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ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES
Laboratório de Tecnologia de Pavimentação “Job Shuji Nogami”
RT-345/27.07.2010_rev. 10012011
Av. Prof Almeida Prado trav.2 – Cidade Universitária – São Paulo – SP – CEP 05508-070
Tel: (11) 3191.5485 – Fax: (11) 3091.5716 – E-mail: [email protected] pág 1/78
PROJETO DE PESQUISA LTP-PTR-EPUSP/CONCESSIONÁRIA NOVA DUTRA
INTERESSADO: CONCESSIONÁRIA DA RODOVIA PRESIDENTE DUTRA S.A., COM RECURSOS PARA DESENVOLVIMENTO TECNÓLOGICOS (RDT) DA AGÊNCIA NACIONAL DE TRANSPORTES TERRESTRES (ANTT) EXECUTOR: LABORATÓRIO DE TECNOLOGIA DE PAVIMENTAÇÃO DO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPOSTES DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO (LTP-PTR-EPUSP), POR MEIO DA FUNDAÇÃO DE APOIO À UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO (FUSP)
RT-345/270710
ESTUDO DA SENSIBILIDADE DO TEOR E DO TIPO DE LIGANTE EM
MISTURAS ASFÁLTICAS NA FORMAÇÃO DE TRILHAS DE RODA (Referente à Proposta USP/Nova Dutra de 28.07.2006)
Relatório Técnico Final
Julho 2010
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Executado pelo Laboratório de Tecnologia de Pavimentação (LTP-PTR-EPUSP) para a
Concessionária Nova Dutra através da Fundação de Apoio à Universidade de São Paulo
(FUSP)
Título: Estudo da sensibilidade do teor e do tipo de ligante em misturas asfálticas na
formação de trilhas de roda
(Referente à Proposta USP/Nova Dutra de 28.07.2006)
Relatório Técnico Final
RT-345/270710
RESUMO O presente Relatório Técnico Final apresenta os resultados das atividades desenvolvidas pela
equipe técnica do Laboratório de Tecnologia de Pavimentação do Departamento de Engenharia
de Transportes da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (LTP-PTR-EPUSP),
referente à Proposta USP/Nova Dutra de 28.07.2006, cujo título é: “Estudo da sensibilidade do
teor e do tipo de ligante em misturas asfálticas na formação de trilhas de roda”. Foram realizados
ensaios de deformação permanente, determinação do volume de vazios antes e após o
afundamento em trilha de roda, permeabilidade e abrasão Cantabro de diversas misturas
asfálticas preparadas com diferentes ligantes, teores de asfalto, graduações, tamanhos nominais
máximos e energias de compactação. Os agregados pétreos e os ligantes asfálticos utilizados no
desenvolvimento desta pesquisa foram fornecidos pela Concessionária NovaDutra e são
representativos dos materiais empregados nas obras de restauração da Rodovia Presidente Dutra.
Palavras-chave: Rodovia Presidente Dutra; misturas asfálticas; sensibilidade de teor de ligante;
sensibilidade do tipo de ligante; deformação permanente; volume de vazios.
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SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ....................................................................................................................... 9
2. OBJETIVO ............................................................................................................................ 14
3. MISTURAS ASFÁLTICAS ESTUDADAS E ENSAIOS REALIZADOS .......................... 15
3.1 Misturas asfálticas estudadas ..................................................................................... 15
3.2 Ensaios realizados ..................................................................................................... 18
3.2.1 Deformação permanente em trilha de roda .......................................................... 18
3.2.2 Variação do volume de vazios ............................................................................... 22
3.2.3 Permeabilidade das misturas de graduação aberta .............................................. 24
3.2.4 Abrasão Cantabro das misturas de graduação aberta ......................................... 26
4. MISTURAS ASFÁLTICAS DE GRADUAÇÃO DENSA ................................................... 28
4.1 Agregados .................................................................................................................. 28
4.2 Ligantes asfálticos ..................................................................................................... 29
4.3 Dosagem das misturas asfálticas de graduação densa ............................................... 31
4.4 Resultados de deformação permanente em trilha de roda ......................................... 32
4.5 Resultados de volume de vazios ................................................................................ 43
5. MISTURAS ASFÁLTICAS DE GRADUAÇÃO DESCONTÍNUA – GAP-GRADED ....... 55
5.1 Agregados .................................................................................................................. 55
5.2 Ligantes asfálticos ..................................................................................................... 56
5.3 Dosagem das misturas asfálticas de graduação descontínua gap-graded ................. 57
5.4 Resultados de deformação permanente em trilha de roda ......................................... 57
5.5 Resultados de volume de vazios ................................................................................ 59
6. MISTURAS ASFÁLTICAS DE GRADUAÇÃO ABERTA – CAMADA POROSA DE ATRITO CPA ................................................................................................................................ 61
6.1 Agregados .................................................................................................................. 61
6.2 Ligantes asfálticos ..................................................................................................... 62
6.3 Dosagem das misturas asfálticas de graduação aberta CPA ..................................... 63
6.4 Resultados de deformação permanente em trilha de roda ......................................... 63
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6.5 Resultados de volume de vazios ................................................................................ 65
6.6 Resultados de permeabilidade ................................................................................... 66
6.7 Resultados de abrasão por desgaste Cantabro ........................................................... 67
7. CONCLUSÕES ..................................................................................................................... 71
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................. 76
9. EQUIPE TÉCNICA DO LTP-PTR-EPUSP .......................................................................... 78
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Variação das propriedades mecânicas e de durabilidade das misturas asfálticas com a variação do teor de asfalto (modificado a partir de Monismith et al., 1989) ........................ 10
Figura 2 - Misturadora asfáltica do LTP-EPUSP .......................................................................... 18
Figura 3 - Moldagem de uma placa na mesa compactadora francesa ........................................... 19
Figura 4 - Corpo-de-prova em forma de placa para os ensaios no LTP-EPUSP .......................... 19
Figura 5 - Simulador de tráfego LCP ............................................................................................ 20
Figura 6 - Medida de afundamento no simulador de tráfego ........................................................ 21
Figura 7 - Esquema de extração de corpos-de-prova inicialmente adotada no LTP-EPUSP, nas condições de placa virgem (a) e após o simulador (b), respectivamente .............................. 22
Figura 8 - Esquema de extração de corpo-de-prova único posteriormente adotado no ................ 23
Figura 9 - Pesagem hidrostática de corpo-de-prova único extraído de placa ................................ 23
Figura 10 - Equipamento do LTP-EPUSP para ensaio de permeabilidade ................................... 25
Figura 11 - Equipamento do LTP-EPUSP para ensaio de desgaste Cantabro .............................. 27
Figura 12 - Curvas granulométricas das misturas asfálticas de graduação densa ......................... 29
Figura 13 - Deformação permanente das misturas asfálticas densas com diâmetro máximo nominal 9,5mm Superpave, compactadas com energia equivalente a 75 golpes .................. 33
Figura 14 - Deformação permanente das misturas asfálticas densas com diâmetro máximo nominal 9,5mm Superpave, compactadas com energia equivalente a 90 golpes .................. 34
Figura 15 - Deformação permanente das misturas asfálticas densas com diâmetro máximo nominal 12,5mm Faixa C DNIT, compactadas com energia equivalente a 75 golpes .......... 35
Figura 16. Deformação permanente corrigida das misturas asfálticas densas com diâmetro máximo nominal 12,5mm Faixa C DNIT, compactadas com energia equivalente a 75 golpes ............................................................................................................................................... 37
Figura 17 - Deformação permanente das misturas asfálticas densas com diâmetro máximo nominal 12,5mm Faixa C DNIT, compactadas com energia equivalente a 90 golpes .......... 38
Figura 18 - Deformação permanente das misturas asfálticas densas com diâmetro máximo nominal 19,0mm Superpave, , compactadas com energia equivalente a 75 golpes .............. 39
Figura 19 - Deformação permanente das misturas asfálticas de graduação densa, compactadas com energia equivalente a 75 golpes ..................................................................................... 40
Figura 20 - Deformação permanente das misturas asfálticas de graduação densa, compactadas com energia equivalente a 90 golpes ..................................................................................... 42
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Figura 21 - Deformação permanente das misturas asfálticas de graduação densa com ligantes convencionais, compactadas com energia equivalente a 75 e 90 golpes .............................. 43
Figura 22 - Deformação permanente × Volume de vazios das misturas asfálticas densas com CAP 30-45 e compactação equivalente a 75 golpes .............................................................. 49
Figura 23 - Deformação permanente × Volume de vazios das misturas asfálticas densas com CAP 30-45 e compactação equivalente a 90 golpes .............................................................. 50
Figura 24 - Deformação permanente × Volume de vazios das misturas asfálticas densas com CAP 50-70 e compactação equivalente a 75 golpes .............................................................. 51
Figura 25 - Deformação permanente × Volume de vazios das misturas asfálticas densas com CAP 50-70 e compactação equivalente a 90 golpes .............................................................. 52
Figura 26 - Deformação permanente × Volume de vazios das misturas asfálticas densas com AMP e compactação equivalente a 75 golpes ....................................................................... 53
Figura 27 - Deformação permanente × Volume de vazios das misturas asfálticas densas com AMB e compactação equivalente a 75 golpes ....................................................................... 54
Figura 28 - Curva granulométrica das misturas asfálticas de graduação descontínua gap-graded ............................................................................................................................................... 56
Figura 29 - Deformação permanente das misturas asfálticas de graduação descontínua gap-graded .................................................................................................................................... 58
Figura 30 - Deformação permanente × Volume de vazios das misturas asfálticas descontínuas gap-graded com AMP e AMB .............................................................................................. 60
Figura 31 - Curva granulométrica das misturas asfálticas de graduação aberta CPA ................... 62
Figura 32 - Deformação permanente das misturas asfálticas de graduação aberta CPA .............. 64
Figura 33 - Aparência de corpos-de-prova CPA no estudo de permeabilidade ............................ 66
Figura 34 - Aparência de corpos-de-prova CPA no estudo de abrasão por desgaste Cantabro .... 68
Figura 35 - Desgaste Cantabro das misturas CPA estudadas no CPR da NovaDutra e no LTP-EPUSP ................................................................................................................................... 69
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Misturas asfálticas estudadas ....................................................................................... 17
Tabela 2 - Composição de agregados das misturas asfálticas de graduação densa ....................... 28
Tabela 3 – Granulometria obtidas nas misturas asfálticas de graduação densa ............................ 28
Tabela 4 – Limites da ANP quanto à caracterização dos ligantes asfálticos 30-45 e 50-70 ......... 29
Tabela 5 - Limites da ANP quanto à caracterização dos ligantes asfálticos AMB e AMP ........... 30
Tabela 6 - Caracterização dos ligantes asfálticos empregados nas misturas asfálticas de graduação densa ..................................................................................................................... 30
Tabela 7 - Parâmetros obtidos na dosagem Marshall das misturas asfálticas de graduação densa, para 75 golpes por face Marshall ........................................................................................... 31
Tabela 8 - Parâmetros obtidos na dosagem Marshall das misturas asfálticas de graduação densa, para 90 golpes por face Marshall ........................................................................................... 32
Tabela 9 - Volume de vazios das misturas asfálticas densas com diâmetro máximo nominal 9,5mm Superpave, compactadas com energia equivalente a 75 golpes ................................ 44
Tabela 10 - Volume de vazios das misturas asfálticas densas com diâmetro máximo nominal 9,5mm Superpave, compactadas com energia equivalente a 90 golpes ................................ 45
Tabela 11 - Volume de vazios das misturas asfálticas densas com diâmetro máximo nominal 12,5mm Superpave, compactadas com energia equivalente a 75 golpes .............................. 45
Tabela 12 - Volume de vazios das misturas asfálticas densas com diâmetro máximo nominal 12,5mm Superpave, compactadas com energia equivalente a 90 golpes .............................. 46
Tabela 13 - Volume de vazios das misturas asfálticas densas com diâmetro máximo nominal 19,0mm Superpave, compactadas com energia equivalente a 75 golpes .............................. 47
Tabela 14 - Composição de agregados das misturas asfálticas de graduação descontínua gap-graded .................................................................................................................................... 55
Tabela 15 – Granulometria obtida nas misturas asfálticas de graduação descontínua gap-graded ............................................................................................................................................... 55
Tabela 16 - Caracterização dos ligantes asfálticos empregados nas misturas asfálticas de graduação descontínua gap-graded ....................................................................................... 56
Tabela 17 - Parâmetros obtidos na dosagem Marshall das misturas asfálticas de graduação descontínua gap-graded, para 75 golpes por face Marshall .................................................. 57
Tabela 18 - Volume de vazios das misturas asfálticas descontínuas gap-graded ......................... 59
Tabela 19 - Composição de agregados das misturas asfálticas de graduação aberta CPA ........... 61
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Tabela 20 – Granulometria obtida nas misturas asfálticas de graduação aberta CPA .................. 61
Tabela 21 - Caracterização dos ligantes asfálticos empregados nas misturas asfálticas de graduação aberta CPA ........................................................................................................... 62
Tabela 22 - Parâmetros obtidos na dosagem Marshall das misturas asfálticas de graduação aberta CPA, para 75 golpes por face Marshall ................................................................................. 63
Tabela 23 - Volume de vazios das misturas asfálticas de graduação aberta CPA ........................ 66
Tabela 24 - Permeabilidade das misturas asfálticas de graduação aberta CPA ............................ 67
Tabela 25 - Perda por abrasão Cantabro das misturas CPA estudadas no CPR da NovaDutra .... 68
Tabela 26 - Perda por abrasão Cantabro das misturas CPA estudadas no LTP-EPUSP ............... 68
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1. INTRODUÇÃO
Rodovias de tráfego pesado têm apresentado, em alguns casos, revestimentos asfálticos com
formações de trilhas de roda ou exsudação precoces, mesmo tendo sua mistura produzida de
acordo com os limites do teor de projeto indicado pelo método Marshall. O aumento do tráfego e
dos caminhões com carga pesada, incluindo os veículos com novas configurações de eixos mais
danosos, permissão de maior tolerância de carga em relação à legal e o uso de pneus extralargos
têm colaborado para a intensificação do problema. Em decorrência, faz-se necessário o estudo do
comportamento quanto à deformação permanente de misturas asfálticas comumente empregadas
em rodovias brasileiras, a fim de identificar e minimizar este tipo de defeito.
