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CENTRO UNIVERSITÁRIO - CESMAC
KARINA REGINA SILVA CÂNDIDO MANOEL GOMES DE BARROS NETO
ANÁLISE DO MÉTODO DE FRESAGEM COMO
RECICLAGEM DOS PAVIMENTOS
MACEIÓ – AL 2018/2
KARINA REGINA SILVA CÂNDIDO
MANOEL GOMES DE BARROS NETO
ANÁLISE DO MÉTODO DE FRESAGEM COMO
RECICLAGEM DOS PAVIMENTOS
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito final, para conclusão do curso de Engenharia Civil do Centro Universitário Cesmac, sob a orientação do professor Msc Zeferino José Alencar Bezerra.
MACEIÓ – AL 2018/2
B
REDE DE BIBLIOTECAS CESMAC
SETOR DE TRATAMENTO TÉCNICO
Evandro Santos Cavalcante Bibliotecário CRB/4 1700
CDU: 693.7
Orientador: Zeferino José Alencar Bezerra
1. Estrutura. 2. Pavimento. 3. Fresagem.
Cândido, Karina Regina Silva
Análise do método de fresagem como reciclagem dos pavimentos
/ Karina Regina Silva Cândido.- 2018. 59
p.: il.
C217a
KARINA REGINA SILVA CÂNDIDO
MANOEL GOMES DE BARROS NETO
ANÁLISE DO MÉTODO DE FRESAGEM COMO
RECICLAGEM DOS PAVIMENTOS
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como
requisito final, para conclusão do curso de Engenharia
Civil do Centro Universitário Cesmac, sob a orientação
do professor Msc Zeferino José Alencar Bezerra.
AGRADECIMENTOS
Certamente estas linhas escritas não irão atender a todas as pessoas que fizeram parte dessa importante fase de nossas vidas. Portanto, desde já, pedimos desculpas a aqueles os que não serão mencionados, mas que fazem parte de nosso pensamento e imensa gratidão.
O primeiro agradecimento é a Deus por permitir nossa existência e nos dar sabedoria para escolhas, além de guiar-nos nesse rumo da construção civil que tanto amamos. Agradecemos por nossas famílias que tanto apoia as decisões tomadas por nós e que por vezes decisórias em nossas vidas.
Reverenciamos ao Professor Zeferino José Alencar Bezerra pela sua dedicação e pela orientação deste trabalho, e por meio dele, nos reportamos ao tamanho interesse do assunto abordado cujo estímulo e iniciativa foram dados com suas aulas ministradas em sala de aula.
E a nossos amigos de infância, aos que a vida nos deu e aos do trabalho, pelos conselhos e impulsionamento durante o desenvolvimento deste trabalho, contribuindo para o aperfeiçoamento do tema escolhido e abordado tão cuidadosamente.
RESUMO
De acordo com a real necessidade de restauração das vias pavimentadas, em convenção na redução de custos nas obras rodoviárias e a preservação ambiental, o presente trabalho se compôs na avaliação do método de fresagem como reciclagem dos pavimentos. Relatando os conceitos básicos estrutural do pavimento, tipos e composições de materiais, sabendo que o desempenho desta estrutura por longos períodos gera um grande número de patologias, foram analisados dois tipos de patologias que podem ser tratadas pelo método da fresagem, afundamentos que são depressões da superfície do pavimento e corrugações causados pelo movimento plástico do revestimento. Validando a conformidade dos quesitos de resistência das propriedades constituintes de um pavimento fresado, com análise em termos de o método se mostrar eficiente no emprego do material deteriorado no processo de reciclagem concluiu-se que além de ter grande importância para o meio ambiente por ser considerado como um método ambientalmente sustentável, sendo imprescindível a continuação de novas análises para melhorar as características dos materiais fresados, para maior controle de execução nas rodovias.
Palavras Chaves: Estrutura; Pavimento; Fresagem.
Abstract
According to the real need of paved road restoration, in a convention to reduce costs in road works and environmental preservation, the present work was composed in the evaluation of the milling method as pavement recycling. Relating the basic structural concepts of pavement, types and compositions of materials, knowing that the performance of this structure for long periods generates a great number of pathologies, were analyzed two types of pathologies that can be treated by the method of milling, sags, that are depressions of the pavement surface and corrugations caused by plastic coating movement. Validating the conformity of the resistance requirements of the constituent properties of a milled floor, with the analysis in terms of the method being efficient in the use of the deteriorated material in the recycling process, it was concluded that besides being of great importance to the environment because it is considered as a environmentally sustainable method, being essential to continue new analyzes to improve the characteristics of milled materials, for greater control of execution on the highways.
Keywords: Structure; Floor; Milling.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Esforços atuantes no pavimento e sua transferência de carga............ 14 Figura 2 – Estrutura do pavimento tipo................................................................ 16 Figura 3 – Tipos de revestimentos asfálticos empregados em pavimentos de rodovias...............................................................................................................
17
Figura 4 – Distribuição dos esforços nos pavimentos.......................................... 18 Figura 5 – Dimensionamento de pavimento rígido............................................... 19 Figura 6 – Dimensionamento de pavimento flexível............................................. 20 Figura 7 – Camadas comuns em um pavimento semirrígido (E-Civil).................. 21 Figura 8 – Camadas de um revestimento asfáltico .............................................. 22 Figura 9 – Recuperação de via com cimento asfáltico de petróleo....................... 22 Figura 10 – Classificação de bases e sub-bases dos pavimentos....................... 28 Figura 11 – Esquema do equipamento de reciclagem a quente no local ............. 30 Figura 12 – Esquema do processo de reciclagem a frio em central com emulsão betuminosa..........................................................................................................
30
Figura 13 – Esquema de execução de fresagem................................................. 34 Figura 14 – Corte do pavimento a quente............................................................ 36 Figura 15 – Esquema de operação de fresagem a quente no local...................... 37 Figura 16 – Corte do Pavimento a frio.................................................................. 37 Figura 17 – Dimensionamento do dente de corte para fresagem a frio................. 38 Figura 18 – Execução, compactação e acabamento do remendo da superfície com PMF..............................................................................................................
40
Figura 19 – Afundamento plástico nas trilhas de roda (ATP)................................ 41 Figura 20 – Corrugação....................................................................................... 42 Figura 21 – Esquema do processo executivo...................................................... 46 Figura 22 – Esforços em camadas do pavimento................................................. 48
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 – Percentual de conservação de rodovias................................................ 10 Gráfico 2 – Curva de degradação do pavimento...................................................... 39
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 – Principais técnicas de reciclagem......................................................... 27
Quadro 2 – Guia para seleção de métodos de reciclagem...................................... 32
Quadro 3 – Comparação dos materiais fresados......................................................... 47
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO................................................................................................ 10 1.1 Considerações Iniciais............................................................................... 10 1.2 Objetivos do trabalho................................................................................. 11 1.2.1 Objetivo Geral............................................................................................ 11 1.2.2 Objetivos Específicos................................................................................ 12 2 METODOLOGIA.............................................................................................. 13 3 PAVIMENTOS................................................................................................. 14 3.1Constituição dos pavimentos..................................................................... 15 3.1.2 Revestimento............................................................................................. 16 3.2 Tipos de pavimentos................................................................................... 18 3.3 Materiais constituintes do revestimento asfáltico ................................... 21 3.3.1 Cimento Asfáltico de Petróleo – CAP..................,..................................... 22 3.3.2 Asfalto Diluído de Petróleo – ADP.............................................................. 23 3.3.3 Asfalto Modificado por Polímero................................................................ 23 3.3.4 Emulsão Asfaltica de Petróleo – EAP ....................................................... 24 3.4 Patologias nos pavimentos........................................................................ 24 4 RECICLAGEM DE PAVIMENTOS.................................................................. 26 5 FRESAGEM ASFÁLTICA............................................................................... 33 5.1 Maneiras na execução da fresagem........................................................... 35 5.1.1 A quente..............................................................,..................................... 35 5.1.2 A frio.......................................................................................................... 37 6 REGENERAÇÃO DOS PAVIMENTOS PELO MÉTODO DA FRESAGEM..... 39 6.1 Patologias pelo método da fresagem.....................,.................................. 41 7 RESULTADOS................................................................................................ 43 8 CONSIDERAÇÕES FINAIS............................................................................. 50 REFERÊNCIAS.................................................................................................. 51 ANEXOS ............................................................................................................ 56
10
1 INTRODUÇÃO
1.1 Considerações iniciais
O Brasil, país considerado como titã de proporções continentais praticamente
possui nula atuação em transportes marítimos, por ter mais de 60% de suas cargas
transportadas por vias rodoviárias. Entenda-se, pela manutenção das rodovias feita
de modo precário ou inexistente em determinadas regiões (COELHO, 2010).
