Um pavimento é definido como uma estrutura capaz de resistir aos esforços horizontais e verticais, proporcionando segurança e comporto ao usuário. Contudo, diversos são os fatores que podem influenciar e diminuir a capacidade estrutural ou funcional dos pavimentos, por exemplo, a água. Segundo SUZUKI, AZEVEDO e KABBACH JUNIOR (2013) a água pode infiltrar no pavimento através de juntas, trincas, bordos de acostamentos ou outros defeitos presentes na superfície do pavimento. Contudo, além de processos de infiltração, água livre nos pavimentos pode também ser resultado da elevação do lençol freático ou ascenção capilar.
O caminho da água até o pavimento
Os manuais de projeto de dimensionamentos, como o do DNIT (2006) e da AUSTROADS (2017), recomendam que o lençol freático seja rebaixado em, pelo menos, 1,5 metros através da instalação de drenos profundos longitudinais. Contudo, SUZUKI, AZEVEDO e KABBACH JUNIOR (2013) relatam que mesmo com esse rebaixamento do lençol freático, o subleito continua com uma umidade excessiva e que a infiltração de água é a principal responsável.
Segundo CEDERGREN (1974), em pavimentos de concreto a água infiltra através das juntas e apresentam permeabilidade de, aproximadamente, 12,7mm/h. Já em pavimentos flexíveis, a permeabilidade é de aproximadamente 5,1mm/h, considerando a presença de trincas e outros defeitos na superfície do pavimento. Essa água que infiltra no pavimento irá, com o passar do tempo, gerar defeitos e reduzir a capacidade estrutural do pavimento. O processo de degradação devido a presença de água é evidenciado em pavimentos através do bombeamento de finos, da presença de vegetação em trincas ou do desnivelamento de juntas, no caso dos pavimentos de concreto. A Figura 2 ilustra a presença de vegetação em trincas de pavimento asfáltico.
Após o aparecimento das trincas em pavimentos, a água começa a infiltrar na estrutura e, por consequência dessa infiltração, o processo de deterioração é aumentado. Segundo SUZUKI, AZEVEDO e KABBACH JUNIOR (2013), as chuvas de grande intensidade apresentam, geralmente, curta duração e, nesses casos, boa parte da água precipitada escoa pela superfície do pavimento, devido a baixa permeabilidade. Contudo, as chuvas de baixa intensidade apresentam, geralmente, longa duração e, dessa forma, a estrutura do pavimento está mais propensa à infiltrações devido a presença de água na superfície por um período maior. Ou seja, para determinar a infiltração de água pela superfície do pavimento, são consideradas como críticas as chuvas de curto período de retorno, com baixa e moderada intensidade e longa duração.
Em algumas rodovias, o acostamento não possui um revestimento para impedir a percolação de água. Nesses casos, a água pode infiltrar também pelo bordo da estrutura do pavimento e reduzir a capacidade estrutural, conforme Figura 3.
A água pode também atingir o pavimento, e reduzir sua capacidade estrutural, como consequência da capilaridade. Segundo SUZUKI, AZEVEDO e KABBACH JUNIOR (2013), a ação da tensão superficial nos vazios do solo acima da linha de saturação – tensão de succção – faz com que ocorra uma migração da água de um meio com teor de umidade elevado para outro com teor de umidade menor. Segundo AITCHINSON (1965) a sucção é a capacidade que o solo possui em atrair e reter a água no estado líquido ou vapor, e pode ser dividido em 3 tipos de potenciais. O primeiro é o potencial capilar, o qual está relacionado com a estrutura do solo e com a intensidade das cargas superficiais das partículas. O segundo é o potencial osmótico, ou seja, a diferença de concentração eletrolítica existente nas partículas coloidais do solo e na água livre. O último é chamado de potencial de adsorção, o qual está relacionado com as forças elétricas atrativas entre moléculas de água e com as partículas do solo.