A camada de revestimento asfáltico pode contribuir de maneira expressiva para os afundamentos
em trilha de roda, seja decorrente de uma densificação complementar ocasionada pelo
carregamento repetido ou ainda por cisalhamento, associada à deformação que ocorre por
fluência das misturas asfálticas devido à presença do ligante asfáltico. Pode ocorrer deformação
permanente excessiva nos revestimentos asfálticos, mesmo se estes forem dosados pelo método
Marshall e estiverem no teor “ótimo”. Isto decorre de vários fatores concomitantes: as maiores
cargas de tráfego e número de repetições, o uso de ligante com consistência inadequada às
condições climáticas atuantes na região, problemas de geometria de via como rampas íngremes
com veículos comerciais carregados e lentos, tráfego canalizado, entre outras situações. Vários
países vêm substituindo a dosagem Marshall por dosagens adaptadas, por dosagem com
equipamento giratório, ou outros métodos.
Deve-se ressaltar que não somente o tipo de ligante asfáltico é o responsável pela deformação
permanente. Vários fatores concorrem para uma mistura asfáltica ser estável quanto a esta
propriedade. A seleção dos materiais empregados, tanto agregados quanto ligante asfáltico, são
importantes no comportamento final. É essencial fazer um estudo da composição granulométrica,
de modo que a estrutura granular promova um travamento adequado, com elevada resistência ao
cisalhamento. Entretanto, deve-se ainda haver espaço (vazios) entre estes agregados para a
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introdução de ligante, que por sua vez permitirá coesão entre os agregados e os protegerá dos
problemas de descolamento de película asfáltica (stripping).
Sabe-se que o maior consumo de ligante e maior espessamento de película são bons para a
proteção destes agregados e para a resistência à fadiga por repetição de carga. Porém,
infelizmente, o maior consumo de ligante asfáltico leva a menor resistência à deformação
permanente. Na Figura 1 mostra-se o clássico gráfico de comportamento quanto à estabilidade e
durabilidade de misturas asfálticas em função do teor de ligante asfáltico (Monismith et al.
1989). Esta Figura expressa este antagonismo na resposta das misturas asfálticas com a variação
do teor de asfalto, dificultando a escolha do teor de projeto.
Figura 1 - Variação das propriedades mecânicas e de durabilidade das misturas asfálticas com a
variação do teor de asfalto (modificado a partir de Monismith et al., 1989)
Após seleção de materiais e graduação, a dosagem é, portanto, uma etapa complexa e que requer
estar vinculada tanto ao tráfego a que estará sujeita quanto ao projeto de dimensionamento. Estas
etapas não podem ser desassociadas e não deve haver um projeto único de dosagem, mesmo com
curva granulométrica e agregados pré-definidos. O ligante asfáltico deve ser escolhido
dependendo do clima e das cargas a que estará sujeito. A espessura da camada também é um
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dado essencial para a dosagem, não somente para definição do diâmetro nominal ou do diâmetro
máximo, mas também para a determinação do teor de ligante e do método executivo. As menores
espessuras de projeto provocam perda rápida de temperatura da mistura, temperatura esta que
está relacionada à eficiência e rapidez de compactação para a densificação. Da mesma forma,
apesar de camadas espessas perderem a temperatura mais lentamente e isto facilitar a
compactação, dependendo da espessura e dos equipamentos disponíveis em obra, o fundo da
camada pode ficar mal densificado e ser prejudicial ao desempenho desta camada como um todo.
Em termos de controle em pista, é essencial controlar o grau de compactação, tendo uma faixa
ótima de variação deste indicador. Não se pode admitir baixos grau de compactação devido à
presença de vazios indesejáveis, mas também não se pode aceitar elevados graus de
compactação, principalmente acima de 100%, pois isto mostra que há poucos vazios com ar logo
após a execução das camadas densas, e que a probabilidade de surgimento de exsudações e
trilhas passa a ser maior.
Devido à viscoelasticidade do ligante asfáltico, a temperatura de trabalho também é um fator que
influi significativamente no que se refere à deformação permanente das misturas asfálticas, além
do tipo, frequência e magnitude dos carregamentos. De maneira geral, no caso dos concretos
asfálticos densos, a deformação permanente cresce de forma praticamente exponencial com o
aumento da temperatura (Merighi, 1999). O clima tropical brasileiro, normalmente com altas
temperaturas, pode potencializar estas ocorrências, principalmente se o revestimento foi
executado com ligante asfáltico em excesso ou se este ligante tem alta susceptibilidade térmica,
ou ainda se sua consistência nessas temperaturas elevadas for baixa.
Procura-se trabalhar com alterações no que se refere à granulometria e ao tipo de ligante para
combater o surgimento precoce de deformações permanentes. O emprego de uma granulometria
que propicie um maior embricamento dos grãos tende a aumentar a resistência ao cisalhamento e
reduzir uma potencial deformação permanente (Amaral, 2004; Carvalho, 1999; Momm, 1998).
Por outro lado, este tipo de problema também pode ser minimizado quando do uso de ligantes
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asfálticos mais viscosos ou modificados. Os ligantes asfálticos mais viscosos apresentam menor
penetração, podendo esta ser obtida em função da adição de produtos como a asfaltita, por
exemplo, que aumenta o ponto de amolecimento e diminui a penetração. Por outro lado, os
ligantes modificados por polímeros ou borracha apresentam um retorno elástico em que a
energia de deformação imposta na fase de carregamento é dissipada de maneira mais rápida que
em ligantes convencionais (Marques, 2004; Magalhães, 2004; Bernucci et al., 2002; Taira,
2001).
Contudo, mesmo que a graduação seja atendida para maximizar a resistência ao cisalhamento e
os ligantes sejam mais viscosos ou apresentem rápida recuperação elástica, resta ainda entender
as questões volumétricas das misturas asfálticas: os vazios do agregado mineral e vazios com ar,
além de complementarmente a espessura do filme asfáltico e a espessura da camada
propriamente dita.
A deformação permanente é um fenômeno importante a ser estudado, uma vez que pode trazer
desconforto aos motoristas e ainda causar sérios riscos à segurança dos usuários das vias devido
ao acúmulo de água de chuva e a hidroplanagem sobre a pista.
O estudo dos vazios da mistura asfáltica complementa a pesquisa do afundamento em trilha de
roda, para melhor entender se a deformação permanente ocorreu por consolidação ou por
fluência, embora ambos possam se desenvolver simultaneamente.
Realização da Pesquisa
]Esta pesquisa foi realizada conjuntamente pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
e pela Concessionária Nova Dutra S.A., graças aos Recursos para Desenvolvimento
Tecnológicos (RDT) da ANTT (Agência Nacional de Transportes Terrestres), sendo que outras
propriedades como módulo de resiliência, fadiga e resistência à tração foram estudadas
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conjuntamente pela COPPE/UFRJ e pela Concessionária Nova Dutra S.A., completando a
avaliação de comportamento mecânico.
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2. OBJETIVO
Esta pesquisa teve como principal objetivo estudar a sensibilidade quanto ao teor e ao tipo de
ligante, associada a diferentes agregados e energias de compactação, na formação de trilhas de
roda de misturas asfálticas usualmente empregadas nos serviços de restauração da Rodovia
Presidente Dutra. Dentro deste contexto, buscam-se as melhores combinações de materiais e de
projeto para um bom desempenho do pavimento na condição de tráfego pesado que esta rodovia
possui.
Para tanto, avaliou-se no LTP-EPUSP a deformação permanente de diferentes misturas asfálticas
em simulador de tráfego em laboratório.
Complementarmente determinou-se a variação do volume de vazios das misturas asfálticas de
graduação densa e de graduação descontínua, nas condições antes e após o ensaio no simulador,
para melhor compreender o fenômeno do afundamento em trilha de roda destes materiais.
No caso das misturas asfálticas CPA (Camada Porosa de Atrito ou Mistura Asfáltica Drenante)
foram realizados ensaios de permeabilidade (já que este é um dos requisitos na especificação
européia para este tipo de concreto asfáltico) e de abrasão Cantabro (usualmente exigido para
este material).
Cabe mencionar que dentre as cinco granulometrias a serem avaliadas (segundo o Plano de
Trabalho inicial) havia uma do tipo SMA (Stone Matrix Asphalt). Entretanto, não foi possível
enquadrar os agregados nas especificações deste material, ficando acertada com a
Concessionária a substituição da granulometria SMA pela gap-graded.
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3. MISTURAS ASFÁLTICAS ESTUDADAS E ENSAIOS
REALIZADOS
3.1 Misturas asfálticas estudadas
Para o desenvolvimento desta pesquisa, a Concessionária da Rodovia Presidente Dutra S. A.
procedeu à caracterização dos materiais e à dosagem das misturas asfálticas em seu Centro de
Pesquisas Rodoviárias (CPR).
Com base nestes dados, o LTP-EPUSP realizou os ensaios de deformação permanente,
verificação do volume de vazios, permeabilidade e abrasão Cantabro (estes dois últimos na
pesquisa das misturas asfálticas CPA).
No presente estudo foram avaliados diversos tipos de misturas asfálticas, a partir da combinação
dos seguintes fatores:
• Quatro ligantes asfálticos
o CAP 30-45
o CAP 50-70
o Asfalto modificado por polímero (AMP)
o Asfalto modificado por borracha (AMB);
• Cinco teores de ligante (para verificar se eventuais variações de usina implicariam em
potenciais efeitos quanto à deformação permanente)
o Teor de Projeto (TP)
o TP ± 0,5%
o TP± 0,25%;
• Cinco granulometrias
o 9,5mm (Superpave)
o 12,5mm (Faixa C DNIT)
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o 19,0mm (Superpave)
o Gap-graded (Especificação Caltrans)
o CPA (Faixa Arizona).
O projeto de pesquisa inicial também previa empregar duas energias de compactação, que seriam
equivalentes a 75 e a 90 golpes por face Marshall, para observar se o aumento de energia de
compactação poderia minimizar eventuais problemas de pós-compactação. Entretanto, após a
realização dos primeiros ensaios notou-se que não era possível compactar eficientemente as
misturas asfálticas com o uso de maior energia (90 golpes) na mesa compactadora, por uma
limitação do próprio equipamento, devendo adaptá-lo com vibração para aumentar a energia de
compactação. Algumas misturas, após muitas tentativas, foi possível aumentar a eficiência da
compactação, mas este processo foi abandonado após o início pois não se conseguia sempre
homogeneidade no processo e repetibilidade. Deste modo, este relatório apresenta os resultados
obtidos no início da pesquisa (com 12 misturas asfálticas), quando houve uma tentativa de se
empregar maior energia de compactação. Os demais testes em que se previa o uso de energia
equivalente a 90 golpes foram suprimidos deste estudo.
Por outro lado, foram realizados ensaios complementares que não constam da proposta original
para melhor analisar os resultados obtidos.
Para melhor visualização a Tabela 1 apresenta as misturas asfálticas que foram estudadas nesta
pesquisa.
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Tabela 1 - Misturas asfálticas estudadas
Tipo de mistura Granulometria Tipo de ligante Energia de compactação
Teor de ligante
Graduação densa
9,5mm*
30-45 75 golpes 50-70 90 golpes AMB 75 golpes AMP TP-0,5%
12,5mm*
30-45 75 golpes 50-70 90 golpes TP-0,25% AMB 75 golpes AMP TP
19,0mm*
30-45
75 golpes
50-70 TP+0,25% AMB AMP TP+0,5%
Graduação descontínua Gap-graded AMB 75 golpes
Graduação
aberta CPA AMP 75 golpes
* Tamanho nominal máximo (Segundo Bernucci et al. (2006), o tamanho nominal máximo é a maior abertura de malha da peneira que retém alguma partícula de agregado, mas não mais que 10% em peso. Na Metodologia SHRP-Superpave o tamanho nominal máximo é definido como a abertura de malha de peneira imediatamente maior do que a da primeira peneira a reter mais de 10% do material) CPA = Camada Porosa de Atrito AMB = Asfalto Modificado por Borracha AMP = Asfalto Modificado por Polímero TP = Teor de Projeto
Volume de material testado
Ao final da pesquisa contabilizou-se a preparação de 92 tipos de mistura asfáltica diferentes, que
geraram um total de 276 corpos-de-prova em forma de placa (cada uma com cerca de 11kg).
Assim, para cada configuração de granulometria, tipo e teor de ligante (92 misturas asfálticas)
foram preparados ao menos três corpos-de-prova, sendo que em alguns poucos casos os testes
foram repetidos devido a eventuais problemas (correspondentes a cerca de 15% dos ensaios).
Por fim, calcula-se que foram empregadas mais de 3 toneladas de material neste estudo
laboratorial.
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As usinagens das misturas asfálticas no LTP-EPUSP foram realizadas em equipamento capaz de
misturar até cerca de 15kg de uma única vez (Figura 2), utilizando as temperaturas fornecidas
pelo distribuidor de asfalto e os parâmetros advindos das dosagens da Concessionária
NovaDutra.
