APLICAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM NO RECAPEAMENTO ASFÁLTICO DA RODOVIA PR-218 IGUARAÇU PR Autor: Departamento Técnico - Atividade Bidim Colaboração: Eng. André Fanaya OUTUBRO 1996 Revisado JANEIRO 2011- Departamento Técnico.
ÍNDICE 1 INTRODUÇÃO...3 2 DADOS DA OBRA...3 3 DESCRIÇÃO DA OBRA...3 4 TRINCAMENTO DOS PAVIMENTOS...5 5 CONSEQUÊNCIAS DESFAVORÁVEIS DO TRINCAMENTO...6 6 REFLEXÃO DAS TRINCAS...7 7 APLICAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM...9 8 INSTALAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM...10 9 VANTAGENS NA UTILIZAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM...11 10 DOCUMENTAÇÃO FOTOGRÁFICA...12
1 INTRODUÇÃO O presente trabalho refere-se à aplicação do geotêxtil Bidim (nãotecido agulhado, 100% poliéster, filamentos contínuos) na restauração do pavimento da Rodovia PR-218, localizada no município de Iguaraçu no Paraná. A aplicação do geotêxtil Bidim na restauração do pavimento tem como objetivo retardar a aparição das trincas na nova capa do rolamento, assim como formar uma membrana impermeável para o pavimento. 2 DADOS DA OBRA Nome Recapeamento asfáltico da Rodovia PR-218. Local A Rodovia PR-218 situa-se no trecho entre o entroncamento da Rodovia PR-317 e a cidade de Angulo no município de Iguaraçu no Paraná. Contratante Departamento de Estradas e Rodagem PR 4º Centro Regional (Maringá) Construtora Construtora Sanches Tripoloni Ltda. Conclusão da Obra Setembro/1996 3 DESCRIÇÃO DA OBRA Principais características - Área de aplicação: 450m de pista com caixa de 10 m numa área total de 4.500 m² - Tipo de Geotêxtil utilizado: Bidim RT-10, quantidade aplicada de 4.515 m².
Esquemas gráficos Figura 1 Mapa de localização. Figura 2 Detalhe do pavimento. 4 3 2 1 1 - Pavimento deteriorado 2 - Selagem das trincas 3 - Geotêxtil com duas pinturas de ligação 4 - Nova camada asfáltica
4 TRINCAMENTO DOS PAVIMENTOS Qualquer que seja o tipo de estrutura do pavimento, flexível, rígida ou semi-rigida, mesmo bem projetadas e bem construídas, essas se degradam com o passar do tempo, seja pela ação do tempo, seja pela ação do tráfego ou pela ação de fatores climáticos, ou desses dois fatores conjuntamente. A principal demonstração do nível de degradação estrutural dos pavimentos é o nível de trincamento (tipos e quantidades). O trincamento pode se associar a outros tipos de defeitos, sejam estruturais ou funcionais, levando os pavimentos a ruína ou a um nível de serventia inadequado. Qualquer projeto ou medida de restauração deve levar em consideração o trincamento. A seguir são discutidas as principais causas do trincamento de um pavimento. Fadiga O fenômeno da fadiga é caracterizado de qualquer tipo de material quando sujeito a esforços dinâmicos, e é caracterizado por levar a estrutura ao colapso, mesmo tendo sido submetido a tensões inferiores à de ruptura. A existência de fissuras no material vem acelerar ainda mais o fenômeno de fadiga. Devido ao tráfego suportado pelo pavimento ao longo do tempo, a fadiga se traduz pelo aparecimento de trincas. Essas trincas de fadiga, pelo efeito dinâmico da ação das cargas repetidas do tráfego, têm inicio nas trilhas de roda, via de regra, na parte inferior da camada de revestimento betuminoso, e crescem de baixo para cima até atingir a superfície do pavimento. Segundo estudos, este fenômeno acontece desta forma para pavimentos com camadas betuminosas com espessuras em torno de 20 cm, o que é o caso predominante no Brasil. Essas trincas de fadiga podem também aparecer em toda a estrutura do pavimento (sub-base, base e revestimento), dependendo do material com que é constituído. Retração A retração impedida de uma camada de estrutura do pavimento de comprimento quase infinito se traduz por fissuras cada vez que o atrito de interface da camada com seu suporte é suficiente para que se criem, dentro desta camada, tensões superiores à sua resistência à ruptura por tração. A retração pode ser pelo efeito da pega do ligante hidráulico (cimento) ou por efeito térmico (variação do volume por efeito da variação de temperatura: dia/noite, inverno/verão). Como regra geral, a origem de trincamento por retração é típica de camadas tratadas com ligantes hidráulicos (cimento), tais como: solo-cimento, concreto, concreto pobre rolado, brita graduada tratada com cimento, etc,
