As estradas do Império Romano foram construídas acima do nível dos terrenos vizinhos, com uma camada drenante de areia sobre o subleito e com seções espessas de pedras lamelares cimentadas entre si, demonstrando que a preocupação técnica quanto aos efeitos da água no interior do pavimento é bastante antiga. Veja a ilustração abaixo:
No século XIX, pesquisadores como Tresaguet, Metcalf, Telford e MacAdam trouxeram novamente à discussão a necessidade de manter a estrutura de pavimento livre da umidade excessiva. A partir desse momento, a drenagem passou a ser considerada e analisada sistematicamente nos projetos viários.
Com o desenvolvimento de métodos racionais de dimensionamento de pavimento, foi introduzido o conceito da utilização de amostras saturadas de solo para estimativa do suporte de bases, sub-bases e subleitos. Assim, tornou-se ideia frequente que a utilização de bases espessas e subleitos estáveis, com boa capacidade de suporte sob condição de saturação, são suficientes para garantir o bom desempenho da estrutura de pavimento.
Os projetistas, ao dimensionar o pavimento com base em procedimentos apoiados em ensaios de amostras saturadas, como o método do CBR (que dá origem ao método do DNER/DNIT), não esperam que haja a necessidade de considerar também os fatores ambientais, como, por exemplo, a intensidade de precipitação. Entretanto, observações efetuadas por Harry R. Cedergren no livro Drainage of highway and airfield pavements, de 1974, demonstram que nem a seção transversal, nem a espessura têm efeito algum sobre o bombeamento de finos, indicador da presença de água no interior da estrutura do pavimento:
Os estudos feitos até esta data não mostram que o aumento de espessura do pavimento, além do necessário para as cargas impostas e os valores normais de suporte do subleito, auxiliará ou será economicamente justificável para combater esse fenômeno.
Ainda de acordo com o autor, durante o tempo em que a água livre está contida na estrutura do pavimento, as cargas de roda produzem dano muito superior em relação aos períodos em que a estrutura de pavimento se encontra seca.
Superfície de pavimento asfáltico com trincamento excessivo
(Fonte: Drenagem subsuperficial de pavimentos, Editora Oficina de Textos. Todos os direitos reservados)
Apesar disso, é comum a ideia de que uma estrutura de pavimento robusta, com materiais estabilizados pouco suscetíveis aos efeitos da umidade excessiva, é suficiente para absorver os impactos gerados pela passagem dos veículos, desconsiderando a sinergia entre as cargas hidráulicas e as decorrentes do tráfego.
Tem-se verificado, porém, que os mais sérios danos causados ao pavimento devem-se às poropressões e à movimentação da água livre no interior de sua estrutura. A água livre presente na base do pavimento pode servir de fonte para saturação indesejada das camadas subjacentes se estas forem constituídas de materiais de baixa permeabilidade e, principalmente, se apresentarem as saídas laterais bloqueadas.
Um pavimento pode ser estável a uma dada condição de umidade preconizada no início da construção (umidade ótima), mas se torna rapidamente instável quando seus materiais constituintes se tornam saturados, principalmente após período de chuvas e quando sujeitos a elevadas cargas do tráfego. Elevadas pressões neutras são desenvolvidas pela ação dinâmica das cargas do tráfego em sua superfície, principalmente quando ocorre a presença de água livre no interior da estrutura, proporcionando a saturação das demais camadas subjacentes.
A maior evidência do efeito das forças hidrostáticas pulsantes é o bombeamento do material fino encontrado sob as placas de concreto de um pavimento rígido, fazendo que as partículas mais finas de solo sejam carreadas ou deslocadas pela água, formando vazios e consequente ruptura erosiva.
A diminuição da capacidade de suporte do subleito pela saturação e pela presença de vazios sob a placa pode levar à ruína precoce do pavimento, causada pelo trincamento por fadiga do concreto de cimento Portland ou do concreto asfáltico.
Em síntese, os efeitos danosos da água livre na estrutura de pavimento são:
- Redução da resistência dos materiais granulares não estabilizados e do solo do subleito.
- Bombeamento nos pavimentos de concreto com consequente formação de vazios, de degraus, trincamento e deterioração dos acostamentos.
- Bombeamento dos finos da base granular dos pavimentos flexíveis pela perda de suporte da fundação, devido à elevada pressão hidrodinâmica gerada pelo movimento do tráfego.
- Comportamento e desempenho insatisfatório dos solos expansivos devido à presença de água.
- Trincamento dos revestimentos (asfáltico e concreto de cimento Portland) em função do contato direto com a água.
Dessa forma, como a água livre no interior da estrutura afeta a resistência dos materiais, sua remoção por meio de fluxos vertical ou lateral com drenos subsuperficiais deve ser parte integrante do processo de dimensionamento de pavimentos, objetivando o aumento de sua vida útil.
Para saber mais
Para entender mais sobre os efeitos adversos da presença de água nos pavimentos, adquira o livro Drenagem subsuperficial de pavimentos: conceitos e dimensionamento. Lançado em 2013, a obra explica a deterioração dos pavimentos causada pelo excesso de água que infiltra no interior da estrutura, apresentando os benefícios da drenagem subsuperficial.
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Discute também os problemas decorrentes da drenagem inadequada, assim como procedimentos e exemplos de métodos de dimensionamento hidráulico no sistema de drenagem de pavimentos.
