Leontion and the ‘proto-puellae’ of Hermesianax’ catalogues

Um dos equipamentos mais utilizados e mais úteis para este tipo de ensaios é o Radar de Prospeção, representado na Figura 2.13. É através deste tipo que aparelho que é possível conhecer as espessuras das diferentes camadas existentes no pavimento. Por vezes é inexistente qualquer tipo de informação ou registo da infraestrutura existente, quer por motivos de restaurações antigas, ou até mesmo na fase inicial da via [Fontul, 2004].

Figura 2.13 Radar de Prospecção (RADAR) [LNEC, 2011]

O RADAR [Radio Detecting and Ranging] é um método que utiliza ondas eletromagnéticas para localizar objetos no subsolo. Ao transmitir-se um impulso de energia a partir da superfície, esta propaga-se verticalmente no subsolo, e ao intersectar um determinado objeto ela é refletida para a superfície. O tempo de percurso da energia refletida permite determinar a profundidade à qual o objeto se encontra localizado no subsolo.

O RADAR foi desenvolvido nos finais dos anos 20, por Militares, com o objetivo de deteção de minas não metálicas localizadas no subsolo. Contudo, a aplicação com sucesso na ciência verificou-se nos finais dos anos 50 e nos anos 70 iniciou-se o uso para estudos geotécnicos [Fontul, 2004].

Mais recentemente foi desenvolvido o GPR (Ground Penetrating Radar) que é um equipamento que permite auscultar em profundidade um pavimento e obter informação sobre as espessuras constituintes das suas camadas, bem como localizar as alterações da estrutura ao longo da extensão do pavimento em estudo. Devido à capacidade de efetuar medições em contínuo e a uma velocidade elevada sem interferir com o tráfego, o seu contributo é de grande importância para estudo da avaliação da capacidade estrutural de um pavimento, em particular, quando se utilizam métodos em que se consideram as camadas da estrutura do pavimento, como é o caso de FWD ou de DIP.

O modo de funcionamento do GPR baseia-se na geração, emissão e receção de energia electromagnética, como mostra a Figura 2.14. Para isso dispõe normalmente de duas antenas, uma emissora e outra recetora. A antena emissora envia para a estrutura a energia, em forma de impulso de curta duração, gerada pelo equipamento. Esta energia propaga-se em profundidade e ao atravessar um horizonte que delimita duas camadas de materiais de propriedades eletromagnéticas suficientemente diferentes, parte da energia é refletida e a restante prossegue a propagação por refração. A energia refletida é captada pela antena recetora [Fontul, 2004].

Figura 2.14 Funcionamento do RADAR [LNEC, 2011]

O tempo de percurso da energia refletida determina a localização, a partir da superfície, da interface entre as duas camadas adjacentes e a amplitude da onda recebida fornece a informação sobre o tipo de descontinuidade dielétrica [Fontul e Antunes, 2000; Fortunato, 2005].

A propagação de energia eletromagnética é função essencialmente da constante dielétrica e da condutividade elétrica dos materiais. Da constante dielétrica depende a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas, a reflexão e a refração do sinal, nos meios de baixa condutividade e sem suscetibilidade magnética. A condutividade elétrica controla a profundidade de penetração das ondas eletromagnéticas e também a reflexão do sinal no caso dos meios de elevada condutividade. [Fortunato, 2005].

Resultados de estudos em meios compostos de solo, água e ar, demonstraram que o aumento da constante dielétricas num meio traduz a diminuição das características mecânicas dos materiais e o aumento do teor em água resulta num aumento da condutividade e da constante dielétrica [Fortunato, 2005].

Cada um destes equipamentos tem o seu próprio programa informático de processamento de dados. Existem também programas desenvolvidos por utilizadores de GPR, como por exemplo pela SCANNERS na Finlândia.

O tipo de antenas e as frequências utilizadas no GPR determinam a sua capacidade no respeitante à velocidade de operação, a resolução e o grau de penetração em profundidade no solo [Fontul, 2004].

Existem dois tipos de antenas de GPR: antena Dipolar e antena Suspensa. As gamas de frequência variam entre 16 MHz e alguns GHz. O funcionamento das antenas pode ser de apoio na superfície ou de suspensão no ar. As suas dimensões variam bastante. Quanto maior for a frequência mais pequena é a antena e maior é a sua resolução, mas menor a profundidade de auscultação [Fontul, 2004; Fortunato, 2005].

As antenas Dipolares podem ter frequências na gama entre 16 e 1500 MHz. Foram inicialmente desenvolvidas para uso na área de geologia e são normalmente de apoio na superfície. Nestas condições, o sinal transmitido ao solo é mais forte e sensível, aumentando a profundidade de leitura, mas para estudos de pavimentos permitem ensaios à velocidade máxima de 8 km/h.

As antenas dipolares podem ser também de suspensão, permitindo neste caso uma maior velocidade de ensaio. Para melhores resultados as antenas dipolares de suspensão devem localizar-se a uma distância reduzida da superfície.

Para estudos de pavimentos utilizam-se antenas com frequências superiores a 400 MHz. As antenas dipolares de 400 MHz permitem uma penetração de 2,0 m de profundidade e uma resolução de 600 mm. As antenas dipolares de 1500 MHz permitem atingir profundidades de 0,50 m, mas com uma resolução bastante superior, de 20 mm. Podem-se ainda utilizar antenas múltiplas com diferentes frequências, de modo a otimizar a quantidade de informação a

As antenas de suspensão, com frequência entre 500 e 2500 MHz permitem penetrações na ordem entre os 0,60 e 0,90 m e uma resolução na ordem dos 50 e 25 mm, respetivamente. Funcionam geralmente suspensas a 0,40 m acima da superfície do pavimento e operam à velocidade de tráfego, até 100 km/h [Fontul e Antunes, 2000]. São por isso adequadas para avaliação de pavimentos a nível de rede. Existem várias soluções de montagem de apoio das antenas suspensas, quer com recurso a atrelado, quer diretamente sobre o veículo de transporte.

O equipamento GPR do LNEC dispõe de dois pares de antenas de suspensão, sendo um par com frequência de 1000 MHz e outro par com frequência de 1800 MHz (2 GHz) [Fontul, 2004].

O aparelho principal é constituído por módulos de transdutor de interface, de hardware de recolha de dados e processamento de sinal, dispositivos de armazenamento de dados e conexões para dispositivos externos. A unidade de controlo e entrada de dados é um computador portátil o qual está ligado ao aparelho principal [Govind, 2010; Geophysical Survey System, 2009].

Em estudos comparativos utilizando vários equipamentos de ensaios não destrutivos, realizados no âmbito de NCHRP [Govind, 2010; NCHRP 626, 2009], verificou-se que as previsões de espessuras de camadas de bases granulares fornecidas por GPR eram razoavelmente precisas e nenhum dos outros equipamentos tinha a capacidade ou a mesma precisão para determinar as espessuras de camadas não ligadas.

GPR é, hoje em dia, utilizado como rotina, embora a interpretação de resultados obtidos seja ainda complexa e requer experiência [Fontul, 2004]. A utilização de GPR não dispensa ainda a realização de sondagens para calibração de espessuras de camadas e identificação das interfaces das camadas dos pavimentos. Nesta área novas técnicas de medição de espessura de camadas são investigadas, nomeadamente a utilização de baroscópio para obtenção de imagens a partir de micro furos (20 mm) feitos no pavimento [Govind, 2010; Gopaldas et al., 2009].