Pavimentadoras de Concreto

 

Para a correta construção de pavimentos em concreto, é recomendada a utilização de máquinas específicas que garante rápida e perfeita execução do projeto. As pavimentadoras de concreto são equipamentos que aplicam o material e executam o nivelamento da pista em construção de pavimentos rígidos. Estão aptas também, de maneira opcional, a aplicar as armaduras de aço durante o processo de concretagem.

A pavimentadora de concreto é autopropulsada e se movimenta através de quatro esteiras de borracha maciça hidraulicamente manobrável. Um caracol espargidor ou arados distribuem uniformemente o concreto em toda a largura de aplicação, por onde através de vibradores o mesmo é compactado. A máquina é configurada de forma modular de acordo com a largura de projeto. Os modelos de pavimentadoras de concreto da Wirtgen podem executar a concretagem de pavimentos com larguras desde 2 metros até o máximo de 16 metros. É possível instalar uma estrutura retrátil nas bordas para aplicações em larguras variáveis. O sistema de nivelamento funciona através de sensores (apalpadores mecânicos) que executam a leitura de um fio-guia, instalado pela equipe de topografia.

O esquema de funcionamento da pavimentadora está representado abaixo. O concreto é despejado sobre a pista para que o equipamento execute o nivelamento do pavimento:

 

 

O equipamento apresenta uma série de opcionais configuráveis, se adequando as exigências técnicas de cada projeto. Insersores automáticos de armaduras de aço são acopláveis a máquina e são facilmente controladas, sendo possível inserir barras de ligação, barras transversais centrais e laterais. Régua de acabamento superficial e braço alisador são itens opcionais recomendados também para uma ótima execução do pavimento de concreto. Todas estas customizações são realizadas de acordo com a necessidade de cada aplicação.

Em Porto Alegre está em andamento obras de execução das linhas de BRT para a Copa de 2014, que na realidade é apenas a substituição do pavimento asfáltico por um pavimento de concreto nos corredores de ônibus. No entanto, a construção está sendo executada de forma manual (sem a utilização de pavimentadora), o que leva um tempo muito maior de obra. A execução manual também é mais difícil para garantir o correto nivelamento de pista, dependendo muito da habilidade e competência dos operários. Já no Rio de Janeiro, a pavimentadora modelo SP 500 da Wirtgen está em operação, executando obras viárias na cidade (foto abaixo).

 

Além das pavimentadoras que concretam a pista, há modelos específicos para concretagem de perfis monolíticos off-road, tais como canais, valetas, sarjetas e barreiras de segurança. As versões mais compactas de pavimentadoras permitem utilizar uma infinidade de moldes para concretar as mais diferentes formas.  O modelo SP 15 da Wirtgen, que trabalhou na construção de barreiras de concreto New-Jersey na BR-101, no Rio Grande do Sul e em Santa Catarina, conseguiu atingir altos níveis de produção ao executar de maneira contínua a barreira. Fotos abaixo foram tiradas quando no elevado localizado no município de Terra de Areia-RS.

 

Concreto x Asfalto

O pavimento rodoviário se classifica basicamente em dois tipos: rígidos (concreto) e flexível (asfalto).

Pavimentos flexíveis em sua maioria são associados às misturas asfálticas compostas basicamente de agregados e ligantes asfálticos. Na maioria dos países a pavimentação asfáltica é a principal forma de revestimento. No Brasil, mais de 95% das estradas foram pavimentadas com material asfáltico. São diversas as razões para o uso intensivo do asfalto em pavimentação. O concreto asfáltico proporciona forte união dos agregados, permite flexibilidade controlável, é impermeável, de fácil aplicação e manuseio quando aquecido. Permite amplas combinações com outros materiais, tais como asfalto borracha de pneus moídos, asfalto com polímero, reutilização de material fresado na produção de CBUQ, misturas mornas (WMA), entre outras inúmeras aplicações que trazem grande versatilidade na utilização desta opção.

Já o pavimento rígido é associado ao concreto de cimento Portland, sendo um revestimento feito de placas de concreto que podem ser armadas ou não com barras de aço, apoiada geralmente sobre uma sub-base de material granular ou de material estabilizado com cimento. A espessura é fixada em função da resistência à flexão das placas de concreto e das resistências das camadas subjacentes.

