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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS
FACULDADE DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE
RECURSOS DA AMAZÔNIA
Carmem Lúcia Alencar da Silva
EFEITO DA TEMPERATURA NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS
DAS MISTURAS ASFÁLTICAS DA AMAZÔNIA
MANAUS
2012
Carmem Lúcia Alencar da Silva
EFEITO DA TEMPERATURA NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS
DAS MISTURAS ASFÁLTICAS DA AMAZÔNIA
Dissertação submetida como parte dos
requisitos necessários para a obtenção do grau
de mestra ao Programa de Pós-graduação em
Engenharia de Recursos da Amazônia da
Universidade Federal do Amazonas cuja área
de concentração é Engenharia de Recursos
Naturais.
Orientadora: Consuelo Alves da Frota, DSc.
MANAUS
2012
Silva, Carmem Lúcia Alencar da, 1981-
Efeito da temperatura nas propriedades mecânicas das misturas asfálticas da
Amazônia / Carmem Lúcia Alencar da Silva. – 2012.
87 f. : il. color. ; 24 cm
Dissertação (mestrado) – Universidade Federal do Amazonas, Curso de Pós-
graduação em Engenharia de Recursos da Amazônia, 2012.
Orientação: Profa. Dr
a. Consuelo Alves da Frota, Departamento de
Geotecnia e Transporte.
1. Pavimento. 2. Defeitos. 3. Temperatura de serviço. I. Frota, Consuelo
Alves da. II. Universidade Federal do Amazonas. Curso de Pós-graduação em
Engenharia de Recursos da Amazônia. III. Título.
Carmem Lúcia Alencar da Silva
EFEITO DA TEMPERATURA NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS
DAS MISTURAS ASFÁLTICAS DA AMAZÔNIA
Dissertação submetida como parte dos
requisitos necessários para a obtenção do grau
de mestra ao Programa de Pós-graduação em
Engenharia de Recursos da Amazônia da
Universidade Federal do Amazonas cuja área
de concentração é Engenharia de Recursos
Naturais.
DATA DE APROVAÇÃO: 17 de AGOSTO de 2012.
APROVADA POR:
_________________________________________
CONSUELO ALVES DA FROTA, DSc. (Universidade Federal do Amazonas)
(ORIENTADORA)
_________________________________________
HIDEMBERGUE ORDOZGOITH DA FROTA, DSc. (Universidade Federal do
Amazonas)
(EXAMINADOR INTERNO)
_________________________________________
LUCINDO ANTUNES FERNANDES FILHO, DSc. (Universidade Federal do
Amazonas)
(EXAMINADOR EXTERNO)
DEDICATÓRIA
Dedico ao meu pai João Luís (in memoriam), primeiro e maior incentivador da minha vida
acadêmica, sempre presente, participativo e colaborador, e que hoje assiste a esta conquista de
camarote. Eu te amarei eternamente!
Dedico também ao meu avô Isaias (in memoriam), cujo papel foi fundamental em minha
educação, e a quem sempre busquei seguir o exemplo!
Dedico ainda a minha mãe Luzia, batalhadora na criação dos filhos, nos dando toda a
estrutura para que priorizássemos sempre nossos estudos, e exemplo de mulher! E aos meus
irmãos Inês e Joãozinho, meus maiores torcedores!
Enfim, dedico ao meu esposo Petrônio e a minha filha Beatriz. Que esta vitória alcançada se
converta em bons frutos para nossa família!
AGRADECIMENTOS
Em primeiro lugar e sempre eu agradeço a DEUS, pois nada acontece sem a Sua permissão.
Agradeço aos meus pais, meus irmãos e meus sogros, que me deram a estrutura física e
emocional ao longo deste trabalho, para que ele pudesse ser feito. E também ao meu esposo e
filha, pelo tempo de convívio abdicado em prol desta realização, que não é pessoal, mas sim
de todos nós.
Agradeço imensamente a Professora Consuelo, pela confiança em mim depositada e por todos
os ensinamentos, orientações, conselhos e lições que se estenderam além do nível acadêmico
ao longo de quase uma década em que trabalhamos juntas.
Obrigada também a todos os colegas e amigos do Grupo GEOTEC da UFAM, pelo convívio,
amizade e troca de experiências, valiosíssimos ao longo desses anos. Em especial, aos que
colaboraram neste trabalho direta ou indiretamente: Diego, Francivaldo, Reginaldo, Marcos,
Graça, Daniela e Tayana. E meu obrigada ainda mais especial ao Cleudinei, pois sem o seu
apoio técnico e moral, este trabalho não teria se realizado.
Obrigada ao Maurício, a Professora Elizabeth e a todos os membros do Programa de Pós-
graduação em Engenharia de Recursos da Amazônia pelo empenho na realização deste
trabalho.
Por fim, agradeço ao CNPq pela concessão da bolsa de pesquisa, a qual deu origem a esta
dissertação.
RESUMO
Os revestimentos asfálticos da cidade de Manaus apresentam-se, em geral, com trincas em
decorrência principalmente pela não presença do agregado graúdo, aliada às altas
temperaturas de serviço a que ficam submetidos. Esta pesquisa experimental objetiva testar a
resistência e a susceptibilidade de revestimentos asfálticos feitos com resíduos (da construção
civil e do parque industrial) como alternativa aos agregados naturais, aos efeitos da
temperatura (25oC a 60
oC), por meio de ensaios: resistência à tração por compressão
diametral, módulo de resiliência e vida de fadiga. Foram testadas quatro misturas asfálticas: a)
concreto asfáltico com seixo rolado no papel de agregado graúdo, proveniente dos rios
amazônicos; b) concreto asfáltico com o resíduo da construção civil e demolição em
substituição ao seixo; c) areia asfalto a quente com areia típica da região e cimento usado
como fíler; e d) areia asfalto a quente com areia típica da região e cal de carbureto
substituindo o cimento. Os resultados mostraram que o comportamento mecânico das
misturas asfálticas compostas com os materiais alternativos (resíduo de construção e cal de
carbureto) foi superior ao das misturas feitas com os compósitos usuais, consistindo, portanto,
alternativas técnica e ambientais à região.
Palavras-chave: revestimento asfáltico, defeitos, temperatura de serviço, misturas asfálticas,
resíduo da construção civil e demolição, cal de carbureto.
ABSTRACT
The asphalt coating of the city of Manaus presents, in general, with cracks mainly due to the
non presence of coarse aggregate, coupled with high operating temperatures that are
submitted. This experimental research aims to test the resistance and susceptibility of asphalt
coatings made from waste (construction and industrial) as an alternative to natural
aggregates, the effects of temperature (25oC to 60
oC), by tests: indirect tensile test, resilient
modulus and fatigue test. Four asphalt mixes were tested: a) asphalt concrete with gravel in
the role of coarse aggregate, from Amazonian rivers, b) with asphalt concrete waste from
construction and demolition to replace the gravel c) sand asphalt hot sand typical of the
region and cement used as filler, and d) sand asphalt hot sand typical of the region and
replacing the calcium carbide cement. The results showed that the mechanical behavior of
asphalt mixtures compound with alternative materials (construction waste and calcium
carbide) was superior to blends made with the usual composite consisting therefore technical
and environmental alternative to the region.
Keywords: coating asphalt, defects, pavement temperature, asphalt mixes, waste from
construction and demolition, calcium carbide.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1: Demolição do Estádio Vivaldo Lima em Manaus/AM (Foto disponível em:
http://acritica.uol.com.br/manaus/Economia-Copa_2014-emprego-vivaldo_lima-
construcao_civil-estadio-arena-Manaus-Amazonia-Amazonas_5_310218977.html) ..... 15
Figura 2: Esquema de seção transversal do pavimento (DNIT, 2006). .................................... 19 Figura 3: Revestimento asfáltico (camada superficial do pavimento) (Arquivo GEOTEC –
UFAM). ............................................................................................................................ 20 Figura 4: Revestimento asfáltico e camadas adjacentes (Arquivo GEOTEC – UFAM). ......... 20
Figura 5: Trincas por fadiga (couro de jacaré) (Arquivo GEOTEC – UFAM). ....................... 21 Figura 6: Prensa Marshall (Arquivo GEOTEC – UFAM). ...................................................... 22 Figura 7: Pulso de carga (BERNUCCI et al, 2007). ................................................................ 25
Figura 8: (a) Tensões constantes no ensaio de Vida de Fadiga por tensão controlada e (b)
deformações causadas por elas (BERNUCCI et al., 2007). ............................................. 27 Figura 9: (a) Deformações constantes no ensaio de Vida de Fadiga por deformação controlada
e (b) tensões necessárias para causá-las (BERNUCCI et al, 2007). ................................. 28
Figura 10: Variação do coeficiente de Poisson com a temperatura (MELO, 2010). ................ 29 Figura 11: Variação do coeficiente de Poisson com a temperatura medidos a partir da
deformação resiliente instantânea, conforme AASHTO (MELO, 2010). ........................ 30
Figura 12: Depósitos irregulares de resíduos da construção civil e demolição na cidade de
Manaus (SEMOSB/Prefeitura Municipal de Manaus, 2006). .......................................... 32 Figura 13: Faixa Granulométrica SUPERPAVE – DNM = 19,0mm ....................................... 35 Figura 14: Faixa granulométrica DNIT para mistura do tipo AAUQ ...................................... 36
Figura 15: Representação da determinação do teor ótimo de ligante pelo 3o DRF. ................. 45
Figura 16: Máquina Universal de Testes e detalhe da célula de carga (Arquivo GEOTEC –
UFAM). ............................................................................................................................ 47 Figura 17: Máquina Universal de Testes e câmara de temperatura (Arquivo GEOTEC –
UFAM). ............................................................................................................................ 47
Figura 18: Módulo de Resiliência (Arquivo GEOTEC – UFAM). .......................................... 49
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Especificações para o concreto asfáltico (DNIT, 2006). .......................................... 38
Tabela 2: Especificações para a areia-asfalto usinada a quente (DNIT, 2005). ....................... 38
Tabela 3: Especificações brasileiras para o cimento asfáltico de petróleo (ANP, 2005). ........ 40
Tabela 4: Especificação para material de enchimento.............................................................. 44
Tabela 5: Faixa granulométrica Superpave para misturas do tipo CA – DNM = 19,0mm
(SHRP, 1995). ................................................................... Erro! Indicador não definido.
Tabela 6: Faixa granulométrica DNIT para mistura do tipo AAUQ – TN = 2,00 mm (DNIT,
2005). ................................................................................. Erro! Indicador não definido.
Tabela 7: Composição da Faixa Superpave DMN 12.5mm ..... Erro! Indicador não definido.
Tabela 8: Composição da Faixa A: DNIT – AAUQ. ................ Erro! Indicador não definido.
Tabela 9: Coeficientes de Poisson usados variando com a temperatura. ................................. 48
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AASHTO – do inglês American Association of State Highway and Transportation Officials
AAUQ – Areia asfalto usinada a quente
ANP – Agência Nacional de Petróleo, Gás e Energia
ASTM – do inglês American Society for Testing and Materials
CA – Concreto asfáltico
CAP – Cimento asfáltico de petróleo
CENPES – Centro de Pesquisa e Desenvolvimento Leopoldo Américo Miguez de Mello
CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente
DC – Deformação controlada
DNER – Departamento Nacional de Estradas e Estradas de Rodagem
DNIT – Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes
DSR – do inglês Dynamical Shear Rheometer
EUA – Estados Unidos da América
GEOTEC – Grupo de Geotecnia da Universidade Federal do Amazonas
LVDT – do inglês Linear variable differential transformer
Máx. – Máximo
Mín. – Mínimo
MR – Módulo de resiliência
PAC – Programa de Aceleração do Crescimento
PAV – do inglês Pressure Aging Vessel
PG – do inglês Performance Grade
PIB – Produto Interno Bruto
RCD – Resíduo da Construção Civil e Demolição
REMAN – Refinaria de Manaus
RT – Resistência à tração
RTFOT – do inglês Rolling Thin Film Oven Test
SEMOSB – Secretaria Municipal de Obras e Saneamento Básico
SHRP – do inglês Strategic Highway Research Program
SUPERPAVE – do inglês Superior Performing Asphalt Pavements
TC – Tensão controlada
UFAM – Universidade Federal do Amazonas
UFRJ – Universidade Federal do Rio de Janeiro
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ................................................................................. 14
1.1 Objetivos ............................................................................................. 16
1.2 Justificativa ......................................................................................... 17
1.3 Escopo da Dissertação ........................................................................ 18
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................ 19
2.1 Resistência à Tração por Compressão Diametral ............................... 23
2.2 Módulo de Resiliência ........................................................................ 24
2.3 Vida de Fadiga .................................................................................... 26
2.4 Influência da Temperatura .................................................................. 28
2.5 Misturas Asfálticas .............................................................................. 30
2.5.1 Resíduo da Construção Civil e Demolição (RCD) ................................................ 31
2.5.2 Resíduo da Produção do Gás Acetileno (Cal de Carbureto).................................. 33
2.5.3 Dosagem e Teor de Projeto.................................................................................... 34
3 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ................................... 39
3.1 Caracterização dos Materiais .............................................................. 39
3.1.1 Ligante Asfáltico ................................................................................................... 39
3.1.2 Agregados .............................................................................................................. 43
3.1.3 Materiais de Enchimento ....................................................................................... 44
3.2 Dosagem e Teor de Projeto ................................................................. 44
3.3 Ensaios Mecânicos .............................................................................. 46
4 RESULTADOS.................................................................................. 52
4.1 Caracterização dos Materiais .............................................................. 52
4.1.1 Ligante Asfáltico ................................................................................................... 52
4.1.2 Agregados .............................................................................................................. 55
4.1.3 Materiais de Enchimento ....................................................................................... 58
4.2 Dosagem e Teor de Projeto ................................................................. 59
4.3 Ensaios Mecânicos .............................................................................. 64
REFERÊNCIAS ................................................................................................ 80
14
1 INTRODUÇÃO
A proteção e preservação do meio ambiente tornaram-se tema de muitos discursos em todo o
planeta. Anik et al. (1996) perguntam: “Por que sustentabilidade?”. A resposta dada pelos
autores é simples quando afirmam que mais de 50% dos recursos naturais do planeta e mais
de 40% da energia produzida são consumidos por algum tipo de construção, e que pelo menos
50% do lixo produzido é proveniente de alguma atividade relacionada à construção.
