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Brasília-DF. Materiais e técnicas para paviMentação asfáltica Elaboração Andrey Pimentel Aleluia Freitas Produção Equipe Técnica de Avaliação, Revisão Linguística e Editoração Sumário APRESENTAÇÃO ................................................................................................................................. 4 ORGANIZAÇÃO DO CADERNO DE ESTUDOS E PESQUISA .................................................................... 5 INTRODUÇÃO.................................................................................................................................... 7 UNIDADE I O COMPOSTO ASFÁLTICO ..................................................................................................................... 9 CAPÍTULO 1 CONCEITOS E CARACTERÍSTICAS ............................................................................................. 9 CAPÍTULO 2 PRODUÇÃO DO ASFALTO ....................................................................................................... 18 CAPÍTULO 3 PROCESSO DE DESTILAÇÃO ................................................................................................... 22 UNIDADE II PAVIMENTOS ASFÁLTICOS .................................................................................................................... 31 CAPÍTULO 1 TIPOS E CARACTERÍSTICAS ...................................................................................................... 31 CAPÍTULO 2 COMPACTAÇÃO DO PAVIMENTO ........................................................................................... 37 CAPÍTULO 3 AVALIAÇÃO FUNCIONAL DOS PAVIMENTOS ............................................................................ 45 UNIDADE III ANÁLISE DOS PAVIMENTOS ................................................................................................................... 50 CAPÍTULO 1 AVALIAÇÃO DE SUPERFÍCIE .................................................................................................... 50 CAPÍTULO 2 AVALIAÇÃO ESTRUTURAL DOS PAVIMENTOS ............................................................................. 60 CAPÍTULO 3 RESTAURAÇÃO DOS PAVIMENTOS ASFÁLTICOS ........................................................................ 73 REFERÊNCIAS .................................................................................................................................. 80 4 Apresentação Caro aluno A proposta editorial deste Caderno de Estudos e Pesquisa reúne elementos que se entendem necessários para o desenvolvimento do estudo com segurança e qualidade. Caracteriza-se pela atualidade, dinâmica e pertinência de seu conteúdo, bem como pela interatividade e modernidade de sua estrutura formal, adequadas à metodologia da Educação a Distância – EaD. Pretende-se, com este material, levá-lo à reflexão e à compreensão da pluralidade dos conhecimentos a serem oferecidos, possibilitando-lhe ampliar conceitos específicos da área e atuar de forma competente e conscienciosa, como convém ao profissional que busca a formação continuada para vencer os desafios que a evolução científico-tecnológica impõe ao mundo contemporâneo. Elaborou-se a presente publicação com a intenção de torná-la subsídio valioso, de modo a facilitar sua caminhada na trajetória a ser percorrida tanto na vida pessoal quanto na profissional. Utilize-a como instrumento para seu sucesso na carreira. Conselho Editorial 5 Organização do Caderno de Estudos e Pesquisa Para facilitar seu estudo, os conteúdos são organizados em unidades, subdivididas em capítulos, de forma didática, objetiva e coerente. Eles serão abordados por meio de textos básicos, com questões para reflexão, entre outros recursos editoriais que visam tornar sua leitura mais agradável. Ao final, serão indicadas, também, fontes de consulta para aprofundar seus estudos com leituras e pesquisas complementares. A seguir, apresentamos uma breve descrição dos ícones utilizados na organização dos Cadernos de Estudos e Pesquisa. Provocação Textos que buscam instigar o aluno a refletir sobre determinado assunto antes mesmo de iniciar sua leitura ou após algum trecho pertinente para o autor conteudista. Para refletir Questões inseridas no decorrer do estudo a fim de que o aluno faça uma pausa e reflita sobre o conteúdo estudado ou temas que o ajudem em seu raciocínio. É importante que ele verifique seus conhecimentos, suas experiências e seus sentimentos. As reflexões são o ponto de partida para a construção de suas conclusões. Sugestão de estudo complementar Sugestões de leituras adicionais, filmes e sites para aprofundamento do estudo, discussões em fóruns ou encontros presenciais quando for o caso. Atenção Chamadas para alertar detalhes/tópicos importantes que contribuam para a síntese/conclusão do assunto abordado. 6 Saiba mais Informações complementares para elucidar a construção das sínteses/conclusões sobre o assunto abordado. Sintetizando Trecho que busca resumir informações relevantes do conteúdo, facilitando o entendimento pelo aluno sobre trechos mais complexos. Para (não) finalizar Texto integrador, ao final do módulo, que motiva o aluno a continuar a aprendizagem ou estimula ponderações complementares sobre o módulo estudado. 7 Introdução As últimas décadas apresentaram uma quantidade enorme de avanços de pesquisas nas áreas de materiais e tecnologias de pavimentação asfáltica. Isso iclui a aplicação e o uso de tecnologias de asfalto de mistura quente, asfalto de borracha, bioasfalto, aplicações de nanomateriais, novas tecnologias de construção, novos materiais de concreto e de projetos mecânico-empíricos de pavimentos. Muitos processos de construção são controlados pela comparação entre o projeto do produto que se deseja e o produto em si entregue. A construção de um pavimento asfáltico é um processo frequentemente monitorado por essa premissa e o controle geralmente é baseado por testes de componentes e montagens de materiais, nos processos de construção e no próprio produto final, o asfalto acabado. O sucesso do projeto de construção de pavimentos asfálticos é geralmente avaliado pela qualidade apresentada nos resultados dos testes produzidos durante a fase de execução, comparando-a aos critérios definidos e aprovados para o produto desejado a ser concebido. Dessa forma, é lógico que os profissionais que irão realizar todos os testes devem recebem treinamentos para que as análises sejam conduzidas de maneira adequada. A importância disso reflete em significativos valores de investimento para que haja uma correta avaliação dos resultados. Esses investimentos não representam apenas o valor inicial de custos do projeto, que contempla os pagamentos de contratados e subcontratados, mas o desempenho real do pavimento a ser construído. Portanto, se os resultados do teste não refletirem com precisão verdadeira valores de critérios que representam o comportamento do pavimento, o desempenho do pavimento pode estar em perigo. Há pelo menos três componentes importantes a serem considerados ao desenvolver um processo para controlar a construção do pavimento. Primeiro, a avaliação de padronização, em que testes determinam a conformidade do produto com as especificações dos projetos. Segundo, a característica dos aparelhos necessários para fazer a avaliação dos testes. E, terceiro, o componente 8 que avalia a capacidade técnica dos profissionais que irão conduzir os testes e suas avaliações. Devido à sua flexibilidade, a pavimentação asfáltica proporciona resistência a sobrecargas ocasionais sem provocar danos relevantes às vias terrestres. Sua resistência à amplitude térmica e aos materiais agressivos fornece desempenho superior frente a outros tipos de pavimento, fato verificado pela ausência da necessidade de adaptar repetidas articulações em situações em que as ondas de calor são elevadas. Além disso, o uso do pavimento asfáltico proporcionaum processo rápido, eficiente e econômico de construção, além de uma versatilidade insuperável. Caso haja a necessidade de reabilitações, novos processos podem ser realizados rapidamente, ou com um mínimo de atraso para os usuários. Diante do exposto, o conteúdo deste caderno de estudos objetiva apresentar as diferentes características dos elementos compostos e das técnicas empregadas na pavimentação de estradas e rodovias, de modo a permitir que sejam expostas as melhores práticas e vantagens de aplicação nas diferentes situações e propriedades dos projetos direcionados em diferentes finalidades. Objetivos Este material objetiva atender os requisitos propostos pela ementa do curso, apresentando conceitos e definições relacionados à aplicação de materiais e tecnologias de pavimentação asfáltica. Seu foco está alinhado em duas vertentes: » Entendimento e compreensão da importância dos materiais utilizados em pavimentação asfáltica. » Proporcionar ao aluno subsídios para que possa, ao final da disciplina, identificar as principais técnicas de construção de pavimentos asfálticos, seus testes de validação e sua consonância às características dos produtos contemplados pelos projetos de construção. 