sexta-feira, 25 de maio de 2018

Tipos de sistemas de dosagem e mistura em usina de asfalto



A função principal de uma usina de asfalto é dosar, secar e aquecer os e misturar os agregados minerais com o ligante asfáltico (CAP) em alta temperatura, produzindo uma mistura asfáltica homogênea e de qualidade, cumprindo com a formulação. A mistura asfáltica desenvolvida em laboratório, onde o tempo de produção de poucos corpos de prova pode durar um dia inteiro, em uma usina é produzida em altas taxas, acima de 100 toneladas por hora, dependendo do porte do modelo de máquina.
Há no mercado vários tipos de usinas, com formas diferentes de dosar os agregados e executar a mistura asfáltica, porém poucas pessoas conhecem com clareza as opções disponíveis e suas características principais, além do impacto financeiro e da qualidade final do produto.

SISTEMA DE DOSAGEM DE AGREGADOS MINERAIS

Basicamente há somente duas opções: sistema de dosagem dinâmica por pesagem e sistema de separação por peneiramento. 

Dosagem por pesagem dinâmica: é característica das usinas móveis com produção contínua. Em função das dimensões reduzidas do equipamento não há espaço para um sistema de separação por peneiras. Cada agregado é adicionado em um silo de recebimento. Um sistema automatizado faz a leitura através de célula de carga localizada na correia dosadora, pela parte inferior de cada silo de agregado. Se ocorrer diminuição de material em um determinado silo, o sistema detecta e automaticamente reduz a velocidade dos demais silos, mantendo a proporção dos materiais sempre constante. Assim a fórmula da mistura asfáltica é mantida. A desvantagem deste sistema é a ocorrência de contaminação de materiais entre os silos, visto que não há separação por peneiras. No Brasil mais de 90% das usinas de asfalto no país são do tipo móvel com produção contínua e dosagem dinâmica dos agregados.


Separação por peneiramento: é característica das usinas fixas com produção descontínua. Os diferentes agregados são transportados para a parte alta de uma torre e por gravidade passam por peneiras, onde ocorre a separação granulométrica para compartimentos específicos.  Por ter uma produção descontínua (em bateladas) os diferentes materiais são armazenados e transferidos para o misturador quando atingem a pesagem correspondente ao traço (porcentagem) da mistura. É um sistema excelente de dosagem, eliminando todos os riscos de contaminações, porém por suas dimensões maiores se adequa somente em uma torre de usina do tipo fixa (gravimétrica). Este tipo de usina exige maior área e tempo de instalação, tem maior custo de aquisição e maiores dificuldades para transporte. É recomendada a instalação de uma usina gravimétrica em situações onde não há previsão de deslocamento do equipamento para outras obras.


Embora o sistema por peneiramento típico das usinas gravimétricas seja excelente, a utilização do sistema de dosagem por pesagem dinâmica das usinas contínuas pode também produzir misturas asfálticas de altíssima qualidade. Desde que os profissionais envolvidos tenham o devido treinamento e executem o serviço com o cuidado necessário. 

SISTEMA DE MISTURA DE AGREGADOS COM O LIGANTE ASFÁLTICO (CAP)

Os agregados dosados, secos e aquecidos entram para o compartimento de mistura com o ligante asfáltico. Há dois tipos de sistema de mistura: compartimento pug-mill e compartimento rotativo externo.

Misturador externo do tipo pug-mill: trata-se de uma adaptação para usinas de produção contínua de um misturador utilizado em usinas gravimétricas cuja produção é descontínua. O misturador é um compartimento separado do tambor com dois eixos dotados de braços com palhetas. O giro dos eixos com as palhetas promove a mistura dos agregados com o CAP.
Produz misturas asfálticas homogêneas, porém possui pouco espaço e devido à produção continua ocorre também curto tempo para mistura a seco. Alguns tipos de misturas asfálticas especiais, tais como SMA (stone matrix asphalt) que utilizam fibra, ou asfalto com adição de polímeros ou material asfáltico fresado (RAP) necessitam de maior área de mistura com os demais agregados antes da adição do ligante asfáltico para obter uma ótima homogeneidade. Mesmo em misturas convencionais (CBUQ) que exigem a cal hidratada, para agregados com característica de má adesividade com o CAP (como exemplo o granito e a gnaisse), a recomendação é que a adição e mistura com os agregados ocorra antes do ligante asfáltico ser adicionado.
Este sistema requer também a utilização de dois motores dedicados para o giro dos eixos misturadores, o que aumenta o consumo energético e, consequentemente, os custos de operação e manutenção. O posicionamento das palhetas tem pouca flexibilidade, e quando o objetivo é retardar a saída do material ocorre um aumento considerável do desgaste das mesmas. Pelo fato do misturador estar em um compartimento separado é possível que ocorram problemas de emissão de gases que não passam pelo sistema de filtragem no caso de contaminação dos agregados ou excesso de umidade.
Apenas no Brasil se produz usinas de asfalto contínuas com este tipo de sistema de mistura em produção contínua. Fabricantes estrangeiros não adotam este tipo de característica de mistura.




