Pavimento rígido | Téchne

Projetos

Pavimento rígido

Reportagem de Bruno Loturco
Edição 102 - Setembro/2005
Concreto fresco

Concessões à iniciativa privada, corredores de áreas urbanas e tráfego pesado em vias marginais incentivam expansão do pavimento de concreto

Outrora aplicados apenas em casos especiais, de altas solicitações, os pavimentos de concreto têm se mostrado competitivos em centros urbanos e, principalmente, em rodovias concessionadas

Durabilidade e resistência são os principais trunfos dos pavimentos rígidos. Enquanto pavimentos flexíveis são projetados para ter uma vida útil de aproximadamente dez anos, os pavimentos de concreto são concebidos para operar por até 30 anos com intervenções de manutenção mínimas. Essa menor necessidade de manutenção pode, assim, diluir o ônus do maior investimento inicial que o pavimento rígido requer para a implantação.

Uma das principais diferenças entre as tecnologias é a forma como as cargas são distribuídas no terreno. Enquanto os pavimentos flexíveis tendem a transmitir as cargas verticalmente, concentradas num único ponto, as placas de concreto atuam de forma semelhante a uma ponte sobre o subleito. Dessa maneira, o solo tem menor responsabilidade, pois as cargas são distribuídas por uma área maior.

Um dos motivos para que o concreto tenha voltado a ser considerado em licitações para construção e recuperação de estradas é o aumento no número de rodovias concessionadas. Como as concessões valem por, em média, 20 anos, as empresas responsáveis pelas vias adotam o concreto para evitar manutenções significativas durante o período.

Ainda no Brasil, conforme analisa o engenheiro da ABCP (Asssociação Brasileira de Cimento Portland), Ronaldo Vizzoni, tem-se "trabalhado e desenvolvido a recuperação de pavimentos antigos de concreto". Segundo afirma, em alguns momentos ocorre até uma carência de máquinas recicladoras no mercado. Essa possibilidade, difundida na França e na Espanha, vem ganhando espaço no Brasil nos últimos dois anos. O mesmo ocorrendo com a reciclagem de pavimentos asfálticos a partir da adição de cimento para formação de camadas inferiores do pavimento. "A grande vantagem é que o material, muito rico, não é jogado fora", conta Vizzoni.

Tecnologia vantajosa

É inegável que os pavimentos de concreto evoluíram. A começar pelo controle tecnológico durante a execução e pelos cuidados com a cura. As máquinas trabalham numa velocidade de 1,2 m/min e, caso o concreto esteja muito fluido, escorre pelas laterais. O teste de slump é, portanto, fundamental. Assim, a cada quatro caminhões é necessário testar slump, teor de ar incorporado e resistência mecânica ¿ por meio da coleta de corpos-de-prova.

Após endurecimento o teste realizado é o de resistência mecânica à tração e à flexão. Com consumo de cimento mínimo de 350 kg/m3, deve atingir 4,5 MPa em quatro dias.

O uso de modernas vibroacabadoras de fôrmas deslizantes aumenta a segurança da execução e podem executar até 1,5 km/dia com larguras de até 16 m e 50 cm de espessura. No exterior existem máquinas dotadas de fôrmas telescópicas e que inserem também as barras de transferência.

Essas facilidades aumentam a produtividade e eliminam gargalos de produção. Perde-se tempo e produtividade com a troca manual de fôrmas ou a colocação das barras de transferência.

Vizzoni acredita que o Brasil está tecnologicamente parelho ao que se desenvolve no Exterior. A carência fica, mais uma vez, por conta dos investimentos. Embora a indústria e as associações do cimento incentivem a constante atualização profissional há pouca demanda para a tecnologia. "Se houver liberação de recursos para novas obras, o mercado busca novos equipamentos", aposta.

A competitividade do concreto, no geral, é assegurada em rodovias com grande volume de tráfego, vias utilizadas por veículos pesados e locais sujeitos a constante derramamento de óleos e combustíveis. "Esse é um dos motivos pelo qual é adotado em corredores de ônibus", lembra Rubens Vieira, engenheiro do IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo).

A percepção de que cada junta atua na absorção das movimentações térmicas permitiu reduzir o tamanho das mesmas, resultando em maior conforto ao rolamento em pavimentos rígidos

Juntas em questão

O desconforto ao rolamento provocado pela presença de grandes aberturas de juntas foi, durante muito tempo, o responsável pelo preconceito contra a tecnologia. Se antes a distância entre placas era de até 3 cm, atualmente não costuma ultrapassar os 5 mm.