Figura 2 - Misturadora asfáltica do LTP-EPUSP
3.2 Ensaios realizados
3.2.1 Deformação permanente em trilha de roda
Após a usinagem das misturas asfálticas, estas eram levadas à mesa compactadora francesa LCP
(idealizada no Laboratoire Central des Ponts et Chaussées da França) para a moldagem das
placas (corpos-de-prova utilizados no ensaio de deformação permanente).
A mesa compactadora LCPC compacta a mistura asfáltica por rolagem (Figura 3), através de
uma sequência de passagens de um pneu padronizado, com pressão variando entre 0,3 e 0,6MPa
(3 e 6 bar), segundo especificação européia EN 12697-33 (2003a).
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Nos casos em que se aumentou a energia de compactação, a pressão do eixo foi incrementada
para alcançar uma energia equivalente a 90 golpes Marshall, porém este tipo de compactação
não é previsto na norma européia.
Figura 3 - Moldagem de uma placa na mesa compactadora francesa
Para cada tipo de mistura asfáltica estudada era compactado um par de placas iguais para serem
submetidos ao ensaio de deformação permanente. Além disso, também foi moldada uma placa
extra de cada concreto asfáltico, para servir de referencial inicial (placa virgem).
Os corpos-de-prova para os ensaios de deformação permanente consistiam de placas com 50 mm
de espessura por 180 mm de largura e 500 mm de comprimento (Figura 4).
Figura 4 - Corpo-de-prova em forma de placa para os ensaios no LTP-EPUSP
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Após a moldagem e esfriamento do par de placas iguais, estas eram submetidas ao simulador de
tráfego tipo LCPC (também do Laboratoire Central des Ponts et Chaussées) para a
determinação do afundamento em trilha de roda, ou deformação permanente (Figura 5), segundo
a norma européia EN 12697-22 (2003b).
Figura 5 - Simulador de tráfego LCP
Este equipamento é composto de um eixo com dois pneus (um para cada placa), com pressão
regulável normalizada em 6bar para este ensaio, e carga regulável normalizada em 5.000N. Estes
pneus passam em contato direto sobre as placas em ciclos (cada um correspondente a uma ida e
uma volta), a uma freqüência de 1 Hz, gerando afundamentos progressivos. Este teste é levado
até 30.000 ciclos e, a fim de impor a condição mais desfavorável e acelerar a obtenção dos
resultados, o mesmo é realizado a 60ºC.
Antes de ser iniciada a simulação de tráfego é lida a condição inicial (ciclo zero) e,
posteriormente ao longo do ensaio vão sendo medidos os afundamentos após 100, 300, 1.000,
3.000, 10.000 e 30.000 ciclos (Figura 6).
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Figura 6 - Medida de afundamento no simulador de tráfego
Sob estas condições é possível prever uma situação de deformação permanente que ocorreria
após cerca de alguns anos em campo, dependendo das condições de tráfego, número de
solicitações e clima a que estará sujeito o pavimento.
Segundo as recomendações européias, a porcentagem máxima de afundamento em trilha de roda
em revestimentos asfálticos sujeitos a tráfego pesado deve ser de 5% após 30.000 ciclos no
simulador de tráfego francês.
No Brasil tem-se procurado estabelecer o limite de 5% aos 30.000 ciclos para concretos
asfálticos submetidos a tráfego pesado para as condições prevalecentes no país, devido seu clima
ser desfavorável quanto à deformação permanente. Este limite vem sendo utilizado desde 1994
no LTP-EPUSP, desde que os primeiros testes foram feitos com o simulador de maneira pioneira
no Brasil.
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3.2.2 Variação do volume de vazios
Na determinação da variação do volume de vazios foram empregados corpos-de-prova extraídos
de uma placa virgem (condição inicial de vazios) e de uma placa já submetida aos 30.000 ciclos
do simulador de tráfego (condição após deformação permanente).
Inicialmente no LTP-EPUSP eram extraídos quatro corpos-de-prova no formato Marshall da
placa virgem (4 polegadas de diâmetro e 5 cm de altura) e dois corpos-de-prova de mesmas
dimensões da placa após o simulador, segundo esquemas apresentados na Figura 7.
(a)
(b)
Figura 7 - Esquema de extração de corpos-de-prova inicialmente adotada no LTP-EPUSP, nas condições de placa virgem (a) e após o simulador (b), respectivamente
Entretanto, algumas pesquisas posteriores no LTP-EPUSP mostraram que o uso de um único
corpo-de-prova extraído, com dimensões maiores que o Marshall, seria mais representativo na
determinação do volume de vazios.
Assim, passou-se a trabalhar com este sistema, extraindo-se um único corpo-de-prova central
(Figura 8) de uma placa virgem e outro de uma placa já submetida ao simulador.
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Figura 8 - Esquema de extração de corpo-de-prova único posteriormente adotado no LTP-
EPUSP
Em seguida, a determinação do volume de vazios era feita por pesagem hidrostática (Figura 9),
como especificado pelas normas AASHTO T166 (2007) e ASTM D3203 (2005). No caso das
misturas de graduação aberta CPA, os corpos-de-prova foram envoltos em parafina antes da
pesagem submersa.
Figura 9 - Pesagem hidrostática de corpo-de-prova único extraído de placa
Corpo-de-prova extraído
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O cálculo da variação do volume de vazios é realizado segundo a expressão (1):
Variação de VV = 100*VVinicial
VVfinal)(VVinicial− (1)
Sendo: VVinicial = Volume de vazios na condição inicial;
VVfinal = Volume de vazios depois do ensaio no simulador.
3.2.3 Permeabilidade das misturas de graduação aberta
Segundo Bernucci et al. (2006), um revestimento asfáltico executado com CPA é responsável
pela coleta da água de chuva para o seu interior e é capaz de promover uma rápida percolação da
mesma devido à sua elevada permeabilidade. Deste modo, se faz importante a verificação desta
propriedade quando no estudo deste tipo de concreto asfáltico, como requer a norma européia
EN 13108-7 (2006).
Nesta pesquisa, embora não previsto no escopo inicial, foram incluídos ensaios de medida de
permeabilidade no CPA, única mistura permeável neste estudo, uma vez que esta mistura tem
como uma de suas características mais importantes esta propriedade e não propriamente as
deformações permanentes. Os ensaios de permeabilidade das misturas asfálticas tipo CPA foram
realizados no LTP-EPUSP, utilizando-se de um permeâmetro concebido e confeccionado
especialmente para este fim. A Figura 10 mostra o permeâmetro do LTP-EPUSP em
funcionamento.
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Figura 10 - Equipamento do LTP-EPUSP para ensaio de permeabilidade
Para tanto, foram empregados corpos-de-prova tipo Marshall extraídos de uma placa virgem
(condição inicial de vazios) e também de uma placa após 30.000 ciclos do simulador de tráfego
(condição após deformação permanente).
Em linhas gerais, o ensaio de permeabilidade consiste em:
• Posicionar o corpo de prova tipo Marshall no interior do permeâmetro;
• Pressurizar a membrana interna do permeâmetro para que as laterais do corpo de prova
fiquem vedadas e garantam que o escoamento ocorra somente na direção vertical;
• Liberar o fluxo de água pelo sistema, observando se o escoamento é laminar, e aguardar
sua estabilização;
• Medir a coluna d’água e coletar a água que sai do permeâmetro dentro de um intervalo de
tempo cronometrado.
O coeficiente de permeabilidade do corpo de prova pode ser obtido por meio da expressão (2):
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(2)
Sendo:
Q = vazão de saída do permeâmetro;
L = altura do corpo de prova;
A = área da superfície do corpo de prova;
h = altura da coluna d’água.
Já a variação da permeabilidade de uma determinada mistura asfáltica é dada pela expressão (3):
Variação de permeabilidade = 100*Perm
)Perm(Perm
inicial
finalinicial − (3)
Sendo:
Perminicial = Permeabilidade na condição inicial;
Permfinal = Permeabilidade depois do ensaio no simulador.
A especificação européia EN 12697-19 (2004), que trata de permeabilidade de corpos-de-prova
de misturas asfálticas, menciona que a permeabilidade vertical usualmente fica entre 0,5×10-3m/s
e 3,5×10-3m/s.
3.2.4 Abrasão Cantabro das misturas de graduação aberta
Segundo Bernucci et al. (2006) um teste fundamental a ser realizado com misturas CPA é o
desgaste por abrasão Cantabro. Este ensaio possui especificação do DNIT sob número ME-
383/99.
Inicialmente foram realizados ensaios de abrasão Cantabro no CPR NovaDutra, dentro do
programa de dosagem da mistura asfáltica CPA. Posteriormente, também foram feitos ensaios no
LTP-EPUSP, mas utilizando corpos-de-prova extraídos das placas para fins de comparação com
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os resultados iniciais, sendo um corpo-de-prova de uma placa virgem (condição inicial de
vazios) e outro de uma placa após 30.000 ciclos do simulador de tráfego (condição após
deformação permanente).
A Figura 11 mostra o equipamento do LTP-EPUSP para experimento de desgaste Cantabro.
Figura 11 - Equipamento do LTP-EPUSP para ensaio de desgaste Cantabro
A especificação européia EN 13108-7 (2006), que trata de misturas asfálticas drenantes,
menciona que a perda de massa máxima na abrasão Cantabro deve ser de 20%.
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4. MISTURAS ASFÁLTICAS DE GRADUAÇÃO
DENSA
4.1 Agregados
Os agregados pétreos utilizados com as misturas asfálticas de graduação densa eram de origem
granítica e foram obtidos na Pedreira Santa Isabel (SP).
A Tabela 2 apresenta as composições de agregados utilizadas nos projetos das misturas asfálticas
densas, a Tabela 3 mostra a granulometria obtida e a Figura 12 ilustra suas curvas de
distribuição.
Tabela 2 - Composição de agregados das misturas asfálticas de graduação densa Tipo de material Porcentagem [%]
9,5mm 12,5mm 19,0mm Brita 1” - - 32,0 Brita ½” - 25,0 - Pedrisco 40,0 30,0 27,0
Pó-de-pedra 38,5 33,5 25,5 Areia Artificial 20,0 10,0 14,0
Cal CH-I 1,5 1,5 1,5
Tabela 3 – Granulometria obtidas nas misturas asfálticas de graduação densa Peneira Abertura [mm] Porcentagem obtida [%]
9,5mm 12,5mm 19,0mm 1” 25,4 100 100 100
3/4" 19,1 100 100 99 1/2" 12,7 100 96 78 3/8” 9,52 99 80 72
4 4,75 65 49 46 8 2,36 38 - -
10 2,0 - 28 23 40 0,42 - 18 15 80 0,18 - 14 12
200 0,075 9,3 8,1 7,1
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0
20
40
60
80
100
0,0 0,1 1,0 10,0 100,0abertura das peneiras [mm]
Porc
enta
gem
pas
sant
e [%
] 9,5mm Superpave12,5mm Faixa C DNIT19,0mm Superpave
Figura 12 - Curvas granulométricas das misturas asfálticas de graduação densa
4.2 Ligantes asfálticos
Com as misturas asfálticas densas foram empregados quatro tipos de ligantes asfálticos:
CAP 30-45;
CAP 50-70;
Asfalto modificado por borracha (AMB), tipo AB8;
Asfalto modificado por polímero SBS (AMP).
A Tabela 4 e a Tabela 5 apresentam os limites admissíveis quanto a algumas propriedades de
ligantes convencionais e modificados, respectivamente, segundo a Agência Nacional de
Petróleo, Gás e Biocombustíveis (ANP).
Tabela 4 – Limites da ANP quanto à caracterização dos ligantes asfálticos 30-45 e 50-70 Limites
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(ANP 2005) Características Unidade CAP 30-45 CAP 50-70
Penetração (100g, 5s, 25ºC) 0,1 mm 30 a 45 50 a 70 Ponto de amolecimento, mín. ºC 52 46
Viscosidade Saybolt-Furol
a 135ºC, mín. s
141 192 a 150º, mín. 50 90
a 177ºC 30 a 150 40 a 150
Viscosidade Brookfield
a 135ºC, mín. cP
274 374 a 150º, mín. 112 203
a 177ºC 57 a 285 76 a 285
Tabela 5 - Limites da ANP quanto à caracterização dos ligantes asfálticos AMB e AMP Limites
(ANP 2008) Características Unidade AMB (AB 8) AMP (65/90)
Penetração (100g, 5s, 25ºC) 0,1 mm 30-70 40-70 Ponto de amolecimento, mín. ºC 50 65
Viscosidade Brookfield
a 135ºC, mín.
cP
- 3000 a 150º, mín. - 2000
a 175ºC 800 a 2000 - a 177ºC - 1000
Recuperação elástica [%] 50 90
Os resultados obtidos na caracterização dos ligantes utilizados com as misturas de graduação
densa são apresentados na Tabela 6.
Tabela 6 - Caracterização dos ligantes asfálticos empregados nas misturas asfálticas de graduação densa
Penetração (0,1mm)
Ponto de Amolecimento
[ºC]
Viscosidade Recuperação Elástica
[%] 135ºC 150ºC 177ºC
CAP 30-45 46 54 223s 100s 38s - CAP 50-70 52 51 185s 88s 33s -
AMB (Ecoflex B) 59 58 - - 1585cP 69 AMP (Stylink) 61 72 - - 125s 78
Por meio da Tabela 6 é possível observar que apesar da classificação distinta dos ligantes 30-45
e 50-70, os mesmos apresentaram valores de penetração e ponto de amolecimento bastante
próximos.
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4.3 Dosagem das misturas asfálticas de graduação densa
A dosagem das misturas asfálticas densas estudadas neste trabalho foi desenvolvida pela
Concessionária Nova Dutra, sendo empregado o método de dosagem Marshall com 75 golpes
por face, cujos parâmetros obtidos são apresentados na Tabela 7.
