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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE TRANSPORTES

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

Débora Tanise Bordin

AVALIAÇÃO DA DEFORMABILIDADE E RESISTÊNCIA DE

MISTURAS 100% RAP COM LIGANTE CONVENCIONAL E

MODIFICADO POR POLÍMERO

Santa Maria, RS

2017


AVALIAÇÃO DA DEFORMABILIDADE E RESISTÊNCIA DE MISTURAS

100% RAP COM LIGANTE CONVENCIONAL E MODIFICADO POR

POLÍMERO

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado

ao Curso de Engenharia Civil da Universidade

Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como

requisito parcial para obtenção do título de

Engenheira Civil.

Orientador: Prof. Dr. Luciano Pivoto Specht

Santa Maria, RS

2017




POLÍMERO

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado

ao Curso de Engenharia Civil da Universidade

Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como

requisito parcial para obtenção do título de

Engenheira Civil.

Aprovado em 14 de dezembro de 2017:

____________________________________

Luciano Pivoto Specht, Dr. (UFSM)

(Presidente/Orientador)

___________________________________

Rinaldo José Barbosa Pinheiro, Prof. Dr. (UFSM)

___________________________________

Lucas Dotto Bueno, Me. (UFSM)

Santa Maria, RS

2017

AGRADECIMENTOS

À Deus, por ter me dado força e sabedoria durante esses cinco anos de faculdade.

A minha Vó Teresa que sempre se preocupou comigo em todos os momentos da

minha vida. Infelizmente, a vida não deixou ela presenciar esse momento, mas sei que de

onde estiver, estará contente, pois a minha felicidade era a dela também.

Ao meu pai Gerson Bordin e a minha mãe Sandra Cechin Bordin que sempre

acreditaram e acreditam nos meus sonhos. Aqueles que torcem com as minhas vitórias e

choram com minhas fraquezas. Jamais teria conseguido concluir o curso de Engenharia

Civil sem a ajuda de vocês, pois foram meus alicerces durante essa longa caminhada.

Ao meu namorado Felipe Bueno, por sempre me incentivar a ser uma pessoa

melhor, tanto na vida profissional como pessoal. Obrigada por dividir comigo momentos

únicos.

As minhas amigas Ananda, Bruna e Franciele, pois vocês sempre tiveram do meu

lado em todos os momentos, desde a oitava série. Obrigada por compreenderem minhas

ausências durante alguns eventos desses anos.

Aos amigos que a Engenharia Civil me trouxe em especial Bethania, Desirre,

Lucas e Marina. Com vocês eu pude compartilhar os melhores momentos desse curso.

Vocês fizeram e fazem muita diferença na minha vida, desejo muito sucesso a todos

vocês.

À família Bueno que trouxe mais alegria para Santa Maria com sua chegada.

Obrigada por me aguentarem tanto tempo na casa de vocês e entenderem minha ausência

durante muitos acontecimentos. Vocês todos são muito especiais para mim.

Ao Doutor Luciano Pivoto Specht, que me cativou com seu entusiasmo pela área

que atua. Acredito que na vida as pessoas só fazem as coisas bem feitas quando realmente

gostam do que fazem e você, Professor, é um exemplo disso. Obrigada pela paciência e

dedicação durante a orientação.

Aos integrantes do Grupo de Estudos e Pesquisas em Pavimentação e Segurança

Viária (GEPPASV), em especial Eduardo, Fernando, Gustavo e Valdir. Obrigada pela

ajuda com as práticas do laboratório. Além de excelentes profissionais, são ótimos

amigos.

Ao mestrando Cléber Faccin, obrigada pelas ajudas e disponibilidades, por me

ensinar e mostrar o funcionamento dos equipamentos do GEPPASV, além de me ajudar

com a teoria. Sua ajuda foi fundamental para o desenvolvimento desse projeto qualquer

coisa que precisar sempre pode contar comigo. És um excelente profissional e amigo.

RESUMO



POLÍMERO

AUTORA: Débora Tanise Bordin

ORIENTADOR: Prof. Dr. Luciano Pivoto Specht

O presente estudo procura conciliar a economia e o meio ambiente com o setor rodoviário.

A busca por meios sustentáveis está se tornando mais frequente e na pavimentação surge

com a ideia de RAP - Reclaimed Asphalt Pavement, ou seja, pavimento asfáltico

recuperado. O contexto principal do trabalho é estudar a rigidez e deformação permanente

de duas misturas 100% fresado, uma contendo ligante 50/70 e outra contendo ligante

60/85, utilizadas o passante na peneira #3/8. Esses materiais foram moldados em

diferentes temperaturas: 100, 140 e 170°C, utilizando a metodologia Superpave. Após

passarem pela dosagem, e analisadas suas propriedades volumétricas, as amostras

passaram pelo ensaio de Ensaio uniaxial de carga repetida, conhecido como Flow number,

que analisa a resistência a deformação permanente e pelo ensaio de Módulo Complexo

que avaliou a rigidez das misturas. O principal resultado encontrado para o Módulo

complexo é que misturas 100% fresado convencionais conseguem reativar as

propriedades do ligante em temperaturas próximas a 140°C. Misturas a 100°C de

compactação o ligante convencional não aquece o suficiente, tendo uma baixa

compactação e rigidez. Já na temperatura de 170°C o fresado reduz sua rigidez devido a

oxidação do ligante. Já as misturas 100% fresado com ligante modificado por polímero

apresentam o mesmo comportamento, em relação a temperatura, mencionado nas

misturas convencionais, porém com valores menores. Contudo, é notável que o polímero

ajuda na reativação das propriedades dos ligantes, pois os fresados que continham ligantes

modificado por polímero conseguiram obter uma maior rigidez a partir de 100°C

enquanto do fresado convencional nessa temperatura obtiveram a menor rigidez entre

todas as misturas. Em relação aos resultados do Flow Number, todos os corpos de prova

que foram submetidos ao ensaio não romperam antes dos 7200 ciclos, conforme estipula

a Norma Brasileira ABNT/NBR 16505:2016. Assim, conclui-se que misturas 100%

fresado tanto convencional como modificado por polímero resistiram a deformação

permanente estipulada pela norma. Portanto, essa pesquisa veio corroborar o bom

desempenho que as misturas com 100% fresado vem apresentado na literatura tanto

através da rigidez como pela deformação permanente. Concluindo, é notório que

reutilização do material fresado é extremamente importante, pois oferece um destino a

um material que é descartado no meio ambiente, além de não estimular o consumo de

novos materiais. Assim, deve-se desenvolver cada vez mais pesquisas em pró da

sustentabilidade no meio rodoviário.

Palavras-chave: Fresado. Reciclagem de pavimentos. Rigidez. Deformação permanente.

ABSTRACT

EVALUATION OF DEFORMABILITY AND RESISTANCE OF 100%RAP

MIXES WITH CONVENTIONAL AND MODIFIED BY POLYMER BINDER

AUTHOR: Débora Tanise Bordin

ADVISOR: Prof. Dr. Luciano Pivoto Specht

This study aims to conciliate the environmental cause with the transportation

infrastructure sector. Nowadays, the search for sustainability is becoming frequently and

in pavements, initiates the idea of RAP - Reclaimed Asphalt Pavement. The aim of this

paper is to study the stiffness and rutting effect in two mixtures 100%RAP, one of them

with 50/70 binder, and another with 60/85, using the passant in 3/8 sieve. These materials

were compression in different temperatures, 100, 140 and 170°C, using the Superpave

methodology. After analyzed its volumetric properties, the samples were submitted to

Flow Number test to analysis of performance to rutting and submitted to Complex

Modulus test, to analysis of the stiffness. The principal result founded to the complex

modulus were that mixtures 100% RAP conventional can reactivate the binder properties

in temperatures near 140°C. Mixtures in 100°C of compression does not warmed enough

the binder, presenting low stiffness. In 170°C, the RAP reduces its stiffness due to binder

oxidation. Mixtures 100% RAP modified by polymer presented the same behavior related

to temperature as presented by mixtures conventional but with lower values. Yet is

noticeable that the polymer helps to reactivate the binder properties because the RAP with

binder modified were capable to maintain stiffness in 100°C, as not presented by the

conventional mixes. Related to flow number test, all the samples submitted to the test did

not break up before the 7200 cycles determined by ABNT/NBR 16505:2016. Thus, is

possible to conclude that mixes 100% RAP conventional and modified by polymer have

good performance to rutting. Therefore, this study proves the good performance of mixes

100%RAP, as commented in literature, to rutting and to stiffness. Finally, the RAP is

extremely important because offers a new destiny to a material that would be discarded

in environment, besides, does not stimulate the consume of new materials. Thus, should

be developed more researches with focus on sustainability in the transports infrastructure.

Keywords: Reclaimed Asphalt Pavement. Recycled Asphalt Pavement. Stiffness.

Rutting.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Máquina fresadora e caminhão basculante. ..........................................................14

Figura 2 - Localização do trecho de retirada de fresado da BR 386. ....................................21

Figura 3 – Localização do trecho de retirada de fresado da BR 290. ....................................22

Figura 4 – Amostras de fresado utilizados nesta pesquisa. ...................................................23

Figura 5 – Curvas granulométricas das amostras com fresado CAP 50/70 sem betume e com

fresado e AMP 60/85 com e sem betume. . ...........................................................................23

Figura 6 - Misturador Infra Test Testing Systing e compactador CGS. ................................25

Figura 7 - Colagem dos três conjuntos pinos para segurar os LVDT’S. ...............................27

Figura 8 - Prensa UTM 25 em funcionamento. .....................................................................28

Figura 9 – Representação do modelo 2S2P1D. ....................................................................28

Figura 10 - Ensaio Uniaxial de carga Repetida. ....................................................................31

Figura 11 - Gráfico gerado no Software UTS 14. .................................................................32

Figura 12- Volume de vazios reais em função das temperaturas de compactação. ...............34

Figura 13 – Alguns corpos de provas depois de ensaiados. .................................................35

Figura 14 - Linhas de tendência lineares das curvas log [a(T)] de todas misturas a (@20°C).

