UTILIZAÇÃO DE GEOTÊXTIL IMPREGNADO COM ASFALTO
NA RESTAURAÇÃO DE PAVIMENTOS AEROPORTUÁRIOS
Fernando Wickert – PG
Divisão de Engenharia de Infra-Estrutura Aeronáutica
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RESUMO
O presente trabalho tem como finalidade investigar a utilização de geotêxteis não tecidos em obras de
restauração de pavimentos flexíveis. A vida útil de um pavimento, prevista em projeto, pode ser reduzida em
decorrência do surgimento de trincas, que poderão ser originadas por tráfego pesado, variações de
temperatura, condições pluviométricas e outros fatores. Como medida de restauração, geralmente é feita a
aplicação de uma nova camada de concreto asfáltico sobre o pavimento trincado. O uso de geotêxtil como
camada intermediária entre estas camadas tem a finalidade de aumentar a vida útil do pavimento. Este tipo de
solução tem se mostrado eficiente, pois o geotêxtil provoca um redirecionamento da trinca com a repetição da
carga, fazendo com que a concentração de tensões na extremidade da trinca, que é transferida para a camada
superior, seja atenuada. Aborda-se, portanto, o fenômeno da reflexão de trincas em pavimentos flexíveis
aeroportuários, as funções do geotêxtil como sistema anti-reflexão de trincas e a técnica para instalação do
geotêxtil impregnado com asfalto.
ABSTRACT
The present work has as purpose to investigate the geotextile use in works of restoration of flexible pavements.
The useful life of a pavement, foreseen in project, it can be reduced due to the appearance of cracks, that can be
originated by heavy traffic, temperature variations, pluvial conditions and other factors. As restoration measure,
it is usually made the application of a new layer of asphalt concrete on the cracking pavement. The geotextile
use as intermediate layer among these layers has the purpose of increasing the useful life of the pavement. This
solution type has been showing if efficient, because the geotextile provokes a change of course of the crack with
the repetition of the load, doing with that the concentration of tensions in the extremity of the crack, that is
transferred for the superior layer, be lessened. It is approached, therefore, the phenomenon of the reflection of
cracks in recuperated flexible pavements in airports, the functions of the geotêxtil as system anti-reflection of
cracks and the technique for installation of the geotextile impregnated with asphalt.
1. INTRODUÇÃO
O presente trabalho visa discutir a aplicação de geotêxtil na restauração de pavimentos aeroportuários.
A presença de trincas na superfície de um pavimento, além de causar um efeito estético desagradável
aumenta os cuidados e os custos de manutenção nos pavimentos. O trincamento diminui a qualidade
funcional do pavimento, acelerando a queda do nível de serventia deste. Este efeito invalida quaisquer
previsões de desempenho convencionais e requer um modelo confiável para fins de dimensionamento
(Rodrigues, 1998).
A solução tradicional para estes problemas é a aplicação de uma camada nova de revestimento, mas
esta solução pode não ser duradoura. Devido à superposição de camadas asfálticas, com o passar do
tempo, as trincas das camadas antigas começam a reaparecer devido à reflexão ou a propagação destas
pelas camadas. Este fenômeno pode ser amenizado pela aplicação de uma maior espessura de
revestimento ou com a utilização de camadas anti-reflexão de trincas entre a camada antiga e a nova
camada do pavimento. Destaca-se que a integridade do revestimento é fundamental para a segurança
operacional das aeronaves.
Na América do Sul, esta técnica vem sendo utilizada desde a década de 70. A partir da década de 80,
entretanto, é que começaram a haver, de fato, grandes avanços técnico-científicos dessa aplicação em
nosso continente, com a realização de diversas pesquisas de campo e laboratório. O início dessa
tecnologia em grande escala ocorreu na década de 90. No Brasil o maior exemplo da aplicação desta
técnica em pavimentos aeroportuários foi no Aeroporto Internacional do Rio de Janeiro, em 1993.
2. REFLEXÃO DE TRINCAS
As misturas betuminosas são muito utilizadas nos pavimentos como camada de revestimento, devido
às suas diversas características; entretanto, com a solicitação imposta pelo tráfego e ou pela ação de
fatores climáticos, com o passar do tempo atingem sua vida útil, cuja degradação normalmente é
demonstrada pelo seu nível de trincamento.