Tabela 7 - Parâmetros obtidos na dosagem Marshall das misturas asfálticas de graduação densa, para 75 golpes por face Marshall
Granulometria Ligante TP [%]
VV [%]
DMT [g/cm3]
DAp [g/cm3]
VAM [%]
VCB [%]
RT [MPa]
9,5mm 30-45
5,2 4,1 2,566 2,461 15,9 74,4 2,42 12,5mm 4,7 3,9 2,594 2,493 13,9 71,9 2,19 19,0mm 4,5 4,0 2,588 2,485 14,1 71,7 2,39 9,5mm
50-70 5,2 3,9 2,561 2,460 15,9 75,3 1,98
12,5mm 4,4 4,0 2,588 2,484 13,9 71,1 1,91 19,0mm 4,2 4,0 2,594 2,491 13,7 70,8 2,05 9,5mm
AMB 5,8 4,1 2,530 2,426 16,9 75,6 1,41
12,5mm 5,8 4,0 2,532 2,430 17,3 76,8 1,41 19,0mm 5,5 4,0 2,547 2,445 16,5 75,7 1,31 9,5mm
AMP 5,0 4,1 2,559 2,456 15,9 74,6 1,81
12,5mm 4,5 3,8 2,579 2,481 14,4 73,4 1,74 19,0mm 4,6 3,9 2,570 2,470 14,8 73,6 1,43
TP = Teor “ótimo” de Projeto VV = Volume de vazios DMT = Densidade Máxima Teórica DAp = Densidade Aparente da mistura compactada VAM = Vazios do Agregado Mineral VCA = Vazios cheios de Asfalto RT = Resistência à Tração por Compressão Diametral
Cabe mencionar que as misturas com asfalto modificado por borracha em geral requerem maior
teor de ligante em projeto, porém este fato não se reflete no aumento da deformação permanente,
pois a viscosidade do ligante, aliada à recuperação elástica do mesmo, em geral levam a uma
maior resistência ao afundamento em trilha de roda.
Por fim, a Tabela 8 mostra os teores obtidos na dosagem das misturas em que a energia de
compactação foi aumentada dos equivalentes 75 para 90 golpes.
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Tabela 8 - Parâmetros obtidos na dosagem Marshall das misturas asfálticas de graduação densa, para 90 golpes por face Marshall
Granulometria Ligante TP [%]
VV [%]
DMT [g/cm3]
DAp [g/cm3]
VAM [%]
VCB [%]
RT [MPa]
9,5mm 30-45 5,6 4,0 2,560 2,459 16,4 63,8 Não obtido 12,5mm 4,65 3,9 2,601 2,500 13,5 71,1 1,76 9,5mm 50-70 4,8 4,0 2,570 2,467 15,4 73,8 2,06
12,5mm 4,2 3,9 2,591 2,491 13,5 71,3 1,94 TP = Teor “ótimo” de Projeto VV = Volume de vazios DMT = Densidade Máxima Teórica DAp = Densidade Aparente da mistura compactada VAM = Vazios do Agregado Mineral VCA = Vazios cheios de Asfalto RT = Resistência à Tração por Compressão Diametral
4.4 Resultados de deformação permanente em trilha de roda
Da Figura 13 à Figura 18 são ilustradas as deformações permanentes obtidas em função do tipo e
do teor de ligante das misturas asfálticas densas estudadas nesta pesquisa.
Na Figura 13, são plotados todos os resultados obtidos para as misturas contínuas, tipo concreto
asfáltico, com 9,5mm de diâmetro máximo, com os quatro tipos de ligantes testados, nos cinco
teores de pesquisa, usando a energia Marshall 75 golpes por face do corpo-de-prova, como
recomenda o método de dosagem para tráfego pesado.
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9,5mm Superpave – 75 golpes
0,0
3,0
6,0
9,0
12,0
15,0D
efor
maç
ão p
erm
anen
te a
pós 3
0.00
0 ci
clos
[%]
TP-0,5% TP-0,25% TP TP+0,25% TP+0,5%
30-4550-70AMPAMB
4,7%
4,
7%
4,5%
5,
3%
4,95
%
4,95
%
4,75
%
5,55
%
5,2%
5,
2%
5,0%
5,
8%
5,45
%
5,45
%
5,25
%
6,05
%
5,7%
5,
7%
5,5%
6,
3%
30-45 5,3 5,3 5,5 6,0 6,650-70 9,5 7,7 10,8 9,8 14,2AMP 3,6 3,0 3,6 4,0 5,1AMB 3,0 3,3 3,4 3,5 3,8
TP-0,5% TP-0,25% TP TP+0,25% TP+0,5%
Figura 13 - Deformação permanente das misturas asfálticas densas com diâmetro máximo
nominal 9,5mm Superpave, compactadas com energia equivalente a 75 golpes
Observa-se na Figura 13 que, no caso das misturas asfálticas 9,5mm (75 golpes), as deformações
permanentes mais expressivas ocorreram quando foi utilizado CAP 50-70. Os concretos
asfálticos com CAP 30-45 também mostraram deformações acima do limite de 5,0% para tráfego
pesado, embora não tenham excedido expressivamente este valor para o teor de projeto. Para o
caso da Rodovia Presidente Dutra, não seria recomendável o uso do CAP 50-70; o CAP 30-45,
por sua vez, poderia ser empregado desde que fossem empregados ligantes deste tipo com maior
consistência que aquele usado nesta pesquisa. Salienta-se que há um aumento significativo de
deformação permanente para excesso de ligante em relação ao ótimo, para ambos casos,
principalmente para CAP 50-70.
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Por outro lado, as misturas com asfalto modificado por polímero SBS e por borracha obtiveram
bom comportamento ao afundamento em trilha de roda, além de não se mostrarem
significativamente sensíveis ao aumento do teor de ligante; tendo-se em mente que usualmente
no Brasil existe uma variação aceitável em usina como sendo de ± 0,3% de ligante, o acréscimo
ou a diminuição da quantidade de asfalto nestes casos não afetaria notavelmente a deformação
permanente, nestas configurações de mistura.
Na Figura 14 apresentam-se os resultados de deformação permanente para misturas com maior
energia de compactação, para os ligantes CAP 50-70 e CAP 30-45.
9,5mm Superpave – 90 golpes
0,0
3,0
6,0
9,0
12,0
15,0
Def
orm
ação
per
man
ente
apó
s 30
.000
cic
los [
%]
TP-0,25% TP TP+0,25%
30-45
50-70
5,
35%
4,55
%
5,6%
4,8%
5,
85%
5,05
%
30-45 5,5 5,8 5,950-70 4,4 4,9 4,5
TP-0,25% TP TP+0,25%
Figura 14 - Deformação permanente das misturas asfálticas densas com diâmetro máximo
nominal 9,5mm Superpave, compactadas com energia equivalente a 90 golpes
Comparando-se os dados obtidos na Figura 14 e na Figura 13, observa-se que a tentativa de
aumentar a energia de compactação do que seria equivalente aos 75 golpes para 90 golpes não
surtiu o efeito desejado, uma vez que as deformações permanentes não se alteraram para o caso
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das misturas com CAP 30-45. No entanto, o teor de projeto recomendado como ótimo para 90
golpes é 0,4% maior que o teor para 75golpes, o que não procede, uma vez que teoricamente o
teor deveria ser inferior devido ao aumento de energia. No caso do CAP 50-70, o teor de projeto
para 90 golpes foi reduzido em 0,6% em relação à energia de 75 golpes. Embora siga a tendência
esperada, esta redução é muito grande para este aumento de energia. O uso de pouco ligante
resulta em uma mistura muito pobre e propensa à desagregação.
A Figura 15 mostra os resultados obtidos para os concretos asfálticos com 12,5 mm de diâmetro
nominal máximo, para os quatro tipos de ligantes testados, nos cinco teores de pesquisa, usando
a energia Marshall 75 golpes por face do corpo-de-prova.
12,5mm Faixa C DNIT – 75 golpes
0,0
3,0
6,0
9,0
12,0
15,0
Def
orm
ação
per
man
ente
apó
s 30.
000
cicl
os [%
]
TP-0,5% TP-0,25% TP TP+0,25% TP+0,5%
30-4550-70AMPAMB
4,2%
3,
9%
4,0%
5,
3%
4,45
%
4,15
%
4,25
%
5,55
%
4,7%
4,
4%
4,5%
5,
8%
4,95
%
4,65
%
4,75
%
6,05
%
5,2%
4,
9%
5,0%
6,
3%
30-45 5,4 5,3 5,6 7,5 9,150-70 5,3 5,3 5,5 6,5 8,1AMP 3,7 4,0 3,9 5,2 5,5AMB 3,3 4,4 3,6 5,2 6,5
TP-0,5% TP-0,25% TP TP+0,25% TP+0,5%
Figura 15 - Deformação permanente das misturas asfálticas densas com diâmetro máximo
nominal 12,5mm Faixa C DNIT, compactadas com energia equivalente a 75 golpes
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Com a granulometria alterada para um diâmetro máximo nominal de 12,5mm, as misturas com
ligantes convencionais 30-45 e 50-70 mostraram valores de deformação permanente bastante
semelhantes até o teor de projeto e, a partir daí, os concretos asfálticos com 30-45 foram mais
sensíveis ao afundamento em trilha de roda. Este comportamento pode ser explicado pelo
aumento de 0,3% de teor de ligante para CAP 30-45 em relação ao CAP 50-70 no teor de
projeto. Ressalta-se que para a Superpave de 9,5mm os teores de projeto deram iguais. Neste
caso, de 12,5mm de diâmetro nominal, o aumento de 0,3% de um em relação ao outro não
corresponde ao esperado. Assim, deveria analisar com um aumento de ligante para o teor de
projeto da mistura com CAP 50-70. Isto foi feito e é apresentado na Figura 15 (b), com
translação dos resultados em +0,25% para o CAP 50-70. Em todos os casos, a deformação
permanente ficou acima do limite aceitável de 5%, não sendo aconselhável seu uso na Rodovia
Presidente Dutra nestas configurações de mistura. Dependendo da viscosidade do CAP 30-45,
estes valores podem se reduzir. Pode-se igualmente corrigir um pouco a graduação de maneira a
reduzir a deformação permanente.
Já as misturas com asfalto modificado por polímero SBS e por borracha se mostraram mais
resistentes à deformação permanente, apresentando valores de afundamento dentro do limite
aceitável em misturas que continham teores de ligante até os de projeto. Acima deste último,
nota-se que o acréscimo de asfalto causa deformações permanentes maiores do que o limite
recomendável, mesmo dentro do que é usualmente aceitável em usina (+0,3%). Da mesma forma
a análise dos teores mostra um teor excessivo nas misturas com asfalto borracha. Para melhorar a
correspondência de análise, foi feita uma translação de resultados reduzindo o teor em 0,5% para
ser compatível com os teores da mistura de 9,5mm – Figura 16.
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Def
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s 30
.000
cic
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%]
30-4550-70AMPAMB
30-45 5,4 5,3 5,6 7,5 9,150-70 5,3 5,5 6,5 8,1AMP 3,7 4,0 3,9 5,2 5,5AMB 3,3 4,4 3,6
TP-0,5% TP-0,25% TP TP+0,25% TP+0,5%
Figura 16. Deformação permanente corrigida das misturas asfálticas densas com diâmetro
máximo nominal 12,5mm Faixa C DNIT, compactadas com energia equivalente a 75 golpes
A Figura 17 mostra os resultados com o aumento de energia de compactação de 75 golpes para
90 golpes.
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12,5mm Faixa C DNIT – 90 golpes
0,0
3,0
6,0
9,0
12,0
15,0D
efor
maç
ão p
erm
anen
te a
pós
30.0
00 c
iclo
s [%
]
TP-0,25% TP TP+0,25%
30-45
50-70
4,
4%
3,
95%
4,65
%
4,
2%
4,
9%
4,
45%
30-45 4,3 5,5 6,150-70 3,3 4,0 4,4
TP-0,25% TP TP+0,25%
Figura 17 - Deformação permanente das misturas asfálticas densas com diâmetro máximo
nominal 12,5mm Faixa C DNIT, compactadas com energia equivalente a 90 golpes
Segundo a Figura 17 as misturas com CAP 30-45 se mostraram mais suscetíveis à deformação
permanente que aquelas com CAP 50-70, todas compactadas com energia equivalente a 90
golpes, com estas configurações de agregados.
Neste caso, esperava-se que o ligante mais consistente (30-45) gerasse misturas que
apresentassem melhores resultados em termos de afundamento em trilha de roda do que aquelas
que foram preparadas com o asfalto menos consistente (50-70). A redução de ligante para a CAP
50-70 em relação ao teor de projeto da mistura com CAP 30-45 é novamente muito expressiva,
não sendo justificada.
A Figura 18 mostra os resultados obtidos para os concretos asfálticos com 19,0 mm de diâmetro
nominal máximo, para os quatro tipos de ligantes testados, nos cinco teores de pesquisa, usando
a energia Marshall 75 golpes por face do corpo-de-prova
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19,0mm Superpave – 75 golpes
0,0
3,0
6,0
9,0
12,0
15,0D
efor
maç
ão p
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te a
pós 3
0.00
0 ci
clos
[%]
TP-0,5% TP-0,25% TP TP+0,25% TP+0,5%
30-4550-70AMPAMB
4,0%
3,
7%
4,1%
5,
0%
4,25
%
3,95
%
4,35
%
5,25
%
4,5%
4,
2%
4,6%
5,
5%
4,75
%
4,45
%
4,85
%
5,75
%
5,0%
4,
7%
5,1%
6,
0%
30-45 5,6 5,7 5,9 6,0 7,350-70 4,9 7,0 6,9 6,7 7,9AMP 3,4 4,9 5,0 4,4 5,7AMB 4,3 5,0 4,5 6,2 5,8
TP-0,5% TP-0,25% TP TP+0,25% TP+0,5%
Figura 18 - Deformação permanente das misturas asfálticas densas com diâmetro máximo
nominal 19,0mm Superpave, , compactadas com energia equivalente a 75 golpes
De acordo com a Figura 18 as misturas com CAP 50-70 se mostraram mais sensíveis à
deformação permanente que as misturas com CAP 30-45, em função do teor de ligante. Todas as
misturas se apresentaram afundamentos em trilha de roda maiores do que o limite aceitável de
5%. Com estas graduações de materiais, tais misturas não são recomendadas para aplicação na
Via Dutra.
