primeiro trecho experimental urbano de sma com asfalto

PRIMEIRO TRECHO EXPERIMENTAL URBANO DE SMA COM ASFALTO-BORRACHA...
203
PRIMEIRO TRECHO EXPERIMENTAL
URBANO DE SMA COM
ASFALTO-BORRACHA SEM FIBRAS:
PROJETO, CONSTRUÇÃO E AVALIAÇÃO
Sandra Oda
Depto. de Eng. e Arquitetura, Universidade Salvador,
Rua Agnelo Brito, 53, Federação, CEP 40210-245, Salvador, BA,
e-mail: [email protected]
Guilherme Edel
Petrobras Distribuidora S.A. Gerência de Industrialização de Asfaltos, Rua General Canabarro, 500,
sala 1403, Maracanã, CEP 20271-900, Rio de Janeiro, RJ, e-mail: [email protected]
José Leomar Fernandes Júnior
Depto. de Transportes, Escola de Engenharia de São Carlos, USP,
Av. Trabalhador São-carlense, 400, STT-EESC-USP, CEP 13566-590, São Carlos, SP,
e-mail: [email protected]
Resumo
Este trabalho apresenta os aspectos gerais de projeto, construção e avaliação do primeiro trecho experimental urbano
com asfalto-borracha construído em dezembro de 2004 na cidade de Salvador, Bahia. A mistura asfáltica aplicada foi
um SMA (Stone Matrix Asphalt) sem fibras. São duas pistas com duas faixas cada, sendo a espessura da camada
acabada de 4,0 cm. São apresentados e discutidos os procedimentos tomados durante a execução para solucionar os
problemas enfrentados, relacionados principalmente à falta de experiência dos técnicos em trabalhar com um material
novo. Os resultados da primeira avaliação mostram que o revestimento com asfalto-borracha conferiu ganhos de atrito
e drenabilidade superficial, garantindo, além disso, boa visibilidade e redução da aquaplanagem em dias de chuva,
tornando o pavimento mais seguro e confortável. Os defeitos identificados até o momento são conseqüência de problemas
preexistentes não sanados anteriormente à aplicação da camada de reforço de SMA (mediante fresagem, por exemplo).
Foi constatado maior volume de vazios da mistura extraída da pista, quando comparada à mistura compactada em
laboratório, além de resistência à tração muito diferente dos valores obtidos com as misturas de projeto, que evidenciam
problemas construtivos relacionados à temperatura e à energia de compactação. Ainda assim, os resultados têm sido
positivos, demonstrando a viabilidade técnica tanto do uso de borracha de pneus em pavimentação quanto da construção
de revestimentos asfálticos com misturas SMA.
Palavras-chave: asfalto-borracha, SMA, pavimentos urbanos, trecho experimental.
Introdução
Um revestimento asfáltico pode ter sua durabilidade
incrementada com a utilização de ligantes asfálticos de
melhor qualidade. Para melhorar as propriedades físicas,
mecânicas e químicas dos cimentos asfálticos, podem ser
adicionados produtos (aditivos e modificadores) como
agentes rejuvenescedores, polímeros (SBR, SBS, EVA,
etc.) e, particularmente, borracha de pneus moída.
A borracha proporciona aumento da flexibilidade
e da resistência aos raios ultravioletas, tornando a mistura
asfáltica mais resistente ao envelhecimento, ao aparecimento
e propagação de trincas e à deformação permanente. Além
disso, quando utilizada uma curva granulométrica adequada,
reduz o nível de ruído causado pelo fluxo de veículos e
auxilia na drenagem em dias de chuva. Pode-se dizer que
uma pista com asfalto-borracha proporciona maior conforto,
Minerva, 2(2): 203-216
204
ODA, EDEL & FERNANDES JÚNIOR
economia e segurança aos usuários, além do desempenho
e da durabilidade serem superiores aos de uma pista construída
com asfalto convencional (Edel, 2005).
O desenvolvimento de novos produtos, como os
asfaltos modificados, atende à necessidade de pavimento
com melhor qualidade, principalmente considerando-se
a forma inadequada ou inexistente de manutenção dos
pavimentos por parte dos órgãos responsáveis pela infraestrutura viária. Porém, a falta de conhecimento técnico
dificulta a utilização de novos produtos na construção de
pavimentos, em função da desconfiança inerente. Por este
motivo, um dos objetivos da construção de trechos
experimentais é avaliar o desempenho de materiais e misturas
produzidos em laboratório e, dessa forma, apresentar uma
alternativa para melhorar a qualidade de pavimentos
existentes, principalmente em locais com elevado volume
de tráfego.
Este trabalho tem por objetivo apresentar os principais
aspectos do projeto, execução e avaliação de trecho
experimental construído na cidade de Salvador, Estado
da Bahia. A mistura aplicada é um SMA (Stone Matrix
Asphalt) composto por ligante asfalto-borracha e agregados
minerais, sem fibras.
