ESTUDO DAS CARACTERÍSTICAS DE SUPERFÍCIE DE PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS PARA ANÁLISE DA SEGURANÇA DO TRÁFEGO Miguel Vaz Preto de Menezes Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil Júri Presidente: Professor Doutor Carlos dos Santos Pereira Orientador: Professor Doutor José Manuel Coelho das Neves Co-Orientadora: Eng.ª Ana Isabel Capote Fernandes Vogais: Doutora Fátima Alexandra Barata Antunes Batista Setembro de 2008
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ESTUDO DAS CARACTERÍSTICAS DE SUPERFÍCIE DE PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS PARA ANÁLISE DA
SEGURANÇA DO TRÁFEGO
Miguel Vaz Preto de Menezes
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Civil
Júri Presidente: Professor Doutor Carlos dos Santos Pereira
Orientador: Professor Doutor José Manuel Coelho das Neves
Co-Orientadora: Eng.ª Ana Isabel Capote Fernandes
Vogais: Doutora Fátima Alexandra Barata Antunes Batista
Setembro de 2008
I
Agradecimentos
A realização do presente trabalho só foi possível com a colaboração e apoio de várias pessoas, às
quais gostaria de manifestar os meus agradecimentos, em particular:
Ao Professor Doutor José Manuel Coelho das Neves, Professor Auxiliar do Instituto Superior Técnico,
a sugestão deste tema, a orientação, o interesse que sempre demonstrou na concretização desta
dissertação e pelo tempo que disponibilizou ao longo da realização deste trabalho.
À Eng.ª Ana Capote Fernandes pela orientação e interesse demonstrado ao longo da concretização
deste trabalho, pela leitura critica, pelas valiosas sugestões, pelo constante incentivo e
encorajamento e pela disponibilidade permanente sempre demonstrada.
Ao Instituto Superior Técnico pela disponibilização do Laboratório de Vias de Comunicação e os seus
equipamentos, que tornaram possível a realização dos ensaios dos casos práticos.
Ao Eng.º João Almeida pelo seu acompanhamento e disponibilidade na concretização do caso de
estudo prático, por facultar informação relativa aos revestimentos anti-derrapantes e por me ter
transmitido conhecimentos técnicos muito úteis para a realização deste trabalho.
Ao Núcleo de Infra-estruturas Rodoviárias e Aeroportuárias do Departamento de Transportes do
LNEC, particularmente ao Sr. Carlos Pimentel e Nuno Nunes, pela disponibilidade demonstrada e
pelos conhecimentos transmitidos, nomeadamente sobre o equipamento do Pêndulo Britânico.
Aos meus colegas que me acompanharam ao longo do curso pelo apoio e amizade demonstrados
durante a elaboração deste trabalho.
À minha família, pelo apoio incondicional em todos os momentos e por tornarem possível para que se
pudesse concretizar este trabalho, e aos meus amigos pela sua ajuda e o seu constante incentivo
que sempre demonstraram em todos os momentos.
II
Resumo
A camada de desgaste dos pavimentos rodoviários tem a função de assegurar aos utentes uma
circulação segura, cómoda e económica. Para isso é necessário que as suas características
funcionais, tais como o coeficiente de atrito e a textura apresentem bons níveis, especialmente em
condições de circulação e climatéricas adversas.
Nos últimos anos tem-se assistido a uma maior valorização das características superficiais do
pavimento, resultando na procura da melhoria do desempenho dos materiais asfálticos e no
aparecimento de novas técnicas. Neste trabalho são apresentadas as camadas de desgaste em
pavimento flexível mais comuns em Portugal, e as técnicas utilizadas na melhoria das propriedades
funcionais, nomeadamente os revestimentos anti-derrapantes e a granalhagem.
Para a avaliação das características de superfície (atrito, textura e irregularidades) existem
equipamentos de auscultação específicos e padronizados. Neste documento é feita a descrição de
cada uma destas características, analisando a respectiva evolução temporal e com o tráfego. São
também descritos os principais equipamentos de medição: método e princípios do ensaio.
Posteriormente à abordagem teórica do problema, são apresentados dois casos práticos: um
relativamente à aplicação de um revestimento anti-derrapante, onde foram realizados ensaios para
avaliar as propriedades funcionais do revestimento e outro cujo objectivo foi analisar o coeficiente de
atrito antes e depois da beneficiação do pavimento, utilizando a técnica da granalhagem.
Da análise dos resultados, é clara a melhoria das propriedades funcionais (coeficiente de atrito e
profundidade de textura) face ao pavimento de betão betuminoso existente. É assim possível
concluir que ambas as soluções trazem melhorias na resistência à derrapagem do pavimento,
tornando-o mais seguro.
Palavras – chave
Atrito
Textura
Camada de desgaste
Auscultação de pavimentos
III
Abstract The pavement’s wearing course has the function of assuring a safe, comfortable and economic travel
to its users. To fulfill that purpose it’s necessary that its functional properties, such as the coefficient of
friction and texture, present good values, especially in adverse weather conditions and drivability
conditions.
In the last few years the pavement’s surface properties have been given a greater importance,
resulting in the improvement of bituminous material’s performance and in the appearance of new
techniques. This study presents the asphalt pavement’s wearing course more commonly used in
Portugal, and the techniques used to improve the functional properties, including anti skidding
surfacing and shot blasting.
To evaluate the surface characteristics (friction, texture and unevenness) there are specific and
standardized devices. In this document, each of these properties is described, analyzing their
respective evolution with time and traffic. The main measuring equipments are also described: method
and test procedures.
Subsequent to the technical approach, two case studies are presented: one concerning the application
of anti skidding surfacing, where surveys were made to evaluate the functional properties of the
coating, and another one with the purpose of analyzing the coefficient of friction before and after the
improvement of the pavement with shot blasting.
From the result’s analysis, it is clear the improvement of the functional properties (coefficient of friction
and texture depth) in comparison with standard bituminous concrete pavement. Therefore, it is
possible to conclude that both solutions improve pavement’s skid resistance.
Key-words
Friction
Texture
Wearing course
Pavement condition survey
IV
Índice Capítulo 1 – Considerações iniciais 1.1 – Apresentação do tema e seu enquadramento …………………………………………………….......... 1 1.2 – Objectivos e metodologia………………………………………………………………………………….. 3 1.3 – Estrutura geral …………………………………………………………………………………………....... 4 Capítulo 2 – Materiais de pavimentação e técnicas de reabilitação funcional aplicados em camadas de desgaste 2.1 – Generalidades……………………………………………………………………………………………. 5 2.2 – Betão betuminoso……………………………………………………………………………………….. 8 2.3 – Betão betuminoso drenante…………………………………………………………………………….. 11 2.4 – Betão betuminoso rugoso e microbetão rugoso……………………………………………………… 16 2.5 – Misturas betuminosas com betume modificado com borracha……………………………………... 20 2.5.1 – Principais propriedades e condições de aplicação …………………………………………. 20 2.5.2 – Experiência em Portugal dos pavimentos com misturas betuminosas com BMB………... 23 2.6 – Revestimento anti-derrapante………………………………………………………………………….. 25 2.7 – Granalhagem…………………………………………………………………………………………….. 29 2.8 – Conclusões……………………………………………………………………………………………….. 32 Capítulo 3 – Características e métodos de observação da superfície de pavimentos 3.1 – Generalidades……………………………………………………………………………………………. 35 3.2 – Textura……………………………………………………………………………………………………. 37 3.2.1 – Mancha de Areia…………………………………………………………………………………. 39 3.3 – Atrito………………………………………………………………………………………………………. 41 3.3.1 – Pêndulo Britânico………………………………………………………………………………… 46 3.3.2 – Grip-Tester………………………………………………………………………………………… 49 3.4 – Irregularidades longitudinal e transversal……………………………………………………………... 51 3.4.1 – Perfilómetro laser………………………………………………………………………………… 55 3.5 – Conclusões……………………………………………………………………………………………….. 57 Capítulo 4 – Estudo experimental de um revestimento anti-derrapante 4.1 – Generalidades……………………………………………………………………………………………. 59 4.2 – Descrição geral da obra………………………………………………………………………………… 59 4.3 – Caracterização dos materiais…………………………………………………………………………... 61 4.4 – Aplicação em obra……………………………………………………………………………………….. 62 4.5 – Ensaios realizados………………………………………………………………………………………. 63 4.6 – Análise dos resultados obtidos…………………………………………………………………………. 66 4.7 – Conclusões……………………………………………………………………………………………….. 69 Capítulo 5 – Estudo de um pavimento betuminoso após aplicação de Granalhagem 5.1 – Generalidades……………………………………………………………………………………………. 71 5.2 – Recolha de dados……………………………………………………………………………………….. 72 5.3 – Análise de resultados obtidos………………………………………………………………………….. 73 5.4 – Sinistralidade no caso de estudo………………………………………………………………………. 77 5.5 – Conclusões……………………………………………………………………………………………….. 79 Capítulo 6 – Conclusões gerais e trabalhos futuros 6.1 – Síntese do trabalho…………………………………………………………………………………………. 81 6.2 – Conclusões gerais………………………………………………………………………………………….. 81 6.3 – Trabalhos futuros…………………………………………………………………………………………… 84
V
Bibliografia…………………………………………………………………………..……...... 85 Anexos Anexo I - Especificações para Betumes……………………………………………………………………... 89 Anexo II - Fichas com os resultados dos ensaios do atrito e da textura da EM603…………………….. 90 Anexo III - Fichas com os resultados dos ensaios do atrito e textura da EM 539/2…………………….. 97 Anexo IV - Resultados do LNEC com a listagem do GN obtido por troços de 10m, em cada sentido, antes e após o tratamento do pavimento pelo método de granalhagem. 100 Anexo V - Valores do coeficiente de atrito antes e após a aplicação da granalhagem …………..……. 118
VI
Índice de Figuras
Figura 2.1 – a) Mistura tradicional (escoamento superficial da precipitação); b) Mistura porosa (escoamento no seu interior, contacto seco pneu/pavimento) [Kraemer et al, 1996]………………………………………………………………. 12
Figura 2.2 – Estrutura esquemática duma camada de desgaste drenante constituída por duas camadas porosas [Pereira & Miranda, 1999]………………………………………………………………………………………………………… 14
Figura 2.3 – Camada de desgaste drenante, transição entre faixa de rodagem e berma [adaptado de Pereira & Miranda, 1999]…………………………………………………………………………………………………………………….. 15
Figura 2.4 – Variação da resistência ao deslizamento na EN 104 Trofa/Azurara [Fonseca, 2007]………………………24
Figura 2.5 – Variação da profundidade de textura no IC1 Ourique/Santana da Serra [Fonseca, 2007]…………………25
Figura 2.6 – Revestimento Anti-Derrapante……………………………………………………………………………………. 26