O trincamento de um pavimento é o maior responsável pela diminuição de sua vida útil, demonstrado
pelo fato de que todas as medidas de manutenção ou restauração estrutural desses pavimentos são
determinados em função da extensão e severidade dessas trincas.
Desta forma, sempre que se elabora um projeto de restauração de um pavimento devemos levar em
consideração a natureza das trincas, as características estruturais do pavimento, as condições
climáticas e o tráfego.
O tempo que a trinca leva para aparecer na superfície do pavimento aumenta com o aumento da
espessura da camada de revestimento ou com o uso de camadas anti-reflexão de trincas. As principais
forças dirigidas para o início e propagação das trincas são:
• Cargas do tráfego;
• Variações de temperatura;
• Variações hídricas do solo;
• Defeitos construtivos.
De uma maneira geral, as origens do trincamento do pavimento estão ligadas a fadiga do revestimento
asfáltico. Uma mistura betuminosa, por mais flexível que possa parecer, guarda algumas
características de rigidez, especialmente quando o asfalto envelhece por oxidação ao longo do tempo.
O fenômeno da fadiga tem sido descrito como um processo de deterioração estrutural que sofre um
material quando submetido a um estado de tensões e de deformações repetidas, resultando em trincas
ou fraturas completas, após um número suficiente de repetições do carregamento.
O aparecimento de trincas na superfície de um pavimento traz conseqüências prejudiciais ao
desempenho estrutural e funcional do pavimento, tais como:
• Perda da impermeabilidade da superfície, permitindo a infiltração de água na estrutura e
causando uma perda na capacidade de suporte do solo e a abertura de panelas;
• Progressiva degradação do revestimento próximo à trinca, devido à concentração dos esforços
nos bordos da trinca, o que leva ao aumento da irregularidade;
• Aumento nas tensões verticais que atuam nas camadas subjacentes, devido à queda na rigidez
da camada.
Qualquer que seja o tipo de estrutura de pavimento, quer seja flexível, rígido ou semi-rígido, mesmo
bem projetados e bem construídos, esses se degradam com o passar do tempo, seja pela ação do
trafego ou pela ação de fatores climáticos, ou desses dois fatores conjuntamente. A reflexão de trincas
tem sido um dos problemas mais sérios de deterioração de pavimentos restaurados em todo o mundo,
merecendo um cuidado especial nos projetos.
3. CAMADA INTERMEDIÁRIA DE GEOTÊXTIL
A restauração de pavimentos trincados por meio do recapeamento simples por uma camada de
concreto asfáltico convencional tende a ser ineficaz quando o potencial para a reflexão das trincas
subjacentes é elevado. Este potencial cresce à medida que o tráfego se torna mais pesado, quando
maior for à rigidez do revestimento antigo trincado e quanto maior for a severidade das trincas
existentes. Neste contexto, surgiram e vêem sendo testadas diversas soluções, que se enquadram na
categoria de Sistemas Anti-Reflexão de Trincas (SART), e que têm por objetivo levar o pavimento
restaurado a vidas de serviço adequadas a custos menores que os resultantes do uso de espessas
camadas asfálticas no recapeamento convencional.
A aplicação de geotêxteis não-tecidos impregnados com asfalto como Camada Anti-Reflexão de
Trincas tem o objetivo de retardar a reflexão das trincas subjacentes. Este fenômeno de retardamento
da propagação das trincas ocorre, pois a estrutura geotêxtil/asfalto forma uma camada de
descontinuidade visco-elástica que minimiza a intensidade das tensões sobre a trinca existente no
momento de solicitação da carga de roda e/ou efeito térmico.
O sistema composto pelo geotêxtil impregnado com asfalto tem um comportamento rígido sob tensões
rápidas produzidas pelo tráfego, operações de pouso e decolagem, e quando sob tensões lentas de
origem térmica tem um comportamento dúctil.
3.1. Função do Geotêxtil
Quando utilizamos geotêxtil impregnado com asfalto como camada intermediária no recapeamento de
um pavimento, permite-se a aplicação de três a quatro vezes mais asfalto de imprimação sem risco de
exsudação, em comparação com a taxa de imprimação que é requerida no caso de um recapeamento
simples. Devido a este fato, obtém-se os seguintes benefícios (Rodrigues, 1998):
• Impermeabilização do pavimento contra a infiltração de águas pluviais, uma vez que os poros
da manta são praticamente preenchidos e ela não se rasga, mesmo após a reflexão das trincas;
• Aderência mais regular entre a camada de recapeamento e o pavimento subjacente, em vista
de uma distribuição mais uniforme de imprimação. Este fato leva a um melhor desempenho
global da camada de recapeamento.