Tecnologia Aplicada à Pavimentação
Asfáltica
A tecnologia do asfalto-borracha representa uma
alternativa para melhoria da qualidade dos pavimentos adotada
por vários Estados norte-americanos. O Departamento de
Transportes do Estado da Flórida, por exemplo, após as
primeiras conclusões de um extenso estudo de campo sobre
o desempenho de misturas asfálticas modificadas com borracha,
iniciou a implementação de especificações exigindo o uso
de borracha de pneu em todas as misturas empregadas em
revestimentos asfálticos. Desde a implantação dessas
especificações, em 1994, até 1999, mais de 2,7 milhões de
toneladas de misturas asfálticas modificadas com borracha
foram empregadas na execução de pavimentos (Choubane
et al., 1999). Na Flórida, o teor de borracha utilizado varia
de 5% a 20% (Smith et al., 2000).
No Estado do Arizona, a maioria (mais de 90%)
dos serviços de pavimentação é feita com asfalto-borracha.
Na Califórnia, o asfalto-borracha é aplicado em capas
selantes, em membranas absorvedoras de tensão e como
selante de trincas e juntas (Shatnawi & Long, 2000). Na
Austrália, o asfalto-borracha é aplicado em capa selante
(Oliver, 2000).
No Brasil, o ligante asfalto-borracha já está sendo
utilizado em alguns Estados das regiões Sul e Sudeste
desde 2001 (principalmente São Paulo, Rio de Janeiro e
Rio Grande do Sul). A Petrobras Distribuidora S.A., uma
das pioneiras na produção do ligante asfalto-borracha em
Minerva, 2(2): 203-216
escala industrial no Brasil e, atualmente, o seu principal
fornecedor, tem incentivado pesquisas e aplicações de
asfalto-borracha em diferentes tipos de misturas asfálticas
(Edel, 2005):
l
l
l
l
l
l
SMA com asfalto-borracha: São Paulo e Bahia;
CBUQ denso com asfalto-borracha (faixas B e C do
DNIT): Rio de Janeiro, São Paulo, Minas Gerais e Rio
Grande do Sul;
CBUQ gap-graded: São Paulo, Rio de Janeiro, Ceará
e Rio Grande do Sul;
Camada Porosa de Atrito (CPA) com asfalto-borracha:
São Paulo;
Asfalto-borracha com granulometria híbrida (entre as
faixas B e C): Minas Gerais;
Tratamento superficial duplo (TSD) com asfalto-borracha:
Brasília, DF.
Na região Nordeste foram realizadas duas aplicações,
uma no Ceará e outra na Bahia. A maior dificuldade de
aplicar o produto nessa região é a falta de matéria-prima
(borracha de pneus moída) para a produção do asfaltoborracha. Isso ocorre principalmente devido à pequena
demanda pelo produto, uma vez que a maioria dos
empreiteiros e técnicos atuantes na área de infra-estrutura
é conservadora e tem medo de aplicar um produto novo.
Infelizmente, os órgãos rodoviários também não incentivam
o uso de novas tecnologias.
Trecho Experimental
Localização
O trecho experimental com ligante asfalto-borracha
está localizado na Avenida General Graça Lessa, no Vale
do Ogunjá, em Salvador, Bahia. São duas pistas com duas
faixas cada, uma de 320 m (sentido Bonocô–Vasco da
Gama) e outra no sentido contrário, de 65 m (Figura 1).
O trecho atravessa pontos de comércio de acessórios
para veículos, oficinas mecânicas e uma comunidade, sendo
que a faixa da direita (cerca de 150,0 m) é usada como
acesso (entrada/saída) de veículos. Por esse motivo é uma
zona de carregamento excessivo a baixa velocidade, além
de ponto de frenagem de veículos devido à existência de
uma curva e de um semáforo no fim do trecho.
O trecho no sentido Vasco da Gama–Bonocô está
localizado no fim de uma curva, também com entrada e
saída de veículos devido à existência de concessionárias,
o que implica um trecho de desaceleração e aceleração
de veículos. Foi realizada uma avaliação superficial na
qual se pode verificar a presença de alguns defeitos
localizados, como remendos, trincas por fadiga, longitudinais
e por reflexão, escorregamento de massa asfáltica e
deformações acentuadas (Figura 1).
PRIMEIRO TRECHO EXPERIMENTAL URBANO DE SMA COM ASFALTO-BORRACHA...
PISTA 1
Av. General Graça Lessa
Sentido: Bonocô–Vasco da Gama
Área: 2.108,49 m²
16
205
Av. Bonocô
15
14
13
12
11
PISTA 2
Av. General Graça Lessa
Sentido: Vasco da Gama–Bonocô
Área: 519,54 m²
10
Vale do Ogunjá
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Av. Vasco da Gama
Figura 1
Identificação das duas pistas do trecho experimental.