Novamente neste caso, a mistura com CAP 50-70 sofreu redução de 0,3% de ligante em relação
à mistura com CAP 30-45, o que para as viscosidades de ligante utilizado, o projeto não procede.
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Já os concretos asfálticos com ligante modificado por polímero SBS e por borracha mostraram
comportamento melhor à deformação permanente. No caso das misturas com polímero, o
potencial para afundamento em trilha de roda não foi significativo até um acréscimo de 0,25%
no teor de ligante. Por outro lado, as misturas com borracha tiveram bom comportamento à
deformação permanente até o teor de projeto, não sendo recomendados concretos asfálticos com
quantidade de asfalto acima deste.
Por fim, a Figura 19 apresenta todos os resultados de deformação permanente obtidos com as
misturas compactadas com energia equivalente a 75 golpes.
Misturas de graduação densa compactadas com energia de 75 golpes
0,0
3,0
6,0
9,0
12,0
15,0
Def
orm
ação
per
man
ente
apó
s 30.
000
cicl
os [%
]
TP-0,5% TP-0,25% TP TP+0,25% TP+0,5%
30-45 9,5mm 30-45 12,5mm 30-45 19,0mm50-70 9,5mm 50-70 12,5mm 50-70 19,0mmAMP 9,5mm AMP 12,5mm AMP 19,0mmAMB 9,5mm AMB 12,5mm AMB 19,0mm
– – – Limite de deformação permanente recomendável para vias de tráfego pesado no Brasil (5%)
Figura 19 - Deformação permanente das misturas asfálticas de graduação densa, compactadas com energia equivalente a 75 golpes
De maneira geral, a Figura 19 mostra que, para todos os casos estudados de misturas de
graduação densa em energia de compactação equivalente a 75 golpes Marshall, as misturas com
CAP 50-70 são as mais suscetíveis ao afundamento em trilha de roda, principalmente com o
incremento do teor de ligante e com o menor diâmetro máximo.
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Comparando-se os dois tipos de asfalto convencional no Brasil (50-70 e 30-45), os concretos
asfálticos com ligante 30-45 apresentaram melhor comportamento quanto à deformação
permanente, embora com valores geralmente acima do recomendável. Ressalta-se novamente
que os ligantes testados possuem características similares, o que não possibilita realçar as
diferenças de propriedades.
Por outro lado, as misturas com asfaltos modificados tiveram bom comportamento à deformação
permanente, principalmente quando com teores de ligante até o de projeto. De modo geral, pode-
se dizer que as misturas com polímero se mostraram ligeiramente mais resistentes que aquelas
com borracha. Aceitam em geral um acréscimo de teor sem risco. No caso das misturas com
asfalto-borracha, os teores de ligante são muito elevados e, acredita-se, que devam ser reduzidos.
A Figura 20 mostra os valores observados nos concretos asfálticos quando foi utilizada energia
de compactação equivalente a 90 golpes.
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Misturas de graduação densa compactadas com energia de 90 golpes
0,0
3,0
6,0
9,0
12,0
15,0
Def
orm
ação
per
man
ente
apó
s 30.
000
cicl
os [%
]
TP-0,25% TP TP+0,25%
30-45 9,5mm 30-45 12,5mm
50-70 9,5mm 50-70 12,5mm
– – – Limite de deformação permanente recomendável para vias de tráfego pesado no Brasil (5%)
Figura 20 - Deformação permanente das misturas asfálticas de graduação densa, compactadas com energia equivalente a 90 golpes
Segundo a Figura 20, as misturas com CAP 50-70 tiveram melhor comportamento à deformação
permanente quando em comparação com os concretos asfálticos com CAP 30-45,
independentemente da granulometria. Entretanto, como mencionado anteriormente, acredita-se
que a compactação com energia equivalente a 90 golpes não tenha ocorrido de maneira eficiente.
Para fins comparativos, a Figura 21 apresenta os resultados de afundamento em trilha de roda
das misturas asfálticas que foram submetidas à compactação com energia de 75 e 90 golpes, nos
teores de projeto e suas variações de ±0,25%.
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Misturas de graduação densa compactadas com energia de 75 e 90 golpes
0,0
3,0
6,0
9,0
12,0
15,0
Def
orm
ação
per
man
ente
apó
s 30.
000
cicl
os [%
]
TP-0,25% TP TP+0,25%
30-45 9,5mm 75g 30-45 9,5mm 90g30-45 12,5mm 75g 30-45 12,5mm 90g50-70 9,5mm 75g 50-70 9,5mm 90g50-70 12,5mm 75g 50-70 12,5mm 90g
– – – Limite de deformação permanente recomendável para vias de tráfego pesado no Brasil (5%)
Figura 21 - Deformação permanente das misturas asfálticas de graduação densa com ligantes convencionais, compactadas com energia equivalente a 75 e 90 golpes
Embora em quase todos os casos da Figura 21 tenha havido uma certa melhoria quanto à
deformação permanente quando houve incremento da energia de compactação, nem sempre
parece ter havido significativo aumento da resistência à deformação permanente; aparentemente
houve maior dificuldade em se impor maior energia de compactação nas misturas com CAP 30-
45, possivelmente devido a uma limitação do equipamento. Neste caso, parece que o gasto
energético necessário para se tentar impor um maior grau de compactação não se refletiria em
níveis de afundamento em trilha de roda abaixo do máximo recomendável.
De qualquer modo, o estudo dos vazios, que será abordado posteriormente, poderá
complementar esta análise.
4.5 Resultados de volume de vazios
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Da Tabela 9 à Tabela 13 são apresentados os resultados de volume de vazios obtidos com os
corpos-de-prova extraídos das placas de misturas asfálticas nas condições antes e após a
deformação permanente (inicial e final), bem como suas respectivas variações. Além disso, a
Tabela também reapresenta as deformações permanentes obtidas em cada caso para comparação
dos resultados.
A Tabela 9 mostra os resultados obtidos para o concreto asfáltico com 9,5mm de diâmetro
nominal máximo.
Tabela 9 - Volume de vazios das misturas asfálticas densas com diâmetro máximo nominal
9,5mm Superpave, compactadas com energia equivalente a 75 golpes
Tipo de ligante Teor de ligante VVinicial
[%] VVfinal
[%] Variação VV
[%]
Deformação permanente
[%]
30-45
4,7% (TP-0,5%) 7,9 6,9 12,7 5,3 4,95% (TP-0,25%) 8,3 5,6 32,5 5,3 5,2% (TP) 6,5 5,7 12,3 5,5 5,45% (TP+0,25%) 5,1 4,5 11,8 6,0 5,7% (TP+0,5%) 4,1 * * 6,6
50-70
4,7% (TP-0,5%) 8,1 6,0 25,9 9,5 4,95% (TP-0,25%) 7,8 5,7 26,9 7,7 5,2% (TP) 7,0 4,7 32,9 10,8 5,45% (TP+0,25%) 6,1 3,8 37,7 9,8 5,7% (TP+0,5%) 5,1 3,3 35,3 14,2
AMP
4,5% (TP-0,5%) 7,6 7,0 7,9 3,6 4,75% (TP-0,25%) 7,3 5,8 20,5 3,0 5,0% (TP) 6,3 5,4 14,3 3,6 5,25% (TP+0,25%) 6,0 5,6 6,7 4,0 5,5% (TP+0,5%) 4,7 4,2 10,6 5,1
AMB
5,3% (TP-0,5%) 7,7 6,5 15,6 3,0 5,55% (TP-0,25%) 6,0 5,8 3,3 3,3 5,8% (TP) 5,9 5,1 13,6 3,4 6,05% (TP+0,25%) 5,7 4,2 26,3 3,5 6,3% (TP+0,5%) 3,8 3,8 0 6,3
* Provavelmente ocorreu problema no ensaio, resultando em valor errôneo. Resultado a ser desprezado.
A Tabela 9 mostra a redução de vazios que ocorre com o aumento do teor de ligante nas placas
“virgens”. Após os afundamentos, os volumes de vazios tendem a ser reduzidos em relação ao
inicial. Observa-se que a maior redução de vazios se dá para as misturas com ligante CAP 50-70,
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devido à maior deformação permanente. As reduções de vazios para as misturas com excesso de
ligante, embora possam não ser em valor absoluto muito expressiva, há um reacomodamento de
agregados e fluência, com compensação de massa lateralmente, e elevação vertical. Ou seja, às
vezes, a redução de volume de vazios pode não parecer significativa, mas acompanha um
elevado afundamento por fluência.
A Tabela 10 mostra a redução de vazios nas placas onde a compactação foi feita inicialmente
com maior energia.
Tabela 10 - Volume de vazios das misturas asfálticas densas com diâmetro máximo nominal 9,5mm Superpave, compactadas com energia equivalente a 90 golpes
Tipo de ligante Teor de ligante VVinicial
[%] VVfinal
[%] Variação VV
[%]
Deformação permanente
[%]
30-45 5,35% (TP-0,25%) 5,7 4,7 17,5 5,5 5,6% (TP) 5,3 4,3 18,9 5,8 5,85% (TP+0,25%) 3,0 2,9 3,3 5,9
50-70 4,55% (TP-0,25%) 7,8 7,2 7,7 4,4 4,8% (TP) 6,5 5,7 12,3 4,9 5,05% (TP+0,25%) 6,0 5,3 11,7 4,5
Neste caso, o volume de vazios é inferior às placas compactadas com menor energia, o que era
de ser esperar devido ao aumento de esforço em aproximar as partículas. O volume de vazios
diferente das misturas asfálticas com CAP 50-70 (6,5% inicial) para com CAP 30-45 (5,3%)
explicam em parte os maiores afundamentos na mistura com asfalto mais viscoso.
Na Tabela 11 apresentam-se os resultados obtidos para o concreto asfáltico com 12,5mm de
diâmetro nominal máximo.
Tabela 11 - Volume de vazios das misturas asfálticas densas com diâmetro máximo nominal 12,5mm Superpave, compactadas com energia equivalente a 75 golpes
Tipo de ligante Teor de ligante VVinicial
[%] VVfinal
[%] Variação VV
[%]
Deformação permanente
[%]
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30-45
4,2% (TP-0,5%) 7,1 6,1 14,1 5,4 4,45% (TP-0,25%) 6,5 4,8 26,2 5,3 4,7% (TP) 5,9 4,3 27,1 5,6 4,95% (TP+0,25%) 4,6 3,3 28,3 7,5 5,2% (TP+0,5%) 3,6 2,5 30,6 9,1
50-70
3,9% (TP-0,5%) 7,6 6,6 13,2 5,3 4,15% (TP-0,25%) 7,2 5,8 19,4 5,3 4,4% (TP) 5,7 4,3 24,6 5,5 4,65% (TP+0,25%) 5,0 3,7 26,0 6,5 4,9% (TP+0,5%) 3,8 2,6 31,6 8,1
AMP
4,0% (TP-0,5%) 6,9 6,4 7,2 3,7 4,25% (TP-0,25%) 6,3 5,7 9,5 4,0 4,5% (TP) 5,3 5,0 5,7 3,9 4,75% (TP+0,25%) 5,6 4,7 16,1 5,2 5,0% (TP+0,5%) 4,8 4,0 16,7 5,5
AMB
5,3% (TP-0,5%) 6,8 5,9 13,2 3,3 5,55% (TP-0,25%) 6,1 4,2 31,1 4,4 5,8% (TP) 5,6 3,2 42,9 3,6 6,05% (TP+0,25%) 4,4 3,6 18,2 5,2 6,3% (TP+0,5%) 2,9 1,8 37,9 6,5
Como nas misturas com 9,5mm de diâmetro nominal máximo, o volume de vazios é inferior às
placas compactadas com menor energia, o que era de ser esperar devido ao aumento de esforço
em aproximar as partículas.
Apresentam-se na Tabela 12 os resultados de volume de vazios iniciais e após deformação para
as misturas compactadas com o emprego de maior energia.
Tabela 12 - Volume de vazios das misturas asfálticas densas com diâmetro máximo nominal 12,5mm Superpave, compactadas com energia equivalente a 90 golpes
Tipo de ligante Teor de ligante VVinicial
[%] VVfinal
[%] Variação VV
[%]
Deformação permanente
[%]
30-45 4,4% (TP-0,25%) 4,8 4,2 12,5 4,3 4,65% (TP) 4,1 3,5 14,6 5,5
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4,9% (TP+0,25%) 3,4 2,8 17,6 6,1
50-70 3,95% (TP-0,25%) 6,0 5,5 8,3 3,3 4,2% (TP) 5,6 5,0 10,7 4,0 4,45% (TP+0,25%) 4,7 4,1 12,8 4,4
O volume de vazios inicial em geral é menor que nas misturas com energia correspondente a 75
golpes. Há uma menor redução de vazios pela deformação. Os resultados explicam os maiores
afundamentos observados nas misturas com CAP 30-45 devido ao menor volume de vazios
inicial.
A Tabela 13 apresenta os resultados de vazios inicial e final das misturas tipo concreto asfáltico
19,0mm.