...............................................................................................................................................37

Figura 15 - Plano Cole Cole para mistura 50/70 100°C, com amostra 7, 8 e a média. .........38

Figura 16 - Diagrama Black para mistura 50/70 100°C, com amostra 7, 8 e a média. .........38

Figura 17 - Plano Cole Cole para mistura 50/70 140°C, com amostra 19, 20 e a média. .....39

Figura 18 - Diagrama Black para mistura 50/70 140°C, com amostra 19, 20 e a média. .....39



Figura 21- Plano Cole Cole para mistura 60/85 100°C, com amostra 1, 2 e a média. ..........41

Figura 22 - Diagrama Black para mistura 60/85 100°C, com amostra 1, 2 e a média. .........41





Figura 27 - Plano Cole Cole para todas misturas, obtido através da modelagem 2S2P1D. ..45

Figura 28 - Diagrama Black, para todas as misturas, obtido com a modelagem 2S2P1D. ...46

Figura 29 - Curvas mestras de Módulo Dinâmico para todas as misturas (@20°C). ............48

Figura 30 - Comparativo das curvas mestras com Bruxel (2015), Centofante (2016) e Bohn

(2017) @20°C. ......................................................................................................................49

Figura 31 - Curvas mestras de Ângulo de Fase para todas as misturas (@20°C). ................50

Figura 32 - Comparativo das curvas mestras de ângulo de fase com Bruxel (2015),

Centofante (2016), Bohn (2017) @20°C. ..............................................................................51

Figura 33 – Volume de vazios reais em função do módulo complexo. ................................51

Figura 34 - Inferência à fadiga à 21°C das misturas. ............................................................53

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Número de amostras necessárias, de acordo com os ensaios realizados na

pesquisa, para cada mistura asfáltica estudada. .....................................................................20

Tabela 2 - Resultado da granulometria do fresado CAP 50/70 sem betume. ........................23

Tabela 3 - Resultado da granulometria do fresado CAP 60/85 com e sem betume. .............24

Tabela 4 - Resultado da densidade máxima medida do fresado CAP 50/70. ........................24

Tabela 5 - Resultado da densidade máxima medida do fresado CAP 60/85. ........................24

Tabela 6 - Parâmetros de ensaio de Flow Number. ...............................................................30

Tabela 7 - Valores de densidade obtidos através do Rice para cada mistura asfáltica

estudada. ................................................................................................................................32

Tabela 8 - Ciclos de cargas por corpo de prova no ensaio Flow Number. ............................34

Tabela 9 - Parâmetros do modelo 2S2P1D e valores de C1 e C2 de cada mistura. ............. 36

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................. 11

1.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS .......................................................................... 11

1.2. OBJETIVO GERAL ........................................................................................... 12

1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.............................................................................. 12

2 REFERENCIAL TEÓRICO ........................................................................... 13

2.1. RECICLAGEM DE PAVIMENTOS .................................................................. 13

2.1.1. Material fresado ................................................................................................ 13

2.1.2. Reciclagem de pavimento à quente ................................................................. 15

2.1.3. Limitações do RAP ........................................................................................... 16

2.2. PAVIMENTO ASFÁLTICO COM ALTO TEOR DE RAP ............................... 17

3 METODOLOGIA ............................................................................................. 20

3.1. PLANEJAMENTO DE PESQUISA ................................................................... 20

3.2. MATERIAL FRESADO ..................................................................................... 21

3.3. MATERIAIS UTILIZADOS .............................................................................. 22

3.4. ENSAIOS LABORATORIAIS .......................................................................... 25

3.4.1. Preparação da amostra .................................................................................... 25

3.4.2. Volume de vazios ............................................................................................... 26

3.4.3. Ensaio de módulo complexo ............................................................................. 26

3.4.4. Ensaio uniaxial de carga repetida (Flow Number) ......................................... 29

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO DE RESULTADOS ................................... 32

4.1. ANÁLISE VOLUMÉTRICA. .............................................................................32

4.2. ENSAIO UNIAXIAL DE CARGA REPETIDA ................................................ 34

4.3. MÓDULO COMPLEXO .................................................................................... 36

4.2.1. Plano Cole Cole ................................................................................................. 45

4.2.2. Diagrama Black ................................................................................................ 45

4.2.3. Curvas mestras .................................................................................................. 46

4.2.4. Relação |E*|.sen φ e |E*|/sen φ ......................................................................... 52

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................... 54

5.1. CONCLUSÃO .................................................................................................... 54

5.2. SUGESTÕES PARA FUTUROS ESTUDOS .................................................... 55

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................... 56

11

1 INTRODUÇÃO

1.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS

O setor rodoviário é de suma importância para a economia do país uma vez que

este detém, segundo a Confederação Nacional do Transporte (CNT, 2017), 61,1% da

participação no transporte de cargas. Essa porcentagem expressiva se dá, muitas vezes,

pela vantagem econômica sobre outros meios, além da facilidade de chegar ao seu destino

final sem utilizar mais de um meio de transporte. Diante desse cenário, de ampla

utilização da malha rodoviária, é vital ter pesquisas que visam trazer novas tecnologias

para a melhoria das condições das vias.

Segundo pesquisa CNT de Rodovias de 2016, apenas 51,7% dos pavimentos do

Brasil são classificados como ótimo ou bom. Esse fato, demonstra que ainda é necessário

grande investimento em pesquisas de infraestrutura rodoviária para melhorar a qualidade

da pavimentação do país. Diante disso, as pesquisas nessa área, em pró da melhoria do

pavimento, se fazem imprescindíveis para trazer mais conforto e segurança para os

usuários, além do desenvolvimento econômico do país.

Nos últimos anos, a crescente preocupação com o meio ambiente é notável em

todos os setores da sociedade, inclusive no setor rodoviário. Atrelado a sustentabilidade,

houve o desenvolvimento de novas tecnologias nesse setor, sendo possível iniciar estudos

de reciclagem de pavimentos adicionando escórias, resíduos de construção civil, resíduo

industrial, borracha, fresado, entre outros. Todos esses processos visando contribuir com

a redução do consumo de matéria prima e manter um meio ambiente sustentável.

No Brasil, os anos de 1985 e 1986 foram marcos na tentativa de introdução dos

processos de reciclagem de misturas asfálticas, nas obras da Via Anhanguera (SP), com

emprego de fresagem a frio e reciclagem a quente em usina central. Também, na Via

Dutra, com emprego de equipamentos de pré-aquecimento, fresagem e reciclagem,

completamente in situ (Bodi e Balbo, 2004).

Os países desenvolvidos vêm adotando quantidades cada vez maiores de fresado

chegando a 100%. O reciclado também é chamado na literatura internacional de

Reclaimed Asphalt Pavement (RAP). Essa alternativa além de preservar o meio ambiente,

pode ser atrativamente econômica, pois reduz os custos com locais de descarte adequados

para o grande volume de material fresado que surge das manutenções nas vias. Além

disso, a reutilização dos agregados reduz custos com a britagem, uma vez que evita gastos

12

excessivos com o material. Além disso, existem outros benefícios como: redução nos

custos de construção, conservação de ligantes, preservação da geometria do pavimento

existente, conservação de energia, homogeneização estrutural, readequação estrutural e

rápida liberação da pista (SPECHT et al., 2013).

West et al. (2009) relata que as misturas com RAP vêm apresentando

comportamento satisfatório, semelhante a com material natural. Os membros do grupo

GEPPASV já vêm trabalhando com a utilização do RAP. Centofante (2016), realizou

ensaios com porcentagens de 10, 20 e 30% de fresado e comparou com uma mistura

convencional. Bohn (2017), realizou ensaios com 25 e 50% fresado convencional e

modificado por polímero, em temperaturas mornas. Portanto, essa pesquisa surgiu para

corroborar e compreender melhor os comportamentos e mecanismos de misturas

asfálticas 100% RAP.

1.2. OBJETIVO GERAL

Analisar o comportamento mecânico da reciclagem em misturas asfálticas 100%

RAP, a fim de verificar a adequabilidade do seu uso, visando a aplicação nas camadas de

revestimentos de pavimento.

1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Avaliação da rigidez do material 100% RAP;

Avaliação do desempenho do material 100% RAP para deformação

permanente;

Busca pela faixa de temperatura ideal de aplicação em campo.

13

2 REFERENCIAL TEÓRICO

2.1. RECICLAGEM DE PAVIMENTOS

A necessidade de proteger o meio ambiente e buscar economia fez surgir o

pavimento asfáltico reciclado conhecido na literatura como Recycled Asphalt Pavement

(RAP). Esse tema já vem sendo discutido e trabalhado desde a década de 70, e hoje está

ganhando mais relevância no mundo.

De modo geral, o crescente desenvolvimento de tecnologia na construção

rodoviária favoreceu para minimizar o desperdício de resíduos na recuperação e

restauração das rodovias. A restauração por meio da reciclagem significa o

reaproveitamento total ou parcial da camada existente.

Ainda, segundo DNIT (2006), além da reutilização dos agregados proporcionar

redução de matéria prima, e prolongar o tempo de exploração de jazidas, pode reduzir a

quantidade de material novo para a restauração. Segundo Gennesseaux (2015), quanto

maior a taxa de incorporação de material reciclado em novas misturas, maior o benefício

econômico e ambiental proporcionado, sendo uma alternativa muito sustentável para a

indústria da pavimentação.

2.1.1. Material fresado

Segundo Norma DNIT 159/2011-ES, fresagem a frio é a operação em que é

realizado o corte ou desbaste de uma ou mais camadas do pavimento asfáltico, por

processo mecânico a frio. Essa remoção se dá com o auxílio de um equipamento

constituído de cortador giratório com dentes de aço. As fresadoras possuem uma correia

transportadora que eleva o fresado para o caminhão basculante. A Figura 1 apresenta o

equipamento em operação.

14

Figura 1 – Máquina fresadora e caminhão basculante.

Fonte: Centofante (2016).

A técnica de reciclagem de pavimentos é antiga, porém não muito disseminada no

meio profissional. Conforme cita Bonfim (2011), o processo de fresagem surgiu na

década de 1970 devido à crise econômica internacional e a escassez dos materiais

asfálticos. No Brasil, o primeiro local a ser fresado foi a Via Anchieta no estado de São

Paulo, em 1980, com uma fresadora norte-americana.

Segundo DNIT 159/2011-ES, a fresagem pode ser definida em três tipos:

Fresagem padrão: seu espaçamento entre dentes de corte é de aproximadamente

15mm, atingindo níveis consideráveis, podendo alcançar camada de sub-base do

pavimento. É utilizada em intervenções cuja objetivo é o aspecto estrutura, por

recomposição da estrutura do pavimento ou para compor materiais de revestimento a

camada de base.

Fresagem fina: tem espaçamento entre 5 e 8mm, podendo chegar à camada de

ligação do pavimento. É utilizada para correção de defeitos funcionais e em remendos

superficiais.