Figura 2.7 – Contraste entre a Macro textura do revestimento anti-derrapante e do pavimento em betão betuminoso………………………………………………………………………………………………………………………… 27
Figura 2.8 – Aplicação manual a frio de um revestimento Anti-Derrapante………………………………………………... 28
Figura 2.9 – Granalhadora - sistema de granalhagem (à esquerda) e Aspiração - sistema de aspiração (à direita)…. 29
Figura 2.10 – Diagrama de funcionamento da Granalhadora montada em Camião [Ferreira, 2007]…………………… 30
Figura 2.11 – Granalhagem [Ferreira, 2007]…………………………………………………………………………………… 31
Figura 2.12 – Camião de Granalhagem autónomo……………………………………………………………………………. 31
Figura 2.13 – Pavimento granalhado, máquina granalhadora acoplada a um Camião (à esquerda); máquina granalhadora (à direita)…………………………………………………………………………………………………………… 31
Figura 3.1 – As irregularidades da superfície de um pavimento [adaptado de AIPCR / PIARC, 2003]…………………. 37
Figura 3.2 – Ensaio da mancha de areia [Branco et al, 2006]……………………………………………………………….. 41
Figura 3.3 – Evolução do atrito num curto intervalo de tempo [adaptado de Pereira e Miranda, 1999]………………… 43
Figura 3.4 – Evolução do CAT com o tráfego total acumulado, TTA (106) [Pereira e Miranda, 1999]…………………... 43
Figura 3.5 – Determinação do IFI [AIPCR/ PIARC, 2003]……………………………………………………………………. 46
Figura 3.6 – Pêndulo Britânico…………………………………………………………………………………………………... 47
Figura 3.7 – Esquema do Pêndulo Britânico [adaptado de NP 1097-8, 2003……………………………………………...] 48
Figura 3.8 – Grip-Tester [Mastrad, 2008] (à esquerda), mecanismo do Grip-Tester [ Grip Tester, 2008] (à direita)….. 49
Figura 3.9 – Grip-Tester durante o ensaio [LCC, 2008]………………………………………………………………………. 50
Figura 3.10 – Caracterização da irregularidade longitudinal [ Delanne, 1997]…………………………………………….. 51
VII
Figura 3.11 – Perfilómetro Laser montado na parte dianteira do veículo [LNEC, 2008a]…………………………………. 55
Figura 3.12 – Princípio de funcionamento dos medidores de distância laser [CIBERMETRICA, 2008]………………... 56
Figura 3.13 – Esquema da montagem do Perfilómetro Laser no veículo [LNEC, 2008a]…………………………………. 57
Figura 4.1 – EM 603 (à esquerda) e EM 539-2 (à direita)……………………………………………………………………. 60
Figura 4.2 – Deformações no pavimento na EM 539-2, “ondulações” (à esquerda) e “pelada” (à direita)……………… 61
Figura 4.3 – Materiais de aplicação no revestimento anti-derrapante: ligante “resina de poliuretano” (à esquerda) e agregado “granito vermelho” (à direita)…………………………………………………………………………………………. 62
Figura 4.4 – Aplicação do revestimento anti-derrapante, espalhamento do ligante e do agregado……………………... 62
Figura 4.5 – Ensaio do Pêndulo Britânico……………………………………………………………………………………… 64
Figura 4.6 – Ensaio da Mancha de Areia………………………………………………………………………………………. 65
Figura 4.7 – Resultados dos ensaios realizados com o Pêndulo Britânico na EM 603………………………………….... 67
Figura 4.8 – Resultados do coeficiente de atrito no troço em recta na EM 603 e na EM 539-2…………………………. 68
Figura 4.9 – Resultados dos ensaios da textura no pavimento em betão betuminoso e no revestimento anti-derrapante da EM 603……………………………………………………………………………………………………………. 68
Figura 5.1 – Equipamento “Grip-Tester” do LNEC…………………………………………………………………………….. 72
Figura 5.2 – Valores do coeficiente de atrito e das velocidades de medição, por troços de 10 m, antes e depois da aplicação da Granalhagem no sentido A/B…………………………………………………………………………………….. 73
Figura 5.3 – Valores do coeficiente de atrito e das velocidades de medição, por troços de 10 m, antes e depois da aplicação da Granalhagem no sentido B/A…………………………………………………………………………………….. 73
Figura 5.4 – Valores do coeficiente de atrito médio e das velocidades médias por troços de 500 m antes e depois da aplicação da granalhagem, sem as velocidades baixas, no sentido A/B……………………………………………….. 74
Figura 5.5 – Valores do coeficiente de atrito médio e das velocidades médias por troços de 500 m antes e depois da aplicação da granalhagem, sem as velocidades baixas, no sentido B/A……………………………………………….. 75
Figura 5.6 – Valores do coeficiente de atrito inicial ordenados por ordem crescente e valores da variação media do atrito, sem as velocidades baixas no sentido A/B……………………………………………………………………………... 76
Figura 5.7 – Valores do coeficiente de atrito inicial ordenados por ordem crescente e valores da variação media do atrito, sem as velocidades baixas no sentido B/A……………………………………………………………………………... 76
Figura 5.8 – Número de acidentes com mortos e feridos graves ao longo dos últimos anos…………………………….. 77
Figura 5.9 – Natureza dos acidentes que provocaram mortos e feridos graves entre 2004 e 2007 no troço em estudo………………………………………………………………………………………………………………………………. 78
VIII
Índice de Quadros
Quadro 1.1. – Factores com influência nos acidentes rodoviários……………………………………... 2
Quadro 2.1 – Fuso granulométrico a respeitar pelo BB com características de desgaste, na faixa de rodagem [Branco et al, 2006; JAE, 1998]……………………………………………………………… 8
Quadro 2.2 – Características a satisfazer pelos agregados em misturas BB a quente na camada de desgaste [Branco et al, 2006; JAE, 1998]……………………………………… ……………………. 9
Quadro 2.3 – Características da mistura de BB a quente na camada de desgaste [Branco et al, 2006; JAE, 1998]…………………………………………………………………………………………….. 9
Quadro 2.4 – Exemplos de resultados da medição do coeficiente de atrito em estradas, obtidos com o equipamento “Grip-Tester” (50 km/h; 0,5 mm de água)…………………………………………. 11
Quadro 2.5 – Fuso granulométrico a respeitar pelo BBD com características de desgaste, na faixa de rodagem [Branco et al, 2006; JAE, 1998]……………………………………………………………… 12
Quadro 2.6 - Características a satisfazer pelos agregados em misturas drenantes na camada de desgaste [Branco et al, 2006; JAE, 1998]…………………………………………………………………. 12
Quadro 2.7 – Características especificadas no CE da EP para betumes modificados a aplicar em misturas de BBD para camadas de desgaste [JAE, 1998]……………………………………………… 13
Quadro 2.8 - Características da mistura drenante a quente na camada de desgaste [Branco et al, 2006; JAE, 1998]…………………………………………………………………………………………….. 14
Quadro 2.9 – Fuso granulométrico a respeitar pelo BBR e MBBR com características de desgaste, na faixa de rodagem [Branco et al, 2006; JAE, 1998]……………………………………….. 17
Quadro 2.10 – Características a satisfazer pelos agregados em misturas BBR e MBBR na camada de desgaste [Branco et al, 2006; JAE, 1998]…………………………………………………… 17
Quadro 2.11 – Características especificadas no CE da EP para betumes modificados a aplicar em misturas de BBR e MBBR para camadas de desgaste [JAE, 1998]…………………………………… 18
Quadro 2.12 – Características da mistura de BBR e MBBR a quente na camada de desgaste [Branco et al,2006; JAE, 1998]……………………………………………………………………………... 18
Quadro 2.13 – Principais características das misturas MBR-BMB e MBA-BMB [LNEC, 2007]……..22
Quadro 2.14 – Valores do Atrito e da Textura para as estradas em serviço [Fonseca, 2007]……… 24
Quadro 4.1 – Correcção a aplicar ao coeficiente de atrito para normalizar o ensaio para a temperatura de 20 ºC………………………………………………………………………………………... 64
Quadro 4.2 – Tabela tipo de recolha dos resultados dos ensaios do Pêndulo Britânico……………..64
Quadro 4.3 – Tabela tipo de recolha dos resultados dos ensaios da Mancha de Areia……………...65
IX
Quadro 4.4 – Resultados dos ensaios do Pêndulo Britânico e da Mancha de Areia da EM 603……66
Quadro 4.5 – Resultados dos ensaios do Pêndulo Britânico e da Mancha de Areia da EM 539-2…66
X
Lista de Abreviaturas
ASTM – American Society for Testing and Materials BB – Betão Betuminoso BBD – Betão Betuminoso Drenante BBR – Betão Betuminoso Rugoso BM – Betume Modificado BMB – Betume Modificado com Borracha BMBA – Betume Modificado com Borracha de alta percentagem de borracha BMBM – Betume Modificado com Borracha de média percentagem de borracha BMBB – Betume Modificado com Borracha de baixa percentagem de borracha BPN – British Pendulum Number CAL – Coeficiente de Atrito Longitudinal CAT – Coeficiente de Atrito Transversal CE – Caderno de Encargos EP – JAE – Estradas de Portugal GN – Grip Number ICAO – International Civil Aviation Organization (Organização de Aviação Civil Internacional) IFI – International Friction Índex (Índice Internacional de Atrito) IRI – International Roughness Índex (Índice de Irregularidade Internacional) LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil MBBR – Microbetão Betuminoso Rugoso MBA – Mistura Betuminosa Aberta MBR – Mistura Betuminosa Rugosa MPD – Mean Profile Depth (Profundidade Média de perfil) MTD – Mean Texture Deph (Profundidade Média de Textura) PIARC – Permanent International Association of Road Congress PSV – Valor do Polimento Acelerado PTV – Pendulum Test Value SCRIM – Sideway Coefficient Routine Inspection Machine
1
1 – Considerações iniciais
1.1 – Apresentação do tema e seu enquadramento
A principal função de um pavimento rodoviário é constituir uma superfície livre e desempenada,
destinada à circulação de veículos em condições adequadas de segurança, conforto e economia.
Para cumprir essa função, a superfície dos pavimentos deve possuir determinadas características,
designadas por características funcionais de entre as quais se destacam a aderência, a regularidade
geométrica e a capacidade de drenagem das águas superficiais.
Nas últimas décadas tem-se registado um aumento significativo do tráfego nas estradas de todo o
mundo. Conduzir envolve agora maiores riscos para o utente da estrada. Para diminuir alguns desses
riscos, as condições da estrada em geral e a resistência à derrapagem em particular são da máxima
importância. O utente deve respeitar as regras de trânsito enquanto que os engenheiros
responsáveis pelas estradas têm o dever de projectá-las seguras intervindo, em particular, no
traçado, na sinalização rodoviária e na escolha do tipo de pavimento.
As características funcionais dos pavimentos são cada vez mais valorizadas, decorrentes da procura
de melhores níveis de segurança. Porém, os métodos mais comuns de dimensionamento de
pavimentos rodoviários têm apenas em consideração a capacidade estrutural dos mesmos, sendo,
por isso, necessário adquirir maior conhecimento na área das propriedades funcionais.
Melhorias recentes no desempenho dos materiais asfálticos e de novas tecnologias produziram
importantes benefícios, tais como maior aderência, diminuição de desgaste, aplicações mais rápidas
e de menor custo, produzindo melhores resultados face às técnicas já existentes. Existe actualmente
uma tendência em utilizar materiais com diferentes cores e estruturas, tanto por razões estéticas,
para realçar o centro das cidades em novos projectos e planos de renovação urbana; como por
razões de segurança, para identificação de situações perigosas, passadeiras e sinalização.