Materiais
A seleção dos agregados foi realizada em função
de suas propriedades, principalmente da resistência ao
desgaste por Abrasão Los Angeles, uma vez que para
misturas descontínuas a especificação DNIT ME 035/
94 exige que seja inferior a 30%. O fíler (material de
enchimento que passa na peneira #200) utilizado foi o
pó calcário. A Tabela 1 apresenta os resultados da
caracterização dos agregados.
O material asfáltico utilizado foi o asfalto-borracha
CAPFLEX B, fornecido pela Petrobras Distribuidora S.A.
Tem como base o cimento asfáltico de petróleo (CAP) e
borracha moída de pneus inservíveis. As propriedades
do ligante encontram-se na Tabela 2. Deve-se destacar
que os ligantes modificados com borracha de pneu têm
viscosidade bem mais elevada que a de ligantes
convencionais, que aliada à sua excelente coesão e
flexibilidade permite a sua utilização em misturas asfálticas
especiais, como CPA, SMA e gap-graded.
Essas misturas proporcionam superfícies de pavimento
com excelente macrotextura, o que se traduz em ganhos
no atrito pneu-pavimento e na drenabilidade superficial,
melhorando a visibilidade (anti-spray) e reduzindo os riscos
de aquaplanagem. Um ganho que também tem sido bastante
considerado é a redução do ruído gerado pelo tráfego de
veículos quando são utilizadas essas misturas com asfaltoborracha.
Mistura asfáltica
Em função da granulometria dos agregados, as misturas
asfálticas podem ser: descontínuas abertas (open-graded),
descontínuas densas (gap-graded) ou contínuas densas.
Seleção da mistura asfáltica – projeto de dosagem
Para a escolha da mistura do trecho foram avaliadas
três faixas granulométricas: faixa C do DNER (CBUQ
densa), gap-graded da Califórnia (descontínua) e SMA
da AASHTO MP8-01 (9,5 mm) (Tabela 3 e Figura 2).
Minerva, 2(2): 203-216
206
ODA, EDEL & FERNANDES JÚNIOR
Tabela 1
Caracterização dos agregados utilizados.
Ensaios
Resultados
Especificação
Método
20
máximo 30%
DNIT ME 035/94
2,737
–
DNIT ME 043/95
2,747
–
ASTM D2041
Desgaste por Abrasão Los Angeles (%)
3
Densidade aparente dos grãos (g/cm )
3
Densidade efetiva (g/cm )
Tabela 2
Propriedades do ligante asfalto-borracha utilizado.
Ensaios
Resultados
Método
Penetração (100 g, 25ºC, 5 seg.) (dmm)
55,0
ASTM D 5
Ponto de amolecimento (ºC)
62,0
ASTM D 36
Recuperação elástica (%)
62,5
ASTM D 6084
Viscosidade Brookfield (sp 31, 6 rpm) (cP) @ 175ºC
2.900
ASTM D 4402
Tabela 3
Granulometria das misturas asfálticas avaliadas.
SMA
AASHTO 9,5 mm
Gap-graded
Califórnia
Peneira
#
Abertura
(mm)
CBUQ
Faixa C-DNER
3/4"
19,1
100,0
100
100,0
100
100,0
100
1/2"
12,7
97,8
100
97,0
85-100
97,0
90-100
3/8"
9,52
93,6
70-95
91,0
75-100
89,2
78-92
#4
4,76
45,1
30-50
70,0
50-85
40,6
28-42
#8
2,38
24,0
20-30
40,6
18,8
15-25
# 16
1,19
19,0
21
25,8
13,6
# 30
0,60
15,9
18
18,5
11,1
10-20
# 50
0,297
14,1
15
14,8
13-35
8,3
7-15
# 200
0,075
9,2
8-12
7,8
5-10
5,3
2-7
100
% Passada
80
SMA
CBUQ
Gap-graded
60
40
20
0
0,01
0,1
1
10
Peneira (mm)
Figura 2
Minerva, 2(2): 203-216
Granulometria das misturas asfálticas avaliadas.
100
PRIMEIRO TRECHO EXPERIMENTAL URBANO DE SMA COM ASFALTO-BORRACHA...
Parâmetros da mistura selecionada
A mistura asfáltica foi selecionada após a
caracterização dos materiais (agregados e ligante asfaltoborracha) e avaliação das propriedades mecânicas das
misturas, medidas através de ensaios de resistência à tração
(RT) e do módulo de resiliência (MR). A Tabela 4 apresenta
os parâmetros mecânicos das misturas avaliadas.
O parâmetro MR avalia a rigidez da mistura, sendo
que quanto menor o valor, menor a rigidez e maior a
flexibilidade, resultando em menores tensões absorvidas
pelo revestimento. Em relação à resistência à tração, quanto
menor a RT, maior a perda da capacidade estrutural das
misturas (Specht, 2004). Já em relação à fadiga, alguns
autores apontam a relação MR/RT como um bom indicador
para o comportamento de misturas asfálticas, já que esta
relaciona a flexibilidade com a capacidade de suporte da
mistura. Por esse motivo foi dada preferência ao SMA,
por apresentar melhor desempenho mecânico quando
comparado ao CBUQ e ao gap-graded (Tabela 4). A Tabela
5 apresenta os parâmetros volumétricos da mistura SMA.
