CONSERVAÇÃO PREVENTIVA

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1 CONSERVAÇÃO PREVENTIVA Eng Pery C. G. de Castro Revisado em setembro/ INTRODUÇÃO Conservação do pavimento é um trabalho de rotina, executado para manter o pavimento, sob as condições normais, da natureza e do tráfego, tão próximo quanto possível de sua condição imediata à construção. 2. TIPOS Três tipos de conservação dos pavimentos são geralmente aceitos. a) Conservação preventiva b) Conservação corretiva c) Conservação emergencial 3. CONSERVAÇÃO PREVENTIVA Consiste na aplicação de um tratamento adequado quando iniciar o surgimento de um defeito, evitando ou retardando seu desenvolvimento. Segundo o Lead State Team on Pavement Preservation da AASHTO: Conservação preventiva consiste em aplicar no pavimento, o tratamento adequado na ocasião certa. A conservação preventiva é usada para: 1) Deter a menor deterioração que surja no pavimento; 2) Retardar rupturas progressivas; e 3) Reduzir a necessidade de conservação corretiva. É executada antes que o pavimento apresente defeitos significativos, com o objetivo de propiciar melhor desempenho do pavimento. Se os defeitos identificados no pavimento são devido a deficiências estruturais, a conservação preventiva não é eficiente e neste caso deve-se programar uma reabilitação ou reconstrução.

2 CONDIÇÃO DO PAVIMENTO 2 4. CONSERVAÇÃO CORRETIVA OU DE ROTINA É executada depois da ocorrência de defeitos do pavimento, isto é, perda de atrito, sulcos moderados ou acentuados, ou excessiva quantidade de trincas. Os serviços e os tratamentos aplicados à superfície dos pavimentos são os mesmos na conservação preventiva e na corretiva. O momento em que são aplicados é que determina se é com finalidade preventiva ou corretiva. Num programa de conservação estes tipos de conservação são necessários; entretanto, deve ser enfatizada a conservação preventiva, para retardar a conservação corretiva, de custo muito elevado. 5. CONSERVAÇÃO EMERGENCIAL Quando os defeitos no pavimento atingem uma intensidade muito elevada, há necessidade de uma reabilitação ou reconstrução. Enquanto isto não ocorrer a conservação corretiva, para atenuar a condição precária do pavimento, é classificada de emergencial. 6. APRECIAÇÃO DOS TIPOS DE CONSERVAÇÃO Com o envelhecimento do pavimento e o aumento de solicitações pelo tráfego, a condição do pavimento vai reduzindo, Figura 1. A conservação preventiva é aplicável até uma condição limite C 1 do pavimento. A partir deste ponto o único tipo de conservação para pavimento é a rotineira ou conservativo, até atingir uma condição baixa C 2. A partir deste ponto torna-se necessário um recapeamento ou reconstrução. Até que isto ocorra procura-se atenuar aos usuários os inconvenientes dos defeitos, fazendo uma conservação emergencial conhecida como tapa buracos. Figura 1 Conservação preventiva C 1 Conservação corretiva C 2 Conservação emergencial TEMPO