Segundo Albano (2005), a construção das estradas teve início a partir de 1926
com o governo de Washington Luís, que construiu a rodovia Rio – Petrópolis e a Rio
– São Paulo. Nas décadas de 30, 40 e principalmente nos anos 50 houve uma
evolução no desenvolvimento de rodovias estaduais e federais motivado pelo
crescimento da indústria automobilística. O ápice ocorre nos anos 80 com a
pavimentação de 47 mil km de rodovias federais. Contudo, houve uma queda brusca
de investimentos na malha rodoviária no decorrer dos anos, o que impacta a qualidade
do setor logístico além de influenciar no número de acidentes nas estradas.
Além do baixo número de rodovias pavimentadas, outro fator que merece
atenção é o percentual de conservação em que estas se encontram. O gráfico 1,
mostra que 61,8% das vias pavimentadas estão em mau estado, 59,2% apresentam
deficiências na sinalização, 77,9% indicam problemas de geometria e 50% não tem
acostamento, dados da pesquisa da Conferência Nacional de Transportes em 2017.
Gráfico 1 – Percentual de conservação de rodovias. Fonte: Adaptada da CNT, 2018.
77,9%
59,2%
61,8%
50,0%
Problemas de geometria
Sem sinalizacao
Vias deterioradas
Sem acostamento
11
Caracik (2007) considera que a falta de modernização das estradas é também
um elemento que prejudica o desenvolvimento do transporte de cargas. Pontes sem
estrutura para suportar o peso de alguns caminhões, viadutos baixos, restrição de
fluxo em muitas vias, extensão das estradas insuficiente, rodovias antigas e
inadequadas para veículos que apresentam medidas diferentes, são alguns dos itens
que precisam de atualização na infraestrutura viária.
De uma forma muito genérica pode-se dizer que, dos recursos necessários a
uma política eficiente de conservação de rodovias, boa parte deve destinar-se apenas
a uma boa manutenção dos pavimentos, ficando ainda o restante para os demais
serviços de manutenção, como limpeza, drenagem, manutenção da sinalização,
policiamento e outros (SENÇO, 1997).
A partir da crise do petróleo, na década de 1970, com a escassez de materiais
asfálticos mais a crise econômica internacional, os técnicos rodoviários internacionais,
em conjunto com os organismos de fomento, voltaram-se para a ideia de reprocessar
os materiais de pavimentação de pistas deterioradas, por meio da reciclagem, de
forma a restaurar as condições de trafegabilidade de vias a níveis satisfatórios, tanto
do ponto de vista técnico quanto financeiro. Inicialmente, o material era extraído das
pistas por meio de escarificação do pavimento e levado para processamento em
usinas. Esse procedimento era inadequado para tal aplicação, pois resultava no
aparecimento de pedaços muito grandes, que necessitavam ser posteriormente
quebrados, ou rebritados, para serem utilizados na mistura reciclada (BONFIM, 2007).
Ainda de acordo com Bonfim (2007) o equipamento de fresagem foi concebido
a partir da segunda metade da década de 1970, simultaneamente, tanto na Europa
quanto na América do Norte, como ferramenta adequada para possibilitar e garantir o
desbaste do pavimento em profundidades pré-determinadas.
1.2 Objetivos do trabalho
1.2.1 Objetivo Geral
Analisar o método de fresagem como reciclagem dos pavimentos a partir das
patologias específicas na estrutura asfáltica, dando os subsídios e informações
necessários para avaliação adequada do método.
12
1.2.2 Objetivos Específicos
Realizar uma pesquisa bibliográfica exploratória;
Descrever a estrutura de um pavimento asfáltico destacando as prováveis
patologias decorrentes de sua execução e vida útil;
Avaliar o método de fresagem quanto a viabilidade econômica e estrutural na
execução dos pavimentos asfálticos.
13
2 METODOLOGIA
Inicialmente, envolve-se embasamento técnico que contêm as soluções que
correspondem perfeitamente ao objetivo das condições do suporte estradal, verificado
a partir da disponibilidade do material utilizado e das solicitações do tráfego no trecho
fresado. De outro modo que subsidia decisões com as ferramentas que possibilitam
calcular as despesas com manutenção e implantação, ainda com os custos
relacionados aos usuários da rodovia.
O início deste trabalho se caracterizou na realização de um estudo utilizando
embasamento teórico com artigos técnicos, monografias e obras literárias sobre o
tema, que a princípio descreve o pavimento asfáltico e suas camadas, bem como as
patologias decorrentes de sua utilização, e ainda, acerca do método de fresagem
utilizado como reciclagem dos pavimentos asfálticos.
Logo após, foi observada a existência de patologias correlacionando-as com a
análise do método estudado, elaborando então, uma concepção estrutural sobre a
utilização e sua atuação em cada camada do pavimento, suas propriedades e
características.
Atendendo todos os objetivos, foi feita uma verificação da viabilidade técnica
tendo o índice econômico, vida útil, estrutura do pavimento e controle e redução de
resíduos, usados como parâmetros para apresentação dos resultados da pesquisa,
relacionados à eficiência do método de fresagem como reciclagem de pavimentos.
14
3 PAVIMENTOS
Pavimento é uma estrutura construída após a terraplenagem, destinada a
resistir e distribuir ao subleito os esforços verticais oriundos dos veículos, a melhorar
as condições de rolamento quanto ao conforto e segurança e a resistir aos esforços
horizontais, tornando mais durável a superfície de rolamento (DNER, 1997).
A estrutura do pavimento é um sistema formado por várias partes, constituída
de um conjunto que sofrerá deslocamentos e tensões como parte de resistir às cargas
solicitantes pelos veículos e pelo clima. Ou seja, como qualquer outra estrutura de
construção civil, as cargas são distribuídas de forma compatível com a resistência de
cada camada do pavimento (MOTTA, 1995).
O pavimento é composto por várias camadas de espessuras finitas (Figura 1),
e com a função de resistir aos esforços solicitantes pelo tráfego de veículos e ao clima,
além de auxiliar na melhoria das condições de rolamento, com segurança, conforto e
economia aos usuários (SENÇO, 1997).
Figura 1 – Esforços atuantes no pavimento e sua transferência de carga. Fonte: WIRTGEN, 2008
De acordo com Balbo (2007) as funções dos pavimentos são: apresentar uma
superfície mais regular, onde haja melhor conforto para passagem do veículo, uma
superfície mais aderente, com mais segurança para pista úmida ou molhada e uma
superfície menos ruidosa, com menor desgaste ambiental nas vias urbanas e rurais.
15
O pavimento deve ser dimensionado para o tráfego previsto no período de
projeto e para as condições climáticas a que estará sujeito. As diferentes camadas
devem resistir aos esforços solicitantes e transferi-los, por sua vez, às camadas
subjacentes. As tensões e deformações as quais a estrutura está sujeita dependem
principalmente da espessura das camadas e da rigidez dos materiais. Se a estrutura
estiver bem projetada para as cargas que atuarão e bem construída, essas cargas
gerarão deslocamentos que não provocam ruptura ou deformação excessiva após
uma única passada de roda ou algumas poucas solicitações (BERNUCCI et. al. 2010).
Segundo Pereira (2010), engenheiros encarregados da pavimentação de ruas,
avenidas ou rodovias escolherão o tipo de pavimento mais adequado para
determinada situação por aspectos técnicos e econômicos. Pavimentar uma via de
circulação de veículos é obra civil que enseja, antes de tudo, a melhoria operacional
para o tráfego, na medida em que é criada uma superfície mais regular (garantia de
melhor conforto no deslocamento do veículo), uma superfície mais aderente (garantia
de mais segurança em condições de pista úmida de molhada), uma superfície menos
ruidosa diante da ação dinâmica dos pneumáticos (garantia de melhor conforto
ambiental em vias urbanas rurais), seja qual for a medida física adotada (BALBO,
2007).
3.1 Constituição dos Pavimentos
Cada camada do pavimento possui uma ou mais funções específicas, que
devem proporcinar aos veículos, em qualquer ação climática, condições adequadas
de rolamento e suporte (BALBO, 2007). A NBR 7207/82 assegura que o pavimento é
constituído por quatro camadas tais como, subleito, sub-base, base e revestimento
(Figura 2).
16
Figura 2 – Estrutura do pavimento tipo. Fonte: BERNUCCI et AL 2006.
• Subleito: é a camada mais interna do pavimento, sendo considerada a
fundação do pavimento, ou seja, é o material natural da região onde se pretende
inserir o pavimento.
• Sub-base: é a camada que possui a mesma função da base, é executada
sobre o subleito ou o reforço do subleito.
• Base: é a camada de pavimentação destinada a receber os esforços verticais
do tráfego e distribuir as camadas subjacentes.