Microfresagem: É também conhecida como fresagem de regularização, seu

espaçamento varia entre 2 e 4mm. É destinada a corrigir defeitos da superfície do

pavimento, não necessitando de recapeamento da pista, pois sua textura permite uma pista

segura.

15

De acordo com um relatório da NCHRP - National Cooperative Highway

Research Program (2001), o RAP pode ser reutilizado em novas misturas asfálticas pois

tanto o ligante como os agregados ainda tem valor agregado. Utilizando o RAP em novas

misturas, consegue-se reduzir a quantidade de matéria prima nova que precisa ser

adicionada à mistura asfáltica, economizando assim, tanto os recursos naturais, como

recursos financeiros.

2.1.2. Reciclagem de pavimento à quente

De acordo com Bernucci et al. (2010), a reciclagem pode acontecer de duas

maneiras:

• A quente, quando utiliza se CAP, agente rejuvenescedor (AR) e agregados

fresados aquecidos; ou,

• A frio, quando utiliza EAP (Emulsão Asfáltica de Petróleo), agente

rejuvenescedor emulsionado (ARE) e agregados fresados à temperatura ambiente.

A reciclagem a quente é uma técnica que iniciou em Singapura, na Índia, em 1970,

tornando-se, segundo Vasconcelos e Soares (2003), mais importante após a crise

econômica dessa época. Esse método segue as normas: DNIT - ES 033/2005 -

Pavimentos flexíveis - Concreto asfáltico reciclado a quente na usina e DNIT - ES

034/2005 - Pavimentos flexíveis - Concreto asfáltico reciclado a quente no local.

A reciclagem a quente local ou “in situ” consiste em aquecer o pavimento para

fazer a escarificação, até a profundidade necessária. Essa técnica pode corrigir

afundamentos, eliminar fissuras superficiais e fazer o rejuvenescimento de asfaltos

envelhecidos. O produto final dessas misturas asfálticas a quente pode ser destinado tanto

para camadas de base, conhecidas como “blinder” ou para camadas de rolamento. Nesse

procedimento, os custos são relativamente baixos e há um período pequeno de interrupção

do tráfego.

A reciclagem a quente em usinas pode ser executada em usinas gravimétricas ou

em usinas volumétricas, sendo a última a mais utilizada para o RAP. Porém, para o

fresado não ter contado direto com a chama da usina foram feitas adaptações nas usinas.

A seguir, são apresentados os procedimentos, segundo DNIT (2006) para o

funcionamento da uma usina de RAP.

• Preparar o material com remoção do pavimento e redução ou fragmentação do

fresado no tamanho necessário;

16

• Avaliar os estoques para fazer estudos e conhecer as características do material

reciclado;

• Processar na usina, porém sem o contato direto entre o material e a chama do

secador. Essa medida se dá para não poluir o ar e não endurecer o asfalto remanescente

do revestimento removido;

• Lançar e compactar o material como um concreto asfáltico normal, com

procedimentos equipamentos convencionais.

De acordo com o DNIT (2006), do ponto de vista da eficiência dos custos, a

reciclagem a quente dos pavimentos deve ter maior aplicação no planejamento da

restauração de pavimentos. Isso se dá devido a significativa economia das operações de

reciclagem a quente na pista quando comparada com um recapeamento com mistura nova.

Segundo Balbo e Bodi (2004), quando comparada a reciclagem a quente em usina

com outros tipos de reciclagem, ela apresenta melhor homogeneidade do processo de

termo regeneração e não está restrita a pequenas espessuras de fresagem para uma

reciclagem eficiente. No entanto, a desvantagem do processo de reciclagem a quente em

usina estacionária está associada ao transporte requerido, tanto para levar o RAP até a

usina onde será processado, quanto para retorná-lo ao local da obra para posterior

aplicação. Esse fator muitas vezes é decisivo na escolha do método de reabilitação

aplicado em um pavimento, pois pode agregar altos custos de transporte e contratempos

na obra.

Há desvantagem quanto a temperatura elevada das misturas asfálticas a quente. A

redução na temperatura, tanto de mistura quanto de compactação, produz benefícios como

a diminuição do consumo de energia, menor emissão de gases poluentes, maior eficiência

de compactação, maior trabalhabilidade, além da possibilidade de incorporação de maior

quantidade de material fresado e menor envelhecimento do ligante asfáltico por oxidação.

2.1.3. Limitações do RAP

Existem alguns cuidados necessários quando trabalha-se com material reciclado de

pavimento. Abaixo são apresentados, suscintamente, alguns desses cuidados.

Envelhecimento do ligante asfáltico no RAP: O ligante asfáltico sofre um

processo de envelhecimento que resulta no endurecimento do ligante. Segundo Pinto

(1991), o envelhecimento do ligante asfáltico aumenta a viscoelasticidade e ponto de

amolecimento, diminuindo assim a penetração e perda das propriedades aglutinantes.

17

Segundo Tonial (2001), 60% do envelhecimento do ligante asfáltico se dá pela usinagem,

20% pela estocagem, transporte, espalhamento e compactação, e o restante durante a vida

útil do pavimento, devido à ação do meio ambiente.

Heterogeneidade do RAP: Os estudos com amostras de RAP demonstram que há

variabilidade no teor de ligante e na análise granulométrica. De acordo com Valdés et al.

(2011), utilizar maior porcentagem de frações finas do RAP contribui para reduzir a

variação da mistura. Don Brock & Richmond (2007) também detém da mesma análise.

Superaquecimento do RAP: Em processos onde se tem taxas reduzidas de RAP

seu aquecimento se dá por transferência de calor do agregado natural para o RAP. Em

porcentagens elevadas de RAP esse processo é inviável energeticamente, pois terá que

superaquecer o agregado natural há 300°C, de acordo com Gennesseaux (2015). O

superaquecimento pode causar a degradação superficial de certos tipos de agregados,

originários da calcária, produzindo ultrafinos (BROUSSEAUD, 2011).

2.2. PAVIMENTO ASFÁLTICO COM ALTO TEOR DE RAP

Mundialmente, consomem-se cerca de 1,52 bilhões de toneladas de agregados

virgens e 80 milhões de toneladas de betume, para a produção de 1,6 bilhões de toneladas

de concreto asfáltico em todo o mundo. Os grandes números revelam a importância da

abordagem ambiental sustentável em termos de efeitos ambientais e consumo de recursos

naturais de forma sustentável. A difusão da reciclagem de pavimentos tem um potencial

econômico de aproximadamente um bilhão por ano. Isso só será possível com a aplicação

de processos corretos para reciclar o material asfáltico fresado, não o desperdiçando e

utilizando técnicas eficazes (GENCER et al., 2012).

Segundo Bressi et al. (2015), é possível perceber que existe um aumento no

interesse de misturas asfálticas recicladas com propriedades semelhantes às misturas com

100% de materiais virgens. Esse fato demonstra atitudes mais conscientes, com foco em

sustentabilidade, uma vez que proporciona a economia de Cimento Asfáltico de Petróleo

(CAP) e agregados.

Na Europa a quantidade de RAP adicionada às misturas já está nas normas

nacionais. De acordo com Bueche et al. (2015), a adição de RAP em misturas asfálticas

quentes é uma prática muito comum na Suíça. A norma desse país já admite utilização de

até 70% de RAP para camadas de sub-base e até 60% para camadas de base. Segundo

18

Mohajeri et al. (2015), misturas asfálticas recicladas a quente contendo altas porcentagens

de RAP são cada vez mais comuns. Na Holanda, as misturas são produzidas em tambor

misturador ligado em paralelo, pré-aquecendo o RAP, ou por meio de cilindro de tambor

duplo, o qual esquenta os agregados virgens e, em seguida, mistura com RAP à

temperatura ambiente.

Centofante (2016) buscou avaliar as propriedades mecânicas e a adesividade de

misturas contendo 10, 20 e 30% de adição de fresado e comparou-as com uma mistura de

referência sem adição de agregado reciclado. A avaliação mecânica apresentou resultados

positivos com a inserção de material fresado, quando comparados a uma mistura

convencional. Foi verificado através do Módulo de Resiliência (MR) que à medida que

aumenta a porcentagem de fresado, ocorre um acréscimo na rigidez do material e, assim

como a Resistência à Tração (RT) também se eleva. Porém, ao analisar a curva mestra,

verificou que a mistura com adição de 10% de fresado apresentou-se mais rígida que a

mistura com adição de 20% de fresado, o que não era esperado.

Rowe et al. (2015) realizaram um projeto com altas quantidades de material

reciclado (quase 100%) em Fort Wayne na Índia, com objetivo de avaliar e determinar as

diferenças de uma seção comparando com um pavimento de referência, após um ano de

sua construção. Os resultados encontrados nessa pesquisa comprovaram que o

desempenho das misturas com alto teor de RAP é idêntico ao desempenho obtido por

misturas convencionais. Segundo os autores, a reciclagem a quente utilizando RAP está

ocorrendo nos últimos 40 anos e se torna cada vez mais comum, uma vez que viabiliza a

reciclagem de um material produzido em grandes quantidades.

Essa discussão, desse “case” americano, fornece uma visão sobre o surgimento de

tecnologias para a produção de misturas com elevados teores (superior a 70%) de RAP.

As porcentagens de RAP variam de acordo com cada estado e localização, dependendo

de especificações locais e de cada Departamento de Transportes (DOT – Department Of

Transportation), o qual define suas próprias políticas no que diz respeito às porcentagens

de RAP permitido.

De acordo com Domingues e Balbo (2006), além da Ásia, em várias cidades de

médio e grande porte da América do Norte e da Europa, estão sendo estudadas, in situ,

tecnologias semelhantes de reciclagem a quente de Concreto Asfáltico (CA) para reduzir

custos e manutenção de pavimentos, de maneira que se tornem possíveis esses serviços

em qualquer época do ano. Portanto, a qualidade final do produto exige evitar a queima

do material no tambor e avaliar a qualidade do CA reciclado.

19

Segundo Bento (2010), os estudos realizados em Portugal utilizam material

reciclado com até 40% na mistura. Porém, o autor desenvolveu uma mistura com 70% de

fresado reciclado a quente, e avaliou a resistência à ação da água e deformações

permanentes. Para o ensaio da sensibilidade à agua e deformação permanente verificou

que as amostras atenderam o limite mínimo necessário para a categoria mais exigente de

acordo com as normas europeias utilizadas.