Misturador externo rotativo: é uma câmara de mistura acoplada ao tambor secador da usina. Após a secagem e aquecimento os materiais entram por este compartimento, onde o giro do tambor promove também a movimentação das aletas que executam a mistura dos agregados com o CAP.
No Brasil foi disseminada a incorreta informação de que este compartimento é acessado apenas por dentro do tambor e que a mistura ocorreria em altas temperaturas internas. Isto de fato ocorria nas usinas fabricadas há mais de duas décadas, no entanto os equipamentos evoluíram tecnicamente, sendo que o compartimento de mistura possui fácil acesso através da remoção das tampas externas. As temperaturas no ponto de injeção do CAP são bem inferiores ao restante do tambor, sem provocar oxidação do ligante asfáltico. Outra evolução técnica que também ocorreu foi a substituição das aletas de mistura por palhetas com cavidades, de grande vida útil e fácil substituição. O ângulo das palhetas pode ser ajustado, para promover maior tempo de mistura quando necessário. Assim, uma mistura asfáltica homogênea e com total recobrimento dos agregados pelo CAP é produzida. 
O grande diferencial técnico deste sistema de mistura é a grande área de mistura dos agregados a seco. Para misturas asfálticas especiais é fundamental que haja uma mistura homogênea dos materiais antes da injeção do CAP. Esta maior área permite também maior percentual do uso de material asfáltico fresado (RAP) na mistura, de até 30%. No caso do RAP o material permanece em um compartimento exterior ao tambor, onde aquece por contato com o aço aquecido, entrando no misturador em um ponto onde os demais materiais já estão na temperatura adequada. O retorno de finos do filtro de mangas ocorre após a adição do CAP, evitando que os finos absorvam em excesso o ligante, mantendo uma consistência homogênea da mistura. 
Outra característica é a maior eficiência energética. A mesma energia utilizada para girar o tambor de secagem é aproveitada pelo compartimento de mistura, sem necessidade de motores extras. Usinas de asfalto com este tipo de sistema de mistura são fabricadas por empresas renomadas nos Estados Unidos, na França e também no Brasil.











sexta-feira, 9 de fevereiro de 2018

Correção de IRI com o uso de fresadoras e vibroacabadoras


Um dos temas que mais tem sido debatido junto às concessionárias de rodovias é a correção do IRI (International Roughness Index – Índice de irregularidade longitudinal). A forma como muitas rodovias foram construídas resultaram em valores de IRI e QI (Quociente de Irregularidade) muito altos. Não é preciso utilizar instrumentos modernos para verificação, basta circular de carro e perceber as ondulações e desníveis no trajeto.
O principal fator para que tenhamos rodovias com tantos desníveis e irregularidade longitudinal é o não uso de sistemas de nivelamento eletrônico das vibroacabadoras de asfalto (pavimentadoras), o que resulta em uma cópia das eventuais irregularidades da base. No Brasil também não há a cultura de aplicar camadas granulares de base com o uso de vibroacabadoras, que podem também atender a esta aplicação utilizando também o nivelamento eletrônico. Na grande maioria das obras as camadas granulares são espalhadas com o uso de motoniveladoras, o que exige muita perícia do operador para acertar espessura e regularidade.
Em uma estrada com desníveis é preciso verificar as condições existentes para estabelecer um plano de ação. Dependendo do nível de irregularidade é possível corrigir apenas com a fresagem e recapeio. No caso de valores menores de IRI seria possível uma correção superficial com fresagem fina e microfresagem utilizando sistema de nivelamento eletrônico de corte na fresadora.




Sistema de nivelamento eletrônico de uma vibroacabadora de asfalto

As mesas compactadoras da vibroacabadora por sua natureza já são autonivelantes. Desde a primeira patente na década de 1930, as mesas são conectadas ao chassi do equipamento por braços laterais e cilindros hidráulicos, o que permite com que a mesa flutue sobre o material asfáltico durante a pavimentação. Ocorre um equilíbrio de forças que mantém uma espessura constante mesmo quando há pequenas irregularidades na base. Porém este equilíbrio deixa de existir quando ocorrem paradas do equipamento ou quando o ângulo de ataque da mesa não está correto. Estes fatores sujeitos à falha humana resultam em erros de aplicação.
O sistema de nivelamento eletrônico pode ser utilizado devido à fixação lateral da mesa com chassi, o que permite movimentações independentes de subidas e descidas. O princípio de funcionamento é simples. Trata-se de um sensor, conectado a um acessório, que faz a leitura de uma referência externa, que pode ser uma calçada, um meio-fio ou uma faixa de rodovia. Por mais que haja irregularidades na pista, a movimentação da mesa seguirá a leitura desta referência externa. Em uma obra que exija alta qualidade e precisão, como pistas de aeroportos, é utilizado um sensor de contato a um fio-guia instalado por uma equipe de topografia Dessa forma, a pavimentação é executada com precisão máxima em relação à regularidade longitudinal e ao ângulo de caimento para escoamento de água da chuva.
Entre as opções mais utilizadas no nivelamento há os esquis de contato, que fazem a leitura da camada de base. Quanto maior o esqui, melhor a compensação das irregularidades. Há opções a partir de 30 cm, chegando a 6 m de comprimento. Outra opção também são os sensores ultrassônicos, sem contato. É possível instalar mais de um sensor, aumentando assim o comprimento de medição, calculando uma média das irregularidades. No exterior são utilizados também sensores a laser em obras que exigem regularidade milimétrica, tais como aeroportos e autódromos.