"O desenvolvimento permitiu perceber que cada junta atua como uma minijunta de expansão", ilustra o engenheiro Marcos Dutra de Carvalho, da ABCP. O selamento com um material elástico permite a movimentação e gera um alívio de tensões. As juntas de expansão são feitas, então, apenas em encontros com obras-de-arte.

Para aumentar a produtividade, são executados trechos de até 600 m de extensão e só depois é que as juntas são cortadas. Com o concreto já semi-endurecido, entre 6 e 12 horas após o fim da concretagem, uma serra de disco corta as juntas transversais, que se aprofundam a apenas 1/3 da espessura do pavimento. Após 24 horas corta-se a junta longitudinal.

A fim de tornar o pavimento estanque, as juntas são seladas. A prática evita o acúmulo de sujeira, o que impediria a livre movimentação dos elementos. A patologia resultante da compressão das placas é chamada de esborcinamento ou blow-up. Nada mais é do que o lascamento das bordas. Outras possibilidades são o surgimento de minifissuras longitudinais, a erosão da sub-base e a corrosão das barras metálicas de transição.

As manutenções programadas em pavimentos rígidos são apenas para a troca dos selantes. "O modelo de manutenção que adotamos trabalha com manutenção de juntas em função da garantia dada pelos fabricantes", resume Carvalho. Com fabricantes garantindo a integridade do material por até dez anos, esse passa a ser o prazo para a intervenção na via.

Existem, ainda, as juntas de dilatação para movimentos longitudinais. O uso mais comum é em pontes e viadutos, novos ou submetidos à manutenção. Têm função de absorver os movimentos verticais longitudinais, criar uma zona de transição cômoda e segura e impedir a entrada de água e detritos que poderiam vir a oxidar a armadura.

A tecnologia de pavimentos rígidos evolui em duas direções: na construção de novas vias e na recuperação de pavimentos antigos, sejam de concreto ou asfálticos.

Whitetopping

Para revestir um pavimento originalmente asfáltico em concreto foi desenvolvida uma técnica denominada whitetopping. Na tradução livre do inglês, significa "topo branco", numa referência à cor clara do concreto sobre o asfalto, escuro.

Normalmente é adotada em casos em que o pavimento original está deteriorado, mas a mudança pode ser preventiva, em casos de alterações na tipologia do tráfego de determinada via. Consiste na aplicação de uma camada de concreto de, no mínimo, 10 cm de espessura diretamente sobre o asfalto, com ou sem camadas de nivelamento, a depender da situação do pavimento preexistente.

A preparação é, usualmente, mínima, limitando-se à fresagem para nivelamento de trilhas de rodas acentuadas ¿ acima de 5 cm ¿ ou à reestruturação em casos de problemas no projeto de drenagem ou de subleito. É o que explica Carvalho, da ABCP. "Os grandes problemas do pavimento de asfalto são relativos à fadiga e não afetam o concreto." Nesse caso, o asfalto funciona como uma base betuminosa.

Na mesma categoria existem, ainda, o whitetopping ultradelgado e o delgado composto. No caso do primeiro, utilizado desde 1988 para tráfego leve, as espessuras ficam entre 5 e 10 cm e o objetivo é apenas reforçar o pavimento asfáltico, com este atuando como camada estrutural.


A técnica exige a limpeza da superfície para melhorar a aderência da nova camada, mas dispensa a selagem das juntas. "É uma tecnologia que precisa ser mais estudada e exige muito cuidado para a aplicação", pondera Carvalho ao comentar que existem estudos, no Brasil, que verificam a perda progressiva de aderência por conta da ação da água em função da carga nas interfaces. O delgado composto nada mais é do que a combinação entre os dois anteriores, com especificação avaliada a cada trecho.

A vida útil prevista para o pavimento de concreto resultante é de 20 anos. Assim como em projetos de novos pavimentos rígidos, é necessário realizar o ranhuramento superficial e a cura química (veja também a seção Como Construir).

Overlay

A técnica de aplicar uma nova camada de concreto sobre outra recebe o nome de overlay ou pavimento superposto de concreto. São três as possibilidades: não-aderente, semi-aderente e aderido. A primeira aplicação experimental no Brasil ocorreu em 2002, quando um trecho da BR 232, entre Recife e Caruaru, recebeu uma superposição não-aderida.

