Na análise das causas do ruído pneu/pavimento é importante ter em atenção os vários factores do pavimento em interacção, nomeadamente a dimensão dos agregados, percentagem de betume e porosidade. O agregado à superfície tem um papel significativo no que respeita ao desempenho da estrada quanto ao ruído e à resistência à derrapagem. Na Figura 3.7 apresenta-se a influência da dimensão máxima dos agregados no ruído.
Assim, verifica-se que mais 1 mm na dimensão máxima do agregado implica o aumento do nível de ruído em cerca de 0,25 dB (A).
Em Portugal, nas camadas em betão betuminoso, o tamanho máximo do agregado é de 16 mm e nas camadas em betão betuminoso drenante é de 15 mm, facto que, só por si, poderá implicar uma diminuição do nível de ruído em 0,25 dB (A).
A qualidade da construção, que está sob o controlo do construtor, assume também um importante papel no que respeita à segurança e ao ruído do pneu gerado à superfície. Por exemplo, os agregados brandos não devem ser usados com os agregados duros, uma vez que a granulometria branda será desgastada mais rapidamente, deixando espaços vazios e provocando, mega e macro-texturas com características não desejadas. Este factor torna-se ainda mais negativo, porque, como se sabe, as partículas gastas preencherão também os vazios, diminuindo ao longo do tempo a porosidade do pavimento [Sandberg, 1996].
Os comprimentos de onda com textura situada na escala da macro e mega-textura (0,5 – 500 mm) são importantes quer para o controle do ruído, quer para fornecer a adequada resistência à derrapagem. Assim, é importante que a macro-textura seja cuidadosamente controlada, através da utilização de agregados de pequena dimensão, sem no entanto descurar a necessária durabilidade da superfície. Por exemplo, superfícies com agregados de pequena dimensão têm uma baixa resistência ao desgaste provocado pelos pneus dentados (studded tyres). Este problema não se verifica em Portugal, visto que não são utilizados pneus dentados, comuns em países com gelo ou neve.
Para se obterem superfícies de betão de baixo ruído, torna-se necessária uma relação equilibrada entre a macro-textura e a micro-textura. Pode especificar-se a sua influência do seguinte modo:
• Em comprimentos de onda entre 10 mm e 500 mm (macro e mega-textura), o ruído aumenta significativamente à medida que a amplitude nesta escala aumenta. O mecanismo principal de ruído está relacionado com o impacto do perfil do pneu, o que tende a dar origem a ruído em frequências abaixo dos 1000 Hz. Por esse motivo, a textura deve ter a menor rugosidade possível nesta escala;
• Em comprimentos de onda entre aproximadamente 0,5 mm e 10 mm (macro- textura), o ruído em andamento diminui com a amplitude, particularmente em frequências superiores a 1000 Hz. Neste caso, a textura fornece uma ventilação melhorada da escultura do pneu, o que contribui para reduzir a geração de ruído aerodinâmico. Profundidades de textura média de 0,4 mm a 0,8 mm revelaram-se favoráveis na redução de ruído dos pneus dos automóveis e, de pelo menos 1,0 mm, para pneus de veículos pesados [FEHRL, 2006].
As propriedades de absorção de som pelos pavimentos porosos podem ser aferidas de acordo com o espectro típico do tráfego em circulação sobre cada estrada. O aumento da porosidade da superfície reduz o ruído gerado pelo bombeamento do ar, aumenta a absorção acústica e consequentemente reduz o efeito de pavilhão. Por outro lado, o
aumento da espessura da camada ou o aumento do índice de vazios tendem a reduzir as frequências onde ocorrem os principais efeitos de absorção de som [FEHRL, 2006]. Teoricamente, poderá obter-se um maior grau de aferição com o recurso a superfícies de camada dupla, por oposição às superfícies de camada única.
Um pequeno tamanho máximo de agregado em superfícies porosas é favorável à redução de ruído, enquanto que um grande tamanho máximo aumenta a durabilidade e capacidade drenante; daí a vantagem de uma superfície como o betão betuminoso drenante de camada dupla. A escolha final dependerá sempre das condições locais e das características particulares em que a superfície será usada [FEHRL, 2006].
Uma síntese útil das linhas de orientação gerais que devem ser seguidas para se obter uma superfície silenciosa de boa qualidade, são:
• Para superfícies porosas, a camada de desgaste deve ser produzida com o maior teor de vazios possível, tendo em conta a durabilidade. Um teor de vazios inicial com mais de 20% é o mínimo para se atingir uma boa redução de ruído, embora 20-30% seja preferível. A espessura de uma camada porosa deverá ser pelo menos de 40 mm, preferivelmente mais, de forma a atingir também a absorção de som a frequências relativamente baixas;
• Para superfícies porosas, é essencial produzir a porosidade, de forma a evitar obstruções, por exemplo através de “canais” bastante largos;
• A mega-textura deve ser minimizada, especialmente em comprimentos de onda de cerca de 50-100 mm, o que pode ser atingido, por exemplo, pela utilização de granulometria uniforme, não muito grande e pela sua forte compactação;
• Macro-texturas muito homogéneas/lisas (smooth) deverão ser evitadas. A macro- textura deve ser maximizada nas ondas de comprimento entre 2-6 mm, para pneus de veículos ligeiros, e 4-8 mm para veículos pesados;
• Os requisitos para macro e mega-textura acima referidos poderão ser obtidos mais facilmente através da utilização de uma granulometria com dimensões máximas pequenas, preferivelmente entre 3-6 mm, e com arestas pontiagudas, como acontece quando é britada [Sandberg and Ejsmont, 2002].
Para seleccionar uma superfície silenciosa, terá que se considerar, não só a durabilidade da camada e as propriedades funcionais, como também o desempenho acústico da superfície. Estas propriedades incluem alterações na textura, na resistência à derrapagem, na aparência visual e nas propriedades do ligante.
Estas considerações deverão contribuir para o processo de tomada de decisão relativamente à escolha do tipo de superfície mais adequado a um determinado conjunto de condições ambientais e rodoviárias.
No entanto, uma vez que existe uma grande variedade de superfícies e que cada aplicação depende das condições ambientais e rodoviárias, assim como de requisitos acústicos específicos, não é conveniente fornecer uma orientação generalizada relativamente a
aspectos de durabilidade. Porém, os estudos da durabilidade de superfícies silenciosas, podem contribuir para a identificação de factores que devem ser considerados e ilustrar de que forma o desempenho de determinados tipos de camadas sofre alterações ao longo do tempo sob condições específicas [FEHRL, 2006].