3 Condição do pavimento Recuperação Recuperação A redução da condição de qualidade do pavimento reduz com o tempo, mais lentamente, quando se usa a Conservação Preventiva, Curva B da Figura 2 3 Reconstrução ou reabilitação Figura 2 A B NL t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 Tempo de atuação do tráfego Esta redução da qualidade é mais rápida quando não é feita da conservação preventiva, mas somente a conservação de rotina ou corretiva, curva A da Figura 2. Além disso, o custo da conservação preventiva é menor que o custo da corretiva. As condições do pavimento, sem conservação preventiva, caem a um nível limite NL, que exige recuperação ou reconstrução num tempo t 1, curva A da Figura 2. O pavimento com conservação preventiva atingirá o mesmo nível limite NL num tempo maior t 2, curva B. Num determinado período, o número de vezes que o pavimento será reconstruído ou reabilitado será menor quando a Conservação Preventiva é praticada e consequentemente haverá uma redução no custo global da conservação, pela redução do número de recuperações. A Fundação para Preservação dos Pavimentos FP 2, americana, baseada em estudos de custos realizados por várias Organizações Rodoviárias apregoa o sucesso da conservação preventiva em termos financeiros: cada dólar gasto agora (conservação do pavimento) corresponde à uma economia da ordem de 6 dólares no futuro. Isto significa que a conservação preventiva além de manter o pavimento em melhores condições de rolamento, gera uma redução acentuada no custo global da conservação, cujos recursos normalmente são insuficientes. 7. TRATAMENTOS EMPREGADOS NA CONSERVAÇÃO PREVENTIVA E SUAS APLICAÇÕES Os diversos tratamentos usados na conservação preventiva são: Pinturas asfálticas leves (Fog seal) Lama asfáltica Micro revestimento Capa selante (Seal coat) Recapeamento com camada fina de mistura asfáltica a quente Fresagem Selagem de trincas Eles resumidamente são descritos a seguir: (1) Pinturas asfálticas leves (Fog seal) É uma aplicação de emulsão asfáltica de ruptura lenta diluída em água, (1:1). É empregada na renovação de superfícies asfálticas velhas e para selar pequenas trincas e vazões superficiais.

4 (2) Lama asfáltica Uma mistura com emulsão asfáltica especial de ruptura lenta com agregado fino, bem graduado, filler mineral e água, tendo a consistência de uma lama. É usado: a) Para encher trincas; b) Selar superfície de revestimentos asfálticos velhos; c) Restaurar a uniformidade da textura superficial do pavimento; d) Impermeabilizar a superfície do pavimento para evitar a entrada de água e ar nos poros do pavimento: e e) Propiciar uma superfície antiderrapante. (3) Micro revestimento É uma mistura de emulsão asfáltica, modificada com polímero, agregado mineral, filler mineral, água e outros aditivos, adequadamente proporcionados, misturados e aplicados na superfície do pavimento com uma consistência de lama. (4) Capa selante (seal coat) É um tratamento superficial simples que consiste na aplicação de uma película de asfalto (geralmente emulsão) na superfície do pavimento e em seguida coberta com agregado e rolada. É usada para selar a superfície de um pavimento (que não tenha trincas provenientes das cargas dos veículos) e para melhorar o atrito da superfície, embora seja usada comumente como superfície de desgaste em estradas com pequeno volume de tráfego. (5) Recapeamento com mistura asfáltica a quente (HMA Hot mix Asphalt) HMA é mistura de alta qualidade, a quente, constituída por cimento asfáltico e agregado denso, de alta qualidade, compactada formando uma massa uniforme densa. É empregada para o recapeamento do pavimento com o objetivo de correção de deformações superficiais, e fornece um suporte estrutural ao pavimento. (6) Fresagem Consiste na remoção do revestimento asfáltico em pequenos fragmentos, resultante do processo operacional do equipamento conhecido como Fresadoras. É utilizada na remoção de ressaltos dos pavimentos. (7) Selagem de trincas Em um processo de conservação que envolve colocação de um material especializado (geralmente asfalto) dentro de trincas que estão trabalhando para reduzir a introdução de materiais compressíveis na junta e evitar a penetração da água nas camadas inferiores do pavimento. Trincas que estão trabalhando são definidas como aquelas que apresentam significativos movimentos horizontais, geralmente maiores que aproximadamente 2mm. Os defeitos dos pavimentos (não provenientes de deficiência estrutural) que podem ser tratados na conservação preventiva estão relacionados no Quadro I, onde também estão indicados os possíveis tratamentos. O custo e a vida média esperada para estes tipos de tratamentos estão indicados no Quadro II (página 6). Os custos são valores médios, nos Estados Unidos em 2000, expressos em reais. Têm por objetivo dar uma ideia da grandeza destes custos em valores absolutos e de comparar os custos dos diversos tratamentos. 4