9 UNIDADE IO COMPOSTO ASFÁLTICO CAPÍTULO 1 Conceitos e características O asfalto Um dos mais antigos e polivalentes produtos utilizados pelo homem na construção, o asfalto configura uma lista com mais de cem diferentes tipos de aplicação, que atende necessidades desde o setor da agricultura até o segmento industrial. Sua principal aplicação é na indústria da construção civil. É um dos itens mais antigos e relevantes para o crescimento econômico de várias civilizações mundiais. Aproximadamente 95% de todas as estradas brasileiras pavimentadas recebem a pavimentação asfáltica. O asfalto é um composto resultante de material de cimentação preto que varia amplamente em consistência: de sólido a semissólido (sólido macio) em temperaturas normais. Quando aquecido, o asfalto amolece e deforma, podendo até chegar no estado líquido, o que permite que esse material seja ainda utilizado em outros tipos de produtos que objetivem revestir as partículas agregadas. O asfalto é constituído, em grande parte, por um hidrocarboneto chamado betume. Praticamente todo processo de fabricação de asfalto usado no Brasil é produzido em refinarias de petróleo, o que confere sua definição de asfalto de petróleo. O elevado nível de controle aplicado nos processos permite que as refinarias produzam diferentes compostos asfálticos, com características específicas para as diversas necessidades de aplicações. Uma das características e vantagens da utilização do asfalto na engenharia e em materiais de manutenção é sua grande versatilidade. Embora seja considerado um produto semissólido em temperaturas comuns, o asfalto pode ser liquefeito pela 10 UNIDADE I │ O COMPOSTO ASFÁLTICO aplicação de solventes ou emulsionadores. Suas características estão relacionadas a um cimento forte que é prontamente adesivo e altamente impermeável, com elevado grau de durabilidade, o que o torna particularmente útil na construção de projetos de estradas e rodovias. O asfalto de pavimentação, comumente chamado de ligante, é um composto material altamente viscoso (grosso). Essa característica confere ao material uma aderência rápida entre suas partículas e, portanto, resulta em um excelente cimento para ligar partículas agregadas no processo de pavimentação. O blinder é um excelente material de impermeabilização e é resistente a quase todos os ácidos, álcalis (bases) e sais. Isso significa que um pavimento adequadamente construído é impermeável e resistente a muitos tipos de danos químicos. O ligante para pavimentação também pode conter modificadores para melhorar o desempenho e suas propriedades. Alguns desses aglutinantes requerem armazenamento e manuseio especiais, em que as recomendações dos fornecedores de materiais devem ser seguidas à risca para garantir que essas características de desempenho não sejam alteradas ou perdidas antes da mistura e colocação, durante o processo de pavimentação. Muitas razões são apresentadas para a utilização do asfalto em obras de pavimentação, dentre elas, destacam-se: » capacidade de apresentar forte ligação entre seus agregados, servindo como um material ligante com elevado nível de flexibilidade; » capacidade impermeabilizante, que confere uma característica de resistência às ações de produtos químicos e grande parte dos tipos de ácidos, álcalis e sais, o que permite ser aquecido ou emulsionado, para aplicação em diversas combinações de estruturas minerais, com ou sem aditivos químicos. O asfalto é chamado de material betuminoso porque contém betume, um hidrocarboneto material solúvel em dissulfato de carbono. O alcatrão obtido a partir da destilação destrutiva do carvão mole também contém betume. Tanto o petróleo de asfalto quanto o alcatrão de carvão são denominados materiais betuminosos. No entanto, suas propriedades são bastante distintas. O asfalto de petróleo não deve ser confundido com o carvão de alcatrão. Enquanto o asfalto de petróleo é composto quase inteiramente de betume, o teor de betume no carvão de alcatrão é relativamente baixo. Os dois materiais devem ser tratados como entidades separadas. 11 O COMPOSTO ASFÁLTICO │ UNIDADE I O desempenho do aglutinante muda quando o material é aquecido ou envelhecido. O blinder tende a se tornar duro, quebradiço e, portanto, perder parte de sua capacidade de aderir a partículas agregadas. Essas mudanças podem ser minimizadas pela compreensão das propriedades do aglutinante, por meio de medidas específicas durante a construção, para garantir que o pavimento acabado seja construído de maneira a retardar seu processo de envelhecimento. Devido à sua diversidade de propósitos de aplicação, existe confusão a respeito da origem do asfalto, sobre como seu material é refinado e seus níveis de classificação. Existem ainda semelhantes dúvidas em relação aos termos associados a suas propriedades de composição e utilização. Composição química A designação CAP é utilizada no Brasil para produtos com características semissólidas em baixas temperaturas, que sejam viscoelásticos quando expostos à temperatura ambiente e, em temperaturas elevadas, se tornam líquidos. Devem ser enquadrados por limites de densidade em determinadas variações de temperaturas previamente estabelecidas por especificações apresentadas a seguir. A termoviscoelasticidade é uma característica desse material, que é percebida por meio do comportamento mecânico, sujeita à velocidade das variações do tempo, à potência de carregamento e também à temperatura de execução de serviço. Normalmente, os comportamentos termoviscoelásticos são mais considerados do que os comportamentos termoviscoplásticos, diante de condições reais de aplicação para o comportamento do material. Materiais CAP são quase que totalmente solúveis por ação de benzeno, tricloroetileno ou até em contato com bissulfeto de carbono. É importante destacar que essa propriedade será de fundamental relevância quando o material for utilizado como pré-requisito de especificação técnica. No Brasil, existem diferentes tipos de petróleos com qualidades similares ao de Bachaquero, na Venezuela, que regem a produção do asfalto. Assim como em alguns outros países, poucas plantas industriais produzem o asfalto a partir de um único tipo de petróleo extraído, o que torna mais comum a produção em unidades de refino. O CAP apresenta, em sua constituição química, uma média de 90% de hidrocarbonetos e 10% de heteroátomos (nitrogênio, enxofre, oxigênio e metais). Esses elementos são unidos por ligações covalentes. Já a constituição química dos cimentos asfálticos de origem dos petróleos brasileiros apresenta baixo nível de enxofre e de metais, porém, elevados níveis de nitrogênio, ao passo que os 12 UNIDADE I │ O COMPOSTO ASFÁLTICO derivadosdos petróleos árabes e venezuelanos apresentam elevados níveis de enxofre (LEITE, 1999). Quadro 1. Exemplos da composição química dos diferentes tipos de asfalto. Origem Mexicano Boscan Venezuela Califórnia Estados Unidos Cabiúnas Brasil Cabiúnas Brasil Árabe Leve Oriente Médio Refinaria – RLAM Bahia – REGAP Minas Gerais REPLAN São Paulo REDUC Rio de Janeiro Carbono % 83,8 82,9 86,8 86,5 85,4 83,9 Hidrogênio % 9,9 10,4 10,9 11,5 10,9 9,8 Nitrogênio % 0,3 0,8 1,1 0,9 0,9 0,5 Enxofre % 5,2 5,4 1,0 0,9 2,1 4,4 Oxigênio % 0,8 0,3 0,2 0,2 0,7 1,4 Vanádio ppm 180 1.380 4 38 210 78 Níquel ppm 22 109 6 32 66 24 Fonte: Leite (1999). Os asfaltenos são classes de aglomerados de compostos asfálticos polares e polarizáveis que são constituídos por relações intermoleculares. Suas constituições químicas apresentam hidrocarbonetos naftênicos e curtas cadeias saturadas condensadas, que os confere característica física sólida, amorfa e de coloração preta ou marrom. Quanto maior a quantidade de asfaltenos no CAP, mais resistente e viscoso deverá ser o ligante asfáltico do material, embora ainda sob a forma do asfalteno. Em geral, o CAP é constituído por uma média de 5% a 25% de asfalteno (SHELL, 2003). A figura 1 mostra a representação química esquemática dos componentes do asfalto. Figura 1. Esquema das ligações químicas dos componentes do asfalto. a. Saturados b. Asfaltenos c. Aromá�cos d. Resinas Fonte: Leite (1999). 13 O COMPOSTO ASFÁLTICO │ UNIDADE I As resinas são compostos solúveis em n-heptano. Originam-se do hidrogênio e do carbono, apresentando pequena quantidade de enxofre, oxigênio e nitrogênio. Suas propriedades físicas são sólidas e coloração marrom escura, com natureza polar a altamente adesiva. Os compostos aromáticos são constituídos por baixa massa molar, o que confere dispersão e peptização aos componentes asfaltenos. Formam um líquido com alta viscosidade, de cor amarelo polar, constituído por cerca de 40% a 65% da quantidade total do asfalto. Por fim, os saturados compostos de cadeias ramificadas de hidrocarbonetos, caracterizados por óleos com elevada viscosidade, são transparentes e compõem até 20% dos asfaltos. A figura 2 mostra uma representação dos compostos em uma partícula de asfalto. Figura 2. Representação dos compostos em uma partícula de asfalto. Aglomerado de asfaltenos Meio intermicelar (óleos saturados e aromáticos) Micelas individuais de asfaltenos Resinas Fonte: Yen (1991). A maior parte de todo asfalto utilizado nos dias de hoje é obtido por processamentos de refino do petróleo bruto, também conhecido por petróleo cru, em plantas de produção especiais, as refinarias. Agregados Os agregados de pavimentação de concreto asfáltico são classificados de acordo com a fonte ou meio de preparação. A seguir, será apresentada uma breve descrição das diferentes formas de classificação: 14 UNIDADE I │ O COMPOSTO ASFÁLTICO Agregados de pit Tanto o cascalho quanto a areia são tipicamente agregados naturais administrados pela produção dos compostos. Eles geralmente são peneirados no tamanho adequado e lavados para remover a sujeira antes de serem usados no concreto asfáltico para fins de pavimentação. Agregados processados Quando o poço natural, ou agregado, administrado pela produção dos compostos, for esmagado e peneirado para torná-lo adequado às características do projeto de pavimentação do concreto asfáltico, considera-se esse um agregado processado. O esmagamento típico melhora a forma das partículas, fazendo com que elas fiquem arredondadas e mais angulares, facilitando, com isso, a distribuição homogênea e melhorando sua compactação. A pedra britada também é um agregado processado no asfalto, sendo criada a partir dos fragmentos de rochas e pedras grandes, quando são trituradas para que todas as partículas sejam processadas. A variação no tamanho das partículas é alcançada por triagem dos agregados, que têm pouca ou nenhuma triagem do que sai do triturador. Esses agregados são geralmente mais econômicos do que os selecionados e podem ser perfeitamente aplicados muitos tipos de projetos de pavimentação de concreto asfáltico. No processamento de calcário triturado, o pó produzido pela rocha durante o processo de trituração é separado dos outros agregados triturados e pode ser usado como areia ou como mineral de carga em concretos asfálticos aplicados em calçadas. Agregados sintéticos São agregados produzidos pela alteração das propriedades físicas e químicas de um material (pai). Esses agregados são chamados de sintéticos, ou artificiais. Alguns são produzidos e processados especificamente para serem utilizados exatamente como agregados, e outros para serem subprodutos de fabricação em processos de queima seguintes. Como exemplo desse tipo de material, podemos citar a escória (resíduos) de altos fornos. 