Como determinar o coeficiente de permeabilidade do pavimento?



Os pavimentos permeáveis evitam o escoamento superficial da água, garantindo que seja infiltrada no solo ou enviada através de sistemas internos de drenagem. São definidos por possuirem espaços livres na sua estrutura por onde a água pode atravessar. São considerados um dos sistemas de drenagem urbana mais sustentável pois controlam o volume de água da chuva e ainda promovem uma melhoria na qualidade da precioso liquido.


Sobretudo nas áreas que não possuam pendente que superior a 1,5 - 2%, a base do pavimento é considerada fundamental para o funcionamento da função drenante. A estrutura que vem abaixo do pavimento deve funcionar como reservatório e permitir que a camada superficial transmita a água para o solo. Deve ser porosa, feita com materiais como brita,gravilha ou areia que melhorem a absorção da água.


O pavimento deve permitir a passagem rápida da água evitando assim que ela escorra superficialmente ou forme poças, garantindo que a água superficial seja infiltrada num intervalo de tempo compatível com a chuva no local. A água infiltrada fica então armazenada na base da estrutura do pavimento até escoar, funcionando como uma caixa de recepção. A principal característica desse sistema é a redução do escoamento superficial que é o fase do ciclo hidrológico mais importante, uma vez que está ligada ao aproveitamento da água superficial e à proteção contra os fenômenos provocados pelo seu deslocamento (erosão do solo, inundações, etc.)


Os valores de coeficiente de escoamento superficial variam de 0,95 para uma área de edificação muito densa ou grandes áreas impermeabilizadas, para coeficientes de escoamento superficial de 0,05 em áreas pouco edificadas e arborizadas. Significa que apenas 5% da água vai gerar escoamento superficial, o restante vai ser infiltrado pelo solo ou ficar retido em depressões e na própria vegetação.


Os pavimentos permeáveis podem apresentar coeficientes de escoamento superficial inferiores a 0,05 e ainda assim, mantém a área do local pavimentada, devido a capacidade de infiltração da água no solo. O objetivo de utilizar pavimentos permeáveis é justamente reduzir o volume do escoamento superficial. Na prática, uma área com pavimentação permeável bem dimensionada acaba apresentando desempenho até mesmo superior a uma área com vegetação, caso esta já tenha parte do solo compactado. Esta afirmação é corroborada por estudos que demonstram que nem sempre áreas livres de pavimentação apresentam coeficientes na faixa de 0,05 a 0,20, pois o solo compactado e a ausência de depressões e vegetação aumentam a deslocação da água a superfície.


Na tabela abaixo estão descritos os coeficientes típicos de escoamento superficial obtidos neste ensaio através da relação entre a chuva total e o volume total de água escoado.


Coeficiente do escoamento superficial(*)

Quanto maior a capacidade de infiltração do pavimento menor o coeficiente de escoamento superficial.


Tipo de superfície
Chuva total (mm)
Escoamento total (mm)
Coeficiente de escoamento
superficial
Solo compactado
18,66
12,32
0,66
Cimento
18,33
17,45
0,95
Saibro compactado pó de pedra
18,33
13,35
0,70
Cubos, paralelos, pavimento intervalado
18,33
10,99
0,60
Betão poroso
20,00
0,01
0,005
Agregados de gravilha e resina
20,00
0,005
0,0025

O pavimento intervalado depende da largura das juntas e da capacidade de drenagem das mesmas. Os seus valores variam muito consoante estes factores.

Se constituído por geocélulas, grelhas de enrrelvamento, matrix em geosintéticos, comporta-se de acordo com o material de enchimento. Com brita solta tem alto coeficiente de infiltração, se preenchido com terra e relva a capacidade de infiltração pode ser bastante reduzido apesar do efeito das raízes melhorar a porosidade do solo. Ambos mantém o solo permeável ao ar e água.

Os resultados apresentados pelo solo compactado ressaltam que é errado considerar uma superfície não pavimentada como uma área permeável. (*) Quanto mais alto o coeficiente de escoamento superficial, menor é o coeficiente de permeabilidade, pois se escoa muita água à superficie é porque menos se infiltra no pavimento.