Segundo Fochezatto & Ghinis (2011), a construção civil foi a atividade que mais cresceu no
Brasil. O governo brasileiro espera para o ano de 2012 um crescimento de 6% para este tipo
de atividade, maior que o previsto para a indústria brasileira como um todo, e acima do índice
esperado para o Produto Interno Bruto (PIB). Políticas públicas como o Programa de
Aceleração do Crescimento (PAC) e os megaeventos esportivos Copa do Mundo de 2014 e
Olimpíadas 2016 respondem por esse mencionado desenvolvimento.
Contudo, apesar de ser uma atividade que gera desenvolvimento e progresso, é também
reconhecida como causadora de forte impacto ambiental devido ao intenso consumo de
matéria prima, modificação da paisagem natural e geração de resíduo. Antes denominado
apenas como entulho de obra, este último recebeu designação mais específica: Resíduo da
Construção Civil e Demolição (RCD), em geral, descartado, praticamente sem nenhum tipo
de cuidado, nos aterros sanitários, lixões, e até mesmo bota-foras ilegais. E quando depositado
nos aterros sanitários, diminui consideravelmente o tempo de vida útil destes.
No Brasil, a região do Amazonas é conhecida nacionalmente pela carência de materiais
adequados para construção de obras civis, incluindo-se as obras de pavimentos rodoviários.
As jazidas mais próximas estão a centenas de quilômetros da capital Manaus, o que encarece
o material devido ao gasto com o transporte do mesmo. Os mais usados em revestimentos de
pavimento rodoviário na região são: o seixo, a brita e areia de rio, explorados, na maioria das
vezes, indiscriminadamente, e que se tornam cada vez mais escassos ao longo dos anos. Ao
mesmo tempo, existe a preocupação crescente com os impactos ambientais provenientes desta
atividade exploratória na região do Amazonas.
15
Além da geração de RCD por obras particulares, ainda ocorre a geração pelas obras públicas,
pois existem verbas governamentais do PAC para obras em todo o Estado, que será uma das
sedes da Copa do Mundo de 2014, o que consequentemente aumentará consideravelmente a
geração do mencionado material na capital do Amazonas (Figura 1). É neste cenário que o
número de pesquisas com este material aumentou no âmbito do Grupo de Geotecnia da
Universidade Federal do Amazonas (GEOTEC), com o intuito de reaproveitar esse resíduo
em obras da construção civil local. Particularmente, esta pesquisa foca seus esforços em
reaproveitar ou reutilizar o RCD em obras de pavimentos rodoviários, ou seja, promover uma
destinação mais nobre e sustentável a este tipo de material.
Figura 1: Demolição do Estádio Vivaldo Lima em Manaus/AM (Foto disponível em:
http://acritica.uol.com.br/manaus/Economia-Copa_2014-emprego-vivaldo_lima-construcao_civil-
estadio-arena-Manaus-Amazonia-Amazonas_5_310218977.html)
Para tanto, aplicaram-se diversas técnicas de estudo de pavimento. O RCD foi separado e
classificado com o intuito de se adequar a uma faixa granulométrica normalizada,
possibilitando uma comparação entre o mesmo e os materiais da região (seixo e areia de rio),
utilizados atualmente nos pavimentos da cidade de Manaus. Além disso, determinaram-se
suas propriedades físicas e mecânicas a fim de obter informações sobre sua composição,
resistência, tamanho, forma e distribuição das partículas (agregados) e o comportamento
mecânico da mistura asfáltica com RCD quando submetida a carregamentos cíclicos e ao
efeito da temperatura (outro fator importante no dimensionamento de misturas asfálticas para
a região).
16
Outro resíduo foi também estudado nesta pesquisa, a cal de carbureto, resultante da produção
do gás acetileno no Polo Industrial de Manaus, substituindo o cimento convencionalmente
usado com fíler nas misturas asfálticas com o propósito de minimizar o custo de produção
destas, além de propiciar uma destinação econômica e ambiental a este resíduo.
Por fim, uma vez avaliado o comportamento físico e mecânico das mistura asfálticas com
RCD e cal de carbureto, e comparado ao das misturas com os materiais usuais dos pavimentos
da cidade de Manaus, obteve-se uma base sólida para a efetiva promoção dos materiais
alternativos como adequados para uso na pavimentação.
1.1 Objetivos
Mostrar a aplicabilidade do RCD e da cal de carbureto como matérias primas para obras de
pavimentos rodoviários, por meio da realização de ensaios mecânicos (resistência à tração
indireta, módulo de resiliência e vida de fadiga) em quatro misturas de revestimento asfáltico,
sendo: duas do tipo concreto asfáltico (uma com o seixo como agregado graúdo e outra
confeccionada com o resíduo da construção civil e demolição, o RCD) e duas misturas do tipo
areia asfalto à quente (uma com o cimento como fíler e outra com o resíduo da produção de
gás acetileno, a cal de carbureto), sob temperaturas variando entre 25ºC e 60ºC. A justificativa
para uso do seixo e areia de rio é de comparar o desempenho mecânico das misturas
usualmente empregadas nos pavimentos da cidade em relação ao das feitas com RCD e cal de
carbureto.
Como objetivos específicos, pretende-se:
a) comprovar a qualidade técnica do RCD e da cal de carbureto para fins de obras de
pavimentação;
b) contribuir para a preservação dos recursos naturais, pois reutilizar o RCD e a cal de
carbureto reduz o uso de matéria prima natural;
c) aprimorar as técnicas de dimensionamento de pavimento usuais, pois nesta pesquisa
utilizaram-se técnicas de dimensionamento e equipamentos de medição laboratorial
com recursos tecnológicos de uso não convencional;
17
d) identificar os efeitos da temperatura de serviço (temperatura a qual o pavimento estará
submetido ao longo de sua vida útil) no comportamento estrutural do pavimento;
e) mostrar que o RCD e a cal de carbureto podem ser utilizados como matérias primas
para construção de pavimentos rodoviários de qualidade, contribuindo assim a
sustentabilidade, pois o reuso dos mesmos evita o descarte inadequado destes no meio
ambiente.
1.2 Justificativa
A região amazônica apresenta uma carência histórica de agregados graúdos. Particularmente,
o Município de Manaus é deficitário em jazidas de material pétreo superficial. Bento & Frota
(1998) concluíram que a camada superficial da região urbana da cidade de Manaus é
constituída por 62% de argila, 34% de areia e 4% Arenito-Manaus (rocha sedimentar
característica da região e utilizada em obras da região). Os agregados de maior qualidade
(provenientes de rochas duras) encontram-se a grandes distâncias da cidade, o que encarece o
custo da matéria prima. Além disso, a extração dos agregados disponíveis, menos adequados
para construção, gera impactos ambientais, como acontece com a exploração do seixo rolado
e areia de rio.
Como alternativa econômica, utilizam-se nos pavimentos de Manaus, em regra, material
argiloso (subleito, sub-base e base), e revestimento asfáltico do tipo areia asfalto a quente
(AAUQ), que possui os mesmos componentes do concreto asfáltico, porém sem a parcela
graúda. Mas, pelo tamanho de suas partículas, esse tipo de mistura consome uma maior
quantidade de cimento asfáltico de petróleo (CAP), que além de encarecer a mistura pois o
ligante representa de 25% a 40% do seu custo (BERNUCCI et al., 2007), diminui a
resistência às deformações permanentes, uma vez que se aumenta a parcela de um
componente viscoso, fato agravado pelas altas temperaturas dessa região. Tem-se, então, um
pavimento com vida útil reduzida, mostrando falência estrutural pouco tempo após sua
construção e que constantemente oferece desconforto e prejuízos aos usuários. A deterioração
precoce também se deve aos trincamentos por fadiga, fenômeno referente tanto ao
18
comportamento viscoelástico dos ligantes asfálticos quanto à concentração de tensões na
interface agregado-ligante.
No projeto de misturas asfálticas é necessário considerar esses dois fatores (deformação
permanente e trincamento por fadiga) a fim de se produzirem misturas mais robustas, capazes
de resistir a ambas às deteriorações, para que seja aumentada a vida útil das vias públicas e do
bem-estar social.
Por essa problemática apresentada se justifica esta pesquisa para a região amazônica, uma vez
que se busca utilizar como agregado graúdo o resíduo da construção civil e demolição (RCD),
e a cal de carbureto como fíler, misturas capazes de suprir as necessidades:
a) técnica: com revestimentos mais resistentes e duráveis;
b) de segurança e conforto, com um maior atrito na superfície, se comparado com as
misturas que utilizam o seixo rolado;
c) econômica, com revestimentos mais duráveis e que utilizam materiais reciclados,
exigindo menores distâncias para deslocamento e, portanto, economia com transporte
dos mesmos. Além disso, haverá um menor desgaste dos veículos (uma vez que se
melhora a superfície de rolamento) e um menor consumo de ligante, se comparados
com a mistura AAUQ;
d) ambiental, importante no contexto atual, diminuindo os impactos da extração de
recursos e reduzindo os resíduos e custos energéticos, já que são materiais reciclados.
1.3 Escopo da Dissertação
O Capítulo 2 apresenta a revisão bibliográfica em que esta pesquisa se embasou, contendo
trabalhos relevantes para o desenvolvimento desta. O Capítulo 3 descreve os materiais e
métodos aplicados. O Capítulo 4 mostra os resultados e suas discussões. O Capítulo 5
apresenta as conclusões possíveis de serem tiradas e sugestões para pesquisas futuras. Por fim
são listadas as referências utilizadas.
19
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Pavimentos rodoviários são estruturas de múltiplas camadas cujas funções são resistir aos
esforços provenientes do tráfego de veículos e as condições climáticas a que está submetido,
além de proporcionar condições de rolamento aos veículos. Podem ser rígidos (concreto-
cimento) ou flexíveis (asfálticos). As camadas dos pavimentos asfálticos (Figura 2)
basicamente são: revestimento asfáltico (camada de rolamento e camada de ligação), base,
sub-base, reforço do subleito, camada de regularização, além do subleito propriamente dito. A
presença de todas as citadas camadas dependerá dos materiais e da finalidade do pavimento.
Figura 2: Esquema de seção transversal do pavimento (DNIT, 2006).
O correto dimensionamento dessa estrutura considera diversos fatores: a técnica, a economia,
o conforto e a segurança aos usuários, além da proteção ao meio ambiente (fator que vem
tendo uma crescente importância, nesta e em todas as áreas).
O revestimento asfáltico é a camada superficial do pavimento (Figura 3). Tem as funções de
receber diretamente os esforços do tráfego e transmiti-los para as outras camadas (Figura 4),
impermeabilizar o pavimento contra os efeitos nocivos da água, e, enfim, proporcionar as
condições de rolamento aos veículos.
20
Figura 3: Revestimento asfáltico (camada superficial do pavimento) (Arquivo GEOTEC – UFAM).
Figura 4: Revestimento asfáltico e camadas adjacentes (Arquivo GEOTEC – UFAM).
Essa camada, no caso do concreto asfáltico (CA), consiste de uma mistura asfáltica
preferencialmente composta por um agregado graúdo resistente, um agregado miúdo, material
de enchimento preenchendo os vazios dos grãos maiores e um ligante asfáltico que une estes
materiais.
