Estradas e Pavimentação I

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CATÓLICA DE SANTA CATARINA EM JOINVILLE
ENGENHARIA CIVIL
PAVIMENTOS FLEXIVEIS
BARBARA MARQUES DA ROSA
RUY HULDORICO SOUZA JUNIOR
JOINVILLE – SC
ABRIL 2016
BARBARA MARQUES DA ROSA
RUY HULDORICO SOUZA JUNIOR
INTRODUÇÃO
PAVIMENTO
Pavimento é uma estrutura que possui a função de propiciar uma superfície de rolamento que atenda a requisitos de conforto e segurança para o trafego, nas velocidades operacionais da via. Ainda, segundo o Manual do DNIT (pag.36, 2006) “O pavimento é uma superestrutura constituída por um sistema de camadas de espessuras finitas, assentadas sobre um semi-espaço considerado teoricamente como infinito (infraestrutura ou terreno de fundação) a qual é designada de subleito.”
De modo geral temos que, Segundo a NBR-7207/82 da ABNT :
“O pavimento é uma estrutura construída após terraplenagem e destinada, econômica e simultaneamente, em seu conjunto, a: 
a) Resistir e distribuir ao subleito os esforços verticais produzidos pelo tráfego; 
b) Melhorar as condições de rolamento quanto à comodidade e segurança; 
c) Resistir aos esforços horizontais que nela atuam, tornando mais durável a superfície de rolamento." 
Antes de analisar os tipos de pavimentos existentes, temos que entender sua funcionalidade. Todo o pavimento é solicitado por uma crga de veiculo Q (Peso do veiculo) que se desloca com uma velocidade V sobre uma estrada, recebendo uma tensão vertical  σ (compressão) e uma tensão horizontal  τ (cisalhamento), como mostra a Figura 1.
FIGURA 01: Pavimento recebendo as cargas provenientes do veiculo
Fonte: http://docplayer.com.br/docs-images/27/10835988/images/71-0.png
Desta forma, quanto mais variada forem as camadas que compõe o pavimento, estas terão a função de “diluir” a tensão vertical aplicada a superfície, assim fazendo com que uma parcela bem menor da tensão superficial seja recebida pelo sub-leito.
Com isto, pode-se classificar a estrutura de um pavimento em:
Pavimento Flexivel;
Pavimento Rigido;
Pavimento Semi-Rigido;
Pavimentos Flexiveis
Este tipo de pavimento é constituído por camadas que não trabalham à tração. Normalmente são constituídos de revestimentos betuminoso delgado (asfalto) sobre camadas puramente granulares. Sua capacidade de suporte é caracterizada pela distribuição de cargas em um sistema de camadas superpostas, onde as de melhor qualidade encontram-se mais próxima da carga aplicada, como mostra o corte transversal de um pavimento flexível na Figura 02.
Figura 02: Estrutura de pavimento flexível
Fonte: http://docplayer.com.br/docs-images/24/3674819/images/2-0.jpg
2.2 Pavimentos Rigidos
Ao contrário dos pavimentos flexíveis, os pavimentos rígidos são constituídos por camadas que trabalham essencialmente a tração. Desta forma, seu dimensionamento se da nas propriedades resistentes de placas de concreto (CP) sendo apoiadas em uma camada de transição, chamada de sub-base. Este tipo de pavimento são pouco deformáveis, sendo assim sua vida útil é maior.
A determinação da espessura é obtida com a resistência à tração do concreto, sendo feitas considerações em relação a fadiga, coefieicnete de reação do sub-leito e cargas aplicadas. A Figura 03 mostra o corte transversal de um pavimento rígido.
Figura 03 : Estrutura de um pavimento rígido.