Segundo MEDINA e MOTTA (2015), a natureza do solo e o teor de umidade são importantes na definição dos potenciais, onde, solos finos e secos ao ar se aproximam de um potencial de adsorção, enquanto que em solos graúdos e saturados predomina o potencial capilar. Dessa forma, como a capilaridade depende também dos vazios do solo, esta é função da distribuição granulométrica do solo. Com isso, o tipo de solo, sua densidade e outros fatores, são importantes para determinar a região de ascenção por capilaridade. Segundo MEDINA e MOTTA (2015), em solos argilosos a água é capaz de influenciar o comportamento do pavimento se o lençol freático estiver a menos de 10 metros de profundidade e, em solos arenosos, a menos de 3 metros.
O Bombeamento de Finos
Como já citado, um dos defeitos que surge como consequência da ação climática, em especial a presença de água na estrutura, é o bombeamento de finos. Segundo BERNUCCI et al (2008), o bombeamento de finos ocorre como consequência da ação do tráfego sob uma estrutura com presença de água, onde os finos sobem para a superfície por meio de trincas, juntas e outros defeitos. Segundo SUZUKI, AZEVEDO e KABBACH JUNIOR (2013), em pavimentos asfálticos, a água na estrutura do pavimento elevada as poropressões e, com isso, resulta na perda de suporte das camadas não estabilizadas. Os autores descrevem o bombeamento de finos como consequência das tensões hidráulicas geradas pela resistência ao deslocamento da água no interior do pavimento, de forma que, ao ser aplicada uma carga de roda, a água tende a se movimentar em elevada velocidade pelos vazios mas é reduzida em função da baixa permeabilidade dos materiais, gerando assim tensões internas.
O método de dimensionamento proposto por SOUZA (1979), e hoje em vigor pelo DNIT (2006), apresentava um fator climático, função da precipitação do local de projeto, para majorar o número de repetições do eixo padrão. Em teoria, com este fator climático, a espessura do pavimento sofreria um acréscimo para combater os efeitos danosos da água na estrutura. Contudo, Segundo CEDERGREN (1974) o acréscimo de espessura na estrutura do pavimento, além daquela necessária para suportar a repetição de carga, não se mostra economicalmente justificável ou capaz de combater os efeitos danosos da ação climática.
A redução da capacida de suporte
A presença da água com materiais finos, como siltes e argilas, gera uma expansão desse material e um consequente afastamento dos grãos. Essa desestruturação causada na camada do pavimento diminui a sua resistência ao cisalhamento. Segundo SUZUKI, AZEVEDO e KABBACH JUNIOR (2013), a expansão dos solos é consequência da sucção de água para dentro dos poros do solo e por adsorção para o interior da estrutura cristalina dos grãos.
Após a redução do teor de umidade, o material diminui o seu volume. Como consequência, a camada do pavimento agora apresenta mais espaços vazios preenchidos por ar, que outrora estavam preenchidos por água, e isso reduz sua capacidade de suporte e módulo de resiliência. Além disso, em materiais granulares não estabilizados, o excesso de umidade aumenta a lubrificação do contato entre grãos, o que resulta em uma probabilidade maior de deformações plásticas devido a redução da resistência ao cisalhamento.
REFERÊNCIAS
BERNUCCI, L.B; MOTTA, L.M.G; CERATTI, J.A.P; SOARES, J.B. “PAVIMENTAÇÃO ASFÁLTICA: FORMAÇÃO BÁSICA PARA ENGENHEIROS”. RIO DE JANEIRO, 2008
CEDERGREN, H.R. DRAINAGE OF HIGHWAY AND AIRFIELD PAVEMENTS. NEW YORK: JOHN WILEY & SONS, 1974.
DNIT – DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. “MANUAL DE PAVIMENTAÇÃO”. RIO DE JANEIRO, 2006
MEDINA, J; MOTTA, L.M.G. “MECÂNICA DOS PAVIMENTOS”. RIO DE JANEIRO, 2015.
SUZUKI, C.Y. AZEVEDO, A.M; KABBACH JUNIOR, F.I. DRENAGEM SUBSUPERFICIAL DE PAVIMENTOS – CONCEITOS E DIMENSIONAMENTO. OFICINA DE TEXTOS: SÃO PAULO, 2013.