A mesa compactadora de uma pavimentadora de asfalto tem princípio autonivelante, porém não é o suficiente para compensar irregularidades de maior porte.

Nivelamento eletrônico na vibroacabadora permite a pavimentação com regularidades longitudinal e transversal.

Quanto maior o comprimento de leitura longitudinal, melhor será a compensação das irregularidades.


Sistema de nivelamento eletrônico de uma fresadora de asfalto


As fresadoras também podem ser dotadas com o sistema eletrônico automático de corte. Porém é preciso entender conceitos de modelos de fresadoras antes de adotar esta solução.
As fresadoras mais utilizadas no Brasil são máquinas de pequeno porte, com 1,0 metro de largura de corte e locomoção sobre pneus. Para manter uma regularidade no corte o ideal é utilizar fresadoras com locomoção sobre esteiras, muito menos sensível às possíveis irregularidades existentes na superfície. Alguns modelos mais modernos já possuem um sistema que mantem o cilindro sempre paralelo à superfície. Porém com irregularidades maiores este sistema pode não ser suficiente. É preciso utilizar também um sistema de nivelamento eletrônico.
O princípio de funcionamento deste sistema é similar ao de uma vibroacabadora. Um dispositivo lateral faz a leitura e calcula a média de uma referência externa. Esta média será transmitida ao movimento de subida e descida do tambor fresador. Alguns modelos de grande porte, com 2,0 metros de largura de corte, podem receber múltiplos sensores ultrassônicos. Assim uma média maior da referência externa é calculada, compensando melhor as irregularidades.

Sistema hidráulico das fresadoras de esteiras mantem o tambor paralelo à superfície. Para correção de maiores irregularidades é utilizado sistema de leitura por sensores e cálculo da média das irregularidades.

Sistema dotado de vários sensores pode reduzir consideravelmente as irregularidades longitudinais existentes.


Qual a melhor solução?

Depende da situação existente. Pequenas irregularidades podem ser corrigidas com o uso do modelo correto de fresadora dotada de sistema de nivelamento eletrônico. Aplicação com o uso de tambor de microfresagem pode eliminar a necessidade de um novo recapeio, como vimos em um artigo publicado aqui em setembro de 2017.
Irregularidades maiores exigem a correção tanto na fresagem quanto na aplicação de uma nova camada asfáltica de CBUQ com a vibroacabadora, com ambos os equipamentos utilizando o sistema de nivelamento eletrônico. Já grandes irregularidades exigirão fresagens mais profundas e uma reconstrução da camada intermediária de base.
De qualquer maneira é preciso disseminar o bom uso e as corretas práticas de utilização dos sistemas de nivelamento eletrônico na pavimentação. 







quarta-feira, 20 de dezembro de 2017

Falta de controle de peso e adequações


Um dos maiores problemas das rodovias brasileiras é a total falta de controle e fiscalização do peso dos caminhões que transitam em nossas estradas. Somado às falhas básicas na execução e ao excesso de água no pavimento sem a devida drenagem (água é o inimigo número 1 de pavimentos) o que resulta são rodovias em péssimo estado de conservação de norte a sul do Brasil. Embora este problema seja muito grave, pouca gente conhece com clareza os efeitos do excesso de carga na estrutura da rodovia e o perigo de permitir que caminhões cada vez mais pesados transitem em nossas estradas.

Os pavimentos são projetados para suportar uma carga definida (eixo-padrão rodoviário brasileiro é de 8,2 toneladas), por um tempo definido (vida útil) e para um número estimado de repetições de carga (tráfego). Os métodos de dimensionamento são similares em todo o mundo. O que muda de um país para outro é o valor da carga do eixo-padrão ou a quantidade de repetições. Para suportar mais carga obviamente o pavimento projetado necessita de espessuras maiores.
Primeiramente é preciso entender o cálculo do fator de equivalência de carga. A ação de cinquenta carros de 1 tonelada não é a mesma que um caminhão de 50 toneladas. Embora tenha sido um estudo feito no exterior (considerando carga padrão de 80 kN = 8,16 t), na figura abaixo podemos ver um exemplo melhor deste cálculo:


Para o dimensionamento é considerando um certo número de repetições de carga para um eixo padrão de 8,2 toneladas. Quando ocorre o sobrepeso, com aumento considerável da carga aplicada em cada eixo, a vida útil do pavimento é bastante encurtada. Portanto é extremamente importante que haja o controle não apenas do peso do caminhão, mas sim da carga aplicada por cada eixo. Existe alguns tipos de balanças aptas para executar o serviço. O problema é que no Brasil a grande maioria das balanças estão abandonadas, como na foto abaixo.

