O Brasil vai ter que investir pesado para manter o projeto de ser o país do futuro. Isso significa pavimentar – literalmente – o caminho do desenvolvimento. De acordo com o Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada (Ipea), somente as rodovias federais necessitariam de R$ 180 bilhões para atender as demandas atuais, dos quais R$ 144 milhões deveriam ser investidos em obras de recuperação, adequação e duplicação de uma malha de 71 mil km de rodovias que pertencem ao Governo Federal. Apenas 7% da demanda de recursos é coberto pelo Programa de Aceleração do Crescimento (PAC). Resultado: 75% da rede federal foi classificada como deficiente ou péssima. As rodovias sob concessão, embora estejam presentes em partes importantes do Brasil, ainda respondem por somente 7% da malha brasileira.

O quadro complexo apontado acima pautou o Métrica Industrial a avaliar tecnologias capazes de atender às demandas de pavimentação com menor custo e qualidade elevada, considerando ainda práticas ambientalmente corretas que visam reduzir a emissão de gases poluentes e de descarte de materiais nocivos ao planeta na manipulação de insumos e até mesmo na aplicação da malha asfáltica. Acompanhe essas métricas.

Métrica 1: as normas sobre espessura precisam ser revistas
O primeiro dos trabalhos selecionados mostra que os métodos de dimensionamento da espessura de pavimentos flexíveis atualmente adotados no Brasil não são exatamente ideais e, mais do que isso, precisam ser revistos em função da possibilidade de investimentos oriundos do PAC. João Rodrigo Mattos, Klaus Theisen e João Albano, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e José Antônio Echeverria, do DNIT/RS, avaliaram que a normatização brasileira sobre dimensionamento de pavimentação não apresentou evolução desde que o engenheiro Murillo Lopes de Souza desenvolveu uma metodologia baseada no Índice de Suporte Califórnia (CBR) em 1966.

Avaliação do Ipea

• 75% das rodovias federais foram classificadas como ruins ou péssimos
• Rodovias federais necessitariam de investimentos de R$ 180 bilhões
• R$ 144 bilhões seriam somente para obras de recuperação
• PAC cobre apenas 7% da demanda

Os quatro pesquisadores acreditam que as espessuras vigentes para pavimentos flexíveis são insuficientes para rodovias de alto tráfego. Para chegar a essa conclusão eles fizeram ensaios tomando como norma o Método de Dimensionamento Mecanístico de Pavimentos da República Sul-Africana (SAMDM), considerada uma das mais avançadas do mundo, e utilizaram o software de mecânica de pavimentos Everstress 5.0. Para a simulação, eles consideraram um pavimento em quatro camadas: revestimento com concreto asfáltico (CBUQ), base de brita graduada (BG), sub-base de macadame seco (MS) e subleito de solo coesivo.

De acordo com o estudo, as espessuras do Método de Projeto de Pavimentos Flexíveis (MPPF) são insuficientes para avaliar a fadiga na camada asfática adotada na simulação. Ou seja, as estradas brasileiras que estão sendo construídas agora precisam considerar normas mais rígidas.

Métrica 2: efeito do teor e do tipo de ligante
A deformação permanente de rodovias de alto tráfego como a Presidente Dutra foi o tema do levantamento dos pesquisadores Rosângela Motta, Edson de Moura e Liedi Bernucci, da USP, e Valéria de Faria e Décio de Souza, do Grupo CCR. Eles consideram o efeito e o teor de ligantes convencionais como CAP 30-45 e CAP 50-70 sobre a deformação permanente de estradas. Outros dois ligantes foram estudados para a comparação: asfalto modificado por borracha (AMB) e asfalto modificado por polímero (SBS). Os testes foram feitos no laboratório da Escola Politécnica da USP usando o simulador de tráfego LCPC.

O que os especialistas queriam avaliar era como a camada asfáltica pode contribuir para os afundamentos em trilha de roda. Eles ressaltaram que os ligantes não são os únicos fatores que definem a deformação permanente. Itens como a seleção de agregados, incluindo a composição da granulometria, estão entre os parâmetros a serem considerados.

Os resultados da pesquisa indicaram que as misturas usando ligante convencional apresentaram afundamento da trilha de roda inferior ao limite de 5% após 30 mil ciclos. Cada ciclo computa o contato do pneu sobre a placa de asfalto (para cada mistura foram elaboradas duas placas, com diâmetros de 12,5 mm e de 19 mm) num movimento de ida e volta, a uma freqüência de 1 Hz.

A pesquisa indicou também que pequenas variações acima do teor de projeto Marshall (método de avaliação adotado nesses casos) podem comprometer o comportamento das rodovias quanto à deformação. As misturas com AMB e asfalto modificado por polímero (SBS) mostraram-se mais resistentes ao afundamento em trilha da roda. Recomenda-se ainda maior energia de compactação para pavimentos asfálticos em rodovias de grande tráfego. Não ficou evidenciado pelos dados do estudo que o uso de materiais mais ou menos viscosos trariam vantagens quanto à deformação permanente. Ou seja, a comparação entre os ligantes convencionais não agregou dados definitivos nesse sentido. A variação de diâmetros também não mostrou superioridade entre 12,5 mm e 19 mm.

