PT96651A

PT96651A - Revestimento multicamadas para estradas e processo para a sua realizacao

Info

Publication number: PT96651A
Application number: PT96651A
Authority: PT
Inventors: Maurice Vivier
Original assignee: Lefebvre Jean Ets
Priority date: 1990-02-02
Filing date: 1991-02-01
Publication date: 1991-10-31
Also published as: CA2035362C; ES2042341T3; DE69100133D1; ATE90982T1; DE69100133T2; US5106228A; EP0440562A1; DK0440562T3; EP0440562B1; FR2657902B1; CA2035362A1; FR2657902A1

Description

-1-

ENTREPRISE JEAN LEFEBVRE "REVESTIMENTO MULTICAMADAS PARA ESTRADAS E PROCESSO PARA A SUA REALIZAÇÃO" A presente invenção refere-se ao domínio dos revestimentos de estradas, em especial estradas cujas fundações se fissu-ram. A fissuração de contracção das estradas com fundação se-mi-rígida constitui um inconveniente que trava o desenvolvimento deste tipo de estruturas, cujo interesse técnico e económico é por outro lado certo. Este fenómeno indesejável produz-se em especial para as estradas que compreendem fundações tratadas com ligantes hidráulicos e uma camada de rodagem constituída por revestimento a quente.

Tem sido encaradas diferentes soluções para retardar ou impedir a subida, para as camadas superiores do pavimento, da fissuração provocada pela retracção térmica das fundações.

Um primeiro aperfeiçoamento consiste em interpor uma membrana betuminosa, com uma espessura de 2 a 3 mm, entre a camada de rodagem e o suporte. No caso de uma estrada nova, o suporte é constituído por gravilhas tratadas com ligantes hidráulicos. No caso de uma estrada fissurada existente que compreende gravilhas tratadas com ligantes hidráulicos, o suporte é constituído pelo revestimento existente.

Os betumes usados para a membrana betuminosa podem ser -2-

betumes puros ou betumes modificados por adição de substâncias macromoleculares.

Um inconveniente deste tipo de procedimento é que, quando da colocação do primeiro tapete de revestimento a quente sobre a membrana betuminosa, mesmo'.areada, esta funde e passa por percolação de baixo para cima deste tapete, embora a sua espessura diminua fortemente até desaparecer quase totalmente se a temperatura do revestimento for excessiva. A capacidade de retardar a subida das fissuras fica então consideravelmente diminuída, porque um tapete de revestimento, mesmo fortemente enriquecido com ligante betuminoso na sua base, ê evidentemente menos deformável do que uma camada de ligante puro.

Uma melhoria suplementar foi depois introduzida pela aplicação entre a membrana betuminosa atrás referida e a camada de rodagem ou uma camada de ligação, de uma membrana realizada por desenrolamento de um tecido não urdido ou por enredamento no local de fios sintéticos com um doseamento muito forte. Este processo permitiu retardar a subida das fissuras, mas a sua realização é delicada e portanto dispendiosa.

Os inventores da presente invenção descobriram agora um novo meio que permite impedir a percolação inversa do ligante que constitui a membrana betuminosa quando da aplicação do revestimento a quente que forma a camada de rodagem. A presente invenção tem por objecto um novo revestimento multicamadas para as estradas, em especial para as estradas cujas fundações se fissuram. -3- // // / -.J& Δ presente invenção tem também por objecto um processo de realização deste revestimento. 0 revestimento multicamadas segundo a presente invenção compreende uma membrana betuminosa aplicada na fundação da estrada e uma camada de rodagem ou uma camada de ligação. Ê cara-cterizado por compreender além disso pelo menos uma camada de revestimento a frio, entre a membrana betuminosa e a camada de rolamento, ou uma camada de ligação. É claro que, se o estado de superfície do suporte o exigir, aplicar-se-á uma camada de nivelamento sobre o referido suporte, antes de aplicar a membrana betuminosa. A camada de revestimento vazada a frio é constituída por um ligante betuminoso e um granulado cuja dimensão máxima das partículas se mantém inferior a cerca de 10 mm. 0 granulado é de preferência uma areia moída e, mais particularmente, uma areia 0/6, 0/4 ou 0/2. A espessura da camada de revestimento vazada a frio está compreendida entre 3 e 12 mm. Ela é função essencialmente da granulometria da areia. Assim, para uma areia 0/2, a espessura é da ordem de 3 a 5 mm; para uma areia 0/4, é de 5 a 7 mm; para uma areia 0/6, é de 7 a 10 mm. A camada de revestimento vazado a frio pode ser uma mo-nocamada. Pode também ser uma camada dupla. 0 ligante bituminoso contém essencialmente um betume. 0 betume é escolhido entre os betumes puros, de preferência entre os betumes de graus 60/70, 80/100 e 180/220. O betume utilizado pode ser um betume modificado por -4-