15 O COMPOSTO ASFÁLTICO │ UNIDADE I Propriedades desejáveis dos agregados A seleção de um material agregado para uso em um pavimento de concreto asfáltico depende da disponibilidade, custo e qualidade do material, bem como do tipo de construção para a qual é pretendido. Para determinar se um agregado material é adequado para uso na construção de asfalto, deve-se avaliá-lo em termos das seguintes propriedades: Tamanho e classificação O tamanho máximo de um agregado é a menor peneira por meio da qual 100% do material deverá passar pela última peneira, conforme mostra a figura 3. O concreto asfáltico utilizado não deve ser determinado apenas pela agregação máxima de tamanho, mas também pela granulação desejada, obtida pela distribuição de grãos de tamanhos menores. Figura 3. Sequência do processo de peneiras granulométricas. Fonte: Bernucci et al. (2006). 16 UNIDADE I │ O COMPOSTO ASFÁLTICO Limpeza Algumas substâncias estranhas ou indesejadas podem tornar alguns materiais inadequados para compor as misturas utilizadas nos processos de produção de compostos para projetos de pavimentação. Robustez A robustez, ou dureza, é a capacidade de resistência do agregado a condições de esmagamento ou desintegração durante a preparação da mistura, aplicação, compactação ou propriamente as ações naturais de operação sob o carregamento de tráfego. Solidez Embora semelhante à resistência, a solidez é uma propriedade que confere capacidade ao agregado para resistir à deterioração causada por elementos naturais em seu ambiente natural de utilização, como os aspectos climáticos. Forma de partícula As formas de partículas do agregado influenciam diretamente na mistura do asfalto, conferindo aspectos de força e manejo de forma geral, bem como a densidade alcançada durante a compactação. Quando compactadas, as partículas irregulares, como pedras britadas, tendem a “bloquear” juntas e resistir ao deslocamento do material. Textura da superfície A força e o comportamento do pavimento são influenciados pelas características de textura da superfície preparada no solo. Uma textura áspera resulta em uma resistência maior do que uma superfície com textura suave. Embora agregados de face lisa sejam fáceis para revestir com mantas de asfalto, geralmente não são tão bons quanto as superfícies ásperas. Isso representa mais dificuldade de aderência do composto asfáltico em superfícies lisas. Absorção A porosidade de um agregado permite que ele absorva o asfalto de forma adequada, formando uma ligação perfeita com as partículas. Quanto maior o grau de 17 O COMPOSTO ASFÁLTICO │ UNIDADE I porosidade, melhor os níveis de absorção desejados, no entanto, dentro de um limite previamente estipulado. Decapagem Quando a manta de asfalto se separa do agregado por causa da ação da água, ocorre o que se conhece como decapagem. Agregados revestidos com muita poeira podem causar má ligação entre os componentes, o que resulta em decapagem. Os agregados prontamente suscetíveis à decapagem não são adequados para misturas de pavimentaçãoasfáltica, a menos que um agente aglomerante seja utilizado. 18 CAPÍTULO 2 Produção do asfalto A partir do refino do petróleo A maior parte de todo asfalto utilizado atualmente é obtido por processamentos de refino do petróleo bruto em plantas de produção especiais. Por questões estratégicas de localização, muitas refinarias são construídas em locais com facilidade de transporte ou de acesso a dutos de terminais marítimos. A definição do tipo de petróleo que pode apresentar melhores características para um asfalto, de acordo com as especificações de aplicação em obras de pavimentação, é realizada por análise dos resíduos de vácuo presentes no petróleo. No processo de análise das características do petróleo, ao menos cinco elementos de vácuo são verificados em diferentes temperaturas, e devem ser obtidos por pontos de ebulição verdadeiro (PEV). Quimicamente, os resíduos podem ser categorizados conforme os requisitos definidos pelas especificações brasileiras, americanas e europeias. Diferentes tipos de processos podem ser aplicados no refino de petróleos para a produção dos ligantes asfálticos. A destilação direta é o processo mais antigo, e pode ser executada em até dois estágios. Os petróleos com característica de base asfáltica, quase sempre relacionados ao petróleo pesado – com elevado teor de asfalto, tipo os de Bachaquero e Boscan, venezuelanos –, requerem somente um processo de destilação à vácuo para produzir um CAP com a consistência necessária para atender projetos de pavimentação. Os petróleos com características intermediárias, isto é, entre os pesados e mais leves, requerem duas etapas de processamento nos processos de destilação, formando o resíduo de vácuo, que, sob diferentes condições de pressão e temperatura, atendem às especificações necessárias para aplicação em projetos de pavimentação. As figuras 4, 5, 6 e 7 mostram esquemas dos processos de produção de asfaltos sob as diferentes formas apresentadas anteriormente. 19 O COMPOSTO ASFÁLTICO │ UNIDADE I Figura 4. Fluxo esquemático da produção de asfalto por uma etapa de destilação. Para sistema de vácuo Gasóleo leve Gasóleo pesado Forno Petróleo asfáltico Asfalto (CAP) Fonte: Tonial e Bastos (1995). Caso o petróleo obtido não apresente características de base asfáltica, sendo leve, tipo os do oriente médio, duas etapas do processo de destilação devem ser aplicadas: atmosférica e a vácuo. Figura 5. Fluxo esquemático da produção de asfalto por duas etapas de destilação. Gás combustível (GLP) Nafta leve Querosene Nafta leve Óleo diesel Torre atmosférica Forno Dessalgadora Petróleo Torre de vácuo Para sistema de vácuo Gasóleo leve Gasóleo pesado Asfalto (CAP) Forno Fonte: Tonial e Bastos (1995). 20 UNIDADE I │ O COMPOSTO ASFÁLTICO Os tanques dedicados à estocagem do asfalto (CAP) são disponibilizados nas usinas de refino das misturas e precisam de níveis automáticos para armazenagem. Antes que qualquer ligante seja adicionado no tanque, é imprescindível que os limites sejam obedecidos, assim como a verificação do tipo de material a ser adicionado, para que seja similar ao preexistente. Figura 6. Sistema esquemático da produção por mistura de resíduos de vácuo com alta e baixa viscosidade. Gás combustível (GLP) Para sistema de vácuo Gasóleo leve Gasóleo pesado Torre de vácuo Nafta leve Nafta pesado Querosene Óleo diesel Torre atmosférica Forno Dessalgadora Petróleo Torre atmosférica Gás combustível (GLP) Forno Para sistema de vácuo Gasóleo leve Gasóleo pesado Nafta leve Nafta pesado Querosene Óleo diesel Dessalgadora Petróleo Resíduo de vácuo de alta viscosidade Resíduo de vácuo de alta viscosidade Asfalto (CAP) Fonte: Tonial e Bastos (1995). O manuseio do asfalto (CAP) estocado deve ser feito em temperaturas inferiores em relação à temperatura de fluidez, considerando os limites para manter uma viscosidade adequada para que as ações necessárias possam ser operacionalizadas, dando sequência aos processos de mistura na linha de produção ou de transferência por sistemas de transportes. Como característica, as refinarias são compostas por torres de destilação, divididas por intervalos ou faixas de temperatura necessárias para a extração 21 O COMPOSTO ASFÁLTICO │ UNIDADE I de diferentes tipos de cortes do petróleo (gasóleos, naftas e querosene), antes da extração do asfalto. Por esse motivo, o asfalto é conhecido como um resíduo do petróleo, apesar desse termo ser aplicado em um tipo de material sem características específicas para uso, somente ao processo de refino. É importante destacar que o ligante asfáltico é um material que apresenta baixo nível de risco à saúde, o que implica em práticas e cuidados especiais para sua manipulação. Por seu manuseio ser sempre em elevadas temperaturas, torna-se necessária a utilização de equipamentos adequados para a proteção individual. Os vapores são emitidos, assim como as fumaças, são visíveis em temperaturas próximas de 150°C. Uma pequena quantidade de H2S pode ser acumulada em ambientes fechados, o que requer o uso de ventilação adequada. Figura 7. Esquema sistemático de refino de asfalto por mistura RASF e diluentes. Gás combustível (GLP) Para sistema de vácuo Gasóleo leve Gasóleo pesado Torre de vácuo Nafta leve Nafta pesado Dessalgadora Óleo diesel Torre atmosférica Forno Refinado Petróleo RV baixa viscosidade C3/C4 Reciclo Torre de recuperação de solvente Querosene Processo de desaromatização C3/C4 Reciclo Torre de recuperação de solvente Óleo desalfatado Torre exaustora Resíduo de vácuo C3/C4 Asfalto (CAP) Fonte: Tonial e Bastos (1995). 