Avaliação do desempenho da reciclagem de pavimento com adição de cimento: estudo de caso da rodovia SC-355

Abstract

No Brasil, ainda não há em vigência um método empírico-mecanístico de dimensionamento para pavimentos semirrígidos. Os desafios no sentido de se projetar e/ou recuperar estruturas de pavimentos que apresentem um melhor desempenho no tempo, apontam para a necessidade de obtenção desse método. Neste contexto, esta pesquisa tem como objetivo acompanhar e monitorar o desempenho funcional e estrutural de três segmentos abertos ao tráfego em dezembro de 2013, localizados na rodovia SC-355, nos municípios de Jaborá e Concórdia, no Oeste Catarinense. A rodovia foi restaurada empregando-se a técnica de reciclagem profunda (20 cm de revestimento mais base) com adição de 3% de cimento e 15% de agregado virgem para correção granulométrica, ambos em termos de peso seco da mistura reciclada. Sobre a camada reciclada foi executado um tratamento superficial simples, seguido da aplicação do revestimento composto por uma camada de massa fina de 2,0 cm de espessura e de uma camada de concreto asfáltico usinado a quente com 5,0 cm, ambas misturas modificadas com borracha. Em decorrência da rigidez alcançada pela camada reciclada, a estrutura do pavimento assim restaurada pode ser enquadrada como de comportamento semirrígido. Previamente a esta pesquisa, na fase de execução, os materiais foram caracterizados em laboratório, com ênfase à caracterização do comportamento à fadiga da mistura reciclada, com o objetivo de se avaliar o desempenho do pavimento no tempo e se obter um fator campo-laboratório para estimativa da vida útil deste tipo de estrutura de pavimento em novos projetos. Além de ser efetuada análise de dados obtidos em levantamentos que precederam a este estudo (realizados em 2013), foram, ainda, realizados novos levantamentos (em 2016, 2017 e 2018) que abrangeram inventário de defeitos, medidas de afundamento de trilha de roda, atrito, irregularidade longitudinal e deflexão com equipamento Falling Weight Deflectometer. Além desses levantamentos, em 2019 foi realizada uma contagem quantitativa e classificatória dos veículos com o intuito de se atualizar o número de solicitações equivalentes ao eixo padrão de 8,2 tf que solicitam a rodovia no período de projeto (pela metodologia da American Association of State Highway and Transportation Officials e United State Army Corps of Engineers). A partir da análise temporal dos indicadores de desempenho do pavimento (porcentagem de área trincada, trilha de roda, irregularidade e deflexão), pode-se afirmar que a estrutura do pavimento reciclado vem apresentando um desempenho muito bom, pois após 5 anos de atuação do tráfego, os segmentos apresentaram zero por cento de área trincada por fadiga (conforme previsto pelo modelo de fadiga desenvolvido para a camada reciclada), irregularidade longitudinal (International Roughness Index) abaixo de 2,2 m/km e trilha de roda inferior a 2 mm. A continuidade do monitoramento dos segmentos e o desempenho observado em campo aliado à previsão de vida útil do pavimento (estimada a partir do modelo de fadiga da mistura reciclada), indicam que os resultados obtidos possibilitarão a definição da função de transferência laboratório/campo e que poderão contribuir com a Rede de Tecnologia do Asfalto para o desenvolvimento de um método de dimensionamento de pavimentos semirrígidos para o Brasil.

Abstract: In Brazil, there is still no empirical-mechanistic design method for semi-rigid pavements. The challenges of designing and/or recovering pavement structures that have a better performance over time, point to the need to obtain this method. In this context, this research aims to monitor the functional and structural performance of three segments open to traffic in December 2013, located on the SC-355 highway, in the municipalities of Jaborá and Concórdia, in western Santa Catarina. The highway was restored using the deep recycling technique (20 cm of base more coating) with the addition of 3% cement and 15% virgin aggregate for granulometric correction, both in terms of dry weight of the recycled mixture. A simple surface treatment was applied on the recycled layer, followed by application of the coating composed of a 2,0 cm thick thin mass layer and a 5,0 cm hot mix asphalt concrete layer, both with rubber-modified asphalt mixtures. Due to the stiffness achieved by the recycled layer, the pavement structure thus restored can be classified as having a semi-rigid behavior. Prior to this research, in the execution phase, the materials were characterized in the laboratory, with emphasis on the characterization of the fatigue behavior of the recycled mixture, with the objective of evaluating the performance of the pavement in time and obtaining a field-laboratory factor to estimate the useful life of this type of pavement structure in new projects. In addition to analysis of data obtained in surveys that preceded this study (conducted in 2013), further surveys of defects, rutting of wheel track, friction, longitudinal irregularity and deflection measured with Falling Weight Deflectometer (carried out in 2016, 2017 and 2018). In addition to these surveys, in 2019 a quantitative and classificatory counting of vehicles was carried out in order to update the number of requests equivalent to the standard axis of 8,2 tf (using the American Association of State Highway and Transportation Officials and United State Army Corps of Engineers methodology) that request the highway during the project period. From the temporal analysis of the pavement performance indicators (percentage of cracked área, wheel track, irregularity and deflection), it can be said that the strcuture of the recycled pavement has been performing very well, because after 5 years of operation traffic, the segments presented zero percent of área cracked by fatigue (as predicted by the fatigue model developed for recycled layer), longitudinal pavement roughness (International Roughness Index) below 2,2 m/km and rutting less than 2 mm. The continuity of the segment monitoring and the performance observed in the field together with the prediction of the pavement?s useful life (estimated from the fatigue model of the recycled mixture), indicate that the results obtained will enable the definition of the laboratory/field transfer function and that will be able to contribute with the Asphalt Technology Network for the development of a method for design semi-rigid pavements for Brazil.