Após a seleção da mistura SMA, foram moldadas duas
placas para determinação da deformação permanente em
simulador de tráfego LCPC (Laboratorie Central de Ponts
e Chaussées), do Laboratório de Tecnologia de Pavimentação
da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (LTPEPUSP). Os resultados dos ensaios após 30.000 ciclos mostram
Tabela 4
que a deformação permanente variou de 3,85% a 4,15%,
ficando abaixo do limite estabelecido pela norma francesa
NF P 98-253-1, de 5% para tráfego pesado.
Conforme recomendações da especificação americana
(AASHTO MP8-01 – 9,5 mm), a dosagem do SMA foi
realizada empregando-se fibra. Neste projeto, foi utilizada
uma fibra de poliéster proveniente de pneus de automóveis
e caminhões de uma empresa localizada no Rio Grande do
Sul (distante 3.200 km de Salvador, BA), o que tornou
inviável o uso da fibra, pois o custo de transporte iria ficar
cerca de 20 vezes o valor do produto. Por esse motivo, e
considerando-se, também, que o asfalto-borracha é mais
viscoso que o CAP sem borracha, optou-se por reduzir o
teor de asfalto (de 6,8% para 6,4%) e aplicar o SMA sem
fibra.
Usinagem
A mistura SMA foi produzida em uma usina
gravimétrica distante 40 km do local de aplicação. Quando
foi realizada a calibração da usina pôde-se verificar a
diferença de granulometrias das misturas resultantes, pois
os agregados coletados nos silos quentes estavam diferentes
daqueles fornecidos para a dosagem em laboratório, tendo
sido necessária a troca de materiais. Para a produção da
mistura em usina foram definidas as temperaturas adequadas
dos agregados, do ligante e de mistura (Tabela 6).
Parâmetros mecânicos das misturas avaliadas.
Misturas
MR (MPa)
RT (MPa)
MR/RT
CBUQ (Faixa C)
2.616
0,77
3.397
Gap-graded (Califórnia)
2.829
1,00
2.829
SMA (AASHTO)
3.077
1,10
2.797
Tabela 5
207
Parâmetros volumétricos das misturas asfálticas ensaiadas.
Parâmetros
Valores
Teor de asfalto-borracha (%)
3
6,8
Densidade aparente (g/cm )
2,367
3
2,468
D.M.T (g/cm )
Vv (%)
4,1
V.A.M. (%)
19,7
V.C.B. (%)
15,7
Estabilidade (kgf)
765
Fluência (pol)
16,2
R.B.V. (%)
78,9
Minerva, 2(2): 203-216
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ODA, EDEL & FERNANDES JÚNIOR
Tabela 6
Temperaturas do ligante, dos agregados e de compactação.
Material
Temperatura (oC)
Ligante
165-175
Agregados
175-185
Compactação
164-168
O asfalto-borracha, já na temperatura de usinagem,
foi bombeado diretamente do caminhão para o tambor
de mistura da usina. Durante a usinagem foi realizado
um controle de todo o material produzido pela usina, no
qual foram determinados, além da temperatura, os teores
de asfalto e a granulometria da massa asfáltica. Foram
confeccionados corpos-de-prova (CPs) no laboratório da
usina, onde, após a determinação da densidade, os CPs
foram submetidos à extração de ligante pelo rotarex.
Após a remoção do ligante de cada CP foi realizado
o peneiramento do material resultante e determinada a
granulometria. As granulometrias encontradas são parecidas
com a curva de projeto, apresentando pequena variação.
Como a massa asfáltica analisada é proveniente dos CPs
moldados in loco, tal variação da faixa granulométrica
pode ser proveniente de segregação. O transporte foi realizado
em caminhões basculantes com o recobrimento por lona
e não foi observada perda significativa de temperatura
da massa asfáltica, que ao chegar ao trecho estava entre
160 e 180°C.
Aplicação da mistura asfáltica SMA nas pistas
A aplicação na pista 1 (sentido Bonocô–Vasco da
Gama) aconteceu nos dias 4 e 5 de dezembro de 2004,
enquanto a pista 2 (Vasco da Gama–Bonocô) foi feita no
dia 5 de dezembro, ambos em condições climáticas favoráveis
e sem chuva.
A espessura da camada acabada nas duas pistas foi
de 4,0 cm, sendo aplicado 5,0 cm de material solto. No
entanto, em alguns pontos da pista 1 foi aplicado cerca
de 15,0 cm de espessura de massa devido à existência de
deformações acentuadas. Esse fato ocorreu porque, apesar
de altamente recomendável, não foi realizada a fresagem
de material subjacente antes da aplicação do novo
revestimento, conforme previsto inicialmente.
