Aplicações das técnicas de compactação e pavimentação

A Dynapac tem estado à frente da tecnologia de compactação e pavimentação vibratória há muitos anos. O seu crescimento como organização internacional tem se baseado na sólida base de suas pesquisas e conhecimentos técnicos. Essa experiência, agora representada pelo seu Centro de Tecnologias e Aplicações (do inglês Technology and Application Center – TAC), forneceu à empresa os conhecimentos e ferramentas para projetar e fabricar equipamentos de compactação, máquinas de pavimentação e máquinas de fresagem, que não apenas asseguram a execução satisfatória de um trabalho, como também asseguram que os equipamentos permanecem nele.

Com base nisso, foi criado o mais amplo manual já feito sobre estas tecnologias. E nosso blog irá compartilhar ele com você, a partir de agora. Serão vários capítulos, enviados semanalmente para você, iniciando agora. Este manual apresenta uma descrição geral dos materiais que compõem o solo e o asfalto, assim como os métodos e equipamentos adequados para a sua compactação.

Ele também aborda a pavimentação de asfaltos, assim como as técnicas e equipamentos para fresagem a frio. A finalidade principal desse manual é auxiliar o importante grupo de funcionários, empreiteiros e consultores envolvidos com atividades de compactação, pavimentação e fresagem. Ele também pode ser útil a estudantes e outras pessoas que buscam uma introdução a tais assuntos.

A compactação é definida como o processo de aumentar a densidade e reduzir o índice de vazios de um material, através da aplicação de forças externas estáticas ou dinâmicas. Ela é necessária em várias áreas do setor de construção, já que melhora diversas propriedades do solo. As páginas seguintes descrevem resumidamente as aplicações mais comuns – estradas, ruas, rodovias, aeródromos, barragens de terra, aterros de ferrovias e fundações de construções. Outras aplicações incluem áreas de estacionamento, pátios de armazenamento, áreas esportivas, áreas industriais e residenciais, construções de portos, reservatórios e revestimentos de canais.

No campo da construção, as propriedades de suporte de carga e a estabilidade de enrocamentos, solo, asfalto e concreto, sua impermeabilidade e sua capacidade de carga estão todas correlacionadas à qualidade da compactação do material. Para ilustrar a importância da compactação, um aumento de um por cento na densidade normalmente corresponde a um aumento de pelo menos 10–15% na capacidade de sustentação, podendo variar com o tipo de solo compactado.

Apesar da compactação poder ser responsável por apenas 1–4% dos custos totais da construção, a sua função na qualidade e na vida útil de um projeto acabado é inestimável. Se a compactação for feita de maneira inadequada ou incorreta, é provável que ocorram recalques e outros defeitos, resultando em altos custos de restaura- ção e/ou manutenção.

Em várias das aplicações acima, principalmente no caso de estradas, aeroportos e áreas de estacionamento e armazenamento, a vida útil da construção também depende da qualidade do revestimento. No caso do concreto asfáltico, o nível de compactação é decisivo à sua solidez, resistência ao desgaste, impermeabilidade e durabilidade. Além disso, a uniformidade correta da superfície, a espessura uniforme da camada e as classes corretas e inclinações transversais são todas necessárias para uma vida útil duradoura e de baixa manutenção. Consequentemente, o desempenho dos equipamentos de pavimentação é, em muitos aspectos, crucial à qualidade final do revestimento.

Estruturas em solo e asfalto

O design de uma estrutura em solo deve levar em consideração vários fatores, tais como a carga, condições ambientais, materiais disponíveis e o clima. As cargas podem variar, dependendo do tipo de estrutura. Porém, o objetivo mais importante é distribui-las ao longo da estrutura. Os tipos mais comuns de carga são o tráfego de veículos, construções e a pressão exercida pela água.

Em uma estrada, por exemplo, a carga é distribuída através de diferentes camadas. A maior parte da carga deve estar distribuída na camada mais superior, diminuindo nas camadas subsequentes da estrada. As várias camadas precisam suportar o peso da camada acima, assim como a carga do tráfego.

Qualquer estrutura afeta e é afetada pelo seu ambiente, devendo isso ser considerado durante a fase de construção. Hoje em dia, os empreiteiros procuram reciclar materiais do canteiro de obras, a fim de reduzir a pressão nas pedreiras e a necessidade de explorar locais intocados. Na medida do possível, eles escolherão utilizar materiais locais como fíler e para produzir o asfalto. Trazer materiais de outros locais não só afeta negativamente os custos como também o meio ambiente. Às vezes é inevitável transportar materiais quando, por exemplo, a mistura asfáltica precisa possuir propriedades especiais.