Pereira (2011) utilizou teores na ordem de 70, 80 e 90% de fresado na análise de

suas misturas recicladas. Seu objetivo era analisar o desempenho técnico de pavimentos

com ligantes CAP 50/70 e agente rejuvenescedor AR-75 com porcentagens de 15% e

30%. Os resultados obtidos foram que com 15% de AR e 90% fresado obteve se um

aumento da rigidez comparado com os outros teores. No parâmetro de estabilidade,

mostrou-se valores crescentes com o aumento de teor de fresado, indicando aumento na

rigidez das misturas. Para os resultados de fluência, a variação foi muito pequena, quase

imperceptível, com o aumento de teor de fresado e AR. A mistura com melhor

desempenho mecânico foi a com adição de 30% AR e 70% de material fresado pois não

ficou tão rígida como as demais.

Domingues e Balbo (2006) estudaram procedimentos com 100% de CA fresado

em mini usinas transportáveis e constataram que a utilização de pequena quantidade de

material reciclado deixa o material superaquecido, resultando em misturas muito rígidas,

embora tenha uma rápida preparação e boa produção. Porém, o emprego de grandes

volumes de material reciclado resultou em melhores misturas, pois não houve queima do

material quando comparado com o de pouco fresado, facilitando assim sua utilização em

camada superficial. No entanto uma das maiores limitações do processo foi a ausência de

controle a priori do operador.

20

3 METODOLOGIA

3.1. PLANEJAMENTO DE PESQUISA

O presente estudo surgiu da necessidade de buscar materiais mais sustentáveis no

meio rodoviário, que contribua para o desenvolvimento do meio ambiente. Portanto, este

estudo propôs moldar em laboratório 36 corpos de prova, distribuídos em 2 tipos de

misturas 100% fresado. Um dos fresados utilizados apresenta CAP 50/70 e outro

apresenta AMP 60/85. Além disso, foram utilizados três diferentes temperaturas de

compactação para cada tipo de fresado: 100, 140 e 170°C. Portanto, foram moldados seis

corpos de prova para cada temperatura, para a mistura 100% fresado CAP convencional

e para a mistura com CAP modificado, totalizando os 36 corpos de prova do estudo.

Os dados de granulometria e os parâmetros de dosagem utilizados neste trabalho

são provenientes de pesquisas já realizadas no Grupo de Estudos e Pesquisa em

Pavimentação e Segurança Viária (GEPPASV) por Bohn (2017) e Pinheiro (2017).

Com as amostras, realizaram-se os ensaios de Rice, para determinação da

densidade máxima medida (DMM) e densidade aparente. A norma utilizada é a americana

ASTM D2041. Os corpos de provas foram moldados pela metodologia SUPERPAVE e

posteriormente, foram submetidas aos ensaios de módulo complexo, para avaliar a rigidez

do material, e Flow Number, para avaliar o desempenho à deformação permanente. A

Tabela 1 apresenta a quantidade de amostras moldadas para cada ensaio e mistura.

Tabela 1 - Número de amostras necessárias, de acordo com os ensaios realizados na

pesquisa, para cada mistura asfáltica estudada.

Misturas Asfálticas

100% fresado

Número de

Amostras TOTAL

E* FN

CAP 50/70 100°C 3 3 6

CAP 50/70 140°C 3 3 6

CAP 50/70 170°C 3 3 6

AMP 60/85 100°C 3 3 6

AMP 60/85 140°C 3 3 6

AMP 60/85 170°C 3 3 6

TOTAL DE AMOSTRAS 36

21

3.2. MATERIAL FRESADO

O material de estudo é proveniente de fresagem de dois pavimentos antigos, um

deles com ligante asfáltico convencional CAP 50/70 e outro modificado por polímero

AMP 60/85. O material fresado com CAP 50/70 é referente a um trecho de pavimentação

da Rodovia Governador Leonel de Moura Brizola, localizado no trecho do km 112+500

ao 109+500, na BR 386, estado do Rio Grande do Sul. Os materiais granulares utilizados

nesse pavimento foram coletados pela Pedreira da Construbrás. A Figura 2 mostra a

localização do trecho de onde foi retirado o fresado da BR 386.

Figura 2 - Localização do trecho de retirada de fresado da BR 386.

Fonte: Google Maps.

O material fresado com CAP 60/85 foi obtido através de uma parceria entre

Concessionária Triunfo Concepa e GEPPASV (Grupo de Estudos e Pesquisas em

Pavimentação e Segurança Viária) da UFSM. O material foi retirado com o equipamento

Fresadora modelo PM 102, e esse material é referente a um trecho de pavimentação da

FreeWay, localizado no km 72+700, BR 290, estado do Rio Grande do Sul. Os materiais

granulares utilizados nesse pavimento foram coletados pela pedreira localizada no km

30+500, BR- 290 em Santa Antônio da Patrulha. A Figura 3 que mostra a localização do

trecho onde foi retirado o fresado da BR 290.

22

Figura 3 – Localização do trecho de retirada de fresado da BR 290.

Fonte: Google Maps.

3.3. MATERIAIS UTILIZADOS

Através de pesquisas realizadas por Bohn (2017) e Pinheiro (2017), obteve-se a

análise granulométrica e determinação do teor de ligante dos fresados utilizados. Com

esses parâmetros e a densidade máxima medida foi possível determinar a caracterização

dos materiais.

As granulometrias foram feitas apenas com o material passante na peneira #3/8,

sendo o retido nas peneiras maiores, descartado, para obter melhor homogeneização da

mistura. Desse modo, a curva granulométrica do fresado com betume abrange apenas o

material passante na peneira analisada. Além disso, as misturas passaram pelo

equipamento denominado Rotarex, que faz a extração do ligante, assim também foi

possível gerar a curva granulométrica sem betume. O ensaio de extração de betume

seguiram o procedimento da norma DNER-ME 053/94. A Figura 4 mostra as amostras

utilizadas.

23

Figura 4 – Amostras de fresado utilizados nesta pesquisa.

A Figura 5 apresenta as curvas granulométricas dos materiais e as Tabelas 2 e 3

apresentam o resultado das granulometrias.

Figura 5 – Curvas granulométricas das amostras com fresado CAP 50/70 sem betume e

com fresado e AMP 60/85 com e sem betume.

Fonte: Pinheiro (2017) e Bohn (2017).

Tabela 2 - Resultado da granulometria do fresado CAP 50/70 sem betume.

Porcentagem Média Passante (%)

Peneira mm Fresado Sem

Betume

3/4" 19,1 100

1/2" 12,7 95,8

3/8" 9,5 93,1

n 4 4,8 76

n 10 2 45,5

n 40 0,42 23,6

n 80 0,18 18,1

n 200 0,075 13,7

Fonte: Pinheiro (2017).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10 100

Porc

enta

gem

pas

sante

(%)

Diâmetro dos grãos (mm)

Granulometria fresado

50/70Granulometria fresado

60/85Granuletria fresado 60/85

com betume

24

Tabela 3 - Resultado da granulometria do fresado CAP 60/85 com e sem betume.

Porcentagem Média Passante (%)

Peneira mm Fresado Com

Betume

Fresado Sem

Betume

3/4" 19,1 100 100

1/2" 12,7 100 100

3/8" 9,5 100 100

n 4 4,8 58,6 75,1

n 10 2 25,3 45,4

n 40 0,42 4,8 15,7

n 80 0,18 2,2 11,2

n 200 0,075 1,2 7,1

Fonte: Bohn (2017).

Através do ensaio Rotarex elétrico foi obtido o teor de ligante dos materiais,

conforme DNER – ME 053/1994 – Misturas betuminosas – percentagem de betume. A

mistura convencional apresentou um teor de ligante de 4,85% e a mistura modificada por

polímero apresentou um teor de ligante de 4,41%.

Além disso, foi realizado para os dois materiais reciclados, o método denominado

RICE, seguindo a norma ABNT/NBR 15619:2012 – Misturas asfálticas – Determinação

da densidade máxima teórica e massa específica máxima teórica em amostras não

compactadas. O objetivo desse procedimento é encontrar a densidade máxima medida

(DMM ou Gmm) para determinar o volume de vazios da amostra. Realizou-se o ensaio

duas vezes para cada tipo de fresado e os resultados estão expostos nas Tabelas 4 e 5

abaixo.

Tabela 4 - Resultado da densidade máxima medida do fresado CAP 50/70.

Amostra

Densidade Máxima Medida

(g/cm³)


Média(g/cm³)

1 2,697 2,696

2 2,695 2,696

Tabela 5 - Resultado da densidade máxima medida do fresado CAP 60/85.

Amostra


(g/cm³)


Média(g/cm³)

1 2,551 2,553

2 2,554 2,553

25

3.4. ENSAIOS LABORATORIAIS

3.4.1. Preparação da amostra

Após coleta dos materiais fresados já mencionados, e caracterização dos mesmos,

deu-se início à dosagem das misturas. Esse procedimento fez uso da metodologia

Superpave.

Os fresados foram peneirados na #3/8 e foi utilizado apenas o passante, o retido

foi descartado. Esses materiais ficaram por 24 horas na estufa a 60°C, para retirar a

umidade contida na amostra, mais quatro horas na temperatura de compactação.

Após o aquecimento em estufa, os materiais foram colocados no misturador

utilizado, que foi o da marca Infra Test Testing Systems, modelo Bituminous Laboratory

Mixer 30 Liter Special Version 380V 60Hz 3Ph. O misturador já se encontrava na

temperatura de compactação, então se adicionou em média 18 kg de material, que

permaneceu no misturador até atingir a temperatura de compactação. Depois, a massa foi

compactada no CGS, da IPC Servopac. A Figura 6 mostra o misturador e compactador.

Figura 6 - Misturador Infra Test Testing Systing e compactador CGS.

26

A metodologia SUPERPAVE é utilizada desde 1993 pelos norte-americanos,

onde sua compactação é feita por amassamentos, conhecido com giros. Em todos os

corpos de provas foram estipulados 100 giros que corresponde a vias de tráfegos de médio

a alto. Foram feitos 6 corpos de prova para cada amostra de fresado, analisado em cada

temperatura estudada, além disso, cada amostra ficou com um peso médio de 1,855 kg e

altura média de 151 mm.

3.4.2. Volume de vazios

Com o intuito de encontrar o volume de vazios foi determinada a densidade

aparente através do método por dimensões. A altura foi obtida através da média de quatro

medições e o diâmetro através da média de seis medições, sendo duas no topo, duas no

meio e duas na base, conforme procedimento descrito por BS EN 12697-29/2002. Com

esse procedimento foi possível determinar o Gmm e consequentemente o volume de

vazios de cada amostra.