Balança abandonada em estrada brasileira

Balança em funcionamento em rodovia alemã

As balanças podem ser utilizadas também para contagem do tráfego, uma vez que é uma variável importante no dimensionamento de pavimentos. Quando há circulação de veículos pesados, estes precisam entrar no cálculo. Aumentar as fiscalizações e instalar balanças nas rodovias teria como prioridade número um coibir a circulação de caminhões extremamente pesados, que reduzem significativamente a vida útil da estrutura do pavimento.
O nível de degradação ao pavimento não ocorre por soma aritmética da carga, conforme mostra o exemplo abaixo:


A situação de boa parte das rodovias brasileiras é a falta de capacidade de suporte de pavimentos, pois estes não foram dimensionados para suportar a carga atual. Portanto o uso das balanças e a melhoria da fiscalização teria dupla função. A primeira em não permitir o tráfego de cargas excessivas que destroem a estrutura das estradas. E a segunda para estudar melhor o tráfego atual visando dimensionar adequadamente as soluções de reabilitação estrutural para a rodovia.
Uma das melhores soluções para reforço estrutural de rodovias visando se adequar às cargas do tráfego atual é a reciclagem in-situ com uso de agentes estabilizadores tais como cimento, emulsão asfáltica ou espuma de asfalto. Na figura abaixo um exemplo do aumento da capacidade de suporte através da reciclagem com uso de cimento. 






terça-feira, 19 de setembro de 2017

Fresagem fina e microfresagem

A fresagem asfáltica é a remoção de uma ou mais camadas do pavimento com largura e profundidade de corte pré-determinadas através do uso de uma fresadora de asfalto. Este equipamento é amplamente utilizado em todos os tipos de obras de pavimentação no Brasil e no exterior. Embora seja uma técnica muito conhecida e utilizada, ainda há pouca informação sobre os diferentes tipos de tambores de corte disponíveis para as fresadoras e as respectivas sugestões de aplicação.

Um tambor de corte padrão tem um espaçamento de 15 mm entre as linhas de corte no pavimento. Este foi o distanciamento escolhido para ser padrão de fábrica. Com este espaçamento é possível a remoção da capa asfáltica de rolamento e também de camadas granulares de base em uma única passada. Devido à versatilidade de aplicações é o tambor utilizado nos mais variados modelos de fresadoras.



É possível equipar a fresadora de asfalto com tambores de diferentes espaçamentos entre as linhas de corte no pavimento, e consequentemente com um número diferente de bits (ferramentas de corte). Além do tambor de fresagem padrão existe as opções de utilização de um tambor econômico com menor número de bits e os tambores de fresagem fina e microfresagem, estes com maior número de bits.




Tambor econômico (Eco-cutter):

Possui menor quantidade de bits em relação ao tambor padrão, logo maior espaçamento entre as linhas de corte no pavimento. Ainda é um tipo de tambor de fresagem desconhecido no Brasil e na América Latina. Quanto maior a distância entre as linhas resultará também em sulcos maiores. Esta aplicação é recomendada quando o objetivo é a remoção total das camadas do pavimento com fresagem superior a 20 centímetros de profundidade. Por ter um menor número de ferramentas de corte consequentemente haverá menos desgaste e substituição destas peças, desta forma se alcança uma redução nos custos operacionais. Por ter maior espaçamento entre os bits resultará em um material fresado de maior granulometria.


Tambor de fresagem fina:

Trata-se de um tambor de corte com maior quantidade de bits e menor espaçamento entre as linhas de corte no pavimento. Em comparação com o tambor de fresagem padrão, o espaçamento reduz de 15 mm para 8 mm. Desta forma os sulcos produzidos são muito menores, cuja altura interna dos mesmos é reduzida de 4,33 mm para 2,31 mm. Por exemplo, quando há aplicação de micropavimento sobre a camada fresada ocorre melhor aderência e principalmente uma redução no consumo do material novo em função da diminuição dos sulcos resultantes do corte.
Por ter um número maior de bits não é recomendado a aplicação com profundidade superior a 8 centímetros. Um tambor de 2 metros de largura de fresagem convencional tem 162 bits. Já um tambor 2 metros de fresagem fina possui 274 bits, um aumento próximo de 70% na quantidade. Este maior número de ferramentas de corte significa maior resistência ao corte e também maior custo operacional em função do desgaste dos bits. Portanto as aplicações recomendadas são para fresagem rasa e correções de pequenos defeitos localizados. Em relação à fresagem convencional haverá uma grande redução nos torrões de asfalto fresado, melhorando a granulometria do material para um possível reuso.