O efeito do clima também deve ser considerado durante o período efetivo da construção e a vida útil da estrutura. Em climas frios, deve-se considerar o efeito das geadas e o risco de rachaduras causadas por baixas temperaturas no asfalto. Em climas quentes, deve-se dar a atenção devida à estabilidade das camadas do asfalto, a fim de minimizar o risco de deformação.

Em todas essas condições, a compactação possui um importante significado na função da estrutura, em sua vida útil e nos custos de manutenção.

Estradas

Há vários tipos de estrada, desde pequenas estradas vicinais até grandes rodovias com múltiplas faixas. O principal critério conferido a uma estrada é que ela deve ser capaz de transportar pessoas e bens de maneira segura, rápida, econômica e confortável. Para isso, certas demandas são feitas com relação ao local de construção das estradas, à uniformidade e ao grau de aderência de sua superfície.

As estradas são construídas em aterros ou em um corte do solo, sendo compostas de várias camadas: subleito, base, binder e camada de rolamento. (Veja o diagrama.) Às vezes é necessário uma base reforçada por cimento, para aumentar a capacidade de carga da estrada.

Ferrovias

Em muitas partes do mundo, as ferrovias ainda são a principal forma de transporte de bens e passageiros. O transporte de materiais pesados, tais como minério, carvão e outros minerais coloca os aterros de Ferrovias.

As ferrovias são construídas de acordo com os mesmos princípios das estradas, com exceção das camadas superiores. O leito de lastro no topo serve para impedir deslocamentos dos dormentes. Para a construção de ferrovias de alta velocidade, requisitos consideravelmente mais rigorosos são impostos na construção do subleito e lastro.

Aeroportos

As pistas de decolagem, áreas de taxiamento e os pátios de manobras estão todos expostos a cargas pesadas em complexos aeroportuários. Eles são construídos da mesma maneira que as estradas, mas as especificações são bem mais rigorosas. Além disso, em hipótese alguma a superfície deve quebrar, para impedir que pedras soltas acabem entrando nas turbinas dos aviões.

Fundações de edificações e pontes

Vários tipos de fundações necessitam também de certo grau de compactação em sua base. No caso de radiers, por exemplo, o trabalho de compactação é feito, essencialmente, da mesma forma que as estradas, até a camada de base.

Canais

Os canais devem ser projetados e construídos para suportar a enorme pressão exercida pela água. Além disso, eles devem ser estanques para que não vazem e devem ser capazes de oferecer proteção contra o risco de erosão causada pela passagem constante da água.

O fundo do canal deve ser nivelado e compactado. Umacamada filtrante, composta de areia e cascalho é colocada em seguida e, sobre ela, uma camada vedante de solo fino, cimento ou asfalto. Sempre há uma certa quantidade de vazamento através da vedação, e o filtro assegura que a vedação não seja carregada pela água. Se for utilizado solo fino como a camada vedante, ele deve ser coberto por uma camada resistente à erosão. É de extrema importância que as várias camadas sejam corretamente compactadas, para evitar rachadurasna camada vedante.

Barragens de Terra

Há certas similaridades entre as propriedades funcionais dos canais e das barragens de terra, mas eles são construídos de maneiras diferentes.

Uma barragem de terra possui um núcleo de material impermeável, tal como solo fino ou asfalto. Em um dos lados do núcleo há um filtro e, do lado externo da barragem, bermas. O núcleo impermeável e o filtro possuem a mesma função da camada vedante e do filtro em um canal, enquanto as bermas mantém as várias camadas em seu devidolugar. A superfície da parede da barragem é exposta a uma enorme pressão exercida pela água; algumas barragens possuem mais de 100 m de altura. A borda também oferece proteção contra erosão. Uma construção alternativa permite uma camada de concreto ou asfalto a montante, ao invés de utilizar um núcleo impermeável.

O núcleo é composto de solo impermeável (silte e argila) ou asfalto. É importante utilizar solo com propriedades similares e que não ocorra laminação (estratificação) durante a compactação.

O filtro consiste em areia e cascalho e serve para manter o material do núcleo em seu devido lugar, uma vez que a água exerce pressão no núcleo. É inevitável que a água infiltrará o núcleo, mas é importante manter esta taxa baixa.

A borda pode consistir em praticamente qualquer tipo de material de enchimento, mas o enrocamento é o mais comum. É importante que as superfícies a jusante e a montante sejam protegidas contra erosão.