Fonte: http://docplayer.com.br/docs-images/23/2014573/images/27-0.png
Pavimento Semi-Rigido
O pavimento classificado como semi-rigido é uma situação intermediaria entre os pavimentos flexíveis e rígidos. Quando tem-se uma base cimentada sob o revestimento betuminoso, o pavimento é dito semi-rigido. O pavimento reforçado de concreto asfáltico sobre a placa de concreto é considerado como pavimento composto.
Segundo MEDINA (1997), 
“perde-se o sentido a definição das camadas quanto às suas funções específicas e distintas umas das outras, à medida que se passou a analisar o pavimento como um sistema de camadas e a calcular as tensões e deformações. A partir daí começou-se a considerar a absorção dos esforços de tração pelas camadas de rigidez como o concreto asfáltico.”
PAVIMENTOS FLEXIVEIS
o revestimento asfáltico presente na composição de pavimentos flexíveis é uma das soluções mais tradicionais e utilizadas na construção, manutenção e recuperação de estradas e rodovias. Segundo dados da ABEDA (Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfalto), mais de 90% das rodovias nacionais pavimentadas possuem seu revestimento o asfalto.
A estrutura do pavimento flexível asfáltico é composto por quatro camadas principais:
Revestimento de base asfáltica;
Base;
Sub-base;
Reforço do subleito;
Porem alguns fatores podem fazer com que o revestimento seja composto por uma camada de rolamento e camadas intermediarias ou de ligações, sendo estes fatores:
Intensidade e tipo de trafego;
Solo existente;
Vida útil do subleito;
O asfalto utilizado pode ser fabricado em usina especifica ou ate mesmo preparado na própria pista, quando utilizado para tratamentos superficiais. Alem da forma de produção, os revestimentos asfálticos podem ser classificados quanto ao tipo de ligante utilizado: a quente com o uso de concreto asfáltico (Concreto Betuminoso Usinado a Quente) ou a frio com o uso de emulsão asfáltica.
No Brasil, o modo mais empregado é o CBQU (Concreto Betuminoso Usinado a Quente) pois trata-se de um composto de mistura de agregados de diversos tamanhos e cimento sfaltico, sendo estes aquecidos a temperatura determinado, o que lhe agrega função da característica viscosidade-temperatura do ligante.
Porem, se deseja-se um método mais econômico, tem-se as misturas asfálticas usinadas a frio, que são indicadas para revestimentos de ruas e estradas de baixo volume de trafego ou ainda como camada intermediaria (com concreto asfáltico superposto) e em operações de conservação e manutenção. 
Tipos de revestimento
As misturas asfálticas a quente podem ser subdivididas pela granulometria dos agregados e filer (Material de enchimento). De modo geral, existem três tipos de revestimento asfáltico mais empregados, que são concreto asfáltico de graduação densa, a mistura de graduação aberta e a mistura de graduação continua.
Concreto Asfaltico de Graduação Densa
Possuindo granulometria continua e bem graduada de forma a proporcionar uma composição com poucos vazios, os concretos asfálticos usinados a quente são os mais utilizados. Tendo suas propriedades muito sensíveis a variação do teor de ligante asfáltico, este ligante quando em excesso ou falta, pode provocar deformações permanentes e de perda de resistência, levando a formação de trincas.
Mistura de Graduação Aberta
Tendo curva granulométrica uniforme com agregados quase todos do mesmo tamanho, este tipo se difere por manter uma grande porcentagem de vazios com ar não preenchidos devido a pequenas quantidades de filer, de agregado miúdo e de ligante asfáltico. Com isto, este revestimento se torna drenante, uma vez que possibilita a percolação da agua no interior da mistura asfáltica. Este tipo de mistura é altamente empregada quando se deseja aumentar a aderência pneu-pavimento sob a chuva.
Mistura de Graduação Continua
Os revestimentos desse tipo têm maior quantidade de grãos de grandes dimensões em relação aos grãos de dimensões intermediárias, completados por certa quantidade de finos. O resultado é um material mais resistente à deformação permanente com o maior número de contatos entre os agregados graúdos. Enquadra-se nessa categoria o Stone Matrix Asphalt (SMA), geralmente aplicado em espessuras variando entre 1 cm, 5 cm e 7 cm e caracterizado pela macro textura superficialmente rugosa e pela eficiente drenagem superficial.