A aderência ao pavimento é necessária para poder acelerar, desacelerar e mudar de direcção sobre
a superfície da estrada e resulta do atrito entre os pneus dos veículos e a superfície do pavimento. As
características dos veículos e as acções do condutor determinam a magnitude da força de atrito
requerida para completar com êxito a manobra. Se o atrito gerado é insuficiente, perde-se aderência
e portanto o controlo da manobra iniciada.
Um baixo nível de atrito do pavimento inflaciona o número total de acidentes especialmente em
condições meteorológicas desfavoráveis (precipitação e humidade). Por conseguinte, o número de
vítimas mortais e de feridos graves aumenta, assim como contribui para a ocorrência de
engarrafamentos.
2
Estima-se que no mundo existam por ano 1,2 milhões de mortos e 50 milhões de feridos graves em
acidentes de viação nas estradas. A nível internacional existe uma preocupação crescente em reduzir
o número de acidentes na estrada, especialmente o número de vítimas mortais. Do Livro Branco dos
Transportes da Comissão Europeia (2001) consta a seguinte medida, que visa melhorar a segurança
de circulação nos estados membros da União Europeia:
“A União Europeia deve, nos próximos 10 anos, estabelecer medidas para combater a sinistralidade
com o objectivo ambicioso de reduzir em 50% o número de vítimas mortais”
Portugal, no Plano Nacional de Prevenção Rodoviária [PNPR, 2003], subscreve esta medida,
comprometendo-se em fazê-la cumprir até 2010.
No mundo inteiro têm sido realizados vários estudos para descobrir as verdadeiras causas dos
acidentes. O comportamento humano, a infra-estrutura rodoviária e o veículo, isolados ou em
conjunto, são os factores intervenientes. Taylor e Sabey para o Reino Unido e Treat para os Estados
Unidos [Cardoso, 1999] chegaram aos resultados apresentados no Quadro 1.1.
Quadro 1.1. – Factores com influência nos acidentes rodoviários
Factor Reino Unido Estados Unidos
Comportamento humano 94% 93%
Infra-estrutura e ambiente rodoviário 28% 34%
Veículo 8% 12%
Os estudos são claros quanto à influência do comportamento humano na ocorrência de um acidente.
Contudo, não significa que apenas se deva actuar neste vértice do triângulo.
De acordo com o Plano Nacional de Prevenção Rodoviária [PNPR, 2003], em Portugal a estrada é
responsável em cerca de 40% dos acidentes. Apesar dos esforços da melhoria da qualidade das
estradas portuguesas, a sinistralidade é ainda elevada. As estatísticas dos últimos anos indicam que
18% do total de acidentes com vítimas ocorrem sob condições de precipitação, quando o pavimento
está molhado e o índice de gravidade (mortos+feridos graves por 100 acidentes) é 15,5 [DGV, 1999-
2004]. Estes resultados confirmam a urgência em adoptar medidas para reduzir a gravidade e o risco
de acidente.
Nos últimos anos têm sido desenvolvidas importantes investigações ao nível das características
funcionais dos pavimentos rodoviários. Contudo, é necessária maior investigação para garantir
informação mais detalhada da relação entre os acidentes rodoviários e as características funcionais
do pavimento. O objectivo é levar a cabo monitorizações mais frequentes das condições da estrada e
dos acidentes rodoviários.
3
1.2 – Objectivo e Metodologia Este trabalho tem como principal objectivo estudar, com maior profundidade, as características de
resistência à derrapagem e textura das camadas de desgaste dos pavimentos rodoviários flexíveis,
em condições de circulação e climatéricas adversas pela importância que exercem na segurança de
circulação do tráfego.
Para isso foi necessário identificar as principais camadas de desgaste utilizadas em Portugal e
perceber em que situações a sua aplicação é aconselhável, bem como quais as vantagens e
desvantagens que apresentam face às misturas tradicionais. Para cada técnica de pavimentação
foram descritos os materiais, a composição da mistura e a sua técnica de construção.
De seguida, procurou-se descrever a textura, o atrito e as irregularidades, identificando e
descrevendo os equipamentos de auscultação utilizados na sua avaliação: princípios utilizados,
método de ensaio e campo de aplicação. Estes ensaios são especialmente importantes para
monitorizar as características ao longo do tempo e com a passagem do tráfego, possibilitando a
modelação do comportamento (evolução) de cada técnica de pavimentação, através das suas
propriedades.
Para o estudo prático das características descritas (coeficiente de atrito e textura) recorreu-se a dois
casos práticos:
• Aplicação de um revestimento anti-derrapante: foi acompanhado o processo de aplicação
deste tipo de revestimento em duas obras e realizados ensaios de avaliação do coeficiente de
atrito e da textura, com o intuito de avaliar o desempenho das suas características funcionais
em comparação com o pavimento antigo.
• Aplicação de granalhagem: Foram analisados os dados de ensaios realizados pelo LNEC
antes e após a beneficiação de um troço com a aplicação da técnica de granalhagem. Este
estudo teve como objectivo avaliar a melhoria do coeficiente de atrito decorrente da aplicação
desta técnica para reduzir o risco de derrapagem.
4
1.3 – Estrutura geral Para melhor compreensão e análise do tema abordado nesta dissertação, o trabalho está dividido em
6 capítulos, incluindo este capítulo inicial onde se pretende apresentar os objectivos do trabalho e
fazer um breve enquadramento do tema desenvolvido.
No capítulo 2 é feita uma síntese sobre os principais tipos de camadas de desgaste de pavimentos
rodoviários flexíveis, abordando também algumas técnicas de revestimento ou tratamento das
camadas de superfície para melhorar as suas características de resistência à derrapagem e textura.
Em cada técnica de pavimentação são descritos quais os materiais utilizados, a composição da
mistura e a técnica de construção. São ainda referidas quais as vantagens ou desvantagens da sua
utilização e campos de aplicação.
O capítulo 3 apresenta as características funcionais do pavimento relacionadas com a segurança de
circulação do tráfego. Foram descritos os parâmetros de estado (textura, atrito e irregularidades
transversais e longitudinais) de forma a permitir a compreensão da sua importância no aumento das
condições de segurança das estradas. Para cada característica foram indicados os respectivos
equipamentos de auscultação, seguido da descrição dos princípios de funcionamento e do seu
método de ensaio.
No capítulo 4 é descrito um estudo experimental realizado em obra, relativo a um revestimento anti-
derrapante. Neste capítulo faz-se uma descrição das duas obras visitadas, onde foi aplicado o
revestimento anti-derrapante, descrevendo a técnica e os materiais utilizados. Apresentam-se ainda
os ensaios realizados para medir a textura e o coeficiente de atrito – o método da Mancha de Areia e
o Pêndulo Britânico, respectivamente. No final do capítulo é feita uma análise dos resultados dos
ensaios realizados e comparados com os valores de referência do caderno de encargos das Estradas
de Portugal.
No capítulo 5 é analisado um caso prático de beneficiação do coeficiente de atrito de um troço de
uma estrada pelo método de granalhagem. A análise foi efectuada baseada nos dados dos ensaios
realizados pelo LNEC, utilizando o Grip-Tester, num pavimento de betão betuminoso tradicional antes
e após a beneficiação. O objectivo deste caso prático é avaliar o efeito do método da granalhagem na
resistência à derrapagem do pavimento.
Por último, no capítulo 6 são apresentadas as conclusões gerais do trabalho e sugestões para
desenvolvimentos futuros, pois ainda existe muito trabalho a ser feito ao nível da monitorização das
características funcionais dos pavimentos, para modelar a sua evolução, tendo em vista a segurança
de circulação do tráfego.
5
2 - Materiais de pavimentação e técnicas de reabilitação funcional aplicados em camadas de desgaste
2.1 – Generalidades
A função primária de um pavimento rodoviário é assegurar uma superfície de rolamento que permita
a circulação dos veículos com comodidade e segurança, durante o seu período de vida, sob as
acções do tráfego, e nas condições climáticas que ocorrem.
Relativamente à sua constituição, um pavimento rodoviário é considerado como um sistema multi-
estratificado, formado por várias camadas de espessura finita, apoiadas na fundação constituída pelo
terreno natural. Essas diferentes camadas dispõem-se, normalmente, com qualidade e resistência
decrescentes, de cima para baixo, em consonância com a progressiva redução dos esforços em
profundidade.
Os pavimentos flexíveis apresentam as camadas superiores formadas por misturas betuminosas, isto
é, materiais estabilizados com ligantes hidrocarbonados, geralmente o betume asfáltico, seguidas
inferiormente de uma ou duas camadas constituídas por materiais granulares.
As acções climáticas, representadas pela temperatura e pela água, têm uma influência relevante no
comportamento e evolução dos pavimentos, em particular naqueles que possuem uma componente
betuminosa mais expressiva e também uma elevada componente granular.
Algumas características da superfície, nomeadamente a textura ou, de um modo geral, as qualidades
anti-derrapantes, a cor e outras qualidades ópticas e as propriedades associadas à geração de ruído
de rolamento, estão directamente relacionadas com a constituição da camada superior dos
pavimentos.
Constituída por material betuminoso com agregados de alta resistência (com dimensões geralmente
reduzidas), a camada de desgaste tem a função de assegurar as características funcionais referidas,
de modo a contribuir para uma circulação com conforto e em segurança. Suporta, redistribui e
transfere para as camadas inferiores as tensões induzidas pelos rodados dos veículos; tem
características de impermeabilização, evitando a entrada de água exterior para as camadas inferiores
e para o solo de fundação. A sua superfície deve ser regular, desempenada e deve apresentar uma
rugosidade compatível com a mobilização de atrito. Por vezes é utilizado um betão betuminoso com
“betume modificado”, em que se recorre a polímeros, o que beneficia as características de adesão e
de resistência global.
6
Resumindo, a camada de desgaste deve garantir:
• Um bom coeficiente de atrito pneu/pavimento, quer em condições de piso seco, quer quando
molhado.
• Um nível de ruído pneu/pavimento dentro dos limites exigidos, bem como adequadas
características ópticas.
• Uma superfície regular, que possibilite a circulação em condições de conforto, economia e
segurança.
• Uma adequada macrotextura para permitir o escoamento das águas [Freire, 2004].
Em Portugal, as misturas betuminosas para camada de desgaste que se aplicam na generalidade das
obras são o Betão Betuminoso, o Betão Betuminoso Drenante, o Betão Betuminoso Rugoso e o
Microbetão Betuminoso Rugoso.
Os agregados devem ser resistentes à fragmentação e ao desgaste produzido pelo tráfego. Por esta
razão estes agregados devem ser provenientes da britagem de rochas duras, não alteráveis, ter uma
boa forma e ser resistente à ruptura e à degradação induzidas pelo efeito de abrasão e de
fragmentação do tráfego, resistência esta que pode ser avaliada através do ensaio de Los Angeles
(resistência à fragmentação).
As partículas dos agregados a serem empregues na camada de desgaste devem ter uma elevada
resistência ao polimento, o que é avaliado através do respectivo coeficiente de polimento acelerado
(PSV).
Os agregados finos devem ser não plásticos e devem ser provenientes da britagem de rocha de boa
qualidade, com elevada resistência à fragmentação no ensaio de Los Angeles.
