NSP - Núcleo do Solos e Pavimentos

Estruturas do Núcleo de Solos e Pavimentos

O Núcleo de Solos e Pavimentos (NSP) é uma unidade existente no Departamento de Geotecnia (DG) que oferece uma análise de ensaios de solos e materiais de pavimento, inspecção de pavimento (do aeroporto) e redes de serviço público no subsolo existentes para os clientes de Macau e um crescente número de clientes internacionais, de modo a fornecer-lhes relatórios precisos e atempados para atender os requisitos de engenharia civil, engenharia geotécnica e engenharia de pavimentos (do aeroporto). 

Classifi cação do solo

A classificação do solo é de fundamental importância para qualquer engenheiro geotécnico. Fornece uma linguagem comum para expressar de forma concisa as características gerais dos solos, infinitamente variadas, sem descrições detalhadas.  Actualmente são, em geral, usados em engenharia dois sistemas  de classificação mais elaborados – o sistema de classificação da  American Associati on of State Highway and Transportati on Offi cials (AASHTO) e a Classificação de Solos Unificada (Unified system).  Os dois sistemas têm em consideração os resultados da análise  granulométrica, os limites de Atterberg, etc. O LECM fornece  análise granulométrica, teor de humidade, o limite de Atterberg,  índice de vazios, gravidade específi ca do solo, etc. 

Qualidade de Solos para Construção

A qualidade das obras de construção civil, tais como fundações, muros de contenção, barragens, pavimentos (de aeroporto) e melhoramento de aterros, etc., deve ser avaliada por ensaios de verificação, de modo a saber a densidade, característica do  assentamento, capacidade de carga, etc. O LECM tem parti cipado nesses ensaios de recepção para o governo de Macau e elaborado ensaios de compactação do solo, ensaios de densidade relati va do solo, ensaios de densidade do solo, ensaios CBR de laboratório e de campo, ensaio de laboratório de permeabilidade do solo para o público em geral, etc. Futuramente, vão ser introduzidos tipos de ensaios mais avançados, rápidos e portáteis para avaliação da compactação do solo/capacidade de carga do solo, dependendo de sua viabilidade e aplicabilidade na construção civil de Macau; como exemplo teremos medidores de densidade do solo não-nuclear, ensaio de cone com penetração dinâmica para avaliar o CBR da camada do solo removido, de forma rápida e não destruti va.  

Mecânica dos Solos

A Engenharia Geotécnica foi criada para investi gar as propriedades físicas dos diferentes tipos de solos, tal como foi necessário investigar em engenharia estrutural as propriedades do aço e do betão, etc. No entanto, ao contrário do aço e do betão,  problemas práti cos envolvendo solos podem envolver uma grande variedade de propriedades dos solos, tais como a permeabilidade,a resistência ao corte, as relações de tensão-deformação, etc.  O LECM inclui estes tipos de ensaio na investigação do solo dos projectos do governo de Macau. Tanto em laboratório como no terreno, o LECM elabora ensaios ao corte directo, ensaios  de molinete de laboratório / campo, ensaios de resistência à compressão não confinada, ensaios de permeabilidade do solo, etc. Além disso, o LECM elabora ensaios avançados, como, os  ensaios de resistência à compressão tri-axial, consolidação 1-D, etc. Futuramente, uti lizaremos sistemas de registro de dados mais avançados e automáti cos para os ensaios das propriedades fí sicas do solo. 

Capacidade de Carga do Solo

Em engenharia de fundações, o solo deve ser capaz de suportar as cargas de quaisquer estruturas que lhe são tecnicamente colocadas em cima, sem colapsar e com assentamentos resultantes toleráveis para as mesmas estruturas. É necessário investi gar tanto a resistência ao corte na base como os assentamentos de qualquer estrutura. Além do ensaio de laboratório de solo para avaliar suas propriedades mecânicas, conforme descrito no item anterior, é óbvio que o método mais confi ável para a obtenção da capacidade de carga fi nal no local da obra é a realização de um ensaio de carga no campo, o qual dá directamente a capacidade de carga, se esta for aplicada na área total da base da estrutura. O LECM elabora ensaios com placa de carga no campo, ensaios por penetrómetro dinâmico leve, para investi gar a capacidade de carga de fundações não profundas, de pavimentos do aeroporto e rodoviário, etc. No futuro, será introduzido o ensaio de carga de placa dinâmico e registro automáti co de dados, para monitorizar as relações tensãodeformação do solo a longo prazo, dependendo da sua viabilidade e aplicabilidade. 

Qualidade do material betuminoso

A qualidade do material betuminoso é importante para a produção da mistura de betão betuminoso próprio para os pavimentos do aeroporto. Ao usar a classe correcta de betume, assegura-se que o pavimento terá o desempenho esperado sob as condições encontradas no terreno. Portanto, além da classifi cação da mistura, a classe de betume caracteriza o desempenho quantitativo face às exigências climáti cas, de tráfego e construção, etc., cumprindo com o desempenho esperado e a durabilidade do pavimento. Tradicionalmente, os principais parâmetros para descrever a característica do material betuminoso são penetração, ponto de amolecimento, ductilidade, brilho e ponto de combustão do betume. O LECM fornece todos estes serviços ao governo  de Macau. Num futuro próximo, aplicando metodologias de projecto diferentes de misturas de betão betuminoso aplicando a diferentes classes de betume, serão introduzidos ensaios de classes mais abrangentes e avançadas, como o índice de penetração e viscosidade, para opti mizar a construção dos pavimentos. 