Segundo pesquisas realizadas no laboratório GEPPASV é necessário um fator de

correção de 0,97 sobre o volume de vazios. Essa redução do valor se deve porque o

método determina o corpo de prova como um cilindro perfeito, porém sabe-se que na

prática isso não ocorre. Portanto, o volume que vai se tratar como o real será o com o

fator de correção.

3.4.3. Ensaio de módulo complexo

Os corpos de provas, já moldados no SUPERPAVE, passaram para o processo de

colagem dos pinos. Foram colados três conjuntos para segurar os LVDT’S (Linear

Variable Differential Transducer) do ensaio de módulo complexo. Esses pinos foram

colados com a ajuda de um equipamento que os pressiona por um tempo mínimo de 10

minutos, para que a cola seque. A Figura 7 ilustra este processo.

27

Figura 7 - Colagem dos três conjuntos pinos para segurar os LVDT’S.

O ensaio de módulo complexo é realizado segundo as normas da AASHTO T 342-

11- Standard Method of Test for Determining Dynamic Modulus of Hot-Mix Asphalt

Concrete Mixtures. O método consiste em aplicar uma carga uniaxial compressiva

senoidal no corpo de prova cilíndrico para determinar as propriedades viscoelásticas do

material.

Segundo Nascimento (2008), a relação tensão-deformação é definida como

Módulo Complexo (E*) e o valor absoluto |E*| é a razão da tensão dinâmica máxima pela

deformação axial recuperável máxima, ou seja, |E*| é o módulo dinâmico. Além disso,

tem-se o ângulo de fase (ϕ), que é visto na tela do computador na hora do ensaio junto

com a frequência, que termina as propriedades viscosas, através da defasagem da

aplicação de carga e a resposta da amostra. Esse ângulo de fase indica uma das

propriedades viscosas do material, sendo 0° para material elástico e 90° para material

viscoso (CAVALCANTI, 2010).

Após a colagem, os corpos de prova ficaram condicionados no mínimo oito horas

na temperatura do ensaio, dentro da prensa UTM 25. Conforme determina a norma

AASHTO T 342-11, as temperaturas utilizadas foram: -10°C, 4°C, 21°C, 37°C, 54°C,

60°C e as frequências utilizadas foram todas as disponíveis pelo software UTS006 – SPT

Dynamic Modulus Test: 25, 20, 10, 5, 2, 1, 0,5, 0,2, 0,1 e 0,01Hz. A Figura 8 demonstra

o procedimento de funcionamento da prensa UTM 25.

28

Figura 8 - Prensa UTM 25 em funcionamento.

Após execução dos ensaios, os resultados foram utilizados para calcular o modelo

2S2P1D (2 Springs, 2 Parabolic, 1 Dashpot). Di Benedetto et al. (2004) desenvolveram

o modelo 2S2P1D para modelagem de propriedades viscoelásticas lineares, tanto de

ligantes quanto de misturas asfálticas. O modelo consiste, basicamente, em 2 molas, 2

elementos parabólicos e 1 amortecedor, o qual pode ser demostrado por uma infinidade

de elementos em série ou em paralelo. A Figura 9 demostra o modelo 2S2P1D.

Figura 9 – Representação do modelo 2S2P1D.

Fonte: (DI BENEDETTO ET AL., 2004).

O modelo 2S2P1D tem 7 constantes e seu módulo complexo é dado pela Equação

(1) a seguir.

29

E∗(𝑖𝜔𝜏)= 𝐸0+E∞−E0

1+δ(iωτ)−k+(iωβτ)−1 (1)

Onde:

𝑖 = número complexo definido por 𝑖2=−1;

𝜔 = pulsação =2𝜋×𝑓𝑟 (onde 𝑓𝑟 é a frequência);

𝑘,ℎ = expoentes tais como 0<𝑘<ℎ<1;

𝛿 = constante;

𝐸0 = módulo de elasticidade estático, quando 𝜔→0;

𝐸∞ = módulo vítreo, quando 𝜔→∞;

𝜏 = tempo característico, cujo valor varia apenas com a temperatura.

Assim, após essa modelagem são apresentado as curvas: isotermas, isócronas,

espaços Cole Cole, Diagramas de Black e curvas mestras de |E*| e φ, de todas as misturas

asfálticas em estudo. Segundo, Di Benedetto & Corté (2005), o módulo complexo é um

ensaio homogêneo, que não necessita de nenhuma solução estrutural, nem hipótese

complementar, apresentando, assim, propriedades dos materiais próximas às reais.

Segundo Mangiafico (2014), através dessa moldagem pode se ajustar muito bem o

comportamento mecânico da maioria das misturas betuminosas, representando bem os

intervalos de baixas frequências e altas temperaturas.

3.4.4. Ensaio uniaxial de carga repetida (Flow Number)

O Ensaio Uniaxial de carga Repetida é também, usualmente, chamado de Flow

Number (FN). O ensaio é empregado para avaliar o comportamento de misturas asfálticas

com relação à deformação permanente com a aplicação de cargas repetidas, uma vez que

estudos mostram que ensaios com aplicação de cargas estáticas não apresentam

totalmente o mecanismo de deformação permanente em campo (VALKERING et al,

1990). Portanto, esse ensaio traduz melhor o comportamento do pavimento em pista,

tornando-se um ensaio consistente para deformação permanente.

O FN é definido pelo número de repetições de carregamento até atingir a taxa

mínima de tensão axial permanente, onde a mistura apresentará em um período pequeno

uma grande deformação cisalhante, obtendo assim, o colapso da estrutura. A relação do

30

FN com a deformação permanente é que quanto maior o número de ciclos menor a

possibilidade de o pavimento sofrer o dano de Afundamento de Trilhas de Roda (ATR).

Segundo Budny (2012), ao avaliar um gráfico de deformação plástica acumulada

versus número de ciclos, nota-se a existência de três zonas: primária, secundária e

terciária. Na faixa primária, tem-se uma deformação com velocidade elevada; na

secundária, tem-se uma deformação plástica estável; e na terceira etapa, há o

cisalhamento com volume constante. Com isso, pode-se concluir que o FN é o número de

ciclos em que a faixa terciária se inicia.

Os corpos de prova moldados para esse ensaio tiveram suas medições de diâmetro

e altura obtidas através de uma média de quatro valores para cada altura e cada diâmetro

da respectiva amostra em análise. Suas faces não foram retificadas conforme solicita a

norma AASHTO TP 79-15 - Standard Method of Test for Determining the Dynamic

Modulus and Flow Number for Hot Mix Asphalt (HMA) Using the Asphalt Mixture

Performance Tester (AMPT), pois não se sabia se a amostra aguentaria a retificação,

podendo comprometer o corpo de prova. O FN, atualmente, segue a norma brasileira, a

ABNT/NBR 16505:2016 - Misturas asfálticas - Resistência à deformação permanente

utilizando o ensaio uniaxial de carga repetida.

Para a realização desse ensaio, as amostras foram condicionadas a 60°C na prensa

UTM 25, atendendo as recomendações de no mínimo oito horas, como especifica a

AASHTO TP 79-12. O valor do carregamento do Ensaio é de 204KPa durante a

frequência de 0,1s e repouso da amostra de 0,9s. Os parâmetros utilizados no ensaio estão

na Tabela 6.

Tabela 6 - Parâmetros de ensaio de Flow Number.

Parâmetros Condições

Tempo de aplicação de carga 0,1s

Tempo de repouso 0,9s

Tensão 204KPa

Tensão de repouso 10,2KPa

Tensão de pré-carregamento 15KPa

Duração do pré-carregamento 60s

Tempo mínimo de

condicionamento 8h

Temperatura do ensaio 60°C

Os corpos de provas foram ensaiados individualmente e na sua parte superior e

inferior é colocado uma membrana de látex, posteriormente, foram colocados os dois

31

LVDT’s. A Figura 10 apresenta a prensa UTM 25 realizando ensaio em um dos corpos

de prova ensaiados.

Figura 10 - Ensaio Uniaxial de carga Repetida.

A resposta é visualizada em um gráfico de deformação permanente versus ciclos

e a finalização do ensaio ocorre quando a deformação do corpo de prova atinge 5% ou

7200 ciclos. Os resultados são analisados e armazenados no Software UTS 14. A Figura

11 ilustra o gráfico gerado de deformação versus ciclos. Posteriormente, a curva de

deformação plástica vertical uniaxial é ajustada ao Modelo de Francken. Segundo

Almeida Jr. (2016), este modelo é a combinação dos modelos de potência e exponencial.

Ele ainda explica como se calcula tudas as variáveis do cálculo.

32

Figura 11 - Gráfico gerado no Software UTS 14.

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO DE RESULTADOS

4.1. ANÁLISE VOLUMÉTRICA

Na tabela 7 é apresentado os resultados dos volumes de vazios calculados (Vv) e

os reais (Vvreal) que é o adicionado o fator de correção de 0,97. Além disso, tem-se o

desvio padrão representado por (S) e a média dos volumes de vazios (Vvmédia) e o Gmm.

Tabela 7 - Valores de densidade obtidos através do Rice para cada mistura asfáltica

estudada.

Fresado CP Gmm

(g/cm³)

Teor

(%) Vv(%)

Vv real

(%) S Vvmédia(%)

50/70 100°C

7 2,33 2,696 13,62 13,21

0,40 12,65

8 2,35 2,696 12,85 12,46

9 2,33 2,696 13,46 13,06

10 2,35 2,696 13,01 12,62

11 2,35 2,696 12,69 12,31

12 2,36 2,696 12,62 12,24

50/70 140°C

19 2,53 2,696 6,30 6,11

1,15 7,48

20 2,50 2,696 7,11 6,90

21 2,51 2,696 6,95 6,74

22 2,49 2,696 7,63 7,40

23 2,45 2,696 9,17 8,90

24 2,45 2,696 9,12 8,85

50/70 170°C

31 2,47 2,696 8,44 8,19

0,58 8,95 32 2,44 2,696 9,53 9,25

33 2,45 2,696 9,08 8,81

34 2,43 2,696 9,94 9,64

33

35 2,43 2,696 9,72 9,43

36 2,46 2,696 8,68 8,42

60/85 100°C

1 2,34 2,553 8,38 8,13

0,26 8,01

2 2,35 2,553 8,01 7,77

3 2,34 2,553 8,40 8,15

4 2,33 2,553 8,55 8,29

5 2,35 2,553 7,84 7,61

6 2,34 2,553 8,38 8,13

60/85 140°C

13 2,41 2,553 5,44 5,28

0,34 4,74

14 2,42 2,553 5,08 4,93

15 2,43 2,553 5,00 4,85

16 2,44 2,553 4,58 4,44

17 2,43 2,553 4,72 4,57

18 2,44 2,553 4,50 4,36

60/85 170°C

25 2,43 2,553 4,76 4,62

1,02 5,27

26 2,36 2,553 7,52 7,30

27 2,42 2,553 5,07 4,91

28 2,43 2,553 4,71 4,57

29 2,42 2,553 5,13 4,98

30 2,41 2,553 5,41 5,24

Conforme observa-se, o volume de vazios para o fresado 50/70 100°C apresentou

elevados valores. Uma das causas disto é a baixa temperatura de compactação. Além

disso, segundo ensaio de penetração realizado por Pinheiro (2017), foi encontrado valor

de penetração igual a 12dmm para o fresado com CAP 50/70, demonstrando que esse

fresado é extremamente envelhecido. Já o 60/85 100°C demonstrou um maior valor de

penetração (22dmm), portanto, possivelmente esse fresado é mais viscoso e seu ligante

mais ativo e, consequentemente, consegue compactar com maior facilidade.

