Pavimentação Asfaltica - Formação básica para Engenheiros

Pavimentação Asfaltica - Formação básica para Engenheiros

(Parte 1 de 6)

Liedi Bariani Bernucci

Jorge Augusto Pereira Ceratti Jorge Barbosa Soares

Laura Maria Goretti da Motta

• Formação Básica para Engenheiros •

Rio de Janeiro 2008

Liedi Bariani Bernucci Laura Maria Goretti da Motta Jorge Augusto Pereira Ceratti Jorge Barbosa Soares

Pavimentação asfáltica Formação básica para engenheiros

3ª. Reimpressão 2010

PAtRoCinAdoReS

Petrobras – Petróleo Brasileiro S. A. Petrobras distribuidora Abeda – Associação Brasileira das empresas distribuidoras de Asfaltos

Copyright © 2007 Liedi Bariani Bernucci, Laura Maria Goretti da Motta, Jorge Augusto Pereira Ceratti e Jorge Barbosa Soares

P338Pavimentação asfáltica : formação básica para engenheiros / Liedi
Bariani Bernucci[et al.]. – Rio de Janeiro : PetRoBRAS: ABedA,

inclui Bibliografias. Patrocínio PetRoBRAS

1. Asfalto. 2. Pavimentação. 3. Revestimento asfáltico. 4. Mistura. i. Bernucci, Liedi Bariani. i. Motta, Laura Maria Goretti da. ii. Ceratti, Jorge Augusto Pereira. iV. Soares, Jorge Barbosa.

Cdd 625.85

CooRdenAção de PRodução trama Criações de Arte

PRoJeto GRáFiCo e diAGRAMAção Anita Slade Sonia Goulart deSenhoS Rogério Corrêa Alves

ReViSão de texto Mariflor Rocha

CAPA Clube de idéias iMPReSSão Gráfica imprinta

Ficha catalográfica elaborada pela Petrobras / Biblioteca dos Serviços Compartilhados tendo em vista a necessidade premente de melhoria da qualidade das rodovias brasileiras e a importância da ampliação da infra-estrutura de transportes, a Petróleo Brasileiro S.A., a Petrobras distribuidora S.A. e a Associação Brasileira das empresas distribuidoras de Asfaltos – Abeda vêm investindo no desenvolvimento de novos produtos asfálticos e de modernas técnicas de pavimentação. Para efetivamente aplicar estes novos materiais e a recente tecnologia, é preciso promover a capacitação de recursos humanos.

Assim, essas empresas, unidas em um empreendimento inovador, conceberam uma ação para contribuir na formação de engenheiros civis na área de pavimentação: o Proasfalto – Programa Asfalto na universidade. este projeto arrojado foi criado para disponibilizar material didático para aulas de graduação de pavimentação visando oferecer sólidos conceitos teóricos e uma visão prática da tecnologia asfáltica.

Para a elaboração do projeto didático, foram convidados quatro professores de renomadas instituições de ensino superior do Brasil. iniciou-se então o projeto que, após excelente trabalho dos professores Liedi Bariani Bernucci, da universidade de São Paulo, Laura Maria Goretti da Motta, da universidade Federal do Rio de Janeiro, Jorge Augusto Pereira Ceratti, da universidade Federal do Rio Grande do Sul, e Jorge Barbosa Soares, da universidade Federal do Ceará, resultou no lançamento deste importante documento. o livro Pavimentação Asfáltica descreve os materiais usados em pavimentação e suas propriedades, além de apresentar as técnicas de execução, de avaliação e de restauração de pavimentação. A forma clara e didática como o livro apresenta o tema o transforma em uma excelente referência sobre pavimentação e permite que ele atenda às necessidades tanto dos iniciantes no assunto quanto dos que já atuam na área.

A universidade Petrobras, co-editora do livro Pavimentação Asfáltica, sente-se honrada em participar deste projeto e cumprimenta os autores pela importante iniciativa de estabelecer uma bibliografia de consulta permanente sobre o tema.