3.1.2 Revestimento
Ainda de acordo com Balbo (2017), revestimento é a camada que recebe
cargas verticais e horizontais oriundas do tráfego, transmitindo as camadas
subjacentes. Além de melhorar a superfície de rolamento quanto às condições de
conforto e segurança, e resistir aos desgastes.
Para Nogueira (1961) apud Barufi (2013), o revestimento é a camada superior,
destinada a proteger as camadas inferiores da deteriorização, causada pela ação do
tráfego, e por isso é destinada economicamente a melhorar a comodidade e a
segurança de rolamento; e torná-la mais durável.
O revestimento, sendo a capa de rolamento é a camada do pavimento que
recebe a ação do tráfego, devendo ser o mais impermeável possível. Tem a função
17
de melhorar a superfície de rolamento, o conforto e a segurança da estrada, além de
boa durabilidade. O revestimento é executado com uma espessura variante de 2 a 5
cm, sendo a camada mais nobre do pavimento, por isso deve-se usar os melhores
materiais disponíveis. Assim, torna-se um problema econômico, pois seu preço é mais
elevado que as demais camadas (SENÇO, vol. 1, 2001 apud BERUTI, 2013).
O revestimento tem a função de receber as cargas (estáticas ou dinâmicas)
sem sofrer grandes deformações ou desagregação dos seus componentes estruturais
ou ainda, perda de sua compactação. Por isso, necessita ser composto de materiais
bem aglutinados, sendo eles os tratamentos superficiais betuminosos e misturas
asfálticas em geral (BALBO, 2007).
Segundo Senço em seu livro de volume 1, (2001), diz que de uma forma geral,
os revestimentos são classificados em: rígidos e flexíveis (Figura 3). Os revestimentos
rígidos são pouco deformáveis, constituído principalmente de concreto de cimento, já
os revestimentos flexíveis ou não rígidos, são aqueles que as deformações não levam
ao rompimento.
Figura 3 – Tipos de revestimentos asfálticos empregados em pavimento de rodovias Fonte: DNIT, 2005.
A escolha do tipo de revestimento é uma questão econômica e técnica. Alguns
fatores impedem a escolha baseados nos fatores técnicos ou mesmo econômicos,
18
pois esses fatores sofrem variações. Nos serviços de auto padrão o revestimento mais
utilizado é o concreto betuminoso, já nos serviços de médio padrão é o tratamento
superficial, de preferência triplo. Nos serviços de mais baixo padrão, utiliza-se o
tratamento superficial ou simples. Os fatores que influenciam na escolha do tipo de
revestimento são: custo, características físicas (cor, aparência geral, pó, facilidade de
limpeza e segurança), considerações locais especiais (materiais locais, tipos
existentes e organização de conservação) (SENÇO, 1979).
3.2 Tipos de Pavimentos
Historicamente, os pavimentos tem suas definições clássicas, em alguns casos,
representam uma simplificação excessiva, onde são propostos por classificações em
função das limitações inerentes a todas as técnicas classificatórias.
Segundo Bernucci et. al. (2006), as estruturas de pavimentos são sistemas de
camadas assentes sobre uma fundação chamada subleito. O comportamento
estrutural depende da espessura de cada uma das camadas, da rigidez destas e do
subleito, bem como da interação entre as diferentes camadas do pavimento. A
engenharia rodoviária subdivide as estruturas de pavimentos segundo a rigidez do
conjunto: em um extremo, têm-se as estruturas rígidas e, no outro, as flexíveis. A
distribuição dos esforços em cada tipo de pavimento é demonstrada na Figura 4.
Figura 4 - Distribuição dos esforços nos pavimentos Fonte: ideias esquecidas, 2016.
No caso de pavimentos de concreto de cimento Portland, devido à elevada
rigidez do revestimento em relação às demais camadas, as cargas de superfície são
distribuídas por uma grande área em relação à área de contato pneu-pavimento,
19
aliviando dessa forma as tensões transmitidas às camadas subjacentes. Nos
pavimentos asfálticos, a razão da rigidez do revestimento em relação às demais
camadas granulares não é tão elevada como no caso do revestimento de concreto de
cimento Portland, fazendo com que as tensões sejam compartilhadas entre as
diversas camadas, proporcionalmente à rigidez (material e geometria). Neste caso as
cargas de superfície são distribuídas numa área mais restrita (BERNUCCI et. al.
2008).
Pavimento rígido é o pavimento no qual uma camada, absorvendo grande
parcela de esforços horizontais solicitantes, acaba por gerar pressões verticais
aliviadas e bem distribuídas sobre as camadas inferiores (BALBO, 2007), no entanto
no Manual de Pavimentação do DNIT do ano de 2006, pavimento rígido é aquele em
que o revestimento tem elevada rigidez em relação às camadas inferiores e, portanto,
absorve praticamente todas as tensões provenientes do carregamento aplicado.
Bernucci et. al. (2008) diz que os pavimentos rígidos, em geral associados aos
de concreto de cimento Portland, são compostos por uma camada superficial de
concreto de cimento Portland (em geral placas, armadas ou não), apoiada geralmente
sobre uma camada de material granular ou de material estabilizado com cimento
(chamada sub-base), assentada sobre o subleito ou sobre um reforço do subleito
quando necessário. A Figura 5 mostra uma estrutura-tipo de acordo com a definição
de Bernucci.
Figura 5 - Dimensionamento de pavimento rígido. Fonte: SPT Sondagens, 2008
Os pavimentos flexíveis, em geral associados aos pavimentos asfálticos, são
compostos por camada superficial asfáltica (revestimento), apoiada sobre camadas
20
de base, de sub-base e de reforço do subleito, constituídas por materiais granulares,
solos ou misturas de solos, sem adição de agentes cimentantes. Dependendo do
volume de tráfego, da capacidade de suporte do subleito, da rigidez e espessura das
camadas, e condições ambientais, uma ou mais camadas podem ser suprimidas
(BERNUCCI et. al. 2008).
De acordo com Balbo (2007), pavimento flexível é o pavimento no qual a
absorção de esforços dá-se de forma dividida entre várias camadas, encontrando-se
as tensões verticais em camadas inferiores, concentradas em região próxima da área
de aplicação da carga, como de acordo com a Figura 6. Já segundo o Manual de
Pavimentação do DNIT, pavimento flexível é aquele em que todas as camadas sofrem
deformação elástica significativa sob o carregamento aplicado e, portanto, a carga se
distribui em parcelas aproximadamente equivalentes entre as camadas.
Figura 6 - Dimensionamento de pavimento flexível Fonte: SPT Sondagens, 2008
Segundo o Departamento de Transportes da UFPR (2009), no Brasil os
pavimentos flexíveis necessitam de alguma medida de manutenção a cada 3 a 5 anos.
Em contrapartida, os pavimentos rígidos alcançam uma durabilidade de 20 a 40 anos.
A utilização de cada um dos tipos de pavimento varia de acordo com uma série de
fatores. Os pavimentos rígidos são mais apropriados para áreas de tráfego urbano e
de maior intensidade, mas os pavimentos flexíveis possuem menor custo de
construção e os prazos de execução são bem mais rápidos.
Os pavimentos Semirrígidos possuem uma definição semelhante à dos flexíveis
(Figura 7), no entanto a base do pavimento é constituída de material estabilizado
21
quimicamente, como: solo-cimento, solo-cal e brita graduada tratado com cimento
(SENÇO, 1997).
Figura 7 – Camadas comuns em um pavimento semirrígido (E-Civil) Fonte: SPT Sondagens, 2008
Os revestimentos das estruturas de pavimento em geral são submetidos a
esforços de compressão e de tração devidos à flexão, ficando as demais camadas
submetidas principalmente à compressão. Em certos casos, uma camada subjacente
ao revestimento pode ser composta por materiais estabilizados quimicamente de
modo a proporcionar coesão e aumentar sua rigidez, podendo resistir a esforços de
tração. Embora possuam coesão, as camadas de solos finos apresentam baixa
resistência à tração, diferentemente dos materiais estabilizados quimicamente
(BERNUCCI et. al. 2008).
3.3 Materiais Constituintes do Revestimento Asfáltico
O asfalto é um dos mais antigos e versáteis materiais de construção utilizados
pelo homem. O uso em pavimentação é um dos mais importantes e, na maioria dos
países do mundo, a pavimentação asfáltica é a principal forma de revestimento. Há
várias razões para o uso intensivo do asfalto em pavimentação, sendo as principais:
proporciona forte união dos agregados agindo como um ligante que permite
flexibilidade controlável; é impermeabilizante, é durável e resiste à ação da maioria
dos ácidos, dos álcalis e dos sais, podendo ser utilizado aquecido ou emulsionado,
em amplas combinações de esqueleto mineral, com ou sem aditivos (BERNUCCI et.
al, 2007).