Após o surgimento das trincas na superfície e seu posterior espalhamento, o pavimento permanecerá
impermeável, sendo que o geotêxtil não é danificado pela formação e crescimento das trincas. Sendo
assim, a formação de panelas e a geração de afundamentos de trilho de roda são evitadas ou inibidas,
podendo assim, o pavimento permanecer em uma condição funcional adequada por um maior período
de tempo.
Segundo Vilchez, 1996 e Rodrigues, 1998, há várias evidências experimentais mostrando que o
aumento da vida do pavimento sob a ação da reflexão de trincas quando é incluído o geotêxtil é
conseqüência da suspensão do processo de trincamento, no qual a dissipação de energia é desviada a
partir da formação de novas superfícies livres na zona crítica do recapeamento, fazendo com que a
trinca se propague horizontalmente na interface Geotêxtil-Asfalto.
Os geotêxteis são materiais cujo módulo de elasticidade é baixo e a deformação de ruptura é
relativamente baixa, em face do nível de deformações a que estarão sujeitos no pavimento. Em face
dessa baixa rigidez, o geotêxtil não tem qualquer contribuição como reforço estrutural contra
deformações plásticas ou no sentido de redução das deflexões do pavimento. O geotêxtil é capaz,
contudo, de bloquear a propagação e o crescimento de pequenas fissuras deixadas pela construção.
Apenas quando a trinca do pavimento antigo atingir uma abertura considerável é que se dará a sua
reflexão (Rodrigues, 1998).
3.2. Restauração do Aeroporto Internacional do Rio de Janeiro
O sistema de pistas 15° 33° começou a apresentar sinais de fadiga na cabeceira 15°, com o surgimento
de fissuras na superfície, oriundas de reflexão das juntas e trincas do pavimento rígido subjacente.
Como a integridade deste revestimento é fundamental para a segurança operacional das aeronaves,
ficou clara a necessidade de uma solução rápida, econômica e segura, que também contemplasse a
nova geração de aeronaves, com capacidade para 800 passageiros (Fernandes, 1994).
Neste caso, optou-se por usar geotêxtil impregnado com asfalto sobre o revestimento asfáltico
trincado, formando assim, uma camada de descontinuidade visco-elástica que inibe e retarda a
propagação de trincas, que também forma uma membrana com as boas características de
impermeabilidade. Estes fatores influem de maneira decisiva no aumento de vida útil do pavimento.
Com a utilização desta solução, foi eliminada a fresagem e a recomposição do PMQ (camada anticracking) existente no pavimento flexível. Em comparação com a solução de projeto previamente
estudado (PMQ), a utilização do geotêxtil como camada inibidora da propagação de trincas reduziu
em 72% o custo e em 84% o tempo de execução desta camada, o que gerou uma redução de 16% no
custo e 13% no tempo de execução global da obra.
4. TÉCNICAS PARA INSTALAÇÃO DO GEOTÊXTIL
Com relação às restrições de temperatura e às características físicas e mecânicas necessárias para o
uso de fibras em pavimentos, pode-se dizer que um geotêxtil não tecido que será utilizado como
camada intermediária deve contar com propriedades que contribuem para as seguintes funções
importantes:
• O geotêxtil deve absorver o ligante asfáltico, de maneira a se tornar uma membrana resistente
e impermeável, que impeça a penetração de água nas camadas subjacentes;
• Deve ser durável e resiliente sob a ação das cargas do tráfego;
• Durante a instalação, o geotêxtil deve ser capaz de resistir à temperatura de aplicação do
concreto asfáltico (150°C) e as solicitações mecânicas da instalação (sobrevivência).
A prática tem demonstrado que existem três aspectos decisivos para a obtenção de bons resultados em
restauração de pavimentos, utilizando geotêxtil como solução para inibição da propagação de trincas e
aumento de vida de fadiga de misturas asfálticas:
• Um projeto de restauração de pavimento adequado para a obra;
• A escolha do geotêxtil adequado;
• A correta instalação do geotêxtil.
4.1. Etapas de execução da obra
4.1.1. Levantamento planialtimétrico
No caso de pavimentos aeroportuários, deve-se reconstituir o graide, com o nível de regularidade
requerido para a operação aeroportuária, desenvolvendo-se a fresagem de acordo com a topografia.