Petróleo Brasileiro S.A. – Petrobras Petrobras distribuidora S.A. – Asfaltos Abeda – Associação Brasileira das empresas distribuidoras de Asfaltos

PReFáCio 7

1 Introdução 9

1.1 PAViMento do Ponto de ViStA eStRutuRAL e FunCionAL 9 1.2 uM BReVe hiStÓRiCo dA PAViMentAção 1 1.3 SituAção AtuAL dA PAViMentAção no BRASiL 20 1.4 ConSideRAçÕeS FinAiS 2 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 24

2 Ligantes asfálticos 25

2.1 intRodução 25 2.2 ASFALto 26 2.3 eSPeCiFiCAçÕeS BRASiLeiRAS 58 2.4 ASFALto ModiFiCAdo PoR PoLÍMeRo 59 2.5 eMuLSão ASFáLtiCA 81 2.6 ASFALto diLuÍdo 96 2.7 ASFALto-eSPuMA 97 2.8 AGenteS ReJuVeneSCedoReS 9 2.9 o PRoGRAMA ShRP 100 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 110

3 Agregados 115

3.1 intRodução 115 3.2 CLASSiFiCAção doS AGReGAdoS 116 3.3 PRodução de AGReGAdoS BRitAdoS 124

3.4 CARACteRÍStiCAS teCnoLÓGiCAS iMPoRtAnteS doS AGReGAdoS PARA PAViMentAção ASFáLtiCA 129

3.5 CARACteRiZAção de AGReGAdoS SeGundo o ShRP 150 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 154

SumáRiO

4 Tipos de revestimentos asfálticos 157

4.1 intRodução 157 4.2 MiStuRAS uSinAdAS 158 4.3 MiStuRAS IN SITU eM uSinAS MÓVeiS 185 4.4 MiStuRAS ASFáLtiCAS ReCiCLAdAS 188 4.5 tRAtAMentoS SuPeRFiCiAiS 191 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 200

5 Dosagem de diferentes tipos de revestimento 205

5.1 intRodução 205 5.2 deFiniçÕeS de MASSAS eSPeCÍFiCAS PARA MiStuRAS ASFáLtiCAS 207 5.3 MiStuRAS ASFáLtiCAS A Quente 217 5.4 doSAGeM de MiStuRAS A FRio 253 5.5 MiStuRAS ReCiCLAdAS A Quente 256 5.6 tRAtAMento SuPeRFiCiAL 263 5.7 MiCRoRReVeStiMento e LAMA ASFáLtiCA 269 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 281

6 Propriedades mecânicas das misturas asfálticas 287

6.1 intRodução 287 6.2 enSAioS ConVenCionAiS 288 6.3 enSAioS de MÓduLo 290 6.4 enSAioS de RuPtuRA 308 6.5 enSAioS de deFoRMAção PeRMAnente 316 6.6 enSAioS CoMPLeMentAReS 327 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 332

7 Materiais e estruturas de pavimentos asfálticos 337

7.2 PRoPRiedAdeS doS MAteRiAiS de BASe, SuB-BASe e ReFoRço do SuBLeito 339

7.3 MAteRiAiS de BASe, SuB-BASe e ReFoRço do SuBLeito 352 7.4 ALGuMAS eStRutuRAS tÍPiCAS de PAViMentoS ASFáLtiCoS 365 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 369

8 Técnicas executivas de revestimentos asfálticos 373

8.1 intRodução 373 8.2 uSinAS ASFáLtiCAS 373

8.3 tRAnSPoRte e LAnçAMento de MiStuRAS ASFáLtiCAS 384 8.4 CoMPACtAção 389 8.5 exeCução de tRAtAMentoS SuPeRFiCiAiS PoR PenetRAção 393 8.6 exeCução de LAMAS e MiCRoRReVeStiMentoS ASFáLtiCoS 397 8.7 ConSideRAçÕeS FinAiS 401 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 402

9 Diagnóstico de defeitos, avaliação funcional e de aderência 403

9.1 intRodução 403 9.2 SeRVentiA 405 9.3 iRReGuLARidAde LonGitudinAL 407 9.4 deFeitoS de SuPeRFÍCie 413 9.5 AVALiAção oBJetiVA de SuPeRFÍCie PeLA deteRMinAção do iGG 424 9.6 AVALiAção de AdeRÊnCiA eM PiStAS MoLhAdAS 429 9.7 AVALiAção de RuÍdo PRoVoCAdo PeLo tRáFeGo 435 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 438

10 Avaliação estrutural de pavimentos asfálticos 441

10.1 intRodução 441 10.2 MÉtodoS de AVALiAção eStRutuRAL 443 10.3 eQuiPAMentoS de AVALiAção eStRutuRAL não-deStRutiVA 445 10.4 noçÕeS de RetRoAnáLiSe 453 10.5 SiMuLAdoReS de tRáFeGo 457 10.6 ConSideRAçÕeS FinAiS 460 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 461