22
A Figura 8 ilustra detalhadamente o corte de uma estrutura asfáltica,
determinando quais materiais cada camada se compõe.
Figura 8 – Camadas de um revestimento asfáltico Fonte: BERNUCCI et. al., 2007
3.3.1 Cimento Asfáltico de Petróleo – CAP
A obtenção de asfalto é realizada através da destilação de tipos específicos de
petróleo, na qual as frações leves (gasolina, diesel e querosene) são retiradas no
refino. O produto resultante deste processo passa a ser chamado de Cimento Asfáltico
de Petróleo (CAP). São semi-sólidos à temperatura ambiente, necessitando de
aquecimento para adquirir consistência adequada para utilização (BERNUCCI et. al.
(2007).
A Figura 9 demonstra a recuperação de uma via na cidade de Maceió/AL com
ligante asfáltico de petróleo.
Figura 9 – Recuperação de via com cimento asfáltico de petróleo Fonte: Autor, 2017
23
Ainda de acordo com Bernucci et. al. (2007) os CAPS são constituídos por 90
a 95% de hidrocarbonetos e por 5 a 10% de heteroátomos (oxigênio, enxofre,
nitrogênio e metais – vanádio, níquel, ferro, magnésio e cálcio) unidos por ligações
covalentes.
Durante a vida de um pavimento, o CAP do revestimento envelhece por
oxidação. Essa oxidação ocorre com maior velocidade nas camadas superficiais, onde
existe uma maior exposição a elementos que alteram as características do ligante
(ROBERTS et. al, 1996). O efeito da temperatura e das demais condições climáticas
nos pavimentos asfálticos causa seu envelhecimento que leva a um enrijecimento da
mistura betuminosa. Com o passar do tempo, o asfalto se torna mais duro e
quebradiço até chegar a um ponto em que é preciso fazer a recuperação do
revestimento.
Um dos critérios mais utilizados de classificação dos ligantes é a avaliação da
sua suscetibilidade térmica, por algum ensaio que meça direta ou indiretamente sua
consistência ou viscosidade em diferentes temperaturas. Portanto, todos os ensaios
realizados para medir as propriedades físicas dos ligantes asfálticos têm temperatura
especificada e alguns também definem o tempo e a velocidade de carregamento, visto
que o asfalto é um material termoviscoelástico (BERNUCCI et. al., 2007).
3.3.2 Asfalto Diluído de Petróleo – ADP
Os asfaltos diluídos, também conhecidos como asfaltos recortados ou
“cutbacks”, resultam da diluição do cimento asfáltico por destilados de petróleo. Os
diluentes proporcionam produtos menos viscosos que podem ser aplicados a
temperaturas mais baixas e devem evaporar totalmente, deixando como resíduo o
CAP. O fenômeno de evaporação do diluente denomina-se cura e nesse sentido, são
classificados de acordo com a velocidade de cura em três categorias: cura rápida
(CR), cura média (CM) e cura lenta (CL), sendo que os asfaltos diluídos de cura lenta
não são produzidos no Brasil (BERNUCCI et. al., 2007).
3.3.3 Asfalto Modificado por Polímero
Para que a modificação do ligante seja técnica e economicamente viável, é
necessário que o polímero seja resistente à degradação nas temperaturas usuais de
24
utilização do asfalto, misture-se adequadamente ao CAP, melhore as características
de fluidez do asfalto a altas temperaturas, sem que o ligante fique muito viscoso no
processo de mistura e espalhamento, nem tão rígido ou quebradiço a baixas
temperaturas (BERNUCCI et. al., 2007).
Ainda segundo os autores, o uso de asfaltos modificados por polímeros pode
reduzir a frequência de manutenção e aumentar a vida útil de pavimentos de locais de
difícil acesso ou de custo muito elevado de interrupção de tráfego, como o caso de
aeroportos.
3.3.4 Emulsão Asfáltica de Petróleo – EAP
De acordo com Bernucci et. al. (2007), uma emulsão é definida como uma
dispersão estável de dois ou mais líquidos imiscíveis, neste caso água e asfalto. É
composta de cimento asfáltico de petróleo (CAP), água, agente emulsificante
(catalisador) e energia de dispersão da fase asfáltica na fase aquosa, energia
mecânica por exemplo.
As emulsões asfálticas podem ser classificadas de acordo com a estabilidade,
ou tempo de ruptura, fenômeno que ocorre quando os glóbulos de asfalto dispersos
em água, em contato com o agregado mineral, sofrem uma ionização por parte deste,
dando origem à formação de um composto insolúvel em água que se precipitará sobre
o agregado:
Ruptura rápida (RR): pintura de ligação, imprimação, tratamentos superficiais,
macadame betuminoso;
Ruptura média (RM): pré-misturados a frio;
Ruptura lenta (RL): estabilização de solos e preparo de lama asfáltica
(BERNUCCI et. al., 2007).
3.4 Patologias nos Pavimentos
A Norma do DNIT 005/2003 – TER fornece definições para as patologias
encontradas em pavimentos asfálticos, especificando as condições na avaliação da
25
superfície do pavimento. Os defeitos elencados por esta Norma estão descritos a
seguir:
A) Fenda: Qualquer descontinuidade na superfície do pavimento, que conduza a
aberturas de menor ou maior porte, apresentando-se sob diversas formas,
conforme adiante descrito.
- Fissura: Fenda de largura capilar existente no revestimento, posicionada
longitudinal, transversal ou obliquamente ao eixo da via, somente perceptível a
vista desarmada de uma distância inferior a 1,50 m.
- Trinca: Fenda existente no revestimento, facilmente visível a vista desarmada,
com abertura superior à da fissura, podendo apresentar-se sob a forma de
trinca isolada ou trinca interligada.
B) Afundamento: Deformação permanente caracterizada por depressão da
superfície do pavimento, acompanhada, ou não, de solevamento, podendo
apresentar-se sob a forma de afundamento plástico ou de consolidação.
- Plástico: Afundamento causado pela fluência plástica de uma ou mais
camadas do pavimento ou do subleito, acompanhado de solevamento.
- Consolidação: é causado pela consolidação diferencial de uma ou mais
camadas do pavimento ou subleito sem estar acompanhado de solevamento.
C) Ondulação ou corrugação: Deformação caracterizada por ondulações ou
corrugações transversais na superfície do pavimento.
D) Escorregamento: Deslocamento do revestimento em relação à camada
subjacente do pavimento, com aparecimento de fendas em forma de meia-lua.
E) Exsudação: Excesso de ligante betuminoso na superfície do pavimento,
causado pela migração do ligante através do revestimento.
F) Desgaste: Efeito do arrancamento progressivo do agregado do pavimento,
caracterizado por aspereza superficial do revestimento e provocado por
esforços tangenciais causados pelo tráfego.
G) Panela ou buraco: Cavidade que se forma no revestimento por diversas causas
(inclusive por falta de aderência entre camadas superpostas, causando o
desplacamento das camadas), podendo alcançar as camadas inferiores do
pavimento, provocando a desagregação dessas camadas.
H) Remendo: Panela preenchida com uma ou mais camadas de pavimento na
operação denominada de “tapa-buraco”.
26
- Remendo profundo: Aquele em que há substituição do revestimento e,
eventualmente, de uma ou mais camadas inferiores do pavimento. Usualmente,
apresenta forma retangular.
- Remendo superficial: Correção, em área localizada, da superfície do
revestimento, pela aplicação de uma camada betuminosa.
As principais patologias de pavimentos asfálticos são descritas como “doenças”
ocorridas nos pavimentos, cuja origem pode ter sido a má execução do projeto,
problemas construtivos, falha na seleção dos materiais, inadequações nas alternativas
de conservação e manutenção entre outros fatores. Esses defeitos provocam a
deterioração do revestimento e das camadas subjacentes, prejudicando o rolamento,
conforto e a segurança na via, trazendo também prejuízos aos usuários e aos veículos
(COSTA, 2015).
4 RECICLAGEM DE PAVIMENTOS
A qualidade dos pavimentos rodoviários é bastante influenciada pelo tipo de
revestimento. Uma caracterização mais adequada dos materiais utilizados na
pavimentação, além de possibilitar o desenvolvimento de novos produtos asfálticos,
permite o uso de técnicas alternativas de pavimentação na manutenção de rodovias.
A reciclagem de pavimentos asfálticos apresenta-se como alternativa de alta
atratividade econômica, permitindo o aproveitamento de até 70% dos CAP’s (Cimento
Asfáltico de Petróleo) envelhecidos (ASPHALT INSTITUTE, 1986).
Embora se tenha comumente usado quantidades variando no intervalo de 20 a
50% (KENNEDY et al., 1998), chegando em certos casos a 80% da mistura asfáltica
(FHWA, 1993), com a reciclagem permite-se manter e/ou corrigir o greide na forma
original do projeto do pavimento, a questão da diminuição dos impactos ambientais é
um dos fatores levados em consideração já que não há descarte de materiais do
pavimento envelhecido e uma menor exploração de jazidas e pedreiras.