Manutenção
Quando não se tem problemas estruturais e deseja-se apenas corrigir as imperfeições e defeitos superficiais, podem ser empregados os revestimentos a seguir, sendoisolados ou combinado e antecedido ou não por uma remoção de parte do antigo revestimento por fresagem:
Lama asfáltica Para selagem de trincas e rejuvenescimento
Tratamento superficial simples ou duplo - para selagem de trincas e restauração da aderência superficial;
Micro revestimento asfáltico a frio ou a quente - para selagem de trincas e restauração da aderência superficial quando há condição de ação abrasiva acentuada do tráfego;
Concreto asfáltico - quando o defeito funcional principal é a irregularidade elevada;
Mistura do tipo camada porosa de atrito, SMA ou misturas descontínuas - para melhorar a condição de atrito e o escoamento de água superficial. Quando há problemas estruturais no pavimento ou há a perspectiva de aumento de tráfego, as alternativas de restauração ou reforço compreendem aquelas que restabelecem ou incrementam sua capacidade estrutural por meio da incorporação de novas camadas (recapeamento) à estrutura e/ou tratamento de camadas existentes (reciclagem, por exemplo). Os tipos de revestimentos geralmente utilizados como recapeamento são o concreto asfáltico e o SMA (como camada de rolamento para resistir a deformações permanentes em vias de tráfego pesado), entre outros. 
Alem dos citados, outro método que iniciou-se nos utilmos tempos a ser incorporado foi a utilização do asfalto-borracha, que é produzido com a adição do pó extraído de pneus usados ao ligante asfáltico. Apesar de custar até 30% mais caro que o asfalto comum, a adição da borracha faz com que o pavimento se torne mais durável, significando assim menores os custos com a manutenção do pavimento.
PROJETO E EXECUÇÃO DE PAVIMENTOS FLEXIVEIS
Para que se possa ter um melhor desempenho d eum revestimento asfáltico, deve-se passar obrigatoriamente pela realização de dois projetos/; Um que defina a estrutura do pavimento e outro que especifique a composição e dosagem da mistura asfáltica.
Com o projeto em mãos, a etapa de execução merece dois grandes cuidados a serem tomados. O primeiro em relação ao espalhamento, que deve ser realizado com equipamentos devidamente apropriados e de mao de obra qualificada. E o segundo é a compactação, que necessita ser bem controlada e executad com equipamentos apropriados, garantindo maior longevidade ao pavimento. Em casos de grandes obras, indica-se a montagem de usinas moveis no próprio canteiro, pois não se pode perder a temperatura de aplicação da massa asfáltica.
Toda execução de pavimentos flexíveis asfálticos são compostas por quatro etapas:
Preparo da base;
Compactação da base;
Lançamento da mistura asfáltica;
Compactação do asfalto;
Preparo da base
O capeamento asfáltico é aplicado após a execução da base e sub-base. Esse piso por sua vez deverá estar regular, devidamente compactado e isento de partículas soltas. No Brasil, a brita graduada simples é o mais utilizado como base e sub-base de pavimentos asfálticos. Trata-se de um material cujo diâmetro dos agregados não excede 38 mm, e que tem entre 3% e 9% de finos. Seu transporte é feito em caminhões basculantes e a distribuição do material na pista é feita, normalmente, por vibroacabadora ou motoniveladora.
Figura 04: Preparo da base
Fonte: http://www.oxnix.com.br/img/ft_1_aplicacao.png
Compactação da base
A compactação é executada por rolos compactadores estáticos ou vibratórios. Essa operação deve ser feita logo após o espalhamento para evitar que o agregado perca umidade.