O filer utilizado deve ser comercial e/ou recuperado, proveniente da britagem dos agregados, de
forma a dispor-se de partículas não hidrófilas, que se misturem bem com o betume, para obter um
bom mástique. Para alcançar este objectivo, as partículas de filer devem ser finas e não plásticas.
Nos revestimentos superficiais betuminosos o ligante assegura a impermeabilização das camadas
inferiores do pavimento e fixa os agregados. Os agregados conferem características anti-derrapantes,
e asseguram a drenagem superficial.
Actualmente têm vindo a utilizar-se predominantemente betumes de classe 35/50 na execução de
betão betuminoso para camada de desgaste. Os betumes 50/70 podem ser utilizados em particular
para classes de tráfego mais ligeiro e para zonas climáticas favoráveis (temperaturas ambientais
baixas) [Cepsa, 2007].
7
As misturas betuminosas são constituídas por um conjunto de materiais granulares doseados de uma
forma ponderal ou volumétrica e misturados numa central com uma quantidade de ligante
previamente determinada. Depois de misturados, esses materiais são transportados, espalhados e
compactados constituindo uma camada de pavimento.
As exigências de qualidade das misturas betuminosas durante a fase construtiva são:
• Boa trabalhabilidade durante a aplicação.
• Manutenção das características iniciais, durante o fabrico e aplicação.
• Facilidade de conservação e possibilidade de reciclagem dos materiais aplicados [Freire, 2004].
As misturas betuminosas aplicadas em camada de desgaste desempenham funções, tanto estruturais
como funcionais. No entanto, as características funcionais são preponderantes na formulação destas
misturas, o que tem levado ao desenvolvimento de misturas betuminosas especiais para camada de
desgaste, tais como misturas drenantes ou misturas rugosas, de elevada textura e excelente
comportamento em vias rápidas e em presença de água.
A utilização de betumes mais duros na camada de desgaste tem como vantagem o aumento da
resistência à deformação permanente, mas pode contribuir para uma maior fragilidade da mistura,
com eventual redução da resistência ao fendilhamento com origem à superfície. A utilização de
betumes modificados nas misturas para camada de desgaste é uma alternativa que permite minimizar
esses problemas. Alguns exemplos de misturas betuminosas em que são aplicados betumes
modificados são o Betão Betuminoso Drenante, o Betão Betuminoso Rugoso e o Microbetão
Betuminoso Rugoso.
Os betumes modificados surgem devido à necessidade de conferir às misturas betuminosas menor
susceptibilidade térmica e uma maior flexibilidade, respondendo mais eficazmente a maiores
solicitações do pavimento. Apresentam maior resistência ao envelhecimento e maior eficácia de
comportamento no caso de misturas betuminosas especialmente concebidas para resolver alguns
problemas funcionais como melhoria das características de drenabilidade superficial e menor impacto
do ruído provocado pelo rolamento.
Os betumes asfálticos podem ser modificados através da adição de polímeros, borracha, asfaltos
naturais, ou outros compostos, obtendo-se betumes com propriedades melhoradas Estes aditivos têm
como finalidade diminuir a susceptibilidade térmica dos betumes, aumentando a sua viscosidade a
altas temperaturas para evitar problemas com deformações plásticas, diminuindo a sua fragilidade a
baixas temperaturas, aumentar a sua coesão e flexibilidade e, permitir a sua aplicação com êxito
numa gama de temperaturas maior que a correspondente aos betumes tradicionais.
Os betumes modificados têm sido usados no fabrico de misturas betuminosas para camadas
superficiais com o objectivo sobretudo de melhorar a segurança e o conforto para o utente durante
8
mais tempo (períodos de conservação mais dilatados), contribuindo para a melhoria de
características como a aderência, a regularidade do pavimento, o ruído de rolamento e a resistência
ao envelhecimento por acção dos agentes atmosféricos (ar e água).
Em Portugal, o betume modificado mais usado é aquele em que o aditivo é um elastómero e tem-se
destinado geralmente ao fabrico de betão betuminoso drenante ou de microbetão betuminoso rugoso,
ambos aplicados em camadas de desgaste [Branco et al, 2006].
2.2 – Betão betuminoso O Betão Betuminoso (BB) constitui um dos materiais da família das “misturas betuminosas a quente”
mais utilizado em camada de desgaste. É uma mistura pouco permeável, resistente à acção abrasiva
do tráfego, cuja macrotextura pode ser relativamente baixa, pelo que nem sempre é a mais adequada
para vias com velocidades de circulação elevadas e em climas chuvosos. É aplicada com uma
espessura entre 4 a 6 cm [Branco et al, 2006].
As características do betume deverão obedecer à especificação E-80 do Laboratório Nacional de
Engenharia Civil. O betume a empregar deve ser do tipo definido no projecto de pavimentação,
normalmente 35/50 ou 50/70 (na rede principal são geralmente utilizados os betumes do tipo 35/50,
contudo a sua escolha depende da temperatura do local de aplicação) ou 160/220 quando se destine
à execução de revestimentos superficiais ou semi-penetrações. (Anexo I, Quadro AI.1 –
Especificações para betumes de pavimentação; LNEC, 1997)
Os agregados no BB têm uma dimensão máxima de 10 mm ou 14 mm. A mistura de agregados deve
ser obtida a partir das fracções 0/4, 4/10, 10/14, com 100% de material britado e respeitar o Quadro
2.1 [Branco et al, 2006].
Quadro 2.1 – Fuso granulométrico a respeitar pelo BB com características de desgaste, na faixa de
rodagem [Branco et al, 2006; JAE, 1998].
Abertura das malhas dos peneiros ASTM
Percentagem acumulada de material que passa
16,0 mm (5/8”) 100 12,5 mm (1/2”) 80 – 88 9,5 mm (3/8”) 66 – 76
4,75 mm (nº 4) 43 – 55 2,00 mm (nº 10) 25 – 40 0,425 mm (nº 40) 10 – 18 0,180 mm (nº 80) 7 – 13
0,075 mm (nº 200) 5-9
No Quadro 2.2 apresenta-se as principais características a satisfazer pela mistura de agregados.
9
Quadro 2.2 – Características a satisfazer pelos agregados em misturas BB a quente na camada de
desgaste [Branco et al, 2006; JAE, 1998].
Qualidade dos finos Equiv. Areia (EA, %) ≥60
Azul de Metileno (VA) ≤0,8
Propriedades geométricas
% Partículas Britadas 100
Lamelação (%) ≤25
Alongamento ≤25
Propriedades físicas
Absorção (%) ≤2
R. fragmentação Los Angeles
(granulometria B,%) ≤20
Polimento acelerado ≥0,50
O Caderno de Encargos (CE) da EP admite para a perda por desgaste na máquina de Los Angeles
(Granulometria B) uma tolerância de 10% em relação ao valor especificado. Este valor pode ir até
30% se o material for granítico.
A composição do BB, quando são utilizados areia e material fino, deverá incluir obrigatoriamente uma
percentagem ponderal de filer calcário não inferior a 3% ou, por razões de adesividade
betume/agregado, a junção de um aditivo apropriado ao ligante. Caso se utilize como filer a cal
hidráulica, aquele limite poderá ser reduzido para 2%.
As misturas devem ser fabricadas e transportadas para que se verifique a sua rápida aplicação. A
temperatura da mistura deve respeitar os valores definidos no respectivo estudo, nomeadamente
tendo em atenção adequadas condições de protecção durante o transporte, em particular com
temperaturas ambiente baixas.
As características da mistura betuminosa relativas ao BB para camada de desgaste são formuladas
com recurso ao ensaio conduzido pelo método de Marshall, que devem estar de acordo com os
valores indicados no Quadro 2.3
Quadro 2.3 – Características da mistura de BB a quente na camada de desgaste [Branco et al, 2006;
JAE, 1998].
Propriedades BB
Características
Marshall
Nº de pancadas 75
Força de rotura (kN) 8 – 15
Deformação máxima (mm) 4
VMA mínimo (%) 14
Porosidade (%) 4 – 6
Relação filer / betume (%) (a) 1,1 – 1,5
Resistência à acção da água IRC mínimo (%) 75
(a)Esta relação pode não ser adequada quando se utilizam certos tipos de fileres como
a cal, podendo dar lugar a misturas com excesso de filer. É pois conveniente realizar a
dosificação dos diferentes tipos de fileres recorrendo a características volumétricas.
10
A aplicação da mistura realiza-se através de pavimentadoras, com mesa vibradora, as quais devem
permitir um espalhamento uniforme das misturas, sem a produção de segregação dos materiais
constituintes. A mesa vibradora da pavimentação deverá produzir a toda a largura de espalhamento
um grau de compactação mínimo de 90%, referido ao ensaio de Marshall. As mesas devem estar
munidas de cofragem laterais de modo a garantir um adequado acabamento e compactação dos
bordos da camada.
Relativamente ao espalhamento é de salientar que: este não deve ser precedido da aplicação
manual de misturas betuminosas (procedimento designado por “ensaibramento”); o espalhamento da
mistura betuminosa deverá aguardar a ruptura da emulsão aplicada em rega de colagem e deve ser
realizado de forma contínua, sendo executado com tempo seco e com temperatura ambiente
superior a 10ºC [Pereira & Miranda, 1999].
O nivelamento das camadas de misturas betuminosas deve ser executado utilizando um sistema
apropriado, de modo a garantir a regularidade necessária a cada tipo de camada. Este equipamento
deverá ser: fio cotado; régua com comprimento mínimo de 15 metros; sistema manual de
nivelamento; sistema de nivelamento do tipo laser, ultra sons e outros. Quando se pretende uma
maior qualidade da regularidade final da superfície do pavimento, deve ser utilizado um alimentador
da pavimentadora, de modo a garantir a alimentação em contínuo, evitando juntas, perdas de
temperatura e por vezes defeitos localizados de regularidades. Relativamente ao início do
espalhamento, devem ser tidos em conta vários cuidados, defendidos no Caderno de Encargos.
A compactação deve ser realizada com o cilindro de rasto liso ou com o cilindro de pneus ou ainda,
combinando os dois equipamentos, em função da espessura das camadas. A compactação deve ser
realizada sem deixar deformações exageradas na superfície da camada, e com a mistura
betuminosa a uma temperatura superior à temperatura mínima de compactação recomendada para
cada tipo de betume, definido no estudo de formulação.
A compactação com os cilindros deve ser efectuado até desaparecer as marcas dos rolos na
superfície da camada e até surgir o grau de compactação 97%, referido à baridade obtida sobre
provetes Marshall, moldados com a mistura produzida nesse dia. Deve ser dada particular atenção à
compactação das juntas. Estas devem ser serradas na vertical, limpas e pintadas com emulsão.
Quando houver lugar à realização de várias camadas, deve haver desfasamento das juntas de
trabalho.
Ao compararmos os valores do coeficiente de atrito de uma camada de Betão betuminoso com os
valores obtidos para as outras camadas de desgaste (Quadro 2.4), verificamos que estes podem ser
mais baixos. Pelo que muitas vezes o BB não é a melhor solução a aplicar na camada de desgaste
de forma a conferir a esta boas condições de aderência. Actualmente existem outros tipos de
11
camadas de desgaste com bons resultados de coeficiente de atrito, que têm um melhor desempenho
ao nível das características funcionais.