A superfície do pavimento asfáltico é composta de agregado mineral,
subproduto do petróleo, mistura de rocha de qualidade e areia. Visando a escassez
de matéria prima e redução de custos, torna-se cada vez mais necessária a utilização
de técnicas para recuperação como reciclagem ou recapeamento, porém, as técnicas
27
não podem ser realizadas caso o pavimento esteja totalmente degradado. A
reciclagem de pavimentos consiste na reutilização de todo o material existente na via
danificada para reestruturação do pavimento, podendo ser adicionados materiais
como agentes estabilizantes para reforçar a estrutura final. (GEWEHR, 2014).
Entende-se por reciclagem de pavimentos o processo de reutilização de
misturas asfálticas envelhecidas e deterioradas para produção de novas misturas,
aproveitando os agregados e ligantes remanescentes, provenientes de fresagem, com
acréscimo de agentes rejuvenescedores, espuma de asfalto, CAP ou EAP novos,
quando necessários, e também com adição de aglomerantes
hidráulicos (BERNUCCI et. al., 2008).
O Quadro 1 detalha as técnicas de reciclagem, quanto in situ tanto na central,
no entanto, Batista (2016), considera que esse processo é realizado em pavimentos
deteriorados, com defeitos apenas no revestimento asfáltico. A técnica se destina a
eliminação de problemas superficiais como trincamento (por fadiga), irregularidade
superficial, desgaste e baixa resistência à derrapagem. É realizada a fresagem da
camada asfáltica sem afetar a base.
Quadro 1 – Principais técnicas de reciclagem.
Fonte: BAPTISTA, 2006
A reciclagem de pavimentos é feita através da reutilização parcial ou total dos
materiais de revestimento e/ou da base e/ou da sub-base (Figura 10). Após a
desagregação, os materiais são misturados novamente ou tratados por energia
térmica e/ou aditivados com ligantes novos ou rejuvenescedores, com ou sem
recomposição granulométrica. (MOMM; DOMINGUES, 1995 apud COSTA; PINTO,
2011).
Tipo de reciclagem
Local de mistura
In situ Em central
- Reciclagem a frio com cimento Sim Não
- Reciclagem a frio com emulsão betuminosa Sim Sim
- Reciclagem a frio com betume-espuma Sim Sim
- Reciclagem semi-quente com emulsão betuminosa Não Sim
- Reciclagem a quente Sim Sim
28
Figura 10 – Classificação de bases e sub-bases dos pavimentos.
Fonte: DNIT, 2005.
Segundo Bernucci et. al. (2006), a reciclagem de pavimentos se baseia na
reutilização de materiais fresados combinados com agentes rejuvenescedores e ou
ligantes asfálticos novos, ou ainda com incorporação de agregado para correção
granulométrica, de espuma de asfalto ou de emulsões asfálticas e até de cimento
Portland.
É importante notar a diferença entre reciclagem e fresagem. A reciclagem de
pavimento é uma técnica de restauração, enquanto a fresagem do pavimento é uma
operação onde o pavimento, ou parte dele, é cortado através de um equipamento
dotado de um cortador giratório empregando movimento rotativo. A fresagem pode
ser feita a frio ou a quente. Dá-se o nome de termo-reperfilagem quando o
revestimento é aquecido e compactado para corrigir a deformação nele existente, e o
termo regeneração quando há aquecimento do revestimento, seguido de escarificação
e nivelamento (ALVIM, 1999).
De acordo com Silva (2011), a restauração através da reciclagem caracteriza a
reutilização total ou parcial de camada existente, constituindo uma nova mistura
uniforme por meio de processo de mistura, e adição de novos materiais, tendo como
finalidade a reaplicação de camada designada a tolerar diferentes condições
ambientais além de suportar aos esforços do tráfego.
Brosseaud (2011) apud Silva (2016), diz que o início da reciclagem dos
materiais na pavimentação refere-se à proteção ao meio ambiente, economizando em
29
materiais provenientes de recursos naturais (agregados), espaços físicos (descargas),
energia e redução de gases do efeito estufa.
Segundo David (2006) pode-se reciclar pavimentos rodoviários in situ ou em
usina, sendo este processo executado a quente ou a frio. Ainda durante o processo
de reciclagem pode ser necessário um acréscimo de materiais adicionais, como:
agregados, cimento asfáltico de petróleo (CAP), cimento Portland, emulsões
asfálticas, espuma de asfalto e agentes rejuvenescedores. A quantidade de material
adicionado varia de acordo com as propriedades desejadas.
Nas técnicas de reciclagem em central, o material a reciclar, normalmente
proveniente da fresagem, é transportado para a central sendo depois incorporado na
produção das misturas recicladas, as quais são aplicadas no local de proveniência do
material fresado ou noutras obras. Nas técnicas de reciclagem in situ, depois da
fresagem dos materiais (misturas betuminosas e/ou materiais das camadas
granulares) é adicionado o respectivo ligante, seguindo-se a aplicação sequencial da
mistura reciclada. Nestas técnicas, regra geral, todo o material fresado é incorporado
na nova mistura (BAPTISTA, 2006).
A reciclagem a quente consiste no método no qual o pavimento existente é
removido por uma fresadora (Figura 11) ou outro equipamento capaz de arrancar a
camada superficial total ou parcialmente a uma profundidade previamente
estabelecida que é depois transportada para um local de estocagem para que seja
reciclada em central (LIMA, 2003).
30
Figura 11 – Esquema do equipamento de reciclagem a quente no local. Fonte: DNIT, 2006
A reciclagem a frio, como ilustrada na Figura 12, utiliza a técnica da fresagem
na qual o pavimento asfáltico é removido a uma profundidade desejada e depois
restaurado através do fabrico de uma nova camada superficial. Este método permite
a correção do greide da pista, inclinação, ondulações e deformações na camada
superficial. Permite também a possibilidade de se corrigirem problemas de rugosidade
superficial, melhorando o atrito entre a superfície de rolamento e os pneus dos
veículos, obtendo uma nova camada, de resistência mecânica melhorada em relação
à inicial que se encontrava degradada (LIMA, 2003; GOMES, 2005).
Figura 12 – Esquema do processo de reciclagem a frio em central com emulsão betuminosa.
Fonte: BAPTISTA, 2006.
31
Segundo a Norma do DNIT (034/2005-ES), a mistura asfáltica a reciclar é
obtida na remoção a quente ou a frio da camada asfáltica. Ou seja, independe como
será removida a camada do revestimento para ser acrescida na mistura da reciclagem.
Vale abordar que o equipamento utilizado para remover a camada danificada,
não pode alterar as características granulométricas e também não pode proporcionar
degradação e oxidação do resíduo. Após a remoção do material este deve ser
transportado e armazenado em equipamento destinado por norma que atenda as
especificações de que o ligante deve estar em temperatura adequada, posteriormente
a depender da estrutura do pavimento e análises laboratoriais é acrescida a mistura
de agregado adicional, ligante, agente de reciclagem, consequentemente todos seus
componentes são misturados distribuídos e compactados conforme instrução de
serviço e depois são realizados ensaios para apurar a qualidade do pavimento
reciclado (SANTOS; DEMUELENAERE, 2018).
De acordo com o Quadro 2, há diversos métodos para reciclagem de pavimento
asfáltico, mas para escolha a que se aplica é preciso averiguar as características,
composição, defeitos e suas prováveis causas baseando-se sempre com estudos das
amostras retiradas no campo, essas devem ser levadas ao laboratório para análise
do histórico de desempenho seja ele estrutural ou funcional do pavimento e por meio
de seus resultados deve-se examinar a possibilidade de seu reaproveitamento e a
escolha do método que mais se adequa para que esse possa ser aplicado (SANTOS;
DEMUELENAERE, 2018).
32
Quadro 2: Guia para seleção de métodos de reciclagem.
Condição do pavimento Reciclagem a
Quente em usina
Reciclagem a
Quente in situ
Reciclagem a
Frio in situ
Defeitos de superfície
Desagregação X X
Exsudação X X
Empolamento X X
Deformação
Corrugações X X
Afundamentos de trilha de roda X X
Depressões X X
Trincamento (associado a carga)
Couro de jacaré X X
Longitudinal (na trilha de roda) X X X
Trinca de borda X X
Trincamento parabólico X X
Trincamento (não associado a carga)
Blocos (retração) X X
Longitudinal (juntas) X X
Transversal (térmica) X X
Reflexão de trincas X X
Remendos de manutenção X X
Qualidade de rolamento
Desnível generalizado X X
Adensamentos X X
Afundamentos localizados X X
Fonte: Adaptado de FHWA, 1998.
