Radiação ultravioleta contribui para a deterioração de estradas pavimentadas no Brasil

O Brasil é o quinto país do mundo em extensão territorial. Mais de 212 mil quilômetros de malha rodoviária pavimentada cortam seus 8,5 milhões km². Manter essas estradas em boas condições de uso é um desafio não apenas pela dimensão, mas pelas próprias características geográficas e climáticas brasileiras. Estudos recentes desenvolvidos em Minas Gerais apontam que é relevante o impacto dos raios solares na deterioração do asfalto, especialmente em locais com elevado índice de insolação, como é o caso do território nacional.
Conduzido pela professora do Departamento de Engenharia Química da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) Vanessa Lins e por sua aluna de doutorado, a engenheira civil do Departamento de Estradas de Rodagem de Minas Gerais (DER-MG) Maria de Fátima Amazonas, o projeto avalia os efeitos da radiação solar no envelhecimento do asfalto, utilizando testes acelerados de simulação da degradação. A partir daí, pretende-se compreender melhor o processo de deterioração do pavimento durante sua vida útil, buscando o aprimoramento da qualidade dos elementos utilizados na sua composição e a aplicação mais adequada a cada região do país.
Os pavimentos à base de Concreto Betuminoso Usinado a Quente (CBUQ), um dos revestimentos mais utilizados no Brasil, em geral são projetados para uma vida útil mínima de dez anos. No entanto, pesquisas apontam o aparecimento de trincas bem antes desse prazo. Uma das principais causas é o excesso de cargas transportadas, mas as condições ambientais tendem a agravar a situação. “O peso excessivo das cargas, muito comum nas nossas rodovias, ocasiona fadiga nas camadas internas, enquanto a radiação solar está mais associada ao desgaste na superfície”, explica Lins. “Esses dois fatores contribuem para que as estradas tornem-se precárias, o que eleva os custos de manutenção, restauração e, principalmente, traz riscos quanto à segurança”, acrescenta.

País tropical

Estudos sobre degradação conduzidos nos Estados Unidos nas últimas décadas trouxeram avanços em testes que simulam o envelhecimento durante a usinagem ou durante a vida em serviço do asfalto. Eles avaliam resultados relacionados a fatores como o efeito da pressão, temperatura e oxigênio. Mas o impacto da radiação solar não vinha sendo considerado. Essa lacuna motivou o trabalho das pesquisadoras. Segundo Lins, embora ainda haja pouca bibliografia relacionada à questão, é preciso avaliar este fator, principalmente em locais como o Brasil, por causa das características geográficas e climáticas, que resultam em forte exposição ao sol durante a maior parte do ano, aliada a altas temperaturas e umidade relativa do ar.
Um trabalho recente realizado por pesquisadores franceses mostrou que os efeitos da radiação solar no envelhecimento das camadas superiores do pavimento são rápidos. Com dez horas de exposição a esta radiação, o ligante a sfáltico – material aglutinante usado nos revestimentos – atinge níveis de oxidação similares àqueles alcançados após um ano em serviço. A oxidação é uma das principais causas do envelhecimento do material e provoca, entre outros efeitos, o aumento da sua viscosidade ou consistência. “Compreender a degradação causada pelos raios ultravioleta (UV) é muito importante para que se possa reduzir este envelhecimento, seja modificando a composição química do Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP) por meio de aditivos que amenizem o problema, seja por procedimentos na operação das usinas de asfalto”, avalia Fátima Amazonas.
Em 2009, a engenheira, também por meio de projeto aprovado junto à FAPEMIG, fez estágio no LCPC (Laboratoire des Ponts et Chaussées), na França, órgão que corresponde ao Departamento de Estradas e Pontes daquele país. A experiência adquirida auxiliou no desenvolvimento dos testes no Brasil, executados no laboratório do DER/MG. No local, foi montada uma câmara de simulação de intemperismo.

Vanessa Lins e Maria de Fátima Amazonas, responsáveis pela pesquisa

Intempéries

Nos trabalhos realizados no DER, utilizou-se a radiação de xenônio – cujo espectro é muito similar ao da radiação solar –, para realizar testes de intemperismo em uma câmara, reproduzindo os efeitos da degradação do asfalto causados pela luz solar. Chuva e orvalho, obtidos com condensação de umidade e borrifação de água, também faziam parte da simulação. Os materiais – CAP fornecido pela Refinaria Gabriel Passos, da Petrobras, e um ligante francês – foram expostos a ciclos alternados de luz e umidade, em temperaturas elevadas e controladas. Amazonas explica que a câmara de intemperismo é capaz de reproduzir de maneira acelerada a degradação das superfícies expostas, uma vez que no ambiente natural os objetos estão sujeitos à luz solar por apenas algumas horas, com condições mais severas no verão, enquanto a ação do aparelho permite a exposição 24 horas por dia.
Após os testes na câmara, a engenheira avaliou as amostras segundo dois diferentes métodos químicos, levando em consideração as alterações na massa molar (cromatografia de permeação em gel) e o surgimento de ligações C-O nas amostras (espectroscopia no infravermelho). “O emprego dessas técnicas já constituiu um diferencial, pois quase sempre o padrão é o uso de testes puramente físicos”, revela Lins, destacando a importância da interdisciplinaridade nos resultados das pesquisas atuais. Foram medidos aspectos como o aumento do ponto de amolecimento, a ductilidade (flexibilidade) e a variação química e de massa das amostras.
Depois de expostas à radiação de arco de xenônio, as amostras apresentaram alterações visíveis em sua superfície, como trincas e manchas brancas. “As fraturas não foram devido à aplicação de carga e tiveram origem na superfície, não sendo, portanto, devido à fadiga do revestimento”, detalha Amazonas. Também foi observado um possível processo de oxidação do ligante, com diminuição da sua viscosidade, o que torna o material mais quebradiço, favorecendo a perda de finos e o aparecimento de trincas.

Adequação

A partir dos resultados obtidos, os pesquisadores sugerem a adoção, por parte da indústria petroquímica, de exames de envelhecimento que considerem o impacto da radiação solar, além dos atuais efeitos do oxigênio, temperatura e tensões de carregamento. Assim, será possível adequar melhor os produtos à realidade nacional. “Estamos propondo a adoção de normas que incluam testes de avaliação quanto ao intemperismo”, diz Amazonas.
Os estudos continuam também no sentido de comparar, por meio de testes na câmara, o desempenho de diferentes ligantes utilizados no país. O objetivo é identificar aqueles mais resistentes. “Queremos encontrar um material que seja elástico o suficiente para suportar tráfego intenso, visando à durabilidade, de acordo com as características do nosso território”, adianta a engenheira do DER. Ela explica que, ao testar materiais de distintos fabricantes, será possível sugerir aqueles que sejam mais a dequados ao projeto de cada rodovia, quanto ao tráfego e características climáticas. A pesquisa é feita por amostragem, pois é possível inferir que aqueles revestimentos capazes de suportar tráfego pesado em regiões mais quentes são capazes de resistir também em outras de clima mais ameno.
Resultados deste trabalho devem ser apresentados no primeiro semestre de 2011. As pesquisadoras acreditam que estas adequações podem representar um grande avanço para a melhoria da infraestrutura rodoviária nacional que, por sua vez, ainda é um dos requisitos fundamentais para o desenvolvimento econômico do país.

Revista 42