porém, em climas muito rigorosos, este fenômeno pode produzir trincas também em misturas betuminosas, especialmente nas camadas de rolamento. Movimentos de subleito de camadas estruturais Movimentos ou perda de capacidade de suporte do subleito e camadas estruturais (reforço, sub-base e base) podem criar fissuras que se propagam pelas camadas sobrejacentes e de revestimento. Sua origem pode ser: - Perda da capacidade de suporte (perda da resistência ao cisalhamento) pelo aumento da umidade em solo/pavimento na ausência de um sistema de drenagem, ou ineficiência do mesmo; - Adensamento lento do solo ou aterro mal compactado sob o efeito dinâmico do tráfego; - Ruptura/escorregamento do terreno, especialmente em seções mistas de corte-aterro; - Retração hidráulica de solos argilosos pelo excesso de água, seja pela penetração na superfície do pavimento ou por lençol freático/ascensão capilar; - Inchamento do solo/materiais por efeito de congelamento da água retida nas camadas de pavimento; - Solos muito resilientes. Defeitos de execução Erros de concepção ou execução de uma ou mais camadas do pavimento podem provocar o aparecimento de trincas: - Variação transversal de capacidade portante. Este problema é freqüente quando há alargamento de rodovias antigas, ou ainda, execução de terceiras faixas. Entre o pavimento antigo e o novo cria-se uma trinca longitudinal, especialmente quando neste local coincide a trilha de roda. - Juntas de construção. As uniões longitudinais entre faixas, ou transversais com a retomada de serviços, criam zonas fracas quando mal executadas e preparadas. Esses defeitos são comumente a causa de fissuras/trincas, e são mais características em materiais hidráulicos (cimentados), embora possam ocorrer também em materiais betuminosos; - deslocamento entre camadas: quando a ligação entre a camada de rolamento e sua camada de apoio não é boa, a camada de rolamento pode fissurar-se rapidamente sobre os efeitos do tráfego, seja por falta de distribuição de tensões ou por escorregamento; 5 CONSEQUÊNCIAS DESFAVORÁVEIS DO TRINCAMENTO O aparecimento das trincas na superfície dos pavimentos não se constitui apenas em problema de aspecto visual ou estético, mas se constitui em fator dos mais importantes, pois suas conseqüências são desfavoráveis para a manutenção e perenidade de sua vida útil e serventia, devido principalmente:
Perda de estanqueidade As trincas permitem que as águas de chuva penetrem nas camadas estruturais e no subleito, provocando todas as conseqüências nefastas já conhecidas: - perda de capacidade de suporte. - bombeamento de finos. - aumento das deflexões. - aumento da deformidade. - outras. Concentrações de tensões sobre o subleito As descontinuidades criadas pelas trincas aumentam a deformação e provocam a concentração de tensões provenientes de tráfego sobre o subleito. Aumento das tensões e deformações no pavimento O aumento das deformações nas bordas das placas criadas pelas trincas produz tensões nas camadas estruturais que reduzirão a durabilidade do subleito, sem falar na alteração total das distribuições dessas tensões. Degradação da camada de rolamento na vizinha das trincas Pela movimentação proveniente do tráfego, o atrito gerado leva à erosão das bordas de revestimento e muitas vezes ao destacamento e arrancamento de agregados ou de pequenos blocos que levam ao aparecimento de grandes defeitos. As conseqüências acima provenientes do trincamento, vão se somando, levando o pavimento a ruína, desta forma, tudo deve ser feito para evitá-las ou minimizar seu crescimento e efeito. 6 REFLEXÃO DAS TRINCAS O trincamento de um pavimento é um fato normal, embora de conseqüências por vezes desastrosas, porém, o fenômeno de Reflexão de trincas, isto é, o recapeamento na superfície da camada nova de restauração do padrão de trincamento na superfície antiga, que pode ocorrer dentro de intervalos de tempo bastante curto após a execução de restauração, vem complicar bastante a problemática da restauração de pavimentos trincados.