adição de copolímeros termoplásticos, por mistura directa a quente de betume puro e de copolímero, ou por mistura indirecta a frio de emulsão de betume puro e de dispersão aquosa de copolímero, no momento da fabricaçao do revestimento a vazar.

De preferência, utilizar-se-ão copolímeros de etileno--acetato de vinilo (EVA) ou polímeros tri-sequenciados de esti-reno-butadieno-estireno (SBS) ou metacrilato de etileno (EMA).

Mas poderão também utilizar-se os copolímeros bi-sequen-ciados de borracha de estireno e butadieno (SBE) e os copolímeros acrílicos, bem como diversas misturas destes copolímeros. 0 teor de copolímero é, no máximo, igual a cerca de 5%, em peso. A adição de tais copolímeros tem como efeito uma rejeição menor quando se poe em serviço, uma melhor ligação do li-gante ao granulado, uma resistência maior à salmoura, uma redução da sensibilidade ao calor e ao frio, uma maior coesão, bem como uma maior aptidão para a deformação.

Uma carga mineral pode eventualmente completar a granu-lometria dos granulados, por exemplo um po de rocha moída, de preferência calcário, cimento, fibras de rocha natural ou artificial. 0 teor dessa carga mineral é inferior a 10%.

Numa variante da presente invenção, o ligante betuminoso contém além disso fibras sintéticas. As fibras utilizadas são fibras orgânicas de síntese ultrafinas (alguns decitex) e relativamente compridas (4 a 8 mm). Elas são escolhidas em função do modulo de elasticidade do material de que são feitas, a fim de obter um revestimento fibroso cuja deformabilidade é compatível

com a do suporte no qual sera aplicado. As fibras de pequeno modulo de elasticidade serão utilizadas para as estradas mais deformáveis. A proporção de fibras está vantajosamente compreendida entre 0,05 e 3%, em peso. Esta proporção pode ser muito baixa, mas tendo em conta e extrema finura destas fibras, o seu numero por metro quadrado de revestimento é considerável, o mesmo sucedendo com o comprimento da rede que elas constituem. A membrana betuminosa aplicada no suporte pode ser uma simples membrana constituída essencialmente por um betume puro.

De preferência, esta membrana ê constituída por um betume modificado por adição de um composto macromolecular, por exemplo um copolímero de etileno-acetato de vinilo (EVA) ou um copolímero de estireno-butadieno-estireno (SBS). Tais membranas estão descritas, por exemplo, na patente de invenção francesa NQ 2 183 618 e no seu certificado de adição N2 2 268 113. O teor máximo de copolímero é imposto pela viscosidade limite do betume modificado até à qual ele se escoa por uma rampa de espalhamento calefactora e isolada termicamente, mantendo-se a uma temperatura inferior â temperatura de.degradação do copolímero. A título de exemplo de composição utilizável para elaborar uma membrana betuminosa, pode citar-se a composição seguinte: betume 80/100 Copolímero EVA Dopante 80% (em peso) < 20% (em peso) (em peso) cerca de menos de 0 - 3%0

-6- A espessura da membrana betuminosa está vantajosamente compreendida entre 1 e 5 mm.

Convêm recordar nesta altura que a composição precisa da membrana betuminosa, bem como o seu modo de aplicação, não são de modo nenhum críticos no quadro da presente invenção. Assim, a referida membrana betuminosa pode ser aplicada a quente, ou então espalhada a frio, sob a forma de uma emulsão betuminosa. A membrana betuminosa pode ser vantajosamente revestida, de uma maneira clássica, quando de uma operação de areamento, por partículas finas, por exemplo de ardósia ou por areia de po-lidura com pó de pedra.