22 CAPÍTULO 3 Processo de destilação Características da destilação A destilação é realizada pelo aumento da temperatura do petróleo bruto em etapas distintas. Durante o processo de destilação, diferentes produtos são segregados, conforme a variação da temperatura aplicada. O asfalto é um composto refinado por destilação, em um processo no qual várias frações (materiais) são separadas do petróleo bruto, de acordo com a variação da temperatura, conforme mostra a figura 8. Figura 8. Processo típico de destilação do petróleo bruto. Gás Gasolina Querosene Diesel Gasóleo Asfalto 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 30 20 40 10 50 60 70 80 90 100 DESTILAÇÃO TÍPICA DO PETRÓLEO BRUTO Temperatura (°F) Percentual Destilado Fonte: Tonial e Bastos (1995). 23 O COMPOSTO ASFÁLTICO │ UNIDADE I As frações mais leves são separadas por destilação simples. As mais pesadas, geralmente chamadas de gasóleo, podem ser separadas apenas por combinação de aquecimento e aplicação de vácuo. No entanto, somente o composto asfáltico não pode ser destilado por essa combinação. Diferentes tipos de asfalto são necessários para diferentes aplicações. Para produzir compostos asfálticos que atendam a requisitos específicos, as refinarias precisam ter um controle das propriedades dos tipos de asfalto que produzem. Isto é frequentemente realizado por meio de diferentes tipos de mistura de petróleo bruto com vários tipos de materiais antes do processamento, de modo que o produto final tenha exatamente as características exigidas pelos clientes. Uma vez que o petróleo bruto é misturado com diferentes materiais, dois tipos de processo podem ser seguidos para a produção: destilação à vácuo e extrações com solvente. A destilação a vácuo envolve a separação do asfalto do petróleo aplicando calor e vácuo. No processo de extração por solvente, os gasóleos adicionais são removidos do petróleo, formando um asfalto residual. As especificações do blinder são baseadas em propriedades fundamentais que se originam das medições de variação das temperaturas reais de utilização, onde os problemas críticos ocorrem. Como exemplo, pode-se considerar umatemperatura extrema em um período médio de sete dias para obtenção da média dessa temperatura e definição das especificações do projeto do pavimento. Cimento asfáltico O asfalto é produzido em vários tipos e níveis que variam de sólidos, duros-quebradiços a quase líquidos, finos como água. A forma semissólida conhecida como cimento asfáltico é caracterizada por um material básico, usado em pavimentos de concreto asfáltico. Já o asfalto líquido é produzido quando o cimento asfáltico é misturado com destilados de petróleo, ou emulsionado com água e um agente emulsificante. Diferentes produtos podem ser fabricados pelo asfalto líquido para vários tipos de uso e aplicações. Concreto asfáltico O concreto asfáltico é conhecido por muitos nomes, dentre eles: asfalto de mistura quente, mistura de plantas, mistura betuminosa, concreto betuminoso e muitos outros. 24 UNIDADE I │ O COMPOSTO ASFÁLTICO É uma combinação de dois ingredientes primários – agregados e asfalto de cimento. Nesse caso, os agregados totalizam de 90% a 95% da mistura total em peso. Eles são misturados com 5% a 10% de cimento asfáltico para formar o concreto asfáltico. Os agregados e o asfalto são fabricados em uma planta de produção eficiente, capaz de produzir materiais conforme as características requeridas, dentro de diferentes tipos de especificação. Essas fábricas de asfalto contam com equipamentos variados, no entanto, alguns são comuns a diferentes tipos de materiais, tais como: recipientes frios para armazenamento de agregados; secadores para secagem e aquecimento dos agregados em diferentes temperaturas de mistura requeridas; moinhos de pug para combinar os agregados classificados aquecidos e cimento asfáltico líquido, de acordo com as fórmulas de mistura especificadas; além disso, têm ainda tanques para armazenagem dos asfaltos líquidos. O concreto asfáltico é transportado por caminhão para os locais de aplicação dos projetos de pavimentação, onde é espalhado de maneira que sua espessura fique uniforme, em seguida, recebe acabamento mecânico feito por máquina de compressão. A partir daí, o material é compactado no grau exigido por motores pesados e rolos autopropulsados, produzindo um pavimento com superfície lisa e bem compactada, conforme mostram as figuras 9 e 10. Figura 9. Transporte e aplicação do concreto asfáltico. Fonte: Bernucci et al. (2006). 25 O COMPOSTO ASFÁLTICO │ UNIDADE I Figura 10. Produto final, com superfície lisa e devidamente compactada. Fonte: Bernucci et al. (2006). Sob o aspecto conceitual, um pavimento é caracterizado por uma estrutura composta por múltiplas camadas de elementos sólidos de espessuras finitas, que são dispostas sequencialmente sobre uma superfície de terraplenagem. Suas propriedades visam atender técnica e economicamente aos diferentes esforços das dinâmicas de carga do tráfego de veículos para atender às condições de utilização, oferecendo segurança e conforto aos usuários. Tradicionalmente, a classificação do pavimento rodoviário segue duas características básicas: flexibilidade e rigidez. O mercado utiliza as nomenclaturas de pavimentos asfálticos e pavimentos de concreto-cimento (ou de cimento Portland). Suscetibilidade térmica As características físicas do asfalto são diretamente relacionadas com os níveis de temperatura. O conceito do ligante é fundamentado pela dispersão das moléculas polares no meio não polar, o que remete ao entendimento dos impactos diretos da temperatura nas propriedades dos ligantes asfálticos. Em condições de baixas temperaturas, as moléculas não compartilham das movimentações entre si, o que resulta em níveis elevados de viscosidade. Nesse caso, o comportamento dos ligantes fica próximo a um sólido. No entanto, conforme a temperatura se eleva, suas moléculas passam a se mover dentro de um fluxo interno de moléculas, fazendo baixar os níveis de viscosidade até chegar ao estado líquido em elevadas temperaturas. 26 UNIDADE I │ O COMPOSTO ASFÁLTICO A forma de avaliação da suscetibilidade térmica, ou seja, reverter as características conforme a variação da temperatura, é um dos parâmetros mais aplicados para classificar materiais ligantes. Os testes são realizados por meio de medições diretas ou indiretas sobre a densidade ou viscosidade sob variações extremas de temperatura. Dessa forma, o intervalo de transição entre os estados sólido e líquido sofre influência direta a partir da proporção dos elementos que constituem o ligante asfáltico e por suas interações. Todos os ensaios direcionados para avaliar os ligantes asfálticos em suas propriedades físicas devem utilizar uma temperatura especificada. Em alguns casos, devem ainda definir tempo e velocidade de carregamento, uma vez que se trata de um material termoviscoelástico. Apesar de os testes serem aplicados por diferentes países, todos seguem procedimentos padronizados. Claro que seguem especificações locais para caracterizar os comportamentos adequados do asfalto que atendam às características de seus respectivos projetos de pavimentação. A maioria dos países seguem medidas simples para essas avaliações, principalmente pela praticidade de execução nos próprios laboratórios durante as obras. Dentre as principais características verificadas estão: a dureza – que verifica, por meio do uso de uma agulha, o padrão de penetração presente na amostra do ligante utilizado; e resistência ao fluxo, que é obtida por meio de ensaios específicos para medir o nível de viscosidade do material. Além das duas principais especificações apresentadas, temos ainda alguns ensaios empíricos (aplicados em situação real) que, em princípio, objetivam verificar o desempenho atual do ligante asfáltico, projetando e estimando seu comportamento futuro nos pavimentos finalizados. No caso dos cimentos asfálticos, seus ensaios físicos buscam propriedades físicas correspondentes às seguintes categorias: durabilidade, consistência, segurança e pureza. Ensaio de penetração A penetração é o ensaio que verifica a profundidade atingida, em décimos de milímetro, de uma agulha específica e padronizada, por meio de sua penetração, durante cinco segundos, em uma amostra com características de volume e temperatura padronizados de cimento asfáltico. O processo de ensaio é realizado 27 O COMPOSTO ASFÁLTICO │ UNIDADE I por meio de três medidas individuais de penetração da agulha e seus resultados são apontados. A média obtida desses três valores é avaliada e comparada com os limites de especificação definidos por normas. Quanto menor for a penetração da agulha, maior a consistência física do CAP. A Norma NBR 6576/98 da ABNT é a especificação brasileira que valida esse tipo de ensaio. A figura 11 apresenta o equipamento responsável por executar esse tipo de ensaio, além de mostrar um esquema para as leituras de penetração da agulha. Figura 11. Equipamento manual para e medida da penetração e esquema do ensaio. As condições normais de ensaio são: - carga: 100 gramas - tempo: 5 segundos - temperatura: 25 °C Penetração da agulha 100gr 100gr Fonte: Tonial e Bastos (1995). A temperatura de penetração em 25 ºC é um padrão utilizado por todos os países para considerar as especificações do material cimento-asfáltico. A Comunidade Econômica Europeia, por meio da EM 12591/2000, define as especificações dos ligantes asfálticos, de modo que esse referencial técnico passou a vigorar por meio de acordo de aplicação entre todos os países participantes e categoriza nove classes de asfalto (de 20/30 até 250/330), conforme os resultados do ensaio de penetração. Atualmente esse ensaio também é adotado no Brasil para obtenção da classificação dos asfaltos CAP. 28 UNIDADE I │ O COMPOSTO ASFÁLTICO Ensaios de viscosidade A viscosidade confere consistência ao cimento asfáltico, por meio da resistência ao escoamento. Esse aspecto faz com que um líquido viscoso seja perfeitamente aderente entre duasplacas de vidros colocadas em paralelo, separadas por uma distância D qualquer. Aplicando-se uma força tangencial Ƭ na placa móvel (superior) por um determinado intervalo de tempo Δt, uma velocidade de deslocamento V é produzida em relação à placa fixa (inferior). A velocidade de deformação Δy/Δt do líquido é representada pelo deslocamento da deformação Δx, provocada em relação à distância D. Para os fluidos newtonianos é utilizada a seguinte relação (Equação 1): (Eq1.) As figuras 12 e 13 mostram, respectivamente, o esquema de atuação das forças sobre o material líquido e toda a representação matemática envolvida. Figura 12. Exemplo genérico das cargas de escoamento de um fluido newtoniano. Ƭ Área (A) Ƭ= Placa móvel Placa fixa Espessura do líquido (D) Fonte: Bernucci et al. (2006). 