Tambor de microfresagem:

Equipado com um alto número de bits, consequentemente possui menor capacidade de profundidade de corte. Ao contrário dos demais tambores o objetivo de aplicação não é a remoção da camada mas sim uma correção superficial do pavimento. O espaçamento entre as linhas de corte é reduzido de 8 mm para 6 mm e realizada de uma forma mais forte e precisa pelo fato deste tambor ser do tipo “6x2”, ou seja, a cada rotação completa do tambor passam dois bits na linha de corte no pavimento. Os demais tambores funcionam com um único bit passando na linha de corte a cada rotação do cilindro. O tambor de microfresagem com 2 metros de largura é equipado com 672 bits. Com este número elevado de ferramentas de corte é recomendável aplicar a microfresagem no máximo com 3 centímetros.
Por ser mais um trabalho de correção superficial do que remoção, a microfresagem é recomendada para operações de aumento de aderência, preparação para tratamento superficial ou micropavimento, correções de irregularidades inferiores a 3 cm e remoção de pintura de sinalização. A distância entre as linhas de corte é tão pequena que o tráfego pode ser liberado sem a necessidade de aplicação de um novo material de revestimento.


Tambor de microfresagem

Aplicação com microfresagem (à esquerda)


Alguns modelos de fresadoras apresentam como opcional um sistema de troca rápida dos tambores de corte, agregando maior flexibilidade e versatilidade ao equipamento. Este sistema é composto por um compartimento de fácil abertura das comportas laterais com conexões por parafusos onde o cilindro é fixado em sua posição de trabalho. Assim em menos de duas horas é possível substituir um tipo de tambor por outro. É uma ótima opção para empresas que buscam estar dispostas a atender as mais variadas aplicações em fresagem asfáltica.


segunda-feira, 17 de julho de 2017

Falha comum: segregação asfáltica

Diversos elementos estão envolvidos na construção de pavimentos resistentes e duráveis, tais como profissionais qualificados, materiais de qualidade e equipamentos de primeira linha.  Segundo o Asphalt Institute dos Estados Unidos, há quatro processos da área de mistura e pavimentação que desempenham um papel crucial na vida do pavimento: segregação do material, operação de aplicação pela pavimentadora de asfalto, compactação e juntas.

A segregação da mistura asfáltica é um problema comum há décadas na pavimentação e que ocorre não apenas no Brasil, mas em todo o mundo. Ocorre uma distribuição não uniforme de agregados de diversos tamanhos, com a separação dos agregados de maior tamanho em relação aos menores. Assim a mistura deixa de ter consistência homogênea e perde suas características estruturais definidas em projeto, principalmente em relação à densidade, baixando a qualidade da pavimentação com o surgimento de falhas prematuras após a liberação do tráfego. É fácil identificar pontos segregados já que estas áreas são muito mais rugosas do que o restante do pavimento.


Segregação asfáltica na capa de rolamento após a aplicação do material pela pavimentadora de asfalto.


A segregação ocorre com mais frequência nas seguintes etapas: projeto da mistura, estoque de agregados, carregamento dos silos dosadores da usina de asfalto, silo de descarga de material, carregamento do caminhão de transporte e execução na pista com a vibroacabadora (pavimentadora de asfalto).

Projeto da mistura asfáltica
O aumento da porcentagem de uso de material fino (passante na peneira 200) nos projetos de pavimentação pode ocasionar segregação. O efeito do uso é a diminuição dos vazios e da coesão da mistura, assim com sua trabalhabilidade e durabilidade. O volume de vazios e o teor de asfalto devem ter correlação ótima definida em laboratório para que a mistura não apresente problemas. Experiências relatam que o baixo teor de asfalto apresenta tendência à segregação. O uso excessivo de finos ocasiona maior consumo de ligante asfáltico (CAP), mas nem sempre a dosagem de CAP é corrigida e assim a mistura apresenta um teor de asfalto inferior à porcentagem ótima. Outro fator de grande importância é a correta graduação dos agregados. Usinas obsoletas, que não possui um sistema de dosagem aferido, podem ocasionar problemas na graduação da mistura asfáltica.

Segregação na estocagem de agregados
Para que não haja segregação já na etapa anterior à usinagem, é recomendado que as pilhas de agregados não sejam de formato cônico excessivamente altas, evitando que as pedras de maior tamanho rolem pelos lados. Estas pilhas de agregados para o uso na pavimentação em geral são separadas em pó-de-pedra, brita zero e brita um. Mesmo dentro de uma mesma graduação há diferenciação no tamanho dos agregados, assim o efeito da segregação deve ser evitado também com a estocagem de pilhas mais baixas e com menor ângulo de inclinação.

A pilha de agregados deveria ter uma altura mais reduzida, em formato não-cônico, para evitar que os materiais rolem para baixo, não ocorrendo a separação das pedras de maior tamanho.