O estudo demonstra que o importante não é apenas o tipo de revestimento adotado, mas as condições de infiltração do terreno. Por outro lado, os pavimentos permeáveis grelhas de enrelvamento se preenchidas com materiais finos compactados (terra e relva) apresentam valores próximos ao solo compactado.

A forma correta de avaliar o desempenho de um pavimento permeável é medindo a velocidade de infiltração de um volume conhecido de água, ou seja, determinando-se o seu coeficiente de permeabilidade. O coeficiente de permeabilidade indica a velocidade de infiltração de água no solo, referida em m/s.


Permeabilidade natural do solo


Os valores de referência da estrutura do pavimento permeável baseiam-se em estudos da permeabilidade natural dos solos. Na tabela abaixo encontram-se os valores de referência para coeficientes de permeabilidade de solos (Terzagui & Peck). Nas faixas de permeabilidade alta e média a água infiltra-se com facilidade, fora destas faixas o tempo de infiltração será bem maior e inadequado para superfícies consideradas permeáveis.


De maneira análoga, podemos utilizar o coeficiente de permeabilidade para avaliar os pavimentos permeáveis, considerando-se como valor mínimo de coeficiente de permeabilidade do pavimento o valor de 10-5 m/s.


Taxa de permeabilidade dos solos

<
Tipo de solo
Coeficiente de
permeabilidade (m/s)
Grau permeabilidade
Brita
> 103
Alto
Areia e areia fina
103 a 105
Alto
Areia, areia suja, silte arenoso
105 a 107
Baixo
Silte, silte argiloso
107 a 109
Muito baixo
Argila
< 109
Praticamente Impermeável


Para a avaliação do coeficiente de permeabilidade de pavimentos permeáveis já executados recomenda-se o método de ensaio baseado na ASTM C 1701 – Standard Test Method for Infiltration Rate of In Place Pervious Concrete, ou método de ensaio in situ para determinação de coeficiente de permeabilidade do pavimento.


O método utiliza um recipiente de recolha vazado com diâmetro de 30 cm e altura mínima de 20 cm que deve ser posicionado na superfície do pavimento permeável (Figura abaixo). As laterais do recipiente são vedadas com massa de calafetar de modo a evitar perda de água. O método pode ser utilizado para todos os tipos de pavimentos permeáveis.


Inicialmente o pavimento é pré-molhado. Tanto na pré-molhagem como durante o ensaio o volume de água deve ser adicionado ao cilindro mantendo-se um fluxo constante, para tanto, deve-se manter a altura de água dentro do cilindro entre 10 cm e 15 cm.


O coeficiente de permeabilidade é obtido através da Lei de Darcy, segundo a equação:

Equação do coeficiente permeabilidade

onde:

i = coeficiente de infiltração (mm/h);

M = massa de água infiltrada (kg);

D = diâmetro interno do cilindro (mm);

t = intervalo de tempo entre adição da água e seu desaparecimento da superfície;

K = constante: 4.583.666.000;


O método também pode ser utilizado para aprovação do pavimento após sua execução e ao longo da utilização do pavimento, para definir a necessidade de limpeza e manutenção.


teste permeabilidade fig.1teste permeabilidade fig.2teste-permeabilidade fig.3


Dessa forma, para verificar se o pavimento é efetivamente permeável deve determinar-se o coeficiente de permeabilidade do pavimento acabado.

Valores de coeficiente de permeabilidade acima de 10-5 m/s atestam que o pavimento irá funcionar de forma adequada.

Os agregados utilizados na base do pavimento permeável devem respeitar as distribuições granulométricas indicadas para a camada superficial.



medir a permeabilidade



Resina para pavimento permeável

O coeficiente de permeabilidade indica a velocidade de percolação de água no solo, normalmente referida em m/s. Valores típicos de coeficiente de coeficiente de permeabilidade para solos.


Permeabilidade (m/s) Solos permeáveis: Muito alta > 103 Alta 103 à 105Baixa 105 à 10 | Solos impermeáveis: Muito baixa 107  à 10-9 Baixíssima < 109

MISSÃO

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