Conteúdo técnico de Engenharia
O dimensionamento de pavimentos requer que alguns parâmetros sejam estabelecidos previamente para modelar a estrutura e então calcular as respostas estruturais. No método semi-empírico de dimensiomento o único parâmetro dos materiais necessário é o índice de suporta califórnia (CBR) do subleito, uma vez que as outras camadas são encontradas assuindo um CBR mínimo de 20% para subbase e 100% – ou 80% dependendo do tráfego – para materiais de base.
No processo de aprendizagem, nós engenheiros estudamos diversas disciplinas que ditam o comportamento de estruturas, como a resistência dos materiais e a teoria das estruturas. No dimensionamento de qualquer estrutura existe um critério de falha, definido para que quando o carregamento solicitante for maior que admissível ocorre a falha do elemento estrutural.
Os pavimentos, assim como estruturas de vigas e pilares, também assumem critérios de ruptura para dimensionamento da estrutura. Entretando, os pavimentos apresentam uma particularidade que muitos consideram como previlégio e que, muitas vezes, é utilizado como justificativa para as negligências que ocorrem nesse tipo de estrutura.
Qual é esta particularidade? Bom, os pavimentos não caem! Mas, não fique feliz pois eles afundam! Nesse artigo vamos discutir como e por que ocorre o afundamento de pavimentos.
As misturas asfálticas desempenham um papel muito importante na nossa sociedade moderna, sendo o principal tipo de revestimento utilizado nas rodovias e o asfalto um dos materiais mais utilizados no mundo. Por outro lado, do mesmo modo que estes materiais são importantes, quando aquecidos eles são responsáveis pelo aumento de emissões de efeito estufa. Além disso, os fumos de asfalto resultantes da usinagem de misturas asfálticas são prejudiciais para saúde dos operadores durante o processo de usinagem, transporte e compactação. Se quiser conhecer um pouco mais sobre as consequências ambientais do aquecimento de misturas asfálticas leia nosso artigo clicando aqui.
Mas, como reduzir a emissão desses gases e fumos de asfalto?
Uma das formas de reduzir os efeitos danosos do aquecimento das misturas asfálticas é justamente diminuindo sua temperatura de usinagem, transporte e compactação. Contudo, a redução de temperatura não pode ocorrer apenas por um processo de escolha tendo em vista que a temperatura utilizada desempenha função importante na qualidade final da mistura.
As misturas asfálticas, e em mais específico o concreto asfáltico usinado a quente, são utilizadas em quase todas as obras de infraestrutura rodoviária no Brasil e no mundo. Essas misturas usinadas são, em sua maioria, aquecidas em temperaturas da ordem de 150°C a 170°C. Como vimos no artigo sobre oxidação do ligante asfáltico, o aquecimento em elevadas temperaturas faz com que parte oleosa (aromáticos) diminua e os asfaltenos aumentem, gerando um envelhecimento de curto prazo no processo de usinagem.
Mas por que aquecer a mistura asfáltica? Vamos relembrar!
O aquecimento para o processo de usinagem de uma mistura asfáltica a quente tem 3 objetivos. O primeiro objetivo está relacionado com a secagem dos agregados, pois caso o agregado possua umidade pode ocorrer um processo conhecido como “stripping“. O stripping consiste da perda de aderência entre ligante e agregado e que começa, geralmente, da parte inferior da camada asfáltica.
Nos últimos artigos nós discutimos sobre o processo de destilação do petróleo, sobre as frações do asfalto e sobre a classificação com base na penetração e na viscosidade. No Brasil o método de classificação por penetração ainda é o mais utilizado, contudo nos EUA e em outros países o asfalto é classificado com base nas temperaturas máximas e mínimas que eles estão submetidos – a classificação por desempenho.
Em 1987 foi criada a Strategic Highway Research Program (SHRP) com um plano de estudos de 5 anos e uma verba de R$ 150 milhões. O objetivo da pesquisa da SHRP era o de melhorar o desempenho, durabilidade e a segurança das estradas nos Estados Unidos da América. Um dos principais resultados dessa pesquisa é o nosso tema de discussão de hoje, o método de avaliação dos ligantes para pavimentação por desempenho – chamada de Superior Performance Pavement (Superpave).
O cimento asfáltico de petróleo é um material viscoelástico, ou seja, que pode apresentar propriedades tanto elásticas quanto viscosas. Essa variação no seu comportamento é função da temperatura e do tempo de carregamento no qual está submetido.
No artigo sobre o processo de refino do asfalto, asfalto borracha e outros artigos, vimos que o asfalto precisa de aquecimento até uma determinada temperatura para que ocorra a diminuição da sua viscosidade e permita a usinagem. Ou seja, as propriedades físicas do asfalto são totalmente relacionados com a temperatura.
O asfalto é o principal material utilizado para o revestimento de estradas no Brasil, como mencionado anteriormente no artigo sobre o processo de refino do petróleo. O material asfáltico é um ligante betuminoso termoviscoplástico com características também impermeáveis e pouco reativo.
Entretando, segundo Bernucci et al (2008) o comportamento termoviscoelástico é utilizado como uma aproximação suficiente do comportamento dos materiais termoviscoplásticos como o asfalto. A característica de termoviscoelasticidade está presente no comportamento mecânico do material, sendo dessa forma suscetível a velocidade, ao tempo e a intensidade do carregamento.
Quando falamos em pavimentação a primeira coisa que pensamos é nos ligantes asfálticos utilizados no revestimento, o qual é mais comum ser chamado apenas de “asfalto”, muito embora o termo pavimentação seja referente a uma estrutura – composta por diversas camadas – e não apenas de um material em específico.
Contudo, o asfalto é um termo popular e o material está presente em quase todas as ruas da atualidade e em boa parte das rodovias do mundo todo. Devido a isso, as pessoas pensam que conhecem o material e vez ou outra dão “palpites” sobre suas características. Sendo que também é comum o público mais leigo associar ao asfalto, unicamente, os defeitos que a estrutura como um todo apresenta.
A cada dia milhares de veículos são produzidos no Brasil e no mundo. Segundo o blog Motor 1, de Janeiro a Setembro de 2019 foram produzidos mais de 2 milhões de carros no Brasil com base em dados fornecidos pela Anfavea – Associação Nacional dos Veículos Automotores.
De acordo com o site da Auto Esporte , apenas em 2017 a frota brasileira de veículos cresceu cerca de 1,2%. Com a facilidade de financiamentos, o que não quer dizer juros menores, o número de pessoas adquirindo veículos cresceu e resulta na diminuição no número de habitantes para cada veículo no Brasil, conforme observamos na Figura 2.
O módulo de resiliência é a relação entre a tensão aplicada no material e a deformação sofrida, sendo a capacidade de um material não continuar deformado após cessar a aplicação da carga.
Esse parâmetro é normalmente determinado de duas maneiras, no laboratório ou em campo. Quando a determinação ocorre em campo ela é por retroanálise, ou seja, analisando a deformação que o material vem sofrendo na aplicação do tráfego. No laboratório a determinação ocorre pela relação entre tensão aplicada e deformação sofrida em um corpo de prova.