Também, sabe-se que esse método utilizado para avaliar o volume de vazios não

é perfeito, pois não foi levado em conta seu peso e sim suas dimensões. Esse fato implica

em um fator de correção, pois o método leva em conta que trabalha-se com um cilindro

perfeito. Por esse motivo são apresentados os volumes de vazios corrigidos na Tabela 7.

No Figura 12 é apresentado os volumes de vazios reais em função das

temperaturas de compactação (100°, 140° e 170°C).

34

Figura 12- Volume de vazios reais em função das temperaturas de compactação.

A partir da Figura 12 é possível perceber uma correlação da temperatura com os

volumes de vazios das misturas. Além disso, demostra que a 140°C é a temperatura de

compactação onde tem-se o menor volume de vazios entre os dois fresados em análise.

4.2. ENSAIO UNIAXIAL DE CARGA REPETIDA

Como pode ser visto na Tabela 8, todos os corpos de prova analisados suportaram

o máximo de ciclos recomendados pela ABNT/NBR 16505:2016. Portanto, o ensaio foi

finalizado aos 7200 ciclos e não foi necessário realizar o Modelo de Francken. A Figura

13 mostra alguns corpos de prova ensaiados que se mostraram visualmente intactos, sem

desprendimento da massa ou sinais de deformação permanente.

Tabela 6 - Ciclos de cargas por corpo de prova no ensaio Flow Number.

Mistura

N° corpos de

prova

FN

(ciclo)

50/70

100°C

10 7200

11 7200

12 7200

50/70

140°C

22 7200

23 7200

24 7200

50/70

170°C

34 7200

35 7200

36 7200

y = 0,0025x2 - 0,7404x + 61,225

R² = 1

y = 0,0014x2 - 0,4226x + 36,068

R² = 1

0

2

4

6

8

10

12

14

80 100 120 140 160 180

Vv r

eal(

%)

Temperatura (°C)

50/70

60/85

Polinômio

(50/70)

Polinômio

(60/85)

35

60/85

100°C

4 7200

5 7200

6 7200

60/85

140°C

16 7200

17 7200

18 7200

60/85

170°C

22 7200

23 7200

24 7200

Figura 13 – Alguns corpos de provas depois de ensaiados.

Sobre a análise da deformação permanente, consegue-se comprovar que misturas

com 100% fresado, tanto convencionais como com ligantes modificados, apresentam um

desempenho satisfatório perante a ATR. Bohn (2017), já tinha comprovado que misturas

com 50% fresado para CAP convencional e modificado por polímeros tinham um bom

desempenho.

Nejad et al. (2013) realizaram um estudo experimental para analisar a deformação

permanente em misturas quentes, contendo 0%, 15%, 30%, 50% e 60% de RAP em sua

composição. Para avaliar o impacto do RAP sobre as propriedades de Afundamento de

Trilha de Roda (ATR), as misturas foram analisadas usando o Marshall e testes dinâmicos

de fluência. Os autores constataram que substituir até 60% do agregado virgem por RAP

melhorou as propriedades de deformação permanente das misturas. O fresado aumentou a

viscosidade do aglutinante de asfalto, e foi fator principal de resistência ao ATR,

especialmente em altas temperaturas.

36

Portanto, esses dados complementam o que a literatura vem mostrando, isto é, as

misturas RAP não tem possibilidade de sofrer grandes danos por ATR.

Dessa forma, é notório que o material fresado, além de trazer grande economia no

valor final do pavimento, reduzir a deposição no meio ambiente, ainda, tem grande

importância na resistência à deformação permanente. Segundo Bohn (2017), o teor antigo

de ligante contido nas misturas, já envelhecido, atua ativamente na resistência à

deformação permanente, mostrando que o fresado não é um “black rock”, pois o ligante

antigo é liberado no processo da mistura.

4.3. MÓDULO COMPLEXO

Segundo Yusoff et al. (2011), as propriedades reológicas das misturas asfálticas

são apresentadas através de módulo complexo e curvas mestras, juntamente com o ângulo

de fase e fatores de desvio. Essas propriedades reológicas dependem das mudanças de

temperaturas. Os setes parâmetros do modelo e as constantes C1 e C2, do WLF (William,

Landel e Ferry), para cada uma das seis misturas pesquisadas, constam na Tabela 9.

Tabela 7 - Parâmetros do modelo 2S2P1D e valores de C1 e C2 de cada mistura.

PARÂMETROS 2S2P1D

MIS

TU

RA

E* WLF

E00

(MPA)

E0

(MPA)

k

h

C1 C2

50/70

100°C 3,00E+01 2,92E+04 0,165 0,490 1,80 6,00E-01 12000

27,821 193,830

50/70

140°C 7,00E+01 3,50E+04 0,185 0,490 1,80 2,00E+00 12000

40,619 271,783

50/70

170°C 2,00E+02 4,15E+04 0,166 0,415 2,60 5,00E-01 12000

41,175 309,024

60/85

100°C 6,00E+01 1,55E+04 0,170 0,510 1,90 3,00E+00 15000

19,546 151,193

60/85

140°C 110 36000 0,160 0,518 2,20 100 10000

34,726 243,098

60/85

170°C 100 25800 0,140 0,49 2,60 80 10000

21,455 162,040

O comportamento viscoelástico do material é dependente da temperatura, que é

indicada pelo fator de deslocamento e expressa por [a(T)], através do gráfico em escala

37

logarítmica. Na Figura 14 está apresentado as curvas log [a(T)] das seis misturas

estudadas. A inclinação das curvas permite analisar a suscetibilidade térmica, pois quanto

menos inclinada a curva melhor é o comportamento da mistura quanto a suscetibilidade

térmica. Portanto, quanto mais próximos de zero forem os valores de cada mistura, menor

é a suscetibilidade à temperatura, ou seja melhor será a estabilidade.

É possível observar que a Mistura 60/85 170°C é a que apresenta menor

suscetibilidade à temperatura, pois essa apresenta uma linha de tendência mais horizontal,

em baixas temperaturas. Já em altas temperaturas, a mistura 50/70 100°C é a que

apresenta a menor suscetibilidade térmica. No entanto, a mistura 60/85 100°C é a mais

suscetível à temperatura nas baixas temperaturas e a mistura 50/70 140°C se apresenta

mais suscetível a altas temperaturas. A seguir, será mostrado outras formas de análise da

presente pesquisa, pois essa é uma análise inicial.

Figura 14 - Linhas de tendência lineares das curvas log [a(T)] de todas misturas a

(@20°C).

O espaço Cole Cole apresenta a parte real E1 e a parte imaginária E2, nos eixos

das abcissas e ordenadas, respectivamente. Em E1 é possível analisar a parte recuperável

da energia armazenada e em E2 a capacidade viscosa irreversível do material através da

dissipação de energia. O Diagrama de Black permite analisar a relação entre o módulo

dinâmico e o ângulo de fase em diferentes temperaturas. As Figuras de 15 a 26 mostram

a representação gráfica dos resultados no plano Cole Cole e Diagrama Black. Nas

-5,00

-4,00

-3,00

-2,00

-1,00

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

-20 0 20 40 60

Log [

a(T

)]

Temperatura (°C)

60/85 100°C

60/85 140°C

60/85 170°C

50/70 100°C

50/70 140°C

50/70 170°C

38

imagens tem-se plotados os dados experimenteis de duas amostras, a média das

respectivas amostras e a linha que foi criada a partir da modelagem 2S2P1D.

Figura 15 - Plano Cole Cole para mistura 50/70 100°C, com amostra 7, 8 e a média.

Figura 16 - Diagrama Black para mistura 50/70 100°C, com amostra 7, 8 e a média.

0

500

1000

1500

0 5000 10000 15000 20000

E2

(MP

a)

E1 (MPa)

2S2P1D 50/70

100°C-10 °C M

4 °C M

21 °C M

37 °C M

60 °C M

-10 °C

4 °C

21 °C

37 °C

60 °C

-10 °C

4 °C

21 °C

AMOSTRA 7, 8 e MÉDIA

1

10

100

1000

10000

100000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

|E*| (M

Pa)

j (o)

-10 °C 4 °C

21 °C 37 °C

60 °C -10 °C

4 °C 21 °C

37 °C 60 °C

-10 °C 4 °C

21 °C 37 °C

60 °C 2S2P1D 50/70 100°C


39



0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000

E2 (

MP

a)

E1 (MPa)

2S2P1D 50/70

140°C-10 °C M

4 °C M

21 °C M

37 °C M

60 °C M

-10 °C A19

4 °C A19


1

10

100

1000

10000

100000

0 5 10 15 20 25 30 35 40

|E*| (M

Pa)

j (o)

-10 °C 4 °C

21 °C 37 °C

60 °C -10 °C

4 °C 21 °C

37 °C 60 °C

-10 °C 4 °C

21 °C 37 °C

60 °C 2S2P1D M2


40



0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

E2

(MP

a)

E1 (MPa)

2S2P1D

50/70

170°C-10 °C M

4 °C M

21 °C M

37 °C M

60 °C M

-10 °C A31

4 °C A31

21 °C A31

37 °C A31

60 °C A31


1

10

100

1000

10000

100000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

|E*| (M

Pa)

j (o)