O trincamento por fadiga é um dos principais defeitos ou patologias que acometem a camada
de revestimento asfáltico. Ocorre a temperaturas intermediárias — no Brasil, entre 30oC e
21
40oC — e é causado preponderantemente pelo tráfego pesado, e pela repetição dos esforços
gerados pela passagem dos veículos (BERNUCCI et al., 2006). Mesmo pequenos, esses
esforços causam a flexão constante na camada de revestimento, o que inicia a formação de
trincas que vão se propagando e se interligando, até ficarem com o aspecto de “couro de
jacaré”, como são conhecidos vulgarmente (Figura 5a, Figura 5b).
(a)
(b)
Figura 5: Trincas por fadiga (couro de jacaré) (Arquivo GEOTEC – UFAM).
22
No Brasil, usualmente utiliza-se o método Marshall para a dosagem de misturas asfálticas
(Figura 6). Porém, esse método não contempla todos os esforços aos quais a camada de
revestimento fica submetida no campo, não sendo apropriado para prever o desempenho dos
pavimentos sujeitos a condições distintas de serviço (ROBERTS et al, 1996), sendo, portanto,
considerado ultrapassado.
Figura 6: Prensa Marshall (Arquivo GEOTEC – UFAM).
Para tanto, seria ideal utilizar parâmetros mecanísticos para a dosagem, que permitem analisar
o desempenho estrutural das camadas do pavimento. Bernucci et al. (2006) listaram:
a) Resistência à Tração Indireta (que substitui a estabilidade Marshall) serve como
parâmetro de resistência;
b) Vida de Fadiga (Pinto, 1991);
c) Simulação de Tráfego e ensaios de Compressão ou Tração Axial Estática e
Compressão ou Tração Axial de Carga Repetida, para estudar a deformação
permanente.
Durante os anos de 1987 a 1993 foi realizado pelo Congresso dos Estados Unidos da América
(EUA) um programa de estudos, conhecido como Strategic Highway Research Program
(SHRP). O objetivo deste programa foi desenvolver pesquisas na área de pavimentação,
destinando uma verba de US$ 150 milhões para melhorar o desempenho, a durabilidade e a
segurança das estradas. Um dos principais resultados desse programa de pesquisa foi a
23
proposição de novos métodos de avaliação dos ligantes asfálticos para pavimentação (WAPA,
2010).
Essas novas especificações passaram a ser conhecidas como SUPERPAVE (Superior
Performing Asphalt Pavements) e apresentaram mudanças significativas nos procedimentos
de ensaios (que ficaram mais representativos) de ligantes e misturas asfálticas, visto que
privilegia a avaliação das propriedades reológicas, baseados nos ensaios tradicionais de
Penetração, Ponto de amolecimento e Viscosidade (WAPA, 2010).
A base da proposta do SHRP é que os ligantes passem a ser avaliados em uma ampla faixa de
temperaturas, que cubra todas as etapas do processo de mistura, espalhamento e compactação,
bem como esteja associada às temperaturas do pavimento ao longo da vida útil do trecho onde
aquele material será utilizado. Esta especificação mantém o valor do parâmetro de avaliação
da característica fixo e verifica para qual temperatura de uso aquele material testado satisfaz o
valor especificado (WAPA, 2010).
Para compor essa nova classificação, foram estabelecidos novos ensaios, realizados em
temperaturas baixas, médias e altas de uso do cimento asfáltico de petróleo (CAP) no campo.
Os ligantes são classificados em graus de temperatura máxima e mínima em que apresentam
determinadas propriedades, estabelecidas como "grau de desempenho" (em inglês,
Performance Grade – PG).
2.1 Resistência à Tração por Compressão Diametral
Mundialmente utilizado, o ensaio de Resistência à Tração por Compressão Diametral (RT)
consiste na aplicação de duas cargas concentradas e diametralmente opostas sobre um corpo-
de-prova cilíndrico por meio de frisos metálicos (Carneiro, 1943). Essas cargas de
compressão geram tensões de tração ao longo de todo o diâmetro vertical do corpo-de-prova.
A mistura asfáltica não apresenta comportamento puramente elástico (este, na verdade é
viscoelástico, devido à presença do ligante em sua composição), porém, considerando
24
teoricamente que se comporta unicamente deste modo, calcula-se a resistência à tração que
este material apresenta, pela medição da força causadora da ruptura do corpo-de-prova.
Originalmente desenvolvido para testar a resistência do concreto, este ensaio foi adotado
também para as misturas asfálticas desde 1972, por sua facilidade e rapidez de execução.
2.2 Módulo de Resiliência
Os primeiros estudos sobre o Módulo de Resiliência (MR) de materiais datam de 1930, por
Francis Hveem. Trata-se de um parâmetro que procura indicar a rigidez de um material,
permitindo a análise estrutural do pavimento por meio da aplicação de tensões e observação
das deformações e deslocamentos que ocorrem em consequência destas. A resiliência de um
material representa a capacidade do mesmo de se recuperar e voltar ao estado original após
sofrer tensões, portanto, para o cálculo do módulo, são consideradas apenas as deformações
recuperáveis. Trata-se, portanto de um ensaio não destrutivo, uma vez que o corpo-de-prova
não se deforma definitivamente: ele sofre tensões, sofre deformações recuperáveis e volta ao
seu estado original ao final do procedimento.
Os ensaios de carga repetida em que a força aplicada atua no sentido de compressão, de zero a
um máximo, e depois diminui até anular-se ou atingir um patamar inferior, para atuar
novamente após pequeno intervalo de repouso (fração de segundo), procuram reproduzir as
condições de campo. A amplitude e o tempo de pulso dependem da velocidade do veículo e
da profundidade em que se calculam as tensões ou deformações produzidas. A freqüência
espelha o fluxo (ou volume) de veículos (Medina, 1997).
Segundo Souza (1997) apud Santos (2007) o tempo de aplicação de carga simula a velocidade
de translação dos eixos dos veículos no campo, enquanto a frequência reproduz o número de
eixos que passam em determinada seção de rodovia.
O ensaio para a determinação do módulo de resiliência (ensaio por tração indireta com
carregamento repetido) simula o comportamento mecânico da mistura asfáltica na zona onde
25
ocorrem as deformações específicas de tração, responsáveis pela fadiga da camada (Santos,
2007).
Além da duração e frequência de aplicação das cargas, o valor do MR também depende da
temperatura de serviço, pois a mistura possui uma parcela viscosa devido à presença do
ligante asfáltico como já comentado, influenciando também o coeficiente de Poisson.
As misturas asfálticas têm comportamento viscoelástico, mas Huang em 1993 concluiu que
esse comportamento pode ser considerado elástico linear a níveis baixo de tensões de tração.
Medina e Motta em 2005 consideraram que as cargas são pequenas até 40% do valor da
ruptura no ensaio de resistência à tração de um determinado material e o comportamento
elástico linear apenas para temperaturas inferiores a 40oC.
Cargas para reproduzir tensões da ordem de 10% a 20% da RT têm sido aplicadas usualmente
por diversos laboratórios, sendo recomendada a aplicação da menor carga capaz de fornecer
um registro compatível com a precisão das leituras dos LVDT’s (Linear Variable Differential
Transformer) (BERNUCCI et al, 2006).
O procedimento consiste na aplicação de cargas repetidas no plano diametral de um corpo-de-
prova que geram tensões de tração ao longo deste. Estas tensões geram deformações
recuperáveis. O pulso de carga pode ter a forma haversine (Figura 7), que equivale ao
carregamento da passagem dos veículos.
Figura 7: Pulso de carga (BERNUCCI et al, 2007).
26
2.3 Vida de Fadiga
A fadiga consiste em um fenômeno causado por cargas cíclicas, com valores de tensão mais
baixos que a resistência à tração do material, aplicadas repetidamente que desencadeiam o
processo da mudança estrutural permanente, progressiva e localizada (ASTM, 1979).
Segundo Pinto & Motta (1995) apud Santos (2007), pode ainda ser definida como um
processo de deterioração estrutural que sofre um material quando submetido a um estado de
tensões e deformações repetidas, podendo não alcançar a resistência última do material,
resultando em trincas, após um número suficiente de repetições do carregamento. Ou seja,
fadiga é a perda da resistência que sofre um material quando solicitado repetidamente à flexão
ou à tração.
No ensaio de vida de fadiga, o material é submetido à solicitação ao qual ocorre a evolução de
modo irreversível para um estágio final de ruptura ou um limite arbitrário de deformação
(Pinto e Preussler, 2002). Com o objetivo de estimá-la em misturas asfálticas, dispõe-se de
procedimentos laboratoriais que procuram simular as condições de solicitação de uma rodovia
(executados em placas ou vigotas apoiadas em suporte) e os que procuram uma aproximação
fundamentada (executados em corpos de prova cilíndricos ou prismáticos, submetidos a níveis
de tensões ou deformações de modo a simular a condição de solicitação no campo). A
porcentagem no nível de tensão, geralmente é calculada entre 10% e 50% em relação à de
ruptura no ensaio de RT (BERNUCCI et al, 2006).
Os equipamentos laboratoriais para ensaios de carga repetida permitem a aplicação de
carregamentos cíclicos ao material sob o regime de tensão ou de deformação controlada.
Assim, a grande separação que se pode fazer entre os diferentes experimentos é quanto ao
modo de solicitação, controlando-se a tensão ou a deformação. Em ambos, há uma redução da
rigidez inicial do material a um nível que pode ser pré-estabelecido, no sentido de definir o
fim dos mesmos (PINTO & PREUSSLER, 2002).
No ensaio à tensão controlada (TC), de execução mais simples e mais utilizado, o critério de
fadiga está associado à fratura da amostra. Controlam-se as tensões (Figura 8a), mantendo-se
27
a carga constante ao longo do ensaio e as deformações atingem um valor máximo até o
estágio de colapso do corpo-de-prova (Figura 8b). Não há um consenso sobre a deformação
máxima aceitável, a prática mais comum na realização dos experimentos consiste em esperar
até a ruptura do corpo-de-prova, portanto, a vida de fadiga (N) é definida como o número total
de aplicações de uma carga necessária à fratura completa da amostra (PINTO E
PREUSSLER, 2002).
(a)
(b)
Figura 8: (a) Tensões constantes no ensaio de Vida de Fadiga por tensão controlada e (b) deformações
causadas por elas (BERNUCCI et al., 2007).
Já quando se controla a deformação, o critério de fadiga não está condicionado à ruptura
completa do corpo-de-prova. Para que a deformação seja mantida constante ao longo do
ensaio (Figura 9a) é necessário que haja uma diminuição do carregamento aplicado (Figura
9b). A vida de fadiga neste caso será o número de repetições da carga capaz de reduzir o
desempenho ou rigidez inicial da amostra a um nível pré-estabelecido. Alguns consideram
que uma redução de módulo de rigidez ou de resiliência, da ordem de 50%, define o fim do
ensaio, ou seja, da vida de fadiga.
28
(a)
(b)
Figura 9: (a) Deformações constantes no ensaio de Vida de Fadiga por deformação controlada e (b)
tensões necessárias para causá-las (BERNUCCI et al, 2007).
Segundo Medina (1997), a solicitação a tensão controlada (TC) é a que ocorre em pavimentos
de revestimento asfáltico muito mais rígido do que a camada de base e que ao resistirem às
cargas determinam à magnitude das deformações. Por outro lado a solicitação a deformação
controlada (DC) corresponde melhor a pavimentos de revestimento delgado e mais débil em
relação à base. Embora adicionando alguma resistência, o revestimento tem sua deformação
controlada pela deformação das camadas subjacentes. Logo, o comportamento à tensão ou
deformação controlada dependerá tanto da espessura e do módulo de rigidez do revestimento,
como do módulo da estrutura subjacente.
2.4 Influência da Temperatura
Tecnicamente, apesar de ser evidente a influência da temperatura nas propriedades das
misturas asfálticas por todos os motivos já expostos, poucos são os trabalhos que
consideraram este fator, devido à complexidade de se realizar ensaios a temperaturas
controladas. Os primeiros estudos brasileiros considerando a temperatura são de Mota (1979),
29
com a medição da ação da temperatura nos pavimentos e Pinto (1991), que estudou a vida de
fadiga com variação de temperatura. Frota et al. (2007a) testaram misturas asfálticas com
temperatura controlada variando entre 30ºC e 50ºC, as quais se mostraram instáveis devido ao
ligante local, muito susceptível, criando a necessidade de melhorar o esqueleto da mistura
para compensar a presença do ligante.
Relativo ainda à temperatura, observou-se em uma série de trabalhos reunidos por Bernucci et
al. (2006), em que o coeficiente de Poisson varia entre 0,35 (para baixas temperaturas) e 0,50
para altas temperaturas), sendo assumido para esse parâmetro, no Brasil, o valor de 0,30.
Alguns autores fizeram experimentos medindo o coeficiente de Poisson por meio das
deformações reais sofridas pelos corpos-de-prova, inclusive equacionando este
comportamento, como mostrado no gráfico da Figura 10 (MELO, 2010).