Quadro 2.4 – Exemplos de resultados da medição do coeficiente de atrito em estradas, obtidos com
o equipamento “Grip-Tester” (50 km/h; 0,5 mm de água) [Antunes, 2006].
Tipo de camada de desgaste Condições GN
Betão betuminoso 3 – 8 anos em
serviço 0,40 – 0,70
Betão betuminoso drenante M. bet. Aberta - BMB
Nova 0,80 – 0,90 5 anos em serviço 0,60 – 0,70
Betão betuminoso rugoso 3 – 8 anos em
serviço 0,50 – 0,65
2.3 – Betão Betuminoso Drenante O Betão Betuminoso Drenante (BBD) tem características especiais para aplicação em camada de
desgaste, de forma a melhorar a segurança e comodidade de circulação. Esta mistura é
particularmente indicada para eliminar ou reduzir os problemas de hidroplanagem em situações de
chuva e para reduzir o ruído de rolamento. Ao oferecer menor resistência ao rolamento dos pneus,
tem como resultado uma significativa economia de combustível. Por outro lado, estas misturas
apresentam uma menor resistência aos efeitos abrasivos do tráfego, e podem colmatar-se quando
aplicadas em zonas onde não chove com frequência e se acumule sujidade.
As misturas drenantes só devem ser aplicadas em estradas inseridas em zonas onde não haja
ocorrência de neve ou formação de gelo, que tenham um regime de pluviosidade razoavelmente
constante, que facilite a sua limpeza e em locais, cujos acessos estejam pavimentados e destinados
a tráfegos relativamente elevados. Estas misturas não devem ser aplicados sobre tabuleiros de obras
de arte que não estejam devidamente impermeabilizados e, em qualquer caso, devem prever-se
sistemas específicos de captação e eliminação de água infiltrada através do pavimento [Cepsa,
2007].
O BBD é uma mistura betuminosa aberta (porosidade de 22 a 30%), de granulometria descontinua
com diâmetro nominal máximo do agregado de 14 mm. Usado em camada de desgaste com cerca de
4 cm de espessura permite que a drenagem da água, que atinge o pavimento, se dê através do
interior da camada superficial até às bermas e não à superfície como é habitual (ver Figura 2.1)
[Branco et al, 2006].
12
Figura 2.1 – a) Mistura tradicional (escoamento superficial da precipitação);
b) Mistura porosa (escoamento no seu interior, contacto seco pneu/pavimento) [Kraemer et al, 1996]
A mistura de agregados é constituída por agregados com granulometria 0/10 ou 0/14, com
descontinuidade na fracção 2/6 ou na fracção 2/10 e deve respeitar o Quadro 2.5 [Pereira & Miranda,
1999].
Quadro 2.5 – Fuso granulométrico a respeitar pelo BBD com características de desgaste, na faixa de
rodagem [Branco et al, 2006; JAE, 1998].
Abertura das malhas dos peneiros ASTM
Percentagem acumulada de material que passa
19,0 mm (3/4”) 100 12,5 mm (1/2”) 80 – 100 9,5 mm (3/8”) 50 – 80
4,75 mm (nº 4) 15 – 30 2,00 mm (nº 10) 10 – 22 0,850mm (nº 20) 6 – 13
0,075 mm (nº 200) 3-6
No Quadro 2.6 apresentam-se as principais características a satisfazer pela mistura de agregados.
Quadro 2.6 - Características a satisfazer pelos agregados em misturas drenantes na camada de
desgaste [Branco et al, 2006; JAE, 1998].
Qualidade dos finos Equiv. Areia (EA, %) ≥60
Azul de Metileno (VA) ≤0,8
Propriedades geométricas
% Partículas Britadas 100
Lamelação (%) ≤15
Alongamento ≤15
Propriedades físicas
Absorção (%) ≤2
R. fragmentação Los Angeles
(granulometria B,%) ≤20
Polimento acelerado ≥0,50
O CE da EP admite, para a perda por desgaste na máquina de Los Angeles, uma tolerância de 10%
em relação ao valor especificado. Este valor pode ir até 26% se o material for granito. Quando são
utilizados areia e o pó de granulação resultantes da britagem de rocha granítica, não deve ser
13
utilizado o filer recuperado do processo de produção. Caso se utilize como filer a cal hidráulica o
limite para a sua percentagem mínima poderá ser reduzido para 1%.
O betume a utilizar na produção de BBD é habitualmente modificado com polímeros adequados. Os
betumes modificados não estão contemplados na especificação E80 do LNEC, estando,
estabelecidas no CE da EP as principais características que estes devem apresentar, tendo em vista
a sua aplicação em BBD (Quadro 2.7).
Quadro 2.7 – Características especificadas no CE da EP para betumes modificados a aplicar em
misturas de BBD para camadas de desgaste [JAE, 1998].
Propriedades Método de ensaio BM-BBD
Penetração (0,1 mm) [25ºC; 100g; 5s] ENb1426 [ASTM D 5] Min
Máx
55
70
Temperatura de amolecimento (ºC) EN 1427 [ASTM D 36] Min 55
Ponto de fragilidade de Frass (ºC) EN 12593 Máx -10
Intervalo de plasticidade (ºC) EN 1427
EN12593 Min 65
Viscosidade (cst) [135ºC] ASTM D 2170 Min 850
Estabilidade ao armazenamento
[diferença na temp. de amolecimento] (ºC)
EN 13399
EN 1427 Máx 5
Recuperação elástica (%) [25ºC] EN 13398 Min 25
Apesar das vantagens apontadas, este tipo de soluções apresentam algumas limitações,
nomeadamente, a sua contribuição estrutural é pouco significativa. A título ilustrativo, refira-se que 4
cm de mistura drenante correspondem, sensivelmente, a metade de uma mistura densa
convencional, em termos de capacidade resistente. Outro problema é a colmatação dos poros (perda
de permeabilidade) que, pode ocorrer ao fim de 5 ou 6 anos, deixando a camada de cumprir as suas
funções drenantes [Pereira & Miranda, 1999]. Além disso, a existência de uma elevada quantidade de
vazios, proporciona uma grande exposição do filme de betume que envolve os agregados às
condições climáticas que favorecem a seu envelhecimento precoce.
O estudo deste tipo de misturas deveria surgir como um compromisso entre estudos de
permeabilidade e resistência à desagregação. Assim é utilizado o compactador Marshall para fabrico
de provetes destinados a determinar características de resistência, tais como a resistência à acção da
água ou à perda por desgaste no ensaio Cântabro (norma espanhola NLT 362). As restantes
características são determinadas com recurso à execução de trechos experimentais. A formulação
das misturas drenantes é efectuada através da porosidade, verificada em trecho experimental, da
resistência conservada e da limitação da perda por desgaste no ensaio Cântabro, de acordo com os
limites apresentados no Quadro 2.8. Devem ser ainda respeitadas as percentagens mínimas de
ligante modificado, apresentadas no mesmo quadro.
14
O Ensaio de Cântabro consiste na determinação da perda de massa por desgaste, de provetes
Marshall, com várias percentagens de betume, submetidos a 300 voltas na máquina de desgaste de
Los Angeles, sem bolas de aço. Permite avaliar rapidamente a coesão da mistura e resistência à
desagregação, principais qualidades exigíveis, determinando deste modo qual a percentagem de
betume que melhor serve os objectivos.
Quadro 2.8 - Características da mistura drenante a quente na camada de desgaste [Branco et al,
2006; JAE, 1998].
Propriedades BBD
Características
Marshall Nº de pancadas 50
Porosidade [trecho experimental] (%) 22 – 30
Percentagem de betume mínima (%) 4
Resistência à acção da água IRC mínimo (%) 80
Perda por desgaste no ensaio Cântabro, máxima (%) 25
As condições para a aplicação desta técnica são a existência de um suporte não deformável e
impermeável, de modo a evitar zonas de estagnação e/ou entrada de água para as camadas
inferiores do pavimento, o que conduz à necessidade de um suporte em bom estado estrutural.
Para melhorar a eficácia das misturas drenantes e reduzir o problema da sua colmatação, podem ser
utilizados sistemas de dupla camada drenante (Figura 2.2), que consistem em aplicar primeiro uma
camada com agregado mais grosso, de dimensão máxima entre 12 e 20 mm, sobre a camada
betuminosa impermeável, com 45 mm de espessura e cerca de 25% de porosidade, que proporciona
vazios de maior tamanho e mais difíceis de colmatar pelas poeiras, seguida de uma camada
superficial de agregado mais fino, efectivamente em contacto com o tráfego, de dimensão máxima
entre 8 e 10 mm, tendo uma espessura entre 15 a 25 mm, e apresentando uma porosidade de cerca
de 20%. O ligante utilizado é geralmente um ligante modificado pela adição de polímeros ou destes
com borracha [Branco et al, 2006].
Figura 2.2 – Estrutura esquemática duma camada de desgaste drenante constituída por duas
camadas porosas [Pereira & Miranda, 1999].
As vantagens deste tipo de camada em relação às tradicionais estão relacionadas com aspectos
funcionais como melhor comportamento na atenuação do ruído, mais conforto acústico dentro dos
15
veículos e menor probabilidade de colmatação entre períodos de limpeza. A resistência mecânica é
considerada semelhante entre elas, evidenciando com o tempo o mesmo tipo de problemas, como
desagregação superficial, e não devendo ser usadas nos mesmos locais (rotundas ou intersecções
prioritárias com viragens apertadas).
Quanto às particularidades do processo, aplicam-se as recomendações para as misturas
betuminosas a quente. A colagem ao suporte vai depender da permeabilidade do mesmo, podendo ir
desde uma rega de colagem, para suportes impermeáveis, até uma camada de impermeabilização
com dosagem bem mais elevada de ligante, para suportes permeáveis [Pereira & Miranda, 1999].
O fabrico das misturas betuminosas drenantes é realizado em centrais betuminosas a quente, sem
nenhum aspecto particular a destacar, a não ser o cuidado no respeito pela granulometria
descontínua e pela formulação da mistura, além da correcta utilização dos aditivos.
A colocação em obra realiza-se de modo habitual, com espalhamento de uma primeira camada de
rega de colagem em emulsão betuminosa, espalhada por cisterna provida de pulverizador. Segue-se
o espalhamento do betão betuminoso a quente com uma pavimentadora tradicional que promova
uma certa pré-compactação.
As misturas drenantes são facilmente compactáveis, recorrendo-se a cilindros de rasto liso estáticos,
que permitem atingir uma excelente regularidade. Embora não seja necessária uma elevada energia
de compactação, esta deve ser realizada de forma adequada, caso contrário produzir-se-ia uma
rápida desagregação da mistura.
Certas disposições construtivas são fundamentais para um bom funcionamento da camada. É
necessário uma zona de transição entre a camada drenante e as camadas de desgaste densas dos
pavimentos adjacentes, não devendo terminar a camada drenante numa zona de pendente
longitudinal significativa. A camada drenante deve terminar 30 a 50 cm antes do limite do suporte
para permitir um correcto escoamento da água, devendo haver uma transição de 4 até 2 cm na
espessura da camada antes de terminar (Figura 2.3) Deve haver cuidado na junta longitudinal entre
as diversas bandas realizadas em faixas largas, de modo a permitir o escoamento da água.
