MINISTÉRIO DA DEFESA EXÉRCITO BRASILEIRO DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA CURSO DE MESTRADO EM ENGENHARIA DE TRANSPORTES MARCOS BALAGUER AVALIAÇÃO ESTRUTURAL DE UM PAVIMENTO FLEXÍVEL EXECUTADO EM ASFALTO-BORRACHA ELABORADO PELO PROCESSO DE PRODUÇÃO CONTÍNUA EM USINA Rio de Janeiro 2012
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MINISTÉRIO DA DEFESA
EXÉRCITO BRASILEIRO
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
CURSO DE MESTRADO EM ENGENHARIA DE TRANSPORTES
MARCOS BALAGUER
AVALIAÇÃO ESTRUTURAL DE UM PAVIMENTO FLEXÍVEL
EXECUTADO EM ASFALTO-BORRACHA ELABORADO PELO
PROCESSO DE PRODUÇÃO CONTÍNUA EM USINA
Rio de Janeiro
2012
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INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
MARCOS BALAGUER
AVALIAÇÃO ESTRUTURAL DE UM PAVIMENTO FLEXÍVEL
EXECUTADO EM ASFALTO-BORRACHA, ELABORADO PELO
PROCESSO DE PRODUÇÃO CONTÍNUA EM USINA
Dissertação de Mestrado apresentada ao Curso de Mestrado em Engenharia de Transportes do Instituto Militar de Engenharia, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Ciências em Engenharia de Transportes.
Orientadores: Prof. Antônio Carlos Rodrigues Guimarães - D.Sc. e Prof. Ben-Hur de Albuquerque e Silva - D.Sc.
3
Rio de Janeiro
2012
c 2012
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
Praça General Tibúrcio, 80 – Praia Vermelha
Rio de Janeiro - RJ CEP: 22290-270
Este exemplar é de propriedade do Instituto Militar de Engenharia, que poderá
incluí-lo em base de dados, armazenar em computador, microfilmar ou adotar
qualquer forma de arquivamento.
É permitida a menção, reprodução parcial ou integral e a transmissão entre
bibliotecas deste trabalho, sem modificação de seu texto, em qualquer meio que
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desde que sem finalidade comercial e que seja feita a referência bibliográfica
completa.
Os conceitos expressos neste trabalho são de responsabilidade do autor e
dos orientadores.
620.1 Balaguer, Marcos. B171a Avaliação estrutural de um pavimento flexível executado em Asfalto-
Borracha, elaborado pelo Processo de Produção Contínua em Usina / Marcos Balaguer; orientado por Antônio Carlos Rodrigues Guimarães, Ben-Hur de Albuquerque e Silva. – Rio de Janeiro: Instituto Militar de Engenharia, 2012.
193 p.: il.
Dissertação (mestrado). – Instituto Militar de Engenharia. – Rio de Janeiro, 2012.
1. Engenharia de Transportes – teses, dissertações. 2. Mecânica dos Pavimentos. 3. Asfalto-borracha. 4. Processo de Produção. I. Guimarães, Antônio Carlos Rodrigues. II. Silva, Ben-Hur de Albuquerque. III. Título. IV. Instituto Militar de Engenharia.
CDD 620.1
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INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
MARCOS BALAGUER
AVALIAÇÃO ESTRUTURAL DE UM PAVIMENTO FLEXÍVEL
EXECUTADO EM ASFALTO-BORRACHA, ELABORADO PELO
PROCESSO DE PRODUÇÃO CONTÍNUA EM USINA
Dissertação de Mestrado apresentada ao Curso de Mestrado em Engenharia de Transportes do Instituto Militar de Engenharia, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Ciências em Engenharia de Transportes.
Orientadores: Prof. Antonio Carlos Rodrigues Guimarães, D. Sc. Prof. Ben-Hur de Albuquerque e Silva, D. Sc.
Aprovada em 07 de julho de 2012 pela seguinte Banca Examinadora:
__________________________________________________________ Prof. Antonio Carlos Rodrigues Guimarães, D.Sc., IME - Presidente
__________________________________________________________ Prof. Ben-Hur de Albuquerque e Silva, D.Sc., IME
_____________________________________________________ Profª. Maria Esther Soares Marques, D.Sc., IME
_________________________________________________________ Profª. Laura Maria Goretti da Motta, D.Sc., COPPE/UFRJ
N - Número de repetições do eixo simples padrão de 80 kN
N - Vida previsível de reforço
NAEP - Número acumulado de eixo padrão
Ni - Número de aplicações até à ruína de tensão σi ou extensão εi
Nf - Resistência à fadiga, representada pelo número de ciclos
NDOT - Nevada Department of Transportation
p - Percentagem de material que passa
P - Carga do rodado ou carregamento
PA - Ponto de amolecimento
PEN - Penetração
PG - Performance Grade
PI - Índice de penetração
PI - Propriedades dos materiais constituintes
Pi+1 - Novas propriedades dos materiais constituintes
PAV - Pressure Aging Vessel
PCG - Prensa de corte giratório
PRO - Procedimento
RCD - Reflective Cracking Device
R - Espessura de revestimento
RBV - Relação betume vazio
RTFOT - Rolling Thin-Film Oven Test
RRT - Resistência residual à tracção
R.T - Relatório Técnico
RUMAC - Rubber-Modified Asphalt Concrete
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S - Rigidez
S - Amplitude do carregamento aplicado
S0 - Rigidez inicial
SbG - Sub-base granular
Si - Esforços
SAM - Stress Absorving Membrane
SAMI - Stress Absorving Membrane Interlayer
SBR - Styrene Butadiene Rubber
SBS - Styrene Butadiene Copolymer
SHRP - Strategic Highway Research Program
SI - Sistema Internacional
SGC - Compactador giratório SUPERPAVE
SUPERPAVE - Superior Performing Asphalt Pavement
t - Tempo
t - Período de projeto
T - Temperatura dos materiais
Tar - Temperatura do ar
TD - Tempo de digestão
TR - Temperatura de referência
Tmáx - Temperatura máxima do pavimento medida em 7 dias
consecutivos
Tmín - Temperatura mínima do pavimento
Tx - Macrotextura
TxDOT - Texas Department of Transportation
TB - Terminal Blend
TFOT - Thin Film Oven Test
USA - United States of America (Estados Unidos)
USACE - United States Army Corps of Engineers
V - Volume de areia padrão
VAM - Volume de vazios no agregado mineral
Vv - Volume de vazios
VMD - Volume médio diário de veículos que passam na faixa da via
mais solicitada
WT - Wheel Tracking
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SÍMBOLOS
Su - Resistência não-drenada ao cisalhamento
cv - Coeficiente de adensamento vertical
eo - Índice de vazios
a - Atividade
LC - Limite de Contração
LP - Limite de Plasticidade
LL - Limite de Liquidez
IP - Índice de Plasticidade
c - Coesão
H - Altura da palheta
D - Diâmetro da Palheta
T - Máximo Valor Medido do Torque
qc - Resistência de ponta medida no ensaio de cone
u - Poropressão
P - Força por Unidade de Comprimento Atuando em
um Cilindro
d - Diâmetro do Cilindro
Nb - Fator de Barra
Eo - Módulo de Young
Kn - Rigidez de Contato Normal
Ks - Rigidez de Contato Cisalhante
Kn - Rigidez Normal
un - Sobreposição dos Elementos
cn - Amortecimento Normal
Fn - Força de Contato na Direção Normal
vt ct - Parcela de Amortecimento na Direção Tangencial
vt - Velocidade Relativa Tangencial
Kt - Rigidez Tangencial
σ'vm - Tensão de sobreadensamento
τf - Resistência ao cisalhamento
σ - Tensão normal no plano de ruptura
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φ - Ângulo de Atrito Interno do Solo
σ3 - Tensão de confinamento ou tensão confinante
σ1 - Tensão desvio
fS - Resistência por atrito lateral do cone
α - Fator de adesão
φpico - Ângulo de Atrito Interno de Pico
φres - Ângulo de Atrito Interno Residual
ψpico - Ângulo de Dilatância de Pico
µ - Ângulo de Atrito entre os Elementos
v - Coeficiente de Poisson
βr - Coeficiente de Rigidez de Rolamento
ηr - Coeficiente de Rolamento Elástico Limite
σE - Tensão de Escoamento
εr - Deformação Longitudinal Específica de Ruptura
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LISTA DE EQUAÇÕES
EQ. 2.1 Equação geral do Módulo Resiliente .................................................. 54
EQ. 2.2 Equação de Fadiga por Diferença de tensões ………………………..
57
EQ. 2.3 Equação de Fadiga por Tensão de tração …………………………...... 57
EQ. 2.4 Equação de Fadiga por Deformação de tração inicial ………………..
57
EQ. 4.1 Conversão dos pesos dos veículos para eixos de 86KN ...................
91
EQ. 7.1 Cálculo do raio de curvatura...............................................................
174
EQ. 7.2 Cálculo da Diferença de tensões por diferença vetorial......................
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RESUMO
Nesta dissertação, foi feita uma avaliação estrutural de um segmento de 300 metros, denominado “Segmento Monitorado”, que é parte integrante da obra de restauração do pavimento da RJ-122, rodovia com extensão total de 35,9 km, pertencente à malha rodoviária da Fundação DER-RJ. A restauração do segmento monitorado foi executada em asfalto-borracha pelo processo de produção Contínua em Usina, também chamado de Continuous Blend, Just in Time ou Field Blend. Tal processo de produção caracteriza-se por produzir um ligante modificado com borracha com alta viscosidade e por ser fabricado no próprio canteiro (produção “in situ”), atendendo ao ritmo de execução da obra. Essa avaliação estrutural tem o objetivo de desenvolver um modelo futuro de previsão de desempenho para rodovias com características semelhantes. A restauração em pauta constituiu a primeira experiência nacional com esse processo de produção de ligante modificado com borracha, o que atribui caráter inovador à obra. Além do fator inovação, o processo de produção contínua em usina, associa um forte apelo na questão da preservação ambiental pelo uso de pneus inservíveis em sua produção, pois tal iniciativa resulta na retirada de inúmeras carcaças de pneus que contaminam o meio ambiente. Entretanto, não bastaria que uma solução fosse simplesmente pioneira e ambientalmente correta caso não houvesse um ganho de qualidade nas características mecânicas do asfalto e não fosse uma solução economicamente viável que resultasse no aumento da vida útil do pavimento, o que ficou comprovado no uso dessa técnica nas últimas décadas, principalmente em países como Estados Unidos, Portugal e África do Sul.
Para a produção do Asfalto-Borracha da restauração da RJ-122, foi utilizado o CAP30-45 e a borracha de pneus foi obtida pelo processo de moagem em temperatura Ambiente. Serão apresentados nesse trabalho os resultados dos ensaios de avaliação do comportamento mecânico das misturas asfálticas modificadas com borracha, tais com MR, RT e fadiga, além da caracterização reológica tradicional e Superpave do ligante produzido. Fez-se também a simulação numérica do comportamento estrutural e previsão do desempenho do pavimento, utilizando-se o programa SisPav. Os resultados dos ensaios e da avaliação numérica mostraram que tanto o ligante asfáltico quanto as misturas asfálticas, apresentaram bom comportamento. A vida útil do pavimento calculada pelo Programa Sispav mostrou-se compatível com aquela projetada pela consultoria contratada pela Fundação DER-RJ, e também comprovado através dos ensaios acelerados realizados com o simulador de tráfego (HVS).
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ABSTRACT
In this work was made a structural evaluation of a 300 meters segment, called Segment Monitored which is part of the restoration work of RJ-122, highway with a total length of 35.9 km, belonging to the Fundação DER-RJ. The restoration of the monitored segment was made on asphalt rubber by Continuous Blend production process, also called Field Blend. This production process is characterized by producing a binder with high viscosity and be fabricated on the construction site ("in situ"), according to the needs and pace of construction work. This structural evaluation aims to develop a model to predict future performance for roads with similar characteristics. The restoration in question was the first national experience with this process of production of asphalt rubber, which gives an innovative character to work. Besides the innovation factor, the CB process combines a strong appeal on the issue of environmental preservation by the use of scrap tires in its production, because this initiative results in the removal of numerous scrap tires from the environment. However, it is not enough that a solution be simply pioneer and environmentally correct if there wasn’t a quality gain in the mechanical properties of the asphalt, and was not an economically feasible solution that results in the life time increasing of the pavement, which was proved in using this technique in recent decades, especially in countries like the United States, Portugal and South Africa.
For the production of Asphalt-Rubber restoration of RJ-122 was used CAP30-45 and the ground rubber was obtained by ambient process. Will be presented in this work the results of evaluate tests of the mechanical behavior of asphalt rubber mixtures such with MR, RT and fatigue, and the rheological characterization of traditional and Superpave binder produced. There was also a numerical simulation of structural behavior and prediction of performance of pavement using the program SisPav. The test results and the numerical evaluation showed that both the asphalt binder as the asphalt mixtures showed good behavior. The estimated useful life of the pavement by the Program Sispav was compatible with that projected by consultants hired by the Foundation DER-RJ, and also demonstrated through accelerated tests conducted with the traffic simulator (HVS).
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1 INTRODUÇÃO
1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Um sistema de transportes terrestre seguro e eficiente é um elemento essencial
para a sustentabilidade econômica regional e nacional. As rodovias são a espinha
dorsal da rede de transportes terrestre, cuja mobilidade impulsiona o crescimento
econômico e promove as atividades sociais. Quanto mais avançados e velozes
ficaram os meios de transporte ao longo do tempo, maior ficou o ritmo de
crescimento e sofisticação das atividades econômicas da sociedade humana, o que
fez multiplicar a importância do papel das rodovias. Ao mesmo tempo, o potencial
adverso dos impactos oriundos do desenvolvimento rodoviário aumentou em
magnitude, especialmente quando planejamento, projeto e construção não são
realizados adequadamente. Para explorar completamente os benefícios do
desenvolvimento rodoviário e minimizar as possíveis influências adversas, o estudo
da engenharia de rodovias precisa expandir as atenções a além de simplesmente
oferecer acesso seguro e rápido de um ponto a outro, ou seja, além de cobrir
aspectos estruturais e funcionais, esta engenharia precisa focar aspectos como
impactos ambientais e sócio-econômicos do desenvolvimento da rede rodoviária
(FWA, 2006).
A matriz de transportes brasileira é majoritariamente rodoviária. Segundo
relatório de 2011 da Confederação Nacional de Transportes (CNT), 61,1% da
movimentação anual de cargas e passageiros são feitos pelo modal rodoviário, o
que faz com que nossas rodovias sejam o principal meio de circulação de bens e
pessoas. Com o atual estágio de crescimento da produção agrícola, onde
anualmente o Brasil bate recordes na produção de grãos, além do crescimento de
setores industriais que estão se valendo da cotação baixa do dólar para comprar
máquinas novas no exterior visando aumento de produção, as rodovias são
colocadas na ordem do dia dos investimentos em infraestrutura rodoviária, tanto nas
esferas de governos municipais, estaduais e federal quanto da iniciativa privada
através de concessões e parcerias público-privadas. Os investimentos devem ser
direcionados para a solução dos gargalos impostos ao transporte rodoviário. Tais
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gargalos são encontrados principalmente nas deficiências de geometria dos
traçados, na sinalização das vias e principalmente no mau estado de conservação
dos pavimentos.
Uma pesquisa realizada pelo Instituto Ilos (Instituto de Logística e Supply Chain)
em 2010, com cerca de 15 mil profissionais de logística das maiores empresas do
Brasil, revelou que 92% deles apontaram a má qualidade das estradas como o
principal problema de infraestrutura do pais. Ainda de acordo com o Instituto Ilos,
para que as estradas atuais sejam avaliadas como boas ou ótimas, é preciso investir
R$ 64,7 bilhões em recuperação e R$ 747 bilhões em pavimentação das estradas
em leito natural.