A redução de vazios ocorre com o aumento do teor de ligante nas placas “virgens”. Após os
afundamentos, os volumes de vazios tendem a ser reduzidos em relação ao inicial, como também
observado nos casos do concreto asfáltico 9,5mm e 12,5mm. Observa-se redução de vazios
similares entre as misturas com ligante CAP 50-70 e com CAP 30-45, embora as misturas com
CAP 50-70 apresentem-se um pouco mais susceptíveis à redução e à deformação permanente.
Há uma maior redução de vazios no caso de uso de asfalto-borracha em comparação com asfalto
modificado por polímero. No entanto, acredita-se que o teor de asfalto borracha seja muito
elevado, em comparação com as demais misturas.
Tabela 13 - Volume de vazios das misturas asfálticas densas com diâmetro máximo nominal 19,0mm Superpave, compactadas com energia equivalente a 75 golpes
Tipo de ligante Teor de ligante VVinicial
[%] VVfinal
[%] Variação VV
[%]
Deformação permanente
[%]
30-45
4,0% (TP-0,5%) 7,7 7,4 3,9 5,6 4,25% (TP-0,25%) 7,8 6,3 19,2 5,7 4,5% (TP) 6,5 5,5 15,4 5,9 4,75% (TP+0,25%) 6,5 5,3 18,5 6,0
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5,0% (TP+0,5%) 6,0 3,8 36,7 7,3
50-70
3,7% (TP-0,5%) 7,9 6,8 13,9 4,9 3,95% (TP-0,25%) 7,5 6,1 18,7 7,0 4,2% (TP) 6,4 5,3 17,2 6,9 4,45% (TP+0,25%) 7,4 4,6 37,8 6,7 4,7% (TP+0,5%) 5,8 4,2 27,6 7,9
AMP
4,1% (TP-0,5%) 7,6 5,9 22,4 3,4 4,35% (TP-0,25%) 6,0 5,3 11,7 4,9 4,6% (TP) 7,4 7,0 5,4 5,0 4,85% (TP+0,25%) 5,1 * 4,4 5,1% (TP+0,5%) 5,5 3,6 34,5 5,7
AMB
5,0% (TP-0,5%) 7,7 6,6 14,3 4,3 5,25% (TP-0,25%) 7,5 6,2 17,3 5,0 5,5% (TP) 6,5 4,7 27,7 4,5 5,75% (TP+0,25%) 4,6 3,5 23,9 6,2 6,0% (TP+0,5%) 3,5 4,0 -14,3* 5,8
* Provavelmente ocorreu problema no ensaio, resultando em valor errôneo. Resultado a ser desprezado.
Por fim, os resultados de volume de vazios e de deformação permanente foram agrupados em
função do tipo de ligante, podendo-se assim observar as mudanças de comportamento quando há
alteração do teor de asfalto e da granulometria das misturas asfálticas (Figura 22 à Figura 27).
A Figura 22 mostra os resultados de deformação permanente e de vazios inicial e final para os
concretos asfálticos usinados com CAP 30-45 e com energia de compactação correspondente a
75 golpes do Marshall.
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Misturas de graduação densa com CAP 30-45 e compactação equivalente a 75 golpes
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5Teor de ligante [%]
Def
orm
ação
per
man
ente
[%]
0,01,02,03,04,05,06,07,08,09,010,0
Volum
e de vazios [%]
TP TP TP
DP 19,0mm VV ini 19,0mm VV fin 19,0mm
DP 9,5mm VV ini 9,5mm VV fin 9,5mmDP 12,5mm VV ini 12,5mm VV fin 12,5mm
Figura 22 - Deformação permanente × Volume de vazios das misturas asfálticas densas com
CAP 30-45 e compactação equivalente a 75 golpes
Observa-se a redução do teor de ligante de projeto com o aumento de diâmetro nominal máximo
devido à redução de superfície específica.
As deformações foram similares entre as misturas com 12,5mm e 19,0mm de diâmetro nominal
máximo. O comportamento da mistura com 9,5mm de diâmetro nominal máximo mostrou um
comportamento mais adequado à deformação permanente que as demais, possivelmente pelo
bom travamento dos agregados.
O gráfico mostra a redução dos vazios inicial com o aumento de teor para as três misturas. A
redução de vazios com os afundamentos é nítida em todos os casos, igualmente. Observe-se que
os afundamentos não são decorrentes apenas da redução de vazios, senão não poderia explicar o
aumento de deformação com o aumento no teor de ligante, uma vez que a redução de vazios
pode até ser menor que nas misturas mais pobres em ligante. Nestes casos, não se pode esquecer
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da fluência das misturas, que ocasiona um reacomodamento dos agregados e movimentação. Há
mais compensações volumétricas nos teores mais elevados, com as massas asfálticas se
deslocando lateralmente e apresentando sobre-elevações.
A Figura 23 mostra os resultados para as misturas com compactação correspondente a 90 golpes.
Misturas de graduação densa com CAP 30-45 e compactação equivalente a 90 golpes
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5Teor de ligante [%]
Def
orm
ação
per
man
ente
[%]
0,01,02,03,04,05,06,07,08,09,010,0
Volum
e de vazios [%]
TP TP
DP 9,5mm VV ini 9,5mm VV fin 9,5mmDP 12,5mm VV ini 12,5mm VV fin 12,5mm
Figura 23 - Deformação permanente × Volume de vazios das misturas asfálticas densas com CAP 30-45 e compactação equivalente a 90 golpes
Mostra-se a redução menor de vazios inicial e final neste caso e menores afundamentos
decorrentes do uso de maior energia. As deformações entre as misturas com 9,5mm e 12,5mm de
diâmetro nominal máximo são similares.
A Figura 24 mostra os resultados de deformação permanente e de vazios inicial e final para os
concretos asfálticos usinados com CAP 50-70 e com energia de compactação correspondente a
75 golpes do Marshall.
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Misturas de graduação densa com CAP 50-70 e compactação equivalente a 75 golpes
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5Teor de ligante [%]
Def
orm
ação
per
man
ente
[%]
0,01,02,03,04,05,06,07,08,09,010,0
Volum
e de vazios [%]
TP TP TP
DP 19,0mm VV ini 19,0mm VV fin 19,0mm
DP 9,5mm VV ini 9,5mm VV fin 9,5mmDP 12,5mm VV ini 12,5mm VV fin 12,5mm
Figura 24 - Deformação permanente × Volume de vazios das misturas asfálticas densas com
CAP 50-70 e compactação equivalente a 75 golpes
Os mesmos comentários feitos para a Figura 22 podem ser feitos para a Figura 24. Neste caso, os
teores de projeto das misturas com 12,5mm de diâmetro nominal máximo ficaram relativamente
pobres em ligante, o que ocasionou uma menor deformação.
A Figura 25 mostra o comportamento quanto aos afundamentos e aos vazios para a energia de
compactação correspondente a 90 golpes do Marshall.
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Misturas de graduação densa com CAP 50-70 e compactação equivalente a 90 golpes
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5Teor de ligante [%]
Def
orm
ação
per
man
ente
[%]
0,01,02,03,04,05,06,07,08,09,010,0
Volum
e de vazios [%]
TP TP
DP 9,5mm VV ini 9,5mm VV fin 9,5mmDP 12,5mm VV ini 12,5mm VV fin 12,5mm
Figura 25 - Deformação permanente × Volume de vazios das misturas asfálticas densas com CAP 50-70 e compactação equivalente a 90 golpes
Mostra-se a redução menor de vazios inicial para final neste caso e menores afundamentos
decorrentes do uso de maior energia. As deformações entre as misturas com 9,5mm e 12,5mm de
diâmetro nominal máximo são similares.
A Figura 26 mostra os resultados de deformação permanente e de vazios inicial e final dos
concretos asfálticos com asfalto-polímero.
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Misturas de graduação densa com AMP e compactação equivalente a 75 golpes
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5Teor de ligante [%]
Def
orm
ação
per
man
ente
[%]
0,01,02,03,04,05,06,07,08,09,010,0
Volum
e de vazios [%]
TPTP TP
DP 19,0mm VV ini 19,0mm VV fin 19,0mm
DP 9,5mm VV ini 9,5mm VV fin 9,5mmDP 12,5mm VV ini 12,5mm VV fin 12,5mm
Figura 26 - Deformação permanente × Volume de vazios das misturas asfálticas densas com
AMP e compactação equivalente a 75 golpes
O teor de projeto da mistura com 12,5mm é mais baixo que aquele com 19,0mm, o que não era
de se esperar. A variação de viscosidade dos ligantes para os estudos de dosagem pode ocasionar
esta alteração de dados, prejudicando a análise. As demais análises de tendências são similares
àquelas tecidas anteriormente para os asfaltos convencionais. Os afundamentos em trilha de roda
são menores nestes casos devido ao ligante.
A Figura 27 mostra os resultados de deformação permanente e de vazios inicial e final dos
concretos asfálticos com asfalto-borracha.
Neste caso, o uso de teor de projeto similar para as misturas com 12,5mm e com 9,5mm não são
compatíveis com o esperado, pois deveria ser inferior com 12,5mm em comparação com a
mistura com 9,5mm.
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Portanto, a mistura com 12,5mm apresenta menor volume de vazios inicial que a mistura com
9,5mm para os iguais teores. Neste caso, a mistura com 19,0mm mostrou teor ainda muito
elevado de projeto, mesmo sendo inferior às duas outras. Isto pode ser observado pelo pequeno
volume de vazios inicial nas placas. Graças às características do asfalto-borracha, os
afundamentos ainda são aceitáveis, embora os vazios sejam reduzidos.
Misturas de graduação densa com AMB e compactação equivalente a 75 golpes
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5Teor de ligante [%]
Def
orm
ação
per
man
ente
[%]
0,01,02,03,04,05,06,07,08,09,010,0
Volum
e de vazios [%]
TP TPTP
DP 19,0mm VV ini 19,0mm VV fin 19,0mm
DP 9,5mm VV ini 9,5mm VV fin 9,5mmDP 12,5mm VV ini 12,5mm VV fin 12,5mm
Figura 27 - Deformação permanente × Volume de vazios das misturas asfálticas densas com
AMB e compactação equivalente a 75 golpes
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5. MISTURAS ASFÁLTICAS DE GRADUAÇÃO
DESCONTÍNUA – GAP-GRADED
5.1 Agregados
Os agregados pétreos utilizados com as misturas asfálticas de graduação descontínua tinham
origem granítica e foram obtidos na Pedreira Pombal (RJ). Esta opção decorre do uso desta
mistura em obras nesta região com mistura descontínua do tipo gap-graded.
A Tabela 14 apresenta a composição de agregados utilizada nos projetos das misturas asfálticas
descontínuas gap-graded, a Tabela 15 mostra a granulometria obtida e a Figura 28 ilustra sua
curva de distribuição.
Tabela 14 - Composição de agregados das misturas asfálticas de graduação descontínua gap-graded
Tipo de material Porcentagem [%]
Brita 1” 24,0 Pedrisco 57,0
Pó-de-pedra 17,5 Cal CH-I 1,5
Tabela 15 – Granulometria obtida nas misturas asfálticas de graduação descontínua gap-graded Peneira Abertura [mm] Porcentagem
obtida [%] 1” 25,4 100
3/4" 19,1 100 1/2" 12,7 81 3/8” 9,52 70
4 4,75 28 8 2,36 18
200 0,075 4,5
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0
20
40
60
80
100
0,0 0,1 1,0 10,0 100,0abertura das peneiras [mm]
Porc
enta
gem
pas
sant
e [%
]Curva descontínua gap-graded
Figura 28 - Curva granulométrica das misturas asfálticas de graduação descontínua gap-graded
5.2 Ligantes asfálticos
Com as misturas asfálticas descontínuas foram empregados dois tipos de ligantes asfálticos:
Asfalto modificado por borracha (AMB), tipo AB8;
Asfalto modificado por polímero SBS (AMP).
Na Tabela 5 apresentada anteriormente foram listados os limites estabelecidos pela ANP quanto
às propriedades destes dois tipos de asfalto.
Os resultados obtidos na caracterização dos ligantes utilizados com as misturas de graduação
descontínua gap-graded são apresentados na Tabela 16.
Tabela 16 - Caracterização dos ligantes asfálticos empregados nas misturas asfálticas de graduação descontínua gap-graded
Penetração Ponto Viscosidade Recuperação
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(0,1mm) de
Amolecimento [ºC]
Elástica [%]
135ºC 150ºC 177ºC AMB (Ecoflex Pave B) 67 56 - - * 67
AMP (Stylink 60/85 – PG 76-22) 46 67 ** ** ** - * Faixa de temperatura para mistura e temperatura mínima para compactação respectivamente 167ºC a 175ºC e 165ºC ** Faixa de temperatura para mistura e temperatura mínima para compactação respectivamente 166ºC a 175ºC e 165ºC
5.3 Dosagem das misturas asfálticas de graduação descontínua gap-graded
A dosagem das misturas asfálticas gap-graded foi desenvolvida pelo Centro de Pesquisas
Rodoviárias da Concessionária Nova Dutra, sendo empregado o método de dosagem Marshall
com 75 golpes por face, cujos parâmetros obtidos são apresentados na Tabela 17.
Tabela 17 - Parâmetros obtidos na dosagem Marshall das misturas asfálticas de graduação descontínua gap-graded, para 75 golpes por face Marshall
Granulometria Ligante
TP [%]
VV [%]
DMT [g/cm3]
DAp [g/cm3]
VAM [%]
VCB [%]
RT [MPa]
Graduação descontínua gap-graded
AMB 6,0 5,1 2,553 2,423 18,1 72,1 1,30 AMP 4,7 5,0 2,603 2,473 15,3 67,2 1,30
TP = Teor “ótimo” de Projeto VV = Volume de vazios DMT = Densidade Máxima Teórica DAp = Densidade Aparente da mistura compactada VAM = Vazios do Agregado Mineral VCA = Vazios cheios de Asfalto RT = Resistência à Tração por Compressão Diametral
5.4 Resultados de deformação permanente em trilha de roda
A Figura 29 apresenta as deformações permanentes obtidas em função do tipo e do teor de
ligante nas misturas asfálticas de graduação descontínua gap-graded estudadas nesta pesquisa.