A escolha pelo não-aderente acontece quando o pavimento antigo apresenta certo nível de degradação, com trincas e fissuramento. Assim, para que não ocorra reflexão das fissuras, uma camada de separação de CBUQ (Concreto Betuminoso Usinado a Quente), com cerca de 3 cm de espessura, é aplicada entre o concreto existente e o novo. A espessura do novo concreto é de, normalmente, 5 cm.

O uso do overlay aderido ou do semi-aderente tem a ver com as condições do pavimento original. O primeiro caso é mais aplicado para aumentar a capacidade de carga, no caso de aumento do tráfego ou do peso dos veículos. É essencial, nessas situações, que o concreto antigo esteja em boas condições. Caso contrário, a movimentação natural dos materiais causará reflexão das trincas no novo revestimento.

O mesmo problema ocorre quando um pavimento de concreto é recoberto com asfalto. A maior rigidez do concreto em relação ao asfalto ocasiona o surgimento de trincas no mesmo local onde havia anteriormente. Por esse motivo, ilustra Carvalho, pavimentos de concreto recobertos com asfalto apresentam trincas transversais em intervalos regulares. Surgem no mesmo local das juntas transversais, como pode ser observado na via Anchieta, que liga São Paulo ao litoral paulista.

Reciclagem de pavimentos flexíveis

Popular no exterior, a técnica de revitalização do pavimento asfáltico foi introduzida no Brasil há poucos anos. O que acontece, nesses casos, é a fresagem do revestimento asfáltico e subseqüente mistura do material com cimento ou cimento e emulsão asfáltica. Utilizando um teor de cimento que varia entre 2% e 3%, forma uma base betuminosa de alta qualidade, que pode ser revestida com asfalto ou concreto.

A metodologia apresenta, além de menores custos, vantagens técnicas e ambientais. Técnicas porque melhoram a capacidade estrutural do pavimento e exigem menos intervenções em sarjetas, meios-fios e encontros com pontes, viadutos e túneis. As vantagens ambientais referem-se à diminuição na extração de matéria-prima, eliminação da necessidade de criação de bota-fora e redução do consumo energético na produção.

Pavimentos armados

Uma das alternativas para aumentar a capacidade de carga ou diminuir as espessuras é adotar o uso de armaduras estruturais. A função é combater as tensões de tração na flexão. Então, o aço é disposto na parte inferior das placas, onde ocorre a manifestação da maioria das tensões.

Uma das vantagens da tecnologia, mais comum nos Estados Unidos, é a possibilidade de, por simulação de manifestação de tensões, armar o concreto de modo que a capacidade estrutural não se altere em nenhum ponto do pavimento. A extensão das placas também pode ser aumentada para até 30 m. No entanto, faz-se necessário uma dose extra de armação, dessa vez na superfície, a fim de absorver as movimentações por variação térmica.

Pavimentos armados


Nos casos em que a armação é descontínua, as juntas, apesar de aparecerem a intervalos maiores - 8 a 15 m -, não são eliminadas. Entre uma e outra, no centro da placa, surge uma trinca. A função da armadura é, portanto, impedir a evolução da fissura. Esse tipo de projeto recebe o nome de descontinuamente armado.

Quando o pavimento é continuamente armado, não existem juntas transversais de retração. O resultado é o aparecimento - previsto - de pequenas trincas transversais a cada 1,2 m. Comum na Bélgica, esses projetos prevêem a distância entre as trincas. O custo é superior aos demais, mas o desempenho é maior e a vida útil mais longa.

O uso de concreto protendido é adotado quando se deseja aumentar a distância entre as juntas. Por isso, é mais comumente empregado em pisos industriais de grande porte, pistas de pouso e pátios de estacionamento de aeronaves. As juntas a cada 100 m, apenas, beneficiam o conforto ao rolamento. Outra vantagem é a redução no consumo de material devido à diminuição na espessura do pavimento.

Concreto rolado

De custo inicial mais baixo que o do concreto convencional, o concreto rolado - ou compactado com rolo - é indicado para revestimento de locais em que há circulação de veículos em baixa velocidade, mesmo que pesados. Exemplos são rodovias vicinais, pavimentos urbanos, pátios de manobras e armazéns.