Efeito da segregação ainda na fase de estocagem de agregados


Carregamento dos silos da usina de asfalto
O operador da pá-carregadeira que abastece a usina precisa ser orientado e treinado para que os silos sejam mantidos cheios, mas de forma nivelada. A formação de uma pilha cônica e alta pode também ocasionar efeitos de segregação. É importante também que não haja contaminação entre materiais, que afetam totalmente a graduação da mistura. Uma usina de asfalto de dosagem contínua não detecta a variação de material uma vez que haja contaminação de um material de um silo para outro. O sistema de dosagem ocorre individualmente para cada silo, onde deve ser utilizado um único material apenas. 

Contaminação entre agregados de diferentes silos da usina de asfalto.


Carregamento do caminhão
Uma das principais causas de segregação é a forma com que o material é transferido ao caminhão de transporte. Se a mistura asfáltica for descarregada de uma só vez, formará uma enorme pilha em formato cônico. E isto provoca a segregação pelo fato dos grãos maiores terem a tendência de se acumular no entorno deste monte. Quanto mais alta a pilha, maior será o volume de material segregado.
Portanto é preciso carregar o caminhão de maneira parcial. Em vez uma grande pilha, o carregamento é realizado ao menos em três pequenas pilhas, dependendo do tamanho da caçamba. Entre as descargas devem ocorrer um efeito de sobreposição dos lados cônicos. Este procedimento reduz a distância que as partículas maiores poderiam percorrer do topo da pilha até a parte mais baixa da caçamba. Não irá eliminar totalmente a segregação, mas espalha melhor o material e minimiza o seu efeito.

O carregamento em pelo menos três pilhas separadas evita o efeito da segregação no caminhão de transporte.


Silos de descarga e armazenamento dimensionados
O silo de descarga é a última parte da usina por onde a mistura asfáltica recém produzida irá passar antes da descarga ao caminhão de transporte. Ao longo dos anos os projetos das usinas de asfalto foram evoluindo de modo a eliminar a segregação ainda dentro do equipamento, especialmente na produção de misturas de granulometria descontínua, mais sensível à segregação. O uso de chapas defletoras que evitam uma queda direta do material reduziu muito o problema. Usinas antigas e obsoletas tecnicamente ainda sofrem com este efeito durante a descarga do material asfáltico.
Já os silos de armazenamento foram projetados com sistemas direcionadores para evitar cones ou planos inclinados, além de um sistema de aquecimento para manter a temperatura do material.

Execução da pavimentação
A segregação pode ocorrer durante a pavimentação nos procedimentos de trocas de caminhões que transportam o material asfáltico para a pavimentadora. A caçamba deve ser elevada de forma suave assim que a comporta traseira estiver liberada. A pavimentadora empurra através do contato dos roletes de encosto com os pneus do caminhão, proporcionando um carregamento constante e proporcional.
Jamais esvaziar completamente o silo de recebimento da pavimentadora entre um caminhão e outro. É recomendado manter com material asfáltico pelo menos 25% de volume enquanto o equipamento estiver em movimentação. A alimentação da parte central do silo deve ser constante, evitando que material se acumule nas abas basculantes do equipamento e haja o esfriamento do material. Se a correia transportadora central ficar sem material pode ocorrer a segregação quando o material contido nas abas cair diretamente sobre a mesma. O operador deve ser orientado e treinado para que mantenha esta alimentação suave e proporcional.




Uma forma de evitar a segregação em obras rodoviárias é a utilização de alimentadores de asfalto entre o caminhão e a pavimentadora, já publicado aqui no Blog em junho de 2014. Este equipamento possui um sistema aquecido com distribuidores helicoidais, o que provoca um efeito de mistura no material e evita também a segregação térmica. É altamente recomendável quando utilizado uma mistura asfáltica descontínua (exemplo: SMA) que por sua característica física apresenta tendência à segregação.
Antes de procurar as melhores opções técnicas em equipamentos, o sucesso de uma obra de pavimentação depende ainda basicamente do treinamento dos operadores. As equipes de trabalho devem ser capacitadas em relação às técnicas de pavimentação e como usar corretamente cada equipamento disponível. 





sexta-feira, 17 de fevereiro de 2017

Melhoria de vias rurais e estradas não-pavimentadas

Um país de extensão continental e com baixo percentual de rodovias pavimentadas requer soluções técnicas para a melhoria de suas vias rurais e estradas sem pavimentação. Como há escassez de dinheiro para a pavimentação, agravado ainda mais em função da crise econômica que o Brasil atravessa desde 2014, é preciso utilizar novas técnicas para a melhoria das condições de tráfego.
    As vias não pavimentadas representam mais de 80% da extensão da malha rodoviária brasileira somando as rodovias federais, estaduais e ligações municipais. Muitos municípios ainda não possuem acessos pavimentados. A grande maioria de locais de produção agrícola também não têm ligação asfáltica. As estradas não-pavimentadas apresentam normalmente o leito deteriorado em função também de ter uma construção inadequada. A manutenção é feita sem planejamento e de forma precária. Além de não estar dotada de uma camada de rolamento adequada, estas vias sofrem também com a falta de capacidade de suporte para o tráfego de caminhões cada vez mais pesados.
As estradas de terra precisam apresentar boa capacidade de suporte e boas condições de rolamento para garantir condições de tráfego satisfatórias. Mas nem sempre as soluções adotadas são as mais adequadas para solucionar os problemas.

