V JORNADAS LUSO-BRASILEIRAS DE PAVIMENTOS: POLÍTICAS E TECNOLOGIAS

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1 Isaac Eduardo Pinto MONITORAMENTO DA RECICLAGEM COM ESPUMA DE ASFALTO NA RODOVIA BA-535, CAMAÇARI - BAHIA Engenheiro Civil, Mestre em Engenharia Civil em Infra-estrutura de Engenharia de Transportes - EPUSP. Rua Orissanga, n o 234/53 - São Paulo/Brasil Cep:

2 RESUMO O trabalho apresenta os resultados do monitoramento de dois trechos experimentais de pavimentos reciclados com espuma de asfalto na rodovia BA-535, município de Camaçari, Bahia, segmento compreendido entre o Canal de Tráfego e a Via Parafuso. O planejamento para implantação destes segmentos experimentais teve como diretriz um projeto de restauração de pavimentos da BA-535, elaborado em março de 2001, e cuja execução foi iniciada em junho do mesmo ano. Os segmentos experimentais estão sendo monitorados pelo autor, que teve participação tanto no projeto como na execução dos serviços de campo, com ajuda significativa do DERBA. PALAVRAS-CHAVE Pavimento, reciclagem, espuma de asfalto, monitoramento. ABSTRACT The paper shows the results obtained from the monitoring of two experimental sections of pavements recycled with foamed bitumen on the BA-535 road, in the municipality of Camaçari, in Bahia, section included between the Canal de Tráfego and the Via Parafuso. The planning for implantation of these experimental sections was based in a rehabilitation project of pavements of BA-535 road elaborated in March of 2001 and carried out in June of the same year. The experimental sections are been still monitored by the author, who participated as in the project elaboration as in the execution of field studies with a significant contribution of DERBA (Department of Highway and Transportation of Bahia). KEY WORDS Pavement, recycling, foamed bitumen, monitoring.

3 SUMÁRIO 1- INTRODUÇÃO 1.1- A ESPUMA DE ASFALTO 2- ANTECEDENTES 3- AVALIAÇÃO DO PAVIMENTO 3.1- AVALIAÇÃO FUNCIONAL 3.2- AVALIAÇÃO ESTRUTURAL 4- CONCLUSÃO 5- AGRADECIMENTOS 6- REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS

4 1- INTRODUÇÃO Trechos experimentais na rodovia BA-535, no município de Camaçari, na Bahia, tem sido monitorados desde a época da restauração dos pavimentos pelo processo de reciclagem com espuma de asfalto executados em meados de A rodovia tem grande importância para o estado da Bahia, pois circula a maior parte da produção gerada pelo Pólo Petroquímico de Camaçari e Centro Industrial de Aratú (CIA). O Pólo corresponde a um complexo industrial contendo mais de 50 empresas químicas, petroquímicas e de outras atividades como indústria automotiva, de celulose, metalurgia do cobre, têxtil, bebidas e serviços. Localizado a 50 quilômetros de Salvador, o Pólo Industrial de Camaçari encontra-se em fase de expansão, destacando-se, entre um dos projetos mais recentes, a construção do complexo automotivo da Ford. Durante os serviços da reciclagem, o autor selecionou dois trechos experimentais a serem reciclados com e sem cimento, conforme apresentados na Tabela 1. Tabela 1 - Localização de segmentos reciclados com e sem cimento. 1 o trecho experimental 2 o trecho experimental Reciclagem Estaca Reciclagem Estaca Com cimento 383 a 390 Sem cimento 15 a 25 Sem cimento 390 a 395 Com cimento 25 a 30 Com cimento 395 a 417 Sem cimento 30 a 68 Na reciclagem a frio dos pavimentos foi utilizado o CAP 50/60, para um teor ótimo de espuma de asfalto de 3,0 ± 0,5%, com adição de 1,5% de cimento e sem adição de cimento A Espuma de Asfalto A tecnologia de espuma de asfalto é uma modalidade de reciclagem in situ a frio do pavimento, de forma a se obter uma camada de base reciclada, utilizando-se revestimento asfáltico removido do pavimento (proveniente da fresagem), produtos de britagem, cimento Portland ou outro agente estabilizador quando definido pelo projeto e incorporação de espuma de asfalto. A espuma de asfalto é uma mistura de ar, água e betume (Figura 1). É produzida pela injeção de uma pequena quantidade de água fria (à temperatura ambiente), no asfalto quente (180 o C) [1]. Ao acrescentar água ao betume quente, esta se evapora imediatamente, produzindo assim, uma expansão instantânea do betume no vapor de água, formando uma fina névoa de espuma que envolve a superfície das partículas finas dos agregados. Nesse estado de espuma, o betume é ideal para ser misturado com os agregados [2]. A Figura 1 mostra, de forma esquemática, a produção da espuma.