Como consequência destas deficiências, verifica-se um aumento no tempo de
transporte, perdas significativas dos produtos transportados e um grande número de
acidentes. Pode-se afirmar, mesmo intuitivamente, que a qualidade das rodovias
tem relação direta com os preços de bens e serviços. Portanto, melhorar a
infraestrutura rodoviária ajudará na redução do chamado “Custo Brasil”, termo
utilizado para descrever a perda de competitividade dos produtos brasileiros frente
aos importados.
A vida útil dos pavimentos é reduzida, algumas vezes de forma exponencial, por
fatores alheios às boas práticas da engenharia como, por exemplo, a má execução
das obras (má compactação das camadas dos pavimentos), falta de drenagem ou
drenagem inadequada e também pelo excesso de peso dos veículos de carga, o que
não é coibido na maioria das rodovias.
Planejamento é a palavra chave para que tantas demandas possam ser
cumpridas de forma eficiente e se reverta o quadro atual. Verifica-se que o cenário
nacional de obras públicas é marcado por atrasos motivados por inúmeros fatores,
desde exigências ambientais não propriamente respeitadas na execução de obras,
passando por projetos executivos sem o devido tempo de maturação, onde as
alternativas, tanto técnicas quanto financeiras, não são exaustivamente avaliadas e
precisam ser corrigidas durante a obra, até exigências de concessionárias de
rodovias não consideradas durante a fase de projeto, o que também pode gerar
atrasos indesejáveis.
Dentre as medidas que deveriam ser postas em prática para que o resultado
final de uma obra rodoviária fosse o esperado, estão a execução de serviços como
compactação das camadas dos pavimentos nas energias pré-estabelecidas, o uso
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de materiais cujas propriedades agreguem aumento de resistência e longevidade ao
asfalto, como por exemplo, a adição de borracha ao ligante, no caso de pavimentos
flexíveis, e o uso de materiais alternativos e reciclados como forma de preservar o
meio ambiente.
Pode-se afirmar que a destinação adequada de resíduos gerados pela
sociedade é um dos maiores desafios da atualidade, e a tendência que se avizinha é
o agravamento da situação de esgotamento de jazidas utilizadas em obras de todos
os tipos. A partir do crescimento contínuo de países como Brasil, Índia e China, que
têm expressivo contingente populacional e estão em processo de restaurar e
expandir suas malhas rodoviárias para atender ao crescimento de suas produções,
vislumbra-se a necessidade de investimentos maciços em pesquisa de materiais
alternativos (agregados alternativos) para que haja uma conjugação entre
construção de infraestrutura, destinação de resíduos e limites dos recursos naturais.
Partindo do enfoque do uso de materiais alternativos para a melhoria de nossas
rodovias, o asfalto modificado com borracha moída de pneus (Asfalto-borracha) se
coloca como uma das ferramentas para atender aos requisitos de qualidade, pois
conta com experiências de sucesso que essas misturas obtiveram nos últimos
quarenta anos em rodovias americanas, principalmente em regiões de temperaturas
altas e de grande insolação, como é o caso do Brasil e, particularmente, do Estado
do Rio de Janeiro. Além de atribuir ao asfalto propriedades tecnicamente melhores,
a incorporação da borracha moída associa um apelo ambiental fortíssimo pelo fato
de criar uma destinação para as carcaças de pneus inservíveis que entopem os
cursos d’água, aterros sanitários e os fundos de baías das cidades há muitos anos.
Em 2011, a entidade Reciclanip coletou e destinou de forma ambientalmente
correta mais de 320 mil toneladas de pneus inservíveis, quantia que equivale a 64
milhões de unidades de pneus de carros de passeio (www.anip.com.br, acessado
em 08/08/2012). Quando descartados em locais inadequados, os pneus servem
como local de procriação de mosquitos e outros vetores de doenças e representam
um risco constante de incêndios que contaminam o ar com fumaça altamente tóxica
e produzem um óleo que se infiltra e contamina o lençol freático (ODA, 2002).
1.2 OBJETIVO
Nesta dissertação, será feita uma avaliação estrutural de um segmento de
300m, localizado entre o km 28,20 e o km 28,50 da rodovia RJ-122, sentido
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Cachoeiras de Macacu, e é parte da obra de restauração dos 35,9 km da rodovia. A
restauração foi executada em asfalto-borracha, produzido pelo processo de
produção Contínuo em usina. Tal avaliação será feita através da investigação
mecânica das misturas asfálticas modificadas com borracha moída e da
caracterização dos materiais utilizados na obra. A avaliação visa o desenvolvimento
de um modelo futuro de previsão de desempenho para rodovias com características
semelhantes. A obra em pauta é a restauração dos 35,9 kilômetros da rodovia RJ-
122, que liga o município de Cachoeiras da Macacu a Guapimirim e pertence à
malha rodoviária da Fundação DER-RJ. Esta rodovia corresponde ao primeiro trecho
executado no país utilizando asfalto-borracha fabricado pelo processo de produção
contínua em usina.
1.3 JUSTIFICATIVA E RELEVÂNCIA
O desempenho de misturas asfálticas modificadas com borracha moída,
acompanhado por pesquisadores brasileiros nos últimos anos, demonstrou a
resistência dessas misturas frente aos principais problemas enfrentados pelos
pavimentos: fadiga e deformação permanente. Tal resistência promove, em última
análise, aumento da vida útil dos pavimentos e reduz o número de intervenções
rotineiras e consequentemente reduz os custos de manutenção. Os ganhos com
aumento da resistência e com a diminuição dos custos de manutenção já justificam
a opção pelo asfalto borracha. Com relação a escolha da produção do asfalto
borracha pelo processo CB deveu-se ao interesse da Fundação DER-RJ de utilizar
um processo de produção de asfalto borracha que produzisse um ligante com alta
viscosidade, o que levaria à um aumento ainda maior da vida útil do pavimento,
conforme verificado nos resultados divulgados nas últimas décadas por órgãos
rodoviários americanos.
A relevância do estudo pode ser justificada por tratar-se da avaliação estrutural
de uma obra de restauração rodoviária executada por um processo de produção de
asfalto borracha utilizado pela primeira vez no Brasil, denominado Continuous Blend.
Ao final do estudo além do resultado da condução desse processo utilizando
materiais e mão-de-obra nacionais, será possível ter uma base experimental bem
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documentada para as próximas obras que queiram utilizar este processo de
produção de asfalto-borracha.
1.4 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO
Capítulo 1 – Introdução: Neste capítulo, é apresentado o cenário atual das
rodovias, os desafios de um país em pleno desenvolvimento que começa a
despertar para problemas ambientais, como o pneu inservível e que tenta conciliar
tais desafios com o desenvolvimento sustentável das rodovias utilizando o asfalto-
borracha como uma das alternativas. É também informado o objetivo do trabalho, a
sua justificativa e, por último, apresenta a estrutura da dissertação.
Capítulo 2 – Revisão bibliográfica: Este capítulo reúne os principais temas sobre
pavimentos, entre eles os fatores de degradação, ensaios mecânicos e de
caracterização dos materiais empregados e ensaios acelerados de tráfego.
Capítulo 3 – Misturas asfálticas modificadas com borracha: Aqui é apresentado
um breve histórico do asfalto-borracha, as dificuldades enfrentadas pela sociedade
no descarte indiscriminado dos pneus inservíveis. São apresentadas, também, as
experiências brasileiras e americanas com o asfalto-borracha.
Capítulo 4 – Apresentação do projeto de restauração da rodovia RJ-122: Neste
capítulo, são apresentadas as premissas do projeto, os dados coletados para
fundamentar os estudos preliminares, os critérios de seleção dos materiais para a
obra e, finalmente, os elementos que balizaram o dimensionamento do pavimento. É
apresentada também a identificação da rodovia em estudo e sua localização.
Capítulo 5 – Materiais e Métodos: Neste capítulo, são apresentados a
metodologia adotada para os ensaios e os procedimentos para a coleta dos
materiais e preparação dos corpos de prova para ensaios.
Capítulo 6 – Resultados obtidos: São apresentados os resultados obtidos em
todos os ensaios executados ao longo do trabalho, comparando com resultados
conhecidos de materiais e misturas asfálticas já testados por outros pesquisadores.
É apresentado, também, o resultado do ensaio acelerado de tráfego em escala real,
feito com o equipamento HVS.
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Capítulo 7 – Avaliação numérica da estrutura do pavimento: É feita uma
avaliação estrutural da restauração através do uso do programa computacional
SISPAV e sua ferramenta para cálculo de tensões, denominada EF3D.
Capítulo 8 – Conclusões e sugestões para futuros trabalhos: Neste capítulo final,
são apresentadas as conclusões sobre a estrutura do pavimento da RJ-122 através
da análise dos resultados dos ensaios realizados e são sugeridos temas para furos
trabalhos.
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2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 O PAVIMENTO
O pavimento é uma estrutura constituída por múltiplas camadas, que funciona
como um sistema integrado. Construído sobre a superfície final de terraplenagem,
sua finalidade é resistir às cargas resultantes do tráfego aplicadas em sua superfície
e distribuí-las às camadas inferiores, além de oferecer conforto e segurança ao
usuário. Esta estrutura deve ainda ter um estado de superfície com uma qualidade
tal que não aumente os custos de manutenção dos veículos que por ela trafegam.
O pavimento rodoviário é comumente classificado em dois tipos básicos: rígidos
e flexíveis. Assim, um pavimento rígido tem seu revestimento em concreto de
cimento Portland, e o flexível tem como revestimento o concreto asfáltico.
Os pavimentos em concreto asfáltico são aqueles em que o revestimento é
constituído basicamente por uma mistura de agregados, vazios de ar e ligantes
asfálticos. A compactação influencia a distribuição dos vazios, a orientação dos
agregados e o comportamento mecânico do material.
A camada de revestimento dos pavimentos tem seu desempenho influenciado
pelas características dos materiais que a compõem, pela dosagem destes materiais,
pela energia de compactação, pela qualidade de execução, pelo processo
construtivo, pelo controle sobre excesso de carga e pela periodicidade da
manutenção e restauração (SPECHT, 2004).
2.2 PRINCIPAIS FATORES DE DEGRADAÇÃO DOS PAVIMENTOS
De um pavimento cujo desempenho esteja adequado às solicitações do tráfego
que por ele trafega, assim como atenda às exigências de conforto e segurança dos
usuários, pode-se dizer que é uma estrutura que atende às premissas básicas de
um pavimento bem concebido. No entanto, a partir da abertura ao tráfego, a
capacidade estrutural e funcional de um pavimento começa progressivamente a
deteriorar e é paulatinamente levada à ruptura caso não seja restaurada sua
serventia.
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A degradação estrutural dos pavimentos flexíveis está associada ao
aparecimento, principalmente, dos seguintes defeitos: trincamento por fadiga e
deformação permanente.
MERIGHT et al., 2003, citando trabalho de HUBER (1999), o qual analisou mais
de trezentos artigos técnicos com enfoque na deformação permanente de misturas
asfálticas, que aproximadamente 38% dos defeitos de pavimentos flexíveis são do
tipo trincas por fadiga, 17% têm origem na deformação permanente, 11% são por
problemas de execução do pavimento e 34% dos defeitos não tiveram sua causa
identificada.
2.2.1 TRINCAMENTO POR FADIGA
É sabido no meio rodoviário que o defeito mais frequente nos pavimentos
flexíveis brasileiros é o trincamento da camada superior do revestimento asfáltico. O
trincamento se desenvolve pela flexão alternada da camada superficial apoiada em
camadas granulares, geralmente bastante deformáveis elasticamente (MEDINA &
MOTTA, 2005).
Define-se fadiga como um processo de alterações progressivas estruturais,
localizadas e permanentes, que ocorre em um material sujeito a condições que
produzam tensões e deformações repetidas em determinado ponto ou pontos e que
pode levar a trincas e à completa ruptura após um determinado número de
repetições. Na Figura 2.1 é mostrado como exemplo, o aspecto superficial de um
trecho da rodovia RJ-122, antes da restauração, em estado avançado de fadiga.
FIG. 2.1 - Trincas de fadiga da rodovia RJ-122 (Fonte: Autor, 2008)
41
O fenômeno da fadiga em uma estrutura pode ser definido como um processo
ao qual um material é sujeito quando submetido a um estado de tensões e
deformações repetidas ou oscilantes. Estas tensões, que têm amplitude inferior à
tensão de ruptura do material, resultam no trincamento da camada do pavimento
após determinado número de aplicações de carga. Ou seja, o material perde
resistência com a repetição da aplicação da carga. (PINTO & MOTTA, 1995).
O trincamento tem início em pontos críticos, onde as tensões são maiores. Ele
tanto pode iniciar pelas fibras inferiores da camada do revestimento asfáltico,
propagando-se por toda a espessura até o surgimento das trincas na superfície,
quanto pelo topo do revestimento asfáltico devido ao surgimento de tensões críticas
na fibra superior da camada, agravadas pelo enrijecimento ocasionado pelo
envelhecimento do ligante, dependendo também da espessura da camada.
FRANCO (2000) afirma que, em revestimentos espessos, com mais de 20 cm, o
trincamento pode iniciar pela superfície da camada do revestimento devido à
curvatura convexa próxima às rodas.
A estrutura de um pavimento está sujeita a diversos tipos de deformações
geradas pela variedade de tipos de carregamentos e de condições de clima. Miner
(1945), citado em diversas fontes (AYRES, 1997; MEDINA, 1995; MONISMITH &
BROWN, 1999), estabeleceu uma hipótese para determinar o acúmulo do dano de
fadiga de uma estrutura sujeita a estas condições. A hipótese é baseada no
somatório linear dos danos de fadiga para cada condição.
Segundo PINTO & MOTTA (1995), a vida de fadiga das misturas asfálticas é
afetada pelos seguintes fatores:
Fatores de carga; amplitude, tipo e frequência do carregamento;
Fatores da mistura: granulometria e qualidade dos agregados, tipo e
qualidade do cimento asfáltico, teor do ligante, teor de vazios;
Fatores ambientais: temperatura e umidade.
2.2.2 DEFORMAÇÃO PERMANENTE
Deformação permanente é o segundo defeito mais comum da pavimentação
asfáltica, podendo ser atribuída ao revestimento ou às subcamadas ou ainda a uma
combinação de efeitos. As camadas não asfálticas, abaixo do revestimento, podem
42
apresentar deformações permanentes principalmente por densificação adicional
causada pelo tráfego e por ruptura ao cisalhamento. Esses problemas podem ser
evitados fazendo-se uma seleção criteriosa dos materiais e por uma compactação
adequada das camadas, além de um bom projeto estrutural, de forma a limitar as
tensões atuantes aos níveis admissíveis e seguros.
A Norma Americana ASTM D 5340 (1997) define esse defeito como uma
depressão superficial na trilha de roda, podendo ocorrer o levantamento das bordas
ao longo da trilha. Ainda segundo essa Norma, um aumento excessivo da
deformação permanente pode provocar a ruptura da estrutura do pavimento.
Segundo YODER & WITCZAK (1975), esse defeito pode ser definido como uma
distorção na superfície do pavimento causada pela consolidação de uma ou mais de
suas camadas.
