Manual da compactação, pavimentação e fresagem – Capítulo 23

O QUE É DESEJÁVEL EM UM ROLO VIBRATÓRIO

Os rolos vibratórios evoluíram a partir dos rolos estáticos, que geravam a compactação apenas através da aplicação de peso estático. A comparação dos dois rolos vibratórios é uma tarefa complicada; na verdade, é impossível fazêlo apenas com uma folha de especificações. No entanto, diferentes parâmetros afetam o efeito de um rolo. Por isso, é importante compreender bem os parâmetros envolvidos.

Desempenho da compactação

DADOS VITAIS

• Carga estática linear
• Frequência
• Amplitude (fixa ou variável)

O desempenho da compactação é o que normalmente diferencia um rolo de outro. Nesse sentido, o esforço de compactação tem um papel muito importante: quanto maior ele for, maior o efeito de profundidade e menor o número de passadas necessárias. O esforço de compactação é influenciado por:

• carga estática linear
• amplitude
• frequência
• relação entre a massa estática e vibratória
• diâmetro do cilindro

Outros fatores incluem a velocidade de rolagem e o número de cilindros vibratórios. A força centrífuga não é um fator decisivo ao desempenho da compactação.

Carga estática linear

Para um rolo vibratório com cilindro liso, a carga estática linear é o peso do módulo dianteiro, dividido pela largura de rolagem do cilindro, expressa em kg/cm ou kN/m.

A carga estática é o peso da unidade do cilindro mais as partes do chassi carregadas pelo cilindro (peso do módulo do cilindro). De acordo com a norma ISO8811, o peso operacional inclui o peso do operador, assim como o peso do tanque de combustível cheio e o tanque de água cheio pela metade. Um aumento significante na carga estática linear aumenta o esforço de compactação e reduz o número de passadas necessárias.

O peso total de um rolo vibratório autopropulsado de um cilindro não oferece uma indicação direta do efeito de compactação. Portanto, as comparações baseadas no peso total podem ser errôneas. Uma verdadeira ideia da situação só se tem ao comparar as cargas estáticas lineares dos módulos dos cilindros vibratórios.

Frequência e amplitude

A frequência é o número de impactos do cilindro por unidade de tempo, medida em Hz (vibrações por segundo) ou vpm (vibrações por minuto).

A amplitude é o movimento máximo do cilindro a partir do eixo, sendo normalmente expressa em mm. Isso implica que o movimento total do cilindro corresponde a duas vezes a amplitude nominal. A influência da frequência e da amplitude no efeito da compactação tem sido o objeto de discussões por muitos anos. Testes laboratoriais e em campo indicam que as frequências entre 25 a 40 Hz (1.500 a 2.400 vpm) possuem o máximo efeito de compactação no solo. Uma mudança na frequência dentro desta faixa não afetará significantemente o esforço de compactação.

No entanto, uma mudança na amplitude possui um efeito pronunciado na compactação e na profundidade. Altas amplitudes são especialmente importantes em materiais que requerem um alto esforço de compactação, tais como enrocamentos graúdos e solos argilosos secos. Os rolos vibratórios concebidos para compactar altos volumes de solos e enrocamentos, matacões e seixos em camadas espessas devem possuir uma alta amplitude, na faixa de 1,5–2,1 mm.

No asfalto, as frequências entre 45 e 70 Hz (2.700 e 4200 vpm) demonstraram produzir os melhores resultados. As amplitudes adequadas ao asfalto não devem ultrapassar 1 mm.

Altas frequências resultam em um pequeno espaçamento de impacto (a distância entre cada impacto do cilindro), o qual ajuda a evitar o corrugamento da superfície. O espaçamento de impacto é uma função de frequência e velocidade: uma baixa frequência a altas velocidades proporciona um amplo espaçamento de impacto, enquanto uma alta frequência a baixas velocidades proporciona um espaçamento próximo de impacto.

Configurações de amplitude

É uma grande vantagem ser capaz de alterar a força vibratória e o efeito de profundidade do rolo. A melhor maneira de fazer isso é alterando a amplitude. Com configurações de amplitude ajustáveis, o esforço de compactação pode ser ajustado para se adequar a diferentes tipos de materiais e espessuras de camada. Alguns rolos são capazes de mudar automaticamente a amplitude durante o processo de compactação e adaptá-la aos requisitos da superfície subjacente.

Uma amplitude ajustável é essencial à compactação do asfalto. Ao trabalhar com uma mistura mole ou com lançamentos de misturas finas, os melhores resultados são obtidos com uma configuração de baixa amplitude. Isso também reduz o risco de esmagamento de agregados fracos. Por outro lado, misturas rígidas e camadas espessas requerem amplitudes relativamente altas. As configurações de amplitude ajustável resultam em um esforço de compactação variável. Em solos, o operador pode modificar a amplitude para se adequar a diferentes espessuras de camadas. No asfalto, a amplitude ajustável pode ser usada para adaptar o rolo a diferentes necessidades de compactação de misturas moles e rígidas e a mudanças na espessura das camadas.

Ao realizar a compactação de camadas espessas para que possuam alta densidade, o melhor é começar com uma alta amplitude. Conforme a densidade do material aumenta, o cilindro geralmente começa a quicar (bouncing). Isso não aumenta a densidade, mesmo que o número de passadas seja aumentado e o que é pior, o material corre o risco de ser esmagado e a máquina de sofrer avaria. O efeito bouncing pode ser evitado e a densidade aumentará voltando-se a adotar a baixa amplitude.

Controle automático de vibração (CAV)

Os rolos para asfalto modernos devem ser equipados com um controle automático de vibração, que elimina as vibrações em velocidades abaixo de um certo limite. Isso evita que as vibrações ajam sobre a superfície quando o rolo estiver parado ou quando sua velocidade for reduzida para mudar a direção do percurso.

Velocidade de rolagem

A velocidade de rolagem possui uma influência bem estabelecida no efeito de compactação. Até certo ponto, as altas velocidades de rolagem podem ser compensadas por um aumento no número de passadas. Entretanto, as velocidades ideais para a compactação do solo se encontram no intervalo de 3–6 km/h. A compactação de camadas espessas de solos e enrocamentos para que atinja altos graus de compactação requer as velocidades mais baixas desse intervalo. As velocidades ideais são um pouco mais altas para o asfalto do que para o solo. Uma velocidade constante é importante para que se obtenha um grau de compactação uniforme, e um velocímetro no rolo pode ser útil para essa finalidade. O controle de velocidade é especialmente importante na compactação de asfalto.

Número de cilindros vibratórios

Dois cilindros vibratórios reduzem o número de passadas necessárias aumentando, assim, a capacidade do rolo. Com apenas um cilindro vibratório, o rolo necessitará de cerca de 80% mais passadas do que um rolo Tandem vibratório do mesmo tamanho. No entanto, variações existem de fato, dependendo do tipo de material a ser compactado.

Relação de peso do chassi/cilindro

O chassi deve ser suficientemente pesado para prensar o cilindro no solo ao vibrar. No entanto, se o chassi for muito pesado, ele reduzirá o efeito das vibrações. O peso do cilindro deve ser de um terço até metade do peso do chassi.