Observar-se-á,no entanto, que uma tal operação de areamento ou de aplicação de gravilha nao é obrigatória. Com efeito é perfeitamente possível fazer circular o camião de espalhamento do revestimento vazado a frio directamente sobre a referida membrana, com a condição de se molhar permanentemente os pneumáticos do camião, para evitar a colagem da membrana. A natureza exacta das camadas de rodagem ou de ligação não ê crítica. Elas são realizadas, de uma maneira já conhecida, por exemplo sob a forma de uma camada superficial, de um revestimento a quente ou de um revestimento vazado a frio. No caso particular de um revestimento a quente subjacente, a camada de revestimento vazada a frio constitui um anteparo térmico e mecânico que se opõe â percolação inversa da membrana neste revestimento.

c -Ί Α camada de rodagem ou de ligação pode também ser constituída por um revestimento vazado a frio contendo um betume modificado ao qual se juntaram eventualmente fibras sintéticas. 0 revestimento segundo a presente invenção pode ser aplicado sobre qualquer suporte de estrada. É particularmente útil para as estradas cujo suporte sofre uma fissuração, qualquer que seja a origem da fissuração. Pode tratar-se em especial das fissurações activas provenientes de um fenômeno de contracção térmica. 0 suporte pode, por exemplo, ser constituído por lajes de betão separadas por juntas de dilatação. 0 revestimento é particularmente útil para as estradas com fundação semi-rígida tratadas com ligantes hidráulicos e para as estradas de betão de cimento. O processo de realização de um revestimento multicama-das segundo a presente invenção é caracterizado por consistir em aplicar sucessivamente no pavimento uma camada de um ligante betuminoso espalhado a quente ou então a frio sob a forma de emulsão, uma camada de revestimento vazado a frio e depois uma camada de rodagem ou uma camada de ligação. Cada uma destas camadas é aplicada pelos processos clássicos. A presente invenção é ilustrada de maneira nãò limitativa pelos exemplos seguintes.

Os Exemplos 1 e 2 são exemplos de preparação de composições destinadas a constituir a camada de revestimento vazada a frio. EXEMPLO 1

Utilizou-se como ligante betuminoso o Mobilplast'^·' comer cializado pela requerente, contendo 95%, em peso, de betume 80/ /100 emulsionável, e 5%, em peso, de um copolímero EVA 33/45.

Preparou-se uma emulsão com a composição seguinte, expressa em Kg: ír) Ligante Mobilplast'“' 600 Agente emulsionante 9 HC1 (d=1 ,19) 2,15 Água 400

As características desta emulsão são as seguintes: -PH 2 a 3,5 -viscosidade Engler -refugo no crivo de 2 a 6 graus -0,630 mm menos de 1 % -0,160 mm menos de 0,25% -índice de rotura LCPC superior a 160 -diâmetro médio 2 a 4 micrometros -sedimentação a 7 dias inferior a 5% A composição destinada a formar a camada de revestimento vazada a frio foi preparada amassando a mistura seguinte, na qual as proporções estão expressas em partes em peso: -mistura inicial 100 -areia moída 0/2 mm 99% em peso -cimento CPA 55 1 % em peso ί -¾..... -9- / -água de molhamento 7,5 -emulsão a 60% 25 -dopante puro 0,2 -fibras de poliéster 0,2 -ligante residual 15 EXEMPLO 2

Utilizou-se a emulsão preparada no exemplo 1 e preparou--se a composição seguinte, da mesma maneira que no exemplo 1: -Mistura mineral 100 -areia moída 2/4 mm 34%, em peso -areia moída 0/2 mm 65%, em peso -CPA 55 1%, em peso -Água de molhamento 8 -Emulsão a 60% 20 -Dopante puro 0,2 -Fibras de poliéster 0,2 -Ligante residual 12 EXEMPLO 3

Ensaios de contracção-flexão

Efectuaram-se ensaios de contracção-flexão numa proveta que reproduz um revestimento multicamadas segundo a presente invenção e em provetas de revestimentos testemunhas. O ensaio consiste em seguir a velocidade de subida de nina fissura através dos diferentes revestimentos.