Figura 2.3 – Camada de desgaste drenante, transição entre faixa de rodagem e berma [adaptado de
Pereira & Miranda, 1999].
16
A evolução do comportamento desta camada tem alguns aspectos a considerar, pois embora
mantenha boas características mecânicas de resistência à degradação ao longo do tempo, as
restantes características evoluem devido à sucessiva colmatação dos poros dos vazios da camada.
Assim para um correcto funcionamento, torna-se indispensável uma operação de conservação
periódica, para descolmatação da camada, efectuada com equipamentos específicos de tratamento
hidromecânico, que efectuam acções de pulverização de água a alta pressão, seguida de uma
aspiração de água.
Estas operações devem ser efectuadas quando os poros comecem a ficar obstruídos. Em países da
Europa do Norte, isto acontece passado pouco tempo, principalmente devido à neve e ao gelo. Em
Portugal, tomando como exemplo a auto-estrada A3, o comportamento da camada drenante mantém-
se satisfatório ao fim de 7 anos, sem ter sido necessária qualquer operação de descolmatação dos
poros [Pereira & Miranda, 1999].
No final do período de vida da camada drenante, pode optar-se por várias soluções de conservação:
a fresagem da camada e a colocação de uma nova camada; a reciclagem da camada drenante; ou o
recobrimento da antiga camada com uma nova camada betuminosa, que deverá ser impermeável
(betão betuminoso muito delgado, por exemplo). As grandes vantagens desta técnica são, sem
dúvida, a segurança a alta velocidade, que se deve à melhor aderência e à diminuição da projecção
de água, a qual nunca chega a acumular-se à superfície. A juntar a estas vantagens, a camada
drenante tem excelentes características acústicas, sendo o ruído de circulação mais baixo.
As desvantagens do pavimento drenante residem nas propriedades funcionais da camada se
perderem com a progressiva colmatação dos vazios, tendo a sua conservação custos bastantes
significativos. A camada drenante, sendo permeável, não contribui para a impermeabilização das
camadas inferiores, a qual apenas pode ser conseguida com recurso a uma camada de ligação com
maior espessura de ligante – impermeabilização com emulsão betuminosa. Outra desvantagem é o
módulo de rigidez, alem da aderência ser fraca a baixas velocidades, o que não é crítico [Pereira &
Miranda, 1999].
2.4 – Betão Betuminoso Rugoso e Microbetão Rugoso
As misturas rugosas apresentam uma excelente macrotextura, melhorando a segurança de
circulação, nomeadamente em pavimentos molhados, reduzindo também o ruído pneu/pavimento.
Estas misturas são geralmente aplicadas em estradas e auto-estradas com tráfego elevado. Em
Portugal, o Microbetão Betuminoso Rugoso (MBBR) aplica-se em espessuras de 2,5 a 3,5 cm e o
Betão Betuminoso Rugoso (BBR) em espessuras um pouco superiores. Pode ser incluída no grupo
dos tratamentos superficiais, já que se pode desprezar a contribuição para a resistência estrutural do
pavimento.
17
A mistura de agregados é realizada a partir das fracções 0/2 e 6/10, resultando uma granulometria
0/10 com descontinuidade na fracção 2/6. Esta mistura de agregados deve respeitar os valores
definidos no Quadro 2.9 [Branco et al, 2006].
Quadro 2.9 – Fuso granulométrico a respeitar pelo BBR e MBBR com características de desgaste, na
faixa de rodagem [Branco et al, 2006; JAE, 1998].
Abertura das malhas dos peneiros ASTM
Percentagem acumulada de material que passaBBR MBBR
19,0 mm (3/4”) 100 - 12,5 mm (1/2”) 70 – 90 100 9,5 mm (3/8”) 60 – 75 80 -100
4,75 mm (nº 4) 32 - 42 30 – 42 2,00 mm (nº 10) 22 – 30 22 – 32 0,850 mm (nº 20) - 15 – 26 0,425 mm (nº 80) 11 – 20 12 – 24 0,180 mm (nº 80) - 9 – 18
0,075 mm (nº 200) 06-10 7-12
A mistura de agregados deve ainda respeitar as características descritas no Quadro 2.10:
Quadro 2.10 – Características a satisfazer pelos agregados em misturas BBR e MBBR na camada de
desgaste [Branco et al, 2006; JAE, 1998].
Tipo de mistura BBR MBBR Qualidade dos
finos
Equiv. Areia (EA%) ≥60 ≥60
Azul de Metileno (VA) ≤0,8 ≤0,8
Propriedades
geométricas
% partículas britadas 100 100
Lamelação (%) ≤15 ≤15
Alongamento ≤15 ≤15
Propriedades
físicas
Absorção (%) ≤2 ≤2
R. fragmentação Los Angeles
(granulometria B,%) ≤20 ≤20
Polimento acelerado ≥0,50 ≥0,50
O CE da EP admite para a perda de desgaste na máquina de Los Angeles uma tolerância de 10% em
relação ao valor especificado. Este valor pode ir até 26% se o material for granítico. Caso se utilize
como filer a cal o limite para a sua percentagem mínima poderá ser reduzido para 2%.
À semelhança do BBD, no BBR é utilizado o compactador Marshall para fabrico de provetes
destinados a determinar as características de resistência, tais como a resistência à acção da água ou
a perda por desgaste no ensaio Cântabro (norma espanhola NLT 362). As restantes características
são determinadas com recurso à execução de trechos experimentais.
18
Em geral utiliza-se um ligante modificado com polímeros, os mais comuns são os elastómeros. Os
betumes modificados não estão contemplados na especificação E80 do LNEC, estando,
estabelecidas no CE da EP as principais características que estes devem apresentar, tendo em vista
a sua aplicação em BBR (Quadro 2.11).
Quadro 2.11 – Características especificadas no CE da EP para betumes modificados a aplicar em
misturas de BBR e MBBR para camadas de desgaste [JAE, 1998].
Propriedades Método de ensaio BM-BBR
Penetração (0,1 mm) [25ºC; 100g; 5s] ENb1426 [ASTM D 5]
Min
Máx
55
70
Temperatura de amolecimento (ºC) EN 1427 [ASTM D 36] Min 55
Ponto de fragilidade de Frass (ºC) EN 12593 Máx -10
Intervalo de plasticidade (ºC) EN 1427
EN12593 Min 65
Viscosidade (cst) [135ºC] ASTM D 2170 Min 850
Estabilidade ao armazenamento
[diferença na temp. de amolecimento] (ºC)
EN 13399
EN 1427 Máx 5
Recuperação elástica (%) [25ºC] EN 13398 Min 25
A formulação do BBR é efectuada através da porosidade, verificada em trecho experimental, e da
resistência conservada. Os resultados dos ensaios sobre este tipo de mistura betuminosa,
conduzidos pelo método Marshall, devem estar de acordo com os valores indicados no Quadro 2.12.
Devem ser ainda respeitadas as percentagens mínimas de ligante modificado, apresentadas no
mesmo quadro.
Quadro 2.12 – Características da mistura de BBR e MBBR a quente na camada de desgaste [Branco
et al,2006; JAE, 1998].
Na realização desta camada devem ser seguidas as recomendações gerais para as misturas
betuminosas a quente.
Propriedades BBR MBBR
Características
Marshall
Nº de pancadas 75 50
Força de rotura (kN) ≥8 -
Deformação máxima (mm) 4 -
VMA mínimo (%) 14 -
Porosidade (%) 3 – 5 -
Porosidade [trecho experimental] (%) - 3 – 6
Percentagem de betume mínima (%) 5 5
Resistência à acção da água IRC mínimo (%) 80 80
19
Antes do início dos trabalhos, a superfície da camada subjacente será, obrigatoriamente, muito bem
varrida e limpa de todos os detritos e material solto. Após as operações de limpeza, é aplicada uma
rega de colagem com uma emulsão betuminosa a uma taxa de betume residual de 350 a 400 g/m2. A
aplicação desta emulsão deve ser efectuada com equipamento que permita a obtenção de um
espalhamento transversal uniforme, à taxa indicada, dispondo de dispositivo para aquecimento
indirecto do ligante até temperaturas de 60ºC. È necessário proceder à calibração prévia do
equipamento, de modo a comprovar o funcionamento da barra de espalhamento e respectivos
difusores [Pereira & Miranda, 1999].
Após o tratamento da superfície com emulsão não deve ser permitida a circulação do tráfego de obra,
sendo a aplicação de rega coordenada com o espalhamento da mistura betuminosa.
No caso do fabrico da mistura de MBBR deverá ser efectuado de preferência numa central de tipo
descontínua, ou de tipo contínua desde que com controle ponderal da dosagem de finos, em báscula
individual e com capacidade necessária de dosagem da fracção mais fina, com rendimento tal que
assegure um abastecimento contínuo às pavimentadoras. A temperatura destas misturas deve ser
superior em cerca de 20ºC à das misturas tradicionais, sendo da ordem de 160 a 180ºC. Esta
exigência resulta da elevada viscosidade do betume modificado. No entanto, a temperatura não
deverá exceder os 190ºC, de modo a evitar a degradação do próprio polímero e a oxidação do
betume [Pereira & Miranda, 1999].
O transporte das misturas de MBBR deve ser contínuo, com utilização de camiões cobertos, dado
que, pelo facto da mistura ser de granulometria descontínua, a perda de temperatura é superior à das
misturas convencionais.
Este tipo de mistura é relativamente fácil de compactar, não requerendo equipamentos de
compactação muito pesados. A sua compactação realiza-se basicamente recorrendo a cilindros de
rasto liso estático de 10 a 12 tf, molhados de modo a evitar a aderência do ligante betuminoso aos
rolos. Geralmente, são necessárias poucas passagens de cilindros, não sendo permitida a utilização
de cilindros de pneus. Mas, dada a sua pequena espessura, é difícil controlar a compacidade óptima.
Assim, e para assegurar uma boa compactação, é muito importante controlar o modo de execução,
em particular a temperatura de compactação e o numero de passagens.
As vantagens desta camada são as boas características de regularidade oferecida (conforto) e a
excelente aderência obtida (segurança). A macro rugosidade superficial é uma característica que não
é comprometida. A desvantagem desta técnica deve-se ao facto de não conseguir oferecer razoáveis
características de impermeabilização, que são, em parte, compensadas com uma sobredosagem da
rega de colagem. Por outro lado, é condição necessária para a aplicação deste tipo de camada a
existência de um suporte de boa regularidade.
20
Relativamente a esta técnica é de referir que em alguns países europeus, por exemplo a França, se
trata de uma das técnicas mais utilizadas para a conservação de pavimentos sujeitos a tráfego
elevado e rápido. O interesse da técnica baseia-se na sua economia e nas excelentes características
em termos de conforto e segurança (melhoria da regularidade e aderência elevada e durável).
2.5 – Misturas betuminosas com betume modificado com borracha
2.5.1 – Principais propriedades e condições de aplicação
A utilização de aditivos para o melhoramento das qualidades técnicas dos betumes utilizados na
pavimentação das estradas tem sido, desde há muito tempo, uma das preocupações de várias
empresas do sector e de algumas agências rodoviárias, com o intuito de aumentar o período de vida
útil das estradas.