Figura 10: Variação do coeficiente de Poisson com a temperatura (MELO, 2010).
Porém um deles, Barksdale (1997), conclui que a determinação desse coeficiente pode ser
influenciada pelo efeito de cisalhamento próximo aos frisos, podendo ser vantajoso, portanto
assumir um valor para o mesmo.
30
Melo (2010) também fez ensaios para as mesmas temperaturas dos autores citados e
encontrou coeficientes muito menores (Figura 11). Isso se deve aos diferentes materiais
utilizados. Talvez por isso a norma recomende o valor de 0,30 para o coeficiente de Poisson,
pois este satisfaz como “média” para uma faixa de diferentes materiais entre temperaturas de
20ºC a 40ºC.
Figura 11: Variação do coeficiente de Poisson com a temperatura medidos a partir da deformação
resiliente instantânea, conforme AASHTO (MELO, 2010).
2.5 Misturas Asfálticas
Como citado, o pavimento submete-se a cargas provenientes do tráfego de veículos que são
primeiramente recebidas pelo revestimento, que, quando do tipo asfáltico, consiste de uma
mistura de vários materiais:
31
O ligante asfáltico, derivado do petróleo que quando atende a determinadas especificações
denomina-se cimento asfáltico de petróleo (CAP). Promove uma forte ligação entre os
agregados, e garante as características de flexibilidade, impermeabilidade e durabilidade ao
revestimento. Segundo a SUPERPAVE os ligantes asfálticos são classificados em classes,
com intervalos de 6ºC de temperatura representando a temperatura máxima e mínima em que
apresentam determinadas propriedades, sendo estabelecidos pelo grau de desempenho – PG
(Performance Grade), como por exemplo: PG 64-22, PG 70-22. Os agregados suportam as
tensões, podendo ser graúdos, miúdos, processados, artificiais, reciclados. A escolha do
agregado depende da disponibilidade, custo e qualidade. E o fíler, material muito fino que
preenche os vazios entre os agregados (cimento, cal hidratada, cal de carbureto, entre outros).
2.5.1 Resíduo da Construção Civil e Demolição (RCD)
Um dos focos de estudo desta pesquisa, é um material reciclado, resíduo da construção civil e
demolição (RCD). Em 2002 o CONAMA, órgão ambiental, apresentou uma política de gestão
dos resíduos sólidos, desde então, as buscas por soluções ambientais vêm se intensificando.
Em Manaus, há vários depósitos irregulares de entulho de construção (Figuras 13a, 13b, 13c e
13d), o que evidencia o não reaproveitamento deste material.
(a)
32
(b)
(c)
(d)
Figura 12: Depósitos irregulares de resíduos da construção civil e demolição na cidade de Manaus
(SEMOSB/Prefeitura Municipal de Manaus, 2006).
A construção civil, maior geradora de resíduos, produz 65,8 milhões de toneladas de resíduos
por ano nas grandes cidades (ÂNGULO, 2005). Frota et al. (2007b) levantaram que o RCD
representa 50% do resíduo produzido em Manaus. A reciclagem reduz 75% dos gastos com
33
remanejamento e controle da deposição clandestina e um total de 70% em relação ao uso de
agregados naturais (ZOEDAN, 1997).
Os trabalhos do grupo GEOTEC (FROTA et al. 2003a; 2004a; SILVA, 2004) utilizam o
resíduo proveniente do concreto estrutural, sendo retirados o material cerâmico, gesso, ferro e
vidro. Os primeiros estudos com esse material testaram a estabilidade e fluência Marshall,
percebendo vantagens técnicas da utilização do RCD substituindo o agregado usado na região,
o seixo rolado de rio (FROTA et al. 2003b, 2004a, 2004b). Já em 2005 e 2006, Frota et al.
realizaram o ensaio de creep estático em misturas asfálticas com RCD, onde mais uma vez a
utilização deste material mostrou-se mais vantajosa em relação ao material convencional.
Essa superioridade manteve-se quanto a resistência à tração estática (FROTA et al., 2007c) e
creep dinâmico. Estes últimos testados com variação de temperatura (FROTA et al., 2007d).
Neste mesmo trabalho os autores avaliaram a temperatura do pavimento em Manaus em torno
de 50ºC.
Melo (2010) estudou misturas confeccionadas com RCD variando a temperatura de ensaio.
Entre suas conclusões:
a) as misturas asfálticas são mais estáveis a temperaturas maiores que 25°C;
b) a resistência à tração das misturas com RCD mostrou-se mais alta que a da mistura
com seixo, independentemente da temperatura ou da velocidade de carregamento e
c) a mistura com RCD teve melhor desempenho quanto à deformação acumulada para as
temperaturas de serviço típicas de Manaus (em torno de 40°C).
2.5.2 Resíduo da Produção do Gás Acetileno (Cal de Carbureto)
Outro foco de estudo, é também um material reciclado, resíduo da produção do gás acetileno
no Polo Industrial de Manaus. A cal de carbureto possui granulometria fina e alto poder
cimentante. É um resíduo de difícil tratamento, sendo também descartada sem nenhum
aproveitamento no aterro controlado de Manaus. Seu uso, além dos benefícios da reciclagem,
diminui os custos das misturas asfálticas referente a parcela do cimento (material bastante
oneroso) já que não possui valor econômico elevado.
34
O Grupo GEOTEC vem desde 2003 realizando estudos com este material, mostrando que a
cal de carbureto substitui satisfatoriamente o cimento portland em misturas asfálticas com:
a) estabilidade Marshall superior (FROTA et al, 2003b e 2004c);
b) maior resistência à tração por compressão diametral (FROTA et al., 2007d);
c) maiores módulos resiliente e
d) taxas de deformação no ensaio de creep dinâmico mais baixas (FROTA et al., 2007e).
Diante destes resultados confirma-se, conforme bibliografia consultada, o ganho de
desempenho quando se procede a substituição do cimento portland por cal de carbureto.
2.5.3 Dosagem e Teor de Projeto
Definidos os materiais, procede-se a dosagem dos mesmos, ou seja, a proporção dos
constituintes de modo a se conseguir um bom desempenho da mistura em campo, além da
porcentagem de CAP ideal para fazer a ligação entre eles:
As composições granulométricas das misturas asfálticas do tipo Concreto Asfáltico (CA)
(feitas com o seixo rolado ou com o resíduo da construção civil e demolição como agregado
graúdo) seguem a Faixa SUPERPAVE de Diâmetro Máximo Nominal (DMN) igual a
19,0mm (SHRP, 1994a, 1994b).
No método SUPERPAVE a curva granulométrica da mistura é concebida num gráfico, onde a
ordenada, numa escala aritmética, indica a porcentagem de material passando numa
determinada peneira em peso, enquanto a abscissa representa a abertura das peneiras ASTM
elevadas à potência de 0,45 (em mm).
Também, no citado gráfico, duas características são importantes: A Zona de Restrição (ZR) e
os Pontos de Controle (PC). Recomenda o método que a mistura dimensionada evite cruzar a
ZR e passar entre os PCs. Mostra-se, na Tabela 1 e na Figura 13, a Faixa SUPERPAVE com
DMN de 19,0mm.
35
Tabela 1: Faixa granulométrica SUPERPAVE para misturas do tipo CA – DNM = 19,0mm (SHRP,
1995).
Figura 13: Faixa Granulométrica SUPERPAVE – DNM = 19,0mm
As misturas do tipo areia asfalto a quente (AAUQ) foram enquadradas na Faixa A do DNIT,
que estabelece por meio da especificação de serviço DNIT ES 032 (2005) os requisitos
constantes na Tabela 2 e Figura 14.
Peneira
(mm)
% passando, em peso
Pontos de Controle Zona de Restrição
Inferior Superior Inferior Superior
25,000 100
19,000 90 100
12,500
9,500
4,750
2,360 23 49 34,6 34,6
1,180 22,3 28,3
0,600 16,7 20,7
0,300 13,7 13,7
0,150
0,075 2 8
36
Tabela 2: Faixa granulométrica DNIT para mistura do tipo AAUQ (DNIT, 2005).
Peneiras Faixa A - DNIT
Nº Abertura
(mm)
% em peso passando Tolerâncias %
Mínima Máxima
3/8” 9,530 100 100 -
Nº 4 4,750 80 100 ±5
Nº 10 2,000 60 95 ±4
Nº 40 0,420 16 52 ±4
Nº 80 0,180 4 15 ±3
Nº 200 0,075 2 10 ±2
Figura 14: Faixa granulométrica DNIT para mistura do tipo AAUQ
Geralmente, as distribuições granulométricas das misturas, tanto do tipo concreto asfáltico
(CA) quanto do tipo areia asfalto a quente (AAUQ), são determinadas por meio de tentativas,
que resultam em erros e demandam um maior tempo de estudo. Nesta pesquisa, tal método foi
adotado somente para as misturas do tipo AAUQ, enquanto que as porcentagens relativas a
cada um dos agregados componentes das misturas do tipo CA, incluindo o fíler, foram
definidas de acordo com o Método Bailey de seleção granulométrica, cujo procedimento é
descrito na Circular E-C044 (TRB, 2002) da Transportation Research Board (TRB, 2002) e
foi bastante estudado por Cunha em 2004.
Desenvolvido pelo engenheiro Robert Bailey do Departamento de Transportes de Illinois
(IDOT), o método de Bailey vem sendo empregado desde o início da década de 80, e refinado
37
por Vavrik et al. (2001, 2002a, 2002b) com a finalidade de poder ser aplicado a qualquer
mistura, independente do tamanho máximo do agregado.
Este método seleciona a estrutura dos agregados da mistura, buscando um melhor
intertravamento dos agregados graúdos e uma boa compactação dos mesmos, relacionando-se
diretamente com: as características de compactação de cada fração de agregados, os vazios no
agregado mineral (VAM) e os vazios da mistura (Vv).
O intertravamento dos agregados, responsável pela resistência à deformação permanente da
mistura asfáltica, é dado de entrada para os cálculos. As variações nas quantidades de
agregado graúdo e miúdo, balanceiam os vazios no agregado mineral (VAM) e asseguram
uma quantidade ideal de asfalto. Desta forma, as misturas selecionadas podem proporcionar
um forte esqueleto de agregados com um bom desempenho mecânico e mais resistentes à
ocorrência de deformações permanentes.
Os dados de entrada visando à seleção granulométrica pelo citado método são:
a) densidade específica de cada agregado (Gsb);
b) densidade específica solta dos agregados (Wul);
c) densidade específica compactada dos agregados graúdos e finos (Wur);
d) massa específica escolhida para os agregados graúdos;
e) quantidade desejada dos agregados graúdos e finos; e
f) quantidade almejada de material passante na peneira de abertura da malha igual a
0,0075mm.
Após o processo de dosagem, onde é definida a proporção mais adequada entre os materiais,
torna-se necessário também definir o teor de cimento asfáltico de petróleo mais adequado para
ligar os componentes da mistura, ideal para conferir a estas as propriedades volumétricas
desejadas, que são pré-definidas por especificações de acordo com o tipo de mistura. O
método usado é o Marshall, onde confeccionam-se corpos de prova cilíndricos, com 75 golpes
em cada face e diferentes teores de ligante para a verificação as condições de volume de
vazios (Vv), a relação betume/vazios (RBV), e demais parâmetros volumétricos de acordo
com as especificações para o concreto asfáltico (CA) (Tabela 3) e para a areia asfalto a quente
(AAUQ) (Tabela 4):
38
Tabela 3: Especificações para o concreto asfáltico (DNIT, 2006).
Tabela 4: Especificações para a areia-asfalto usinada a quente (DNIT, 2005).
39
3 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS
Neste capítulo serão descritos os materiais da pesquisa e seus procedimentos de
caracterização, os métodos de dosagem das misturas asfálticas, definição do teor de projeto,
os equipamentos, os procedimentos e as considerações para a realização dos ensaios.
Procurou-se adotar preferencialmente para todas estas etapas os métodos da American Society
of Testing and Materials (ASTM), sugeridos pelas especificações SUPERPAVE, tendência
mundial a ser seguida para especificar materiais, projetar misturas asfálticas e analisar
pavimentos, uma vez que considera principalmente os fatores ambientais da localidade de
estudo, de maneira diferente das metodologias usualmente utilizadas.
Quando não houve a possibilidade de utilização das metodologias indicadas pela
SUPERPAVE, foram seguidas as normas do Departamento Nacional de Infra-Estrutura de
Transportes (DNIT).
3.1 Caracterização dos Materiais
Os materiais para a confecção das misturas asfálticas da pesquisa foram o ligante asfáltico ou
cimento asfáltico de petróleo (CAP), seixo, resíduo da construção e demolição (RCD), areia,
cimento portland e cal de carbureto.