Antes do espalhamento da massa asfáltica (SMA)
foi realizada uma pintura de ligação com emulsão asfáltica
(RR-1C). O espalhamento da massa asfáltica na pista foi
realizado com o auxílio de uma vibro-acabadora. A
compactação foi realizada com um rolo de chapa vibratório
e um rolo de pneus, sendo ambos borrifados com óleo
vegetal para evitar que ocorresse a aderência da massa
asfáltica nas rodas. A Figura 3 mostra as fotos do trecho
Minerva, 2(2): 203-216
após a aplicação da mistura asfáltica SMA com asfaltoborracha.
Problemas e Dificuldades durante a Execução
Durante as etapas de projeto e aplicação surgiram
alguns problemas e dificuldades, que são relatados e
discutidos a seguir:
l
l
l
l
l
Seleção da mistura asfáltica: resistência dos técnicos
e engenheiros da prefeitura de Salvador (PMS) em aplicar
um SMA (mistura descontínua), devido à falta de
experiência em trabalhar com esse tipo de mistura, pois
a PMS só utiliza CBUQ (densa).
Fresagem: a pista 1 apresentava deformações acentuadas
(~14 cm) entre as estacas 12 e 14. Por esse motivo,
durante a etapa de projeto foi determinado que seria
necessário realizar a fresagem do revestimento existente
no dia 3/12 (sexta-feira), antes da aplicação da pintura
de ligação. No entanto, a PMS só conseguiu uma fresadora
no sábado (4/12) à tarde, o que impossibilitou a execução
do serviço de fresagem.
Usina de asfalto: o diâmetro da tubulação de entrada
do material asfáltico era de 2”, o que dificultou o seu
bombeamento, exigindo a redução da produção de 1.200
kg/batelada para 1.000 kg/batelada.
Vibro-acabadora: um problema no equipamento provocou
a distribuição irregular de massa (faixas de espessuras
diferentes); além disso, as limitações do equipamento
(largura da mesa da vibro-acabadora) e a inexperiência
da equipe em trabalhar com o SMA dificultaram a
execução das juntas, sendo a massa aplicada de forma
inadequada (uma faixa de 4,0 m de largura e outra de
2,0 m), ocasionando demora no início da compactação
e, conseqüentemente, perda de temperatura da massa.
Derramamento de óleo diesel: a realização de uma
“seresta” provocou aumento do número de pessoas e
veículos circulando no local da aplicação, causando
um pequeno acidente, no qual foi derramado cerca de
20 litros de óleo diesel sobre a massa asfáltica aplicada.
Apesar de ter sido retirada grande quantidade de massa
encharcada, pode-se verificar (depois) que certa
quantidade de óleo não foi removida.
PRIMEIRO TRECHO EXPERIMENTAL URBANO DE SMA COM ASFALTO-BORRACHA...
209
Av. Bonocô
PISTA 1
16
15
14
PISTA 2
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Av. Vasco da Gama
Figura 3
Fotos do trecho após a aplicação da mistura asfáltica SMA com asfalto-borracha.
Levantamento das Condições da Superfície
Nos dias 6 e 7 de abril de 2005 foi realizado o
primeiro levantamento das condições do trecho experimental
com asfalto-borracha. O escopo desta avaliação foi determinar
as propriedades superficiais do revestimento (avaliação
de macro e microtextura e permeabilidade) e fazer um
levantamento de defeitos.
A determinação da macrotextura, teste que mede
a rugosidade da superfície, foi feita através do ensaio
de mancha de areia (ASTM E-965-96, Figura 4). A
microtextura, por sua vez, foi determinada utilizandose o Pêndulo Britânico (ASTM E-303-93, Figura 5),
enquanto a permeabilidade foi determinada segundo a
metodologia do National Center for Asphalt Technology
(NCAT), modificada pelo Centro de Pesquisas da Petrobras
(CENPES, Figura 6).
O levantamento de defeitos foi realizado segundo
a metodologia DNER-PRO 08/94 (Avaliação objetiva de
pavimentos flexíveis e semi-rígidos), que estabelece um
índice numérico dos defeitos chamado Índice de Gravidade
Global (IGG).
Apresentação de resultados
Os resultados obtidos nos ensaios são apresentados
nas Tabelas 7, 8 e 9.
Análise dos resultados
Pode-se observar, na Tabela 7, que o valor médio da
macrotextura obtida foi de 0,60 mm, sendo que este valor
para revestimentos convencionais geralmente é inferior a
0,30 mm. Já a microtextura oscilou na faixa de 45-55 BPN
(Tabela 8). Com os resultados de macro e microtexturas pôdese calcular o International Friction Index (IFI, Método ASTM
E-1960-98), que é uma estimativa do atrito pneu-pavimento
de um veículo trafegando a 60 km/h em pista molhada. Os
valores calculados variaram de 0,18 a 0,22 na trilha de roda
e de 0,22 a 0,28 no centro da pista, mostrando que o efeito
do tráfego causou leve perda de atrito. Geralmente, este valor
é da ordem de 0,10 para revestimento convencional, o que
mostra que ocorreu um ganho de 2 a 3 vezes no índice de
atrito. Com relação à permeabilidade, verificou-se que, em
alguns pontos, o revestimento é impermeável, enquanto em
outros a permeabilidade variou de 550 × 10–5 a 7800 ×
10–5 cm/s, que são valores compatíveis aos de revestimentos
deste tipo (Tabela 9). Quanto ao levantamento de defeitos,
verificou-se que havia três trechos, com aproximadamente
10,0 m de extensão, que estavam com problemas: os dois
primeiros apresentavam um pequeno deslocamento de massa
(Figura 7) e o terceiro, onde ocorreu um derramamento de
óleo diesel durante a construção da pista, causou uma panela
de aproximadamente 1,0 por 1,5 m (Figura 8).