29 O COMPOSTO ASFÁLTICO │ UNIDADE I Figura 13. Abordagem matemática para o cálculo do escoamento de um fluido newtoniano. Tempo inicial (t0) Tempo final (tf) D Velocidade V= ∆ ∆ ∆t = tf - t0 X ∆X Força F ∆ = ∆ = = ∆ .∆ = ∆ ∆ α Fonte: Bernucci et al. (2006). A unidade adotada para coeficiente de viscosidade é o poise, uma homenagem ao físico francês Poiseuille. O processo de avaliação dessa propriedade é seguido pela utilização de um equipamento conhecido por viscosímetro de placas paralelas. O cálculo da viscosidade, em poise, é obtido multiplicando o tempo de escoamento (medido em segundos) pelo coeficiente de calibração do equipamento – viscosímetro (ABNT NBR 5847/2001). Ensaio de ponto de amolecimento O ensaio do ponto de amolecimento é um procedimento que objetiva apresentar uma medida empírica que busca identificar a temperatura que o asfalto amolece quando sofre aquecimento similar ao seu ambiente de aplicação, verificando, assim, suas condições de escoamento. É uma referência ao conhecido ponto de fusão, muito aplicado em países europeus. O procedimento desse ensaio consiste em colocar uma esfera de aço, com dimensões de volume e massa especificados, no centro de determinada amostra de asfalto confinada no interior de um anel metálico padronizado. Esse conjunto é inserido em um béquer com água. Em seguida, é aquecido em temperatura controlada de 5 ºC/minuto. Assim que o asfalto amolece e não consegue mais resistir ao peso da bola, ambos se deslocam para o fundo do béquer. A temperatura que provoca esse fenômeno é registrada e o teste segue 30 UNIDADE I │ O COMPOSTO ASFÁLTICO para a segunda amostra do mesmo material. Caso haja variação superior a 2 °C na diferença de temperatura entre os dois ensaios, deve-se refazê-lo. Esse procedimento é definido pela ABNT NBR 6560/2000. Ensaio de solubilidade Nesse ensaio, dissolve-se uma amostra do asfalto com um solvente, sendo em seguida filtrada por meio de um cadinho perfurado. A quantidade retirada de material do filtro de ensaio mostra o nível de impurezas presentes no cimento asfáltico – ABNT NBR 14855/2002. Existe ainda um ensaio para identificar a solubilidade de carbono, o que representa a medição da quantidade de betume na amostra de asfalto considerada. Essa verificação consiste em identificar o grau de pureza, ou teor de betume, do asfalto. Em média, essas purezas são consideradas aceitáveis em asfaltos de pavimentação, quando atingem um mínimo de 99,0%. O 1% restante de proporções insolúveis constituídas por impurezas. Ensaio de durabilidade As propriedades físicas do asfalto são afetadas conforme seu tempo de exposição. O envelhecimento é causado por um endurecimento, a curto prazo, quando seus agregados minerais são misturados por processos de aquecimento nas usinas. A longo prazo, o envelhecimento do ligante asfáltico ocorre naturalmente pela extensão da vida útil do pavimento, diante das diversas condições de aplicação de cargas e intempéries ambientais. Os ensaios necessários para verificar os aspectos de envelhecimento acelerado designados por fatores de utilização e ambientais objetivam simular a qualidade da usinagem do ligante. Para isso, é feito um ensaio de resistência aos efeitos do calor e do ar, ou simplesmente o símbolo ECA, como é designado pela ABNT NBR 14736/2001. 31 UNIDADE IIPAVIMENTOS ASFÁLTICOS CAPÍTULO 1 Tipos e características Tipos de pavimentos Pavimentos asfálticos Os pavimentos asfálticos apresentam características de revestimento compostos por misturas constituídas de agregados e ligantes asfálticos. Sua formação resulta de quatro camadas principais: » revestimento asfáltico; » base; » sub-base; » reforço do subleito. Os revestimentos asfálticos são compostos por camada de rolamento e camadas intermediárias. Algumas vezes, essas camadas são chamadas de binder, embora esse termo possa gerar alguma confusão, pois se origina de uma palavra inglesa utilizada para denominar um ligante asfáltico. Conforme as características do tráfego, as estruturas dos materiais disponíveis podem apresentar algumas camadas ausentes do modelo padrão. Essas camadas da estrutura são fixadas sobre as plataformas finalizadas após as etapas de encerramento dos cortes e aterros das estradas (ou subleitos), conforme mostra a figura 14. 32 UNIDADE II │ PAVIMENTOS ASFÁLTICOS Figura 14. Corte transversal de uma estrutura de pavimento asfáltico. Acostamento Base Camada de ligação ou binder Camada de rolamento Sub-Base Reforço do subleito Subleito Fonte: Bernucci et al. (2006). Pavimentos de concreto-cimento Os pavimentos caracterizados por concreto-cimento são aqueles caracterizados por revestimentos de cimento Portland, aplicados por estruturas de placas. Esses pavimentos apresentam espessuras variadas, fixadas de acordo com a resistência necessária para placas de concreto suportarem as cargas de flexão, sem comprometer a resistência das camadas dispostas nas subjacências. Em sua montagem, as placas de concreto apresentam a possibilidade de serem produzidas com ou sem barras de aço, conforme mostra a figura 15. Figura 15. Corte longitudinal do pavimento concreto-cimento. Placa de concreto Imprimação asfáltica ou lona plástica Barra de transferência (ou metade isolada) Juntas de retração Reservatório do selante Sub-base Comprimento das placas (usual entre 4 e 6 metros) Subleito Fonte: Bernucci et al. (2006). 33 PAVIMENTOS ASFÁLTICOS │ UNIDADE II É importante destacar que é normal haver uma subcamada do pavimento como uma sub-base para a estrutura, visto que as características de qualidade e resistência do material serão equivalentes à camada de sub-base dos pavimentos asfálticos. O revestimento asfáltico corresponde à camada superior do pavimento, que é destinada a resistir às forças e dinâmicas provenientes das ações do tráfego, compartilhando as cargas, de forma atenuada, com as camadas inferiores. Sua função elementar está relacionada com a impermeabilização do pavimento e melhoria nas condições de conforto e segurança das estradas e rodovias. A dinâmica das tensões e cargas sofridas pelo asfalto resultam em deformações e trincamento por fadiga nas diferentes camadas asfálticas. Esse aspecto pode, ainda, ser potencializado pelo surgimento de trincamentos causados por processos de envelhecimento no ligante asfáltico, por fatores associados à ação das intempéries da natureza. Grande parte dos problemas relacionados à deformação permanente pode ser atribuída ao tipo de revestimento asfáltico aplicado nos pavimentos. As camadas de base e sub-base, além dos reforços do subleito são de grande relevância para as estruturas dos pavimentos asfálticos. Como forma de conter os efeitos nocivos das diferentes cargas e tensões que provocam deformações nos fundamentos dos pavimentos, busca-se implementar uma combinação entre tipos específicos de materiais com variações nas espessuras das camadas aplicadas e, assim, melhorar a resposta por meio de conceitos da mecânica dos pavimentos(MEDINA, 1997). A figura 16 apresenta um corte que mostra a abordagem proposta pelo estudo das mecânicas de forças nos pavimentos. Figura 16. Esboço de tensões solicitantes em um sistema de camadas de pavimento. Raio σh1 σv3 σc σv1 Revestimento E1,µ1 Base E2,µ2 Sub-base E3,µ3 Subleito E4,µ4 Fonte: Albernaz (1997). 34 UNIDADE II │ PAVIMENTOS ASFÁLTICOS Os materiais de asfalto e seus agregados constituem os revestimentos e materiais asfálticos, e podem ser introduzidos de duas maneiras: por penetração ou por mistura. Quando ocorre por penetração, seus processos são executados por meio de diferentes formas de aplicação do material asfáltico, seguido por quantidades semelhantes de operações para espalhar e comprimir as camadas dos agregados com técnicas apropriadas de granulometria. Quando o processo é direcionado aos revestimentos por mistura, o asfalto e seus agregados são misturados antes dos processos de compressão. Se a mistura for realizada em uma usina, utiliza-se o termo pré-misturado para o processo. Se essa mistura prévia for feita no próprio local de aplicação, usa-se o termo pré-mistura na pista. Compactação do pavimento O processo de compactação de um pavimento de camada asfáltica visa melhorar a estabilidade física da mistura asfáltica, fazendo com que o nível de índice de vazios seja reduzido, assegurando o atendimento de uma superfície suave e com elevada condição de atendimento em sua vida útil. Por conceito, a espessura máxima apresentada por uma mistura asfáltica compactada é de 100 mm, em uma única vez, o que está diretamente associada com o nível de eficiência dos equipamentos compactadores disponíveis no mercado. Normalmente, em condições razoáveis, a média dessas espessuras fica em torno de 75 a 80 mm em uma única compactação. Para que o processo de compactação seja eficiente, algumas condições devem ser atendidas, em especial duas fundamentais: atenção com o confinamento na compactação e com a temperatura ideal da mistura asfáltica. O confinamento ideal é atingido quando a mistura asfáltica é disposta em todas as direções para que a compressão possa atingir todos os elementos uniformemente, estruturando seus agregados e eliminando os espaços vazios do composto. No confinamento, o molde e o compactador fazem o confinamento da mistura em diferentes pontos para ser compactada, não permitindo que escapem da ação da carga de compactação. Apesar de parecer simples, aplicar confinamento em espaços abertos requer técnica e alguns cuidados. Assim que uma camada asfáltica passa pelo processo de compactação, o confinamento das partes inferiores é garantido pela estabilidade das camadas subjacentes. 