5 Asfalto quente Água Ar Asfalto espumado Figura 1: Produção da Espuma de asfalto. A espuma de asfalto se dispersa entre as partículas mais finas, formando uma nata que efetivamente liga a mistura de maneira conjunta. As partículas finas são dispersas e aglutinadas mais fortemente pela espuma de asfalto do que as partículas mais grossas, formando uma nata que efetivamente aglutina a mistura de maneira conjunta como um mastique [3]. Dessa forma, os agregados graúdos ficam respingados e, portanto, aderidos por gotículas de CAP. Na forma de espuma, há um aumento do volume de asfalto e redução da viscosidade, aumentando a trabalhabilidade da mistura e proporcionando melhor homogeneização. 2 - ANTECEDENTES Durante a restauração dos pavimentos, foram selecionados dois trechos da rodovia onde foram realizados levantamentos detalhados da condição de superfície, medidas de deflexões, abertura de poços de inspeção, e coleta de amostras para ensaios laboratoriais, com a finalidade de implantar os trechos experimentais. O primeiro trecho com extensão de 680m (estaca 383 a 417) e o segundo com 1060m (estaca 15 a 68). O Índice de Gravidade Global (IGG) foi de 96 e 97 para cada um dos seguimentos, retratando um elevado grau de deterioração da superfície. As estruturas dos pavimentos antigos nos trechos selecionados eram assim constituídas (Figuras 2 e 3). γ = 2,300 h = 3,8% γ = 1,932 h = 8,5% CBUQ Brita Graduada Brita Graduada Areia silto argilosa Revestimento (6 cm) Base (16 cm) Sub-base (14 cm) γ = 1,855 h = 11,1% Argila arenosa Subleito Figura 2: Características do pavimento antes da restauração - 1 o trecho experimental. Estaca 394.

6 γ = 2,493 h = 3,0% γ = 2,272 h = 6,9% γ = 1,907 h = 13,8% CBUQ Brita Graduada Areia silto argilosa Argila siltosa pouco arenosa Revestimento (6 cm) Base (12 cm) Sub-base (16 cm) Subleito Figura 3: Características do pavimento antes da restauração - 2 o trecho experimental. Estaca 32. O processo de reciclagem incorporou os revestimentos antigos em parcelas das camadas de base, caracterizando dois perfis estruturais de pavimentos restaurados, com as características mostradas na Figuras 4 e 5. 7,5 cm Revestimento (CBUQ) M R = Kgf/cm 2 13 cm 9 cm 14 cm Base Reciclada Brita Graduada Sub base Subleito M R = / Kgf/cm 2 M R = Kgf/cm 2 M R = Kgf/cm 2 M R = 600 Kgf/cm 2 Figura 4: Perfil do pavimento após a restauração - 1 o trecho experimental. 7,5 cm Revestimento (CBUQ) M R = Kgf/cm 2 13 cm 5 cm 16 cm Base Reciclada Brita Graduada Sub base Subleito M R = / Kgf/cm 2 M R = Kgf/cm 2 M R = Kgf/cm 2 M R = 500 Kgf/cm 2 Figura 5: Perfil do pavimento após a restauração - 2 o trecho experimental.