3.1.1 Ligante Asfáltico
Em todas as misturas asfálticas da pesquisa, foi usado como ligante o Cimento Asfáltico de
Petróleo (CAP 50/70) proveniente da Refinaria Isaac Sabbá (Refinaria de Manaus –
REMAN), caracterizado segundo especificações brasileiras da Agencia Nacional de Petróleo,
Gás e Energia (ANP) utilizando normas da ASTM (Tabela 5). Os ensaios de caracterização
40
foram realizados no Laboratório da REMAN, que gera um Certificado de Ensaio contendo os
resultados, entregue juntamente com o produto adquirido.
Tabela 5: Especificações brasileiras para o cimento asfáltico de petróleo (ANP, 2005).
Característica Método ASTM Especificação CAP 50/70 Unidade
Penetração (100g, 5s, 25 oC) D 5 50 a 70 0,1 mm
Ponto de amolecimento D 36 46 mín. oC
Viscosidade Saybolt Furol a 135oC E 102 141 mín. s
Viscosidade Brookfield a 135oC, SP 21, 20rpm D 4402 274 mín. cP
Viscosidade Saybolt Furol a 150oC E 102 50 mín. s
Viscosidade Brookfield a 150oC, SP 21 D 4402 112 mín. cP
Viscosidade Saybolt Furol a 177oC E 102 30 a 150 s
Viscosidade Brookfield a 177oC, SP 21 D 4402 57 a 285 cP
RTFOT - penetração retida D 5 55 mín. %
RTFOT - aumento do ponto de amolecimento D 36 8 máx. oC
RTFOT - dutilidade a 25oC D 113 20 mín. cm
RTFOT - variação em % de massa D 2872 0,5 máx. %
Dutilidade A 25oC D 113 60 mín. cm
Solubilidade no tricloroetileno D 2042 99,5 mín. % massa
Ponto de fulgor D 92 235 mín. oC
Índice de suscetibilidade térmica X 018 -1,5 a 0,7
Densidade relativa a 20/4oC D 70 -
Aquecimento a 177oC X 215 Não espuma
O material foi também caracterizado por novos métodos de avaliação de ligantes para
pavimentação SUPERPAVE (SHRP, 1994a, 1994b) propostos pelo Strategic Highway
Research Program (SHRP), capaz de analisar as propriedades reológicas de maneira mais
representativa. Pelas especificações SUPERPAVE, o cimento asfáltico é avaliado em uma
ampla faixa de temperaturas, procurando simular as etapas de: mistura, espalhamento e
compactação, assim como seu comportamento na temperatura de serviço ao longo da vida útil
dos pavimentos.
Os seguintes equipamentos simularam os efeitos do envelhecimento do CAP:
a) estufa de película delgada rotacional – RTFOT (Rolling Thin Film Oven Test) (ASTM
2872, 1997) simula o envelhecimento do ligante durante a usinagem e compactação da
mistura;
41
b) vaso de pressão de envelhecimento – PAV (Pressure Aging Vessel) (ASTM 6521,
2000) simula o envelhecimento do ligante asfáltico ao longo da vida útil do pavimento
(cerca de 10 anos).
Os experimentos foram realizados no Centro de Pesquisa e Desenvolvimento Leopoldo
Américo Miguez de Mello (CENPES), em função de outras pesquisas desenvolvidas pelo
Grupo GEOTEC da UFAM.
Vários fatores, tais como taxa de aplicação de carga ou deslocamento e temperatura,
influenciam no comportamento do material betuminoso. Tendo em vista sua caracterização,
de acordo com tais condições, e por meio do experimento realizado no reômetro de
cisalhamento dinâmico – DSR (Dynamical Shear Rheometer) (ASTM D 7175/2004), mede-se
o módulo complexo de cisalhamento (G*) e o ângulo de fase (δ), submetendo-se uma pequena
quantidade de CAP a tensões cisalhantes oscilatórias, entre duas placas paralelas. O ângulo de
fase se refere à defasagem entre o cisalhamento máximo e a máxima deformação aplicada,
avaliando a razão entre a resposta elástica e a viscosa durante o processo de cisalhamento. Os
valores de G* e δ são alcançados por meio de:
máx
máxG
*
…(1)
).( t
…(2)
Onde:
G* = módulo complexo de cisalhamento, Pa;
δ = ângulo de fase;
τmáx = máxima tensão de cisalhamento aplicada, Pa;
γmáx = máxima deformação devido à tensão de cisalhamento aplicada;
ω = freqüência angular, 1/s;
Δt = tempo de defasagem, s.
De acordo com a SUPERPAVE, G*sen δ ― componente viscosa não recuperável, não deve
exceder 5000 kPa, quando a amostra é envelhecida pelos processos de RTFOT e PAV, para
que os efeitos do trincamento por fadiga sejam minimizados; enquanto a relação G*/sen δ
42
deve ser superior a 1,0 kPa para CAP não envelhecido e 2,2 kPa para aqueles previamente
envelhecidos pelo processo de RTFOT (Santos, 2007).
O procedimento é realizado com amostras: não envelhecidas; submetidas ao envelhecimento
em estufa de película delgada rotacional (RTFOT); e envelhecidas em estufa de película
delgada rotacional e vaso de pressão de envelhecimento (PAV). A faixa de temperatura as
quais devem ser submetidas é calculada pelas expressões (Instituto do Asfalto, 2001):
78,17)9545,0)(2,422289,000618,0 2
20 LatLatTT máxarmmmáx …(3)
2/12
10
2 )52,04,4()25(log26,6004,072,056,1 armínarmín ZHLatTT …(4)
Onde:
Tmáx20mm = temperatura máxima de projeto do revestimento asfáltico à profundidade de 20mm
abaixo da superfície, ºC;
Tmáxar = médias das temperaturas máximas do ar dos sete dias consecutivos mais quentes do
ano, ºC;
Lat = latitude geográfica do local do projeto em graus;
Tmín = temperatura mínima de projeto do revestimento asfáltico à profundidade de 20mm
abaixo da superfície, ºC;
Tmínar = temperatura mínima do ar no ano, ºC;
H = profundidade a partir da superfície, mm;
Z = obtido da tabela da distribuição normal. Para 98% de confiabilidade, Z = 2,055;
σar = desvio padrão da temperatura média mínima do ar, ºC.
A velocidade de carregamento proposta nas especificações é de 10rad/s, correspondente a um
tráfego de aproximadamente 90km/h. No entanto, em trechos lentos (pontos de ônibus,
pedágios e estacionamentos), verificou-se que a determinação das propriedades reológicas a
1rad/s (equivalente a 8km/h) reduz a resistência à deformação permanente. Portanto, com o
intuito de compatibilizar tais situações a SUPERPAVE recomenda que se eleve o grau da
temperatura mais alta em 6ºC, para acomodar baixas velocidades e, em 12ºC se estiver
previsto carregamento estacionário.
43
3.1.2 Agregados
Os agregados da pesquisa foram o seixo rolado e areia, habitualmente utilizados nas obras de
engenharia da cidade de Manaus, extraídos do leito dos rios regionais (matéria prima natural)
para fins de comparação, além do resíduo da construção civil e demolição, o RCD (matéria
prima reciclada), todos caracterizados segundo as especificações da SUPERPAVE.
Avaliaram-se os agregados graúdos (seixo rolado de rio e resíduos de construção e
demolição):
a) quanto à granulometria (ASTM C136, 1995);
b) por meio da American Society for Testing and Materials – ASTM C127 (1988), onde
determinou-se os parâmetros (ainda sem tradução exata para o português): Gsa
(Apparent Specific Gravity); Gsb (Bulk Specific Gravity); Gsbssd (Bulk Specific
Gravity in the condition Saturated Surface Dry); e absorção;
c) quanto às suas massas específicas solta e compactada (Wur – Rodded Unit Weight and
Wul – Loose Unit Weight), de acordo com a American Association of State Highway
and Transportation Officials – AASHTO T 19 (1997);
d) e quanto ao desgaste pelo equipamento Abrasão “Los Angeles” (ASTM C 131, 1996).
No estudo desses agregados, diferentes denominações foram utilizadas na definição da
densidade ou massa específica (Marques, 2001), sendo as três designações mais comuns:
“Apparent Specific Gravity – Gsa”, “Bulk Specific Gravity – Gsb” e “Effective Specific
Gravity – Gse”.
Já o agregado miúdo (areia) foi caracterizado:
a) quanto à granulometria (ASTM C 136,1995);
b) segundo a ASTM C 128 (1988), onde se determinaram Gsa (Apparent Specific
Gravity), Gsb (Bulk Specific Gravity) e absorção;
c) e, de acordo com a AASHTO T-19/T 19M-93 (1997), encontrou-se a massa específica
compactada (Rodded Unit Weight).
Particularmente, no caso desse último parâmetro, a experiência do grupo GEOTEC da UFAM
tornou possível concluir que a vibração mecânica, aplicada com o auxílio de um agitador de
44
peneiras é mais eficiente para compactar o material, que a aplicação de 25 golpes em cada
uma das três camadas do mesmo, conforme especifica a norma (AASHTO T 19).
3.1.3 Materiais de Enchimento
Utilizou-se como materiais de enchimento (filer) o cimento portland e a cal de carbureto,
caracterizados conforme especificações SUPERPAVE e especificações brasileiras do
Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT). Foram determinadas sua
massa específica real – DNER ME 085 (1994) e, distribuição granulométrica para verificação
da aceitação ou rejeição como material de enchimento, conforme a norma DNER EM 367
(1997). A Tabela traz a granulometria sugerida pelo referido método.
Tabela 6: Especificação para material de enchimento.
Abertura da malha (mm) % em peso, passando
0,42 100
0,18 95-100
0,075 65-100
3.2 Dosagem e Teor de Projeto
De posse da composição granulométrica desses materiais, busca-se a proporção que se
enquadre em faixas granulométricas pré-definidas pelas especificações adotadas, além da
porcentagem de CAP ideal para fazer a ligação entre eles.
Procurou-se enquadrar as misturas do tipo CA (seixo ou RCD) na Faixa SUPERPAVE (Erro!
Fonte de referência não encontrada., no item 2.5.3) por meio do método Bailey de seleção
granulométrica. Os procedimentos de dosagem pelo método Bailey foram:
a) determinou-se a massa específica escolhida, que foi uma porcentagem da massa
específica solta;
b) determinou-se o volume de vazios desejado para a mistura;
45
c) definidos esses parâmetros, determinou-se, usando os dados de distribuição
granulométrica, massa específica e massa específica solta e compactada dos
agregados, a composição de cada fração de agregado.
Procurou-se enquadrar as misturas do tipo AAUQ (cimento portland ou cal de carbureto), na
Faixa do Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes (DNIT) (Erro! Fonte de
referência não encontrada., no item 2.5.3).
Determinou-se o teor ótimo de ligante das misturas asfálticas pelo método do 3º Distrito
Rodoviário Federal (3º DRF) do DNIT, que se fundamenta nos valores do Volume de Vazios
(Vv) e na Relação Betume-Vazios (RBV), e de acordo com a especificação do Método
Marshall de dosagem DNER ME 043 (1995): Vv de 3% a 5% e RBV de 75% a 82%.
Este método consiste na determinação dos referidos parâmetros para cinco grupos de corpos
de prova cilíndricos (101,5mm de diâmetro e 63,5 ± 0,5mm de altura), tendo cada grupo três
corpos de prova confeccionados com o mesmo teor de ligante. O teor inicial para o primeiro
grupo é definido pelo método da tentativa, no caso deste trabalho a experiência dos trabalhos
anteriores do GEOTEC (Frota et al., 2004, Silva et al., 2008) contribui na realização dessa
etapa. A Figura 15 mostra a referida metodologia.
Figura 15: Representação da determinação do teor ótimo de ligante pelo 3o DRF.
46
O Método Marshall DNER ME 043 (1995), com aplicação de 75 golpes por face (simulando
um alto volume de tráfego), foi adotado na compactação dos corpos de prova, visando à
definição da dosagem a ser utilizada na realização dos ensaios. Objetivando-se simular o
efeito de condicionamento de curto prazo, as misturas ficaram, antes da compactação, duas
horas em estufa e na temperatura de 10oC superior à temperatura de compactação (AASHTO
PP-2).
Fundamentado no Método de ensaio DNER ME 004 (1994), definiram-se as temperaturas de
preparo e compactação das misturas. O Rice Test (ASTM D 2041) utilizou-se no cálculo da
Densidade Específica Máxima da mistura (Gmm), para um teor de ligante em que todos os
agregados ficassem totalmente envolvidos pelo CAP (próximo ao teor de projeto),
permitindo-se, assim, encontrar a percent absorved binder (Pba - porcentagem de ligante
absorvida pelos agregados). Após a determinação da Gmm, para o teor inicial de ligante, os
valores respeitantes aos outros teores, foram calculados com base na Superpave (SHRP,
1994a, 1994b).