O uso desse concreto - com baixa quantidade de água - também é adequado para sub-base de pavimentos, como é o caso do Rodoanel Mário Covas, em São Paulo. Nessa aplicação o concreto rolado evita deformações excessivas e uniformiza o suporte. "É uma plataforma de trabalho excelente", comenta Marcos Dutra de Carvalho, da ABCP.

Solo-cimento

Já o solo-cimento é adequado apenas para uso em bases ou sub-bases e caracteriza, quando revestido com asfalto, um pavimento semi-rígido. Apresenta custo inicial baixo e boa durabilidade. É uma mistura de solo, água e cimento, realizada no local, que pode lançar mão de solo regional.
Conforme conta Carvalho, não é comum utilizar resíduos na sub-base porque é essencial ter um bom controle tecnológico. "O perigo de usar resíduo é a heterogeneidade. Por isso sempre usamos material de boa qualidade", explica.

Fast-track

Com a combinação correta dos componentes do concreto é possível obter a chamada fast-track. Com o objetivo de liberar o uso da pista o mais rápido possível, o traço do concreto é dimensionado para alcançar altas resistências iniciais num curto período de tempo. O meio para obter isso é utilizar maiores quantidades de cimento por metro cúbico.

Pode-se, eventualmente, lançar mão do uso de superplastificantes para melhorar a trabalhabilidade do concreto durante a aplicação e reduzir-se a quantidade de aglomerantes e, conseqüentemente, minimizar a liberação de calor. "Para rodovias novas que não necessitem liberação rápida, não faz sentido o uso", comenta Paulo Fernando Silva, da Concremat.


Recuperação livre





A construção da BR 290, conhecida como Free-way, foi concluída em setembro de 1973. Ligando Porto Alegre a Osório, no litoral gaúcho, teve o pavimento executado com asfalto. No ano de 1975 o revestimento começou a apresentar problemas de fissuramento.

A origem das patologias está na incompatibilidade entre o material usado para a construção da sub-base, um solo de arenito muito deformável, e o material da base, a BGTC (Brita Graduada Tratada com Cimento). Enquanto a segunda pode ser exposta à umidade, a primeira expande quando molhada.

Assim, apesar de o comportamento do solo se mostrar adequado em laboratório, o surgimento de trincas foi inevitável ao ser aplicado. Tais fissuras permitiram a penetração da água, que também não enfrentou resistência da base, trincada, para o escoamento.

Ao atingir o arenito, este expandiu e provocou a redução da capacidade estrutural do arenito, que teve sua deformabilidade elástica aumentada e, quando da passagem de caminhões, o bombeamento das partículas mais finas do solo através das trincas do pavimento. A combinação dos efeitos acelerou
o processo de fadiga do revestimento asfáltico e a severidade das trincas, que posteriormente provocaram afundamentos nas trilhas de roda.

Em 1994 foi criado o Programa de Concessão Rodoviária, que incluiu a BR 290. A união entre as construtoras Triunfo, de São Paulo, e SBS, de Porto Alegre, resultou na Concepa (Concessionária da Rodovia Osório-Porto Alegre S/A), que ganhou o direito de administrar por 20 anos o trecho por onde passam cerca de 35 mil veículos por dia.

"Por causa dos custos e das chuvas, era inviável recuperar tudo com asfalto", explica Odenir Sanches, diretor presidente da Concepa, referindo-se à necessidade de retirar todas as camadas e refazer desde
as mais profundas. A participação da ABCP (Associação Brasileira de Cimento Portland) nos estudos de recuperação influenciou a escolha pelo whitetopping para a recuperação de 17 km de estrada, em 2000. Mesmo com o custo inicial mais alto, a metodologia se mostrou atraente, pois dispensa as atividades preliminares de preparação do solo e das camadas inferiores.

Após realizar medição do perfil longitudinal, para avaliação de irregularidades, constatou-se que a média era de 40 mm/km. Valores de até
150 mm/km3 são normalmente aceitos como normais nos contratos assinados nos Estados Unidos. O sucesso na utilização nesse primeiro trecho motivou a expansão da técnica para outros 20 km, que ainda aguardam autorização da ANTT (Agência Nacional de Transportes Terrestres).


Rapidez paulistana



O pavimento conhecido como fast-track apresenta, como vantagem frente ao convencional, a rápida liberação da via para o tráfego. Isso só é possível devido à característica principal dessa tecnologia, as altas resistências iniciais.