A reflexão de trincas existentes para uma camada superior está ligada ao fato que, sobre o efeito das solicitações diversas (tráfego, variação de temperatura e variações hidráulicas do solo), os bordos da trinca existente movimentam-se e transferem este movimento ou criam concentrações de tensões dele provenientes na camada imediatamente superior, que por processo de fadiga inicia ali uma trinca que cresce rapidamente em direção à superfície em função da continuidade do fenômeno. O estudo da reflexão de trincas exige o conhecimento adequado de como e qual a natureza da movimentação das trincas, que basicamente podem ter origem em três tipos de solicitação: Tráfego Os veículos, notadamente os pesados, passam sobre o vizinho à trinca, produzindo depressões (deflexões) da borda carregada. De maneira geral o tráfego produzirá movimentos verticais dos bordos das trincas. Variações de temperatura As variações de temperatura, noite/dia e inverno/verão, criam alongamentos e retrações de partes do pavimento compreendidas entre trincas ou juntas. Em certos casos, a existência de um gradiente térmico elevado dentro da camada trincada poderá produzir um arqueamento desta camada (ou placa). Variações hidráulicas do solo Que elas tenham sido ou não a origem das trincas, as variações hidráulicas do solo/camadas são suscetíveis de criar movimentos de abertura e fechamento dos bordos dessas trincas. O mecanismo de reflexão de trincas é bastante complexo, no qual influem não só o tipo de solicitação sobre o pavimento trincado, mas também o tipo de estrutura que compõe o pavimento, a natureza e a forma da trinca existente, a distância entre os bordos da trinca, espessura de camada, velocidade, amplitude, etc. Entre as diversas teorias que tentam explicar o fenômeno de reflexão de trincas, a Mecânica das Fraturas é a que permite o tratamento mais correto. Esta se aplica aos sólidos elásticos, é oriunda da metalurgia, e tem sido utilizada na análise de ensaios de fadiga de misturas asfálticas e na compreensão do surgimento e propagação das trincas. Aplicável ao processo de trincamento também em pavimentos novos indica a existência de microfissuras distribuídas na massa de mistura betuminosa, que com a repetição das solicitações térmicas ou de carga de tráfego, crescem por fadiga. No caso de pavimentos já trincados, o fenômeno seria semelhante, com o agravante da maior dimensão das trincas existentes, o que leva o fenômeno de reflexão.
No caso de pavimentos novos, a microfissura que apresenta maior probabilidade de crescer ao ponto de se tornar uma trinca visível é aquela que se encontra na região de solicitação máxima ocorre imediatamente acima da trinca ou junta (local de deflexão máxima sobre a carga de roda), fazendo com que surja nesse ponto, uma trinca de reflexão. Quaisquer que sejam os agentes externos (tipos de solicitação) que promovem a reflexão de trincas (tráfego, variações de temperatura ou variações de umidade), ela seria o resultado de resistência à tração insuficiente ou falta de ductibilidade do cimento asfáltico para suportar as tensões de tração e cisalhamento induzidas. Esses podem ocorrer dentro de alguns meses, conforme o tipo de asfalto, intemperismo, grau de compactação, grau de oxidação, etc. 7 APLICAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM Diversas são as tentativas para solucionar ou minimizar o complexo problema da reflexão de trincas. As soluções são as mais diversas que vão desde a simples adoção de grandes espessuras de restauração até a interposição de camadas intermediárias especiais, como é caso de geotêxtil nãotecido impregnado com asfalto. O geotêxtil Bidim é instalado devidamente impregnado com asfalto sobre o revestimento trincado e sob a nova capa de rolamento, com o objetivo de retardar a propagação de trincas. Este fenômeno de retardamento da propagação das trincas ocorre pois a estrutura geotêxtil + asfalto forma uma camada de descontinuidade visco elástica que minimiza a intensidade das tensões sobre a trinca existente no momento da solicitação da carga de roda, efeito térmico e efeito de movimentos. Este efeito de redução de tensões ocorre provavelmente pela dessolidarização entre a camada trincada e a nova capa de rolamento, permitindo o livre movimento das bordas passando esta a se propagar na horizontal, mediante um deslocamento localizado entre a capa de rolamento e o pavimento antigo em ambos os lados da trinca, esse redirecionamento dissipa a energia diminuindo a intensidade das tensões. Completamente ou como o objetivo principal, o conjunto geotêxtil Bidim + asfalto forma uma membrana com boas características de estanqueidade, colaborando com o aumento da vida útil do pavimento evitando a entrada de água em sua estrutura, mesmo que, após certo numero de solicitações venham a aparecer trincas de fadiga no revestimento. O sistema composto pelo geotêxtil Bidim devidamente impregnado com asfalto tem um comportamento rígido sob tensões rápidas produzidas pelo trafego, e quando sob tensões lentas de origem térmica tem um comportamento dúctil.