1 Técnicas de restauração asfáltica 463

1.2 tÉCniCAS de ReStAuRAção de PAViMentoS CoM PRoBLeMAS FunCionAiS 466

1.3 tÉCniCAS de ReStAuRAção de PAViMentoS CoM PRoBLeMAS eStRutuRAiS 468

1.4 ConSideRAçÕeS SoBRe o tRinCAMento PoR ReFLexão 469 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 475

ÍndiCe de FiGuRAS 477 ÍndiCe de tABeLAS 486 ÍndiCe ReMiSSiVo de teRMoS 490 ÍndiCe ReMiSSiVo dAS BiBLioGRAFiAS 496

PREFáCiO este livro tem por objetivo principal contribuir para a formação do aluno na área de pavimentação asfáltica, dos cursos de engenharia Civil de universidades e faculdades do país. o projeto deste livro integra o Programa Asfalto na universidade, concebido em conjunto com a Petrobras e a Abeda, nossos parceiros e patrocinadores, para apoiar o ensino de graduação, disponibilizando material bibliográfico adicional aos estudantes e aos docentes de disciplinas de infra-estrutura de transportes. os autores acreditam que seu conteúdo possa ser também útil a engenheiros e a técnicos da área de pavimentação e, no aspecto de organização do conhecimento, a pós-graduandos.

A elaboração deste livro em muito assemelha-se à construção de uma estrada, e os autores o vêem como mais uma via na incessante busca de novos horizontes. estradas preexistentes influenciam o traçado de novas rodovias, assim como a preexistência de diversos materiais bibliográficos contribuiu para o projeto deste livro. os autores procuraram ao máximo trafegar por diversas referências, devidamente reconhecidas no texto, e estão cientes de que muitos outros caminhos precisam ser percorridos para uma viagem mais plena.

Como em qualquer projeto de engenharia, decisões foram tomadas com vistas à delimitação do trabalho. Foram enfocados tópicos julgados menos disponíveis na literatura técnica brasileira sobre materiais de pavimentação – principalmente no que se refere aos ligantes asfálticos e aos tipos e propriedades das misturas asfálticas –, técnicas executivas e de avaliação de desempenho, bem como as diretrizes para a restauração asfáltica de pavimentos. esses assuntos foram considerados pelos autores de grande valia para a construção do conhecimento sobre pavimentação na academia. os autores reconhecem a limitação do escopo deste livro e recomendam fortemente que os estudantes busquem bibliografia complementar que enriqueça seus conhecimentos, enveredando também pelos caminhos do projeto de dimensionamento das estruturas de pavimentos e de restaurações, da mecânica dos pavimentos, da geotecnia, do projeto de tráfego e de drenagem, das técnicas de controle tecnológico, da gerência de pavimentos etc. todas essas áreas do saber afins à pavimentação dão embasamentos aos conceitos necessários para termos pavimentos rodoviários, aeroportuários e urbanos mais econômicos, com melhor desempenho e mais duráveis para cada situação.

Como toda obra de pavimentação, não faltou neste caso a consultoria e o controle de qualidade, exercidos com competência e elegância pelos cole gas aqui reconhecidos por seus valiosos comentários e sugestões: dra. Leni Figueiredo Mathias Leite e eng. Luis Alberto do nascimento (Centro de Pesquisa da Petrobras), eng. ilonir Antonio tonial (Petrobras distribuidora), eng. Armando Morilha Júnior (Abeda), Prof. dr. Glauco túlio Pessa Fabbri (escola de engenharia de São Carlos/universidade de São Paulo), Prof. Sérgio Armando de Sá e Benevides (universidade Federal do Ceará), Prof. álvaro Vieira (instituto Militar de engenharia) e eng. Alfredo Monteiro de Castro neto (desenvolvimento Rodoviário S.A.).

A experiência de escrever este livro a oito mãos foi deveras enriquecedora, construindo-o em camadas, com materiais convencionais e alternativos, cuidadosamente analisados, compatibilizando-se sempre as espessuras das camadas e a qualidade dos materiais. no livro, competências e disponibilidades de tempo foram devidamente dosadas entre os quatro autores. um elemento presente foi o uso de textos anteriormente escritos pelos quatro autores em co-autoria com seus respectivos alunos e colegas de trabalho, sendo estes devidamente referenciados.