35 PAVIMENTOS ASFÁLTICOS │ UNIDADE II As misturas asfálticas em suas temperaturas ideais, quase sempre em estado líquido, tendem a fluir e apresentar deformações provocadas por maior lubrificação. De forma oposta, se a temperatura estiver muito baixa, afeta a característica do ligante asfáltico, que se torna mais plástico e pegajoso, impedindo a perfeita compressão da mistura. As temperaturas ideais de compactação variam conforme as características das misturas asfálticas, associadas à característica do ligante asfáltico utilizado. O aumento da eficiência na compactação dos pavimentos é obtido quando se opera em temperaturas próximas da faixa de limite ideal ou superior. A verificação do nível ideal de compactação é feita por dois ensaios que determinam, a partir da razão entre a massa específica da mistura compactada e a massa específica de projeto, se há homogeneidade e suavidade nas superfícies da camada compactada. A definição da massa específica pode ser feita de duas formas: removendo corpos de prova da camada compactada ou por meio de densímetros, conforme mostra o exemplo na figura 17. Figura 17. Aplicação do densímetro no solo. Fonte: Bernucci et al. (2006). 36 UNIDADE II │ PAVIMENTOS ASFÁLTICOS Os densímetros são colocados sobre a superfície da camada e, em poucos segundos, fornecem automaticamente a densidade característica do pavimento, que corresponde ao valor da massa específica da mistura do pavimento asfáltico, onde o equipamento foi posicionado. A suavidade, ou nível de regularidade, e a homogeneidade da superfície da camada são analisadas por meio de réguas e, também, por equipamentos do tipo perfilômetros. O processo para analisar a camada asfáltica geralmente compreende duas etapas de rolagem: de compactação e de acabamento. A fase de rolagem de compactação tem o propósito de alcançar a suavidade, a densidade e a impermeabilidade superficial da camada. Já a rolagem de acabamento objetiva corrigir as marcas deixadas pela rolagem anterior na superfície. 37 CAPÍTULO 2 Compactação do pavimento Tipos de compactadores Antes de iniciar as operações de pavimentação, todos os equipamentos necessários devem ser identificados e verificados quanto à conformidade com as especificações e os requisitos de qualidade contratados. A utilização de equipamentos adequados melhora as chances de sucesso na execução dos processos de pavimentação. Os principais equipamentos de pavimentação necessários para o atendimento de um contrato são, basicamente: rolos compactadores e caminhões de abastecimento de materiais, dispositivos de transferência de materiais e alargadores. Cada equipamento deve ser verificado antes do início das operações de pavimentação para garantir que suas condições de uso estejam em conformidade com os requisitos específicos dos contratos. A utilização de rolos compactadores se dá por dois tipos característicos de equipamento: estáticos e vibratórios. Para o processo de compactação, os rolos compactadores estáticos usam seu próprio peso para realizá-lo. Alguns desses equipamentos permitem até aumentar o peso com o auxílio de lastros, adicionando materiais dentro de tambores internos. Três tipos mais comuns de rolos compactadores estáticos são encontrados no mercado, sendo eles: rolos de pneus, rolos de três rodas e rolos de tandem. Os rolos de pneus possibilitam aplicação de ajustes adicionais por meio da pressão de calibração dos pneus. A figura 18 mostra os tipos de rolo de pneus e do rolo compactador de tandem. Figura 18. Exemplo dos tipos de rolos compactadores de pneus e de tandem. Fonte: Bernucci et al. (2006). 38 UNIDADE II │ PAVIMENTOS ASFÁLTICOS Os rolos compactadores vibratórios são caracterizados pela presença de tambores de aço giratórios, com pesos giratórios que emitem a vibração dos tambores para os pavimentos, criando forças dinâmicas que, em conjunto com seus próprios pesos, elevam as cargas do esforço de compactação no solo. A figura 19 mostra um exemplo de rolo vibratório. Figura 19. Exemplo de rolo compactador vibratório. Fonte: Bernucci et al. (2006). Processo de compactação O processo de compactação se torna mais eficiente a partir da aplicação de técnicas e padrões de execução dos rolos de compactadores. A definição do padrão adequado de aplicação dos compactadores de rolagem deve seguir como base uma pista-teste que utilize densímetros no monitoramento da densidade. Com isso, quatro parâmetros devem ser seguidos: » a quantidade de vezes que o compactador será passado para cobrir a largura da pista em execução; » a quantidade de repetições necessárias para atender ao nível de compactação estipulada pelo projeto da pavimentação; » a velocidade de aplicação dos rolos compactadores; » os limites corretos de temperatura do material que receberá as cargas de compactação por rolagem. 39 PAVIMENTOS ASFÁLTICOS │ UNIDADE II A figura 20 mostra um esquema de aplicação de rolagem com uma sequência que atende as faixas de 1 a 6, de um extremo ao outro da pista. Dessa forma, torna-se possível atingir a eficiência e a uniformidade necessárias para garantir níveis desejados de densidade e suavidade da superfície, dentro de um esforço de produção adequado. Figura 20. Esquema de aplicação de rolagem de compactaçãouma camada asfáltica. 1 2 3 4 5 6 7 Direção da compactação Largura da pista Borda externa Fonte: Bernucci et al. (2006). A definição do número de vezes que devem ser passadas as rolagens para atender a largura total da pista é obtida a partir da comparação entre a largura do rolo compactador aplicado e a largura total da pista Desse modo, um limite mínimo de sobreposição é garantido, variando de 150mm até a metade da largura do rolo de compactação, conforme mostra a figura 21. Figura 21. Exemplo de aplicação do padrão de sequências de rolagem. 1 2 3 4 5 Largura da pista Largura do compactador Sobreposição mínima de 150mm Fonte: Bernucci et al. (2006). 40 UNIDADE II │ PAVIMENTOS ASFÁLTICOS Caso haja alteração na inclinação transversal da pista em relação ao eixo longitudinal, o padrão deverá ser modificado de forma a garantir a mesma quantidade de passagens do rolo por tramo inclinado, como mostra a figura 22. Figura 22. Exemplo de aplicação do padrão de sequência de rolagens com inclinação transversal no eixo longitudinal da pista. 1 2 3 4 5 6 Pista Pista Mudança de inclinação transversal Fonte: Bernucci et al. (2006). Caso não haja confinamento lateral na camada que se deseja compactar, deve-se buscar um ajuste nas passagens do rolo para conter o escorregamento lateral do material asfáltico. Assim, a adoção de uma sobreposição de aproximadamente 300 mm torna o confinamento aceitável. Para que o processo de compactação seja eficiente, é fundamental que a passagem dos rolos compactadores possa cobrir toda a largura da pista, independentemente da quantidade de vezes que os rolos precisem passar. Porém, deve-se garantir que a temperatura do material asfáltico esteja dentro dos limites de operação ideais para a execução do trabalho. Esse aspecto é garantido quando os compactadores operam próximos da vibroacabadora. Diversos fatores influenciam na variação da temperatura da mistura e podem afetar o tempo das operações de rolagem, como mostra o quadro 2. Quadro 2. Aspectos que impactam no tempo do processo de compactação por rolagem. Principais fatores que afetam o tempo de rolagem Permite mais tempo Permite menos tempo Espessura da camada em execução Espessa Delgada Temperatura da mistura em compactação Alta Baixa Temperatura da superfície da camada subjacente Alta Baixa Fonte: Bernucci et al. (2006). 41 PAVIMENTOS ASFÁLTICOS │ UNIDADE II O processo de compactação por rolagem pode ter seu início a partir da aplicação de rolos compactadores (estáticos ou vibratórios). O número de aplicações é definido de acordo com o nível de compactação desejado, que pode ser obtido pela garantia da temperatura ideal de aplicação, dentro dos limites de trabalho. O acabamento é garantido pela rolagem de tandem lisos e estáticos. Tratamentos superficiais por penetração A aplicação de tratamentos superficiais por processos de penetração é feita pela combinação entre o espargidor, caminhão responsável por distribuir os ligantes asfálticos, e o distribuidor de agregados. As etapas envolvidas nesse processo contemplam: aplicação dos ligantes, espalhamento dos agregados, homogeneização do espalhamento e compactação, conforme mostram as figuras 23, 24, 25 e 26. Figura 23. Aplicação da pintura ligante. Fonte: Bernucci et al. (2006). O espargidor aplica a mistura ligante asfáltica de forma homogênea e controlada. Seu objetivo é assegurar a uniformidade nas camadas. O processo de tratamento superficial por penetração é seguido por uma etapa inicial de varredura para eliminar partículas de pó da pista, ou imprimada, caso seja a aplicação sobre uma base. 42 UNIDADE II │ PAVIMENTOS ASFÁLTICOS Figura 24. Aplicação dos agregados. Fonte: Bernucci et al. (2006). Em seguida, aplica-se a quantidade especificada de ligante asfáltico e, imediatamente, os agregados. A temperatura ideal de aplicação é definida pela relação viscosidade-temperatura. Figura 25. Espalhamento dos agregados. Fonte: Romanelli (2017). 