Após os corpos-de-prova resfriarem, determinou-se seu diâmetro, altura, massa seca e massa
submersa, para o cálculo da massa específica aparente. Procedeu-se então ao cálculo das
relações volumétricas: volume de vazios (Vv), vazios com betume (VCB), vazios do agregado
mineral (VAM) e relação betume/vazios (RBV), que servirão de parâmetro de aprovação da
mistura confeccionada para uso em revestimento asfáltico. Determinou-se, ao final da análise
desses parâmetros o teor de ligante que satisfaça as especificações volumétricas pré-
determinadas para uma mistura asfáltica, que são Vv = 4% (CA) e Vv = 6% (AAUQ).
3.3 Ensaios Mecânicos
Definidos a composição e o teor de ligante adequados a uma mistura de revestimento
asfáltico, na seqüência inicia-se a bateria de ensaios mecânicos realizados na Máquina
Universal de Testes (UTM-14), composta por um sistema pneumático de carregamento, uma
central de controle e aquisição de dados, e uma célula de carga (Figura 16 e Figura 17).
47
Figura 16: Máquina Universal de Testes e detalhe da célula de carga (Arquivo GEOTEC – UFAM).
Todos os ensaios foram realizados a várias temperaturas, controladas por uma câmara de
temperatura (Figura 17).
Figura 17: Máquina Universal de Testes e câmara de temperatura (Arquivo GEOTEC – UFAM).
Os coeficientes de Poisson usados para cada temperatura são mostrados na Tabela :
Célula de Carga
48
Tabela 7: Coeficientes de Poisson usados variando com a temperatura.
Temperatura Coeficiente de Poisson
25ºC 0,30
30ºC 0,30
35ºC 0,30
40ºC 0,30
45ºC 0,33
50ºC 0,35
55ºC 0,38
60ºC 0,40
O primeiro dos ensaios é o de Resistência à Tração por Compressão Diametral (DNER-ME
138/94). Os parâmetros de ensaio são:
a) Altura e diâmetro do corpo-de-prova cilíndrico (padrão Marshall);
b) Temperatura de ensaio;
c) Coeficiente de Poisson;
d) Velocidade de aplicação de carga de 0,8 mm/s (48 mm/min) até ruptura do corpo-de-
prova por separação das duas metades.
Inicialmente mediram-se as dimensões dos corpos de prova, sendo em seguida levados a uma
prensa computadorizada com interface gráfica (Máquina Universal de Testes), onde se
aplicou uma taxa de deslocamento de 0.8 mm/s até a ruptura dos mesmos. Com a obtenção do
pico de carga (carga de ruptura (F)) calculou-se resistência a tração por compressão diametral
do corpo-de-prova pela equação 8:
HDπ
F2RT
…(5)
Onde:
RT = resistência à tração em MPa;
F = carga de ruptura em kN;
D = diâmetro do corpo-de-prova em cm;
H = altura do corpo-de-prova em cm.
Outro ensaio é o Módulo de Resiliência (DNER-ME 133/94) (Figura 18).
49
Figura 18: Módulo de Resiliência (Arquivo GEOTEC – UFAM).
Os parâmetros são:
a) Altura e diâmetro do corpo-de-prova cilíndrico (padrão Marshall);
b) Temperatura;
c) Coeficiente de Poisson;
d) Carga aplicada (5% - 10% - 20% - 30% RT);
e) 200 pulsos de carga para condicionamento do corpo-de-prova;
f) Frequência de aplicação da carga de 60 ciclos/min: pulso de 0,1 s e repouso de 0,9 s;
g) Pulso de carga na forma Haversine (ASTM D4123 - 1982).
Os ensaios de MR foram realizados a cargas correspondentes a 5, 10, 20 e 30% da carga de
ruptura da RT no intervalo de temperaturas de 25 a 60ºC, variando-se a mesma de 5 em 5
graus, para se analisar a importância do comportamento das misturas asfálticas dependente da
temperatura. A freqüência utilizada foi de 1,0 Hz, com um tempo de aplicação de carga de 0,1
segundos e tempo de repouso de 0,9 segundos.
Foi feito o registro das deformações resilientes instantâneas no oscilógrafo por meio de
transdutores mecânico-eletromagnéticos do tipo LVDT (linear variable differential
transformer) com 300, 400 e 500 ciclos, e calcula-se o MR pela formula abaixo:
…(6)
Onde:
2692.09976.0
H
FM
t
tR
50
MR = módulo de resiliência;
F = carga vertical repetida;
Δ = deformação registrada no oscilógrafo;
H = altura do CP;
µ = coeficiente de Poisson.
O módulo de resiliência (MR) de misturas asfálticas é a relação entre a tensão de tração (t )
aplicada repetidamente no plano diametral vertical da amostra e a deformação específica
recuperável (t ), correspondente à tensão aplicada numa dada temperatura e para certa
frequência de aplicação de carga, onde:
t
tMR
…(7)
Analiticamente, o MR é definido por:
H
FMR
2692,09976,0
…(8)
Onde:
MR= Módulo de resiliência, MPa;
F = Carga vertical repetida aplicada diametralmente no corpo-de-prova, N;
= Deslocamento recuperável registrado para 300,400 e 500 aplicações de carga (F), mm;
H= Altura do corpo-de-prova, mm.
= Coeficiente de Poisson.
Por fim o ensaio de Vida de Fadiga (não normatizado), cujos parâmetros de ensaio são:
a) Altura e diâmetro do corpo-de-prova cilíndrico (padrão Marshall);
b) Temperatura;
c) Coeficiente de Poisson;
d) Carga aplicada (30% - 40% - 50% RT);
e) Frequência de aplicação da carga de 60 ciclos/min: pulso de 0,1 s e repouso de 0,9 s
51
Aplica-se a carga até a fratura completa do corpo-de-prova (Nf = número de ciclos que
provoca a fratura do corpo-de-prova). Com o objetivo de avaliar o efeito da temperatura que
as misturas asfálticas em estudo estarão sujeitas em campo, os ensaios de vida de fadiga
realizaram-se nas temperaturas de 25, 30, 40, 50 e 60ºC, utilizando-se o ensaio de compressão
diametral em corpos-de-prova cilíndricos e a níveis de tensão controlada de 30, 40 e 50% da
tensão de ruptura do ensaio de RT. A vida de fadiga foi definida como o número total de
aplicações necessária à fratura completa da amostra. As tensões de tração horizontal e de
compressão vertical no plano diametral vertical do corpo-de-prova, assim como a diferença
entre elas, calculou-se a partir das seguintes equações:
H
Ft
2
…(9)
H
Fc
6
…(10)
ct
…(11)
Onde:
t - Tensão de tração horizontal, MPa;
c - Tensão de compressão vertical, MPa;
F - Carga aplicada, N;
- Diâmetro do corpo-de-prova, mm;
H - Altura do corpo-de-prova, mm;
- Diferença de tensões.
As curvas de vida de fadiga são representadas em um gráfico log-log, com números de
solicitações de carga que levam à ruptura do corpo-de-prova nas ordenadas e as diferenças de
tensões que levaram à ruptura nas abscissas.
52
4 RESULTADOS
Neste capítulo serão apresentados os resultados referentes à caracterização dos materiais
(cimento asfáltico de petróleo, seixo rolado de rio, resíduo da construção civil e demolição,
areia típica da cidade de Manaus, cimento Portland e cal de carbureto), às dosagens
calculadas para as misturas asfálticas (concreto asfáltico e areia asfalto a quente, ambos feitos
com materiais usuais e convencionais, num total de quatro misturas asfálticas), aos teores de
projeto definidos e às propriedades mecânicas ensaiadas (resistência a tração indireta, módulo
de resiliência e vida de fadiga).
4.1 Caracterização dos Materiais
Apresentam-se a seguir, as características dos materiais de confecção das misturas asfálticas:
cimento asfáltico de petróleo, seixo rolado de rio, resíduo da construção civil e demolição,
areia típica da cidade de Manaus, cimento portland e cal de carbureto.
4.1.1 Ligante Asfáltico
O Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP 50/70) fornecido pela Refinaria Isaac Sabbá (Refinaria
de Manaus – REMAN), apresentou as características constantes na Tabela 9, obtidas segundo
especificações brasileiras da Agencia Nacional de Petróleo, Gás e Energia (ANP) utilizando
normas da American Society of Testing and Materials (ASTM).
As características deste ligante quando experimentado segundo as especificações americanas
SUPERPAVE, que também sugerem as normas da American Society of Testing and Materials
(ASTM) (realizados no Centro de Pesquisa e Desenvolvimento Leopoldo Américo Miguez de
Mello – CENPES), constam nas Tabelas 10 a 12.
53
Tabela 9: Características do cimento asfáltico de petróleo (REMAN, 2008).
Característica Especificação Resultado Unidade
Penetração 50 a 70 57 0,1 mm
Ponto de amolecimento 46 mín. 51,2 oC
Viscosidade Saybolt Furol a 135oC 141 mín. 260 s
Viscosidade Brookfield a 135oC, SP 21, 20rpm 274 mín. 675 cP
Viscosidade Saybolt Furol a 150oC 50 mín. 154,81 s
Viscosidade Brookfield a 150oC, SP 21 112 mín. 334,7 cP
Viscosidade Saybolt Furol a 177oC 30 a 150 53,54 s
Viscosidade Brookfield a 177oC, SP 21 57 a 285 128 cP
RTFOT - penetração retida 55 mín. 63,15 %
RTFOT - aumento do ponto de amolecimento 8 máx. 8 oC
RTFOT - dutilidade a 25oC 20 mín. 29 cm
RTFOT - variação em % de massa 0,5 máx. 0,04 %
Dutilidade A 25oC 60 mín. >100 cm
Solubilidade no tricloroetileno 99,5 mín. 99,5 %
massa
Ponto de fulgor 235 mín. 328 oC
Índice de suscetibilidade térmica -1,5 a 0,7 -0,6
Densidade relativa a 20/4oC - 0,996
Aquecimento A 177
oC Não espuma Não espuma
Na Tabela 9 observam-se que as características do CAP satisfazem as especificações, sendo
classificado como CAP 50/70 baseado no valor obtido no ensaio de penetração.
Tabela 10: Resultados dos ensaios no DSR – Amostras envelhecida, RTFOT e PAV.
Temperatura (°C) Após RTFOT e PAV
G* (kPa) δ (º) G*sen(δ) (KPa)
28 1976 59,4 1700
25 3187 56,0 2600
22 5110 52,3 4000
19 8064 48,4 6000
Pela Tabela 10, percebe-se que para temperaturas maiores que 22ºC a condição G*sen(δ) <
5000 kPa (que minimiza os efeitos do trincamento por fadiga) foi atendida. Portanto, quanto
ao PG, define-se a temperatura mínima em -22ºC.
54
Tabela 11: Resultados dos ensaios no DSR - Amostras antes e após o envelhecimento.
Temperatura
(°C)
Antes do RTFO Após o RTFO
G* (Pa) δ (°) G*/sen(δ) (kPa) G* (Pa) δ (°) G*/sen(δ) (kPa)
52 - - - 10,780 83,4 10,85
58 2524 87,4 2,5 4,649 85,3 4,66
64 1104 88,3 1,0 2,013 86,8 2,20
70 514 88,9 0,5 - - -
Na Tabela 11, nota-se que a condição G*/sen(δ) ≥ 1,0 kPa para o CAP 50/70 não envelhecido
e G*/sen(δ) ≥ 2,2 kPa para o CAP 50/70 previamente envelhecido é atendida para
temperaturas menores que 64ºC. Portanto, quanto ao PG, determina-se a temperatura máxima
em 64ºC.
Tabela 12: Características do cimento asfáltico de petróleo (CAP).
Característica Unidade Especificação Resultado
Ponto de Fulgor ºC 230 mín 301,0
Viscosidade a 135ºC cP 3000 máx 382,5
Perda de massa por envelhecimento (RTFOT) % 1,0 máx 0,4
Temperatura do ensaio de fadiga ºC G*sen(δ) <
5000kPa 22,0
Deformações
permanentes
Antes do RTFOT ºC G*/sen(δ) ≥
1,00kPa 64,0
Após o RTFOT ºC G*/sen(δ) ≥
2,20kPa
Na Tabela 12 observam-se que os valores das características do CAP quanto ao ponto de
fulgor, viscosidade a 135ºC e perda de massa por envelhecimento satisfazem ao especificado.
Com base nesses valores classifica-se o Cimento Asfáltico de Petróleo – CAP 50/70 conforme
critério SUPERPAVE, como PG 64-22. Portanto, só pode ser utilizado para a construção de
pavimentos em que sua temperatura de serviço não seja inferior a 22ºC ou superior a 64ºC.
55
4.1.2 Agregados
A Figura 19 apresenta a curva granulométrica para os agregados graúdos RCD e seixo, cujos
valores de composição podem ser observados na Tabela 13. A Tabela 14 indica os resultados
dos demais ensaios caracterização destes agregados.