Qualidade da Mistura Betuminosa

Efectuar o controlo de qualidade da mistura de betão betuminoso é proporcionar ao público um pavimento adequado e económico onde os veículos podem se mover facilmente e com segurança. O controlo do processo de mistura a quente de betão betuminoso torna-se importante para garantir a sua qualidade. Para uma melhoria contí nua do pavimento de betão betuminoso de Macau, o LECM trabalha sempre com o governo de Macau no controlo da qualidade da mistura de betão betuminoso, retirando amostras de campo, elaborando ensaios de recepção de laboratório e de campo para estudar o desempenho mecânico e de campo da mistura. Para qualifi car o desempenho das altas temperaturas na mistura de betão betuminoso, foi introduzida a possibilidade da formação de sulcos nas misturas de betão betuminoso o qual, em breve, estará ao serviço público. No futuro, mais itens para ensaios serão introduzidos em Macau, de tal forma que possa ser avaliado o desempenho mais abrangente da mistura betuminosa, como o ensaio de tensão indirecta para o módulo de resiliência de misturas betuminosas, a resistência de misturas asfálti cas compactadas face a danos causados pela humidade, rápido medidor de densidade não-nuclear não-destruti vo para mistura betuminosa em campo. 

Formação de sulcos das misturas de betão betuminoso

Pavimento do Aeroporto

Índice de Classifi cação do Pavimento

O PCI é um indicador numérico que avalia o estado da superfí cie do pavimento do aeroporto. O PCI indica o estado actual do pavimento com base no desgaste observado na superfície do pavimento, e também indica a integridade estrutural e a condição operacional da superfície (rugosidade local e segurança). A monitorização contí nua do PCI é usada para determinar a taxa de deterioração do pavimento, o que permite a identi fi cação precoce da necessidade de reabilitação. O PCI fornece informação sobre o desempenho do pavimento para validação ou melhoria do projecto corrente de procedimentos e de manutenção do pavimento. 

Levantamento de redes de serviço público no subsolo

Em Macau, são por natureza limitados os espaços para a construção de redes de serviço público no subsolo, como distribuição de energia eléctrica, gás natural, rede de água, sumidouros, tubulações  de esgoto, cabo de televisão, fibra óptica, etc, e, por isso, os trabalhos de construção civil consti tuem sempre desafi os, tanto na fase de projecto como de construção. Já ocorreu, algumas vezes, a destruição de redes de serviço público no subsolo, afectando o público, a segurança dos trabalhadores, sua própria estabilidade e vizinhança. Portanto, a localização de tubos ou cabos em grandes redes subterrâneas específicas é cada vez mais importante. As técnicas de levantamento geofísico são a primeira prioridade para fornecer um conjunto de ferramentas de métodos rápidos, discretos e de baixo custo para localizar e identi fi car instalações no subsolo. O LECM desenvolve trabalhos de prospecção geofí sica por GPR, desde 2008, para o governo de Macau; fornece um método não-invasivo e não-destrutivo de levantamento do subsolo e de  imagem do betão. O radar de solo é não só uma técnica nãodisruptiva altamente rentável, mas também um meio rápido de obtenção de informações das subcamadas, imagens de betão e  mapeamento das armaduras, perfis geológicos, identificação de vazios, etc. Num futuro próximo, vão ser introduzidos localizadores mais rápidos e precisos, para descobrir tubos e cabos específi cos, até mesmo em redes subterrâneas grandes e complicadas. 

Pesquisa pelo Fundo para o Desenvolvimento das Ciências e da Tecnologia de Macau

A pesquisa é efectuada principalmente através de cálculos teóricos (modelo mecânico de análise de elementos finitos), ensaios  de modelos em laboratório (Modelo de Análise de Pavimentos  Asfálti cos, AAPA, para avaliar o desempenho da fadiga de misturas de betão betuminoso, Aparelho de Ensaio de Múlti plas Series de Sulcos, RLWT, para investi gar o comportamento dos espécimes de Marshall/espécimes de carotes de pavimento em condições de alta temperatura (60 o С), equipamento com Cilindro de Rotação de Carga para Varias Series de Sulcos, RLWT, ensaio de imersão de Marshall, ensaio de congelamento e descongelamento, ensaio  de flexão a baixa temperatura) e de projectos para ensaio, para estudar profundamente técnicas de engenharia que minimizem a sobreposição de fendas. Além disso, esta pesquisa visa melhorar o desempenho da fadiga da sobreposição do betão betuminoso (resistência à fendilhação) e a alta resistência à deformação face às condições climáti cas, meio ambiente e característi cas do trânsito de Macau, balanceando a contradição com outras característi cas, e opti mizando as estruturas de sobreposição e os materiais. Através desta pesquisa, foi concluída a técnica de sobreposição de camadas sobre betão antigo. Em Julho de 2012, estes resultados foram  ensaiados em projectos de Macau e até ao momento, a inspecção mostra que o desempenho do pavimento é excelente, não tendo sido encontrado nenhum fenómeno de deterioração precoce