Para fins de utilização como camada de base na restauração de pavimentos,
David (2006) realizou um trabalho sobre o comportamento mecânico de misturas
asfálticas recicladas a frio, incluindo ensaios de módulo de resiliência para verificar a
possibilidade de utilização como camadas de base na recuperação de pavimentos.
33
Estas misturas asfálticas foram geradas com material fresado de revestimentos
asfálticos envelhecidos.
No Brasil, há dois métodos de reestruturação da camada do revestimento que
está danificado, utilizados pelo DNER, o Marini e Wirtgen, a frio e a quente
respectivamente. Segundo o DNIT (2006), podem ser corrigidos defeitos com
severidade baixa ou média tais como desagregações, corrugações, afundamentos
nas trilhas de roda, locais de baixa aderência, exsudações e locais com problemas de
declividade transversal.
Segundo Castro (2003), a primeira experiência de reciclagem empregada no
Brasil, foi em 1960, pela Prefeitura Municipal do Rio de Janeiro. Os revestimentos
betuminosos das ruas eram removidos através de martelete e então eram levados
para a usina, para serem misturados novamente. Este processo de reciclagem
perdurou até meados de 2014.
5 FRESAGEM ASFÁLTICA
Como mencionado anteriormente, o início do processo de reciclagem de
resíduo asfáltico está na captação do material resultante de pavimentos danificados.
É feita a fresagem deste material do pavimento com o uso de máquina fresadora,
sendo o trecho cortado em profundidades determinadas em projeto (FHWA, 1997,
apud SILVA, 2011).
Segundo Bonfim (2007), pode-se classificar a fresagem de pavimentos quanto
à espessura de corte (superficial, rasa e profunda) e quanto à rugosidade resultante
da pista (Padrão, fina e microfresagem). O DNER - Departamento Nacional de
Estradas de Rodagem, em seu Glossário de Termos Técnicos Rodoviários, define
fresagem de pavimentos sendo o “desbastamento a quente ou frio de superfície
asfáltica, como parte de um processo de reciclagem de pavimento asfáltico”, como
indica a Figura 13.
34
Figura 13 – Pavimento em execução de fresagem. Fonte: BROWN, 2011.
Ao contrário de certo senso comum de que esse processo é apenas empregado
no caso de execução de novo pavimento, a fresagem pode ter várias funções, dentre
as quais Fernandes et. al. (2016) destacam:
a) Nivelamento do pavimento: quando há desnível na pista, seja longitudinal
(como no caso de afundamento de trilha de rodas) ou transversal (como no
caso de corrugação), pode-se utilizar a fresagem para nivelar a superfície
do pavimento; nesse caso, a fresagem tende a ser mais superficial, em geral
se faz uso da fresagem fina.
b) Conferir maior aderência ao pavimento: com a retirada de parte da
superfície do pavimento por meio da fresadora, consegue-se um rolamento
com ranhuras, mais aderente.
Além disso, no caso de pavimento com agregados “polidos”, é possível a
retirada dessa camada desgastada para que se obtenha melhor aderência. Em ambos
os casos, os processos mais indicados são os de fresagem fina e microfresagem.
c) Retirar antiga sinalização de pista: o processo de fresagem também é ideal
para a retirada de sinalizações “gravadas” na pista, no caso de estarem
desgastadas ou fora de uso.
Em determinados casos, especialmente quando existem limitações quanto às
cotas do pavimento acabado ou quando se pretende reciclar o material antigo, o
35
revestimento ou parte dele deve ser removido antes da aplicação da nova camada.
Essa ação é realizada com a utilização da técnica de fresagem (BONFIM, 2007).
O agregado fresado é constituído por grumos de agregados cobertos ou
parcialmente recobertos por asfalto envelhecido a eles aderido, o que confere
características bastantes peculiares devido à sua composição. Existem três situações
sobre o material fresado a saber: a primeira o agregado fresado é tratado como um
agregado e o ligante oxidado presente nos grumos não é considerado na dosagem; a
segunda situação o asfalto aderido ao agregado negro é passível de regeneração até
a consistência original ou próxima a ela, por incorporação de agentes
rejuvenescedores e, por fim, a última situação que é a interferência no resultado de
ensaios mecânicos devido ao relativo grau de amolecimento do asfalto, de difícil
mensuração (ARRA, 2001; SILVA, 2011 apud REIS, 2013).
5.1 Maneiras na execução da fresagem
A fresagem direcionada à restauração de pavimentos originou dois tipos de
equipamentos e processos específicos para tal: “cold milling machine”, que efetua o
desbaste da estrutura por meio simples abrasivo; e processo a quente, que utiliza o
pré-aquecimento da estrutura para facilitar o “desbaste” da mesma. Desta forma, a
fresagem do pavimento pode ser realizada de duas maneiras quanto à temperatura
de ocorrência, ou seja, a frio ou a quente (BONFIM, 2007).
Cabe salientar que, independentemente do método utilizado para fresagem, é
necessário que o material obtido tenha dimensões condizentes com a faixa
granulométrica de trabalho para o tipo de projeto a qual foi destinado. Este agregado
fresado é composto por grânulos de agregados envolvidos ou parcialmente cobertos,
por asfalto envelhecido, apresentando uma peculiaridade em razão à sua estruturação
(SILVA, 2011).
5.1.1 A quente
Ramos et al. (1996) a reciclagem a quente em usinas gravimétricas permite a
utilização de até 50% de material fresado na composição da massa reciclada. Caso o
tambor secador seja utilizado, pode-se conseguir aumentar esta proporção para 80%.
De acordo com Kandhal e Mallick (1997) em usina volumétrica “Drum Mixer”, cerca
36
de 30 a 50% do material fresado é utilizado, em alguns casos o percentual chega a
70%. “A reciclagem a quente em usina normalmente permite a correção de misturas
deficientes e é vantajosa porque permite a reutilização de material que seria
descartado e causaria prejuízo ambiental” (CASTRO, 2003).
O processo da reciclagem a quente “in situ”, como mostra a Figura 14, consiste
na execução da fresagem do revestimento asfáltico, que é misturada a quente no
próprio local com ligante novo e/ou agente rejuvenescedor e/ou agente de reciclagem,
agregado e/ou mistura asfáltica. Depois a mistura reciclada é distribuída e
compactada de forma convencional de acordo com o ilustrado na Figura 15 (DAVID,
2006).
Figura 14 – Corte do pavimento a quente.
Fonte: SENÇO, 2001
37
Figura 15 – Esquema de operação de fresagem a quente no local.
Fonte: PINTO, 2002.
5.1.2 A frio
Fresagem a frio consiste no corte ou desbaste de uma ou mais camadas do
pavimento asfáltico por meio de processo mecânico a frio, como ilustra a Figura 15. É
realizada através de cortes por movimento rotativo contínuo, seguido de elevação do
material fresado para caçamba do caminhão basculante (DER/PR 2005).
Figura 16 – Corte do pavimento a frio. Fonte: SENÇO, 2001.
Reciclagem a frio é o procedimento aplicado para recuperar e reutilizar o
material de um pavimento existente, sem a utilização do calor como artifício para
realização do trabalho. O campo da reciclagem a frio abrange alguns tipos de
aplicações, como para camadas relativamente finas, constituídas principalmente de
38
material asfáltico (reciclagem a frio in situ) ou para camadas espessas, que
incorporam além da camada asfáltica, a camada granular do pavimento, método
conhecido como Full Depth Reclamation (WIRTGEN, 2016).
Segundo a Norma do DNIT 159/2011-ES fresagem a frio é definida como a
operação em que é realizado o corte ou desbaste de uma ou mais camadas do
pavimento asfáltico, por processo mecânico a frio.
A Figura 17 apresenta um desenho esquemático do dente de corte utilizado
para a fresagem padrão das fresadoras a frio.
Figura 17 – Dimensionamento do dente de corte para fresagem a frio. Fonte: BOMFIM, 2007.
A reciclagem a frio in situ, possui atualmente uma importância significativa no
cenário nacional, sendo aplicada em maior escala do que as técnicas de reciclagem
a quente. No âmbito socioeconômico, a técnica se enquadra como uma maneira
racional para resolver problemas de pavimentação de diversas naturezas com
eficiência e gastos minimizados de energia, dado que, não há necessidade de
transporte até usinas estacionárias, economizando energia proveniente dos
combustíveis. Também, não existe o processo de aquecimento de materiais, o que
resulta em economia de recursos e de capital aplicados (PIRES, 2014).
39
6 REGENERAÇÃO DOS PAVIMENTOS PELO MÉTODO DA FRESAGEM
Os materiais de construção, no decorrer de sua vida de serviço, apresentam
processos de degradação inevitáveis que, implicam na alteração de suas
propriedades mecânicas, ou seja, aquelas que governam seu comportamento sob
ações de cargas de diversas naturezas (BALBO, 2007).