7 A partir dos estudos realizados em 2002 [4] os segmentos reciclados com e sem cimento nos trechos experimentais, tiveram praticamente o mesmo comportamento deflectométrico, indicando que a incorporação de cimento na mistura reciclada, não modificou significativamente o comportamento estrutural dos pavimentos. 3- AVALIAÇÃO DO PAVIMENTO Foram realizados levantamentos de campo, nos anos de 2004 e 2005, com o objetivo de atualizar os dados relativos ao comportamento estrutural e funcional do pavimento através de medidas de deflexão com a viga Benkelman e inspeção visual por meio do levantamento do IGG (Índice de Gravidade Global) Avaliação Funcional A avaliação de superfície foi realizada em conformidade com o procedimento rodoviário DNER-PRO 08/94 [5], sendo inventariadas estações de 40 em 40m, cadastrando-se os defeitos existentes e as flechas em trilha de roda, em milímetros. Esta avaliação foi realizada em novembro de 2004 e mostrou que a condição de superfície retratada pelo IGG foi de 69 (regular) e 149 (ruim) para o primeiro e segundo trecho experimental, respectivamente Avaliação Estrutural Os levantamentos deflectométricos foram baseados no estaqueamento existente, na época da restauração dos pavimentos, com espaçamento de 20 metros alternados entre as estações de ensaios e nos dois sentidos da rodovia. Os resultados dos levantamentos deflectométricos realizados em 2004, estão mostrados nas Figuras 6 e 7.

8 70 Deflexão Nov/04 Trecho Experimental 1 Deflexão média = 37 x 10-2mm Dmáx. (x10-2 mm) Estacas Figura 6: Variação das deflexões em 2004 para o 1º Trecho Experimental. 180 Deflexão Nov/04 Trecho Experimental 2 Deflexão média = 93 x 10-2mm Dmáx. (x10-2 mm) Estacas Figura 7: Variação das deflexões em 2004 para o 2º Trecho Experimental.

9 Em setembro de 2005, foram realizados novos levantamentos deflectométricos nos dois trechos experimentais, obedecendo ao mesmo espaçamento de 2004 e os resultados obtidos podem ser visualizados nas Figuras 8 e 9. Dmáx. (x10-2mm) Dmáx. (x10-2mm) 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 Deflexão Set/05 Trecho Experimental 1 Deflexão média = 25 x 10-2 mm Estacas Figura 8: Variação das deflexões em 2005 para o 1º Trecho Experimental. 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 Deflexão Set/05 Trecho Experimental 2 Deflexão média = 58 x 10-2 mm Estacas Figura 9: Variação das deflexões em 2005 para o 2º Trecho Experimental.

10 A Tabela 2 resume os resultados dos levantamentos deflectométricos durante o período de monitoramento. Tabela 2 - Variação das deflexões ao longo do tempo. 1 o Deflexões do Pavimento (x10-2 mm) Trecho jun/01 set/01 maio/02 Nov/04 Set/05 Experimental Antigo Pavimento Novo Deflexão Média Desvio padrão Deflexão característica o Deflexões do Pavimento (x10-2 mm) Trecho jun/01 set/01 maio/02 Nov/04 Set/05 Experimental Antigo Pavimento Novo Deflexão Média Desvio padrão Deflexão característica As Figuras 10 e 11 mostram o desempenho das estruturas restauradas pelo processo de reciclagem com espuma de asfalto, onde no 1º trecho experimental a redução da deflexão máxima foi de 62 %, e no 2º trecho foi cerca de 56 %. Comparação da deflexão máxima com o tempo 1o. Trecho Experimental Deflexão (x 10-2mm) Antigo Novo (set/01) Novo (maio/02) Novo (Nov/04) Novo (set/05) Tempo Figura 10: Variação das deflexões 1º Trecho Experimental

11 Comparação da deflexão máxima com o tempo 2o. Trecho Experimental Deflexão (x 10-2mm) Antigo Novo (set/01) Novo (maio/02) Novo (Nov/04) Novo (set/05) Tempo Figura 11: Variação das deflexões 2º Trecho Experimental. A partir da bacia de deformação foi calculado os Raios de Curvatura (RC), parâmetro auxiliar na avaliação estrutural do pavimento [6]. Os valores calculados são apresentados na Tabela 3. Tabela 3- Bacia deflectométrica e raio de curvatura dos trechos experimentais em setembro/05. Trecho Experimental 1 Estaca D1(0cm) D2(12,5cm) D3(25cm) D4(40cm) D5(60cm) D6(90cm) D7(120cm) D0-D40 RC Trecho Experimental 2 Estaca D1(0cm) D2(12,5cm) D3(25cm) D4(40cm) D5(60cm) D6(90cm) D7(120cm) D0-D40 RC