As alterações das propriedades reológicas do asfalto proporcionadas pela
adição da borracha moída se refletem no aumento da parcela de resistência à
deformação permanente das misturas asfálticas atribuída ao ligante asfáltico. São
obtidos materiais com desempenho superior nas temperaturas associadas à
deformação permanente, mas a trabalhabilidade normalmente é prejudicada. A
melhoria do desempenho do ligante asfáltico está diretamente relacionada à
concentração de borracha moída, mas só até um determinado valor, já que a
viscosidade nas temperaturas de mistura e compactação pode atingir níveis
impraticáveis. A adição de óleos aromáticos ao ligante asfáltico com borracha é uma
alternativa para reduzir a viscosidade e, consequentemente, aumentar a
trabalhabilidade durante as operações de usinagem e compactação. Por outro lado,
os óleos aromáticos reduzem a consistência do ligante asfáltico à temperatura
ambiente, prejudicando sua qualidade e reduzindo o desempenho das misturas
asfálticas. Embora os óleos aromáticos sejam voláteis, apenas uma pequena porção
volatiliza durante as operações de construção e durante a vida útil da camada
asfáltica. A seleção de proporções adequadas de óleo extensor é crucial na
obtenção de asfaltos-borracha de boa qualidade para uso em pavimentação
(FAXINA et al., 2004).
43
2.2.3 EXCESSO DE CARGA
Quando um pavimento é dimensionado, deve-se inicialmente obter informações
sobre o volume de tráfego a que será submetido durante sua vida útil. Para tanto, é
feita uma contagem de tráfego, no caso de uma restauração, ou uma pesquisa de
origem/destino, no caso de pavimentos novos. Além do número de veículos, devem
ser observadas as cargas máximas permitidas por lei para os veículos. Os limites
para as cargas máximas por eixo simples são estabelecidos por decreto. Entretanto,
na prática, o que se observa é o desrespeito a esses limites, pois não há fiscalização
na maioria das rodovias para que, através de balanças móveis ou fixas, estes
excessos sejam coibidos.
Estudos sobre o “Reflexo do excesso de carga por eixos na vida útil dos
pavimentos”, desenvolvidos pela Protos Engenharia, deram origem à curva da
Figura 2.2, determinada para uma frota de veículos, num estudo específico, não
podendo ser generalizada. Por ela, analisando sob o aspecto de diminuição da vida
útil do pavimento, observa-se que uma sobrecarga de 10% por eixo solicitará o
pavimento, podendo encurtar sua vida útil de 10 para 5 anos, ou seja, reduzindo-a à
metade. Se esse acréscimo for de 20%, a redução da vida útil será de 70%, isto é,
de 10 para 3 anos (PINTO & PREUSLER, 2003).
44
FIG. 2.2 – Redução da vida útil causada pela sobrecarga por eixo
(Fonte: PINTO & PREUSLER, 2003)
2.2.4 ENVELHECIMENTO DO LIGANTE
O envelhecimento de um ligante asfáltico pode ser definido como sendo o
processo de endurecimento que este sofre durante a estocagem, usinagem,
aplicação e uso em serviço, e é responsável pela alteração de suas características
físicas, químicas e reológicas que causam aumento da sua consistência (TONIAL,
2001).
Os principais fatores que influenciam o envelhecimento de um cimento asfáltico
de petróleo (CAP) a curto prazo, considerando o tempo durante a estocagem,
manuseio e aplicação são a temperatura e o grau de exposição do ligante ao
oxigênio do ar. Portanto, quanto maior a superfície específica e a temperatura de um
ligante, maior seu grau de oxidação, sendo que a altas temperaturas (130o C a 180o
C) e baixas superfícies específicas (CAP em tanque sem circulação), o
envelhecimento é relativamente lento. Da mesma forma, o CAP, em temperaturas
relativamente baixas como as que ocorrem no pavimento, onde o ligante apresenta-
se com grande superfície específica (películas delgadas menores que 15 micras),
também apresenta envelhecimento relativamente lento. No entanto, a temperaturas
% d
e s
ob
reca
rga
po
r e
ixo
Anos
45
elevadas e grandes superfícies específicas, como ocorre na usinagem, manuseio e
espalhamento antes da compactação, o envelhecimento é acelerado, podendo ser a
viscosidade original do CAP multiplicada por duas a quatro vezes em um intervalo
de tempo inferior a duas horas (TONIAL, 2001).
A Figura 2.3 apresenta valores típicos de envelhecimento do ligante nas
diversas etapas de construção e utilização do pavimento, segundo WHITEOAK
(1991), onde o índice de envelhecimento é expresso pela relação entre a
viscosidade após o envelhecimento em cada instante (ηa) e a viscosidade original do
ligante (η0).
FIG. 2.3 – Envelhecimento do ligante asfáltico (TONIAL, 2001).
SILVA et al. (2004) mostraram que o envelhecimento do ligante asfáltico é
explicado através de quatro mecanismos:
1) Oxidação – é a causa mais importante e acontece principalmente durante a
produção e a aplicação da mistura asfáltica na pista. O revestimento asfáltico
continua a envelhecer durante sua vida de serviço;
2) Endurecimento exsudativo – resultante da migração de componentes
oleosos do ligante para o agregado mineral;
46
3) Endurecimento físico – é um fenômeno reversível que acontece à
temperatura ambiente, e é atribuído à reordenação de moléculas e à
cristalização de parafinas da fração saturada do ligante asfáltico.
4) Perda de voláteis – este quesito influencia pouco no processo de
envelhecimento.
A borracha constituinte de pneus possui excelentes propriedades físico-químicas
para serem incorporadas ao ligante asfáltico, tais como agentes antioxidantes e
inibidores da ação de raios ultravioleta que reduzem, sensivelmente, o
envelhecimento do ligante (PINHEIRO et al., 2003).
2.3 LIGANTES ASFÁLTICOS
O asfalto ou CAP (Cimento Asfáltico de Petróleo), utilizado em pavimentação, é
obtido através da destilação do petróleo em refinaria. É um material que possui
grande quantidade de hidrocarbonetos não voláteis pesados (betumes). Comumente
designado de betume, possui cor negra ou marrom escura, e sua consistência em
temperatura ambiente pode ser sólida ou semissólida.
Existem algumas razões para que esse tipo de asfalto seja largamente utilizado
em pavimentação. Dentre elas, podem ser citadas como principais:
possibilita forte união dos agregados, agindo como um ligante que permite
flexibilidade controlável;
boa aderência aos agregados;
propriedades impermeabilizantes;
Insolubilidade em água.
O asfalto é, sem dúvida, um dos mais antigos materiais utilizados pelo homem.
Escavações arqueológicas revelaram o seu uso em épocas anteriores à nossa era.
A Bíblia cita lagos de asfalto de onde se podia extrair o betume que era usado como
impermeabilizante e também para acender fogueiras nos altares. Nabucodonosor
pavimentou estradas com asfalto na Babilônia. Os egípcios usaram-no em
processos de mumificação e em rituais, na construção das pirâmides, finalidades
medicinais e ainda para calafetar canais de irrigação, barcos e casas. Romanos
47
deram-lhe fins bélicos, como combustível em lanças incendiárias, no que foram
imitados pelos Árabes (Instituto do Asfalto, 2001).
Ainda na Bíblia, Deus mandou Noé calafetar com pez (asfalto) sua arca, tanto
por dentro como por fora (Gênesis, 6:14). Os Sumérios e Assírios usavam-no para
tratar doenças de pele. Entre os Incas, recebeu um nome que significava "goma da
terra". Este povo chegou inclusive a destilar o petróleo.
Os gregos o consideravam como estratégico, e tinham reservas para seu uso.
Quando os romanos adotaram a técnica de uso bélico do óleo natural, batizaram-no
inicialmente, dado seu mau odor, de stercus diaboli, antes de chamarem-no óleo de
pedra.
A formação do petróleo ocorre com a decomposição de seres microscópicos
(plânctons), tanto animais quanto vegetais fossilizados, acumulados através do
tempo sobre o solo.
As pavimentações asfálticas pioneiras datam de 1802 na França, 1838 nos
Estados Unidos (Filadélfia) e 1869 na Inglaterra, e foram executadas com asfaltos
naturais provenientes de jazidas lagunares e poços. A partir de 1909, iniciou-se o
emprego de asfalto derivado de petróleo, o qual, pelas suas características de
economia e pureza em relação aos asfaltos naturais, constitui atualmente a principal
fonte de suprimento para pavimentação (IBP, 1999).
Na literatura especializada, os termos betume, asfalto, ligante asfáltico ou CAP
(Concreto Asfáltico de Petróleo) referem-se ao mesmo produto e representam o
aglutinante que, adicionado aos agregados, irão formar o concreto asfáltico. No
idioma inglês, é chamado de asphalt cement. Em português, é comumente chamado
de asfalto, e os europeus em geral utilizam o termo betume.
A perspectiva que se apresenta para as próximas décadas é de declínio das
reservas conhecidas de petróleo, considerando a atual taxa de consumo e um
provável agravamento caso haja aumento da demanda, principalmente em países
emergentes. Tal cenário pode ser ainda pior em virtude de erros de estimativa dos
volumes das reservas atuais ou minoradas, considerando-se as notícias sobre a
exploração de petróleo em águas profundas, o que pode postergar o uso do
petróleo. De qualquer forma, seja qual for o cenário de curto e médio prazos, a
humanidade deve hoje se preocupar com as alternativas já no presente. Na
pavimentação, a utilização de reciclagem asfáltica deve ser uma prática cada vez
mais usada e principalmente aprimorada.
48
2.3.1 CLASSIFICAÇÃO DOS LIGANTES E ENSAIOS CORRENTES
O ligante é classificado através de suas características reológicas, as quais
estão relacionadas à sua temperatura. O modelo estrutural do ligante como uma
dispersão de moléculas polares em um meio não polar ajuda a entender o efeito da
temperatura nos ligantes asfálticos.
Em temperaturas muito baixas, as moléculas perdem a mobilidade, aumentando
consequentemente a viscosidade. Nessas condições, o ligante se comporta como
um sólido. À medida que se aumenta a temperatura, a mobilidade das moléculas vai
aumentando, contrastando com a diminuição da viscosidade; em temperaturas mais
altas, o ligante se comporta como um líquido. A transição entre a solidez e a liquidez
do ligante é reversível, justamente através da diminuição ou aumento da
temperatura (BERNUCCI et al., 2008).
Os ensaios físicos dos ligantes asfálticos podem ser categorizados entre ensaios
de consistência, de durabilidade, de pureza e de segurança.
A seguir são apenas citados os ensaios tradicionais mais comuns de
caracterização dos ligantes asfálticos, pois os procedimentos para tais ensaios são
do conhecimento dos profissionais que militam no meio rodoviário:
1. Ensaio de penetração;
2. Ensaio de viscosidade;
3. Ensaio de Ponto de Amolecimento (Anel e Bola);
4. Ensaio de Ponto de Fulgor;
5. Ensaio de Dutilidade;
6. Ensaio de solubilidade;
7. Ensaios de Durabilidade – RTFOT.
A Agência Nacional de Petróleo, Gás e Energia aprovou, em julho de 2005, uma
nova especificação de CAP para todo o Brasil. Esta nova especificação baseia-se no
ensaio de penetração e nos ensaios relacionados anteriormente. Esta especificação
pode ser consultada em BERNUCCI et al., (2008), por exemplo.
49
A especificação Superpave, desenvolvida a partir do Programa SHRP, classifica
os ligantes asfálticos com base no desempenho e leva em consideração as
condições climáticas assim como o volume e as cargas de tráfego. Para determinar
as propriedades fundamentais relacionadas aos principais defeitos que acometem
as misturas asfálticas, a especificação Superpave apresenta uma série de novos
ensaios, em substituição aos ensaios tradicionais. A premissa adotada pelo
Programa SHRP foi de que os métodos de ensaio empíricos não garantem um bom
desempenho de longo prazo. Assim, os ensaios Superpave, realizados a
temperaturas similares às que ocorrem durante a vida em serviço dos pavimentos,
procuram simular três estágios críticos da vida do ligante, a saber:
Comportamento durante o transporte, armazenamento e manuseio: simulado
pelo ensaio viscosidade aparente, utilizando Viscosímetro Brookfield;
Comportamento durante a produção e aplicação da mistura na pista: simulado
pelo envelhecimento em ensaio de rotação de filme fino em estufa, RTFOT;
Comportamento após liberação da pista ao tráfego: simulado pelo
envelhecimento em vaso de pressão, PAV.
Os ensaios correspondentes são descritos sucintamente a seguir (BERNUCCI
et al., 2008):
a) Ensaio de viscosidade aparente (ABNT NBR 14541/2004) mede a
viscosidade através do torque necessário para rodar uma haste (spindle)
imersa na amostra de asfalto quente, a uma velocidade constante. O
viscosímetro rotacional caracteriza a rigidez da amostra de asfalto a 135oC,
temperatura em que o material se comporta quase que inteiramente como
um fluido viscoso. Nos ensaios com asfalto-borracha, tem-se utilizado,
também, temperaturas mais elevadas, tais como 175oC, adotada pela ASTM
D 6114/97. A exigência de uma certa viscosidade do ligante é adotada para
garantir uma fluidez tal que permita o bombeamento e a mistura com o
agregado.
b) Ensaio de Cisalhamento Dinâmico, que utiliza o Reômetro de cisalhamento
Dinâmico (Dynamical Shear Rheometer – DSR), é usado para caracterizar as
propriedades viscoelásticas do ligante. Por meio desse ensaio, mede-se o
50
módulo complexo de cisalhamento (G*) e o ângulo de fase (δ), submetendo
uma pequena quantidade de ligante à tensões de cisalhamento oscilatórias,
entre duas placas paralelas. O ãngulo δ avalia a razão entre a resposta
elástica e a viscosa durante o processo de cisalhamento. O módulo de
cisalhamento é definido pela razão entre a tensão máxima de cisalhamento
aplicada (Pa) e a deformação máxima devida à tensão de cisalhamento
aplicada. O ângulo de fase é o produto entre a frequência angular (1/s) e o
tempo de defasagem (s). O reômetro pode ser de tensão controlada com
aplicação de um torque fixo para obter uma dada deformação cisalhante, ou
de deformação controlada com aplicação de um torque variável para obter
uma deformação cisalhante fixa. A frequência de oscilação do DSR é 10rad/s
ou 1,59 Hz. Para materiais completamente elásticos, não existe atraso entre
a tensão cisalhante aplicada e a deformação cisalhante obtida, sendo δ igual
a 0o. Para materiais totalmente viscosos, a deformação obtida está
completamente defasada e δ vale 90o. Materiais viscoelásticos, tais como os
ligantes asfálticos, o ângulo de fase varia entre 0o e 90º, dependendo tanto
da natureza do ligante quanto da temperatura do ensaio.
A especificação de ligante SHRP utiliza o parâmetro G*/sen δ para
temperaturas altas (>46º C) e G*sen δ para temperaturas intermediárias
(entre 7º C e 34º C), como forma de controlar a rigidez do asfalto.
Controlando a rigidez a altas temperaturas, a especificação do ligante
assegura que o asfalto forneça resistência ao cisalhamento global da mistura
em termos de deformação a altas temperaturas. Do mesmo modo, a
especificação pode assegurar que o ligante não contribua para o trincamento
por fadiga, controlando sua rigidez a temperaturas intermediárias.
c) Ensaio de fluência em viga, que utiliza o Reômetro de Fluência de viga
(Bending Bean Rheometer - BBR), é usado para caracterizar a rigidez do
ligante a baixas temperaturas. Através desse ensaio é medida a rigidez
estática (S) e calcula-se o logaritmo do módulo de relaxação (m). Essas
propriedades são determinadas a partir da resposta ao carregamento
estático (creep) sobre uma vigota de ligante a baixas temperaturas (-36º C <
T < 0o C). Conhecendo-se a carga aplicada sobre a vigota e medindo-se a
deflexão (deslocamento vertical) ao longo do teste, a rigidez estática pode
51
ser determinada usando-se os fundamentos da mecânica. Em função do
clima da região onde o ligante será usado a especificação de ligante
estabelece limites para S e m. De acordo com a especificação Superpave a
rigidez S do ligante asfáltico deve ser menor que 300MPa e o módulo de
relaxação m, deve ser maior do que 0,300, para 60 segundos. Quanto maior
o valor de m, mais eficiente será o ligante na dissipação das tensões geradas
durante a sua contração. Quanto menor a rigidez de S, maior a resistência
ao trincamento.
d) Ensaio de Tração Direta (DTT)
Alguns ligantes, particularmente os modificados com polímeros, podem
apresentar uma rigidez estática, a baixas temperaturas, maior que a
desejada. Entretanto, estes podem não trincar a baixas temperaturas devido
à capacidade de deformar sem romper à baixa temperatura. Dessa forma, a
especificação permite que o ligante tenha uma rigidez maior, desde que
possa ser comprovado, através de teste de tração direta (DTT – Direct
Tension Test), que ele possui dutilidade suficiente a baixas temperaturas.