Cada proveta representativa do complexo suporte + revestimento e submetida, em condições de temperatura constante (5°C), a duas solicitações, simultaneamente: - uma tracção longitudinal contínua lenta, simulando uma contracção térmica, - uma flexão vertical cíclica, com a frequência de 1 Hz, simulando o tráfego. A progressão da fissura ê seguida por intermédio de uma rede de fios condutores. 0 ensaio permite estimar, nestas condições, diferentes características ligadas à eficácia do complexo estúdado (aparição da fissura, velocidade de propagação, tempos de fissuração completa do complexo).

Na fig. 1 está representado um esquema da máquina utilizada: (1) representa (2) representa (4) representa (5) representa pneumático com passeio (7) representa (8) representa (9) representa a armação da máquina, os eixos de rotação das placas em L (3), lâminas flexíveis, a travessa superior de reacção do macaco regulável (6), rodízios, as placas de apoio, a regulação do curso do macaco pneumático (6), (10) representa as bielas de transmissão de flecha âs placas (3), (11) representa o macaco de tracção de parafuso e a circulação de esfera, (12) representa as placas de base fixadas por parafusos nas placas em L (3) (espessuras variáveis conforme a espessura das provetas), (13) representa a colagem da proveta nas placas de base (12), (14) representa a camada de 1,5 cm de betão betuminoso com enxofre prefissurada, simulando a antiga estrada fissurada, (15) representa a pré-fissura (folha de cartão), (16) representa a interface eventual (geotêxtil, membra na, pontes), (17) representa o corpo de proveta, isto é, a camada de rolamento, (18) representa a placa de aperto colada, que proibe movimentos verticais das extremidades da proveta, permitindo no entanto um movimento horizontal (em relação às placas de base),e (19) representa a rede de detecção de fissura.

As provetas a ensaiar foram preparadas na mesa de com-pactação em placas de 400 x 600 x e (mm), sendo e a espessura, são constituídas pelas camadas seguintes: a - camada de suporte pré-fissurada de areia, betume, enxofre, com uma espessura de 15 mm; b - eventualmente sistema a estudar; c - camada de rodagem padrão de betão betuminoso testemunha 0/10, adiante designada por BB 0/10, geralmente com a es- -12- pessura de 6 cm e obedecendo à formula seguinte: 35% de areia 0/2 Pont de Colonne 22% de areia 2/6 " 40% de areia 6/10 " 3% de finos calcários 6,3% de betume 60/70.

Serrou-se cada uma das placas para fornecer três provetas de ensaio com as dimensões 560 x 110 x e. Cada proveta recebe uma rede de fios condutores que faz parte do sistema de seguimento da fissura. A proveta é depois colada em duas meias--placas (de alumínio) e fixada na máquina, de acordo com o esquema da fig. 1.

Para uma descrição mais pormenorizada do processo e do dispositivo de medição utilizados, faz-se referência a "Reflec-tive Cracking in Pavement, Assessment and Control", editado pela Conferência realizada em Liège na Bélgica, em 8, 9 e 10 de Maio de 1989, que relata a conferência de J.H. Vecoven, L.R.P.C. d'Autun, intitulada: "Methode d'étude de systemes limitant la remontée de fissures dans les chaussées".

Foi estudado um complexo de suporte + revestimento complexo segundo a presente invenção no quadro desta experiência, por comparação com três complexos testemunhas. As suas constituições estão indicadas no Quadro I seguinte. -13- /

QUADRO I

Amostra Ns Natureza das camadas Espessura 1 BB 0/10 4 cm 2 BB 0/1 0 8 cm 3 Areia revestida 2 cm BB 0/10 6 cm 4 membrana betuminosa revestida 0,5 cm vazada a frio 0/4 (Exemplo 2) 1,2 cm BB 0/10 6 cm O comportamento no decurso do ensaio dos sistemas a ensaiar pode decompor-se assim: - Período sem fissura (desde a origem atê ao instante de escorvamento); - Aparecimento da fissura no fundo da camada (instante de escorvamento); - Período de subida da fissura; - Rotura rápida do sistema (instante de fissuração total ).