Paralelamente, existe uma necessidade generalizada de limitar a utilização de recursos naturais, que
conduz à necessidade de estudar, cada vez mais, a introdução de produtos reciclados na produção
de novos materiais. Actualmente, a politica global da reciclagem, permite a incorporação de materiais
reciclados em novos produtos, desde que as propriedades resultantes do processo, não sejam
inferiores às propriedades iniciais, ou que do conjunto resulte um produto que tenha uma boa relação
custo/beneficio. De entre os materiais a reutilizar, os pneus têm merecido uma atenção redobrada,
uma vez que não existe uma outra forma com significado, que permita a utilização do resíduo pneu.
O comportamento dos betumes pode ser modificado mediante a adição in sitiu ou em fábrica de
borracha moída obtida a partir da trituração de pneus fora de uso. Obtêm-se assim betumes
modificados melhorados e betumes de alta viscosidade cujas propriedades podem ainda ser
optimizadas mediante a adição de polímeros.
O betume modificado por adição de borracha tem como objectivo principal o de aumentar a sua
viscosidade. Quando a adição é feita directamente no betume (via húmida) o resultado final é uma
mistura betuminosa mais homogénea do que quando a borracha é usada num estado vulcanizado,
por exemplo sob a forma de fragmentos de pneu pulverizados, e adicionada ao agregado (via seca).
Neste caso a sua dispersão no betume é mais difícil, embora seja um processo mais barato de
produzir as misturas betuminosas.
O betume modificado com borracha reciclada de pneu (BMB), cujo processo de fabrico está definido
pela norma Americana ASTM D6114, incorpora no mínimo cerca de 18 a 20% de borracha sobre o
peso total do ligante.
21
A modificação do betume é feita junto das centrais para o fabrico de misturas betuminosas, com
equipamentos adequados para o efeito, e que deverá ser constituído essencialmente por um tanque
misturador e um tanque de reacção em número adequado à produção da central betuminosa.
A introdução do granulado de borracha no betume quente, faz com que a borracha reaja, e, ao
mesmo tempo, absorva e fixe os maltenos que constituem uma das fracções voláteis e aromáticas do
betume. A fixação deste constituinte do betume, permite obter um significativo aumento da resistência
ao envelhecimento nas misturas betuminosas com BMB, comparativamente com as misturas
betuminosas convencionais, onde os maltenos se perdem no tempo por acção dos raios UV. Este
facto permite obter uma melhoria das propriedades do betume e da mistura betuminosa no tempo, ou
seja, uma maior durabilidade do pavimento.
Do mesmo modo, a incorporação de granulado de borracha no betume, permite obter um ligante
betuminoso com excelentes propriedades elastómeras, nomeadamente, grande viscosidade a altas
temperaturas, e uma boa flexibilidade a baixas temperaturas.
Os BMB empregam-se em misturas betuminosas a quente, conduzindo a misturas com
características reológicas e funcionais melhoradas, com maior resistência ao envelhecimento, às
deformações permanentes e ao fendilhamento por fadiga, que permitem reduzir o ruído de rolamento.
Em Portugal, as misturas com BMB têm sido aplicadas essencialmente em camadas de desgaste.
Para se poder ter uma ordem de grandeza da quantidade de borracha reciclada que se utiliza no
BMB, convém referir que numa estrada comum se utiliza o equivalente a cerca de um pneu por cada
metro quadrado de estrada, ou seja 4000 pneus por quilómetro.
Distinguem-se basicamente três famílias de betumes modificados com borracha (BMB): os betumes
de alta percentagem de borracha (superior a 18% em relação à massa total de ligante), BMBA, os de
media percentagem de borracha (entre 8 e 15%), BMBM, os betumes designados como de baixa
percentagem de borracha (inferior a 8%), BMBB (Anexo I, Quadro AI.2 - Características dos betumes
modificados com borracha) [Cepsa, 2007].
Em Portugal têm sido usados dois tipos de misturas, ambas descontínuas, sendo uma rugosa e a
outra, aberta. A primeira caracteriza-se por incorporar no mínimo 8% de BMB, enquanto que na
segunda esse valor tem como mínimo de 9%.
A mistura betuminosa rugosa com betume modificado com borracha (MBR-BMB) destina-se a ser
aplicada em camada de base, regularização ou desgaste, podendo ter funções estruturais e/ou
funcionais (atrito e redução de ruído), no caso das camada de desgaste. Trata-se de uma mistura
que, quando aplicada sobre camadas fissuradas contribui para retardar a propagação de fissuras,
assegurando uma adequada textura superficial quando aplicada em camada de desgaste e uma boa
22
resistência ao envelhecimento derivada das altas incorporações de ligante que apresenta. As
espessuras habituais de aplicação desta mistura variam entre 30 e 60 mm [LNEC, 2007].
A mistura betuminosa aberta com betume modificado com borracha (MBA-BMB) destina-se a ser
aplicada em camada de desgaste de pavimentos, com objectivos essencialmente funcionais (atrito,
redução de ruído e projecção de água), embora o seu elevado teor em ligante lhe confira uma boa
resistência à propagação de fissuras o que poderá proporcionar uma aplicação como camada
intermédia, anti-propagação de fendas, num sistema multi-camadas. As espessuras habituais de
aplicação desta mistura situam-se entre os 20 e os 40 mm [LNEC, 2007].
No Quadro 2.13 resumem-se as principais características apresentadas no documento de
homologação das misturas MBR-BMB e MBA-BMB
Quadro 2.13 – Principais características das misturas MBR-BMB e MBA-BMB [LNEC, 2007].
Mistura Dimensão máxima do
agregado (mm) Ligante
Percentagem de BMB (%)*
Porosidade da mistura
(%)
Profundidade de textura
(mm)
MBR-BMB 12,5
BMB com 20
a 22% de
borracha
8,0 – 9,0 4,5 – 6,5 0,9
MBA-BMB 10,0
BMB com 20
a 22% de
borracha
9,0 – 10,0 10,0-15,0 1,1
*Percentagem relativa à massa total da mistura
É importante realçar a melhoria significativa do atrito no pavimento, já testado em Portugal, e que
apresenta valores 25% superiores quando comparado com um pavimento convencional [RECIPAV,
2007].
A utilização de BMB em pavimentos tem diversas vantagens, tais como:
• Elevada resistência à propagação de fendas.
• Elevada flexibilidade dos pavimentos.
• Redução dos custos de manutenção dos pavimentos.
• Aumento do atrito de contacto pneu/pavimento.
• Redução do ruído de circulação.
• Reciclagem, redução e reutilização do resíduo pneu.
Estas vantagens resultam directamente da adição da borracha e da maior percentagem de ligante
que este tipo de misturas betuminosas apresenta (cerca de 9% em peso), face às misturas
tradicionais (cerca de 5% em peso) [RECIPAV, 2007].
23
Em termos de macro e microtextura superficial, as misturas com BMB situam-se entre as misturas
rugosas e as misturas drenantes, o que proporciona um excelente comportamento em termos da
redução do ruído de circulação, aumento do atrito e, em resumo, do conforto e segurança do utente.
Tendo presente que a incorporação da borracha reciclada de pneus na pavimentação de estradas
constitui uma mais valia técnica em relação ao betume, considerado isoladamente, e que a sua
incorporação na pavimentação de estradas proporciona uma boa relação custo/beneficio, pensa-se
que está verificado um dos pilares base da Politica Global da Reciclagem. Como tal, a sua utilização
em larga escala fará cada vez mais sentido, bastando para tal que os Donos de Obra estejam
receptivos e promovam a sua adopção.
Acredita-se que, face às exigentes metas de valorização de resíduos que cada país da EU tem
estabelecido nas normas ambientais, a utilização de borracha reciclada de pneus na pavimentação
de estradas será a única forma viável fazer cumprir o especificado.
2.5.2 – Experiência em Portugal dos pavimentos com misturas betuminosas com BMB1
As misturas betuminosas com BMB começaram a ser utilizadas em Portugal desde 1999 e ao longo
dos anos foram executadas várias obras sobre as quais foram retiradas diferentes experiências. De
forma a acompanhar o desempenho das misturas betuminosas aplicadas, foram realizados vários
ensaios em laboratório e de campo, que permitem agora um adequado conhecimento de algumas
das propriedades funcionais deste tipo de misturas betuminosas.
São apresentados, de seguida, alguns resultados da observação das obras em serviço no que diz
respeito às características funcionais - aderência no contacto pneu/pavimento das camadas de
desgaste onde se utilizou o ligante BMB. Estes ensaios foram realizados no início de 2006.
A avaliação da resistência ao deslizamento foi efectuada recorrendo ao equipamento “Grip-Tester”,
tendo os valores obtidos sido convertidos para os valores de ensaio SCRIM (equação 1.1), tido como
padrão no Caderno de Encargos da EP. A relação utilizada foi a recomendada pela C.E.N 227/WG5,
em que:
SCRIM = 0,89 x Grip Number (1.1)
Como referencia o CE da EP diz que o valor do SCRIM não deve ser inferior a 0,40 quando a
velocidade de medição do ensaio é de 50 km/h.
1 Esta secção foi baseada no documento [Fonseca, 2007]
24
A textura superficial foi medida mediante equipamento laser e o resultado determinado de acordo
com o procedimento estabelecido na Norma ISO 13473-1. A correlação entre o valor calculado MPD
(Mean Profile Depth) e o valor obtido no ensaio da Mancha de Areia, indicada na Norma, é a
seguinte:
MTD = 0,8 x MPD + 0,2 (1.2)
O cálculo é efectuado a partir dos valores médios dos resultados das medições realizadas, de 10 em
10 m, ao longo da rodeira. Segundo o CE da EP a profundidade de textura, medida em termos do
ensaio de altura de areia, para misturas de microbetão rugoso, deve ser superior a 1,0 mm.
Os valores obtidos nos ensaios de atrito e de textura para as estradas em serviço, onde foram
aplicadas misturas betuminosas em BMB, encontram-se no Quadro 2.14. Na figura 2.4 apresenta-se
a evolução do atrito ao longo do traçado da EN 104 Trofa/Azurara e na figura 2.5 a evolução da
textura ao longo do IC1 Ourique /Santana da Serra.
Quadro 2.14 – Valores do Atrito e da Textura para as estradas em serviço [Fonseca, 2007].