Segundo Rocha (2009), todo pavimento com a proximidade do fim da sua vida
útil necessita de manutenção e reparos mais frequentes. É necessário diagnosticar as
patologias dos pavimentos, para adotarem-se procedimentos para sua restauração,
reparos e manutenção. Com isso tem-se que determinar quais os defeitos e suas
prováveis causas, determinar medidas e soluções tecnológicas e verificar qual dessas
medidas é a mais viável, atendendo critérios econômicos e de projeto.
O DNIT – IPR 720 determina o desempenho ideal (esperado) de um pavimento
ao longo de um “Ciclo de Vida” ilustra as considerações anteriormente expostas e os
aspectos da interface conservação/ restauração/ reabilitação, como retrata o Gráfico
2 a seguir.
Gráfico 2 – Curva de degradação do pavimento.
Fonte: DNIT, 2007.
As atividades de manutenção de pavimentos asfálticos consistem geralmente
na execução de remendos, selagem de trincas e aplicação de capas selantes. A
identificação e reparo das patologias nas fases iniciais implicam em grande eficiência
40
dos serviços de manutenção, pois evitam a evolução dos defeitos e em consequência
o aumento dos custos de operação dos veículos e os custos de manutenção ou
reabilitação do pavimento, segundo ODA (2003).
ODA (2003) complementa que, na execução de remendos em condições
climáticas desfavoráveis e em se tratando de remendos emergenciais, é recomendado
o uso de pré-misturados a frio (PMF). No caso de reparos permanentes é
recomendado o uso de CBUQ. O remendo profundo exige que haja a recuperação
das camadas de sustentação do pavimento (base, sub-base ou subleito). Isso ocorre
porque o buraco está numa condição de grande degradação atingindo outras
camadas. O remendo é executado com um corte reto no revestimento, formando 90º
com a superfície como mostra a Figura 18, evitando o escorregamento do
revestimento, imprimando-o não só no local remendado, mas ao redor para garantir
selagem de possíveis trincas.
Figura 18 – Execução, compactação e acabamento do remendo da superfície com PMF.
Fonte: ODA, 2003
Para a definição de alternativas de restauração e recuperação é necessário o
estudo da condição do pavimento existente. Este estudo é precedido por uma
avaliação funcional e uma avaliação estrutural. Essas avaliações fornecem dados
para análise da condição da superfície do pavimento e de sua estrutura e também
para a definição das alternativas de restauração apropriadas (BERNUCCI, 2008).
A remoção por fresagem é recomendada previamente à execução de camadas
de recapeamento, quando há necessidade de redução da energia de propagação de
41
trincas existentes no revestimento antigo, retardando a sua reflexão nas novas
camadas (BERNUCCI, 2008).
6.1 Patologias tratadas pelo método da fresagem
Os afundamentos são derivados de deformações permanentes sejam do
revestimento asfaltico ou de camadas subjacentes, incluindo o subleito. Os
afundamentos podem ser classificados como por consolidação, quando as
depressões ocorrem por densificação diferencial ou afundamentos plásticos, quando
as depressões são decorrentes principalmente da influência do revestimento asfaltico
(QUIRINO, 2013).
De acordo com Bernucci (2010) está ilustrado na Figura 19 um afundamento
por falha na dosagem de mistura asfaltica, por excesso de ligante asfáltico, falha na
seleção de tipo de revestimento asfáltico para a carga de trafego solicitante, ainda
com solevamento lateral dando uma compensação volumétrica.
Figura 19 – Afundamento plástico nas trilhas de roda (ATP) Fonte: BERNUCCI, 2010.
As corrugações são deformações ao eixo da pista, em geral compensatórias,
com depressoões intercaladas de elevações, com comprimento de onda entre duas
cristas de alguns centímetros. As ondulações são também deformações transversais
ao eixo da pista, em geral decorrentes da consolidação diferencial do subleito,
diferenciadas da corrugação pelo comprimento de onda entre cristas da ordem de
metros (QUIRINO, 2013).
42
A Figura 20 ilustra uma corrugação devida à fluência da massa asfáltica por
comprimento de onda da ordem de centímetros e dezenas de centímetros a dezenas.
Bernucci (2010) fala que em geral ocorre em área de aceleração ou desaceleração,
rampas sujeitas ao tráfego de veículos pesados e lentos, curvas entre outros locais.
Não se deve confundir com a ondulação causada por adensamento diferencial do
subleito que provoca comprimentos de ondas da ordem de metros.
Figura 20 – Corrugação. Fonte: BERNUCCI, 2010.
43
7 RESULTADOS
Com base nas bibliografias pesquisadas, concluiu-se que o pavimento deve
sempre estar habilitado de seus atributos de natureza funcional e mantidos dentro dos
níveis admissíveis, exigindo assim, que seja submetido a um continuo e adequado
processo de Manutenção. O grande problema é que nestes processos a utilização dos
materiais componentes de sua estrutura está escassa, tornando-os cada vez mais
caros. A tentativa por métodos de restauração e manutenção rodoviária entraram
como soluções que pudessem reduzir os custos das obras e o impacto ambiental
causado pela retirada de matéria prima.
Como uma das técnicas mais promissoras se coloca a reciclagem dos
pavimentos, a qual encontrou-se um método consagrado, a fresagem, cujo dá a
possibilidade para o reaproveitamento do material do pavimento que foi retirado da
parte afetada pela patologia identificada, onde acontece o desbastamento da
superfície de rolamento do pavimento como de acordo com o projeto, deixando
definido que o princípio básico do método é fragmentar, triturar e retirar a camada
antiga e assim reutilizá-la através da combinação com novos materiais para obter uma
nova camada, com o emprego da máquina fresadora.
De acordo com Pires (2014) fresagem se define como a reobtenção do
agregado natural o que se completa com o que diz Bonfim (2011), o método é
executado pela substituição do material deteriorado da pista no processo que remonta
uma nova camada com o material fresado da própria via.
“A fresagem é um processo que possibilita a reobtenção do agregado
natural graúdo, porém este se encontra envolto por revestimento
asfáltico envelhecido e desgastado, apresentando um arranjo
granulométrico modificado (PIRES, 2014)”.
“A fresagem é uma técnica empregada visando a manutenção do
greide da pista, podendo substituir o material asfáltico danificado por
novo, proporcionando desta forma um aumento da vida útil do
pavimento além de melhorias no rolamento. Podendo ser classificada
quanto à espessura de corte em superficial, rasa e profunda e também
44
em relação a rugosidade resultante na pista em padrão, fina ou
microfresagem (BONFIM, 2011)”.
Em termos de qualidade e desempenho, foi possível observar que a fresagem
apresenta o melhor resultado, em face das soluções de reabilitação tradicionais que
geralmente são usadas, por executar uma aplicação de uma nova camada de
revestimento produzida a partir de uma antiga.
Viabiliza uma avaliação benefício/custo devido à possibilidade de restauração
de uma só via em rodovias de duas ou mais vias, quando uma delas está sujeita ao
tráfego intenso ou pesado. Percebeu-se também, uma redução no prazo de execução,
com menor tempo de interrupção no tráfego durante o trabalho, diminuição dos
problemas causados ao tráfego pela deterioração devido ao alto volume de
transportes dos novos materiais que irão constituir o pavimento fresado, e por fatores
de natureza técnica, econômica e ambiental, reduz ainda os custos comparados a
uma restauração convencional do pavimento.
É possível aferir que o método de fresagem, assume papel preponderante no
que diz respeito às características da camada de pavimento reciclada, não só como
aspectos relacionados com o desempenho desta camada, mas também em termos
econômicos, como a decisão na utilização do material fresado com o acréscimo de
ligantes, novos aditivos e água, considerando-se ainda, os benefícios da conservação
de agregados, energia e consequente preservação ambiental.
“A reutilização do material fresado na pavimentação tem como objetivo
a preservação ambiental, diminuindo a exploração de jazidas pétreas
através do menor consumo de agregados naturais. Ao mesmo tempo,
o reuso do fresado proporciona a redução de custos com transporte e
de área de bota-fora para este material, o qual necessita local
ambientalmente adequado para depósito (DAVID, 2006) “.
Como o material fresado é considerado um resíduo local, desta forma não gera
custos associados à sua compra, mas sim na forma de sua utilização, porém, a
existência de poucos profissionais qualificados com domínio de aplicação do método,
faz necessário a procura por novas tecnologias quanto ao manuseio de equipamentos
específicos para realização da fresagem.
45
Neste pensamento, Barros (2013) fez pesquisas para análise da possibilidade
no uso de o material fresado ser feito com solo de jazida natural para complemento
de base e subbase do pavimento, sendo uma nova alternativa técnica, econômica e
de preservação ambiental, que deu resultados em proporção viável em ambas
camadas, tendo em torno de 50% para material fresado e 50% solo de jazida natural.