Minerva, 2(2): 203-216
210
ODA, EDEL & FERNANDES JÚNIOR
Figura 4
Figura 5
Ensaio de macrotextura – mancha de areia.
Ensaio de microtextura com Pêndulo Britânico.
Figura 6
Minerva, 2(2): 203-216
Determinação da permeabilidade.
PRIMEIRO TRECHO EXPERIMENTAL URBANO DE SMA COM ASFALTO-BORRACHA...
Tabela 7
Macrotextura superficial de pavimentos (mancha de areia).
Ponto da pista
Profundidade da textura (mm)
P01
0,53
P02
0,65
P03 (E12 – TR)
0,48
P04 (E11 + 5,0 m – TR)
0,47
P04 (E11 + 5,0 m – centro)
0,85
P05 (E10 + 5,0 m – TR)
0,59
P05 (E10 + 5,0 m – centro)
0,60
Tabela 8
Tabela 9
211
Microtextura superficial de pavimentos (Pêndulo Britânico).
Ponto da pista
Cálculo do atrito (BPN)
P01
45
P02
51
P03 (E12 – TR)
55
Permeabilidade superficial de pavimentos – método CENPES.
Ponto da pista
Permeabilidade (10–5 cm/s)
P02
0
P03 (E12 – TR)
9.090 (2.272)
P03 (E12 – centro)
31.164 (7.791)
P04 (E11 + 5,0 m – TR)
2.197 (550)
P05 (E10 + 5,0 m – TR)
6.128 (1.532)
Figura 7
Deslocamento de massa.
Minerva, 2(2): 203-216
212
ODA, EDEL & FERNANDES JÚNIOR
Figura 8
Panela causada por derramamento de óleo.
Extração de Corpos-de-Prova e
Ensaios de Laboratório
Foi escolhido um pré-misturado a frio (PMF), Faixa
A do DNER, por apresentar característica granulométrica
semelhante à da mistura (SMA) que foi aplicada na pista
(Figura 10). O PMF, composto de agregados (os mesmos
usados na construção da pista) e emulsão asfáltica de ruptura
média (RM-1C), foi produzido no local. O teor de emulsão
asfáltica utilizado foi de 8%, uma vez que o teor do resíduo
era de 62%.
No dia 20 de abril foi feita a extração de corposde-prova (CPs) da pista experimental. A Figura 9 mostra
os locais de onde foram extraídos os CPs. Os furos foram
fechados com uma mistura a frio, pois não era viável produzir
mistura a quente em usina, devido à pequena quantidade
necessária (2,4 kg) e da localização da mesma.
16
15
14
5
6
2
1
13
4
3
12
7
8
11
10
9
9 10
8
7
6
Vale do Ogunjá
1112
5
4
3
1314
2
1
0
Figura 9
Minerva, 2(2): 203-216
1516
Localização dos corpos-de-prova extraídos do trecho experimental.
PRIMEIRO TRECHO EXPERIMENTAL URBANO DE SMA COM ASFALTO-BORRACHA...
213
100
SMA
PMF
% Passando
80
60
40
20
0
0,01
0,1
1
10
100
Peneira
Figura 10
Curva granulométrica do PMF utilizado para fechar os furos.
10) ficou próximo dos valores determinados em laboratório
(6,8%) e na usinagem da massa asfáltica (6,4%).
Pode-se verificar, a partir dos resultados obtidos na
Tabela 10, que o volume médio de vazios da mistura extraída
no campo ficou muito acima (11%) dos limites estabelecidos
para uma mistura do tipo SMA (entre 3% e 5%), assim
como dos valores obtidos em laboratório durante a dosagem
(4,1%) e após a usinagem da massa asfáltica que foi aplicada
na pista (3,9%). Para a determinação do teor de ligante,
foi realizada extração através da perda por ignição utilizandose o Carbolite Binder Analyzer (ASTM D 6307, AASHTO
T308). Inicialmente, os CPs foram aquecidos em estufa
para facilitar a desagregação e, posteriormente, foram colocados
em uma cesta metálica para serem ensaiados.
Os CPs 7 e 8 foram descartados porque apresentaram
grande quantidade de areia na mistura. Provavelmente, a
areia “infiltrou” com a água da chuva, uma vez que o
volume de vazios apresentado por esses CPs foi o mais
elevado (13,3%), o que também pode ser comprovado
pelo alto valor da permeabilidade (7.791 × 10–5 cm/s).