-10 °C 4 °C

21 °C 37 °C

60 °C -10 °C

4 °C 21 °C

37 °C 60 °C

-10 °C 4 °C

21 °C 37 °C

60 °C 2S2P1D M3


41



0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000

E2 (

MP

a)

E1 (MPa)

2S2P1D 60/85

100°C-10 °C M

4 °C M

21 °C M

37 °C M

54 °C M

-10 ºC A1

4 ºC A1

21 ºC A1

37 ºC A1

54 ºC A1

-10 ºC A2

4 ºC A2

21 ºC A2

37 ºC A2

54 ºC A2

AMOSTRA 1, 2 E MÉDIA

1

10

100

1000

10000

100000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

|E*| (M

Pa)

j (o)

-10 °C

4 °C

21 °C

37 °C

54 °C

-10 °C

4 °C

21 °C

37 °C

54 °C

-10 °C

4 °C

21 °C

37 °C

54 °C

2S2P1D 60/85

100°C

AMOSTRA 1, 2 E MÉDIA

42



0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000

E2

(M

Pa

)

E1 (MPa)

2S2P1D 60/85

140°C"-10 °C M

4 °C M

21 °C M

37 °C M

54 °C M

-10 °C A13

4 °C A13

21 °C A13

37 °C A13

54 °C A13


1

10

100

1000

10000

100000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

|E*| (M

Pa)

j (o)

-10 °C

4 °C

21 °C

37 °C

54 °C

-10 °C

4 °C

21 °C

37 °C

54 °C

-10 °C

4 °C

21 °C

37 °C

54 °C

2S2P1D 60/85

140°C


43



0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 10000 20000 30000 40000 50000

E2

(MP

a)

E1 (MPa)

2S2P1D 60/85

170°C-10 °C M

4 °C M

21 °C M

37 °C M

54 °C M

-10 °C A25

4 °C A25


1

10

100

1000

10000

100000

0 5 10 15 20 25 30 35 40

|E*| (M

Pa)

j (o)

-10 °C

4 °C

21 °C

37 °C

54 °C

-10 °C

4 °C

21 °C

37 °C

54 °C

-10 °C

4 °C

21 °C

37 °C

54 °C

2S2P1D 60/85

170°C


44

4.3.1. Plano Cole Cole

É possível visualizar na Figura 27 que o a mistura com CAP 50/70 a 100°C de

compactação, não foi muito eficiente, pois obteve-se uma rigidez muito inferior em

relação a todas as misturas em estudo. Além disso, como já mostrado, essa mistura não

conseguiu densificar. Analisando a mistura com CAP 50/70 a 140°C, já é possível

perceber uma melhora na compactação da mistura, pois a 140°C o ligante possivelmente

conseguiu ativar as propriedades que na temperatura de 100°C de compactação não foi

obtido, pois é um material mais coeso. Analisando a mistura com CAP 50/70 a 170°C é

possível perceber que o fresado possivelmente oxidou muito, pois apresentou queda na

sua rigidez. Como visto anteriormente, esse material já foi considerado mais envelhecido

que o fresado 60/85 em outro estudo, portanto as quatro horas na estufa a 170°C oxidou

muito o material.

Para as misturas modificadas, tem-se a mesma sequência de análise, porém de

uma forma menos brusca como a das misturas convencionais, pois essas apresentam

comportamentos mecânicos mais semelhantes. A mistura 60/85 100°C teve uma baixa

rigidez comparada com as outras misturas modificas, demostrando que essa temperatura

de compactação talvez tenha sido insuficiente para rejuvenescer o ligante asfáltico. Já a

mistura 60/85 140°C apresentou bons resultados de rigidez demostrando que

possivelmente o ligante envelhecido começou a agir nessa estrutura. A mistura 60/85

170°C já tem uma mínima queda de rigidez, resultado muito semelhante a temperatura da

compactação a 140°C, não tendo grande oxidação como a mistura convencional a 170°C.

45

Figura 17 - Plano Cole Cole para todas misturas, obtido através da modelagem 2S2P1D.

4.3.2. Diagrama Black

As linhas de modelagem do 2S2P1D de todas as misturas estão apresentadas na

Figura 28. De modo geral, é possível perceber que a maioria das misturas convencionais

apresentam valor de ângulo de fase maior que as misturas modificadas por polímeros,

quando comparadas entre sua respectiva temperatura. Isso faz com que as misturas

convencionais tenham uma maior dissipação de energia, devido ao maior atrito interno,

além de sua parcela viscosa ser a mais atuante. Já as misturas modificadas, apresentam

uma maior rigidez, como já foi comprovado no espaço Cole-Cole.

Ao observar o diagrama Black, também é possível perceber que a mistura 60/85

170°C apresenta menor valor de ângulo, podendo ser aferido que apresenta um melhor

comportamento elástico quando comparada às demais misturas estudadas. A mistura

60/85 100°C é a que apresenta maior ângulo de fase, isso faz com que essa mistura tenha

uma maior dissipação de energia ou perda por atrito interno, pois sua parcela viscosa é a

mais relevante. Além disso, em campo, provavelmente, essa seria a mistura que sofreria

maiores deformações plásticas.

Analisando os fresados separadamente, é perceptível que as amostras com ligante

convencional, nas temperaturas de 100 e 140°C apresentam um ângulo de fase maior que

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 10000 20000 30000 40000 50000

E2

(M

Pa

)

E1 (MPa)

Cole - cole 2S2P1D 50/70 100°C






média 50/70 100°C

média 50/70 140°C

média 50/70 170°C

média 60/85 100°C

média 60/85 140°C

média 60/85 170°C

46

as amostras com fresado convencional a 170°C de temperatura de compactação. Isso

demostra que houve diferença de ativação do ligante influenciado pela temperatura, pois

a 170°C o fresado é absolutamente elástico, já a 100 e 140°C predomina o ligante com

maior relevância da parcela viscosa.

Analisando os fresados com polímeros observa-se que a 100°C de compactação o

ângulo de fase é máximo, sendo a mistura totalmente viscosa. Com o aumento da

temperatura para 140 e 170°C, há redução no ângulo de fase, isto é, as misturas vão se

tornando mais elásticas.

Figura 28 - Diagrama Black, para todas as misturas, obtido com a modelagem 2S2P1D.

4.3.3. Curvas mestras

Com os resultados obtidos de módulo dinâmico e ângulo de fase no ensaio de

módulo complexo foi possível construir as curvas mestras. Para isso, foi utilizado o

princípio da superposição tempo-temperatura (TTSP – time-temperature superposition

1

10

100

1000

10000

100000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

|E*|

(M

Pa

)

φ (º)

50/70 100°C 50/70 140°C

50/70 170°C 60/85 100°C

60/85 140°C 60/85 170°C

Black Curve 2S2P1D 50/70 100°C Black Curve 2S2P1D 50/70 140°C



47

principle). As curvas foram ajustadas através do modelo reológico 2S2P1D e pelos

coeficientes C1 e C2 de WLF.

Em um contexto geral, é perceptível que a medida que aumenta a frequência,

aumenta o módulo dinâmico, pois em altas frequências tem-se um menor tempo de

carregamento, o que faz com que não ocorram deformações viscoelásticas, ocorrendo

apenas deformações elásticas. No entanto, em baixas frequências tem-se um tempo de

carregamento maior, o que contribui para deformações viscoelásticas. O comportamento

viscoelástico foi analisado nas temperaturas utilizadas no ensaio de módulo complexo,

isto é, de -10°C a 60°C.

Na análise, as altas frequências estão relacionadas com as baixas temperaturas do

ensaio e causam dano por trincamento térmico no revestimento asfáltico, o que não é

comum no país devido ao clima tropical. Já as temperaturas intermediárias são

relacionadas com o dano por fadiga e as baixas frequências, correspondentes às altas

temperaturas, estão relacionadas com a deformação permanente.

Pesquisadores têm utilizado curvas mestras para descrever e apresentar as

características viscoelásticas de ligantes e misturas asfálticas, pois as curvas mestras

permitem a análise de uma grande variação de frequências e temperaturas. De acordo com

Yusoff et al. (2011), as curvas mestras são construídas a partir da seleção de uma

temperatura de referência escolhida de forma arbitrária e aplicada para todos os dados

reológicos analisados. A temperatura de referência terá o valor igual a um, logo o log

[a(T)] terá valor igual a zero. Na presente pesquisa, a temperatura de referência utilizada

foi 20°C. Portanto, é notório que as curvas mestras apresentam vantagem, pois é possível

ter uma previsão de valor de uma determinada propriedade reológica devido à grande

amplitude de temperatura e frequência, quando comparada com as temperaturas e

frequências de ensaio.

A Figura 29 traz a comparação de todas as curvas mestras das misturas estudadas.

Ao observar o gráfico apresentado é possível perceber que o módulo dinâmico cresce em

função da frequência. Esse crescimento ocorre, pois quando a frequência aumenta, existe

uma menor exposição à carga, ou seja, não há tempo para que ocorram manifestações de

deformações viscoelásticas. Além disso, nas altas frequências, só ocorrem deformações

elásticas no material, o que faz com que os módulos atinjam seus maiores valores.

Conforme apresentado na Figura 29, em baixas frequências, tem-se altas

temperaturas e é perceptível que fresados com ligante 50/70 a 100 e 140°C apresentaram

48

uma maior rigidez, demonstrando mais uma vez que o material está muito envelhecido e

perdeu suas propriedades.

Em altas frequências, isto é, baixas temperaturas de ensaio, as misturas com

polímeros apresentam maior rigidez, quando comparadas às misturas convencionais,

exceto a mistura 50/70 140°C, que também apresentou uma elevada rigidez. Já a mistura

50/70 a 100°C foi a que apresentou menor rigidez comparada com todas as amostras,

demostrando uma precária distribuição dos esforços para as camadas do pavimento.

Além disso, foi possível analisar que os fresados 50/70 compactados a 100°C

apresentaram menor módulo dinâmico entre todas as misturas. Uma das possibilidades

de isso ter acontecido é porque esses corpos do prova apresentaram os maiores volumes

de vazios e as mais baixas rigidezes, comparando com todas misturas analisadas. A 140°C

a mistura convencional obteve um resultado satisfatório de módulo dinâmico semelhante

a misturas convencionais de CBUQ das autoras citas. Já na temperatura de compactação

de 170°C a mistura degradou, perdeu rigidez, ou seja, possivelmente perdeu capacidade

de transmitir esforços.