Os resultados para cada sistema estudado estão representados no gráfico da fig. 2, que fornece a progressão da fissura em função do tempo. A espessura fissurada (E), em mm, é posta em ordenadas. O tempo de fissuração T, em minutos, é posto em abscissas.

Cada curva corresponde ao comportamento médio de duas provetas. O numero associado a cada curva e o numero da amostra correspondente. -1 0 ensaio, embora simulando as solicitações a que fica submetido o pavimento, apenas pode ser interpretado como estabelecendo comparações com sistemas testemunhas conhecidos. As testemunhas utilizadas neste estudo são betões betuminosos 60/70 colados no seu suporte fissurado (amostras e curvas N9s 1 e 2) e um sistema de betão betuminoso 60/70 + areia rica/betume 80/ /100, também colada no seu suporte (amostra e curva N9 3).

Quando se observam as curvas da fig. 2, nota-se que os tempos de escorvamento são bastantes semelhantes. As testemunhas e o sistema segundo a presente invenção parecem ter um compor- / tamento bastente prõximo nesta fase.

Em contrapartida, quando se considerar a primeira fase de propagação da fissura (os dois primeiros centímetros), as velocidades médias de fissuração são notavelmente diferentes: - processo bicamada: 6 mm/h - processo membrana-caIda de cimento 4 mm/h Comparando o sistema segundo a presente invenção e os sistemas testemunhas, parece que os sistemas segundo a presente invenção apresentam uma melhor resistência à propagação da fis-suraçao.

Claims

REI V I N D I CAÇÕES 1. - Revestimento multicamadas para uma estrada que com preende uma infra-estrutura ou fundação que sofre fissurações, constituído por uma membrana betuminosa aplicada sobre a fundação e uma camada de desgaste ou uma camada de ligação, caracte-rizado por compreender, entre a membrana betuminosa e a camada de desgaste ou de ligação, pelo menos uma camada de revestimento vazada a frio.
2. - Revestimento multicamadas de acordo com a reivindi cação 1, caracterizado por a membrana betuminosa ser constituída por betume puro ou betume modificado por copolímeros termoplásticos.
3. - Revestimento multicamadas de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 e 2, caracterizâdo por a camada de revestimento vazada a frio conter um ligante betuminoso e um granulado cuja dimensão máxima das partículas é inferior a cer ca de 10 mm.
4. - Revestimento multicamadas de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o granulado ser escolhido entre as areias moídas.
5. - Revestimento de acordo com uma qualquer das reivindicações 3 ou 4, caracterizado por o ligante betuminoso conter um betume puro.
6. - Revestimento multicamadas de acordo com uma qualquer das reivindicações 3 a 5, caracterizado por o ligante betuminoso conter um betume modificado por adição de pelo menos um copolímero.
7. - Revestimento multicamadas de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o copolímero ser escolhido entre os copolímeros de etileno-acetato de vinilo, os copolímeros tri-sequenciados de estireno-butadieno-estireno, os copolímeros de borracha bi-sequenciada de stireno-butadieno (SBR), os copo— límeros acrílicos, bem como as suas misturas. -17- • .%
8. - Revestimento muiticamadas de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizado por a camada de revestimento vazada a frio conter fibras sintéticas.
9. - Revestimento multicamadas de acordo com uma. qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizado por compreender uma camada de nivelamento entre o suporte e a membrana betuminosa.
10. - Processo para a realização de um revestimento de uma estrada de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 9, visando retardar a propagação das fissuras das fundações através do revestimento, caracterizado por consistir em aplicar sucessivamente sobre a fundação da estrada eventualmente revestida com uma camada de nivelamento: - uma camada de ligante betuminoso, - a frio, uma camada de uma composição contendo um ligante betuminoso e um granulado, - uma camada de desgaste ou de ligação.
11. - Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a camada de desgaste ou de ligação ser aplicada a quente. Lisboa, 01 de Fevereiro de 1991 O Agente Unauí da Hropfiedade Industrial