Esta preocupação com o nivelamento e regularidade superficial, reside principalmente no fato de que,
o grau de abatimento de uma mistura asfáltica é um percentual em relação a sua espessura, portanto se
permitíssemos variações desta magnitude estaríamos transportando para a superfície tais defeitos, o
que conseqüentemente se refletiria na capa de rolamento.
Podemos imaginar o que aconteceria com a manta de geotêxtil aplicada sobre uma superfície com
macro-irregularidades podendo introduzir tensões de puncionamento ou regiões não aderidas nesta
interface.
4.1.2. Fresagem da camada antiga
A operação de fresagem além dos cuidados planialtimétricos, requer cuidados com o desgaste dos bits
das fresadoras, onde é de vital importância para a regularidade do pavimento fresado. A fresagem tem
o objetivo, além de manter o graide, de reduzir as trincas que estão no pavimento antigo.
Em pavimentos aeroportuários, principalmente nas áreas próximas as cabeceiras há uma grande
impregnação de borracha, proveniente dos pneus das aeronaves. Nesta camada, deve-se ter um
cuidado maior com a fresadora, pois durante a fresagem é promovida uma vulcanização nos encaixes
dos bits, travando-os ou impedindo-os desta movimentação, gerando deste modo, um grande desgaste
progressivo, acelerado e heterogêneo, causando assim heterogeneidade na fresagem do pavimento.
4.1.3. Limpeza da superfície fresada
Na atividade de fresagem, cerca de 5% do material não é retirado do local imediatamente, impondo
um complemento na limpeza. Este material fresado e não removido apresenta um comportamento
interessante, por se tratar de mistura betuminosa fragmentada ativada.
O atrito bit´s-pavimento gera calor, por conseguinte, ativa os glóbulos de betume, proporcionando
assim, pequena coesão visco-elástica. Deste modo, é imprescindível que sua retirada se processe o
mais rápido possível. Cabe lembrar que a varredura manual por mais eficiente e eficaz que possa ser
realizada tem baixa energia de remoção, sendo necessário em alguns casos uma varredura mecânica.
Todo o esforço com relação a limpeza tem como objetivo garantir uma perfeita aderência do geotêxtil
na superfície fresada, proporcionando uma interface ativa e eficaz. Para garantir uma resistência aos
esforços tangenciais impostos pelas aeronaves no toque, na desaceleração e frenagem deve-se ter uma
boa interação do sistema de camadas com a superfície fresada, garantida pela boa limpeza da camada
antiga.
4.1.4. Aplicação do ligante asfáltico – Primeira pintura
A execução da pintura de ligação pode ser feita através do caminhão espargidor ou de caneta
espargidora, dependendo da extensão do recapeamento. Os equipamentos devem estar em boas
condições para garantira uma perfeita taxa de aplicação do ligante. O primeiro banho da pintura de
ligação sobre a superfície, fresada e limpa, deve ser necessário para untar a superfície fresada e
promover condições de semi-saturação e aderência do geotêxtil.
4.1.5. Instalação do geotêxtil
O geotêxtil pode ser instalado manualmente ou mecanicamente, dependendo da extensão da
restauração. Ele deve ser bem esticado para evitar rugas. Após a aplicação do geotêxtil deve-se fazer
uma compactação, que pode ser feita com rolo de pneus, para eliminar as possíveis rugas
remanescentes do processo.
No caso aeroportuário deve-se ter um cuidado especial com a largura do geotêxtil, que deve ser
escolhida em função dos trens tipo médio das aeronaves, evitando que os transpasses não coincidam
com a biquilha e nem com as rodas mais atuantes das aeronaves.
O comprimento das bobinas também merece um cuidado especial, de modo a se evitar o alinhamento
entre faixas, ocasionando assim um ponto frágil.
4.1.6. Compactação sobre o geotêxtil
Esta compactação é feita para que haja uma penetração invertida da pintura de ligação no geotêxtil e
uma perfeita aderência do geotêxtil à capa asfáltica. A operação de rolagem deve ser feita de forma
que o asfalto não suba muito na superfície provocando aderências nos pneus do rolo compactador.
Após a rolagem deve ser feita uma inspeção visual para verificar possíveis rasgamentos ou
puncionamento acentuado no geotêxtil.
