Início Engenharia Civil Aplicação de Whitetopping Tradicional para Recuperação de Rodovias
Vitor Lemos Figueiredo
RC: 6830 - 17/01/2017
HUGHES, Lucas Oliveira [1], FIGUEIREDO, Vitor Lemos [2], CRUZ, Zoraide Vieira [3]
HUGHES, Lucas Oliveira; FIGUEIREDO, Vitor Lemos; CRUZ, Zoraide Vieira. Aplicação de Whitetopping Tradicional para Recuperação de Rodovias. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 2, Vol. 15. pp 05-20., janeiro de 2017. ISSN: 2448-0959
4.1 DEFINIÇÃO DE PAVIMENTO RÍGIDO E FLEXÍVEL
4.2 PRINCIPAIS PATOLOGIAS DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
4.3 DEFINIÇÃO DO WHITETOPPING
4.3.1 VANTAGEM DO WHITETOPPING
A pavimentação das rodovias é de essencial importância para o desenvolvimento de qualquer país, principalmente os que possuam como modal principal de transportes de cargas o Rodoviário. Desta forma, enquadra-se nesse conceito o Brasil, onde o uso do modal Rodoviário corresponde a 62% de todo o total transportado. Dentro desse contexto, a manutenção e conservação da malha rodoviária pavimentada já existente, é tão importante quanto a implantação de novas estradas. E identificar as patologias dos pavimentos, suas causas e origens é o primeiro passo no processo de uma restauração eficiente. Neste contexto, o objetivo desse artigo é apresentar um estudo do uso de WHITETOPPING, como ferramenta para um aumento da vida útil de um pavimento.
Palavras-chave: Patologias, Pavimento, Misturas Asfálticas, Rodovia, Não conformidade.
Problema Apresentado: Quais são as vantagens da utilização do whitetopping tradicional para a recuperação das rodovias?
Hipóteses levantadas: O whitetopping traz vantagens como aumento da vida útil do pavimento, fácil aplicação, aumenta a segurança dos usuários, redução da distância de frenagem, melhor visibilidade por reflexão da luz no concreto, economia de combustível.
As rodovias brasileiras têm papel vital para nosso país, sendo responsável por 60% da movimentação de produtos no Brasil (BENATTI, 2009), com o seu custo representando cerca de 6% do Produto Interno Bruto do país (ARAUJO, 2010). O transporte rodoviário no Brasil é o principal sistema logístico do país e conta com uma rede de 1.751.868 quilômetros de estradas e rodovias nacionais, sendo a quarta maior do mundo. Com base nesses fatos, tamanha relevância merece uma atenção à importância do modal rodoviário para a economia e para a sociedade brasileira.
Conforme dados do CNT, Confederação Nacional do Transporte, em 2015 dados apontam que mais de 210 mil quilômetros de rodovias são pavimentadas, entretanto quase 1,3 milhão de quilômetros ainda seguem sem pavimentação e dessas que são pavimentadas, muitas se encontram em péssimas condições de trafegabilidade.
No processo de restauração de rodovias, existem vários mecanismos que consistem em recuperar o pavimento existente, de forma a prolongar a vida útil do mesmo. Entretanto, esses métodos de recuperação, numa rodovia com grande volume de tráfego, principalmente de caminhões, a vida útil desses pavimentos reduz a poucos anos.
Como alternativa a esses métodos tradicionais de recuperação de pavimentos flexíveis, viemos analisar o whitetopping como ferramenta alternativa à "recuperação" desses pavimentos.
O whitetopping, que apresentaremos a seguir, garantirá uma maior vida útil dos pavimentos, o que acarretará num tempo muito maior a requerer manutenção na rodovia, segurança e maior qualidade aos usuários.
O Brasil depende das suas estradas, pois é base do escoamento da produção, transporte de mercadorias e pessoas a longas distâncias. Como as estradas ainda não estão preparadas para toda essa solicitação, ou porque são em menor quantidade ou por serem de má qualidade, acaba causando um nó no crescimento econômico e social do país.
A malha estradal ainda é pequena comparada com o tamanho do Brasil, um país continental, e as estradas existentes ainda são prejudicadas com a falta ou pouca manutenção. Não é incomum trafegar por estradas com buracos, sem acostamento ou pavimentação inadequada. Diante desses problemas é preciso uma forma de recuperação eficiente para o pavimento, surge a opção do whitetopping cujo além de recuperar o pavimento ainda traz mais benefícios como aumento de segurança, qualidade aos usuários e aumento da vida útil do pavimento.
Analisar as vantagens do Whitetopping para as rodovias brasileiras, com o intuito de aumentar a segurança, qualidade e vida útil do pavimento.
Verificar se há aumento da vida útil do pavimento e a segurança dos usuários.