Por meio desse ensaio, obtém-se a tensão de ruptura, que é medida através
do estiramento de uma amostra, com formato de gravata borboleta, a baixas
temperaturas (-36oC a 6oC).
e) Ensaio com Vaso de envelhecimento sob pressão (PAV)
O PAV é um equipamento usado para simular o envelhecimento do ligante
asfáltico em serviço (cerca de 10 anos). As amostras envelhecidas nesse
ensaio são, em seguida, submetidas aos equipamentos DSR, BBR e DTT
para estudo do efeito do envelhecimento de longo prazo nos ligantes
asfálticos. As amostras passam antes pelo envelhecimento RTFOT que
simula o envelhecimento do ligante que ocorre durante a usinagem e
compactação da mistura asfáltica para depois ser submetido ao PAV, que
simula o endurecimento oxidativo que ocorre no ligante, durante a vida útil
do pavimento. As amostras são colocadas em placas rasas de aço inox e
envelhecidas num vaso por 20 horas a 2,1 MPa de pressão de ar. A
temperatura de envelhecimento é selecionada de acordo com o tipo de CAP.
52
Após o envelhecimento, a amostra é colocada numa estufa a vácuo para
desaerar.
f) Ensaio MSCR – Multple Stress Creep Recovery test
O ensaio MSCR é a nova versão da especificação para o grau de
desempenho (PG) da metodologia Superpave para ligantes asfálticos. Este
novo ensaio (AASHTO TP70) fornece ao usuário uma nova especificação
(AASHTO MP19) de ligante em alta temperatura que avalia com mais
precisão o desempenho do ligante ao afundamento de trilha de roda. O
maior benefício do novo ensaio MSCR é que ele elimina a necessidade de
ensaios complementares desenvolvidos especialmente para indicar a
existência de modificação no ligante asfáltico. Um simples ensaio MSCR
pode fornecer informações sobre o desempenho e também sobre a
existência de modificação no ligante asfáltico (FHWA-HIF-11-038, 2011).
O ensaio MSCR foi desenvolvido com base na deformação e
recuperação produzidas em ligantes e misturas asfálticas. O procedimento
de ensaio MSCR foi publicado como AASHTO TP70. Ele captura a
tendência de deformação não-recuperável (Jnr) e o percentual de
recuperação (MSCR recovery) durante cada ciclo de carregamento. Valores
são registrados como a média de 10 ciclos de carregamento para cada nível
de tensão de cisalhamento. Os ganhos obtidos com o ensaio de MSCR são
listados abaixo pelo Asphalt Institute, (2010):
1. Jnr expressa melhor o potencial de deformação permanente do que o
parâmetro G*/sen.
2. Os resultados de um único ensaio MSCR podem ser usados com
ligantes modificados ou não modificados, dessa forma eliminando a
necessidade de ensaios adicionais para caracterização adequada da
performance em alta temperatura do ligante modificado.
3. O ensaio MSCR identifica ligantes excessivamente sensíveis a
tensões, os quais anteriormente teriam passado no critério PG, deixando o
ligante asfáltico potencialmente suscetível a deformação permanente.
4. Com o ensaio de recuperação MSCR, é mais rápido e mais fácil
determinar e caracterizar ligantes asfálticos modificados por polímeros do
que com outros ensaios “PG PLUS” referidos anteriormente.
53
5. O ensaio MSCR é feito na temperatura real do pavimento,
independente do carregamento do tráfego.
A realização do ensaio de fluência e relaxação sob múltipla tensão – MSCR é
simples e rápida e fornece uma visão boa do grau de elasticidade do produto, visto
que se mede a deformação acumulada recuperável (MARTINS et al., 2009).
2.3.2 MODIFICADORES DE LIGANTES – POLÍMEROS
Polímeros são macromoléculas sintéticas cuja estrutura é classificada como
simplificada e é constituída de unidades atômicas repetidas, chamadas de
monômeros.
A busca pela melhoria do desempenho dos ligantes betuminosos usados em
pavimentação obteve uma resposta muito positiva quando se testou a modificação
asfáltica através da incorporação dos polímeros. Tal incorporação melhorou as
propriedades do ligante (as características reológicas de um ligante são afetadas
pela presença do oxigênio, pela radiação solar e pela variação térmica).
Polímeros usados no processo de modificação dos ligantes asfálticos para
pavimentação são, segundo LEITE (1997):
SBS – Estireno-Butadieno-Estireno
SBR – Estireno-Butadieno
EVA – Estileno-Acetato de vinila
Borracha moída de pneus
2.4 AGREGADOS
Os revestimentos asfálticos constituem-se da combinação entre ligantes
asfálticos, agregados e , em alguns casos, de produtos complementares.
Os agregados utilizados em misturas asfálticas precisam ter certas propriedades
essenciais para o bom desempenho dos pavimentos, principalmente dureza e forma
adequada.
54
De acordo com DNIT (2006A), os agregados utilizados em pavimentação podem
ser classificados segundo a natureza, o tamanho e a graduação (BERNUCCI et al.,
2008).
Tais classificações não serão descritas nesse trabalho, pois são do
conhecimento geral.
Os agregados representam em torno de 95% em peso e 70 a 85% em volume de
toda a mistura asfáltica (Instituto do Afalto, 1989) e contribuem de maneira
significativa para o seu desempenho. Suas características influenciam diretamente
nas propriedades de rigidez e resistência ao cisalhamento.
Agregados silicosos, como o quartzito e alguns granitos, são exemplos de
agregados que requerem atenção quanto à sua adesividade ao ligante asfáltico.
A capacidade de um agregado de aderir ao asfalto e sustentar esta ligação
apesar dos diversos esforços contrários impostos a esta ligação é designada de
adesividade. A baixa adesividade está relacionada principalmente à acidez do
agregado, sendo que aqueles de origem basáltica em geral apresentam uma melhor
propriedade adesiva. Os ensaios que permitem medir a adesividade procuram
verificar a perda ou o deslocamento do filme asfáltico após o envolvimento e
resfriamento dos agregados. Quando o agregado disponível para uma obra dificulta
a ligação com o filme asfáltico, é necessário fazer a correção da acidez do agregado
através do uso de “dope”. A acidez do agregado deve-se à presença da sílica na sua
superfície.
A distribuição granulométrica dos agregados é uma das suas mais importantes
características físicas, a subdivisão da graduação em algumas classes auxilia na
distinção de tipos de misturas asfálticas, como exemplo podemos citar: agregado
com graduação densa ou bem graduada, agregado de graduação aberta, agregado
de graduação uniforme e agregado com graduação descontínua (BERNUCCI et al.,
2008).
2.5 MISTURAS ASFÁLTICAS
As misturas asfálticas são constituídas de materiais granulares, materiais de
enchimento e ligante asfáltico, misturados em proporções pré-definidas no projeto da
mistura. O ligante tem a função de aglutinar os componentes, permitindo uma
55
ligação íntima entre eles e dotando as camadas betuminosas de uma resistência
que se contrapõe à ação de desagregação causada pela passagem do tráfego de
veículos. O ligante tem ainda a função impermeabilizante, que impede a penetração
de água de chuva nas camadas inferiores do pavimento, evitando danos à estrutura.
O comportamento da mistura é regido pelas propriedades dos seus componentes e
pelo modo como interagem. Assim, a mistura asfáltica pode apresentar o
comportamento elástico de um sólido ou o comportamento viscoso dos líquidos
devido à presença do ligante: a mistura apresenta propriedades termo-
viscoelásticas, onde o estado de deformação é influenciado pela temperatura e pelo
tempo de aplicação da carga.
A caracterização dos materiais usados em pavimentação não é de fácil
determinação em função de fatores que influenciam seu comportamento no campo,
tais como fatores climáticos (temperatura, umidade do ar, regime de ventos etc.),
fatores relativos ao carregamento do tráfego (magnitude, frequência e tempo de
aplicação das cargas dos veículos), além do estado de tensões ao qual os materiais
estão submetidos. Particularmente nas misturas asfálticas, a dificuldade aumenta
consideravelmente em função do envelhecimento progressivo provocado pela
oxidação do ligante, pois tal fenômeno é de difícil simulação em laboratório. Como
nem todas as variáveis que influenciam o comportamento destes materiais podem
ser consideradas simultaneamente, pelo menos no atual estágio do conhecimento,
os aspectos mais relevantes são considerados na previsão do comportamento das
misturas asfálticas no campo (BERNUCCI et al., 2008).
Dentre as misturas asfálticas mais utilizadas em pavimentação está o chamado
concreto asfáltico: mistura em usina de agregados bem graduados, aquecidos com
CAP, também aquecido.
As misturas asfálticas, conforme a posição relativa e a função na estrutura,
devem atender a características especiais em sua formulação, recebendo
geralmente as seguintes designações (PINTO & PREUSSLER, 2002):
Camada de rolamento ou capa asfáltica: é a camada superior da estrutura,
responsável em receber diretamente a ação do tráfego. A mistura empregada deve
apresentar estabilidade e flexibilidade compatíveis com o funcionamento elástico da
estrutura e rugosidade da superfície, e que proporcionem segurança ao tráfego,
mesmo sob condições climáticas e geométricas adversas.
56
Camada de ligação ou binder: Camada posicionada imediatamente abaixo da
capa. Apresenta, em relação à mistura utilizada na capa de rolamento, diferenças de
comportamento decorrentes do emprego de agregados de maior diâmetro máximo,
de maior percentagem de vazios e menor relação betume-vazios.
Camada de nivelamento ou regularização: Camada executada com massa
asfáltica de graduação fina, cuja função é corrigir deformações que ocorrem na
superfície de um revestimento antigo e, simultaneamente, promover selagem de
fissuras existentes.
As misturas asfálticas produzidas a quente denominadas CBUQ (Concreto
betuminoso usinado a quente), podem ser classificadas de acordo com a variação
da granulometria dos agregados, do teor do ligante, da percentagem de vazios da
mistura e da função na estrutura do pavimento. Pode-se destacar três tipos mais
usuais de misturas asfálticas a quente:
a) Misturas usinadas a quente com graduação densa
Essas misturas têm curva granulométrica contínua e bem graduada, de
forma a proporcionar um esqueleto pétreo com poucos vazios, uma vez que
os agregados de dimensões menores preenchem os vazios dos maiores. Um
exemplo desse tipo de mistura é o Concreto Asfáltico (CA) (Bernucci et. al.,
2008). Graças ao arranjo bem graduado de partículas, a quantidade de ligante
requerida para cobrir as partículas e ajudar a preencher os vazios não pode
ser muito elevada, pois a mistura necessita contar ainda com o ar que
preenche os vazios após a compactação. Caso não seja deixado certo
volume de ar nos vazios, as misturas asfálticas deixam de ser estáveis ao
tráfego e, por fluência, deformam-se significativamente. Em uma camada de
rolamento, a quantidade de ar nos vazios após a compactação é em torno de
3 a 5%. No caso de uma camada intermediária ou de ligação (Binder), este
percentual fica em torno de 4 a 6%.
57
b) Misturas usinadas a quente com graduação aberta
Possuem curva granulométrica uniforme, com agregados quase
exclusivamente de um mesmo tamanho, de forma a proporcionar um
esqueleto mineral com muitos vazios interconectados, com insuficiência de
material fino (menor que 0,075 mm) para preencher os vazios entre as
partículas maiores, com o objetivo de tornar a mistura com elevado volume
de vazios com ar, o que lhe dará um caráter drenante, possibilitando a
percolação de água no interior desta mistura asfáltica. Como exemplos,
podem ser citadas a camada porosa de atrito (CPA) e a camada Open-
Graded (BERNUCCI et al., 2008). As misturas asfálticas abertas mantêm uma
grande porcentagem de ar nos vazios não preenchidos graças às pequenas
quantidades de fíler, de agregado miúdo e de ligante asfáltico. Essas misturas
asfálticas possuem normalmente entre 18% e 25% de vazios com ar. Este
tipo de mistura é empregado como camada de rolamento com a finalidade
funcional de aumento de aderência pneu-pavimento em dias de chuva, além
de proporcionar um ganho ambiental em função da diminuição do ruído ao
rolamento dos veículos. Outro efeito positivo das misturas abertas é a
diminuição do efeito spray na passagem de veículos, aumentando a distância
de visibilidade.
c) Misturas usinadas a quente com graduação descontínua
São aquelas nas quais a curva granulométrica apresenta uma proporção
maior de grãos de maior dimensão em relação aos grãos de dimensões
intermediárias, completados por certa quantidade de finos, de forma a se
obter uma curva granulométrica descontínua em certas peneiras. Tal
granulometria torna o esqueleto mineral mais resistente à deformação
permanente, pois permite maior quantidade de contatos entre os agregados
graúdos. Como exemplos, temos: SMA (Stone Matrix Asphalt) e Gap Graded
(mistura sem agregados de certa graduação). Estas misturas apresentam
normalmente em torno de 4% a 6% de volume de vazios. São também
misturas ricas em ligante asfáltico, estando o teor de asfalto em torno de 6,0 a
7,5%. Há grande quantidade de agregados graúdos e, devido a esta
58
graduação particular, forma-se um grande volume de vazios entre os
agregados graúdos. Estes vazios são preenchidos com mastique asfáltico,
constituído pela mistura da fração areia, fíler, ligante asfáltico e fibras. As
misturas descontínuas tendem a ser impermeáveis em função da baixa
quantidade de vazios.
Segundo REBERTS et al., (1989), o entendimento da relação massa-volume
de misturas asfálticas compactadas é importante tanto do ponto de vista do projeto
quanto da sua execução no campo. O projeto de mistura é um processo volumétrico
que tem como objetivo determinar o volume de asfalto e agregado requerido para
produzir uma mistura com as propriedades requeridas. Entretanto, medidas de
volume de agregados e betume em laboratório ou em campo são muito difíceis de
serem realizadas. Por isso, para simplificar o problema de medidas, são usadas
massas em vez de volumes, e a massa específica para converter massa em volume.
As misturas betuminosas são compostas pelos seguintes elementos: agregados,
betume e ar, sendo possível estabelecer relações entre as massas e seus volumes.
2.5.1 PROPRIEDADES MECÂNICAS DAS MISTURAS ASFÁLTICAS
A partir da década de 1970, os métodos de dimensionamento de pavimentos
buscam compatibilizar as ações de solicitação do tráfego com a capacidade de
resistência dos materiais utilizados na construção de rodovias, por meio da análise
estrutural de sistemas em camadas (YODER & WITCZAK, 1975; HUANG, 1993,
2003; MEDINA, 1997). Nessa análise, chamada Mecanística, são determinadas as
tensões, deformações e deslocamentos nos pavimentos, cujos critérios de
dimensionamento procuram evitar os principais defeitos estruturais dos pavimentos;
trincamento por fadiga e deformação permanente.