As vantagens da pavimentação em concreto é a grande resistência a deformações, distribuição eficaz das tensões, maior resistência à abrasão, alta aderência do pneu, ótima refletividade (ideal para condução noturna), alta taxa de segurança (menor risco de aquaplanagem, por ter melhor aderência) e alta vida útil, sendo de aproximadamente 30 anos, mais que o dobro do pavimento asfáltico. O pavimento rígido em concreto também sofrerá menos intervenções de manutenção ao longo de sua vida útil.

O pavimento rígido em concreto é recomendado para vias de tráfego pesado e corredores de ônibus (BRT). A sua construção apresenta um custo maior em comparação ao asfalto. O valor não é preciso devido a grande variedade de tipos de concreto asfáltico e os valores dos insumos por região, no entanto considera-se em média o custo do pavimento de concreto 30% maior em relação ao pavimento asfáltico. Embora o custo seja maior, o pavimento em concreto resistirá por um tempo muito maior, praticamente sem precisar de manutenção. Evitam-se patologias comuns em pavimentos asfálticos com alto tráfego, como as trilhas de rodas e escorregamentos laterais. Um exemplo é a foto abaixo, tirada em um corredor de ônibus em Porto Alegre.

                                

É preciso que a aplicação do pavimento rígido seja bem executada. Alguns projetos no Brasil tiveram grandes problemas na execução e também na concepção do projeto, por desconhecimento técnico por parte dos projetistas e das empreiteiras. Um exemplo é o Contorno Sul de Curitiba, cujos defeitos foram maquiados com a pavimentação de uma camada asfáltica sobre a camada de concreto. Em pavimentação de concreto, os erros na obra aparecem rapidamente e o retrabalho tem um custo muito maior em relação aos pavimentos asfálticos.

O  assunto da próxima postagem será sobre pavimentadoras de concreto, suas aplicações e tecnologias.

 

 

 

Material Fresado em Usinas de Asfalto

As mais recentes usinas de asfalto permitem que seja incorporado material asfáltico fresado (RAP) na produção do concreto asfáltico a quente. A dificuldade de incorporar o RAP no processo convencional de usinagem ocorria pelo fato de que o material não pode receber o mesmo processo de secagem dos agregados minerais virgens devido à presença de ligante asfáltico (CAP), que seria danificado dentro do tambor secador por causa da radiação provocada pela chama do queimador.

Uma solução desenvolvida pelo fabricante Ciber Equipamentos Rodoviários em sua nova série de usinas foi a concepção de um tambor secador com um anel especial para receber o material fresado, que percorre por dentro de uma câmara especial o caminho até o encontro com os agregados virgens. O aquecimento ocorre por condução e não há exposição à radiação do queimador. Por questão volumétrica de vazão de materiais, esta solução é adotada para misturas asfálticas de até 10% de RAP em sua composição. A dosagem ocorre em um silo especial que trabalha em conjunto com o sistema de dosagem dos materiais virgens. Há possibilidade de instalação de um destorroador junto ao silo de recebimento do material fresado, para reduzir a granulometria e deixar o material mais homogêneo. É preciso conhecer a sua granulometria sem a presença de ligante asfáltico, cujo teor de asfalto deve ser conhecido e descontado na vazão do ligante virgem.

Abaixo, a perspectiva do módulo para utilização de até 10% de RAP e a forma com que o material fresado é introduzido no secador da usina.

Em projetos especiais, com o uso superior a 10% de material fresado na composição de uma nova mistura asfáltica, é necessário instalar um módulo adicional acoplado a usina. O desenvolvimento desta solução, que ocorreu no Rio Grande do Sul,conseguiu atingir com êxito a taxa de utilização de 50% de RAP na fórmula de produção de CBUQ, atendendo a todos os requisitos técnicos (CBUQ DNIT ES 031/2006).