ALTERNATIVA TÉCNICA: ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS COM RECICLADORAS


Uma alternativa de melhoria técnica com custo bastante inferior ao pavimento asfáltico convencional é o processo de estabilização de solos com o uso de uma máquina recicladora de asfalto. Um método relativamente fácil e rápido, amplamente utilizado em muitos países, mas ainda desconhecido pela maioria dos profissionais da área de pavimentação no Brasil. Alguns manuais utilizados para conservação e recuperação de estradas vicinais de terras são ainda dos anos 80, utilizando técnicas já defasadas e de baixa durabilidade tais como patrolamento (passagens múltiplas da motoniveladora), encascalhamento, etc.


ESTUDOS PRELIMINARES

É preciso primeiramente que sejam feitos estudos para diagnosticar as condições e definir a forma com que a estabilização será executada.

· LVC (Levantamento Visual Contínuo): para avaliação dos problemas e identificação dos defeitos;
· Estudos de tráfego: contagem volumétrica, volume médio diário (VMD), determinação do número N, etc;
· Estudos geotécnicos: coleta e ensaios dos materiais quanto à granulometria, limites, densidade real, compactação e valor de CBR. Através deste estudo é definido se haverá a necessidade ou não de reforço do solo existente com um pequeno percentual de agentes ligantes tais como cal e cimento;
· Estudos topográficos: inclinação transversal, rampa, definição dos pontos dos eixos do traçado, verificação da necessidade de superelevação, etc;
· Estudos geométricos: largura de plataforma, determinação da velocidade de tráfego, etc.
· Estudos de drenagem: verificação das condições de drenagem (caso existam) e levantamento da necessidade de implantação de dispositivos para escoamento da água.


PROCESSO EXECUTIVO DA ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS

A máquina recicladora possui um compartimento de mistura com um cilindro de corte. Em uma única passada ocorre o corte, a mistura e a homogeneização do material. A mistura deve apresentar ao final um material homogêneo, de coloração uniforme e com teor de água próximo da umidade ótima. Somente a recicladora é capaz de proporcionar tais resultados, ao contrário do uso de motoniveladora, trator de esteira ou pá carregadeira.
Outra grande vantagem da técnica é a possibilidade de adicionar material de reforço ao solo para melhoria de suas características. Entre os materiais utilizados estão as britas para correção granulométrica e aumento da capacidade de suporte de carga, o uso de material coesivo misturado ao material granular para evitar o problema do “areião” (dificuldade de tráfego de veículos quando seco), e a adição de cal ou cimento para melhoria das propriedades do solo.

Em uma única passagem ocorre a mistura e homogeneização do material dentro do compartimento de corte.

Quando não há a necessidade de reforço de agente ligante (cal ou cimento) ocorre a melhoria física do solo. A passagem da recicladora torna o solo mais homogêneo e com melhor granulação, facilitando a compactação. Materiais mais finos como a argila atuam como um aglutinante entre as partículas de maior tamanho e também regulariza a superfície final de rolagem quando está bem misturada com os demais materiais. E somente com a recicladora é possível obter bons resultados de mistura e de homogeneização.
 A qualidade da mistura é influenciada pela velocidade de avanço, de rotação (rpm) do cilindro de corte e em alguns casos é necessário executar mais de uma passada. A recicladora também tem sistema de dosagem eletrônica de água, podendo corrigir a umidade caso o material esteja abaixo da umidade ótima.

Comboio de equipamentos necessários para a estabilização e esquematização da execução


REFORÇO E MELHORIA DO MATERIAL

Quando o estudo do solo apresenta que o mesmo não possui características técnicas adequadas é necessário aplicar um pequeno reforço com a utilização de agentes ligantes. Os materiais mais utilizados são a cal e o cimento:

·     Cal: possibilita a redução do teor de água e a sensibilidade do solo contra a umidade. Aumenta a resistência ao cisalhamento e minimiza os efeitos de deformação. Diminui o índice de plasticidade (IP) e limite de liquidez (LL), assim reduz a suscetibilidade à água. Permite uma melhor compactação devido ao fato de que a curva Proctor se desloca para o lado úmido. Recomendado para solos de característica coesiva de alta plasticidade (argila, silte, etc.);

·         Cimento: por ser um ligante hidráulico ocasiona o endurecimento do material, geralmente em uma proporção entre 2% e 4% em relação à massa do solo. Por esta razão não pode ser adicionado em excesso pois quando aplicado em maior percentual gera trincas que podem rapidamente se espalhar pela camada. Apresenta maior resistência, aumentando consideravelmente a capacidade de carga do material. Para que ocorra o efeito de solidificação do solo é preciso que haja granulometria mais grossa na composição da mistura.