Figura 05: Compactação da base
Fonte: http://www.oxnix.com.br/img/ft_1_aplicacao.png
Lançamento da mistura asfáltica 
A mistura asfáltica deve ser lançada em uma camada de espessura uniforme.O lançamento é feito por vibroacabadora, que lança a mistura, faz o nivelamento e a précompactação da mistura asfáltica. O lançamento da mistura deve ser precedido por uma preparação da superfície da base - com uma imprimação, por exemplo. A imprimação consiste na aplicação de material asfáltico sobre a superfície da base já concluída, para conferir impermeabilização e permitir a aderência entre a base e o revestimento a ser executado.
Figura 06: Lançamento da mistura asfaltica
Fonte: http://www.jaupavi.com.br/content/gallery/pavimentacao/paviment1.JPG
Compactação do asfalto
Essa fase de execução da camada asfáltica geralmente se divide em: 1) rolagem de compactação e 2) rolagem de acabamento. Na primeira, se alcança a densidade, a impermeabilidade e grande parte da suavidade superficial. Na rolagem de acabamento são corrigidas marcas deixadas na superfície pela fase de rolagem anterior. Para essas tarefas são empregados rolos compactadores estáticos ou vibratórios. Após a compactação o pavimento está pronto para receber o acabamento superficial especificado.
Figura 07: Compactação do asfalto
Fonte: http://www.portalcapanema.net/images/noticias/4803/DSC_9018.JPG
De modo geral, a Figura 08 mostra as 4 etapas, onde:
1: Preparo da base
2: Compactação da base
3: Lançamento da mistura asfaltica
4: Compactação do asfalto
Figura 08: Etapas de execução do pavimento flexivel
Fonte:http://infraestruturaurbana.pini.com.br/solucoes-tecnicasjpg
RECUPERAÇÃO E REFORÇO DE PAVIMENTOS FLEXIVEIS
A grande maioria das patologias envolvendo pavimentos flexíveis são de caráter evolutivo, ou seja, uma simples fissura se não eliminada em tempo pode evoluir para trinca e, com a alçao do trafego e intempéries, se transformar em uma panela. Desta forma, quanto antes for corrigido, menor sera o custo da obra. Entre as inúmeras patologias as fissuras, os desgastes precoces, a deformação asfáltica e a formaão de panelas (buracos) são as principais patologias. 
No Brasil, devido ao trafego pesado e não controlado, grande parte dos problemas envolvendo pavimentos se origina na superfície, e com o tempo, afetando camadas mais profundas da via. Este trafego pesado e controlado se deve ao fato de não poder se estimar com precisao a quantidade de veículos e sua carga solicitante, uma vez que para minimar estas patologias, estaria se empregando um alto custo ao super dimensionar a via. 
Ao analisar uma patologia, deve-se avaliar a natureza de sua patologia pois grande parte dos defeitos na superfície são devidos a trincas, panelas e deformações e antes de corrigi-las deve-se verificar sua localização, extensão e severidade. A avaliação da superfície pode ser feita visualmente ou com uso de lasers para se determinar sua profundidade. Um dos métodos mais utilizados no Brasil pra inventario da superfície é a Avaliação de Gravidade Global (IGG), que é calculado apartir da incidência de defeitos com suas respectivas ponderações variando de 0,2 à 1,0, sendo quanto mais próximo do zero, melhor a qualidade do pavimento.
Muitas vezes, as patologias que surgem na superfície, são devidos ao mau dimensionamento da mistura asfáltica, uso d eligantes ineficientes ou inadequados e falta de embricamento dos materiais granulares. Já a estrutura pode ser seriamente comprometida quando houver infiltração de agua, pois nestes casos a estrutura superior se rompe, trincando e causando afundamento de parte da superfície.
MEDINA, J., 1997, Mecânica dos Pavimentos. 1ª edição, 380 p. Rio de Janeiro-RJ, Editora UFRJ