O reaproveitamento do material fresado também se apresenta como uma
solução para correção das patologias detectadas nos pavimentos e, oferece inúmeras
vantagens em relação à utilização dos materiais utilizados, visto que o pavimento
reciclado esteja em conformidade com quesitos de resistência, boa condição de
rolamento e deformabilidade, ao mesmo tempo que no reuso do fresado há uma
proporcional redução dos custos com transporte e com área de bota-fora para o
material, como diz Balbo (2007).
“Para a execução do pavimento deve-se buscar, sempre que
possível, a utilização dos materiais próximos do local, garantindo
assim um menor custo na obra e também manutenção da
infraestrutura (BALBO, 2007)”.
Da mesma forma que o material fresado ocasiona a redução dos custos de
energia, construção e transporte, preserva a geometria original da via e do meio
ambiente por ter o reaproveitamento dos agregados na execução de novas camadas
de restauração e menor extração de matéria prima da natureza.
Os processos de recuperação de pavimentos deteriorados devem levar em
conta a importância das camadas estruturais de base, pois a falta de suporte de base
adequado explica a deterioração em poucos meses, onde encontra-se como melhor
solução a fresagem asfáltica por possibilitar a utilização mínima de materiais de
reforço ou agregados para correção granulométrica da mistura reciclada.
A Figura 21 exemplifica o esquema de fresagem de um pavimento devido ao
surgimento de uma determinada patologia, onde se mostra visível o comprometimento
da estrutura inicialmente, com o método de tratamento adequado o qual desbasta
parte do pavimento e após sua restruturação com materiais reciclados pela fresagem.
46
Figura 21 – Esquema do processo executivo. Fonte: TECNOPAV, 2017.
Sendo diferenciado dos outros métodos de reciclagem a fresagem de
pavimentos se sobrepõe pela rapidez de execução, melhor custo-benefício e ser
ambientalmente correto. Isso devido a passagem única da máquina fresadora fazendo
o reaproveitamento completo dos materiais com necessidade mínima de adição de
materiais de reforço. Além de apresentar elevada produtividade o material asfáltico
fresado pode ser reutilizado em mistura a frio como também a quente.
Em consenso com as pesquisas de referência estudadas para este trabalho,
como casos isolados sobre a utilização de material fresado agindo como método de
reciclagem para novos pavimentos, foram adaptadas no Quadro 3, amostras
comparadas de várias pesquisas (SILVA, 2016; PIRES, 2014; PINTO, 2011; MOLZ,
2017) entre mistura de trabalho e caracterização do fresado.
PATOLOGIA
47
Quadro 3 – Comparação entre materiais fresados.
Fonte: Adaptada de Molz (2017) pelo autor, 2018
Entre as comparações apresentadas na Quadro 3 e de acordo com Molz
(2017), foi possível observar uma variância mínima dos resultados de teor de betume
fresado e densidade máxima medida, tendo apresentado divergências com valores
mais altos na resistência do agregado pela introdução de materiais diversificados
objetivando a estabilização química das misturas, o que proporcionou em alguns dos
casos a possibilidade de incorporação desta nas camadas, as quais necessitem de
maior capacidade de suporte, tal como a base dos pavimentos.
No entanto, os pavimentos possuem uma mecânica que retrata desta forma um
entendimento que de acordo com a Figura 22, é um sistema em camadas projetadas
48
para resistirem a diversas solicitações de cargas, sendo compatibilizadas as tensões
e deslocamentos solicitantes com as propriedades dos materiais e espessuras das
camadas, sem ocorrência de danos estruturais fora do previsto e aceitável.
Figura 22 – Esforços em camadas do pavimento. Fonte: GEWEHR, 2013.
As diferentes camadas que resistem aos esforços solicitantes, devem transferi-
los as camadas subjacentes, pois as tensões e deformações as quais a estrutura está
sujeita são dependentes da espessura de cada camada e da rigidez dos materiais que
compõem a estrutura do pavimento. Portanto, os danos considerados como principais,
são as patologias que causam nos pavimentos a ruptura ou até uma deformação
permanente.
A fresagem objeto de estudo, avaliada como um método de reciclagem, reforça
que toda a seção do pavimento asfáltico e uma quantidade pré-determinada de
material das camadas subjacentes podem ser tratadas para produzir uma base
estabilizada. O sistema incorpora as camadas do pavimento com a camada asfáltica
do revestimento, com ou sem a adição de novos materiais, produzindo uma nova
camada de base estabilizada nos pavimentos deteriorados. Este método tem como
vantagem a possibilidade de correção dos defeitos estruturais no pavimento,
especialmente nas camadas abaixo do revestimento.
Em relação ao fator determinístico nas análises, resultam que os pavimentos
constituídos de materiais fresados possuem boa resistência, ao passo que, a
estabilização da mistura asfáltica independe dos diferentes materiais incorporados por
eles proporcionarem justamente a execução com materiais reciclados nas camadas
49
do pavimento danificado através do método de fresagem, quando necessitam de
maior capacidade de suporte e base granular, tendo ainda a viabilidade do agregado
ser integrado no reforço de subleito e subbase.
50
8 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Tendo como solução mais adequada, no caso um processo seguro como
alternativa de reciclagem para um determinado projeto, o método de fresagem requer
julgamentos de engenharia importantes como no quesito flexibilidade de restauração
e criatividade.
Considerando um critério decisório nessa escolha, deve-se desenvolver
procedimentos seletivos, como os vários tipos de custos, tanto para usuários da via
quanto para o órgão rodoviário, obtendo-se uma avaliação econômica necessária com
todas as informações sobre o ciclo de vida, deterioração, método de restauração,
confiabilidade, e facilidade de conservação do pavimento.
Este estudo bibliográfico permitiu identificar as patologias que poderão ser
comuns em pavimentos, nomeadamente deficiências nas regras de colagem entre as
camadas do pavimento e a falta de qualidade nas zonas de aterro, as quais
possibilitaram a utilização do método de fresagem como reciclagem do pavimento
danificado, mostrando que uma operação onde o pavimento, ou parte dele, é cortado
através de um equipamento específico para corrigir a deformação nele existente,
torna-se essencial para uma restruturação que promove segurança e conforto ao
rolamento.
Este é um método de reabilitação de forte alternativa as soluções tradicionais
de restruturação dos pavimentos degradados, pois concede o melhoramento do
comportamento estrutural do pavimento quando solicitado pelo tráfego, uma vez que
a reciclagem de pavimentos se mostra mais econômica do que um reforço com uma
mistura usual, permitindo a conservação dos recursos naturais com aproveitamento
dos materiais existentes do antigo pavimento, no que diminui a necessidade de
incorporação de novos materiais.
Em conclusão, a fresagem como reciclagem do pavimento asfáltico deve ser
considerada como um método promissor, devendo assim continuar as investigações
e análises para melhorar as características dos materiais fresados, obtenção de novas
tecnologias para os equipamentos, e manter um maior controle de execução nas
rodovias de modo que tenha segurança e qualidade exigida ao final do projeto.
51
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56
ANEXOS
Foto 01 – Trinca isolada – transversal. Fonte: DNIT, 2003.
Foto 02 – Trinca isolada – longitudinal. Fonte: DNIT, 2003.
57
Foto 03 – Afundamento de trilha de roda. Fonte: DNIT, 2003.
Foto 04 – Ondulação Fonte: DNIT, 2003.
58
Foto 05 – Escorregamento. Fonte: DNIT, 2003.
Foto 06 – Exsudação. Fonte: DNIT, 2003.
59
Foto 07 – Panela ou buraco. Fonte: DNIT, 2003.
Foto 08 – Desgaste. Fonte: DNIT, 2003.
![DESCRITIVO TÉCNICO - worldskillsportugal.iefp.pt · [FRESAGEM CNC] Página 2 de 39 FICHA TÉCNICA TÍTULO WorldSkills Portugal - Descrição Técnica da Competição de Fresagem](https://img.dokumen.tips/doc/110x75/5c63124b09d3f263208bed77/descritivo-tecnico-fresagem-cnc-pagina-2-de-39-ficha-tecnica-titulo.jpg)
![DT FRESAGEM CNC 2018 - Worldskills Portugal · [FRESAGEM CNC] Página 666de 39339939 2.3 ÁREAS DE COMPETÊNCIA ÁREA FUNCIONAL: PREPARAÇÃO DO TRABALHO Importância relativa (%)](https://img.dokumen.tips/doc/110x75/5be7362c09d3f26f698c3896/dt-fresagem-cnc-2018-worldskills-portugal-fresagem-cnc-pagina-666de-39339939.jpg)