Após a extração, os CPs numerados foram
transportados para o CENPES (Rio de Janeiro, RJ) para
que a composição da mistura aplicada na pista fosse analisada
e submetida a ensaios mecânicos (módulo de resiliência,
MR, e resistência à tração, RT) e volumétricos.
Avaliação da mistura aplicada no trecho experimental
Inicialmente, os CPs foram serrados e foram
determinadas as espessuras e diâmetros. Os CPs extraídos
da pista apresentaram espessura média de 4,13 cm e diâmetro
médio de 10,17 cm, o que atende às especificações do
DNER, que recomenda espessura de 3,50 a 6,50 cm e
diâmetro de 10,00 ± 0,20 cm. Apenas um CP apresentou
espessura de 3,14 cm (abaixo do mínimo) e diâmetro de
10,23 cm, um pouco acima da norma.
Parâmetros volumétricos
Antes de ensaiados, os CPs tiveram as densidades
aparentes medidas para o cálculo do volume de vazios.
O teor de ligante dos CPs extraídos da pista (6,47%, Tabela
Tabela 10
Parâmetros volumétricos dos CPs extraídos da pista experimental.
Parâmetros
Valores médios
Teor de asfalto-borracha (%)
6,47
3
Densidade aparente (g/cm )
2,247
Volume de vazios (%)
11,0
VCB (%)
13,9
VAM (%)
24,9
RBV (%)
55,9
3
Massa efetiva dos agregados (g/cm )
2,809
Minerva, 2(2): 203-216
214
ODA, EDEL & FERNANDES JÚNIOR
Após a extração do ligante, os agregados foram lavados
e deixados em estufa por aproximadamente 2 horas para
que ocorresse a secagem.
Em seguida, foi realizado o peneiramento dos
agregados para que fosse determinada a composição
granulométrica de cada CP (Tabela 11 e Figura 11). Os
CPs 1, 2, 3 e 4 correspondem, respectivamente, aos CPs
1 e 2; CPs 5 e 6; CPs 9 e 10; e CPs 13 e 14 extraídos da
pista.
Parâmetros mecânicos
A determinação dos parâmetros mecânicos (MR e
RT) foi realizada no Laboratório de Pavimentos e Misturas
Betuminosas da COPPE/UFRJ, no dia 28 de abril de 2005.
Os resultados são apresentados na Tabela 12.
Tabela 11
A Tabela 12 mostra que os parâmetros mecânicos dos
CPs extraídos da pista (revestimento asfalto-borracha) estão
bem diferentes dos resultados da mistura produzida em
laboratório, principalmente a RT, cujo valor obtido na dosagem
foi de 1,10 MPa e o valor médio dos CPs foi de 0,51 MPa.
Em função dos resultados dos parâmetros mecânicos
e volumétricos, foram moldados novos CPs com os agregados
obtidos da extração de ligante e CAPFLEX B coletado
do caminhão. Foram moldados dois CPs empregando-se
a granulometria de projeto e dois com a granulometria
obtida na usina. Os CPs foram moldados empregando-se
as mesmas características de temperatura e número de
golpes das misturas produzidas em laboratório e na usina.
Após a moldagem, os CPs foram submetidos aos ensaios
mecânicos e volumétricos (Tabela 13).
Granulometria dos CPs extraídos do trecho experimental.
% Passante
Peneira (mm)
SMA 9,5
Projeto
CP1
CP2
CP3
CP4
Mínimo
Máximo
19,1
100,0
100,0
100,0
100,0
100
100
100
12,5
97,4
98,9
96,8
95,1
100
100
97,8
9,5
89,9
95,7
89,6
89,4
70
95
93,6
4,75
48,5
53,8
51,9
48,7
30
50
45,1
2,36
23,0
24,5
22,2
21,6
20
30
24,0
1,18
17,0
17,8
15,5
15,2
21
19,0
0,6
13,9
14,6
12,5
12,5
18
15,9
0,3
11,9
12,2
10,7
11,0
15
14,1
0,075
8,0
8,0
7,6
7,9
12
9,2
8
100
90
80
% Passante
70
60
50
40
30
20
10
0
0,01
CP1
Figura 11
Minerva, 2(2): 203-216
0,1
CP2
1
Log peneira (mm)
CP3
CP4
10
Mín
100
Máx
Proj
Granulometria dos CPs extraídos da pista experimental.
PRIMEIRO TRECHO EXPERIMENTAL URBANO DE SMA COM ASFALTO-BORRACHA...
Tabela 12
215
Valores de MR e RT de CPs extraídos da pista.