Analisar a aplicação, visibilidade, a economia de combustível, a visibilidade por reflexão da luz no concreto e a redução da distância de frenagem.
O pavimento é uma estrutura de múltiplas camadas de espessuras finitas construídas sobre a superfície final de terraplenagem, destinadas técnica e economicamente a resistir aos esforços oriundos do trafego de veículos e do clima, e a propiciar aos usuários melhorias nas condições de rolamento, com conforto, economia e segurança.
Dentro desse conceito de pavimentos, no Brasil os mais usados são divididos em Pavimentos Rígidos e Flexíveis.
O DNIT, Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes, define:
Pavimento Rígido é o pavimento cuja camada é constituída por placas de concreto de cimento Portland, não armadas ou eventualmente com armadura sem função estrutural, que desempenham simultaneamente as funções de base e de revestimento.
Pavimento Flexível que consiste em uma camada de rolamento asfáltica e de base, constituída de uma ou mais camadas, que se apoia sobre o leito da estrada sendo que a camada de rolamento pode-se adaptar-se à deformação da base quando solicitada.
Sobre a camada de rolamento asfáltico o DNIT define em sua especificação de serviço 031_2006 o Concreto Asfáltico como sendo uma mistura executada a quente, em usina apropriada, com características específicas, composta de agregado graduado, material de enchimento (filer) se necessário e cimento asfáltico, espalhada e compactada a quente.
Os materiais constituintes desse concreto asfáltico são:
Cimento Asfáltico (CAP-30/45, CAP-50/70, CAP-85/100)
Agregado Graúdo (Pedra britada, escória, seixo rolado preferencialmente britado ou outro material indicado nas Especificações Complementares)
Agregado Miúdo (Areia, pó-de-pedra ou mistura de ambos ou outro material indicado nas Especificações Complementares)
Filer (Cimento Portland, cal extinta, pós-calcários, cinza volante e outros).
A composição do concreto deve satisfazer aos requisitos de granulometria (DNER-ME083) e aos percentuais dos ligantes asfálticos determinados pelo projeto da mistura.
Para atender critérios de segurança, regularidade dos serviços e conforto ao usuário, é calculado o dimensionamento do pavimento, que tem como objetivo verificar as espessuras e compatibilizar os materiais (Almeida, Diego – 2015).
Com vista à análise dos efeitos do tráfego, das condições atmosféricas da região, e de outros fatores responsáveis pela degradação do pavimento flexível, existe a possibilidade do surgimento de patologias, as quais influenciam diretamente na vida útil das rodovias, exigindo medidas corretivas eficazes nas suas correções.
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).
No caso dos pavimentos flexíveis, essa degradação aparece através de diversas patologias. As principais patologias, e suas definições conforme o DNIT são apresentadas abaixo:
Fissuras / Trincas – A trinca é uma fratura linear no concreto; as trincas podem se desenvolver parcial ou completamente ao longo de um elemento estrutural, não havendo uma separação nítida e indiscutível entre trincas e fissuras, tendo essas últimas aberturas menores.
Figura 01 – Trincas e fissuras em pavimento flexível. Fonte: Arquivo dos autores (2015)
Afundamentos – 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.
Figura 02 – Afundamento plástico.Fonte: Arquivo dos autores (2014)
Escorregamentos – Deslocamento do revestimento em relação à camada subjacente do pavimento, com aparecimento de fendas em forma de meia-lua.
Figura 03 – Escorregamento do revestimento asfáltico. Fonte: Arquivo dos autores (2014)
Exsudação – Excesso de ligante betuminoso na superfície do pavimento, causado pela migração do ligante através do revestimento.
Figura 04 – Exsudação do revestimento. Fonte: Arquivo dos autores (2015)
Desagregação/ Desgaste – Efeito do arrancamento progressivo do agregado do pavimento, caracterizado por aspereza superficial do revestimento e provocado por esforços tangenciais causados pelo tráfego.
Figura 05 – Desagregação/Desgaste do revestimento. Fonte: Arquivo dos autores (2015)
Panelas ou Buracos – 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.
Figura 06 – Buraco no pavimento. Fonte: Arquivo dos autores (2014)
Todo esse processo de degradação dos pavimentos flexíveis, principalmente no Brasil, onde as manutenções nem sempre ocorrem com frequência, tem despertado a busca por soluções tecnicamente funcionais e financeiramente viáveis para aumento da vida útil das rodovias. Nesse cenário, uma técnica em especial tem seu emprego bem-sucedido nos EUA, e já consagrado em diversos países: o whitetopping.
Carvalho (2012) define o whitetopping como sendo o recapeamento de pavimentos asfálticos com concreto de cimento portland. A origem do termo é em referência à cor "branca" do concreto de cimento sobrepor a cor "escura" dos revestimentos asfálticos, podendo então ser traduzida como "cobrir de branco".