·       Ligante misto (cal e cimento): dependendo da classificação do tipo de solo é utilizado o ligante misto. Geralmente quando o solo é uma mistura de material coesivo com material granular.

Duas amostras do mesmo solo com e sem a presença da cal imersas em água.

Estabilização de solos com adição de cal (esquerda) e cimento (direita).


ESPARGIDOR/DISTRIBUIDOR ELETRÔNICO DE CAL OU CIMENTO:

No caso de adição de agentes ligantes é importante utilizar um distribuidor eletrônico à frente da recicladora. O uso de um equipamento correto de dosagem garante que o ligante seja espalhado uniformemente e a quantidade de material aplicado estará de acordo com o especificado em projeto após análises e estudos de laboratório. Uma dosagem inadequada de agentes ligantes afetará totalmente o desempenho da nova camada.
O grande diferencial técnico do distribuidor eletrônico é a correção instantânea quando ocorre a variação de velocidade de avanço do caminhão. O alimentador rotativo com inúmeros compartimentos de igual volume aumenta ou diminui sua rotação de acordo com a mudança de velocidade. Assim, a quantidade de material dosado será sempre conhecida e constante. Em obras de estabilização o maior percentual dos custos é o próprio cal ou cimento. Desta forma o uso do distribuidor evita além de problemas técnicos também o desperdício financeiro.

Espargidor/distribuidor em operação aplicando cal sobre um solo..


COMPACTAÇÃO:

Após a passagem da recicladora é importante que haja compactação imediata com a utilização de um rolo compactador de maior energia de compactação. Em vez de rolos da classe de 11 toneladas (mais utilizados no Brasil) pode ser utilizado um rolo de 20 toneladas. Além de compactar mais rápido e permitir que a recicladora trabalhe mais horas por dia, também não ocorre perda de umidade que dificulta o aumento da densidade do solo. No caso de uso do cimento é necessário compactar antes do tempo de reação, que ocorre em até duas horas após a aplicação.
Uma motoniveladora deve ser utilizada após a passagem do primeiro rolo para remover o excesso de material solto que surge na superfície. Posteriormente, os demais rolos finalizam a compactação. A sugestão técnica é que se utiliza um rolo compactador vibratório de cilindro liso para complementar a compactação. No caso de aplicação de cimento com material granular, é recomendado a utilização de um rolo de pneus lisos para a finalização, selando a pista.

Compactação do solo melhorado após a passada da recicladora e antes da passada da motoniveladora


Tipos de rolos compactadores são selecionados de acordo com o tipo de aplicação.

MOTONIVELADORA:

A motoniveladora pode ser utilizada mais de uma vez dentro do processo de estabilização. Antes da passagem da recicladora é necessário remover rochas de grande tamanho que estejam sobre o leito. Através do escarificador traseiro estas pedras de grande tamanho podem ser retiradas mesmo que estejam enterradas na profundidade onde a recicladora irá cortar. O ideal é que não haja pedras maiores do que 70 mm dentro do compartimento de corte e mistura da recicladora. Em caso de reciclagem mais rasa, o tamanho máximo dos agregados deve ser de 1/3 (um terço) em relação à profundidade de corte.

Remoção de rochas de sobretamanho com o escarificador..

ACABAMENTO SUPERFICIAL:

O acabamento superficial pode ser realizado com a aplicação de um revestimento primário selante ou a utilização de um tratamento superficial, ambos com custo inferior ao asfalto convencional. Para vias de menor volume de tráfego pode ser utilizado também o “salgamento”, que é o espalhamento de agregados finos sobre uma imprimação.

NIVELAMENTO:

A recicladora pode também nivelar transversalmente a via não-pavimentada, deixando um leve caimento para escoar a água da chuva. A movimentação independente das quatro colunas de movimentação da recicadora garantem que o nivelamento no corte seja sempre constante. 



DRENAGEM

A drenagem é de extrema importância para estradas sem pavimentação. É preciso que além da inclinação transversal da pista tenha também uma valeta de drenagem. Desta forma o greide da estrada fica mais elevado em relação às bordas.
Por redução de custos a sarjeta para drenagem pode ser revestida com proteção vegetal para evitar erosão. A limpeza rotineira destas valetas se faz necessário pelo fato da água carregar materiais finos do solo, acumulando resíduos ao longo do tempo.



A utilização de técnicas de manutenção e melhoria para vias não-pavimentadas geram grandes benefícios econômicos. De acordo com o Banco Mundial, há uma economia no transporte superior a três vezes o valor investido na manutenção de estradas. A conservação rotineira evita que maiores danos ocorram a ponto de impedir o tráfego na via, sendo necessário intervenções mais longas de recuperação e de maior custo. A estabilização de solos permite uma economia de até 40% em relação aos métodos tradicionais de transportar novos materiais para o local da obra somente pela drástica redução do transporte necessário.