Analisando as temperaturas de compactação das misturas 60/85, ocorre a mesma

influência, porém com poucas variações. Conforme aumentou-se a temperatura de

compactação das misturas de 100°C para 140°C aumentou a rigidez da amostra,

demonstrando maior ativação do ligante, porém a 170°C a rigidez do material volta a

reduzir.

Figura 29 - Curvas mestras de Módulo Dinâmico para todas as misturas (@20°C).

49

Na Figura 30, foram plotadas as misturas da presente pesquisa juntamente com às

misturas de referências das autoras: Bruxel (2015), Centofante (2016) e Bohn (2017). O

que se pode concluir a partir deste gráfico é que os valores de módulos encontrados estão

coerentes com os valores das autoras, não havendo grandes distanciamentos. Isso mostra

que do ponto de vista de rigidez, os fresados, principalmente modificados por polímero,

apresentam uma boa rigidez do material comparado com uma mistura convencional de

CBUQ.

Como se pode observar, o fresado com ligante convencional compactado a 140°C

ganhou muita rigidez demonstrando que possivelmente o material está muito

envelhecido, porém tem-se a vantagem que esse material teve boa compactação. A 170°C

de compactação, o material fresado convencional, mostra uma menor rigidez comparado

com o fresado convencional 140°C, demonstrando que provavelmente esse material

perdeu capacidade de ligação. Portanto, é perceptível que do ponto de vista da rigidez é

possível recuperar o fresado.

Figura 30 - Comparativo das curvas mestras com Bruxel (2015), Centofante (2016) e Bohn

(2017) @20°C.

O efeito da modificação por polímero é frequentemente analisado através do

ângulo de fase, pois este se relaciona com as propriedades elásticas e viscosas dos

materiais asfálticos através da modelagem 2S2P1D. Com a Figura 31 é possível perceber

que as misturas 50/70 140°C e 50/70 170°C apresentam menor ângulo de fase durante

todo o espectro de frequência. O comportamento dessas duas misturas pode ter ocorrido

50

pelo envelhecimento do ligante convencional à temperaturas de compactação maiores de

140°C, como já mencionado, fazendo com que as misturas apresentem um

comportamento mais elástico, devido a seu envelhecimento.

Além disso, os fresados modificados por polímeros apresentam, principalmente

em baixas frequências, maior parcela viscosa, mostrando-se um material mais novo que

o fresado com ligante convencional. Fica evidente, também, que quanto maior a

temperatura de compactação menor o ângulo de fase, tanto para misturas convencionais

como para as modificadas por polímeros, demonstrando que o aumento da temperatura

de compactação contribui com o melhoramento elástico do material.

Figura 31 - Curvas mestras de Ângulo de Fase para todas as misturas (@20°C).

Na Figura 32, novamente foram plotadas as misturas desta pesquisa, junto com às

misturas de Bruxel (2015), Centofante (2016) e Bohn (2017). Em baixas frequências,

Bruxel (2015) apresenta o menor ângulo de fase, constituindo um material mais rígido e

elástico, porém a altas frequências apresenta baixa rigidez.

O que se pode inferir a partir do gráfico das curvas mestras de ângulo de fase é

que o material de Bruxel é o mais viscoso, pois é um material muito novo. Além disso,

os fresados com polímeros são os que tiveram resultados mais semelhantes com os das

autoras, demonstrando que a utilização desse polímero é eficiente para rejuvenescer a

amostra. Portanto, os valores encontrados na pesquisa contribuem para demonstrar a

qualidade dos ensaios e grandeza do modelo.

51

Figura 32 - Comparativo das curvas mestras de ângulo de fase com Bruxel (2015),

Centofante (2016), Bohn (2017) @20°C.

Foi realizada uma relação entre módulo complexo e volume de vazios, conforme mostra

a Figura 33.

Figura 33 – Volume de vazios reais em função do módulo complexo.

É notável com a Figura 33 que esse gráfico tem uma tendência linear. A medida

que se reduz o volume de vazios reais tem-se um aumento no módulo complexo. Isso

demostra que existe uma relação entre essas duas características das misturas estudadas.

y = -2199,5x + 29701

R² = 0,9997

y = -2574x + 41079

R² = 0,8668

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

0 3 6 9 12 15

E* (

MP

a)

Vv real(%)

60/85

50/70

Linear (60/85)

Linear (50/70)

52

4.3.4. Relação |E*|.sen φ e |E*|/sen φ

A partir dos dados do Módulo Complexo é possível fazer uma inferência de

resistência quanto a fadiga e deformação permanente das amostras, através das relações

E*.senφ e E*/senφ, respectivamente. Tenta-se com isso inferir sobre propriedades fora

do domínio viscoelástico linear, o que teoricamente não é possível, mas dado a relevância

prática das correlações, serão abordadas neste trabalho.

A Figura 34 mostra, para o caso crítico de temperatura mediana de 21°C a análise

de fadiga. Para essa verificação é utilizada as frequências mais altas, de 1 a 25 Hz. Quanto

menor o valor de |E*|.sen φ, melhor é o comportamento da mistura do ponto de vista da

fadiga. Como é possível perceber, as misturas com CAP 50/70 apresentaram os menores

valores de |E*|.sen φ, demonstrando melhor comportamento a fadiga, o que não era

esperado, pois a literatura indica que ligantes modificados por polímeros apresentam

melhor comportamento quanto a fadiga. Almeida Jr. (2016), já indicou que a inferência

de fadiga pelo método complexo não é adequada.

Portanto, esse gráfico demonstra que o dano por fadiga deve ser analisado com

estudos mais aprofundados, pois essa técnica é apenas uma inferência, não serve de

parâmetro. Essa inferência relaciona viscoelasticidade linear com dano, o que não é

comum na conceituação científica, logo ela pode ser realmente considerada coerente, ou

não, apenas com a realização de ensaios por fadiga.

53

Figura 34 - Inferência à fadiga à 21°C das misturas.

A inferência a deformação permanente não será apresentada visto que já foi

realizado o ensaio de Flow Number e constatado que todos os fresados da pesquisa

atendem bem a esse dano.

1

10

100

1000

10000

0,01 0,1 1 10

|E*|.se

m ϕ

Frequência (Hz)

60/85 100°C 60/85 140°C 60/85 170°C

50/70 100°C 50/70 140°C 50/70 170°C

54

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Nesta parte final será apresentada as conclusões observadas para essa pesquisa,

através dos dados obtidos em laboratório. Além disso, serão levantadas sugestões

relevantes para futuras pesquisas.

5.1. CONCLUSÃO

Sobre o volume de vazios é notório que este influencia no módulo complexo das

misturas. Pois, quanto maior o módulo complexo, menor o volume de vazios da mistura.

Para os resultados do módulo complexo, através da análise do plano Cole-Cole,

concluiu-se que os fresados que continham ligante 50/70 apresentaram diferentes

comportamentos para suas diferentes temperaturas de compactação. A 100°C o fresado,

possivelmente, não conseguiu reativar as suas propriedades, pois mostrou uma mistura

com a menor rigidez em relação a todas as misturas estudadas.

O fresado 50/70 a 140°C mostrou que, possivelmente, seu ligante reativou, uma

vez que apresentou resultados de módulo complexo, semelhantes a corpos de prova

convencionais. Já a 170°C, o material apresentou, novamente, uma redução no módulo

dinâmico, demonstrando que esse material possivelmente foi oxidado, pois

provavelmente o tempo de compactação nessa temperatura contribuiu para esse resultado.

Pelo diagrama de Black, os fresados, tanto convencionais como modificados por

polímeros, com compactação a 170°C apresentaram um comportamento elástico, sem

capacidade viscosa. Nessa temperatura, provavelmente o ligante deixou de atuar,

comprometendo a estrutura do pavimento. Já nas outras temperaturas, 100 e 140°C o

comportamento da mistura passa a ser viscosa, mostrando uma melhora nas propriedades

do ligante.

Através dos resultados das curvas mestras de módulo dinâmico, foi possível

verificar que o fresado com CAP 50/70 a 100°C não obteve uma boa compactação, logo

seu módulo dinâmico ficou muito abaixo do esperado para a mistura. Esse fato pode ter

acontecido porque a 100°C o ligante convencional não conseguiu reativar suas

propriedades. Já a 140 e 170°C o fresado convencional demonstrou melhor resultado. Isso

provavelmente ocorre devido a oxidação do ligante convencional a 170°C. Além disso,

os resultados dos fresados com polímeros seguiram a mesma sequência, porém em geral

55

com módulos dinâmicos maiores, demonstrando a boa influência que o polímero causa

no ligante asfáltico.

De modo geral, pode-se concluir que essas pesquisas devem ser extrapoladas para

o campo e levar em conta as temperaturas de compactação analisadas na presente

pesquisa. Pois, foi perceptivo que cada material fresado teve suas melhores caraterísticas

em temperaturas distintas.

Outra conclusão é que a existência de polímero nessas misturas 100% fresada é

uma das características que contribui para uma rigidez satisfatória do pavimento. Pois,

em baixas temperaturas, como a 100°C de compactação já é possível uma maior rigidez

para as misturas com polímeros em relação as convencionais. Contudo, deve-se levar em

conta que o agregado não foi analisado nessa pesquisa.

Quanto à propriedade de resistência, pode-se concluir que as misturas com 100%

fresado apresentam valores máximos no ensaio FN. Esse fato, demonstra que o material

RAP é o principal influenciador dos resultados, pois independente do ligante,

convencional ou modificado por polímero, todos tiveram um desempenho máximo frente

a deformação permanente, conforme a norma.

Portanto, esse trabalho contribuiu para melhorar a compreensão dos fatores de

rigidez e resistência a deformação permanente de misturas 100% RAP, compostas de

CAP 50/70 e AMP 60/85, passante na peneira #3/8. Desse modo, a reciclagem de

pavimento, merece especial atenção nas pesquisas futuras pois, vem mostrando resultados

satisfatórios e atendendo as premissas da economia e sustentabilidade. Assim, pode-se

trazer novas tecnologias para a pavimentação asfáltica sem comprometer o meio

ambiente.

5.2. SUGESTÕES PARA FUTUROS ESTUDOS

Em função das análises realizadas no decorrer da pesquisa, sugere-se:

Realizar ensaio de fadiga para avaliar a resistência e a influência de 100% de RAP

na vida útil das misturas asfálticas;

Avaliar a resistência à tração das misturas 100% RAP, e comparar o seu

comportamento com a rigidez dos materiais;

Estimular o mercado industrial a construir usinas que atendam a execução de

massas asfálticas 100% RAP para aplicação em campo.

56

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