O módulo adicional é formado por um silo de recebimento de fresado com destorroador. Por correia transportadora, o material passa por sistema de peneiras vibratórias. Há uma separação granulométrica na peneira #8 em RAP grosso (granulometria superior a 2,38 mm) e RAP fino (de granulometria inferior). Na sequência, o material segue para dois silos de entrada e separadamente entra em um tambor secador especialmente adaptado. O material mais grosso segue pela parte central do tambor, assim expondo menor quantidade de ligante asfáltico (CAP) a chama do queimador. O material fresado mais fino, com grande presença de ligante asfáltico, entra em uma câmara especial onde aquece apenas por condução térmica. Ao final, os materiais são transportados até o misturador da usina.

A figura abaixo mostra uma perspectiva do módulo para incorporação de até 50% de RAP na mistura. Na sequência, uma foto deste módulo acoplado a uma usina de asfalto.

Os testes realizados de forma bem sucedida podem abrir uma excelente alternativa para obras de manutenção e grandes projetos de reabilitação rodoviária no Brasil, pois o equipamento é produzido nacionalmente (maiores facilidades de financiamento, entrega e instalação) e o fato de reutilizar um grande percentual de material fresado pode acarretar uma grande redução no orçamento destas obras, além de dar um ótimo destino a grandes quantidades de RAP que acabavam sendo descartadas.

Usina de Reciclagem a frio

É muito comum associar o nome Usina de Asfalto para a produção de concreto asfáltico, como o CBUQ e outros tipos de misturas asfálticas usinadas a quente. No entanto, existem outros tipos de usinas.

As usinas de pré-misturado a frio, conhecidas também como usinas de solos, têm a função de misturar os agregados para utilização em camadas de base de pavimentos. Pode ser adicionado água e emulsão na mistura dos insumos. Porém, as mais modernas usinas de asfalto a quente podem ser acopladas de um módulo opcional para a produção de misturas a frio utilizando os mesmos silos de agregados.

A fabricante alemã Wirtgen desenvolveu uma usina móvel de reciclagem a frio, de tecnologia mais avançada e muito mais versátil em relação às usinas de solos convencionais. Este tipo de equipamento foi concebido para receber tanto agregados minerais virgens como também material fresado (RAP), para a mistura com o agente ligante, que pode ser uma emulsão ou espuma de asfalto. Adicionalmente um silo de dosagem de cal ou cimento pode ser acoplado ao equipamento para incorporar este agente ligante a mistura.

Em comparação a uma usina de solos convencional, esta usina de reciclagem a frio dosa de maneira extremamente precisa os insumos recebidos para a produção da mistura a frio. Esta dosagem é similar ao processo das usinas a quente, com células de carga e correias com ajuste instantâneo de velocidade. Na sequência, é introduzido o agente ligante. Recomenda-se utilizar a espuma de asfalto, pela economia (devido à taxa de expansão da espuma, reduzindo o consumo) e praticidade desta técnica, que é altamente recomendada devido à boa adesão com materiais frios e úmidos. As quantidades precisas de agente ligante e de agregados são definidas por laboratório. O processo de produção da espuma do asfalto é o mesmo utilizado nas recicladoras autopropulsadas, que realizam a reciclagem in-situ (no local).

A usina é abastecidapor pás carregadeiras em silos com grelhas. A mistura ocorre em misturador do tipo pug-mill, com injeção da emulsão ou de espuma de asfalto. Uma correia de descarga transporta até o caminhão.O funcionamento da usina se dá por um motor diesel. Uma grande vantagem do equipamento é a mobilidade, podendo ser transportado de uma obra a outra, ocupando uma pequena área, conforme fotos e desenho abaixo.

No Brasil já há estes equipamentos operando, todos no estado de São Paulo. O modelo KMA 220 da Wirtgen produz 220 toneladas por hora, permitindo que até mesmo vibroacabadoras de grande porte possam receber material de maneira ininterrupta. Em São Paulo, a usina de reciclagem a frio foi utilizada em um inovador projeto de conservação de vias públicas. O equipamento recebe material fresado (RAP), proveniente de um programa de recapeamento, e pó-de-pedra proveniente de um britador móvel que utiliza restos de demolição da construção civil (RCD). Adicionando 1% de Cimento Portland, é produzida uma mistura com asfalto espumado para ser aplicada como camada de ligação (binder) entre a base e a camada asfáltica de rolamento. 