Por fim, tal qual uma estrada, por melhor que tenha sido o projeto e a execução, esta obra está sujeita a falhas, e o olhar atento dos pares ajudará a realizar a manutenção no momento apropriado. o avanço do conhecimento na fascinante área de pavimentação segue em alta velocidade e, portanto, alguns trechos da obra talvez mereçam restauração num futuro não distante. novos trechos devem surgir. Aos autores e aos leitores cabe permanecer viajando nas mais diversas estradas, em busca de paisagens que ampliem o horizonte do conhecimento. Aqui, espera-se ter pavimentado mais uma via para servir de suporte a uma melhor compreensão da engenharia rodoviária. Que esta via estimule novas vias, da mesma forma que uma estrada possibilita a construção de outras tantas.

os autores notA iMPoRtAnte: os quatro autores participaram na seleção do conteúdo, na organização e na redação de todos os onze capítulos, e consideram suas respectivas contribuições ao livro equilibradas. A ordem relativa à co-autoria levou em consideração tão somente a coordenação da produção do livro.

1.1 PAVIMENTO DO PONTO DE VISTA ESTRUTURAL E FUNCIONAL

Pavimento é uma estrutura de múltiplas camadas de espessuras finitas, construída sobre a superfície final de terraplenagem, destinada técnica e economicamente a resistir aos esforços oriundos do tráfego de veículos e do clima, e a propiciar aos usuários melhoria nas condições de rolamento, com conforto, economia e segurança.

O pavimento rodoviário classifica-se tradicionalmente em dois tipos básicos: rígidos e flexíveis. Mais recentemente há uma tendência de usar-se a nomenclatura pavimentos de concreto de cimento Portland (ou simplesmente concreto-cimento) e pavimentos asfálticos, respectivamente, para indicar o tipo de revestimento do pavimento.

Os pavimentos de concreto-cimento são aqueles em que o revestimento é uma placa de concreto de cimento Portland. Nesses pavimentos a espessura é fixada em função da resistência à flexão das placas de concreto e das resistências das camadas subjacentes. As placas de concreto podem ser armadas ou não com barras de aço – Figura 1.1(a). É usual designar-se a subcamada desse pavimento como sub-base, uma vez que a qualidade do material dessa camada equivale à sub-base de pavimentos asfálticos.

Os pavimentos asfálticos são aqueles em que o revestimento é composto por uma mistura constituída basicamente de agregados e ligantes asfálticos. É formado por quatro camadas principais: revestimento asfáltico, base, sub-base e reforço do subleito. O revestimento asfáltico pode ser composto por camada de rolamento – em contato direto com as rodas dos veículos e por camadas intermediárias ou de ligação, por vezes denominadas de binder, embora essa designação possa levar a uma certa confusão, uma vez que esse termo é utilizado na língua inglesa para designar o ligante asfáltico. Dependendo do tráfego e dos materiais disponíveis, pode-se ter ausência de algumas camadas. As camadas da estrutura repousam sobre o subleito, ou seja, a plataforma da estrada terminada após a conclusão dos cortes e aterros – Figura 1.1(b).

O revestimento asfáltico é a camada superior destinada a resistir diretamente às ações do tráfego e transmiti-las de forma atenuada às camadas inferiores, impermeabilizar o pavimento, além de melhorar as condições de rolamento (conforto e segurança). Os diversos materiais que podem constituir esse revestimento são objeto deste livro. As tensões e deformações induzidas na camada asfáltica pelas cargas do tráfego estão associadas ao trincamento por fadiga dessa camada. Ela ainda pode apresentar trincamento por envelhecimento do ligante asfáltico, ação climática etc. Parte de problemas

1 Introdução

10Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros relacionados à deformação permanente e outros defeitos pode ser atribuída ao revestimento asfáltico. Nos pavimentos asfálticos, as camadas de base, sub-base e reforço do subleito são de grande importância estrutural. Limitar as tensões e deformações na estrutura do pavimento (Figura 1.2), por meio da combinação de materiais e espessuras das camadas constituintes, é o objetivo da mecânica dos pavimentos (Medina, 1997).

Figura 1.1 Estruturas de pavimentos (a) Concreto-cimento (corte longitudinal) (b) Asfáltico (corte transversal)

Os revestimentos asfálticos são constituídos por associação de agregados e de materiais asfálticos, podendo ser de duas maneiras principais, por penetração ou por mistura. Por penetração refere-se aos executados através de uma ou mais aplicações de material asfáltico e de idêntico número de operações de espalhamento e compressão de camadas de agregados com granulometrias apropriadas. No revestimento por mistura, o agregado é pré-envolvido com o material asfáltico, antes da compressão. Quando o pré-envolvimento é feito na usina denomina-se pré-misturado propriamente dito. Quando o pré-envolvimento é feito na pista denomina-se pré-misturado na pista. Os diferentes tipos de revestimento serão abordados em maior detalhe no Capítulo 4.

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