Por se tratar de uma tecnologia relativamente nova no Brasil, o objetivo desse trabalho foi estudar o uso de whitetopping como medida para a reabilitação dos pavimentos flexíveis, proporcionando um a maior vida útil da rodovia.
Whitetopping é um pavimento de concreto de cimento Portland superposto a um pavimento flexível existente, tendo este último a função de subbase. Como nos pavimentos de concreto simples usuais, as tensões solicitantes são combatidas tão somente pelo próprio concreto, não havendo nenhum tipo de armadura distribuída. Não se considera como armadura, nesse caso, eventuais sistemas de ligação ou de transmissão de carga entre as placas limitadas pelas juntas longitudinais e transversais; e as armaduras destinadas a combater a fissuração por retração (DNIT, 2004).
Figura 07 – Whitetopping. Fonte: Carvalho, 2012
O uso do Whitetopping, não só corrigirá as deficiências existentes no pavimento antigo, mas como também trará o desempenho e todas as vantagens relativas ao pavimento rígido novo, como segurança, conforto e economia aos usuários, e também aos órgãos responsáveis, pela diminuição da necessidade de manutenção. Segundo Nakamura, somente em casos de deformações plásticas e/ou trilhas de roda superiores a 5 cm, é que se recomenda a regularização previa da camada asfáltica.
Entretanto, o uso dessa solução é pouco comum em projetos de reabilitação de pavimentos. Mas essa alternativa, por vezes, trata-se de uma solução mais econômica, quando se depara com pavimentos flexíveis seriamente danificados ou propensos a se deteriorar mais rapidamente, sob tráfego pesado ou em meio agressivo. (DNIT, 2004).
Quando devidamente projetado e executado, a expectativa de vida de serviço de um pavimento com whitetopping chega a 30 anos, com mínimas necessidades de manutenção: basicamente, a troca de selante das juntas é a cada dez anos.
O uso no whitetopping como ferramenta de reabilitação de pavimentos flexíveis apresenta inúmeras vantagens em relação à simples correção das patologias do mesmo. Que por melhor que seja feita a recuperação dessas patologias, sua vida útil (em torno de 5 anos) fica bem abaixo da expectativa dos pavimentos rígidos (em torno de 25 anos).
Uma das vantagens do whitetopping é sua aplicação, pelo fato de ser aplicado diretamente sobre o pavimento existente. Além disso por ser utilizado concreto comum, sua comercialização se torna fácil, ganhando tempo e produtividade em sua execução.
O pavimento rígido em si, impede a reflexão das trincas, já que as mesmas são induzidas à juntas, acarretando numa maior vida útil dos pavimentos rígidos. Com menos patologias nos pavimentos, aumenta-se a segurança aos usuários das vias. Segundo Carvalho, conforme dados da Safety Consideration of Rutted and Washboarded Asphalt Road, nos pavimentos de concreto pode ocorrer uma redução na distancia de frenagem de ate 40%.
Distancia de Frenagem (m)*
Condições de superfície Concreto Asfalto A/C %
Seca e nivelada 50 58 16%
Úmida e nivelada 96 109 14%
Úmida com trilha de roda 96* 134 40%
*NO CASO DE PISTA DE CONCRETO SEM TRILHA DE RODA.
OBS: Veiculo usado – Chevy a 95 Km/hora.
Tabela 01 – Comparativo da distancia de Frenagem. Fonte: Carvalho (2012)
Outro dado que confirma o aumento de segurança ao usuário e a redução de custos é o fato do cimento te uma cor mais claro, assim ajuda na melhor é quanto a melhor visibilidade por reflexão da luz no concreto de cimento (ate 30% a mais de reflexão): como pode ver na figura número 8.
Figura 08 – Comparativo entre a reflexão luminosa no pavimento asfaltico e de concreto. Fonte: Carvalho (2012)
Conforme dados da ACPA (EUA), conforme tabelas abaixo, pode-se chegar a um economia de combustível de até 20% quando trafego em pavimentos rígidos.
ECONOMIA DE COMBUSTÍVEL (%) ECONOMIA DE COMBUSTÍVEL [GAL(L)] ECONOMIA DE COMBUSTÍVEL (DÓLARES)
MINIMO 0,80 145 (549) 435 1,66 37,2(16,9) 4,80(2,18)
MEDIA 3,85 700 (2650) 2100 8,06 182(82,6) 23,0(10,4)
MAXIMO 6,90 1250 (4730) 3760 14,4 327(148) 41,3(18,7)
Tabela 02 – Economia de combustível para trafego em pavimentos rigidos. Fonte: ACPA/EUA – Taylor Consulting 2002, Govermment of Canada.