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Gap-graded
0,0
3,0
6,0
9,0
12,0
15,0D
efor
maç
ão p
erm
anen
te a
pós 3
0.00
0 ci
clos
[%]
TP-0,5% TP-0,25% TP TP+0,25% TP+0,5%
AMPAMB
4,2%
5,5%
4,
45%
5,75
%
4,7%
6,0%
4,
95%
6,25
%
5,2%
6,5%
AMP 4,3 3,2 3,0 3,3 3,4AMB 3,8 4,1 5,0 4,8 7,4
TP-0,5% TP-0,25% TP TP+0,25% TP+0,5%
– – – Limite de deformação permanente recomendável para vias de tráfego pesado no Brasil (5%)
Figura 29 - Deformação permanente das misturas asfálticas de graduação descontínua gap-
graded
Observa-se na Figura 29 que, de maneira geral, as misturas com asfalto modificado por polímero
apresentaram melhor comportamento à deformação permanente que aquelas em que foi
empregado ligante modificado com borracha, além de mostrarem menor sensibilidade à variação
do teor de ligante. Deve ser ressaltada a diferença muito grande entre os teores de ligante, o que
explica parte deste comportamento diferenciado.
No que tange ao limite máximo de afundamento em trilha de roda para vias de tráfego pesado
(5%), nota-se que todas as misturas asfálticas com AMP apresentaram valores bastante
satisfatórios. Os concretos asfálticos com AMB também atenderam a este requisito, exceto na
mistura com teor mais elevado de ligante (+0,5%). Sendo assim, o uso das misturas gap-graded
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estudadas nesta pesquisa seria recomendável no caso da Via Dutra, com exceção daquela em que
houve acréscimo de 0,5% de AMB.
Por fim, considerando a variação de teor de ligante aceitável em usina (±0,3%), observa-se que
isto não comprometeria o comportamento quanto à deformação permanente das misturas
asfálticas estudadas, nas configurações de materiais empregadas.
5.5 Resultados de volume de vazios
A Tabela 18 apresenta os resultados de volume de vazios obtidos com os corpos-de-prova
extraídos das placas de misturas asfálticas nas condições antes e após a deformação permanente
(inicial e final), bem como suas respectivas variações. Além disso, a Tabela também reapresenta
as deformações permanentes obtidas em cada caso para comparação dos resultados.
Tabela 18 - Volume de vazios das misturas asfálticas descontínuas gap-graded
Tipo de ligante Teor de ligante VVinicial
[%] VVfinal
[%] Variação VV
[%]
Deformação permanente
[%]
AMP
4,2% (TP-0,5%) 7,5 7,2 4,0 4,3 4,45% (TP-0,25%) 7,1 6,5 7,9 3,2 4,7% (TP) 7,2 6,4 11,2 3,0 4,95% (TP+0,25%) 6,1 5,3 13,5 3,3 5,2% (TP+0,5%) 5,1 4,9 3,5 3,4
AMB
5,5% (TP-0,5%) 5,9 5,0 14,4 3,8 5,75% (TP-0,25%) 5,8 5,0 14,0 4,1 6,0% (TP) 4,6 4,1 10,3 5,0 6,25% (TP+0,25%) 5,7 4,3 24,2 4,8 6,5% (TP+0,5%) 4,4 2,8 36,8 7,4
Pode-se observar nos resultados da Tabela 18 que o volume de vazios inicial tende a ser menor
quanto maior o teor de ligante, o que era de se esperar. No entanto, comparativamente, as
misturas com asfalto-borracha ficaram mais “fechadas”, com menor volume de vazios, que
aquelas usinadas com asfalto-polímero. A análise de resultados mostra que o volume de vazios
da mistura com 6,25% de ligante é muito elevado, o que indica erro no teor de ligante real
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utilizado. Isto explica a baixa deformação permanente obtida na Figura 28, que deve ser superior
na realidade que aquela encontrada.
Por fim, a Figura 30 apresenta os resultados da Tabela 18 de maneira gráfica, para melhor
visualização.
Misturas de graduação descontínua gap-graded
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5Teor de ligante [%]
Def
orm
ação
per
man
ente
[%]
0,01,02,03,04,05,06,07,08,09,010,0
Volum
e de vazios [%]
TPTP
DP AMP
DP AMB
VV ini AMP VV fin AMP
VV ini AMB VV fin AMB Figura 30 - Deformação permanente × Volume de vazios das misturas asfálticas descontínuas
gap-graded com AMP e AMB
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6. MISTURAS ASFÁLTICAS DE GRADUAÇÃO
ABERTA – CAMADA POROSA DE ATRITO CPA
6.1 Agregados
Os agregados pétreos utilizados com as misturas asfálticas de graduação aberta CPA eram de
origem granítica e foram obtidos na Pedreira Riúma (SP).
A Tabela 19 apresenta a composição de agregados utilizada nos projetos das misturas asfálticas
CPA, devendo-se observar que há uma diferença com relação à adição de fibra de celulose no
caso do concreto asfáltico com AMP.
Tabela 19 - Composição de agregados das misturas asfálticas de graduação aberta CPA Tipo de material Porcentagem [%]
AMP AMB Pedrisco grosso (6,3mm) 49,8 50,0
Pedrisco fino (4,8mm) 48,3 48,5 Cal CH-I 1,5 1,5
Fibra de celulose 0,4 -
A Tabela 20 mostra a granulometria obtida nas misturas CPA e a Figura 31 ilustra a sua curva de
distribuição.
Tabela 20 – Granulometria obtida nas misturas asfálticas de graduação aberta CPA Peneira Abertura [mm] Porcentagem
obtida [%] 1” 25,4 100
5/8" 15,9 100 1/2" 12,7 100 3/8” 9,52 100
4 4,75 40 8 2,36 9
30 0,60 4 200 0,075 2,4
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0
20
40
60
80
100
0,0 0,1 1,0 10,0 100,0abertura das peneiras [mm]
Porc
enta
gem
pas
sant
e [%
]
Curva de graduação aberta - CPA
Figura 31 - Curva granulométrica das misturas asfálticas de graduação aberta CPA
6.2 Ligantes asfálticos
Com as misturas asfálticas descontínuas foram empregados dois tipos de ligantes asfálticos:
Asfalto modificado por borracha (AMB), tipo AB8;
Asfalto modificado por polímero SBS (AMP).
Na Tabela 5 apresentada anteriormente foram apresentados os limites estabelecidos pela ANP
quanto às propriedades destes dois tipos de asfalto.
Os resultados obtidos na caracterização dos ligantes utilizados com as misturas de graduação
aberta CPA são apresentados na Tabela 21.
Tabela 21 - Caracterização dos ligantes asfálticos empregados nas misturas asfálticas de graduação aberta CPA
Penetração (0,1mm)
Ponto de Amolecimento
[ºC]
Viscosidade Recuperação Elástica
[%] 135ºC 150ºC 177ºC AMB (Ecoflex Pave B) 67 56 - - * 67
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AMP (Flexpave 65/90) 46 67 ** ** ** - * Faixa de temperatura para mistura e temperatura mínima para compactação respectivamente 167ºC a 175ºC e 165ºC ** Faixa de temperatura para mistura e temperatura mínima para compactação respectivamente 166ºC a 175ºC e 165ºC
6.3 Dosagem das misturas asfálticas de graduação aberta CPA
A dosagem das misturas asfálticas CPA foi desenvolvida pelo Centro de Pesquisas Rodoviárias
da Concessionária Nova Dutra, sendo empregado o método de dosagem Marshall com 50 golpes
por face, cujos parâmetros obtidos são apresentados na Tabela 22.
Tabela 22 - Parâmetros obtidos na dosagem Marshall das misturas asfálticas de graduação aberta CPA, para 75 golpes por face Marshall
Granulometria Ligante
TP [%]
VV [%]
DMT [g/cm3]
DAp [g/cm3]
VAM [%]
VCB [%]
RT [MPa]
Graduação aberta CPA AMB 5,2 21,5 2,465 1,936 30,6 29,9 0,7 AMP 4,7 20,4 2,457 1,957 29,5 31,0 0,7
TP = Teor “ótimo” de Projeto VV = Volume de vazios DMT = Densidade Máxima Teórica DAp = Densidade Aparente da mistura compactada VAM = Vazios do Agregado Mineral VCA = Vazios cheios de Asfalto RT = Resistência à Tração por Compressão Diametral
6.4 Resultados de deformação permanente em trilha de roda
Embora a especificação européia de misturas drenantes (EN 13108-7, 2006) não exija o ensaio
de deformação permanente para este tipo de material, a análise desta característica foi inserida
neste estudo.
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A Figura 32 apresenta as deformações permanentes obtidas em função do tipo e do teor de
ligante nas misturas asfálticas de graduação aberta CPA desta pesquisa.
CPA
0,0
3,0
6,0
9,0
12,0
15,0
Def
orm
ação
per
man
ente
apó
s 30.
000
cicl
os [%
]
TP-0,5% TP-0,25% TP TP+0,25% TP+0,5%
AMPAMB
4,2%
4,7%
4,
45%
4,95
%
4,7%
5,2%
4,
95%
5,45
%
5,2%
5,7%
AMP 13,6 6,2 7,8 7,5 6,2AMB 10,7 7,3 12,7 6,7 7,2
TP-0,5% TP-0,25% TP TP+0,25% TP+0,5%
– – – Limite de deformação permanente recomendável para vias de tráfego pesado no Brasil (5%)
Figura 32 - Deformação permanente das misturas asfálticas de graduação aberta CPA
Nota-se na Figura 32 que as misturas asfálticas CPA sofreram afundamentos expressivos, mas
que certamente estão relacionados à condição de elevado volume de vazios neste tipo de material
e pouco ligante dando coesão entre agregados graúdos. Isto foi observado principalmente na
condição de -0,5% de ligante, cujas misturas estão mais “secas” e em teoria possuem maior
quantidade de vazios.
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Os resultados gerais não mostraram muita linearidade, uma vez que em certos teores de ligante
as misturas com AMP apresentaram melhor comportamento à deformação permanente, e em
outros este comportamento foi verificado com as misturas AMB. Deste modo, não é possível
afirmar que ambos concretos asfálticos sejam pouco ou muito sensíveis à variação do teor de
ligante.
Por fim, deve-se realçar que o limite máximo de 5% não deve ser aplicado aos resultados
obtidos, pois a norma européia não estabelece valores máximos de deformação permanente. O
importante de ser realçado é que misturas de CPA pobres em ligantes são instáveis e irão
apresentar desagregação com facilidade e, por conseqüência, deformação permanente.
O excesso de ligante não é uma realidade para a análise pois muitas vezes estas misturas
asfálticas não retém o ligante em excesso e há um acúmulo deste material na parte inferior da
placa. Portanto, o excesso de ligante não afeta os resultados de deformação permanente por este
fato.
O importante no caso das misturas CPA seria garantir que após a situação de afundamento em
trilha de roda ainda haja uma quantidade de vazios que seja capaz de promover uma rápida
percolação da água de chuva até a sua saída para as sarjetas.
6.5 Resultados de volume de vazios
A Tabela 23 apresenta os resultados de volume de vazios obtidos com os corpos-de-prova
extraídos das placas de misturas asfálticas nas condições de placa virgem, como suas respectivas
deformações permanentes obtidas em cada caso para comparação dos resultados.
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Tabela 23 - Volume de vazios das misturas asfálticas de graduação aberta CPA
Tipo de ligante Teor de ligante VVinicial
[%]
Deformação permanente
[%]
AMP
4,2% (TP-0,5%) 12,0 13,6 4,45% (TP-0,25%) 18,4 6,2 4,7% (TP) 20,8 7,8 4,95% (TP+0,25%) 18,4 7,5 5,2% (TP+0,5%) 11,2 6,2
AMB
4,7% (TP-0,5%) 20,5 10,7 4,95% (TP-0,25%) 18,4 7,3 5,2% (TP) 25,5 12,7 5,45% (TP+0,25%) 14,1 6,7 5,7% (TP+0,5%) 22,7 7,2
Os resultados são muito variáveis e mostram o erro de ensaio na medida de vazios nestas
condições. Não há uma variação de volume de vazios conforme se esperava.
6.6 Resultados de permeabilidade
A Figura 33 ilustra a aparência de alguns dos corpos-de-prova tipo CPA analisados no ensaio de
permeabilidade.
Figura 33 - Aparência de corpos-de-prova CPA no estudo de permeabilidade
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A Tabela 24 apresenta os resultados de permeabilidade de corpos-de-prova extraídos das placas
de misturas asfálticas nas condições de placa “virgem”, bem como suas respectivas deformações
permanentes obtidas em cada caso para comparação dos resultados. Os resultados são todos
similares de permeabilidade.