A seguir, são descritos os principais ensaios realizados para determinação das
características das misturas asfálticas:
2.5.1.1 ESTABILIDADE MARSHALL
Através do ensaio Marshall (DNER-ME 043/95), pode-se determinar a
estabilidade, que é a resistência máxima à compressão radial, apresentada pelo
corpo de prova e expressa em N (kgf), ou seja, a carga (kgf) sob a qual o corpo de
59
prova rompe quando submetido à compressão diametral (semi-confinado), A
deformação total apresentada pelo corpo de prova, desde a aplicação da carga
inicial nula até a aplicação da carga máxima (carga na qual o corpo de prova
rompe), expressa em décimos de milímetros, é chamada Fluência.
2.5.1.2 DANO POR UMIDADE INDUZIDA
A avaliação do dano causado pela umidade nas misturas asfálticas é bastante
relevante, na medida em que ela afeta o desempenho e a vida de serviço dos
pavimentos. O dano por umidade evidencia os possíveis problemas de adesividade
entre o agregado e o ligante asfáltico. O ensaio utilizado no Brasil é o descrito pela
norma ABNT NBR 15617/2011.
2.5.1.3 RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL
O ensaio de resistência à tração por compressão diametral (RT) constitui um
parâmetro bastante importante na caracterização de misturas asfálticas. A
dificuldade de obtenção da RT de forma direta levou à necessidade de criar formas
indiretas para esta determinação.
O ensaio brasileiro de compressão diametral, desenvolvido pelo professor Lobo
Carneiro, no Rio de Janeiro, adaptado desde 1972 para determinação indireta do RT
de misturas asfálticas, é o principal método utilizado no país e bastante popular no
mundo todo. Tal fato deve-se à facilidade e rapidez de execução do ensaio.
A RT é determinada em ensaio estático de compressão diametral, de acordo
com o método de ensaio DNIT 136/2010 ou NBR 15087 (ABNT, 2004), utilizando a
prensa Marshall.
A norma DNIT 031/2004-ES especifica o valor mínimo de 0,6 MPa de RT para
concretos asfálticos. Valores típicos de RT para misturas asfálticas a quente, recém
moldadas ou logo após a execução na pista, situam-se na média entre 0,5 MPa e
2,0 MPa. Para misturas asfálticas drenantes, como Open Graded e CPA, os valores
de RT tendem a ser mais baixos, da ordem de 0,5 a 0,8MPa. Valores típicos para
camadas do tipo SMA e Gap Graded situam-se entre 0,8 e 1,2 MPa (Bernucci et. al.,
2008).
60
2.5.1.4 MÓDULO DE RESILIÊNCIA OU RESILIENTE
De acordo com a norma DNIT 135/2010, o módulo de resiliente (MR) de uma
mistura betuminosa é a relação entre a tensão de tração (σt), aplicada repetidamente
no plano diametral de uma amostra cilíndrica, e a deformação específica recuperável
(εr) correspondente à tensão aplicada, numa dada temperatura, como apresenta a
Equação 2.1:
MR = σt / εr EQ. (2.1)
onde:
MR = módulo de resiliência ou resiliente;
σt = tensão de tração;
εr = deformação específica recuperável.
O módulo de resiliência de misturas asfálticas a quente varia com: o tipo de
mistura (CA, SMA, CPA, etc), a faixa granulométrica, o tipo de ligante asfáltico, as
propriedades volumétricas, a energia de compactação, com a temperatura de
compactação, com a temperatura de ensaio entre outras variáveis. É possível dosar
uma mistura asfáltica para se obter um determinado MR, conforme solicitado ou
especificado em projeto (BERNUCCI et al., 2008).
É importante ressaltar que o módulo de resiliência de misturas asfálticas tem
influência marcante do tipo de ligante asfáltico e da granulometria dos agregados,
tendo influência menor do teor de ligante. Porém o ensaio diametral de cargas
repetidas pode e deve ser usado como um fator determinante na dosagem de um
concreto asfáltico, bem como a resistência à tração, como mostram PINTO &
FIG. 4.9 – Grão intermediário da borracha (Fonte: Autor)
4.4.3 MISTURAS ASFÁLTICAS
A camada de reperfilamento teve a função de nivelar a superfície existente da
rodovia, garantindo que as camadas sobrejacentes fossem executadas com
precisão quanto à espessura.
Nas camadas asfáltica tipo Gap-Graded e Open-Graded, foi utilizado o ligante
asfáltico tipo 30/45 fornecido pela REDUC/Petrobras e modificado com 20% de
borracha moída, produzido pelo processo Field Blending / Continuous Blending.
As características do processo de produção do AMB:
Tempo de reação da borracha na incorporação ao ligante: 90 minutos;
Temperatura da digestão: 190oC.
O AMB, pelo processo de produção CB, deve ser aplicado na pista em até
quatro horas após a incorporação. Nas Tabelas 4.7 e 4.8 são apresentados os
critérios de dosagem das misturas asfálticas Gap e Open Graded.
TAB. 4.10 – Critérios de dosagem – Gap Graded (Fonte F. DER-RJ, 2010)
111
TAB. 4.11 – Critérios de dosagem – Open Graded (Fonte F. DER-RJ, 2010)
4.5 CONTROLE DO PROCESSO DE PRODUÇÃO TECNOLÓGICA
Todas as etapas de execução da obra foram controladas pela Dynatest Engª.,
desde o controle granulométrico e de resistência dos agregados, diretamente nas
pedreiras fornecedoras (Morro Grande, Sebritas e Basalto), passando pela análise
da granulometria da borracha moída e sua composição (50% de pneu de automóvel
e 50% de pneu de caminhão), até chegar ao controle das misturas betuminosas,
através de ensaios de caracterização e resistência. Na Figura 4.10 um operário da
Dynatest faz a extração de um corpo de prova da camada de Gap Graded, como
exemplo de controle.
112
FIG. 4.10 – Operário da Dynatest extraindo amostras da pista com sonda rotativa na estaca 1408, dentro do segmento monitorado. (Fonte: Autor)
4.6 USINA UTILIZADA PARA A PRODUÇÃO DO AMB
A Usina utilizada foi da Marca CIBER modelo UACF 17 P-2, gravimétrica, com
contrafluxo e peneira vibratória que permite a seleção da granulometria dos
agregados conforme o tipo de mistura asfáltica (GG ou OP). Foi inserida à usina
uma unidade de armazenamento e mistura do ligante modificado, para adição e
digestão da borracha moída no ligante. Essa unidade em conjunto com o tanque de
armazenamento do CAP receberam a denominação informal de Combo. Esse
conjunto possui um centro de comando autônomo que controla: (i) o bombeamento
do CAP para a unidade de processamento; (ii) a temperatura da mistura; (iii) o
tempo de digestão da mistura; (iv) a velocidade das palhetas internas que promovem
a mistura do ligante com a borracha moída. A palavra Combo é uma redução da
palavra inglesa combination, e serviu para descrever a combinação entre o tanque
de armazenamento do CAP e a unidade de mistura e digestão da mistura. A usina é
propriedade da Construtora Colares Linhares, executora da obra.
Na Figura 4.11, é apresentado um desenho esquemático da usina e seus
componentes, no processo de produção do asfalto-borracha. O ligante modificado
após o tempo de digestão, que possibilita a total incorporação da borracha ao
ligante, é bombeado pelo comando da usina para ser misturado ao agregado
aquecido.
113
FIG. 4.11 – Figura esquemática da usina de produção do Continuous Blend da RJ-122 (Fonte: F. DER-RJ)
Na Figura 4.12, é apresentada uma foto da usina, onde pode-se observar, no
lado extremo esquerdo, o caminhão sendo abastecido com a mistura final
modificada. À direita aparecem os silos dos agregados e, ao centro, a peneira que
faz a última verificação da granulometria do agregado antes de este ser misturado
ao ligante modificado.
FIG. 4.12 – Vista da usina UACF 17 P-2 (Ciber) na obra da RJ-122. (Fonte: Autor)
1 - Dosadores de agregados
3 - Correia transportadora de agregados 4 - Peneira
2 - Cabine de comando
5 - Tambor secador de agregados 6 – Tambor de CAP
1
3
2 4
5
6 7 – Adição da borracha
7
114
A seleção da granulometria dos agregados é feita em 2 etapas de peneiramento.
Na primeira, o agregado é selecionado através de análise granulométrica antes de
este entrar na linha de produção da usina. Na segunda fase, já na linha de
produção, há uma segunda análise granulométrica, quando os agregados que
estiverem fora da faixa especificada são expurgados da linha de produção. Caso
haja algum expurgo, a diferença de peso será sentida por sensores que indicam a
necessidade de correção do traço em peso, fazendo com que a esteira
transportadora de agregados mova-se com mais velocidade para compensar a
diferença de peso. Continuando o processo, já no secador (silo quente), todo
material fino é aspirado para fora do sistema. O material restante passa para a
próxima fase, que é a mistura com o ligante modificado.
No combo, onde se faz a agitação da mistura e o controle da temperatura de
digestão, o ligante modificado é produzido. Após ter sido concluída a digestão do
ligante modificado, este é armazenado temporariamente, ainda com agitação,
esperando para que o comando da central da usina bombeie-o para que possa ser
incorporado ao agregado.
Na Figura 4.13, é mostrada a adição da borracha moída no Combo. O “BAG” de
1 tonelada com a borracha moída é seguro por uma grua e direcionado para o
tanque pelos operários.
FIG. 4.13 – Borracha moída sendo adicionada ao tanque de mistura (Fonte: Dynatest)
EST 10_04: RJ 122
Anexo I Registo Fotográfico do Ensaio: Trecho Experimental GAP, 29 de Setembro
Página 3 de 19
Figura 2. Colocação da borracha (50% camião + 50% de veículo de passeio)
115
4.7 ESTIMATIVA DO NÚMERO DE PNEUS USADOS NA OBRA
A seguir é apresentada uma estimativa para determinação aproximada do
número de pneus utilizados na obra. Tal avaliação considerou a geometria das
camadas executadas e a proporção dos materiais constituintes das camadas. Foi
adotada a densidade do concreto asfáltico em 2.300kg/m3. Na Figura 4.14 é
mostrado esquematicamente a quantidade de pneus alimentada por vez, sendo
meia banda de pneu de carga e 4 pneus de passeio.
FIG. 4.14 – Esquema de alimentação da máquina trituradora de pneus para a
composição da borracha moída desta obra.
PREMISSAS PARA O CÁLCULO DO Nº DE PNEUS USADOS:
Proporção de borracha moída: 20%
Para 1000 kg de ligante modificado
Em cada tonelada de CAP, são usados 2 pneus de carga (100kg) e 16 pneus de
passeio (96kg), aproximadamente. Cada pneu de passeio pesa em média 6kg, e
os pneus de carga, 50kg.
Densidade do concreto asfáltico = 2300 kg /m3
Teor de asfalto
Camada de Gap Graded = 8,5%
Camada de Open Graded = 9,5%
800 kg de ligante
200 kg de borracha moída
½ Pneu de caminhão = 25 kg 4 Pneus de automóvel = ± 25 kg
+
116
FIG. 4.15 – Seção transversal esquemática da restauração
Na Tabela 4.9, é apresentado o modelo de cálculo utilizado para determinação
do número de pneus usados na obra. Em primeiro lugar, são calculados os volumes
das camadas de Gap Graded, Open Graded e reperfilamento (40% foi o percentual
da camada de reperfilamento feita com AMB, como informado pelo executor da
obra). Em seguida, são calculados os pesos dessas camadas multiplicando-se estes
valores pela densidade adotada para o concreto asfáltico (2.300 kg/m3).
Posteriormente, é determinado o peso total do ligante através da soma das parcelas
dos pesos individuais (6.274 t). Sabendo-se de antemão que a borracha moída
constitui 20% do peso do ligante, determina-se o peso total da borracha moída
(1.255 t). Como 1 pneu de veículo de passeio pesa aproximadamente 6kg, e um
pneu de carga pesa aproximadamente 50kg, é possível então determinar o número
total de pneus usados (117.119 pneus – 50% de carga e 50% de passeio).
TAB. 4.12 – Cálculo da quantidade de pneus utilizados na RJ-122 (Fonte: Autor)
Obs.: O percentual de 40% da camada de reperfilamento, destacados na Tabela 4.12,
executados em asfalto-borracha, foi informado pelo executor.
GAP
OPEN
11,60 m
8,6 m
0,025 m
0,045 m
117
Uma outra forma de estimar o consumo de pneus foi feita por EDEL (2002) que
calculou que a quantidade de pneus utilizados por unidade de distância para uma
rodovia de pista simples é de aproximadamente 4.000 carcaças para cada
quilômetro, conforme Figura 4.16 apresentada no trabalho citado.
FIG. 4.16 – Figura ilustrativa da proporção de pneus usados, segundo EDEL (2002)
Utilizando a proporção sugerida por EDEL (2002) na Figura 4.16, pode-se
estimar que a RJ-122, por este critério, consumiria aproximadamente 142.000
carcaças de pneus, valor que se aproxima do valor determinado na Tabela 4.9, ou
seja, 117.119 carcaças, considerando-se 50% de pneus de passeio e 50% de pneus
de carga, com uma diferença de 17% para menos.
Observa-se, na Figura 4.17, a alimentação do equipamento (EcoBalbo –
Ribeirão Preto/SP) triturador com a proporção de meio pneu de caminhão (50%) ou
25kg e quatro pneus de veículos de passeio (50%) ou (4 x 6kg ≈25kg).
118
FIG. 4.17 – Alimentação inicial da máquina de moagem de pneus (Fonte: Autor)
4.8 REDUÇÃO DE ESPESSURA EM PAVIMENTOS QUE UTILIZAM MISTURAS
COM ASFALTO-BORRACHA
A observação do desempenho de pavimentos em serviço tem demonstrado que
a utilização de misturas asfálticas com asfalto-borracha em camadas de
revestimento apresentam um comportamento estrutural superior quanto à fadiga e à
deformação permanente comparativamente às misturas convencionais. Fontes et.
al., 2009, realizaram em laboratório ensaios mecânicos em misturas com asfalto-
borracha (com 15% e 20% de borracha) produzidas através do sistema Terminal
Blend, com dois tipos de granulometrias, Gap Graded e Dense Graded,
comparando-as com uma mistura convencional do tipo dense graded (Faixa C –
DNIT), confeccionada com CAP 50/70. Os resultados dos ensaios de laboratório
mostraram que as misturas com asfalto-borracha apresentaram um desempenho
mecânico superior à mistura convencional.
Os resultados obtidos foram então utilizados no dimensionamento de um
pavimento onde numa primeira etapa a estrutura foi dimensionada a partir da
metodologia do DNIT (DNIT, 2006) e posteriormente foi realizada a análise
mecanicista. Através da análise mecanicista, para uma mistura convencional, com
um N de 108, os cálculos resultaram em uma espessura de 26 cm. A partir das leis
de fadiga obtidas nos ensaios mecânicos, a análise mecanicista mostrou que, uma
camada de revestimento de 6 cm confeccionada com asfalto-borracha seria
suficiente para suportar um N de 108 (Fontes et. al., 2009).
Na Tabela 4.13 é apresentado um quadro comparativo, tomando como
referencia o estudo de redução de espessura estabelecido pelo Caltrans (1992). A
119
proposição apresentada por Fontes et. al., 2009, para redução de espessura de
pavimentos com asfalto-borracha, foi inserida na quarta coluna da tabela. Pode-se
observar que as espessuras dos pavimentos executados com AMB permitem
reduções substanciais de espessura e, consequentemente, diminuem, a princípio, os
custos iniciais das obras rodoviárias, sem falar na redução dos custos no longo
prazo em função da maior resistência do AMB às patologias já mencionadas.