43 PAVIMENTOS ASFÁLTICOS │ UNIDADE II Figura 26. Compactação preliminar. Fonte: Bernucci et al. (2006). A etapa de compressão do agregado é executada logo após sua disponibilização e homogeneização na pista, iniciando pelas laterais e avançando para o eixo central. Em trechos de tangente de curvas, deve-se aplicar sempre na lateral mais baixa, progredindo para a lateral mais alta, onde cada passagem do rolo deve sobrepor, pelo menos, metade da faixa lateral. Caso seja necessária a aplicação de um tratamento superficial duplo, deve-se fazer a operação de uma segunda camada exatamente conforme a primeira. No caso de um tratamento superficial triplo, repete-se mais uma vez a execução da primeira camada. Pode-se, ainda, identificar a necessidade de aplicação de uma capa selante para proteger os tratamentos superficiais. Nesse caso, o ligante utilizado para formar essa capa quase sempre é um preparo da emulsão asfáltica diluída com água que, em seguida, é aplicada e coberta por um tipo de agregado de areia ou pó-de-pedra, sendo finalizada pela etapa de compressão. Entretanto, antes da aplicação do ligante, é fundamental a limpeza da superfície com uma vassoura de arrasto sobre a última camada de agregado. Caso o ligante aplicado seja de cimento asfáltico, a liberação de operação do tráfego só deve ser permitida após a finalização de todos os processos de compactação, por meio da aplicação da emulsão asfáltica. A figura 27 mostra um esquema sintetizado de todas as etapas. 44 UNIDADE II │ PAVIMENTOS ASFÁLTICOS Figura 27. Síntese das etapas do processo de recuperação. Fase1: Limpeza da base do pavimento Varredura mecânica Fase 2: Aplicação do ligante – caminhão espargidor. Fase 3: Aplicação do agregado – caminhão espalhador. Fase 4: Compactação por rolos pneumáticos autopropulsores. Fase 5: Reabastecimento dos caminhões espargidores para atendimento da continuidade da Fase 2. Fonte: Bernucci et al. (2006). 45 CAPÍTULO 3 Avaliação Funcional dos Pavimentos Nível de serventia O principal propósito de um projeto de pavimentação é assegurar a trafegabilidade frente às diferentes condições climáticas de qualquer período ou estação do ano, garantindo conforto e segurança aos usuários. Para isso, a construção de um alicerce estrutural, conhecido por pavimento sobre o subleito do solo, torna possível suportar as diferentes dinâmicas provocadas pelas cargas dos veículos, distribuindo as condições de suas camadas de constituição até o subleito (CRONEY, 1977). Isso restringe as tensões e deformações de maneira que assegure um desempenho desejado para as vias, por longos períodos de tempo. Esse desempenho requerido pelo conjunto de camadas até o subleito está diretamente associado com características que conferem capacidade de suporte a cargas e durabilidade adequada a padrões de especificação para obras direcionadas ao tráfego, bem como níveis de conforto e a segurança para atender os usuários. Os principais desafios em projetos de pavimentos residem em questões de conceber e cumprir as demandas das obras de engenharia para as funcionalidades solicitadas. Em paralelo, busca-se atender os aspectos econômicos, de modo que as restrições dos orçamentos sejam observadas e atendidas. Dessa forma, entende-se que o atendimento das necessidades dos usuários também significa entregas econômicas nos custos de transporte. Alguns modelos de desempenho empíricos apresentam correlações entre os custos de operação das obras e as irregularidades presentes em determinado pavimento (GEIPOT, 1981; ROBINSON, 1986). O processo de avaliação funcional direcionada a um pavimento objetiva verificar o nível de conforto proporcionado por esse pavimento ao rolamento do tráfego. O método mais antigo utilizado para definir essa questão funcional, de forma sistemática, foi elaborado por Carey e Irick (1960), sob o nome de serventia. Inicialmente foi aplicadode forma experimental nas pistas da American Association of State Highway Officials (AASHO). Utilizou-se uma escala com valores de 0 a 5, caracterizando a média de valores atribuídos pela análise de avaliadores que verificavam o nível de conforto proporcionado por um trecho de rolamento a um veículo. 46 UNIDADE II │ PAVIMENTOS ASFÁLTICOS Os níveis de avaliação da escala de serventia estão relacionados a cinco níveis de classificação, Valor de Serventia Atual (VSA) do Departamento Nacional de Integração de Transportes (DNIT) 009/2003-PRO (DNIT, 2003), conforme mostra o quadro 3. Quadro 3. Escala dos níveis de serventia. Padrão de conforto ao rolamento Avaliação (faixa de notas) Excelente 4 a 5 Bom 3 a 4 Regular 2 a 3 Ruim 1 a 2 Péssimo 0 a 1 Fonte: DNIT (2003). O VSA de determinado tipo de pavimento tende a diminuir ao longo de sua vida útil. Dois aspectos principais contribuem para essa redução do VSA: o tráfego em si e as diferentes intempéries climáticas. Esse comportamento da serventia em função do tempo de vida de um pavimento pode ser melhor entendido por meio da figura da via, mostrada esquematicamente na figura 28. Figura 28. Esquema de variação da serventia em função do tempo ou tráfego. Serventia Tráfego ou Tempo 1 2 5 Limite de aceitabilidade Limite de trafegabilidade Curva de desempenho Fonte: DNIT (2003). A avaliação é realizada a partir do registro de todos os tipos de veículos que cruzam o trecho especificado relacionando a variação do clima no período que os registros foram executados. Considerando a dinâmica de cargas do tráfego, qualquer avaria facilita a entrada de água. Com isso, a evolução de avarias provoca trincas, o que acentua o decréscimo do valor da serventia. Após ações 47 PAVIMENTOS ASFÁLTICOS │ UNIDADE II corretivas de manutenção, o valor de serventia retorna a níveis melhores, podendo atingir os níveis iniciais conferidos ao pavimento. Esse cenário pode ser representado pela figura 29. Figura 29. Comparativo entre VSA inicial e após manutenção. Logo após a execução Manutenção Período aconselhável para a manutenção corretiva Tráfego ou tempo VSA 5 4 3 2 1 Fonte: DNIT (2003). É muito importante destacar que a manutenção em pavimentos asfálticos não parte somente de aspectos funcionais ou estruturais, de forma que se aproxime do limite de aceitabilidade. É fundamental estipular um plano estratégico de ações periódicas que contemplem diferentes formas de manutenção preventiva em paralelo. Esse entendimento objetiva minimizar o decréscimo das condições de desgaste das superfícies. Algumas técnicas aplicadas contemplam simplesmente a selagem de trincas ou novas aplicações de camadas asfálticas delgadas. Assim, deve-se definir um calendário periódico de serviços de conservação em locais específicos, abrangendo limpeza e preservação dos dutos de drenagem, de faixas de acostamentos e áreas limites à estrada. Irregularidade longitudinal Problemas relacionados à irregularidade longitudinal surgem de um somatório de diferentes desvios provocados na superfície de um pavimento que, comparado 48 UNIDADE II │ PAVIMENTOS ASFÁLTICOS a um plano de referência do projeto geométrico do pavimento, afeta diretamente a dinâmica e a estabilidade dos veículos. Isso provoca efeitos dinâmicos nas diferentes cargas aplicadas no solo, e compromete os níveis de qualidade apresentados pelo rolamento e por sua drenagem superficial ao longo da via. Um índice internacional é designado para medir a irregularidade de uma rodovia. Esse índice é conhecido por International Roughness Index (IRI), ou Índice de Irregularidade Internacional, que é um indicador estático, medido por m/km para quantificar os números de desvios apresentados pela superfície do pavimento em comparação com as especificações iniciais do seu projeto. A figura 30 apresenta os intervalos de variação do IRI sob diferentes situações. Figura 30. Faixas de variação do IRI de acordo com diferentes situações. 2 4 6 8 10 12 14 16 50 km/h 60 km/h 80 km/h 100 km/h 8,0 4,0 3,5 2,5 1,5 2,0 3,5 6,0 10,0 11,0 Erosões e grandes deformações Imperfeições superficiais Uso normal Pistas de aeroportos e autoestradas Pavimentos novos Pavimentos antigos Estradas não pavimentadas com manutenção Pavimentos deteriorados Estradas não pavimentadas sem manutenção IRI Fonte: DNIT (2003). As irregularidades podem ser verificadas por meio de medidas topográficas ou por diferentes equipamentos tipo resposta, específicos para avaliar o perfil longitudinal, por meio do somatório de desvios identificados a partir dos eixos de um veículo em relação à sua suspensão. A aplicação dessa terminologia é relacionada com o fato desses tipos de equipamentos focarem mais o efeito das irregularidades que afetam os veículos, do que propriamente os aspectos naturais das regularidades em si. 49 PAVIMENTOS ASFÁLTICOS │ UNIDADE II De acordo com Sayers e Karamihas (1998), as seguintes classificações são obtidas por meio desses equipamentos: » Avaliações diretas: › por equipamentos de classe I – fazem levantamento topográfico com foco no perfil longitudinal, realizado por mira e nível (DNER-ES 173/86); › por equipamentos de classe II – fazem o levantamento por meio do perfil longitudinal sem nenhum contato com o pavimento. » Avaliações indiretas: › por equipamentos de classe III – empregados para realizar levantamento de trechos curtos. » Avaliações subjetivas: › por serventia, seguindo o desgaste em função do tempo ou do tráfego. 