Tabela 24 - Permeabilidade das misturas asfálticas de graduação aberta CPA
Tipo de ligante Teor de ligante Perminicial
[m/s]
Deformação permanente
[%]
AMP
4,2% (TP-0,5%) 1,7 × 10-3 13,6 4,45% (TP-0,25%) 1,5 × 10-3 6,2 4,7% (TP) 1,6 × 10-3 7,8 4,95% (TP+0,25%) 1,9 × 10-3 7,5 5,2% (TP+0,5%) 1,6 × 10-3 6,2
AMB
4,7% (TP-0,5%) 1,7 × 10-3 10,7 4,95% (TP-0,25%) 2,0 × 10-3 7,3 5,2% (TP) 1,4 × 10-3 12,7 5,45% (TP+0,25%) 1,5 × 10-3 6,7 5,7% (TP+0,5%) 1,5 × 10-3 7,2
Considerando-se que a norma européia EN 12697-19 (2004) menciona que a permeabilidade
vertical de misturas asfálticas em geral deve se situar entre 0,5 × 10-3 a 3,5× 10-3 m/s, nota-se
pela Tabela 24 que todos os concretos asfálticos estudados apresentaram resultados satisfatórios
quanto à esta propriedade.
6.7 Resultados de abrasão por desgaste Cantabro
A Figura 34 ilustra a aparência de alguns dos corpos-de-prova tipo CPA analisados no ensaio de
abrasão Cantabro.
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Figura 34 - Aparência de corpos-de-prova CPA no estudo de abrasão por desgaste Cantabro
A Tabela 25 apresenta os resultados de Cantabro obtidos inicialmente no CPR, quando da
dosagem da mistura asfáltica CPA. Já a Tabela 26 mostra os valores observados no LTP-EPUSP,
a partir de corpos-de-prova extraídos de placas antes do ensaio no simulador (final). Nesta última
também se tem os resultados de deformação permanente para fins de comparação.
Tabela 25 - Perda por abrasão Cantabro das misturas CPA estudadas no CPR da NovaDutra Corpos-de-prova Marshall
Tipo de ligante Teor de ligante
Cantabro CPR
[% perda]
AMP
3,5% 27,4 4,0% 18,7 4,5% 12,2 5,0% 6,5 5,5% 5,6
AMB
3,5% 44,6 4,0% 30,8 4,5% 20,7 5,0% 13,9 5,5% 8,2
Tabela 26 - Perda por abrasão Cantabro das misturas CPA estudadas no LTP-EPUSP
Tipo de ligante Teor de ligante
Cantabro LTPinicial
[% perda]
Deformação permanente
[%]
AMP 4,2% (TP-0,5%) 87,9 13,6 4,45% (TP-0,25%) 48,5 6,2 4,7% (TP) 46,0 7,8
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4,95% (TP+0,25%) 8,8 7,5 5,2% (TP+0,5%) 29,5 6,2
AMB
4,7% (TP-0,5%) 42,8 10,7 4,95% (TP-0,25%) 28,0 7,3 5,2% (TP) 23,4 12,7 5,45% (TP+0,25%) 19,6 6,7 5,7% (TP+0,5%) 15,6 7,2
Para melhor visualização dos resultados obtidos, os mesmos foram agrupados em um único
gráfico, como mostra a Figura 35.
CPA
0,010,020,030,040,050,060,070,080,090,0
100,0
3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0Teor de ligante [%]
Perd
a de
mas
sa n
o en
saio
Can
tabr
o [%
]
Perda Cantabro CPR - AMP
Perda Cantabro LTP AMP ini
Perda Cantabro CPR AMB
Perda Cantabro LTP AMB ini
Figura 35 - Desgaste Cantabro das misturas CPA estudadas no CPR da NovaDutra e no LTP-
EPUSP
Considerando-se que a norma européia EN 13108-7 (2006) menciona que a perda de massa
máxima de misturas asfálticas drenantes deve ser de no máximo 20%, nota-se pela Tabela 25 e
pela Tabela 26 que a maior parte dos resultados acima de 4,5% se mostraram satisfatórios
perante a norma.
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Os corpos-de-prova extraídos de placas foram mais suscetíveis à perda de massa que aqueles
preparados diretamente no molde Marshall, além de apresentarem maior variabilidade de
resultados com o acréscimo da quantidade de asfalto na mistura. O sistema de extração de
corpos-de-prova das placas altera as ligações entre os agregados, rompendo as conexões entre
eles, o que aumenta a perda por abrasão.
Ademais, também se pode observar que o aumento do teor de ligante torna a mistura CPA menos
vulnerável à perda de massa por desgaste pois a coesão entre agregados é mais eficiente.
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7. CONCLUSÕES
Pelos resultados obtidos nesta extensa pesquisa laboratorial, têm-se as seguintes considerações a
serem feitas:
Caráter Geral:
O estudo corrobora a teoria mostrando pelos seus resultados que:
• o aumento de teor de ligante provoca uma redução de volume de vazios;
• o aumento de teor de ligante provoca um aumento da deformação permanente;
• após ensaio de simulador, o volume de vazios fica reduzido por consolidação da mistura;
a deformação ocorre pela redução de vazios pela consolidação, mas também pela
fluência;
Concreto Asfáltico:
As misturas densas e bem-graduadas do tipo concreto asfáltico apresentam:
• com maior diâmetro nominal máximo, o teor de ligante é menor devido à redução de
superfície específica, como era de se esperar;
• não foi observada uma tendência clara de aumento de resistência à deformação
permanente pelo aumento do diâmetro nominal máximo pois as curvas granulométricas
seguem diferentes padrões de arranjo no esqueleto mineral;
• embora as graduações sigam diferentes padrões de arranjo, todas se apresentem de
graduação mais grosseira em relação à linha de densificação máxima, o que é
recomendável para não causar problemas de segregação e de superfície com
macrotextura muito fechada;
• as misturas com asfalto convencional CAP 50-70 resistiram, em geral, menos que todas
as demais misturas asfálticas;
• as misturas com asfalto convencional CAP 30-45 mostram maior resistência, em geral,
que aquelas com CAP 50-70, embora as características destes ligantes estivessem
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lamentavelmente muito próximas. Este aspecto foi observado após a realização de grande
parte dos ensaios em concretos asfálticos; os ligantes foram reavaliados pela Dutra, e
foram encontrados dados que aproximavam as características de um ao outro;
• os asfaltos convencionais não deram resultados de deformação permanente inferiores a
5%, limite europeu para tráfego pesado aos 30.000 ciclos de ensaio no simulador de
tráfego LCPC em condições padronizadas, tornando-os produtos que podem apresentar
problemas de deformação em trilha de roda. O uso de CAP 30-45 mais consistente que o
aqui testado pode auxiliar sobremaneira na redução dos valores encontrados nesta
pesquisa;
• os concretos asfálticos usinados com asfalto convencional são muito sensíveis à variação
positiva no teor de ligante (excesso em relação ao de projeto); valores de +0,25% (em
excesso) podem ocasionar aumentos expressivos de deformação. O aumento de +0,5% é
em geral proibitivo pelas más características de resistência à deformação permanente;
• os asfaltos modificados oferecem às misturas de concreto asfáltico maior resistência à
deformação permanente;
• os asfaltos modificados, de maneira geral, são menos sensíveis às variações de teores de
ligante quanto à deformação permanente, embora a deformação aumente em geral com o
aumento do teor;
• a maior parte das misturas asfálticas tipo concreto asfáltico com asfalto modificado (por
polímero e por borracha) apresentam deformação inferior ao limite de 5% no simulador
de tráfego LCPC;
• observaram-se teores elevados de asfalto-borracha no teor de projeto, podendo este valor
ser afetado pela remessa de ligante e de suas características reológicas; por este motivo,
algumas misturas com excesso de ligante (+0,5%) apresentam maiores deformações
permanentes; característica raramente observada nas misturas com asfalto polímero.
Gap-graded:
No caso das misturas do tipo gap-graded:
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• observa-se, de maneira geral, que as misturas com asfalto modificado por polímero
apresentaram melhor comportamento à deformação permanente que aquelas em que foi
empregado ligante modificado com borracha, além de mostrarem menor sensibilidade à
variação do teor de ligante. Deve ser ressaltada a diferença muito grande entre os teores
de ligante empregados neste estudo (com maior teor para o gap-graded com borracha), o
que explica em parte este comportamento diferenciado;
• no que tange ao limite máximo de afundamento em trilha de roda para vias de tráfego
pesado (5%), nota-se que todas as misturas asfálticas com AMP apresentaram valores
bastante satisfatórios;
• considerando a variação de teor de ligante aceitável em usina (±0,3%), observa-se que
isto não comprometeria o comportamento quanto à deformação permanente das misturas
asfálticas estudadas, nas configurações de materiais empregados, no caso de asfalto
polímero;
• os gap-graded com AMB também atenderam a este requisito, exceto na mistura com
teores mais elevados;
• o uso das misturas gap-graded estudadas nesta pesquisa seria recomendável no caso da
Via Dutra;
• uma vez que os misturas tiveram graduação predeterminada, o estudo se ateve
principalmente voltado às características de ligante.
Camada Porosa de Atrito (CPA):
Para as misturas do tipo CPA:
• embora a especificação européia de misturas drenantes (EN 13108-7, 2006) não exija o
ensaio de deformação permanente para este tipo de material, a análise desta característica
foi inserida neste estudo; nota-se que as misturas asfálticas CPA sofreram afundamentos
expressivos, mas que certamente estão relacionados à condição de elevado volume de
vazios neste tipo de material e pouco ligante dando coesão entre agregados graúdos. Isto
foi observado principalmente na condição de -0,5% de ligante, cujas misturas estão mais
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“secas” e em teoria possuem maior quantidade de vazios; ou seja, devem ser evitadas as
misturas pobres de ligante no caso de CPA por serem instáveis e irão apresentar
desagregação com facilidade e, por conseqüência, deformação permanente;
• os resultados gerais de deformação permanente não mostraram muita linearidade, uma
vez que em certos teores de ligante as misturas com AMP apresentaram melhor
comportamento à deformação permanente, e em outros este comportamento foi
verificado com as misturas AMB;
• o excesso de ligante não é uma realidade para a análise pois muitas vezes estas misturas
asfálticas não retém o ligante em excesso e há um acúmulo deste material na parte
inferior da placa. Portanto, o excesso de ligante não afeta os resultados de deformação
permanente por este fato;
• deve-se realçar que o limite máximo de 5% não deve ser aplicado aos resultados obtidos,
pois a norma européia não estabelece valores máximos de deformação permanente;
• considerando-se que a norma européia EN 12697-19 (2004) menciona que a
permeabilidade vertical de misturas asfálticas em geral deve se situar entre 0,5 × 10-3 a
3,5× 10-3 m/s, nota-se que todos os CPAs estudados apresentaram resultados satisfatórios
quanto a esta propriedade.
• os corpos-de-prova extraídos de placas foram mais suscetíveis à perda de massa no
Cantabro que aqueles preparados diretamente no molde Marshall, além de apresentarem
maior variabilidade de resultados com o acréscimo da quantidade de asfalto na mistura. O
sistema de extração de corpos-de-prova das placas altera as ligações entre os agregados,
rompendo as conexões entre eles, o que aumenta a perda por abrasão. Estes resultados
não devem ser considerados em projeto. Deve-se considerar aqueles obtidos por desgaste
Cantabro com corpos-de-prova compactados no Marshall;
• pode-se observar que o aumento do teor de ligante torna a mistura CPA menos vulnerável
à perda de massa por desgaste pois a coesão entre agregados é mais eficiente, porém o
volume de vazios pode ficar reduzido e modificar a permeabilidade.
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Os resultados deste relatório técnico aplicam-se somente aos materiais analisados.
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8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AGÊNCIA NACIONAL DO PETRÓLEO, GÁS NATURAL E BIOCOMBUSTÍVEIS.
Regulamento Técnico nº 3/2005. Rio de Janeiro, 2005. AGÊNCIA NACIONAL DO PETRÓLEO, GÁS NATURAL E BIOCOMBUSTÍVEIS.
Regulamento Técnico nº 39/2008. Rio de Janeiro, 2008. AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION
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AMARAL, S. DA C. Estudo de misturas laterita-asfalto da Região Metropolitana de Belém-PA para revestimentos de pavimento. Tese de Doutorado. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2004.
BERNUCCI, L. L. B.; MOURA, E.; LEITE, L. M. Efeitos do uso de asfaltos modificados nas propriedades mecânicas dos revestimentos asfálticos. Anais do 2º Simpósio sobre Obras Rodoviárias – RODO 2002, São Paulo. ABGE e DER, set., p.147-157, 2002.
BERNUCCI, L. B.; MOTTA, L. M. G.; CERATTI, J. A. P.; SOARES, J. B. Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros. PETROBRAS: ABEDA. Rio de Janeiro, 2006.
CARVALHO, A. D. Propriedades das misturas asfálticas densas com brita e com seixo rolado utilizadas como de pavimentos no Pará. Dissertação de Mestrado. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 1999.
COMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION. EN 12697-33: Mélange bitumineux: Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud: Partie 33: Confection d'éprouvettes au compacteur de plaque. Version française. Bruxelles, 2003a.
______. EN 12697-22: Mélanges bitumineux: Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud: Partie 22: Essai d'orniérage. Version française. Bruxelles, 2003b.
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DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM. DNER ME138/94: Misturas betuminosas: Determinação da resistência à tração por compressão diametral: Método de ensaio. Rio de Janeiro, 1994.
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MARQUES, G.L.O. Utilização do módulo de resiliência como critério de dosagem de mistura asfáltica – Efeito da compactação por impacto e giratório. Tese de Doutorado. Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, 2004.
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9. EQUIPE TÉCNICA DO LTP-PTR-EPUSP Profa. Dra. Liedi Légi Bariani Bernucci, Professora Titular, Coordenadora Geral
Edson de Moura, Doutor, Técnico Nível Superior
Rosângela dos Santos Motta, Mestre, Doutoranda
Erasmo Alves, Técnico de Laboratório
Diomária Rocha Santos, Secretária
São Paulo, 27 de julho de 2010.
Profa. Dra Liedi Légi Bariani Bernucci
Coordenadora do Laboratório de Tecnologia de Pavimentação