TAB. 4.13 - Valores de espessuras recomendadas pelo CALTRANS (1992) e a proposição apresentada no trabalho de FONTES et al. (2009)
6,0 12,0
16,0(iii)
10,54,5
4,5 11,0
11,56,0
6,0 6,0
6,56,0
4,5 9,0
6,0(iii)
4,5 4,5
4,54,5
4,5 4,5
5,06,0
-
-
4,5
6,0
6,0
4,5
3,0 4,5(ii)
-
-
-
-
17,0
18,0
26,0
- 3 (i)
4,5(ii)
- 3 (i)
4,5(ii)
-
10,5
12,0
13,0
14,0
15,0
16,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
Espessura
calculada Mistura
Convencional (cm)Mistura
Convencional
Misturas com
Asfalto Borracha
Espessuras recomendadas pelo
Caltrans (1992) (cm)
Espessuras
propostas para
Mistuas com
Asfalto Borracha
(i)- A espessura mínima permitida pelo Caltrans (1992) é de 3,0 cm; (ii)- No Brasil, por razões construtivas (considerando a granulometria e a viscosidade do asfalto borracha), a espessura mínima é de 4,5 cm; (iii)- As espessuras do Caltrans (1992) devem ser dimensionadas.
120
5 MATERIAIS E MÉTODOS
5.1 INTRODUÇÃO
Neste capítulo serão apresentados os métodos adotados nesta pesquisa, os
ensaios realizados, os procedimentos para coleta dos materiais e procedimentos
para preparação de amostras. Os ensaios foram feitos nos laboratórios do IME,
COPPE, DYNATEST e CENPES. O estudo foi iniciado em agosto de 2010, quando
em visita à obra foi definido um trecho experimental de 300m, entre as estacas 1405
e 1420 (entre os Km 28,10 e Km 28,40, sentido Cachoeiras de Macacu). Este
segmento será acompanhado ao longo do tempo para avaliação do comportamento
funcional e estrutural e será parte da Rede Temática de Tecnologia em Asfalto
PETROBRAS / ANP, que tem como objetivo o desenvolvimento de um método
nacional de dimensionamento de pavimentos asfálticos. O monitoramento dar-se-á
de acordo com o previsto no manual de monitoramento do CENPES/Petrobras, que
para este tipo de obra prevê um prazo de 5 anos.
Na Figura 5.1, é apresentado um perfil esquemático da rodovia entre as estacas
1405 e 1420. A figura também destaca a posição do HVS próximo à estaca 1414.
FIG. 5.1 – Perfil longitudinal do trecho monitorado
O presente trabalho consistiu, basicamente, na caracterização física e mecânica
dos agregados, ligantes e misturas asfálticas utilizadas na restauração do segmento
monitorado de 300 m pertencente a rodovia RJ-122, seguida da avaliação estrutural
121
e previsão de desempenho do pavimento utilizando-se o programa SISPAV. Um
fluxograma das atividades é apresentado na Figura 5.2, sendo as atividades
detalhadas na sequência deste item.
5.2 FLUXOGRAMA DAS ETAPAS DO TRABALHO
Na Figura 5.2 é apresentado o fluxograma das etapas deste trabalho, onde são
relacionadas as fases, cujos dados balizarão as conclusões finais desse trabalho.
FIG. 5.2 – Fluxograma das etapas do trabalho
122
5.2.1 ANÁLISE DO PROJETO
Em agosto de 2010 foram realizadas duas visitas ao canteiro de obras para
conhecer o projeto. Neste período, a Diretoria de Obras Metropolitanas do DER-RJ
forneceu o projeto executivo da obra que serviu de base para fazer a avaliação e
definir ensaios necessários e a logística para coleta dos materiais para ensaios. Foi
definido também, na primeira visita, o trecho experimental de 300 metros para
monitoramento ao longo do tempo.
5.2.2 COLETA DE MATERIAIS GRANULARES E ASFÁLTICOS
Em setembro de 2010 foram coletados os materiais extraídos da base e sub-
base no acostamento da pista, além de agregados pétreos coletados na usina. Estes
materiais foram levados para o laboratório do IME. Foram coletadas também
amostras do CAP convencional 30/45 e ligante modificado com borracha.
5.2.3 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS
Ao longo de 2011 foram feitos ensaios de caracterização dos agregados e das
amostras do ligante convencional nos laboratórios do IME e da Dynatest. Foram
moldados corpos de prova das misturas asfálticas para os ensaios mecânicos nos
laboratórios do IME, COPPE e da Dynatest (canteiro de obras). Na Dynatest foram
confeccionados 50 corpos de prova para os ensaios mecânicos.
5.2.4 CARACTERIZAÇÃO SUPERPAVE
Nesta etapa, amostras do ligante modificado com borracha, coletadas na usina
da obra, foram levadas para o CENPES para os ensaios de caracterização pela
metodologia SUPERPAVE.
Os ensaios no Reômetro de cisalhamento dinâmico foram realizados com três
gaps (níveis) de temperaturas diferentes para avaliar o efeito das partículas de
borracha presentes na amostra. Os resultados obtidos para G*/sen delta
apresentaram diferenças maiores que 20% entre os gaps de 1 mm e 2 mm. Porém
não foi possível determinar adequadamente a influência desta variação no PG, pois
123
o ensaio foi interrompido antes de atingir os valores limites da especificação (1,0 kPa
– (amostra virgem) e 2,2 kPa – (pós RTFOT)) em função da limitação do
equipamento - a temperatura máxima do banho é de 88°C, segundo relatório da
análise do ligante modificado emitido pelo CENPES em maio de 2011.
5.2.5 AVALIAÇÃO NUMÉRICA DA ESTRUTURA DO PAVIMENTO
Nesta etapa, depois de todos os ensaios terem sido realizados, foi feita uma
simulação numérica, através do programa SISPAV, para avaliar a capacidade
estrutural do pavimento quanto à fadiga e deformação permanente. O programa
EFin3D foi utilizado para determinar as tensões verticais no topo das camadas de
Gap e Open Graded para saber-se a ordem de grandeza das tensões nessas
camadas.
5.2.6 ENSAIO ACELERADO EM ESCALA REAL – HVS
O ensaio acelerado com o equipamento HVS foi executado num período de 10
dias em junho de 2012, dentro do trecho monitorado de 300 m, onde foram
avaliadas diariamente: (i) deformação permanente utilizando a treliça metálica; (ii)
deflexões medidas através da viga Benkelman eletrônica; (iii) micro textura medida
pelo pêndulo Britânico; (iv) macro textura medida pelo ensaio da mancha de areia.
5.2.7 MONITORAMENTO DO TRECHO EXPERIMENTAL
A etapa de previsão de desempenho e monitoramento do trecho experimental
será realizada ao longo do tempo a partir da finalização da obra e tem como
finalidade acumular dados que servirão para o desenvolvimento futuro de um
método nacional de dimensionamento de pavimentos. Esta etapa não está incluída
neste trabalho.
5.3 ENSAIOS EXECUTADOS
Na Figura 5.3 são mostrados os ensaios de caracterização e mecânicos
realizados nesse estudo e os locais onde foram feitos. As normas que foram
124
seguidas em cada um dos ensaios são referidas dentro dos tópicos relativos aos
ensaios.
FIG. 5.3 – Relação dos ensaios e os locais onde foram feitos
5.4 PROCEDIMENTOS PARA PREPARAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA
USADOS NOS ENSAIOS MECÂNICOS
As misturas asfálticas foram produzidas em uma usina de asfalto do tipo
gravimétrica com o acréscimo de uma unidade para produção e digestão da mistura
modificada com borracha. Foram preparadas amostras de misturas asfálticas
modificadas com borracha com CAP 30/45 fornecido pela Petrobras. O asfalto-
borracha foi coletado após a usina estar operando por pelo menos 90 minutos,
tempo suficiente para que ela pudesse já estar produzindo uma mistura homogênea.
As misturas de Gap graded e Open graded foram coletadas em caminhões
carregados na usina, ao longo do mês de junho de 2011, e cada amostra foi
coletada em baldes de alumínio, com aproximadamente 5,0 kg. Os corpos de prova
foram moldados imediatamente para que fosse evitado novo aquecimento da
mistura. Os corpos de prova de misturas asfálticas Gap Graded foram moldados
pelo procedimento Marshall, equipamento disponível no canteiro de obras para essa
Borracha Ligantes
Granulometria LIGANTEModifcado
ENSAIOS - LOCAIS REALIZADOS
Agregado
Densidad
Los Angeles
Los Angeles
Granulometria
Granulometria
Penetração
Pto. Amol.
Visc.Brookfield
LIGANTEConvencional
Penetração
Pto. Amol.
Viscosidade Saybolt Furol
Resiliência
Cisalhamento Dinâmico
Visc. Brookfield
Extração do ligante
Material Escavado
Grau Compactação
Granulometria
ENSAIOS MECÂNICOS
M.R.
R.T.
DYNATESTCENPESIME
CONVENÇÃO: LOCAIS DOS ENSAIOS
Dano por umidade
SUPERPAVE
COPPE
M.R.
R.T.
FADIGA
Marshal
Marshal
125
tarefa. Para a compactação dos corpos de prova, foram utilizados cilindros
padronizados, de acordo com o procedimento Marshall, com 100 mm(4”) de
diâmetro e 63,5 ±1,3 mm de altura. Os corpos de prova foram compactados na
temperatura de 165º C, com 75 golpes em cada face, no caso de misturas do tipo
Gap Graded. Na moldagem dos corpos de prova da mistura Open Graded, tomou-se
o cuidado de não realizá-la com a compactação Marshall, utilizando-se soquete para
que não houvesse o risco de quebrar os agregados. Por isso, optou-se por uma
prensa de concreto com carga de 4.100kg para a compactação estática dos corpos
de prova.. As faixas granulométricas para as misturas de Gap e Open são
mostradas nas tabelas 4.4 e 4.6.
5.5 COLETA DOS MATERIAIS
As amostras dos materiais de base e sub-base foram coletadas a partir de
trincheiras cavadas no acostamento da pista, dentro do segmento experimental. As
amostras foram acondicionadas em sacos plásticos, devidamente etiquetados com
as informações dos materiais, e levadas para ensaios. Foram feitos ensaios para
verificação do grau de compactação e módulo resiliente.
Os agregados coletados provenientes das pedreiras Basalto (Antiga São Pedro),
Morro Grande e Sebritas foram coletados nos silos no próprio canteiro de obras e
etiquetadas conforme procedência. Tais agregados foram usados na produção das
camadas de reperfilamento, Gap Graded e Open Graded. Foram feitos ensaios de
granulometria, desgaste Los Angeles e Módulo Resiliente.
A borracha moída foi coletada nas embalagens (Bags de 1000kg) provenientes
da fábrica responsável pela moagem (ECOBALBO). O produto da coleta foi
embalado dentro de sacos plásticos etiquetados. Os “BAGs” de borracha estavam
acomodados em local abrigado de chuva, dentro do canteiro de obras. Foi feita
análise granulométrica deste material. Foi utilizado o teor de 2% de cimento Portland
à brita com o intuito de aumentar a rigidez do agregado.
O ligante utilizado foi o CAP 30-45, proveniente da Petrobras. Na obra, este
ligante foi modificado com a adição de 20% em peso de borracha de pneus moídos,
pelo processo Continuous Blend ou Field Blend. Nos itens abaixo são descritas as
formas usadas para coletas do ligante modificado:
126
a) Coletado diretamente na usina, no extravasor do combo, após digestão da
borracha durante 90 minutos no ligante, para os ensaios de caracterização
das propriedades viscoelásticas, através do Reômetro de cisalhamento
dinâmico, feitos no CENPES, onde o ligante modificado precisou que a
borracha fosse reincorporada. A coleta foi feita em 5 latas metálicas de 3,5
litros cada uma.
FIG. 5.4 – Coleta do ligante modificado no extravasor do Combo
b) Produzidas em equipamento misturador no laboratório da Dynatest. Neste
caso, o ligante pré-aquecido (1800C) é colocado no misturador (vide Figuras
6.12 e 6.13), cujo recipiente foi também preaquecido. Após o rotor ser ligado,
a borracha moída, à temperatura ambiente, é então adicionada. O ligante
convencional foi coletado na usina no tanque de estocagem de CAP.
A coleta do ligante convencional (CAP 30-45) foi feita em 10 latas metálicas de
3,5 litros cada uma, diretamente no tanque de estocagem do ligante na usina.
Os agregados, antes de serem aquecidos, foram separados de acordo com a
composição granulométrica dos corpos de prova em bandejas metálicas e levados à
estufa conforme temperatura estipulada na Tabela 5.1.
O ligante, acondicionado em recipientes de alumínio, foi aquecido em estufa, na
temperatura indicada, por um período de duas horas. Ao fim da preparação das
amostras, foram determinadas as densidades aparentes dos corpos de prova
(DNER-ME 117/94), assim como suas volumetrias. As temperaturas utilizadas para
o ligante e o agregado no preparo das misturas asfálticas, tanto para digestão da
127
borracha quanto para a compactação da mistura na pista, são relacionadas na
Tabela 5.1. Foram usadas estufas para aquecimento dos materiais e das misturas
sem adição de borracha.
TAB. 5.1 – Temperaturas
5.6 SIMULAÇÃO ACELERADA DE TRÁFEGO – HVS
As simulações de tráfego foram feitas, durante 8 dias, dentro do segmento
monitorado (Estaca 1414), com o Simulador Linear Móvel (CIFALI) posicionado após
a devida sinalização da pista e desvio do tráfego. Foram providenciados, nesta fase,
o fornecimento de energia e o abastecimento de água para as caixas d’água que
serviram de contrapeso. O posicionamento do equipamento na pista foi feito através
da demarcação com tinta nas bordas da pista.
Já com o equipamento posicionado, foi feito o ajuste da pressão hidráulica
correspondente à carga que foi aplicada no pavimento durante o ensaio acelerado, a
pressão dos pneus e definindo os limites laterais do curso do equipamento. Na
Figura 5.5 é mostrada a aferição da carga no eixo de rodagem (Figura 5.4).
128
FIG. 5.5 – Aferição / calibragem da carga do eixo (Fonte: Dynatest)
O monitoramento foi feito diariamente às 11h, e os registros (medição de
afundamento, deflexão e medição da textura do revestimento) foram feitos após a 0;
1.000; 3.000; 10.000; 30.000; 100.000 e 50.000 passagens do semi-eixos, ou até o
aparecimento de trincas severas ou afundamentos de trilha de roda no revestimento.
A velocidade do semi-eixo foi constante ao longo de todo o período do ensaio. A
seção-teste teve aproximadamente 7,0 m de comprimento e 0,70 m de largura. Essa
área foi dividida em 7 áreas de 0,7m2, nas quais foram verificados os dados de
deflexão, afundamento de trilha de roda, e textura do revestimento. Posteriormente,
os dados dessas áreas foram comparados para verificar se havia homogeneidade
nos resultados.
O presente estudo fez o registro dos dados coletados por dois dias alternados
(2o dia e o 4o dia). A cada hora de funcionamento, foram registrados também a
temperatura ambiente interna e externa, umidade, temperatura do pavimento, carga,
número de passadas acumuladas e leitura da célula de carga. A condição estrutural
foi observada, através da avaliação deflectométrica com Viga Benkelman, para
verificação de alterações das condições originais. A condição Funcional do
pavimento teste foi avaliada através de cadastro dos defeitos observados na
superfície da pista, empregando-se a terminologia padronizada pelo DNIT. A cada
inspeção periódica, as trincas e os demais defeitos são desenhados em papel
milimetrado, empregando-se uma grade metálica de 1,0 m x 1,0m, subdividida em
quadrados de 100 mm de lado sobre o revestimento, sempre que era feita a
inspeção visual. Para facilitar a visualização do surgimento e da evolução do
129
trincamento, as trincas foram pintadas com spray, sendo que cada cor representava
um número de ciclos de carga aplicados pelo simulador. Foi feito também o registro
fotográfico da condição da pista.