Economia de combustível e redução de emissões proporcionada por um veículo pesado, do tipo Tractor-Trailer, trafegando 160.000 km por ano.
Figura 09 – Economia de combustível para caminhões que viajam sobre concreto. Fonte: ACPA/EUA – Taylor Consulting 2002, Govermment of Canada.
O Brasil depende das suas estradas, porque é base do escoamento da produção, transporte de mercadorias e pessoas a longas distâncias. Como as estradas ainda não estão preparadas para toda essa solicitação, ou porque são em menor quantidade ou por serem de má qualidade, acaba causando um nó no crescimento econômico e social do país.
A malha estradal ainda é pequena comparada com o tamanho do Brasil, um país continental, e as estradas existentes ainda são prejudicadas com a falta ou pouca manutenção. Não é incomum trafegar por estradas com buracos, sem acostamento ou pavimentação inadequada. Uma forma eficiente de recuperar o pavimento e ainda trazer mais benefícios é utilizando o whitetopping, uma tecnologia ainda pouco usada no Brasil.
As vantagens do Whitetopping são:
Aumenta da vida útil do pavimento.
Aumenta a segurança dos usuários.
Melhor visibilidade por reflexão da luz no concreto.
Com todas essas vantagens acredita-se que é uma questão de tempo para que o whitetopping se popularize no Brasil, quebrando a barreira do novo, fazendo com que as estradas brasileiras ganhem um salto de qualidade.
Benatti, Flávio. A importância do transporte rodoviário de cargas para o Brasil.
<http://www.intelog.net/site/default.asp?TroncoID=907492&SecaoID=508074&SubsecaoID=627271&
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Titulo=A%20import%E2ncia%20do%20transporte%20rodovi%E1rio
%20de%20cargas%20para%20o%20Brasil>.
Acesso em 09 set. 2016
Araujo, João Guilherme. Transporte Rodoviário de Cargas no Brasil Mercado Atual e Próximas Tendências. Disponível em: <http://www.ilos.com.br/web/transporte-rodoviario-de-cargas-no-brasil-mercado-atual-e-proximas-tendencias>. Acesso em 09 set. 2016
____.Pavimento Rígido – Pavimento de concreto de cimento Portland. DNIT 059, 2004.
____.Pavimentos Flexíveis – Concreto asfáltico. DNIT 031, 2006.
NORMA DNIT 083/2006 – ES – Tratamento de trincas e fissuras – Especificação de serviço
NORMA DNIT 005/2003 – TER – Defeitos nos pavimentos flexíveis e semi-rígidos – Terminologia
NORMA DNIT 068/2004 – ES – Pavimento Rígido – Execução de camada superposta de concreto do tipo whitetopping por meio mecânico – Especificação de serviço
BALBO, José Tadeu. Pavimentação asfáltica: materiais, projetos e restauração, São Paulo: Oficina de Textos, 2007.
Nakamura, Juliana. Whitetopping: para reabilitar pavimentos. 2011. Disponível em: <http://infraestruturaurbana.pini.com.br/solucoes-tecnicas/13/whitetopping-para-reabilitar-pavimentos-cobertura-do-asfalto-desgastado-com-254352-1.aspx> Acesso em 24 out. 2016
Carvalho, Marcos. Vantagens e benefícios do whitetopping e do inlay na reabilitação de pavimentos. 2012 Disponível em:<http://viasconcretas.com.br/cms/wp-content/uploads/2013/03/Whitetopping-e-Inlay-Vantagens_Artigo.pdf>. Acesso em 24 out. 2016
[1] Graduado em Engenharia Civil na Universidade (CATÓLICA DO SALVADOR – BA ) e é Pós Graduando em Engenharia Rodoviária pela (ESCOLA DE AGRIMENSURA – BA) no Ano de 2015/2016.
[2] Graduado em Engenharia Civil na Universidade (CATÓLICA DO SALVADOR – BA ) e é Pós Graduando em Engenharia Rodoviária pela (ESCOLA DE AGRIMENSURA – BA) no Ano de 2015/2016.
[3] Mestre em Desenvolvimento Regional e Meio Ambiente pela Universidade Estadual de Santa Cruz (2004). Atualmente é professora assistente da Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia. Assumiu por um ano e meio a pró-reitoria de graduação da Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia. Experiência em Gestão Pública, assumiu por dois anos cargo como Secretária Municipal de Saúde (2009) e Secretária Municipal de Educação (2010).
Graduado em Engenharia Civil na Universidade (CATÓLICA DO SALVADOR – BA ) e é Pós Graduando em Engenharia Rodoviária pela (ESCOLA DE AGRIMENSURA – BA) no Ano de 2015/2016.