Dimensionamento de um pavimento experimental para o tráfego de caminhões fora-de-estrada em planta de mina.

Abstract

Muitas estradas de mina em complexos mineradores de ferro são concebidas sem qualquer critério de dimensionamento, em comparação a rodovias de tráfego comum. Além disso, são executadas de forma empírica, compreendendo basicamente etapas de aterro, espalhamento e compactação no teor de umidade natural do estéril de minério de ferro, principal material da superestrutura viária. No entanto, esses procedimentos não contemplam a compactação dos materiais em camadas, nem tampouco um controle tecnológico de campo. A “compactação” é obtida apenas superficialmente, por ocasião da passagem de veículos do tipo fora-de-estrada, durante operações convencionais de produção da mina. Aliados a dispositivos de drenagem inadequados e ineficientes, os resultados indesejáveis são di versos: enfraquecimento precoce da plataforma da estrada, perda de agregados, formação de buracos, trilhas e corrugações, geração excessiva de material particulado (na ausência de chuvas) ou lama (em períodos chuvosos). Tais problemas se agravam ainda mais quando da condução de técnicas equivocadas de manutenção, que compreendem processos rotineiros de raspagem do leito com motoniveladoras, impactando sensivelmente na redução de vida útil do pavimento. Esta pesquisa se desenvolveu nesta temática, voltando-se primordialmente ao estudo da mecânica de pavimentos com tráfego de caminhões fora-de-estrada. Cinco diferentes tipos de estéreis de minério de ferro foram testados e caracterizados em laboratório, compreendendo ensaios de granulometria, limites de consistência, peso específico dos grãos, compactação, CBR, cisalh amento direto, triaxial de carregamento repetido e difratometria de raios-x. A partir de um dimensionamento mecanístico preliminar com o software de diferenças finitas ELSYM5, um pavimento experimental de 100 metros foi construído em uma mina a céu aberto, sendo dividido em quatro seções-testes com peculiaridades distintas. Destas, três seções foram executadas segundo procedimentos convencionais de terraplenagem, com a compactação de materiais por camadas e no teor de umidade ótima, abrangendo diferentes recursos de estabilização química da camada de base e tratamento contra pó, empregando-se materiais betuminosos. A quarta seção, no entanto, foi executada conforme procedimentos tradicionais da mina, segundo um aterro único e compactação efetuada via passagem de caminhões fora-de-estrada. Os resultados obtidos no controle tecnológico de campo (levantamento de bacias deflectométricas com viga Benkelman e avaliação da rigidez e módulo de elasticidade das camadas do pavimento) permitiram se estabelecer uma comparação com os resultados dos ensaios triaxiais, a partir da retroanálise dos módul os de resiliência dos materiais. Mais além, o pavimento foi monitorado continuamente durante dois meses de operação por meio de sensores de deformação e pressã o, criteriosamente instalados na estrutura do pavimento; além do monitoramento das condições ambientais do lo cal (pluviometria, temperatura e umidade internas). A partir da resposta mecânica do pavimento a todas essas variáveis, propôs-se um ábaco de dimensionamento de estradas mineiras, assumindo-se as mesmas condições de carregamento e execução, referenciando-se ao tráfego de caminhões fora-de-estrada com eixo padrão de 1.637kN (167tf).