Normatização brasileira para dimensionamento de pavimentos

• 1966: Método adaptado pelo engenheiro Murillo Lopes de Souza, baseado no CBR, do Corpo de Engenheiros do Exército Norte-americano
• 1981: Método de Projeto de Pavimentos Flexíveis (MPPF),  elaborado pelo extinto DNER
• …2010: Não houve novas normatizações

Métrica 3: Temperaturas de preparação de asfaltos

As misturas asfálticas produzidas a quente são conseguidas em processos cuja temperatura varia entre 140 C e 170 C, enquanto as misturas a frio ocorrem em temperaturas ambientes, o que pode representar um gradiente entre 20 C e 50 C. Pois cinco pesquisadores da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) propuseram um meio termo: a adoção de temperaturas entre 105 C e 135 C, consideradas mornas. A iniciativa dos especialistas gaúchos foi uma tentativa de validar, em condições brasileiras, a tecnologia conhecida como Mistura Asfáltica Morna ou WMA, sigla em inglês de Warm Mix Asphalt.

Segundo Luciana Rohde, Jorge Ceratti, Washington Nunez, Diego Treichel e Thiago Rozek, a aplicação do WMA tem sido estudada em países como França, Estados Unidos e Inglaterra, mas a primeira implementação significativa em rodovias públicas aconteceu em 1999, na Alemanha. Cinco anos depois, os norte-americanos executaram trechos de estradas na Flórida, seguidos de novas pavimentações na Carolina do Norte.

A WMA vem sendo adotada fora do Brasil e pode ser uma solução também viável por aqui. Além de reduzir a emissão de gases poluentes, as temperaturas “mornas” na produção de asfaltos levam à redução do consumo de energia. Outra vantagem é que elas podem permitir a abertura do tráfego mais rapidamente e permitir melhores condições de trabalho nas usinas e nos canteiros de obras.

O trabalho dos especialistas da UFRGS cita cinco métodos de produção de misturas asfálticas mornas: a adição de zeólitas sintéticas ou naturais, que criam um efeito de espuma no ligante, a inclusão de aditivos orgânicos como cera parafínica, que reduzem a viscosidade do ligante, e um sistema composto por dois ligantes, que introduz um ligante de menor rigidez e uma espuma de ligante mais rígida em diferentes estágios durante a usinagem do concreto asfáltico.

Aos três sistemas os pesquisadores acrescentam a produção de concreto asfáltico com uma emulsão especial modificada com aditivo a base de enxofre e a produção com secagem parcial dos agregados, processo conhecido como EBE ou asfalto de baixa energia. Foram exatamente essas duas últimas as tecnologias de WMA avaliadas no Brasil. A experiência teve como meta desenvolver técnicas de dosagem para a formulação e utilização de misturas asfálticas em temperaturas intermediárias, de aproximadamente 100 C.

O experimento avaliou ainda a adição de 0,3% de uma zeólita natural sobre o peso total de ligante mais agregado e com temperaturas de mistura entre 100 C e 120 C e de compactação entre 80 C e 100 C. Como agregado, a pesquisa adotou rocha basáltica geralmente usada em pavimentações no Rio Grande do Sul e areia de rio e cal hidratada. Os ligantes incluíram o CAP 50/70 e uma emulsão asfáltica.

Os resultados do trabalho dos cinco especialistas indicaram que as técnicas avaliadas por eles permitem adotar o WMA com temperaturas intermediárias ao redor de 100 C, tendo como produto final misturas asfálticas com características mecânicas compatíveis com as observadas para a mistura asfáltica a quente.

Os dados sobre espessura

• Nenhuma das misturas com ligantes convencionais apresentaram afundamento da trilha de roda inferior ao limite de 5% após 30 mil ciclos
• Variações dentro do permitido em usinas (até mais de 0,3% de ligante) mostram-se prejudiciais, caso sejam aplicadas em vias de tráfego pesado
• Não foi possível estabelecer uma superioridade entre misturas asfálticas com 19 mm sobre as de 12,5 mm de diâmetro máximo

O que pensa o mercado
As três métricas destacadas nessa coluna foram apresentadas por especialistas do setor de pavimentação no segundo semestre do ano passado, durante o 6° Congresso Brasileiro de Rodovias e Concessões, promovido pela Associação Brasileira de Concessionárias de Rodovias (ABC&R). Mas, apesar das vantagens apresentadas nos testes, as tecnologias seriam atrativas para os empreiteiros, concessionários e fabricantes de equipamentos do setor? Essa é a questão que o Métrica Industrial abordará na próxima edição.

Vantagens do asfalto “morno” (temperatura média de 100 C°)

• Consumo energético pode ser reduzido em até 50%
• Emulsão asfáltica modificada pode permitir produção de concreto asfáltico com redução de até 38C, o que reduziria o consumo energético em 55%, gerando uma diminuição de até 45% na emissão de dióxidos de carbono e dióxidos de enxofre.
• Eurovia aplicou 50 mil t de concreto asfáltico com adição de zeólita até 2005
• Teores de aditivos orgânicos redutores de viscosidade têm variado entre 0,8% e 4% da massa do ligante asfáltico