50 UNIDADE IIIANÁLISE DOS PAVIMENTOS CAPÍTULO 1 Avaliação de superfície Defeitos de superfície Os defeitos de superfície podem ser definidos por danos ou deteriorações ocorridas ao longo da superfície dos pavimentos asfálticos. Esses danos podem ser identificados facilmente e classificados de acordo com uma terminologia normatizada pelo DNIT 005/2003 (DNIT, 2003). O processo de levantamento dos defeitos de determinada superfície objetiva avaliar o nível de conservação dos pavimentos asfálticos, tendo embasamento em diagnósticos que registram a situação funcional para atender à definição de soluções técnicas específicas e adequadas para indicar melhores alternativas de recuperação para o pavimento danificado. O conjunto de imperfeições de determinado trecho de pavimento pode ser expresso por índices que hierarquizem prioridades ou alternativas de intervenção. Erros de origem de projetos são gerados a partir de diferentes fatores. Em muitos casos, são associados à dificuldade de previsão da carga real do tráfego que irá fluir no período de projeto. Essa situação, muitas vezes, é provocada por falta de análise de dados para atender ao planejamento regional, levando ao erro de produção e programação. A dificuldade abrange, ainda, estimar o volume real de tráfego para o projeto, além do mapeamento das vias alternativas por questões tarifárias associadas à cobrança de pedágios. Deve-se, ainda, incluir as falhas de prognóstico para a complexidade de prever os excessos de carga, normalmente praticados em diversas rodovias brasileiras que não apresentam controle por balanças. 51 ANÁLISE DOS PAVIMENTOS │ UNIDADE III Para classificar os diferentes tipos de defeitos, a Norma DNIT 005/2003 – TER descreve os tipos de pavimentos flexíveis e semirrígidos, e as terminologias para a elaboração do cálculo de indicador do nível de qualidade em superfícies do pavimento, ou Índice de Gravidade Global (IGG): » Fendas (F) – são aberturas geradas na superfície asfáltica, que podem ser classificadas em (Figuras 31 a 33): › Fissuras – para aberturas perceptíveis a olho nu, a distância inferior a 1,5 m. › Trincas – quando essa abertura é superior à abertura da fissura. As fendas são defeitos relevantes para os pavimentos asfálticos e, dependendo da gravidade, podem ser subdivididas em: » classe 1– abertura inferior a 1 mm; » classe 2 – abertura superior a 1 mm; » classe 3 – abertura superior a 1 mm, com erosão nas bordas. Figura 31. Diferentes tipos de trincas. Trincas isoladas curtas longitudinais (TLC) Trincas longitudinais Longas (TLL) Fonte: Bernucci et al. (2006). Figura 32. Diferentes tipos de trincas. Trincas de retração (TRR) Fonte: Bernucci et al. (2006). 52 UNIDADE III │ ANÁLISE DOS PAVIMENTOS Figura 33. Diferentes tipos de trincas. Trincas de bloco com erosão (TBE) Trincas de bloco sem erosão (TB) Fonte: Bernucci et al. (2006). » Afundamentos (A) – danos derivados de deformações de caráter permanente no revestimento asfáltico ou em suas camadas subjacentes, inclusive no subleito (Figuras 34 e 35). Figura 34. Exemplos de afundamentos por consolidação (trilha de rota e localizado). Trincas de retração (TRR) Fonte: Bernucci et al. (2006). Figura 35. Exemplos de afundamento de plástico e escorregamento de massa. Afundamento plástico nas trilhas de roda (ATP) Escorregamento de massa (E) Fonte: Bernucci et al. (2006). 53 ANÁLISE DOS PAVIMENTOS │ UNIDADE III » Corrugação e ondulações transversais (O) – são deformações transversais ao eixo central da pista. Geralmente provocam depressões intercaladas de elevações, variando de alguns centímetros até dezenas de centímetros (Figura 36). Figura 36. Exemplo de corrugação. Fonte: Bernucci et al. (2006). » Exsudação (EX) – provocada pelo excesso de ligante na superfície do pavimento, sendo identificada também por manchas escurecidas, causadas, em geral, pelo excesso do mesmo material da massa asfáltica, conforme figura 37. Figura 37. Exemplos de exsudação. Fonte: Bernucci et al. (2006). 54 UNIDADE III │ ANÁLISE DOS PAVIMENTOS » Desgaste ou desagregação (D) – desprendimento de materiais agregados da superfície do pavimento ou, ainda, pela perda de mástique nos agregados, conforme figura 38. Figura 38. Exemplos de desgaste ou degradação. Fonte: Bernucci et al. (2006). » Panela ou buraco (P) – cavidade que surge no revestimento asfáltico, resultante ou não de problemas nas camadas subjacentes, conforme mostra a figura 39. Figura 39. Exemplos de panelas. Fonte: Bernucci et al. (2006). » Remendos (R) – defeito relacionado à ação de conservação da superfície do pavimento, resultante do preenchimento das panelas ou buracos com massa asfáltica, conforme mostra a figura 40. 55 ANÁLISE DOS PAVIMENTOS │ UNIDADE III Figura 40. Exemplos de remendos. Fonte: Bernucci et al. (2006). Embora não gerem problemas ou prejuízos aos indicadores do tipo IGG, alguns outros defeitos não são considerados relevantes, mas devem ser considerados para a análise de respostas de restauração, sendo eles: polimento de agregados, escorregamento do revestimento asfáltico, falhas do bico espargidor, bombeamento de finos, desnível entre pista e acostamento, trincas distintas das citadas acima, marcas na superfície, entre outros. Avaliação de superfície pelo IGG As diferentes condições de superfície em pavimentos asfálticos devem ser constantemente avaliadas sob diversos aspectos que geram defeitos, buscando-se entender suas origens ou motivos causadores. Com o propósito de qualificar as características físicas das superfícies dos pavimentos, alguns indicadores foram definidos para classificar seus níveis gerais de estado. O DNIT, por meio da Norma DNIT 006/2003 – PRO, define um método de identificação e levantamento sistemático dos defeitos de superfície, na qual atribui um indicador, o Índice de Gravidade Global (IGG), para ser adotado por projetos de reforços. Em sistemas de gestão de manutenção de pavimentos, utiliza-se, normalmente, a norma DNIT 007/2003 – PRO. No entanto, algumas vezes, a identificação dos defeitos e a forma de aplicação do cálculo de IGG precedem a necessidade de levantamento estrutural para melhor contextualizá-lo. Para identificar os tipos de defeitos nas superfícies dos pavimentos, são aplicadas anotações das ocorrências em planilhas, identificando o material para a demarcação das estacas e das áreas onde serão realizadas as pesquisas, assim como a aquisição de uma treliça metálica para executar a análise do afundamento nas trilhas de roda em todas as áreas verificadas. 56 UNIDADE III │ ANÁLISE DOS PAVIMENTOS O IGG não é definido para avaliar todas as áreas do pavimento, mas deve identificar situações por amostra em algumas áreas e distâncias previamente especificadas pelo DNIT. Estações são trechos inventariados nas rodovias com tipo de pista simples a cada 20 m, alternando entre as diferentes faixas, portanto, para ser mais exato, a cada 40 m. Em rodovias de pista dupla, deve-se considerar a cada 20 m, somente nas faixas mais solicitadas pelo tráfego de cada uma das pistas. A superfície a ser avaliada corresponde a exatos 3 m antes e 3 m após cada estaca, totalizando uma área de 6 m de extensão em cada estação e largura da faixa a ser avaliada. A figura 41 mostra um esquema dessas estações em pista simples. Figura 41. Esquema de demarcação de áreas de inventário de defeitos no pavimento. Estação Pista de rolamento 20m 20m 6m 6m 6m Fonte: DNIT (2003). Anotam-se na planilha a terminologia e as codificações dos defeitos apresentados pelas áreas delimitadas. É importante verificar que não se dá importância à área atingida por determinado defeito, mas sua ocorrência não pode deixar de ser verificada. De posse dos dados obtidos, segue-se para uma análise prévia, subdividindo a via em segmentos com características ou defeitos semelhantes, identificando em seguida as características dos defeitos e suas respectivas avaliações. O quadro 4 mostra um exemplo de planilha de cálculos utilizada para avaliar o IGG de determinado trecho de pavimentação. 57 ANÁLISE DOS PAVIMENTOS │ UNIDADE III Quadro 4. Exemplo de planilha utilizada para o cálculo do IGG. Tipo Natureza do defeito Frequência absoluta Frequência relativa Fator de ponderação Índice de gravidade individual 1 (FCI) F, TTC, TTL, TLC, TLL, TRE 3 30,00% 0,2 6,00 2 (FCII) J, TB 2 20,0% 0,5 10,00 3 (FCIII) JE, TBE 3 30,0% 0,8 24,00 4 ALP, ATP 3 30,0% 0,9 27,00 5 O, P, E 0 0,0% 1,0 0,00 6 Ex 0 0,0% 0,5 0,00 7 D 5 50,0% 0,3 15,00 8 R 0 0,0% 0,6 0,00 9 F = (TRI + TRE)/2 em mm TRI = 0,2 TRE = 1,0 F = 0,6 0,15 10 FV = (TRIv + TREv)/2 TRIv = 0,18 TREv = 1,33 FV = 0,76 0,76 Número de estações inventariadas 10 IGI = (F x 4/3) quando F ≤ 30 IGI = FV quando FV ≤ 50 Índice de gravidade global 83 IGI = 40 quando F > 30 IGI = 50 quando FV > 50 Fonte: DNIT (2003). A norma DNIT 007/2003 – PRO define a utilização de um fator de ponderação estipulado para os defeitos, ou seja, verifica a gravidade desse defeito e seu impacto sobre os demais, o Índice de Gravidade Individual. O cálculo IGI é expresso pela seguinte fórmula (Equação 2): IGI = fr.fp (Eq. 2) Onde: » IGI = Índice de Gravidade Individual de cada tipo de defeito; » fr = frequência relativa; » fp = fator de ponderação. Para aplicação do cálculo do IGI em defeitos de afundamento em trilhas de roda, deve-se considerar a média F dos afundamentos (segundo a Norma, flechas) e a média FV das variâncias das flechas da seguinte forma (Equações 3 e 4): (Eq.3) (Eq.4) 58 UNIDADE III │ ANÁLISE DOS PAVIMENTOS Onde: » FRE = flecha na trilha externa de cada estação do segmento; » FRI = flecha na trilha interna de cada estação do segmento; » i = primeira estação do segmento; » j = última estação do segmento; » F = média aritmética da média das flechas na trilha externa e da média das flechas na trilha interna do segmento; » FREv = variância das flechas medidas na trilha externa do segmento, considerando todas as estações de i a j; » FRIv = variância
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