Rolos Compactadores

A etapa de compactação de solos e de asfalto é tão importante quando as demais fases no processo de construção de rodovias. Porém, não costuma receber a mesma importância e nível de preocupação. Uma falha de compactação no subleito de uma rodovia compromete todas as camadas acima. Erros de aplicação na compactação asfáltica podem comprometer totalmente a qualidade final da pavimentação, mesmo que o concreto asfáltico seja de boa qualidade e a pavimentação executada pela vibroacabadora tenha sido bem feita.

Os rolos compactadores são os equipamentos destinados a executar esta etapa. Em terraplenagem, a compactação consiste em preencher vazios e aumentar a capacidade de suporte do solo. Em compactação asfáltica, consiste em comprimir o concreto asfáltico, garantindo segurança e conforto aos veículos, e selar a superfície de modo que a água não penetre na estrutura.

Também conhecido popularmente como rolo compressor, os compactadores estão divididos em diferentes faixas em classificação da ABIMAQ. Estas são:

-   Faixa A (Single-drum> 5 < 9 ton)

-   Faixa B (Single-drum> 9 < 13 ton)

-   Faixa C (Single-drum> 13 ton)

-   Faixa D (Tandem < 4 ton)

-   Faixa E (Tandem > 4 ton)

-   Faixa F (Combinados)

-   Faixa G (Estático)

-   Faixa H (Pneumático)

Os rolos single-drum, de cilindro único vibratório, são destinados à compactação de base (terraplenagem). O sistema vibratório consiste em um peso excêntrico localizado no eixo central do cilindro, cujo acionamento de um movimento rotativo faz com que o cilindro “vibre”, ou seja, o mesmo sobe a uma pequena altura (denominada amplitude) e golpeia o solo várias vezes por segundo (medido em Hertz). Isto potencializa a força aplicada em até duas vezes o peso operacional do compactador. O impacto vibratório faz com que ondas de choque sejam geradas para todas as direções, provocando vibrações que reduzem o atrito entre as partículas, facilitando a compactação. No entanto, é preciso extremo cuidado para não danificar edificações próximas, tubulações enterradas e outros obstáculos.

O cilindro dos rolos single-drum pode ser liso ou corrugado (com patas).  O primeiro é destinado à compactação de solos granulares e arenosos. Já o cilindro do tipo pata é destinado à compactação de material coesivo, do tipo argiloso. A função da pata é penetrar superficialmente no solo, aumentando a área de contato para que a coesão entre as partículas seja quebrada e que a evaporação seja favorecida, assim o material pode ser compactado.

É importante atentar em relação à umidade, pois o solo não pode estar nem muito seco, nem muito úmido, sendo necessário estar próxima a umidade ótima. Fazendo uma simples analogia, para fazer um castelo de areia é preciso colocar um pouco de água, pois se a areia estiver muito seca não se consegue compactar. E se molhar demais, fica saturado. É preciso adicionar uma quantidade exata para atingir a umidade ótima, assim fica possível compactar. Em trabalho de compactação de solos, o princípio é exatamente o mesmo.

Os rolos tandem são os de duplo cilindro vibratórios.São utilizados principalmente em compactação de camadas asfálticas pelo fato de não ter pneus de tração como os rolos single-drum, o que deixaria marcas no asfalto.Rolos combinados possuem cilindro vibratório dianteiro e pneus de borracha em todo o eixo traseiro. São recomendados para pequenos serviços, tais como operação tapa-buraco e pequenos reparos.Já rolos pneumáticos são utilizados para selamento e acabamento final da camada asfáltica. Os pneus do eixo dianteiro são posicionados entre os espaços dos pneus do eixo traseiro, garantindo a total largura de rolagem. Por ser um rolo estático, sem gerar ondas de choque dos cilindros vibratórios, é utilizado em compactação sobre pontes, viadutos e demais locais onde não é permitida a compactação vibratória.