Outro parâmetro medido foi a deformação plástica do pavimento, avaliada
através da medição da flecha em trilha de roda com treliça metálica, com base de
1,2 m, como especificado na norma DNIT 006/2003 – PRO.
A resistência à derrapagem (microtextura) foi medida com Pêndulo Britânico,
no início e no final dos ensaios acelerados em cada seção teste e também a cada
100.000 ciclos, além da medição da mancha de areia para determinação da
macrotextura da pista.
O controle da temperatura no interior do HVS foi mantido entre 12º C e 59º C, e
sempre que a temperatura do pavimento excedesse 59ºC ou fosse inferior a 12ºC, o
ensaio deveria ser suspenso. Fato que não aconteceu durante o ensaio. A
temperatura do pavimento foi mantida preferencialmente entre 25ºC e 40ºC. Para
isso, optou-se pelo fechamento das laterais do Simulador para evitar a incidência
direta de sol ou pela colocação de um sistema de aquecimento com lâmpadas para
se controlar a temperatura dentro do simulador caso esfriasse a temperatura
ambiente, conforme ilustrado na Figura 5.6.
FIG. 5.6 – Sistema de aquecimento com lâmpadas (Fonte: Dynatest, 2012)
130
6 RESULTADOS OBTIDOS
Neste capítulo serão apresentados os resultados da caracterização dos
materiais usados na obra de restauração da RJ-122 e, principalmente, os materiais
das misturas asfálticas modificadas com adição de borracha de pneus e os
resultados dos ensaios mecânicos. Através de avaliações comparativas, é feita uma
verificação do desempenho dos mesmos.
6.1 MATERIAIS ESCAVADOS
Os materiais de base e sub-leito foram escavados dentro do segmento
monitorado e na faixa do acostamento (entre as estacas 1406 e 1425), sentido
Cachoeiras de Macacu.
Nas Tabelas 6.1 e 6.2, os resultados do controle de compactação – “densidade
in situ” – dos materiais da base e sub-leito, respectivamente, feitos pelo método do
frasco de areia. Verificamos, na Tabela 6.1, que o GC da camada de base, ao longo
das 5 estacas, é maior que 100%, conforme determina a norma rodoviária DNER-ES
282-97 para as camadas finais do pavimento. A verificação do GC da camada do
sub-leito, mostrada na tabela 6.2, apresenta valores superiores a 95% e também
atende ao que exige a norma acima citada.
131
TAB. 6.1 - Resultados do controle de compactação da camada de base (R.T. DYNATEST,
TAB. 6.2 - Resultados do controle de compactação – camada de sub-leito (R.T.DYNATEST,
2011)
6.2 AGREGADOS
Os agregados utilizados na execução das camadas asfálticas (Reperfilamento,
Gap Graded e Open Graded) foram identificados como agregados graníticos 100%
britados e provenientes das pedreiras Basalto, Morro Grande e Sebritas. A seguir,
são mostradas algumas fotos do recolhimento de agregados para ensaios.
Nas Figuras 6.1 e 6.2, podemos observar o peneiramento inicial do agregado e a
coleta de agregados, fora do processo de usinagem, onde foi feita a seleção prévia
dos agregados. Na Figura 6.3, é mostrada a coleta de agregados no silo quente da
usina, onde o agregado já está no processo de usinagem. Na Figura 6.4, é
mostrada a fragilidade do agregado após o ensaio de granulometria, onde o
agregado é facilmente partido pela ação do operador. Os agregados que
apresentaram as características de fragilidade mostradas foram recusados.
1410+10 1420 1425
D D D
Subleito Subleito Subleito
Acostamento Acostamento Acostamento
14:38 15:00 15:30
21/04/10 21/04/10 21/04/10
0,15 0,16 0,15
- - -
2,20 2,20 2,20
1 - 9196 9099 8947
2 - 6052 5555 6016
3 - 3144 3544 2931
4 - 730 730 730
5 - 2414 2814 2201
6 - 1620 1620 1620
7 - 1,490 1,737 1,359
100 100 100
82 85,93 86,2
18 14,07 13,8
8 - 22,0 16,4 16,0
9 - 2774 3382 2585
10 - 1862 1947 1903
11 - 1527 1673 1640
12 - 1567 1663 1663
13 - 22 17,2 17,2
14 - 97,4 100,6 98,6
15 - 0,0 -0,8 -1,2
Estaca (no)
Posição (Lado)
Camada
Local
Hora do Ensaio
Peso do Frasco Antes
Peso do Frasco Depois
Peso da Areia Deslocada = 1 - 2
Peso da Areia no Cone
Data do Ensaio
Profundidade do Furo (cm)
Espessura da Camada (cm)
Largura da Camada (m)
Desvio de Umidade (%) = 13 - 8
Peso Material do Furo
Teor de Umidade (%) (K -L) / K
Densidade Úmida = 9 : 7
Dens. Apar. Solo Seco = 10 : 8
Dens. Apar. Máxima (Laboratório)
Umidade Ótima
Grau de Compactação = 11 : 12
Peso da Areia no Furo = 3 - 4
Densidade da Areia
Volume do Furo = 5 / 6
Massa do Solo Úmido (g) (K)
Massa do Solo Seco (g) (L)
Massa da Água (g) (K) - (L)
133
FIG. 6.1 – Recolhimento de agregados na pilha de peneiramento primário no canteiro de
obras da RJ-122 (Fonte: Dynatest)
FIG. 6.2 – Recolhimento de agregados para ensaio (silo frio), no canteiro de obras da RJ-
122, (Fonte: Dynatest, 2011)
134
FIG. 6.3 – Coleta de agregados no secador (silo quente) (Fonte: Dynatest)
FIG. 6.4 – Ensaio de granulometria após extração do ligante (Fonte: Dynatest)
Na foto 6.5, é mostrado uma amostra de agregado antes e após o ensaio de
abrasão Los Angeles. Podemos verificar, mais uma vez, a fragilidade do agregado
quase que totalmente decomposto pela ação mecânica do ensaio (Laboratório da
Dynatest). Na Figura 6.6, fica evidente o aspecto lamelar de parte dos agregados
recusados.
135
FIG. 6.5 – Aspecto dos agregados antes e após ensaio Los Angeles
(Fonte: Dynatest, 2011)
FIG. 6.6 – Aspecto de amostra lamelar dos agregados - Pedreira Morro Grande
(Fonte: Autor, 2011)
Na sequência, serão apresentados ensaios realizados no laboratório do IME
para caracterização dos agregados estudados, provenientes da pedreira Morro
Grande, cuja análise tátil e visual indicou tratar-se de granitos ou gnaisses típicos do
embasamento cristalino da região litorânea do Rio de Janeiro.
136
6.2.1 ENSAIO DE DENSIDADE REAL E APARENTE DO AGREGADO
Na Tabela 6.3, são apresentados os resultados da verificação da densidade real
do grão, densidade aparente seca do agregado e a massa específica da fração
graúda do agregado, onde podem ser observados valores típicos deste tipo de
rocha, além de pouca diferença entre as densidades real e aparente, o que resulta
em baixa absorção/porosidade.
TAB. 6.3 – Densidade dos Agregados ensaiados Lab. IME (2011)
6.2.2 ENSAIO DE PERDA POR ABRASÃO LOS ANGELES
No ensaio de perda por abrasão Los Angeles, cujo resultado é mostrado na
Tabela 6.4, verifica-se que o resultado de 65% neste ensaio representa um desgaste
excesivo, acima do especificado pelo projetista (≤ 30% para a camada de Gap), mas
abaixo do desgaste médio obtido pela Dynatest (alguns acima de 70%) para os
agregados utilizados para as mesmas camadas.
TAB. 6.4 – Perda por abrasão Los Angeles – Pedreira Morro Grande
Amostra Brita
1 (no)
Peso total amostra
seca (g)
Peso total amstra apos
ensaio (g)
Los Angeles
(%)
1 5.000 3.268 65%
Observando a Figura 6.6, pode-se verificar a característica lamelar do agregado.
A baixa resistência deste agregado foi constatada quando a amostra foi submetida à
temperatura de 500oC, no forno NCAT, pois o mesmo se tornou quebradiço.
-
Dens. Real do Grão 2,71
Pó de Pedra
1,53
2,69
2,59
2,73
Dens. Apar. seca do agr. (g/cm3) 2,67
1,451,5525Mas. Esp. Apar. Fr. Grauda ag. seco
Ensaio Brita 1 Brita 0
137
6.2.3 ENSAIO DE GRANULOMETRIA DO AGREGADO APÓS EXTRAÇÃO DO
LIGANTE
Na Figura 6.7, é apresentado o enquadramento granulométrico para amostras
da camada de Gap Graded, realizado a partir do ensaio de extração de ligante,
tendo sido possível observar um bom enquadramento granulométrico da amostra 3
(GAP de 16.11.2011). Na amostra 2 (GAP de 18.11.2011), observa-se graficamente
o tangenciamento do traço acima do limite superior da faixa até a peneira com
abertura de 4mm, convergindo para o enquadramento até a peneira com abertura
20mm. Na amostra 1 (GAP de 06.09.2011), entre a abertura de peneira 5mm e
13mm, a granulometria ficou fora da faixa, mantendo-se nos limites no restante das
peneiras. Na Figura 6.8, é apresentado o enquadamento granulométrico da amostra
ensaiada a partir do ensaio de extração do ligante da camada de Open Graded,
onde se verifica o enquadramento da amostra ensaiada dentro da faixa estabelecida
pelo projetista. Pelas Tabelas 6.5 e 6.6, pode-se verificar que os teores de betume
das amostras ensaiadas aproximam-se de 8% e 9%, que são os percentuais
determinados para as misturas de Gap Graded (8,5 ± 0,5) e Open Graded (9,5 ±
0,5). As amostras das misturas GG e OG foram coletadas nos períodos em que
foram executadas as referidas camadas na obra, dentro dos caminhões de
transporte da mistura para a frente de serviço. Segundo o fabricante do CAPFLEX B,
deve ser feita correção do teor de ligante, apos extração, em virtude da separação
de parte da borracha do AB que ficou retida no agregado. O fator de correção é de
1,12 obtido pela experiência do fabricante mencionado. A Utilização desse fator é
mostrada na Tabela 6.7 para os ensaios com as misturas GG e OG, onde pode-se
observar que efetuando a correção os teores convergem para o teor de projeto.
138
TAB. 6.5 – Granulometria após extração do ligante / Gap Graded (IME, 2011)
TAB. 6.6 – Granulometria após extração do ligante / Open Graded (IME, novembro 2011)
TAB. 6.7 – Correção dos teores de ligante das misturas GG e OG
Teor GG Amostra 1
GG Amostra 2
GG Amostra 3
OG Amostra 1
Projeto 8,5 8,5 8,5 9,5
Ensaio 7,48 7,48 8 8,5
Corrig. 8,4 8,4 8,9 9,5
Verifica-se, através do enquadramento granulométrico feito nos agregados
provenientes do ensaio de extração do ligante, mostrado na Figura 6.9, que apenas
a granulometria referente ao ensaio feito em 16/11/2011 na mistura GAP (3º ensaio)
se ajusta perfeitamente aos limites inferior e superior da faixa estabelecida. As
outras duas extrações (06/09/2011 e 18/10/2011) deixam de atender ao
enquadramento entre algumas aberturas de peneiras. Deve ser ressaltado que os
ensaios de extração de ligante nas 3 amostras ensaiadas não representam
Granul. GAP
Amostra 1
Granul. GAP
Amostra 2
Granul. GAP
Amostra 3
3/4" 19 100 100 100 100 100
1/2" 12,5 80 100 90 83 89
3/8" 9,5 65 80 73 42 70
4 4,75 28 42 40 28 35
8 2,36 14 22 29 12 21
200 0,075 0 2,5 2 7 1,5
Teor Betume
8,0 # mm
Faixa
Granulométrica
GAP
Inferior SuperiorTeor Betume
7,48
Teor Betume
7,48
Peneiras
# No
Granul. OPEN
Amostra 1
3/4" 19 100 100 100
1/2" 12,5 100 100 100
3/8" 9,5 100 100 68
4 4,75 30 45 40
8 2,36 6 10 16
200 0,075 0 2,5 9
Peneiras Faixa Granulométrica OPEN
# No # mm Inferior Superior
Teor Betume
8,5
139
quantidade estatisticamente significativa para um diagnóstico final de não
enquadramento na faixa granulométrica. Já no ensaio de extração do ligante da
mistura OPEN, feita em 20/09/2011, verifica-se, conforme se pode ver na Figura 6.9,
um bom ajuste à faixa estabelecida. Já o teor de betume verificado após estes
ensaios, tanto para o Gap quanto para o Open, estão abaixo dos teores
estabelecidos no projeto de misturas asfálticas, que são respectivamente 8,5 e 9,5,
mesmo considerando a variação de 0,5% prevista pelo projetista.
FIG. 6.7 – Enquadramento granulométrico da mistura Gap Graded
0
20
40
60
80
100
120
0,01 0,1 1 10 100
% P
as
sa
nte
Abertura das peneiras (mm)
Enquadramento Granulométrico - GAP
Limite SuperiorLimite InferiorGranulometria - GAP Extração do ligante 06.09.2011Granulometria - GAP Extração do ligante 18.10.2011Granulometria - GAP Extração do ligante 16.11.2011
140
FIG. 6.8 – Enquadramento granulométrico da mistura Open Graded
6.2.4 AVALIAÇÃO DOS AGREGADOS UTILIZADOS
Pode-se concluir, após os ensaios feitos com os agregados utilizados na obra de
restauração da RJ-122, que os critérios de seleção desses materiais, previamente
feitos pelo projetista, tiveram que ser flexibilizados em função principalmente do
elevado desgaste Los Angeles dos agregados. As misturas asfálticas foram
produzidas com agregados com desgaste Los Angeles todos acima de 65%, para
as misturas de Gap e Open Graded. O fator de forma exigiu que fosse feita uma
britagem secundária para que os agregados tivessem forma cúbica.
6.3 BORRACHA DE PNEUS
A borracha de pneus utilizada neste estudo foi proveniente da fábrica de
trituração ECOBALBO, produzida em temperatura ambiente. A faixa granulométrica
adotada foi a faixa B do Arizona Department of Transportation (ADOT), conforme
mostrado na Tabela 6.8, referente ao enquadramento granulométrico. A borracha
0
20
40
60
80
100
120
0,01 0,1 1 10 100
% P
as
sa
nte
Abertura das peneiras (mm)
Enquadramento Granulométrico - OPEN
Limite Inferior
Limite Superior
Granulometria - OPEN Extração do ligante 20/09/2011
141
triturada de pneus pelo processo ambiente possui superfície específica elevada,
aparência esponjosa, forma irregular e textura áspera (RESCHNER, 2006).
Através do enquadramento granulométrico apresentado na Figura 6.9, podemos
observar que as duas amostras ensaiadas têm sua granulometria dentro dos limites
da faixa adotada (ADOT Construction Manual Section 1009, 2005), conforme
apresentado na Tabela 6.8.
Tabela 6.8 – Enquadramento granulométrico da borracha moída deste estudo
As propriedades do ligante modificado com borracha são alteradas de forma
relevante pela granulometria da borracha. As partículas mais grossas aumentam a
viscosidade do produto final (asfalto-borracha), enquanto que as partículas finas,
principalmente as que passam na peneira no 50 (0,30 mm), resultam em um tempo
de digestão menor (CALTRANS, 2005). O tempo de digestão ou o tempo de reação
é o tempo necessário para que haja a interação entre o asfalto e o agente
modificador, a borracha, quando misturados a elevadas temperaturas (CALTRANS,
2003). Neste processo, um novo produto é o resultado final da mistura: o asfalto-
borracha.