5 Selagem de trincas Pintura asfáltica leve (Fog Sial) Micro revestimento Lama asfáltica Capa selante (Tratamento superficial simples) Recapeamento finom (2) Fresagem (3) 5 QUADRO I - POSSÍVEIS TRATAMENTOS DE CONSERVAÇÃO PREVENTIVA PARA VÁRIOS TIPOS DE DEFEITOS DEFEITOS DO PAVIMENTO Rugosidade superficial Sem problemas de estabilidade x x x Com problemas de estabilidade x Sulcos x x Trincas de fadiga (1) x x x x x Trincas transversais e longitudinais x x x x x Exsudação x x x Desagregação x x x x X = tratamento adequado (1) Somente para superfícies com nível baixo de trincas de fadiga. A conservação preventiva não é aplicável para níveis de severidade de fadiga médio a alto. Nível baixo: menos de 1% de área dos trilhos apresentam trincas de fadiga. Nível médio: 1 a 10% da área apresentam trincas de fadiga. Nível alto: mais de 10% da área dos trilhos apresentam trincas de fadiga. Ela é usada para propiciar uma superfície densa, impermeável, com resistência a derrapagem quando molhada. (2) Recapeamentos finos: estão constituídos por uma mistura asfáltica a quente, que é usada para melhorar a qualidade da superfície do pavimento, corrigindo irregularidades, melhorando o atrito superficial e a drenagem. Em geral têm espessura da ordem de 35mm. (3) Fresagem é uma técnica de conservação corretiva. Estudos apresentados no Transportation Research Record Nº 1680 sob o título: Seleção dos Tratamentos para Conservação Preventiva dos Pavimentos Asfálticos fornecem, Quadro III (página 6), exemplo considerando a vida do tratamento e o seu custo anual. A decisão a ser tomada na conservação preventiva a respeito do tratamento a ser empregado pode ser auxiliada pelos diagramas de decisão levando em consideração os tipos de defeitos: rugosidade, sulcos, trincas e deficiência estrutural, e volume de tráfego. Os diagramas de decisão dão uma ideia preliminar de solução do problema, baseados simplesmente no tipo de defeito e tráfego, Figuras 3 a 6, (páginas 7 a 10). Num estudo mais avançado, outros fatores devem ser levados em consideração. Estes fatores são reunidos em dois grupos, resumidos nos quadros IVa e IVb (página 6). Num programa de conservação preventiva, estes elementos permitem montar uma matriz de decisão que indicará a solução mais adequada.

6 6 QUADRO II - CUSTOS UNITÁRIOS E EXPECTATIVA DE VIDA DOS TRATAMENTOS EMPREGADOS NA CONSERVAÇÃO DOS PAVIMENTOS TRATAMENTO CUSTO R$/m 2 ESPECTATIVA DE VIDA DO TRATAMENTO (anos) MÍNIMA MÉDIA MÁXIMA Selagem de trincas (1) 1, Pintura asfáltica leve (2) 1, Lama asfáltica (3) 2, Micro revestimento (4) 3, Capa selante (5) 2, Recapeamento fino a quente (6) 5, Recapeamento fino, mistura a frio (6) 3, NOTAS: (1) Admite-se uma densidade de trincas de 0,30m/m 2 (2) 0,2 /m 2 de uma diluição de água/emulsão de ruptura lenta nas proporções 1:1 (3) 7kg/m 2 de lama asfáltica (4) 14kg/m 2 de micro revestimento (5) 15kg/m2 (6) Espessura de 30 a 45mm (7) Os custos são valores médios e podem variar com o volume dos serviços e a localização. (8) A expectativa de vida varia com o tráfego e condições ambientais. QUADRO III - VIDA ÚTIL E CUSTO OPERACIONAL TRATAMENTO VIDA DO TRATAMENTO CUSTO ANUAL EQUIVALENTE Pintura asfáltica leve Cama asfáltica Micro revestimento Capa selante Recapeamento fino com mistura a quente 3, US$ 0,13 US$ 0,18 US$ 0,21 US$ 0,17 US$ 0,25 Custoanual equivalente 2 custounitário dom Expectativa devida do tratamento(anos) QUADRO IVa QUADRO IVb a) COMPORTAMENTO E FACILIDADES CONSTRUTIVAS 1) Expectativa de duração dos tratamentos; 2) Custo real de cada um 3) Qualidade dos materiais disponíveis 4) Empreiteiros qualificados para o serviço 5) Estrutura do pavimento 6) Condições climáticas que afetam a execução 7) etc.. b) SATISFAÇÃO DO USUÁRIO No segundo grupo são apreciados os seguintes atributos: 1) interrupção do tráfego 2) Ruído 3) Atrito superficial