Figura 19: Curva granulométrica dos agregados graúdos
Tabela 13: Composição granulométrica dos agregados graúdos
Abertura da peneira (mm) % de material Passando
RCD Seixo rolado
25,0 100,0 99,7
19,0 99,8 99,7
12,5 57,7 82,0
9,5 42,4 40,9
4,75 8,4 12,9
2,36 3,7 0,0
1,18 3,1 -
0,6 2,7 -
0,3 1,8 -
0,15 0,9 -
0,075 0,5 -
56
Observa-se na Figura 19 e de acordo com o que estabelece a ABNT NBR 6502 (1995), que os
agregados graúdos mostram predominância média (fração entre 6,0 e 20,0mm).
Particularmente o seixo rolado foi fracionado, eliminando-se a fração passando na peneira
#4,75mm.
Tabela 14: Ensaios de caracterização dos agregados graúdos
Análise Amostra
RCD Seixo rolado
Gsb (g/cm³) 2,031 2,626
Gsb ssd (g/cm³) 2,232 2,636
Gsa (g/cm³) 2,542 2,643
Absorção (%) 9,89 0,00
Luw (kg/m³) 1187,79 1894,60
Ruw (kg/m³) 1248,53 1906,32
Como já era esperado, o resíduo da construção civil e demolição (RCD), por se tratar de um
agregado leve, apresentou suas massas específicas aparente, solta e compactada, com valores
inferiores aos respectivos valores geralmente encontrados para agregados convencionais
(Tabela 14). O material alternativo indicou um alto potencial de absorção de 9,89%, podendo
sugerir que a mistura asfáltica composta por esse material, provavelmente, necessitará de uma
maior quantidade de ligante, em relação à mistura confeccionada com agregados aluvionares
(Nunes, 2006).
Tabela 15 – Abrasão “Los Angeles”
Agregado Graúdo Desgaste (%)
Seixo rolado 37
RCD 59
A Tabela 15 apresenta os resultados alcançados no ensaio de abrasão “Los Angeles”. De
acordo com a especificação de serviço ― DNIT ES 031 (2004), os agregados graúdos a serem
utilizados em concreto asfáltico, devem mostrar desgaste igual ou inferior a 50%, admitindo-
se, excepcionalmente, agregados com valores maiores no caso de terem mostrados,
comprovadamente, desempenho satisfatório em utilização anterior. O material seixo atendeu
as especificações estabelecidas e o material RCD mostrou um (alto) desgaste de 59%. Esta
57
amostra não poderia ser empregada como agregado graúdo, pelo seu alto grau de desgaste por
abrasão. Contudo, os trabalhos do Grupo de Geotecnia (GEOTEC) da UFAM validaram esse
material quando empregado em misturas asfálticas regionais, pois seu desempenho mecânico
é satisfatório (Frota et al., 2006, Frota et al., 2007a e 2007c).
A Tabela 16 traz a granulometria da areia cuja curva granulométrica consta na Figura 20.
Tabela 16 – Composição granulométrica do agregado miúdo
Abertura da peneira (mm) % de material Passando
Areia
19,0 100,0
12,5 100,0
9,5 100,0
4,75 99,8
2,36 98,8
1,18 94,6
0,6 77,9
0,3 35,6
0,15 8,7
0,075 2,6
Figura 20 – Curva granulométrica do agregado miúdo
58
Nota-se na Figura 20 e segundo o que estabelece a ABNT NBR 6502 (1995), que a areia de
Manaus (Mao) é de predominância média (fração entre 0,2 e 0,6mm).
Tabela 17 – Ensaios de caracterização dos agregados miúdos
Amostra Areia
Gsb (g/cm³) 2,632
Gsb ssd (g/cm³) 2,692
Absorção (%) 0,00
Ruw (kg/m³) 1675,90
A Tabela 17 mostra os resultados dos ensaios de caracterização atinentes ao agregado miúdo
em estudo. A areia apresentou resultados de suas massas específicas segundo os valores
teoricamente esperados para tal material (quartzo).
4.1.3 Materiais de Enchimento
Na Tabela 18 tem-se a composição granulométrica dos materiais de enchimento, cimento
portland e cal de carbureto, cujas curvas granulométricas podem ser observadas por meio da
Figura 21. Quanto às suas massas específicas reais, os valores apresentados foram de
3,15g/cm³ e de 2,20g/cm³ para o cimento e cal de carbureto, respectivamente.
Tabela 18 – Composição granulométrica dos materiais de enchimento
Abertura
da peneira
(mm)
% de material Passando
Cimento
Portland
Cal de
carbureto
0,60 100,0 100,0
0,30 100,0 98,0
0,15 100,0 90,0
0,075 100,0 58,0
59
Figura 21 – Curvas granulométricas dos materiais de enchimento
O cimento portland utilizado na confecção das misturas passou integralmente na peneira de #
0,075mm, enquanto que a cal de carbureto apresentou apenas 58% passando na referida
peneira, conforme mostram a Figura 21 e a Tabela 19, ficando fora dos limites da
especificação estabelecida.
Tabela 19 – Especificação para material de enchimento
Abertura da malha (mm)
% em peso, passando
Especificação Cimento
Portland
Cal de
carbueto
0,42 100 100 100
0,18 95-100 100 92
0,075 65-100 100 58
4.2 Dosagem e Teor de Projeto
A Tabela 20 apresenta as composições das misturas asfálticas do Tipo CA, alcançadas com a
utilização do método de Bailey de seleção granulométrica, cujas curvas granulométricas
enquadradas na Faixa Superpave, com DMN de 19,0mm podem ser observadas na Figura 22,
onde se nota que as todas as misturas, conforme recomendado, passaram fora da ZR e entre os
60
PCs. As misturas com RCD e Seixo são consideradas como de distribuição granulométrica
fina, por estarem acima da Zona de Restrição.
Tabela 20 – Composição das misturas do Tipo CA
Componentes Mistura asfálticas
RCD Seixo
RCD 66,90% -
Seixo - 67,20%
Areia 30,3% 29,70%
Cimento Portland 2,8% 3,10%
Figura 22 – Curvas granulométricas das misturas do Tipo CA
Na Figura 23 tem-se que os valores alcançados para T1, T2, T3 e T4, que foram,
respectivamente, 6,31%, 5,50%, 5,66% e 6,25%. Pela média aritmética dos dois valores
centrais (T3 e T4), definiu-se o teor de projeto “T” da Mistura com RCD, que resultou no
valor de 5,96%. A absorção de ligante pelo RCD resultou para a mistura o valor igual a
1,40%.
61
Figura 23 – Teor de ligante da Mistura com RCD pelo 3º DRF
Pela Figura 24, tem-se que os valores encontrados para T1, T2, T3 e T4, que foram,
respectivamente, 5,16%, 3,88%, 3,99% e 4,95%. Pela média aritmética dos dois valores
centrais (T3 e T4), definiu-se o teor de projeto “T” da Mistura com Seixo, que indicou o valor
de 4,5%. Um menor teor de projeto mostrado para a mistura com Seixo corrobora as
afirmações anteriores, que em função de serem constituídas com agregado que apresentou um
alto índice de absorção, a mistura com RCD apresentou um maior teor ótimo de ligante
relativo a esse.
Figura 24 –Teor de ligante da Mistura com Seixo pelo 3º DRF
62
A Tabela 21 mostra as composições das misturas asfálticas do Tipo AAUQ, cujas curvas
granulométricas enquadradas na Faixa A do DNIT, podem ser observadas na Figura 25. Com
o objetivo de se realizar uma melhor comparação dos resultados alcançados com os ensaios
mecânicos, as misturas foram confeccionadas nas mesmas frações de materiais, alterando-se
apenas o fíler, o que deixou as curvas granulométricas das mesmas praticamente idênticas.
Tabela 21 – Composição das misturas do Tipo AAUQ
Componentes Mistura asfálticas
AAUQ - cimento AAUQ - cal
Areia Mao 95,0% 95,0%
Cimento Portland 5,0% -
Cal de carbureto - 5,0%
Figura 25 – Curvas granulométricas das misturas do Tipo AAUQ
63
Figura 26 – Teor de ligante da Mistura AAUQ-cimento pelo 3º DRF
Na Figura 26 observa-se que os valores calculados para T1, T2, T3 e T4, foram,
respectivamente, 11,68%, 9,68%, 8,89% e 10,94%, tendo a média aritmética dos dois valores
centrais (T2 e T4), definido o teor de projeto “T” da Mistura AAUQ-cimento, que resultou no
valor de 10,3%. Para a Figura 27 tem-se que os valores para T1, T2, T3 e T4, foram,
respectivamente, 11,06%, 9,11%, 8,57% e 10,51%, e a média aritmética dos dois valores
centrais (T2 e T4), mostrando o teor de projeto “T” da Mistura AAUQ-cal como sendo de
9,8%.
Figura 27 – Teor de ligante da Mistura AAUQ-cal pelo 3º DRF
64
4.3 Ensaios Mecânicos
A Figura 28 mostra as resistências à tração por compressão diametral das misturas asfálticas
estudadas quando submetidas a diferentes temperaturas, onde se observa claramente a
influência da temperatura de serviço nas propriedades mecânicas dos revestimentos asfálticos.
Figur
a 28 – Resistência à tração x Temperatura das misturas de estudo
A Mistura confeccionada com o Seixo como agregado graúdo foi a que apresentou maior
resistência à tração quando submetida a temperaturas de até 40oC, quando então, começa a
perder resistência devido à falta de aderência de suas partículas, de superfície polida, com o
ligante aquecido. Em seguida, têm-se a Mistura com RCD, que mostrou altos valores de
resistência, que se mantiveram a altas temperaturas devido ao maior atrito interno de suas
partículas.
Para a Mistura composta apenas com areia (AAUQ) e utilizando a cal de carbureto como filer,
mesmo consumindo uma grande quantidade de ligante, proporcionou resultados bastante
satisfatórios quanto à resistência à tração, se igualando à Mistura com RCD, sob temperaturas
mais baixas, devido às propriedades cimentantes daquele resíduo. Observa-se, ainda, que a
Mistura de areia e cimento, como material de enchimento, apresentou as menores resistências,
65
como o esperado, por não possuir um forte esqueleto de agregados graúdos, além do alto teor
de ligante consumido.
Valores da resistência à tração para estas misturas podem ser visualizados na Tabela 22, onde
se nota que aos 25oC todas apresentam resistência à tração por compressão diametral maior
que 0,65MPa, como recomenda a especificação brasileira para concretos asfálticos (norma
DNIT 031/2004-ES). Ressalta-se, ainda, que as resistências sofrem uma maior variação até
temperaturas em torno de 40oC a 45
oC. Em temperaturas maiores que estas, o ligante asfáltico
já se apresenta tão viscoso que não desempenha mais satisfatoriamente a função de ligar os
agregados, porem os acréscimos na temperatura não acarretam grandes variações nas
resistências, que ainda se reduzem, porém, de maneira bem mais branda. A exceção acontece
com a Mistura composta com Seixo que varia de forma uniforme conforme o aumento de
temperatura.
Tabela 22 – Resistência à Tração das misturas em estudo
Temperatura
Resistência à Tração (MPa)
Seixo RCD AAUQ - cal AAUQ -
cimento
25oC 1,13 0,92 0,92 0,92
30oC 0,86 0,70 0,71 0,71
35oC 0,60 0,48 0,46 0,46
40oC 0,42 0,37 0,25 0,25
45oC 0,31 0,28 0,19 0,19
50oC 0,22 0,23 0,12 0,12
55oC 0,14 0,19 0,10 0,10
60oC 0,11 0,14 0,06 0,06
66
As Figuras 29 a 32 mostram os Módulos de Resiliência das misturas submetidas a diferentes
temperaturas, e calculados a partir da aplicação de diferentes níveis de tensão. Teoricamente,
os valores de Módulo de Resiliência devem permanecer estáveis com a variação de tensões, se
estas estiverem dentro do limite elástico (assumido) para as misturas asfálticas, devendo
variar somente com a temperatura de ensaio. Ao final deste subitem, os valores resultantes,
são mostrados na Figura 33 e na Tabela 23.
Figura 29 – Módulos de Resiliência da Mistura com Seixo
A Mistura confeccionada com Seixo mostra-se bastante susceptível a ação da temperatura,
como se observa na Figura 29 e já comprovado pelo ensaio de Resistência à Tração. Também
pela citada figura nota-se que o Módulo de Resiliência tem uma sensível variação com o nível
de tensão aplicada em temperaturas menores (25oC e 30
oC). Aos 25
oC, o Módulo de
Resiliência apresenta certa constância, em torno de 3500MPa, quando aplicadas tensões que
correspondem a 5%, 10% e 20% da Resistência a Tração, porém, o aumento da carga para
30% da RT, causa uma brusca diminuição do MR para aproximadamente 2000MPa,
sugerindo que sob esse nível de tensão, a Mistura de Seixo já não se encontra mais dentro do
seu regime elástico. Aos 30oC, o efeito da temperatura se torna visível, fazendo com que o
regime elástico suporte tensões de até 20% da RT, com um MR em torno de 2500MPa. De
35oC em diante, quando começa a ocorrer uma sensível diminuição da Resistência a Tração
da Mistura Seixo (Figura 28), as cargas aplicadas no ensaio, por serem menores, resultam em
67
módulos quase que constantes sob tensões correspondentes de 10% a 20% da RT, sob a
mesma temperatura.