Temperatura de amolecimento (ºC) EN 1427 Min 58 53 65 58 68 65 Ponto de frgilidade de Frass (ºC) EN 12593 Máx -5 -8 -8 -10 -4(a) -8(a) Viscosidade cinemática (mm2/s) [135ºC] EN 12595 Min 370 295 - - - -
Viscosidade (mPa.s)[175ºC] EN 13302 Min - - 310 150 2500 2500 Máx - - - - 4500 4500
Δm Variação da massa % p.o. Variação de penetração: percentagem relativa à penetração original ΔTab Variação na temperatura de anel e bola Dpen Diferença no valor da penetração (0,1 mm) DTab Diferença no valor da temperatura de amolecimento (ºC) (a) Valor indicativo
90
Anexo II
Fichas de ensaios com os resultados dos ensaios do atrito e textura da EM 603
Ensaio do Atrito com Pêndulo Britânico
EN 13036-4 (Agosto 2003)
Laboratório:
Equipamento Pêndulo Nº: SK1352 Folha 1 de 2Comprimento da borracha: 76,2mm Deslizador de Borracha Tipo: CEN #4Comprimento do deslizamento: 127±1mm Deslizador de Borracha Nº:Superfície: Plana Data: 14/04/2008Localização do Ensaio: Estrada Municipal 603 Hora: 16 h
Varzea de Sintra / Magoito
Localização 1 Descrição: Inicio do pavimento, rodeira (0,90 m da berma) Leitura (v ) 1 2 3 4 5 6 7 8
Notas: Temperatura ambiente de 16ºC (16h e 15 min) Revestimento aplicado em SetembroOrientação do Teste: Paralelamente ao tráfegoProfundidade da textura: 1,44 mmTipo de Superfície: Revestimento anti-derrapante
91
Ensaio do Atrito com Pêndulo Britânico
EN 13036-4 (Agosto 2003)
Laboratório:
Equipamento Pêndulo Nº: SK1352 Folha 2 de 2Comprimento da borracha: 76,2mm Deslizador de Borracha Tipo: CEN #4Comprimento do deslizamento: 127±1mm Deslizador de Borracha Nº:Superfície: Plana Data: 14/04/2008Localização do Ensaio: Estrada Municipal 603 Hora: 14 h
Varzea de Sintra / Magoito
Localização 1 Descrição: rodeira (0,90 m da berma)Leitura (v ) 1 2 3 4 5 6 7 8
Notas: Temperatura ambiente de 16ºC (16h e 15 min)
Orientação do Teste: Paralelamente ao tráfegoProfundidade da textura: 0,75 mmTipo de Superfície: Betão Betuminoso
92
Ensaio da Mancha de Areia
EN 13036-1 ( 2001)
Laboratório:
Localização do Ensaio: Estrada Municipal 603 Folha 1 de 5Varzea de Sintra / Magoito
Data: 14/04/2008Hora: 14 h 35 min
Localização 1 Descrição: Inicio do pavimento (rodeira) ( 90 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 150 mm D2 : 140 mm
Média: 145MTD: 1,51
Localização 2 Descrição: Inicio do pavimento (rodeira) ( 90 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 155 mm D2 : 140 mm
Média: 147,5MTD: 1,46
Localização 3 Descrição: Inicio do pavimento (rodeira) ( 90 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 145 mm D2 : 135 mm
Média: 140MTD: 1,62
Localização 4 Descrição: Inicio do pavimento (rodeira) ( 90 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 140 mm D2 : 155 mm
Média: 147,5MTD: 1,46
Localização 5 Descrição: Inicio do pavimento (rodeira) ( 90 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 150 mm D2 : 150 mm
Média: 150MTD: 1,42
Média dos MTD: 1,50 mm
Notas: Ensaios realizados no revestimento anti-derrapante, aplicado em Setembro
93
Ensaio da Mancha de Areia
EN 13036-1 ( 2001)
Laboratório:
Localização do Ensaio: Estrada Municipal 603 Folha 2 de 5Varzea de Sintra / Magoito
Data: 14/04/2008Hora: 15 h
Localização 1 Descrição: Inicio do pavimento (meio da via) ( 1,70 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 135 mm D2 : 140 mm
Média: 137,5MTD: 1,68
Localização 2 Descrição: Inicio do pavimento (meio da via) ( 1,70 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 130 mm D2 : 140 mm
Média: 135,0MTD: 1,75
Localização 3 Descrição: Inicio do pavimento (meio da via) ( 1,70 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 155 mm D2 : 150 mm
Média: 152,5MTD: 1,37
Localização 4 Descrição: Inicio do pavimento (meio da via) ( 1,70 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 150 mm D2 : 155 mm
Média: 152,5MTD: 1,37
Localização 5 Descrição: Inicio do pavimento (meio da via) ( 1,70 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 155 mm D2 : 150 mm
Média: 152,5MTD: 1,37
Média dos MTD: 1,51 mm
Notas: Ensaios realizados no revestimento anti-derrapante, aplicado em Setembro
94
Ensaio da Mancha de Areia
EN 13036-1 ( 2001)
Laboratório:
Localização do Ensaio: Estrada Municipal 603 Folha 3 de 5Varzea de Sintra / Magoito
Data: 14/04/2008Hora: 15 h
Localização 1 Descrição: Pavimento Antigo (rodeira)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 200 mm D2 : 195 mm
Média: 197,5MTD: 0,82
Localização 2 Descrição: Pavimento Antigo (meio da via)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 220 mm D2 : 210 mm
Média: 215,0MTD: 0,69
Localização 3 Descrição:
Volume (mm3) : D1 : mm D2 : mm
Média:MTD:
Localização 4 Descrição:
Volume (mm3) : D1 : mm D2 : mm
Média:MTD:
Localização 5 Descrição:
Volume (mm3) : D1 : mm D2 : mm
Média:MTD:
Média dos MTD: 0,75 mm
Notas: Ensaios realizados no pavimento de betão betuminoso,aplicado em Setembro
95
Ensaio da Mancha de Areia
EN 13036-1 ( 2001)
Laboratório:
Localização do Ensaio: Estrada Municipal 603 Folha 4 de 5Varzea de Sintra / Magoito
Data: 14/04/2008Hora: 16 h
Localização 1 Descrição: Zona da curva (rodeira) ( 90 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 140 mm D2 : 143 mm
Média: 141,5MTD: 1,59
Localização 2 Descrição: Zona da curva (rodeira) ( 90 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 150 mm D2 : 145 mm
Média: 147,5MTD: 1,46
Localização 3 Descrição: Zona da curva (rodeira) ( 90 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 155 mm D2 : 150 mm
Média: 152,5MTD: 1,37
Localização 4 Descrição: Zona da curva (rodeira) ( 90 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 150 mm D2 : 140 mm
Média: 145MTD: 1,51
Localização 5 Descrição: Zona da curva (rodeira) ( 90 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 165 mm D2 : 145 mm
Média: 155MTD: 1,33
Média dos MTD: 1,45 mm
Notas: Ensaios realizados no revestimento anti-derrapante, aplicado em Setembro Temperatura pavimento 21ºC
96
Ensaio da Mancha de Areia
EN 13036-1 ( 2001)
Laboratório:
Localização do Ensaio: Estrada Municipal 603 Folha 5 de 5Varzea de Sintra / Magoito
Data: 14/04/2008Hora: 16 h
Localização 1 Descrição: Zona da curva (meio da via) ( 1,70 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 155 mm D2 : 150 mm
Média: 152,5MTD: 1,37
Localização 2 Descrição: Zona da curva (meio da via) ( 1,70 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 155 mm D2 : 165 mm
Média: 160,0MTD: 1,24
Localização 3 Descrição: Zona da curva (meio da via) ( 1,70 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 160 mm D2 : 170 mm
Média: 165MTD: 1,17
Localização 4 Descrição: Zona da curva (meio da via) ( 1,70 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 165 mm D2 : 165 mm
Média: 165MTD: 1,17
Localização 5 Descrição: Zona da curva (meio da via) ( 1,70 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 145 mm D2 : 140 mm
Média: 142,5MTD: 1,57
Média dos MTD: 1,30 mm
Notas: Ensaios realizados no revestimento anti-derrapante, aplicado em Setembro
97
Anexo III
Fichas de ensaios com os resultados dos ensaios do atrito e textura da EM 539-2
Ensaio do Atrito com Pêndulo Britânico
EN 13036-4 (Agosto 2003)
Laboratório:
Equipamento Pêndulo Nº: SK1352 Folha 1 de 1Comprimento da borracha: 76,2mm Deslizador de Borracha Tipo: CEN #4Comprimento do deslizamento: 127±1mm Deslizador de Borracha Nº:Superfície: Plana Data: 18/07/2008Localização do Ensaio: Estrada Municipal 539-2 Hora: 12 h 30 min
Venda do Pinhero/Negrais
Localização 1 Descrição: Inicio pavimento, rodeira ponto1 (0,90 m da berma) Leitura (v ) 1 2 3 4 5 6 7 8
Notas: Temperatura ambiente de 32º Revestimento aplicado em Maio, já com bastantes irregularidadesOrientação do Teste: Paralelamente ao tráfegoProfundidade da textura: 1,7 mmTipo de Superfície: Revestimento anti-derrapante
98
Ensaio da Mancha de Areia
EN 13036-1 ( 2001)
Laboratório:
Localização do Ensaio: Estrada Municipal 539-2 Folha 1 de 2 Venda do Pinhero/Negrais
Data: 18/07/2008Hora: 12 h 30 min
Localização 1 Descrição: Inicio do pavimento (rodeira) ( 90 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 145 mm D2 : 135 mm
Média: 140MTD: 1,62
Localização 2 Descrição: Inicio do pavimento (rodeira) ( 90 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 155 mm D2 : 135 mm
Média: 145,0MTD: 1,51
Localização 3 Descrição: Inicio do pavimento (rodeira) ( 90 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 135 mm D2 : 140 mm
Média: 137,5MTD: 1,68
Localização 4 Descrição: Inicio do pavimento (rodeira) ( 90 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 130 mm D2 : 140 mm
Média: 135MTD: 1,75
Localização 5 Descrição: Inicio do pavimento (rodeira) ( 90 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 140 mm D2 : 125 mm
Média: 132,5MTD: 1,81
Média dos MTD: 1,7 mm
Notas: Ensaios realizados no revestimento anti-derrapante, aplicado em Maio
99
Ensaio da Mancha de Areia
EN 13036-1 ( 2001)
Laboratório:
Localização do Ensaio: Estrada Municipal 539-2 Folha 2 de 2 Venda do Pinheiro/Negrais
Data: 18/07/2008Hora: 12 h 30 min
Localização 1 Descrição: Inicio do pavimento (meio da via) ( 1,70 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 140 mm D2 : 140 mm
Média: 140MTD: 1,62
Localização 2 Descrição: Inicio do pavimento (meio da via) ( 1,70 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 125 mm D2 : 135 mm
Média: 130,0MTD: 1,88
Localização 3 Descrição: Inicio do pavimento (meio da via) ( 1,70 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 145 mm D2 : 135 mm
Média: 140MTD: 1,62
Localização 4 Descrição: Inicio do pavimento (meio da via) ( 1,70 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 140 mm D2 : 140 mm
Média: 140MTD: 1,62
Localização 5 Descrição: Inicio do pavimento (meio da via) ( 1,70 cm da berma)
Volume (mm3) : 25000 D1 : 130 mm D2 : 140 mm
Média: 135MTD: 1,75
Média dos MTD: 1,7 mm
Notas: Ensaios realizados no anti-derrapante, aplicado em Maio
100
Anexo IV
Resultados do LNEC com a listagem do GN obtido por troços de 10 m, em cada sentido, antes e após o tratamento do pavimento pelo método de granalhagem.
Medição do coeficiente de atrito em continuo (sentido A/B)
Grip Velocidade Grip Velocidade Grip Velocidade Grip VelocidadeNumber (km/h) Number (km/h) Number (km/h) Number (km/h)