7 7 DIAGRAMA DE DECISÃO PARA RUGOSIDADE SUPERFICIAL (Aspereza) OCORRÊNCIA DA RUGOSIDADE Limitado à camada de revestimento Devido à camadas abaixo do revestimento TMD (Tráfego Médio Diário) < > Capa selante Micro revestimento Lama asfáltica Lama asfáltica/ Micro revestimento ou Recapeamento fino com mistura a quente Conservação preventiva Não é indicada Figura 3

8 8 DIAGRAMA DE DECISÃO PARA SULCOS CAUSA DOS SULCOS Densificação da camada Marcas dos pneus Estrutura inadequada Instabilidade da mistura TMD Tráfego Médio Diário Conservação preventiva não é indicada < > Tratamento superficial Micro revestimento Micro revestimento ou Recapeamento fino com mistura a quente Figura 4

9 9 DIAGRAMA DE DECISÃO PARA AS TRINCAS TIPO DE TRINCAS Associada à carga Não associada à carga Fadiga Longitudinal Transversal Contração Conservação preventiva não é indicada pode atenuar o problema TMD (Tráfego Médio Diário) Pintura asfáltica leve ou Tratamento superficial Lama asfáltica Recapeamento fino com mistura a quente < > Enchimento de trincas Ou Tratamento superfiicial Enchimento de trincas Ou Tratamento superfiicial Selagem das trincas ou Recapeamento fino com mistura a quente Figura 5 TRINCAS (1) Trincas associadas às cargas As mais importantes são as trincas longitudinais e as trincas por fadiga.. As trincas nos trilhos dos veículos associadas com o efeito cumulativo das cargas são uma clara indicação da deterioração estrutural e perda da capacidade suporte do pavimento. As estratégias de reabilitação tême em foco a remoção e substituição do revestimento e, em alguns casos, também, de outras camadas do pavimento (base, sub-base) Os níveis deste tipo de defeito são; a) Baixo : menos de 1% da área dos trilhos dos veículos apresenta trincas associadas ás cargas dos veículos, que podem começar com uma única trinca longitudinal. b) Moderado : de 1% a 10% da área dos trilhos apresentam trincas interligadas. c) Alia : 10% ou mais das áreas dos trilhos apresentam trincas associadas a carga. Progressão rápida destas trincas pode atingir toda área. (2) Trincas não associadas às cargas São trincas transversais e longitudinais, ou em blocos, que se desenvolvem num pavimento asfáltico a) quando ele envelhece, ou b) quando suporta tensões térmicas associadas ao ciclo diário da temperatura, ou c) por qualquer outra causa, não associada a carga aplicada pelos veículos. Os tratamentos para este tipo de defeito são indicados para evitar a intrusão da umidade e retardar a velocidade de surgimento das trincas na superficie do pavimento.

10 10 DIAGRAMA DE DECISÃO PARA A DESAGREGAÇÃO CONDIÇÃO ESTRUTURAL Adequada Não adequada TMD Tráfego Médio Diário < > Pintura asfáltica Leve ou Capa selante Pintura asfáltica Leve ou Capa selante Pintura asfáltica Leve ou Capa selante Conservação preventiva não é indicada ou Lama asfáltica ou Micro revestimento ou Lama asfáltica ou Micro revestimento ou recapeamento fino com mistura asfáltica a quente Figura 6