Não foi possível ensaiar esta mistura com tensões correspondentes a 5% da RT a partir de
50oC, devido aos pequenos valores de carga serem menores que o fundo de escala do
equipamento (100N). Para as tensões correspondentes a 30% da RT, quando aplicadas aos
corpos de prova nessas temperaturas, ocasionaram-se grandes deformações (visíveis a olho
nu), antes mesmo do término da fase de condicionamento.
Alusivo à temperatura de ensaio, o MR apresenta grandes variações a temperaturas entre 25oC
a 35oC, uma variação menor entre 35
oC a 45
oC, e quase não varia entre as temperaturas de
45oC a 60
oC, permanecendo em torno de 500 MPa nessas temperaturas. Observam-se mais
valores na Figura 33 e na Tabela 23.
Figura 30 – Módulos de Resiliência da Mistura com RCD
Na Figura 30 pode-se ver que a Mistura composta com RCD também mostra variação do
Módulo de Resiliência com o nível de tensão aplicado e em temperaturas menores (25oC e
30oC), porém, essa variação é bem mais discreta que a apresentada pela Mistura com Seixo.
De 35oC em diante, os módulos apresentam-se quase que constantes sob tensões
68
correspondentes de 10% a 20% da RT, sob a mesma temperatura. Assim como na Mistura
com Seixo não foi possível ensaiar esta mistura sob tensões correspondentes a 5% da RT a
partir de 55oC, devido aos pequenos valores de carga serem menores relativos ao fundo de
escala do equipamento (100N).
Referente à temperatura de ensaio, o MR mostra grandes variações a temperaturas entre 25oC
a 40oC, e menores variações entre 40
oC a 60
oC. Observam-se mais valores na Figura 33 e na
Tabela 23.
Figura 3.
Figura 31 – Módulos de Resiliência da Mistura de AAUQ – cal
O comportamento da Mistura AAUQ com cal de carbureto é mostrado na Figura 31. Nessa,
ressalta-se que o Módulo de Resiliência tem uma sensível variação com o nível de tensão
aplicado na temperatura de 25oC, quando apresenta certa constância, em torno de 1400MPa,
para tensões correspondentes a 5% e 10% da Resistência a Tração, porém, o aumento da carga
para 20% e 30% da RT, causa uma brusca diminuição do MR, o que sugere que sob esse nível
de tensão, esta Mistura já não se encontra mais dentro do seu regime elástico. De 30oC em
69
diante, as cargas aplicadas no ensaio, por serem menores, resultam em módulos quase que
constantes sob tensões correspondentes de 10% a 30% da RT, sob a mesma temperatura.
Não foi possível ensaiar esta mistura com tensões correspondentes a 5% da RT aos 55oC,
devido aos pequenos valores de carga serem menores que o fundo de escala do equipamento
(100N). Igualmente não se realizaram os ensaios aos 60oC, pois nesta temperatura ocorreu a
ruptura dos corpos de prova antes mesmo do término da fase de condicionamento.
Atinente à temperatura de ensaio, o MR indicou uma grande variação entre 25oC e 30
oC, uma
menor variação entre 30oC a 45
oC, e quase nenhuma variação entre as temperaturas de 45
oC a
55oC, permanecendo em torno de 300 MPa nessas temperaturas. Observam-se mais resultados
na Figura 33 e na Tabela 23.
Figura 32 – Módulos de Resiliência da Mistura de AAUQ – cimento
Por ter as menores Resistências a Tração, a Mistura composta com areia e cimento também
apresentou as menores cargas aplicadas no ensaio, mesmo sendo percentuais da RT,
resultando em módulos quase que constantes sob todas as tensões e mesma temperatura
ensaiadas, como mostrados na Figura 32.
70
Do mesmo modo que outras misturas não foi possível ensaiar esta mistura com tensões
correspondentes a 5% da RT a partir de 45oC, e com tensões correspondentes a 10% da RT
aos 55oC, devido aos pequenos valores de carga serem menores que o fundo de escala do
equipamento (100N). Ao mesmo tempo não foi possível realizar ensaios aos 60oC, pois nesta
temperatura ocorreu a ruptura dos corpos de prova antes do término da fase de
condicionamento.
Referente à temperatura de ensaio, o MR mostrou grandes variações a temperaturas entre
25oC a 35
oC, uma menor variação entre 35
oC a 40
oC, e quase não variou entre as temperaturas
de 40oC a 55
oC, permanecendo em torno de 300 MPa nessas temperaturas. Tem-se mais
valores na Figura 33 e na Tabela 23.
Na quase totalidade das Misturas ensaiadas a várias temperaturas, nota-se pelas Figuras 29 a
32, que níveis muito pequenos de tensões, como 5% da RT, não proporcionam boas leituras
de deformação dos corpos de prova durante o experimento, resultando em valores de MR
diferenciados daqueles obtidos com tensões maiores, mesmo obedecendo ao regime elástico.
Supõe-se que esse parâmetro obtido a esse nível de tensão sofre maior influência das
condições de ensaio (trepidações devido ao processo de manutenção da temperatura dentro de
câmara apropriada, sensibilidade dos LVDT’s) que propriamente da carga aplicada, que é
relativamente pequena para a mistura. Sendo assim, como recomendado pela norma DNER
ME 133 (1994), adotou-se o menor valor de carga capaz de gerar registros mensuráveis para a
determinação do Módulo de Resiliência das Misturas, que é a carga geradora de tensões em
torno de 10% da RT, que ofereceu sempre boas leituras para todas as misturas e em todas as
temperaturas estudadas, com exceção da Mistura AAUQ - cimento ensaiada a 55oC, cuja
porcentagem da RT correspondeu a uma carga tão pequena (menor que 100N), menor que o
fundo de escala do equipamento utilizado para o ensaio. Para essa mistura, nessa temperatura,
adotou-se o MR calculado com 20% da RT.
A Figura 33, assim como a Tabela 23, tem-se resumos das figuras anteriores apresentando os
mesmos dados já discutidos. São válidos para fins comparativos entre as misturas submetidas
à variação de temperatura. Observa-se que a partir de 30ºC Misturas com RCD apresentam os
maiores valores de MR, seguida pelas Misturas com Seixo, e finalmente, pelas Misturas com
areia.
71
Figura 33 – Módulos de Resiliência x Temperatura das misturas de estudo
Tabela 3.1 – Módulo de Resiliência das misturas em estudo
Temperatura Módulo de Resiliência (MPa)
Seixo RCD AAUQ - cal AAUQ - cimento
25oC 3658 2910 1409 1015
30oC 2558 2224 850 717
35oC 1493 1660 732 457
40oC 1064 1006 449 341
45oC 687 779 315 284
50oC 535 645 259 242
55oC 496 503 252 162
60oC 491 310 795 -
Assim como a Resistência à Tração, a partir de 40oC a 45
oC, o Módulo de Resiliência pouco
varia com o aumento da temperatura, tendendo a se estabilizar, provavelmente porque a essas
temperaturas as propriedades viscosas do ligante passam a comandar o comportamento das
Misturas, deixando-as fora do regime elástico assumido.
72
É possível relacionar o número N, obtido a partir do tráfego previsto, com o N determinado
no ensaio de Vida de Fadiga por meio de um Fator Laboratório-Campo (FLC), mas devido as
dificuldades de se considerar condições reais do campo nos ensaios em laboratório e no
cálculo das tensões geradas nos corpos de prova, é comum utilizar os resultados dos
experimentos apenas para comparação entre as misturas. As Figuras 34 a 37 mostram as
Curvas de Vida de Fadiga das misturas submetidas a diferentes temperaturas:
Figura 34 – Vida de Fadiga para a Mistura Seixo
Figura 35 – Vida de Fadiga para a Mistura RCD
73
Figura 36 – Vida de Fadiga para a Mistura AAUQ – cal
Figura 37 – Vida de Fadiga para a Mistura AAUQ - cimento
Nas Figuras 34 a 37, observa-se para todas as Misturas que, conforme a temperatura vai
aumentando, é necessário um menor número de repetições de carga para que ocorra a ruptura
das misturas sob um determinado nível de tensão, como era esperado, uma vez que as
74
propriedades estudadas anteriormente também decrescem. Nota-se, ainda, que a Curva de
Vida de Fadiga em ensaios realizados a 60oC não segue a tendência das Curvas representando
temperaturas mais baixas. Essa falta de coerência se deve a perda das propriedades elásticas
das misturas a altas temperaturas. como já comentado e observado nos ensaios anteriores. A
exceção é a Mistura com RCD, que mostrou coerência na Curva de Vida de Fadiga a 60oC.
Nas Figuras 38 a 42 são mostradas as Curvas de Vida de Fadiga, comparando as Misturas a
cada temperatura de ensaio.
Figura 38 – Vida de Fadiga para as Mistura a 25oC
75
Figura 39 – Vida de Fadiga para as Mistura a 30oC
Figura 40 – Vida de Fadiga para as Mistura a 40oC
76
Figura 41 – Vida de Fadiga para as Mistura a 50oC
Figura 42 – Vida de Fadiga para as Mistura a 60oC
A análise comparativa das Misturas por suas Curvas de Fadiga não depende apenas dos
coeficientes das mesmas, mas igualmente dos níveis de tensão que são aplicados. Portanto, é
necessária uma análise caso a caso, dependendo da solicitação de projeto. De qualquer forma,
pode-se afirmar, para os níveis de tensão estudados que, em geral, a Mistura com RCD
77
indicou maior resistência à Fadiga em todas as temperaturas, como observado nas Figuras 38
a 42. Salienta-se que dependendo do nível de tensão, as situações podem se inverter, uma vez
que as curvas possuem diferentes inclinações. Com uma resistência menor à Fadiga, seguem
as Misturas com Seixo e AAUQ - cal, que também podem intercalar entre si a superioridade,
dependendo da temperatura e do nível de tensão. Com a menor resistência a Fadiga, segue a
Mistura AAUQ - cimento. As Curvas de Vida de Fadiga, obtidas em ensaios realizados a
60oC (Figura 42), não seguem a tendência das Curvas representando temperaturas mais
baixas.
78
5 CONCLUSÕES
A análise dos resultados permitiu que fossem geradas algumas conclusões a respeito deste
estudo:
As propriedades mecânicas das misturas asfálticas (Resistência à tração, Módulo de
Resiliência e Vida de Fadiga) sofrem grande influência da temperatura de serviço;
Maiores variações nas propriedades mecânicas das misturas asfálticas ocorrem em
temperaturas abaixo de 40oC a 45
oC. Após essa temperatura, as misturas já se
encontram “enfraquecidas” o suficiente, e suas propriedades pouco variam com o
aumento da mesma;
Um forte esqueleto de agregados (agregados graúdos) e o intertravamento dos grãos
proporcionam às misturas maiores resistências e menores deformações, mesmo
submetidas a temperaturas altas;
O Módulo de Resiliência não varia com o aumento da tensão aplicada, se esta
permanecer dentro do limite elástico assumido para as misturas asfálticas;
Cargas que gerem tensões de 10% a 20% da RT são recomendadas para o cálculo
do Módulo de Resiliência das Misturas, pois apresentaram boas leituras de
deformações e permaneceram dentro do regime elástico na quase totalidade das
misturas desse estudo;
Conforme a temperatura vai aumentando, é necessário um menor número de
repetições de carga para que ocorra a ruptura das misturas sob um determinado
nível de tensão, como era de se esperar, uma vez que as propriedades estudadas
anteriormente (RT e MR) também diminuem;
A Mistura com RCD foi a que apresentou melhores resultados quanto à Resistência
à Tração, que se manteve elevada mesmo em altas temperaturas. O Módulo de
Resiliência permaneceu constante com o aumento de cargas, sugerindo a
permanência desta Mistura no estado elástico (assumido) mesmo sendo submetida a
altas temperaturas. Também se mostrou superior quanto a resistência à Fadiga;
A Mistura com RCD indicou uma excelente alternativa para ser empregada nos
revestimentos, em substituição a Mistura com Seixo (mistura convencional), apesar
79
de apresentar alta resistência à tração, não mostrou superioridade nos demais
parâmetros;
As misturas tipo AAUQ confeccionadas com resíduo da fabricação de gás acetileno
(cal de carbureto) mostraram resultados superiores, quando comparadas com as
misturas normalmente compostas com cimento portland como filer;
Pelo exposto, conclui-se que os agregados alternativos podem substituir os agregados
tradicionais, diminuindo a susceptibilidade térmica das misturas asfálticas confeccionadas
com tais materiais.
80
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