Existem também rolos de tecnologia oscilatória de compactação, uma patente da fabricante alemã Hamm. Este tipo de rolo possui um sistema em que o cilindro mantém contato permanente com a superfície realizando um movimento oscilatório, sem gerar ondas de choque e alcançando grau de compactação superior ao do sistema vibratório convencional. Sobre esta tecnologia escreverei um tópico a parte.

Publicarei em breve também sobre erros básicos de compactação que são cometidos e dicas de como compactar com qualidade, compartilhando experiências vivenciadas como engenheiro de aplicação da Ciber em visitas a obras de construção rodoviária. 

Britadores móveis

Novo conceito em tecnologia de britagem, o britador móvel pode ser utilizado em uma ampla gama de aplicações. Desde a britagem de minerais naturais até a reciclagem de resíduos provenientes da demolição de construções (RCD). Dentro de um processo de construção de rodovias, o britador se enquadra em uma etapa inicial ao fornecer os insumos minerais necessários para a utilização em camadas de base e para produção do concreto asfáltico em usinas.

Há opções de britadores móveis de mandíbulas ou por impacto. Por mandíbulas, o material é comprimido entre duas superfícies, cuja relação de redução de material é de 5:1 . Sendo assim é normalmente utilizado como um britador primário. Já nos britadores por impacto, o material é impulsionado por um rotor de alta velocidade contra um escudo de aço, onde é fragmentado. A taxa de redução de material é na proporção de 15:1 aproximadamente, chegando até a 20:1 dependendo do tipo de mineral a ser trabalhado.

O sistema por mandíbulas pode ser utilizado em diversas aplicações, tais como britagem convencional e reciclagem de resíduos. É bastante flexível durante a operação, devido aos ajustes de abertura do britador e ao seu sistema de transmissão hidráulica. Um sistema de pré-peneiramento pode ser configurado e uma calha vibratória reduz o desgaste das correias de descarga de material. A transmissão reversa permite a fácil remoção de qualquer entupimento por excesso de material.

Já o sistema por impacto é usado para trituração de rochas de baixa dureza e abrasividade, além de reciclagem de resíduos da construção civil. Um separador magnético opcional remove restos de aço e outros metais oriundos da demolição de edificações. A britagem de material proveniente de demolição de construções pode ser utilizada para diferentes finalidades, tais como aterros e o preenchimento em camadas de base de ruas e rodovias de menor tráfego, assim preservando o meio ambiente com a diminuição do uso de materiais provenientes da exploração de jazidas.

Os britadores móveis apresentam diversas características que os tornam uma ótima opção para empresas de diversos segmentos, tais como mineradoras, pedreiras e construtoras. Não há necessidade de projetar uma construção fixa com fundações de base. O longo tempo de transporte e montagem é eliminado, com rápida instalação. Apresenta sistema de alimentação diesel-elétrico, com alimentação independente ou pela rede pública opcionalmente. A movimentação por esteiras de aço garante total mobilidade, de fácil deslocamento dentro de uma pedreira conforme consumo das jazidas. Estes equipamentos são dimensionados para executar altas taxas de redução granulométrica de agregados, com altos índices de produtividade.

O processo de britagem é relativamente simples, porém há a necessidade da redução do material por tamanhos pré-estabelecidos, fazendo a separação granulométrica. Visando atender estas demandas específicas, é possível instalar unidades de peneiramento com telas pré-determinadas com etapas primárias, secundárias e até terciárias de trituração através de britadores por cone. A configuração de todo o processo do sistema móvel de britagem é calculada de acordo com a necessidade final do cliente e quanto aos requisitos técnicos do local em que será realizada a instalação. O comboio de britadores abaixo produz 500 ton/h com redução para inúmeras granulometrias.

No Brasil, o britador móvel modelo MR 110 Z EVO da marca alemã Kleemann opera em São Paulo em um projeto pioneiro realizando a trituração de detritos e entulhos da construção civil (foto abaixo), para utilização em camadas de base em obras de reabilitação de pavimentos na capital paulista.  São Paulo produz até 16 mil toneladas de entulho de restos de construções diariamente, cujo destino é o armazenamento em depósitos de lixo. As autoridades municipais tomaram medidas para a reutilização do entulho em construção de novas estradas. Um bom exemplo que deveria ser repetido em outras metrópoles do país.