Como camada anti-propagação de trincas, o geotêxtil Bidim desempenha a função PROTEÇÃO, pois absorve as tensões localizadas que poderiam danificar a nova capa de rolamento pelo efeito da reflexão de trincas e aumentando de maneira geral a vida de fadiga desta mistura. O geotêxtil especificado foi o Bidim RT-10, devido à avaliação dos esforços mecânicos pertencentes à obra. 8 INSTALAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM Todo o procedimento de instalação do geotêxtil Bidim foi feito conforme especificações técnicas dos engenheiros Atividade Bidim, conforme as etapas abaixo: 1ª etapa Limpeza da pista A limpeza foi feita através de varredura manual, garantindo assim uma superfície limpa e apta a receber o geotêxtil Bidim. 2ª etapa Primeira aplicação da pintura de ligação O primeiro banho, com emulsão asfáltica catiônica do RR-1C, foi determinado de modo a garantir uma película betuminosa, necessária para untar a superfície do pavimento, promover condições de semi-saturação e aderência da manta geotêxtil Bidim com o pavimento. Este banho foi feito através da carreta de um caminhão espargidor (taxa de pintura de ligação de 1,2 l/m²). 3ª etapa Instalação da manta geotêxtil Bidim Após a aplicação da pintura de ligação (primeiro banho) esperou-se aproximadamente 20 minutos para haver o rompimento e a cura da emulsão asfáltica. As mantas geotêxteis Bidim foram instaladas com o máximo de cuidado possível para evitar as rugas e um melhor alinhamento, sendo instaladas com emendas de topo. As eventuais rugas decorrentes da instalação foram retiradas fazendo-se um corte na parte sem contato com a pintura, retirada do excesso de manta e emenda do topo. 4ª etapa Rolagem do geotêxtil Bidim A rolagem foi feita através de rolo pneumático provocando uma penetração invertida do ligante Betuminoso, impregnado totalmente os filamentos do geotêxtil Bidim e dando aderência à superfície. 5ª etapa Segunda aplicação da pintura de ligação No segundo banho de emulsão asfáltica foi utilizado o mesmo critério técnico do primeiro banho. O que variou foi a taxa de pintura de ligação, de 0,8 l/m². Após o rompimento e cura da emulsão asfáltica, a via estava totalmente pronta e adequada para receber as misturas betuminosas.
6ª etapa Salgamento da superfície Para facilitar o movimento dos caminhões com o asfalto e para preservar a manta de algum dano que venha a ocorrer pelas rodas dos mesmos, foi executado um salgamento de massa asfáltica sobre o geotêxtil Bidim impregnado com a pintura de ligação. 7ª etapa Aplicação das camadas betuminosas. Foi realizada com vibro acabadora, e rolagem com rolo pneumático e rolo liso, a aplicação de uma camada de CBUQ na faixa C do DNER. 9 VANTAGENS NA UTILIZAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM A utilização do geotêxtil Bidim no recapeamento asfáltico significa: - Aumento da vida útil do novo pavimento; - Sensível redução dos custos de manutenção; - Excelente relação de custo x benefício a médio e longo prazo; - Redução da espessura de recapeamento para uma mesma vida útil; - Menos interrupções no tráfego. A melhor alternativa para a restauração do pavimento asfáltico foi com utilização do geotêxtil Bidim, pois apresentou o melhor custo x benefício e o melhor cronograma de execução.
10 DOCUMENTAÇÃO FOTOGRÁFICA FOTO 1 Vista do trecho na Rodovia PR-218 antes do recapeamento. FOTO 2 Detalhe do nível de trincamento em que se encontra a Rodovia PR-218.
FOTO 3 Varredura manual da Rodovia PR-218. FOTO 4 Confecção da 1ª pintura de ligação.
FOTO 5 Desenrolar manual do geotêxtil Bidim RT-10 sobre a pintura de ligação. FOTO 6 Detalhe do corte de uma ruga, ela é cortada no meio e unida por emendar de topo.
FOTO 7 Compactação com rolo de pneus para que ocorra a impregnação invertida. FOTO 8 Após 1 ano, o trecho executado com geotêxtil Bidim continua integro.