Utilizando os mesmos materiais necessários para a construção de um pavimento rígido convencional - salvo pelo uso de plastificantes e superplastificantes - a construtora Camargo Corrêa e a SPTrans (São Paulo Transportes) - empresa responsável pelo sistema de transporte viário municipal de São Paulo - executaram a primeira fast-track nacional.

A obra localiza-se no Corredor Viário Guarapiranga, no extremo Sul da cidade, e foi realizada em outubro de 2003.

O rígido controle da qualidade implementado permitiu a mensuração da consistência do concreto, a previsão da resistência atingida e a determinação do momento correto para o corte das juntas.

O engenheiro Paulo Fernando Silva, da Concremat, explica que uma das principais diferenças dessa tecnologia é o corte das juntas. A determinação - bem como a resistência inicial - se dá pela maturidade do concreto, que pode ser calculada por meio de uma equação ou por ultra-som.

A equação considera tempo e temperatura e depende também da umidade relativa e da tipologia da sub-base. No Corredor Guarapiranga, onde foi aplicada a equação, foram obtidas as seguintes resistências: 5,2 MPa após 24 horas, 5,7 após 36 horas, 6,9 MPa às 48 horas e 8,0 MPa decorridas 120 horas.

Em comparação com os dados da ACPA (American Concrete Pavement Association), o caso brasileiro é considerado um recorde mundial para resistência em idades recentes.


Patologias em pavimentos rígidos

Erros em projeto ou execução pouco cuidadosa acarretam em patologias, cujas soluções podem encarecer consideravelmente a obra. "Temos conhecimentos de processos e materiais que permitem fazer com patologia zero", conta Marcos Dutra de Carvalho.

Uma vez que a competitividade desse tipo de pavimento está muito mais relacionada à durabilidade e resistência do que aos custos, qualquer incremento financeiro é substancial.

A ABCP recomenda algumas práticas para evitar o surgimento de defeitos em pavimentos rígidos. Dentre elas temos a necessidade de controlar o fornecimento de concreto, manter o slump constante e o volume adequado, domar a trabalhabilidade do concreto e controlar a dosagem e a qualidade
dos agregados, realizar a vibração para o acabamento fino da superfície, planejar o processo de obtenção da textura para conforto e segurança
e manter o equipamento limpo e com as manutenções em dia.




Trincas longitudinais

Possíveis causas: profundidade de corte inadequada ou recalque de fundação.
Como evitar: seguir a profundidade de projeto e compactar adequadamente a base


















Trincas transversais

Possíveis causas: atraso de corte ou desalinhamento das barras de transferência

Como evitar: prever corte em função do tipo de cimento e da temperatura, alinhar as barras de transferência e isolar as trincas das camadas inferiores






Entenda os pavimentos rígidos

Espessura: o concreto conta com uma espessura relativamente maior que
o asfalto. Assim, distribui as cargas por uma área maior.

Planicidade: pavimentos rígidos apresentam um elevado nível de planicidade, cujos desvios são representados em mm/km. Para eliminar irregularidades relevantes desgasta-se com pontas diamantadas.

Junta longitudinal: minijuntas de contração são necessárias para evitar o trincamento e as quebras ocasionadas pela movimentação térmica das placas. Aprofundam-se a 1/3 da espessura do revestimento e são cortadas 24 horas após a concretagem.


Junta transversal: com função idêntica à da junta longitudinal, provocam preconceito de desconforto ao rolamento dos pavimentos rígidos. O corte ocorre de 6 a 12 horas após o lançamento do concreto.

Textura superficial: a finalidade de texturizar a superfície é reduzir
a possibilidade de aquaplanagem e aumentar a aderência. Afetam, ainda,
o nível de ruído. São divididas pelas categorias: texturas varridas, raspadas, agregado exposto e concreto endurecido.

Barras de transferência: colocadas nas juntas transversais, são lisas e semi-engraxadas e realizam a conexão mecânica entre as placas. Assim, promovem
a transferência de cargas no sentido do tráfego. A ausência pode provocar
o surgimento de degraus nas juntas.

Barras de ligação: compostas de aço liso e engraxado, são colocadas nas juntas longitudinais e mantêm unidas as faixas de rolamento. São, em geral, inseridas automaticamente pelos equipamentos.

Bases e subleito: por serem normalmente disformes, os subleitos exigem bases e/ou sub-bases. Essas são camadas dispostas sobre o subleito que, além de prevenir contra movimentações do terreno, atuam como dispersoras de água.
Destaques da Loja Pini
Aplicativos