante a frio Desvantagens do selante a frio Podem ser aplicados na temperatura ambiente Baixíssima necessidade de manuntenção ao longo da vida útil do selante Elevado custo inicial Baixo custo de manuntenção 4 Dimensionamento do reservatório da junta para o material selante O reservatório de uma junta para o material selante é definido pela profundidade da junta e pela largura da junta que receberá o material selante. O fator forma do reservatório da uma junta para o material selante (Fr) é a relação entre a profundidade e a largura do reservatório da junta, que recebe o material selante; Assim sendo, o fator de forma é representado pela seguinte equação: Fr em que: Fr = fator forma do reservatório da junta para o material selante; D = profundidade da junta (mm); e W = largura da junta (mm). (4.1) OBS. D e W são as iniciais das palavras inglesas depth e width, as quais significam respectivamente profundidade e largura. D W

9 9 As dimensões do reservatório da junta para o material selante, as quais são profundidade e largura, devem ser tais que o fator forma do reservatório da junta para material selante (Fr) alcance um valor máximo igual a 2; Pois, assim haverá um bom funcionamento do material selante na junta, e o material selante cumprirá com suas obrigações, as quais são: i) Evitar a penetração da água no pavimento; e ii) Evitar entupimento da junta com materiais considerados incompressíveis tais como areia, pedregulho, etc. A Tabela 4.1 indica, em função do espaçamento das juntas, os valores recomendados de: largura, profundidade e fator de forma, para o reservatório da junta, tanto para materiais selantes a quente como para materiais selantes a frio. OBS. No caso de profundidades de reservatórios superiores as indicadas na Tabela 4.1 deve-se aumentar a largura do reservatório de modo a manter o fator de forma recomendado na Tabela 4.1. Tabela Em função do espaçamento das juntas, os valores recomendados de: largura, profundidade e fator de forma, para o reservatório da junta, tanto para materiais selantes a quente como para materiais selantes a frio Espaçamento entre as juntas (m) Dimensões do reservátorio do material selante Largura (W) (mm) Profundidade (D) (mm) Fator forma do reservatório (Fr = D/W) 6,0 ou menor 6,0 12,0 (no mínimo) 2,0 7,5 9,0 12,0 (no mínimo) 1,3 9 9,0 12,0 (no mínimo) 1, ,5 12,5 1, ,0 16,0 1, ,0 19,0 1,0 Referências Bibliográficas BALBO J. T. Pavimentos de concreto. São Paulo - SP: Oficina de Textos, p. DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES - DNIT Manual de pavimentos rígidos. 2. Edição. Rio de Janeiro, p. FERREIRA A. B. H. Novo dicionário Aurélio da língua portuguesa. 2. ed. Rio de Janeiro - RJ: Nova Fronteira, p. GILES R. V. Mecânica dos fluidos e hidráulica. São Paulo - SP: Mcgraw-Hill do Brasil, p. SARDELLA A. Química Sardella. 3. Ed. São Paulo - SP: Ática, p.

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