Limite
Inferior
Limite
Superior
4,75 4 100 100 100 100
2,36 8 100 100 100 100
2 10 100 100 100 100
1,18 16 65 100 100 100
0,6 30 20 100 60 57
0,3 50 0 45 22 19
0,075 200 0 5 0,2 0
FAIXA B - ARIZONA
# mm # Nº Amostra 1 Amostra 2
142
FIG. 6.9 – Gráfico do enquadramento granulométrico das amostras de borracha moída
deste estudo
Na figura 6.10, a borracha moída é manipulada para ensaio e apresenta
visualmente uma graduação uniforme. A figura 6.11 mostra uma fase do
peneiramento da borracha moída.
FIG. 6.10 – Aspecto da borracha moída utilizada nesta pesquisa (Fonte: autor)
0
20
40
60
80
100
120
0,01 0,1 1 10
% P
as
sa
nte
Abertura das peneiras (mm)
Enquadramento Granulométrica - Borracha Moída
Limite Inferior Limite Superior Amostra 1 Amostra 2
143
FIG. 6.11 – Ensaio Granulométrico da borracha moída utilizada nesta pesquisa
(Fonte: DYNATEST, 2011)
A borracha moída utilizada atendeu aos critérios estabelecidos previamente pelo
projetista, tanto na proporção de pneus de carga e passeio, quanto pela
granulometria estipulada, comprovado na própria fábrica da Ecobalbo por um
representante da Dynatest que emitia um certificado para cada saco de 1.000 kg que
saia para a obra da RJ-122.
6.4 LIGANTES ASFÁLTICOS MODIFICADOS COM BORRACHA
Algumas amostras de ligantes modificados com borracha foram produzidas
em laboratório através de misturador montado no próprio laboratório da Dynatest,
mostrado na Figura 6.12. A função deste equipamento foi determinar a dosagem do
ligante modificado produzido na usina da RJ-122. A dosagem objetivava determinar
um ligante modificado que atingisse uma Viscosidade rotacional na faixa entre 3.500
cP e 5.000cP. Para obter essa viscosidade foi preciso achar a porcentagem ideal de
borracha que deveria ser adicionada ao CAP 30-45 . O ligante asfáltico utilizado foi o
CAP 30/45, fornecido pela Petrobras. O percentual de borracha moída acrescentado
à mistura foi de 20% em peso do ligante, com a proporção de 50% de pneus de
carga e 50% de pneus de passeio. A temperatura do ligante utilizada ficou entre
185oC e 195oC. A borracha moída só foi acrescentada ao ligante após essa faixa de
144
temperatura ser atigida. O reservatório de mistura possuía paredes duplas
aquecidas através de resistência elétrica, o que permitiu um aquecimento por igual
em todos os pontos do reservatório do ligante. O tempo de digestão foi de no
mínimo 60 minutos, e a agitação (através da adaptação de uma broca com ponta
em hélice em uma furadeira, com área suficiente para fazer o arraste da mistura) foi
permanente durante a digestão, com rotação entre 50 rpm e 2400 rpm. O controle
de temperatura foi feito através de um termômetro com precisão de ± 1oC. Na Figura
6.13 é mostrada uma etapa da produção do ligante modificado no laboratório da
obra da RJ-122, onde pode ser vista a adição da borracha moída no reservatório
onde já se encontra o ligante aquecido.
FIG. 6.12 – Equipamento misturador de AMB no laboratório Dynatest (Fonte: Autor)
145
FIG. 6.13 – Mistura da borracha ao ligante no laboratório da obra (Fonte: Autor)
6.4.1 CARACTERIZAÇÃO DO LIGANTE MODIFICADO
Na Tabela 6.9, são comparados os resultados da caracterização de ligantes
modificados com borracha moída produzidos por processos diferentes: um pelo
processo TB e outro pelo CB . As características específicas de cada ligante quanto
ao tipo de CAP, percentual de borracha e características da produção das misturas
estão na parte de baixo da Tabela, nas células sombreadas. Os resultados dos
ensaios de caracterização deste estudo basearam-se em duas amostras de ligante
de diferentes dias de coletas na usina da RJ-122, de cujos valores foram calculados
a média e o desvio padrão. Pode-se observar que o ligante usado na RJ-122 foi
caracterizado quanto à Penetração, Ponto de amolecimento, Resiliência e
Viscosidade Brookfield dentro dos limites estabelecidos pelas normas desses
ensaios. Segundo Leite et al. (2000), o aumento da viscosidade do ligante devido à
adição de borracha diminui a sensibilidade do ligante à deformação permanente.
Tomando como base a afirmação anterior, pode-se dizer, então, que o ligante usado
na RJ-122, por ter uma viscosidade alta, tem baixa sensibilidade à deformação
permanente.
Os asfaltos-borracha empregados por Fontes et. al., 2008, apresentaram
elevados valores de viscosidade Brookfield (TB = 1644 cP e CB = 2826 cP), sendo
este um atributo desejável, pois conduz a um melhor desempenho à deformação
permanente da mistura , ‘a redução da propagação de trincas e da desagregação da
mistura, a uma melhor suscetibilidade térmica e maior durabilidade.
O fato de possuir um valor alto também no ensaio de Ponto de Amolecimento
corrobora com a afirmação anterior de que o ligante da RJ-122 é mais resistente à
deformação permanente. Segundo Oda e Fernandes (2001), o ponto de
amolecimento em ligantes modificados com borracha é crescente, e o
comportamento previsto para a Penetração é decrescente, conforme o aumento do
teor de borracha.
Segundo (Leite, 2012) todas as medidas de viscosidade do AB são imprecisas,
principalmente porque ocorre decantação, ainda que parcial da borracha, mesmo
por um curto espaço de tempo durante o ensaio. Há grande influência do spindle, da
146
temperatura e da velocidade de rotação do viscosímetro, que nem sempre são
devidamente fixadas em norma técnica.
TAB. 6.9 – Comparação das propriedades entre ligantes modificados com borracha.
A Tabela 6.10 mostra o estudo, conduzido no laboratório da Dynatest, onde
pode-se verificar o comportamento da viscosidade, da pentração, da resiliência e do
ponto de amolecimento, em relação ao teor de borracha. Observa-se que quanto
maior o percentual de borracha, maior a viscosidade da mistura. Outra característica
observada é o aumento da resiliência e do ponto de amolecimento da mistura com o
aumento da quantidade de borracha moída. Já no parâmetro penetração, verifica-se
que nos três percentuais os valores permanecem praticamente na mesma ordem de
grandeza. Outro ponto observado é que a viscosidade máxima do ligante estudado
ocorreu, para o tempo de reação de 120 minutos, tanto para o percentual de 20%
quanto para o de 19%, como pode-se observar na Figura 6.15. O mesmo não
aconteceu para o percentual de 18% de borracha moída, cujo pico de viscosidade
ocorreu para o tempo de reação igual a 180 minutos. Na Figura 6.11, observa-se
que aos 15 minutos de reação, apenas o percentual de 18% de borracha moída
68,5
33
3335
Penetração
0,1 mm (100g, 25oC, 5s)
ASTM D 5 25 A 75
ENSAIOS NORMA FAIXA RJ-122
2012
35,3
20
2179
% Borracha 20 21
Resiliência
(%), 25O C
ASTM D
532915 mín.
Viscosidade Brookfield (cP),
175O C, Spindle 27, 50 rpm
AASHTO
TP 48
1500 mín.
5000 máx.
Ponto de Amolecimento
Anel e bola (oC)
ASTM D 36 55 mín.
2829
40 28
65
CAP-20
Terminal
Blend
Tipo de ligante CAP 30-45 CAP-20
Método de ProduçãoContinuous
Blend
Continuous
Blend
-
-
Tempo de Digestão (min.) 90 90
Temperatura de Digestão (oC) 175 a 185 180
42
68
26
Fontes et al.,
2006
Fontes et al.,
2006
147
estava abaixo da faixa mínima de 1500cP desejada. As principais características
que afetam a modificação do ligante asfalto-borracha são a percentagem de
borracha, a granulometria das partículas de borracha, o tempo de digestão e a
temperatura durante a digestão da mistura, conforme indicado na revisão
bibliográfica.
TAB. 6.10 – Estudo da viscosidade com diferentes concentrações de borracha moída (Fonte: Dynatest, 2010)
Temperatura a 135º C
Na Figura 6.14 é mostrado o aspecto viscoso do ligante modificado produzido
FIG. 7.15 – Determinação da vida de fadiga da camada de Open Graded
N1 = 9.980 x FCL = 9.980 x 104 = 9,98x107
N2 = 1,0 x 105 x FCL = 1,0 x 105 x 104 = 1,0 x 109
Nas Figuras 7.16 a 7.19, são apresentadas as telas capturadas do programa
EFin3D geradas com os dados relativos à RJ-122.
A primeira camada alimentada no Programa EFin3D corresponde à soma das
camadas de Open Graded, Gap Graded e Reperfilamento, totalizando 0,105 m.
Como MR adotou-se a média ponderada entre as camadas de GG (0,025 m), OG
(0,045 m) e Reperfilamento (0,035 m), cujos Módulos são: MRGG = 2.182 MPa; MROG
= MRRep. = 7.710 MPa. A segunda camada constituída pelo antigo revestimento foi
adotado como MR o valor de 5.000 MPa e tem como espessura 0,07 m. As camadas
granulares totalizam uma espessura de 0,28 cm, onde foi adotado MR = 350 MPa. A
última camada, sub-leito, o programa adota zero como espessura.
184
FIG. 7.16 – Dados das espessuras das camadas asfálticas e seus MR.
FIG. 7.17 – Dados da configuração do carregamento adotado.
185
FIG. 7.18 – Malha de Elementos Finitos calculada.
Na Figura 7.19, podemos observar que o cálculo da vida de fadiga estimada
pelo EF3D foi de 3,91e +06, valor superior ao tráfego estimado no projeto para os 20
anos de vida útil (2,49 e+06).
FIG. 7.19 – Tela do resultado do cálculo da análise 3D.
O pavimento da RJ-122 terá vida útil longa, pois o número N de projeto, tanto
em termos de vida de fadiga quanto afundamento de trilha de roda, porque o tráfego
186
na rodovia é baixo. Logo, a princípio, as dimensões das camadas de Open Graded e
Gap Graded poderiam ser reduzidas. Entretanto deve ser considerado que o
pavimento previamente existente encontrava-se bastante trincado, fato que não é
considerado quando se faz previsão de desempenho quando utiliza-se o Programa
Sispav. A possibilidade de propagação prematura das trincas, não obtante o
excelente comportamento estrutural comentado no item anterior, é uma realidade
que só pode ser analisada através dos ensaios com equipamento simulador
acelerado de tráfego (tipo HVS). Mas, mesmo os estudos com HVS devem ser vistos
com ressalva pois não consideram adequadamente o envelhecimento da mistura
asfáltica no longo prazo, que tende a enrijecê-la, contribuindo para o aumento da
fadiga. Assim, pode-se considerar que a solução adotada para o pavimento foi válida
e que somente o monitoramento do desempenho de longo prazo poderá esclarecer
se os fatores campo-laboratório e metodologias adotadas são adequados para este
tipo de mistura asfáltica.
187
8 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
Neste capítulo são apresentadas as principais conclusões relativas ao estudo
das propriedades do ligante modificado com borracha e das misturas
confeccionadas com esse ligante. Serão apresentados, também, a análise numérica
feita através do programa Sispav e a análise dos resultados da simulação acelerada
de tráfego realizada no pavimento da RJ-122. Por fim, serão feitas algumas
sugestões para trabalhos futuros, visando à complementação dos resultados obtidos
neste trabalho.
8.1 CONCLUSÕES
O processo de produção Continuous Blend utilizado na restauração da RJ-122
exigiu um controle rigoroso nas diversas etapas de fabricação do ligante com alta
viscosidade, característica deste processo. Ele foi exercido desde a verificação do
percentual e granulometria da borracha, fatores estipulados pelo projeto, passando
pelo controle da temperatura na qual a borracha é adicionada, e finalmente no
tempo necessário para que haja a fusão dos componentes da mistura. Tal zelo na
fase de produção foi fundamental para a obtenção da qualidade final das misturas
asfálticas modificadas. A integração ágil entre a produção do ligante e as
necessidades de execução da frente de serviço na acabadora é uma das vantagens
do processo.
As misturas asfálticas modificadas com borracha moída, produzidas pelo
processo Contínuo em Usina (Continuous Blend), tiveram um desempenho ótimo
em relação à fadiga e à deformação permanente dentro do segmento monitorado
acompanhado por essa pesquisa. A verificação do desempenho foi feita através de
ensaios mecânicos com as misturas asfálticas modificadas do tipo GG e OG, dos
ensaios do comportamento reológico do ligante modificado, executado através das
metodologias convencional e Superpave. Por intermédio da simulação numérica,
feita com o Programa Sispav e EFin3D, foi verificada a capacidade do pavimento
restaurado em resistir ao afundamento de trilha de roda e à fadiga, considerando
dados de pesagem dos veículos comerciais durante 7 dias e dados de contagem
188
volumétrica e classificatória do tráfego. Por último foi feito o ensaio de simulação
acelerada do tráfego, através do equipamento HVS, o qual comprovou a resistência
do pavimento da RJ-122, no segmento monitorado, ao afundamento de trilha de
roda.
Nos ensaios de simulação numérica a vida de fadiga calculada apresentou
valores superiores àqueles apresentados pelo projeto de restauração da RJ-122
(Fundação DER-RJ, 2009). Resultados semelhantes foram obtidos através do
simulador de tráfego, onde parâmetros avaliados como afundamento de trilha de
roda e deflexão, indicaram uma vida útil para o pavimento superior aos 20 anos
pretendidos pelo projeto da Fundação DER-RJ.
Nos ensaios mecânicos realizados com as misturas asfálticas modificadas com
borracha do tipo OG e GG, os valores obtidos foram compatíveis com valores de
misturas de referência executadas pelo processo CB.
Nos ensaios reológicos tradicionais feitos com o ligante modificado os valores
dos ensaios de penetração, viscosidade, ponto de amolecimento e resiliência
ficaram dentro das faixas estabelecidas pelas normas vigentes. No ensaio
Superpave o ligante modificado usado na RJ-122 obteve uma classificação quanto
ao grau de desempenho (PG), superior à classificação adotada pelo projetista,
indicando que o ligante é apropriado para a região que foi utilizado.
A borracha moída destinada à modificação do ligante atendeu, tanto à
granulometria (Faixa B – ADOT, 2005) quanto à proporção de 50% de pneus de
carga e 50% de pneus de passeio, estabelecidos no projeto.
Quanto aos agregados utilizados na restauração da rodovia RJ-122, estes não
atenderam ao critério de resistência ao desgaste no ensaio Los Angeles,
estabelecido pelo projeto de restauração. Os agregados foram aceitos com um
desgaste à abrasão Los Angeles em uma faixa entre 50 a 65 %, onde o valor
requerido no projeto era inferior a 26%.
8.2 SUGESTÕES PARA FUTUROS TRABALHOS
Para a elaboração de futuros trabalhos e pesquisas, tendo em vista o
aprimoramento deste estudo, são apresentadas abaixo algumas recomendações:
189
Um item que deve ser mais bem avaliado em obras futuras é o
aproveitamento de pneus inservíveis da própria região da obra. Tal iniciativa irá ao
encontro do tema Sustentabilidade e também da questão da viabilidade econômica.
O pavimento da RJ-122 deve ser objeto de um estudo futuro para
monitoramento, ao longo do tempo, sob o ponto de vista funcional e estrutural para
que, de fato, sejam comprovadas as boas condições simuladas para o pavimento
através do ensaio acelerado de tráfego com HVS e seja estudada a relação campo /
laboratório. Outra questão que deve ser avaliada através do monitoramento de longo
prazo é o desempenho dos agregados.
190
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