12 Para o 1º Trecho experimental, os raios de curvaturas foram na maioria superior a 250 metros, indicando uma boa condição estrutural. Já no 2º Trecho experimental, esses valores foram muitos baixos em praticamente metade da extensão do trecho, caracterizando uma condição estrutural crítica do pavimento. O número N determinado segundo os fatores de equivalência do DNER/DNIT para o período de projeto da restauração foi de 5 x 10 7 operações equivalentes do eixo padrão rodoviário, para um VMD, em 2001, de 5116 veículos (62% veículos comerciais e 38% veículos de passeio), sendo a deflexão máxima prevista para os trechos de 50 x 10-2 mm. Os últimos levantamentos deflectométricos mostraram que o 1º trecho experimental atendeu o previsto, contudo, devido o comportamento anômalo que tem sido observado no 2º trecho experimental, desde a sua implantação, tal previsão não aconteceu. 4- CONCLUSÃO A partir dos estudos realizados, nota-se que ocorreu uma redução da deflexão entre setembro de 2001 e maio de 2002, porém esta foi mais significativa no 2º trecho experimental. Como o nível deflectométrico inicial do 1º trecho experimental em setembro de 2001 já se apresentava relativamente baixo, era de se esperar uma menor redução de deflexão em maio de Em setembro de 2005, as deflexões médias atingiram níveis de 25 e 58 x 10-2 mm para o primeiro e segundo trecho experimental, respectivamente, caracterizando um enrijecimento das estruturas construídas, fundamentalmente a do primeiro trecho experimental. O estudo teórico e os levantamentos deflectométricos realizados mostraram que a incorporação de cimento na mistura reciclada, não modificou significativamente o comportamento estrutural dos pavimentos. O monitoramento dos trechos experimentais permite a obtenção de resultados em termos do desempenho dos pavimentos. A iniciativa desse monitoramento para os referidos trechos experimentais proporcionará, ao alcançarmos uma maior evolução do desempenho dos pavimentos, resultados importantes em termos de análise comparativa no processo de reciclagem com espuma de asfalto. O presente trabalho buscou revelar a atual condição dos trechos, destacando-se a importância de um monitoramento, objetivando a avaliação do desempenho dos pavimentos reciclados. 5- AGRADECIMENTOS Agradeço ao engenheiro Jair Pinho, do Departamento de Infra-Estrutura de Transportes da Bahia - DERBA, pelo seu esforço e empenho em me ajudar tanto na época dos trabalhos de campo em Camaçari em 2001, como até a presente data, com a colaboração da realização dos levantamentos de campo durante o monitoramento.

13 6- REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS [1] JENKINS, K. J. et al. Characterisation of foamed bitumen. In: CONFERENCE ON ASPHALT PAVEMENTS FOR SOUTHERN AFRICA, 7 TH, CAPSA, p [2] RAMANUJAM, J. M.; FERNANDO, D. P. Foam bitumen trial at Gladfield Cunningham highway. In: SOUTHERN REGION SYMPOSIUM, Australia, p [3] LUCAS, P.V.Z; et al. Reciclagem de Pavimento in situ com adição de espuma de asfalto uma experiência pioneira no Paraná. In: SIMPÓSIO INTERNACIONAL DE MANUTENÇÃO E RESTAURAÇÃO DE PAVIMENTOS E CONTROLE TECNOLÓGICO. Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, [4] PINTO, I. E. Contribuição ao estudo das características físicas e mecânicas de mistura reciclada com uso da técnica de espuma de asfalto. São Paulo, p. Dissertação (Mestrado) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo. [5] DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM. Avaliação objetiva da superfície de pavimentos flexíveis e semi-rígidos DNER-PRO 008/94. Rio de Janeiro, [6] PINTO, S.; PREUSSLER, E. S. Pavimentação rodoviária: Conceitos fundamentais sobre pavimentos flexíveis. 2ª Edição. Rio de Janeiro: Copiarte, p.