4.1.7. Aplicação do ligante asfáltico – Segunda aplicação
A segunda aplicação de ligante asfáltico é feita para se corrigir a taxa de asfalto residual final, que
deve ficar em torno de 1 a 1,2 L/m². No caso de excesso de aplicação nesta etapa, o geotêxtil deve ser
retirado, pois a extrapolação de ligante pode ocasionar uma lubrificação na interface, e não a
cimentação.
Decorrido o prazo de ruptura e cura da emulsão, a pista está pronta para receber as misturas asfálticas
subjacentes.
4.1.8. Salgamento da superfície
Após a aplicação da pintura de ligação, é recomendado o “salgamento” da superfície, que pode ser
efetuado com a própria mistura retirada da vibro-acabadora, executando-se apenas nas regiões de
passagens das rodas dos caminhões e esteiras da vibro-acabadora. Esta prática evita a aderência do
geotêxtil aos pneus do caminhão e à esteira da vibro-acabadora.
O salgamento deverá interagir com a massa asfáltica sobrejacente sem criar nenhum tipo de efeito
danoso.
4.1.9. Aplicação e compactação das camadas de misturas asfálticas
Depois de realizadas todas as etapas mencionadas acima, faz-se a aplicação e compactação do CBUQ
executando-se com os procedimentos tradicionais.
As juntas transversais e longitudinais devem ser previamente projetadas para não coincidirem com as
da manta do geotêxtil.
5. CONIDERAÇÕES FINAIS
Através da bibliografia estudada, chega-se a conclusão que a inclusão de um geotêxtil impregnado
com asfalto como camada intermediária no recapeamento de pavimentos asfálticas trincados tem o
efeito de retardar a reflexão de trincas, por meio de um processo conjunto de redução da deformação
máxima de tração devido à ação e redistribuição das tensões e pelo redirecionamento horizontal da
trinca. Este retardo da reflexão das trincas propicia um aumento considerável na sua vida de fadiga,
sendo que o pavimento mantém uma condição funcional adequada por um período maior de tempo.
Agradecimentos
O autor gostaria de agradecer a CAPES pelo apoio financeiro dado para a pesquisa através da bolsa de
mestrado.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Alexander, W. S. (1996) Geogrid Reinforced of Asphalt Overlays on Australian Airport Pavements –
Reflective Cracking in Pavements (RILEM). London.
Carmo, C. A. T., Lascale, D., Toyama, J. (2000) Análise do desempenho do geotêxtil na
repavimentação da rodovia sp-334 (rodovia Candido Portinari). Simpósio internacional de
manutenção e restauração de pavimentos e controle tecnológico, São Paulo, São Paulo, pp 621 632.
Cunha, G. D. da e Dantas, E. S. Restauração de Pavimento Aeroportuário. Informativo técnico
“Bidim Informa” nº 25.
Fernandes, S. M.; Maroni, L. G. e Rodrigues, P.E. (1994) Restauração do Pavimento da Pista de
Pouso e Decolagem 15° 33° do Aeroporto Internacional do Rio de Janeiro (AIRJ) com a
Utilização de Geotêxtil Não-Tecido. 28ª Reunião Anual de Pavimentação. Anais, Belo
Horizonte, MG.
Palma, S.L., Vieira, C.S., Ceratti, J.A., Nunez, W.P. (2000) Aplicação de geotêxteis em restauração de
pavimentos. Simpósio internacional de manutenção e restauração de pavimentos e controle
tecnológico, São Paulo, São Paulo, pp 298 - 312.
Rodrigues, L. G., Preussler, E. S., Rodrigues, R. M., Maroni, L. G., Marcon, A. F. (1991) Análise do
efeito de geotêxteis no recapeamento da rodovia DF - 003. 25a Reunião Anual de
Pavimentação, São Paulo, São Paulo, pp 2593 - 2614.
Rodrigues, R. M. (1998) Engenharia de Pavimentos. Divisão de Engenharia de Infra-Estrutura
Aeronáutica, Instituto Tecnológico de Aeronáutica. São José dos Campos, São Paulo - 1998.
Rodrigues, R. M. (1996) Metodologia para projeto de restauração de pavimentos por meio de sistemas
anti-reflexão de trincas. 30a Reunião Anual de Pavimentação, Salvador, Bahia, Vol. 3 – pp 1535
– 1561.
Rodrigues, R. M. (1998) Performance prediction model for asphalt overlays with geotextile interlays
on cracked pavements. Sixth International Conference on Geosynthetics. Atlanta, Georgia,
USA, pp 973 – 976.