No do CP
Altura (cm)
Diâmetro (cm)
RTmáxima
(MPa)
03
4,64
10,16
0,56
2.269
05
3,67
10,14
0,51
2.575
07
4,21
10,16
0,49
2.281
08
4,53
10,14
0,52
1.879
09
4,45
10,17
0,57
10
4,59
10,23
0,57
11
3,51
10,17
0,61
1.879
12
3,14
10,17
0,52
1.502
14
4,98
10,18
0,26
843
15
3,57
10,16
0,45
1.326
A Tabela 14 apresenta os parâmetros mecânicos
das misturas de projeto, da mistura aplicada na pista e da
Tabela 13
RTmédio
(MPa)
MR
(MPa)
2.131
0,51
1.709
mistura confeccionada com os agregados dos CPs extraídos
da pista experimental.
Resultados de ensaios dos CPs moldados no CENPES.
CPs
Teor de
ligante (%)
Densidade
aparente (g/cm3)
Densidade máxima
calculada (g/cm3)
Volume de
vazios (%)
RT
(MPa)
1
6,4
2,386
2,526
5,54
–
2
6,4
2,383
2,526
5,66
1,22
3
6,4
2,441
2,526
3,37
1,14
4
6,4
2,447
2,526
3,13
1,29
Tabela 14
Mistura
Mistura de projeto
Mistura de campo (extração)
2
Mistura de laboratório
1
Comparação entre as misturas do trecho experimental.
MR
(MPa)
Rtmédio (MPa)
D
(g/cm3)
Vv
(%)
2.701
1,10
2,367
4,1
1.839
0,51
2,247
11,0
1,22
3
–
2,414
4,4
1
Corpos-de-prova extraídos da pista.
2
Corpos-de-prova confeccionados com agregados dos CPs extraídos da pista.
3
Determinada pelo Rice Test.
Minerva, 2(2): 203-216
216
ODA, EDEL & FERNANDES JÚNIOR
Conclusões
Espera-se que a construção do primeiro trecho
experimental com asfalto-borracha na cidade de Salvador,
Bahia, sirva de incentivo para futuros projetos de pavimentos
com asfaltos modificados, criando, dessa forma, uma
demanda pelo produto que pode ter como conseqüência
a melhoria de qualidade dos pavimentos existentes.
Além disso, espera-se que ocorra a implantação de
empresas produtoras de borracha de pneu em pó, o que
irá contribuir para que seja possível ter produção de asfaltoborracha no Estado da Bahia. A disponibilidade de borracha
moída por fabricantes locais trará condições de adotar o
uso de asfalto modificado por borracha em serviços de
pavimentação nas rodovias da região.
Os problemas e dificuldades encontrados durante
a elaboração do projeto e, principalmente, no decorrer
da aplicação devem ser analisados com cuidado para evitar
que ocorram novamente. Ficou evidente que o desconhecimento técnico e a falta de experiência dos órgãos
responsáveis pela infra-estrutura viária (nesse caso, PMS
e empresas contratadas) é um dos principais obstáculos à
aplicação de novas tecnologias.
Por esse motivo, algumas observações importantes
e essenciais para um bom resultado devem ser enfatizadas,
como a necessidade de um planejamento rigoroso e eficaz
de todas as etapas da obra, desde a produção do ligante
até a compactação da mistura, com o comprometimento
de todos os envolvidos (contratantes, engenheiros, técnicos
e encarregados):
l
l
l
l
l
l
agregados: a granulometria e as características devem
atender as exigências das especificações;
usina de asfalto: devem ser realizadas calibração e
adaptações necessárias previamente;
produção da mistura: deve ser tomado muito cuidado
com as temperaturas dos materiais e da mistura;
transporte: a mistura deve ser transportada coberta por
lona;
serviços preliminares: devem ser realizadas avaliações
funcional e estrutural para verificar a necessidade de
serviços preliminares, como, por exemplo, a fresagem
do pavimento existente;
execução: devem ser tomados cuidados especiais com
temperaturas de espalhamento e compactação.
As informações apresentadas neste trabalho quanto
à experiência realizada do uso de borracha moída de pneus
inservíveis em pavimentação demonstram a atratividade
desta técnica para fins rodoviários e ambientais. Em termos
Minerva, 2(2): 203-216
de trabalhos futuros, além de avaliações semestrais ao
longo dos anos, num futuro próximo serão feitos
levantamentos de deflexões no pavimento com o uso da
viga Benkelman, visando a avaliar os aspectos estruturais.
Agradecimentos
O desenvolvimento deste trabalho só foi possível
porque contou com o apoio da Petrobras Distribuidora,
da prefeitura de Salvador, da Fundação de Amparo à Pesquisa
do Estado da Bahia (FAPESB), da Universidade de São
Paulo e do Centro de Excelência em Asfalto (CEASF).
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Association of State Highways Transportation Officials, 2000.
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mixes. TRR 1681, TRB, 1999. p.10-18.
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Conhecimento. Construção Civil na Prática, ANCOVAP. 1. ed.
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Dissertação (Mestrado) – Escola de Engenharia de São Carlos,
Universidade de São Paulo, São Carlos, SP.
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de borracha reciclada de pneus. 2004. Tese (Doutorado) –
Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS.