Mistura de concreto asfáltico
11.6.1.2 Distorção
Distorção do pavimento é o resultado da instabilidade da mistura asfáltica, movimento ou fraqueza na base ou sub-base granular e, além disso, a rachadura do pavimento pode acompanhar alguns tipos de distorção. A distorção do pavimento pode assumir muitas formas, mas o corte e o empurrão são os mais comuns.
O corte (a formação de depressões canalizadas, ruts) ocorre nos trilhos das rodas de uma superfície de pavimento. O corte é um problema sério porque as rotinas contribuem para uma superfície de rodagem áspera e podem encher-se de água durante eventos de chuva ou neve, o que pode fazer com que os veículos viajem na estrada para aquaplanar e percam o controlo.
O corte (muitas vezes referido como deformação permanente) é uma forma comum de aflição em pavimentos flexíveis e é causado quando os pneus (carregados ou pesados) de camiões se deslocam através de um pavimento de betão asfáltico, o pavimento deflete uma quantidade muito pequena. Estas deformações variam de muito menos de um décimo de milímetro em tempo frio – quando o pavimento e o subgrau são muito rígidos – até um milímetro ou mais em tempo quente – quando a superfície do pavimento é quente e muito macia. Se o módulo elástico da mistura for suficiente, o pavimento tende a voltar à sua posição original depois de o pneu do camião passar sobre um determinado ponto do pavimento. No entanto, muitas vezes, a superfície do pavimento não recupera completamente, deixando uma quantidade muito pequena (mas não insignificante) de deformação permanente do pavimento no caminho das rodas. Assim, depois de muitas cargas das rodas terem passado sobre o pavimento – o número de cargas das rodas varia com a qualidade do pavimento – o canteiro pode tornar-se significativo, levando a pavimentos severamente cravados com 0,75 polegadas ou mais (20 mm ou mais) de profundidade. Profundidades de canteiro de cerca de 10 mm ou mais são normalmente consideradas excessivas e um risco significativo para a segurança.
O corte do sub-base do pavimento é causado pela consolidação ou deslocamento de materiais devido a cargas repetidas do tráfego. Em casos graves, pode ocorrer elevação na parte exterior do canteiro. Este modo de falha ocorre na base ou sub-base como resultado de tensões excessivas, infiltração de umidade, ou uma falha no projeto básico. Portanto, pode aparecer como uma depressão no caminho da roda ou como uma elevação ao longo dos lados do sulco. O corte ocorre normalmente quando um pavimento é construído de novo e torna-se mínimo à medida que o ligante asfáltico endurece e envelhece. O corte também é causado por camiões que transportam cargas pesadas sobre pneus com pressões de enchimento muito elevadas em pavimentos não concebidos para resistir a esse tipo de tensão. Essas misturas tinham um conteúdo asfáltico demasiado elevado, um conteúdo de finos demasiado elevado, agregados de textura redonda e lisa, e asfalto demasiado macio. Melhorias nos procedimentos de projeto da mistura, especificações e testes de agregados e ligantes PG reduziram significativamente os problemas de desbaste.
Finalmente, o desbaste é mais comum no verão quando as temperaturas elevadas amolecem o cimento asfáltico. Em pavimentos de asfalto de mistura a frio (CMA), a falta de aeração ou de cura da emulsão pode resultar numa mistura tenra que irá cravar. Isto é especialmente um problema quando a pavimentação a frio é feita no final do ano. Outras formas relacionadas de deformação permanente incluem o empurrar e lavar o pavimento.
O empurrar (corrugação, washboarding) é uma forma de deformação plástica que resulta em ondulações em toda a superfície do pavimento. Ocorrem tipicamente quando há uma forte tensão horizontal onde o tráfego começa e pára, em downgrades onde os veículos travam, em intersecções e em curvas horizontais acentuadas. As ondulações são normalmente causadas por excesso de asfalto ou pela utilização de um asfalto muito macio na mistura.
O movimento ocorre tipicamente nos cruzamentos quando os veículos param, exercendo uma força lateral sobre a superfície da mistura quente que provoca uma deformação excessiva ao longo do pavimento, em vez de dentro das rotações das rodas. O “wash boarding” é um fenómeno semelhante mas, neste caso, a deformação assume a forma de uma série de grandes ondulações ao longo da superfície do pavimento. O corte, o empurrar e a lavagem do pavimento podem ser o resultado de uma deformação permanente em qualquer parte do pavimento – o sub-base, a sub-base granular ou qualquer uma das camadas ligadas. A deformação permanente excessiva em uma ou mais das camadas ligadas é o resultado de uma mistura de betão asfáltico que carece de resistência e rigidez a altas temperaturas. Vários problemas no desenho de uma mistura, como a selecção de um ligante asfáltico demasiado macio para o clima e o nível de tráfego, podem torná-lo propenso ao canteiro e a outras formas de deformação permanente.
Disintegração é a ruptura de um pavimento que começa com a perda das partículas finas de agregado da superfície do pavimento e avança para a formação de buracos. É o afloramento progressivo para baixo nas camadas inferiores do pavimento, resultando em grandes pedaços de fragmentos não ligados. Esta falha pode ser resultado da carga de fadiga, uma vez que se formam enormes buracos no pavimento à medida que os fragmentos são deslocados pelo tráfego. Os vários tipos de desintegração do pavimento são: desbaste, delaminação, desnudamento e buracos.
Raveling (desagregação) é a perda progressiva de agregado da superfície do pavimento. O desbaste é uma das complicações que resultam do desbaste. Pode ser descrita como a perda progressiva de material da superfície pela intempérie ou abrasão da superfície. Começa quando os agregados finos se soltam do cimento asfáltico deixando pequenas manchas ásperas na superfície do pavimento, que aumentam à medida que as partículas maiores de agregado são deslocadas da superfície do pavimento. À medida que avança, as partículas de agregado maiores soltam-se devido à falta de apoio dos finos circundantes. O tráfego acelera o rebocamento nos percursos das rodas. A meteorologia ocorre em toda a superfície do pavimento, incluindo as áreas sem tráfego. Tanto a água como o tráfego são normalmente necessários para causar extensos desníveis. O desabamento é causado por altos vazios de ar no asfalto de mistura quente devido à má compactação ou à pavimentação no final da estação. Além disso, uma mistura asfáltica pobre (muito pouco asfalto) ou o sobreaquecimento do asfalto na central de mistura asfáltica (levando à ruptura de uma estrutura de aglutinante relacionada com agregados) também pode resultar em desbaste. O desbaste também ocorre quando os pneus deslocam partículas de agregado da superfície de um pavimento asfáltico de mistura a quente. Muitos dos mesmos factores que contribuem para uma fraca resistência à fadiga também contribuirão para o desbaste, incluindo o baixo conteúdo de ligante asfáltico e a fraca compactação do campo. Como a superfície do pavimento está exposta à água da chuva e da neve, a baixa resistência à humidade também pode acelerar a aderência em pavimentos de mistura a quente.
Descofragem é a perda gradual da aderência entre a película asfáltica e a superfície do agregado, resultando na perda de integridade da mistura asfáltica quente. Portanto, o pavimento torna-se susceptível a várias formas de falha, perdendo a sua rigidez estrutural. Entre os fatores que contribuem para a descofragem estão: água no pavimento com alta carga de tráfego, alta temperatura, natureza dos agregados e aglutinante, e compactação deficiente. A descofragem pode levar a outras formas de desgaste, tais como fissuras e cisalhamento.
A água não flui facilmente através de pavimentos de mistura asfáltica que foram construídos cuidadosa e eficientemente, mas fluirá muito lentamente mesmo através de material bem compactado. A água pode percorrer o seu caminho entre as superfícies de agregado e o aglutinante asfáltico numa mistura, enfraquecendo ou mesmo destruindo totalmente a ligação entre estes dois materiais (decapagem). Os danos causados pela humidade podem ocorrer rapidamente quando há água debaixo de um pavimento, como quando os pavimentos são construídos sobre áreas mal drenadas e não são adequadamente concebidos ou construídos para remover a água da estrutura do pavimento. De facto, a exposição ocasional à água pode causar danos por humidade em misturas asfálticas devido a uma concepção defeituosa ou construção defeituosa ou ao uso de materiais pobres.
Os processos físico-químicos que controlam os danos por humidade são complexos, na medida em que diferentes combinações de aglutinante asfáltico e agregado apresentarão graus de resistência muito variados aos danos por humidade. Na verdade, é difícil prever a resistência à umidade de uma determinada combinação de asfalto e agregado, embora a mistura asfáltica produzida com agregados contendo uma alta proporção de sílica (como arenito, quartzito, cerne e alguns tipos de granito) tendam a ser mais suscetíveis aos danos causados pela umidade. A construção adequada, especialmente a compactação completa, pode ajudar a reduzir a permeabilidade dos pavimentos asfálticos de mistura a quente e, assim, reduzir significativamente (até mesmo mitigar) a probabilidade de danos causados pela humidade. A adição de aditivos anti-escamação às misturas asfálticas para melhorar a resistência à humidade – a cal hidratada é um dos aditivos mais comuns e mais eficazes.
A resistência à humidade das misturas asfálticas a quente pode ser avaliada (muitas vezes referido como o procedimento Lottman). Neste teste, seis amostras cilíndricas de asfalto de mistura a quente são compactadas em laboratório. Três delas são submetidas a condicionamento – saturação a vácuo, congelamento e descongelamento – enquanto as outras três não são condicionadas. Os dois conjuntos de amostras são então testados utilizando o teste de tensão indirecta. A percentagem de resistência retida após o condicionamento é chamada de razão de resistência à tracção e é uma indicação da resistência à humidade dessa mistura em particular. Muitas agências rodoviárias exigem uma relação de resistência à tração mínima de 70-80% para misturas asfálticas de mistura a quente, mas deve-se lembrar que os dados deste método de ensaio nem sempre são 100% confiáveis e podem fornecer apenas uma indicação aproximada da resistência da mistura à incursão e danos à umidade.
Delaminação é a perda localizada de toda a espessura de uma camada de asfalto e é causada pela falta de uma ligação entre a camada de asfalto e o pavimento original. Mais uma vez, a água é o agente causador, especificamente quando a incursão de água ocorre entre duas camadas do pavimento. No entanto, a delaminação é normalmente confinada à área do caminho de rodagem e leva vários anos após a sobreposição para se tornar um problema sério, mas uma vez que ocorre, a estrada é difícil de remendar. A limpeza da superfície antiga e a aplicação de uma emulsão asfáltica como camada de aderência (uma fina camada de asfalto utilizada na construção ou recapeamento de estradas e rodovias) ajudará a aliviar o problema e é especialmente útil quando a espessura da camada de aderência é de duas polegadas (50 mm) ou menos.
Potholes são buracos em forma de taça de vários tamanhos em um pavimento resultante da desintegração localizada sob o tráfego. Causam um alinhamento defeituoso das rodas e podem começar com uma pequena fenda que deixa entrar água e enfraquece a base da estrada, ou uma pequena área de desnível que vai a toda a profundidade, ou um monte de buracos pode ocorrer de um dia para o outro numa área de fenda de crocodilo de um pavimento fino. Solos pobres, drenagem deficiente, superfície asfáltica demasiado fina, compactação deficiente e manutenção deficiente do pavimento podem levar à formação de buracos.