11 11 Para definição do tipo de tratamento a ser utilizado, deve-se considerar os fatores do Quadro V referentes ao comportamento e à construção dos tratamentos mais empregados na conservação preventiva. ITEM ATRIBUTO QUADRO V RECAPEAMENTO FINO HMA LAMA ASFÁLTICA CAPA SELANTE MICRO REVESTIMENTO 1 Expectativa de vida Efeito das condições climáticas Estrutura do pavimento Condições existentes Efetividade de custos Qualificação da Empreiteira Qualidade dos materiais Limites climáticos Interrupção do tráfego Ruído Atrito superficial Item 1: Qual o tratamento que propiciará vida mais longa: 5 = mais longa 1 = mais curta Item 2 Quais os tratamentos afetados pelas mudanças climáticas: 5 = pouco 1 = muito Item 3: Influência da estrutura do pavimento na seleção do tratamento: 5 = pouco 1 = muito Item 4: Como as condições do pavimento influem no tipo do tratamento: 5 = pouco 1 = muito Item 5: Custo unitário e vida esperada (Quadro III) : 5 = maior custo 1 = menor custo Item 6: Disponibilidade e retrospecto: 5 = maior custo 1 = menor custo Item 7: Qualidade dos materiais para execução do tratamento: 5 = sim 1 = não Item 8: Restrições de épocas do ano para execução do tratamento: 5 = nenhuma restrição 1 = considerável restrição Item 9: Ruído produzido pelos veículos: 5 = pouco 1 = muito Item 10: Ruído produzido pelos veículos> 5 = pouco 1 = muito Item 11: É o atrito superficial importante: 5 = não 1 = sim 8. QUANDO REALIZAR OS TRATAMENTOS DE CONSERVAÇÃO PREVENTIVA Um elemento crítico da conservação preventiva é a determinação do momento de aplicação do tratamento escolhido. Se considerarmos o custo da conservação, quanto mais velho for ficando o pavimento, maior o número de aplicações de carga ele sofre e com isto aumentam os defeitos e o custo da conservação, Figura 7. Se por outro lado, se o tratamento for aplicado cedo, ele se desgastará sem trazer nenhum proveito à conservação do pavimento, resultando em custo anual elevado de

12 CUSTO ANUAL CUSTO DA CONSERVAÇÃO conservação. Este custo vai reduzindo a medida que sua aplicação ocorra no pavimento com mais idade, porque aí o tratamento se torna efetivo, Figura REHABILITAÇÃO / RECONSTRUÇÃO É MAIS CARA CONSERVAÇÃO PREVENTIVA É MAIS BARATA Figura 7 IDADE CONSERVAÇÃO PREVENTIVA FORA DE ÉPOCA TEM ALTO CUSTO ANUAL Figura 8 CONSERVAÇÃO MENOS FREQUENTE TEM BAIXO CUSTO ANUAL IDADE A superposição das duas curvas das figuras 7 e 8 fornece o ponto ótimo de aplicação do tratamento da conservação preventiva, Figura 9. Estas curvas teóricas devem ser calculadas para valores reais. Isto envolve estudos complexos de custos, não disponível em muitos Órgãos Rodoviários. Como orientação básica, geralmente os tempos ótimos para aplicação dos vários tratamentos estão apresentados no Quadro VI. Estes tempos são considerados para pavimentos sem problema estrutural. Os tempos reais para os vários tratamentos podem variar com o nível do tráfego e as condições ambientais.

13 CUSTO TOTAL 13 CURVA RESULTANTE DA SUPERPOSIÇÃO DAS DUAS CURVAS CURVA CUSTO ANUAL DE CONSERVAÇÃO EM FUNÇÃO DA IDADE CUSTO DA CONSERVAÇÃO (rehabilitação) EM FUNÇÃO DA IDADE MOMENTO OPORTUNO PARA APLICAÇÃO DO TRATAMENTO DA CONSERVAÇÃO PREVENTIVA IDADE Figura 9 QUADRO VI TRATAMENTO TEMPOS ÓTIMOS (em anos) Pintura asfáltica leve (Fog Seal) 1-3 Selagem de trincas 2-4 Capa selante 5-7 Lama asfáltica 5-7 Recapeamentos finos 5-10 ******************************** ********************* Revisado em setembro / 09