Agregados

Os agregados que compõem as misturas asfálticas foram submetidos aos ensaios de caracterização preconizados pelo DNIT, ASTM e AASHTO para a obtenção das suas

89 propriedades físicas e mecânicas: abrasão Los Angeles (DNER-ME 035, 1998); absorção e densidade do agregado graúdo (DNER-ME 081, 1998); absorção e densidade do agregado miúdo (ASTM C128, 2015); densidade real do fíler (DNER-ME 085, 1994); índice de forma (DNER-ME 086, 1994); adesividade a ligante betuminoso (DNER-ME 078, 1994); equivalente de areia (DNER-ME 054, 1997); granulometria por peneiramento (DNER-ME 083, 1998). Foi realizado também o ensaio de granulometria através da série de peneiras norte-americanas (ASTM C136/C136M, 2014) (a fim de ser avaliado quanto aos métodos Bailey e FAD). Esse ensaio se difere do ensaio normatizado pelo DNIT, pois todas as peneiras utilizadas nas frações abaixo da peneira #4 (4,75 mm) são diferentes das adotadas no ensaio do DNIT. Além disso, para avaliação pelo método Bailey utilizou-se a peneira de 1/4” (6,25 mm).

Além dos ensaios citados, os agregados foram caracterizados utilizando o AIMS com relação à angularidade, à forma e à textura (AL ROUSAN, 2004). A caracterização foi feita para agregados retidos em cada peneira separadamente. As peneiras consideradas para essa análise foram: 3/4” (19,0 mm), 1/2” (12,5 mm), 3/8” (9,5 mm), 4 (4,75 mm), 8 (2,36 mm), 16 (1,18 mm), 30 (0,60 mm), 50 (0,30 mm), 100 (0,15 mm) e 200 (0,075 mm). Com essa caracterização, foi possível conhecer, separadamente, as propriedades referidas de cada fração do agregado. Essas propriedades são: angularidade, forma 2D, esfericidade e textura. Para os agregados graúdos (retidos na peneira Nº4), o AIMS analisa a angularidade, a textura e a esfericidade. Para os agregados miúdos, o AIMS analisa apenas a angularidade e a forma 2D. Essa caracterização foi utilizada para ajudar a explicar o comportamento das misturas asfálticas com relação a resistência à deformação permanente das mesmas.

a) Ensaios com o AIMS

O AIMS ainda não possui norma no Brasil e nem nos Estados Unidos. No entanto, o ensaio vem sendo realizado de acordo com a metodologia de classificação de agregados desenvolvida por Al Rousan (2004) (BATHINA, 2005; MASAD et al., 2005; BESSA, 2012; PAZOS, 2015; DIÓGENES, 2015), conforme indica a Tabela 11.

90 Tabela 11 – Limites de classificação dos parâmetros do AIMS.

Propriedade Valores / Classificação

Forma 2D < 6,5 6,5 – 8,0 8,0 – 10,5 > 10,5 -

Circular Semicircular Semialongado Alongado - Esfericidade < 0,6 0,6 – 0,7 0,7 – 0,8 > 0,8 Achatado / Alongado Baixa esfericidade Esfericidade moderada Alta esfericidade - Angularidade < 2100 2100 – 4000 4000 – 5400 > 5400 -

Arredondado Subarredondado Subangular Angular Textura

Superficial

< 165 165 – 275 275 – 350 350 – 460 > 460

Polido Liso Baixa

rugosidade Rugosidade moderada Alta rugosidade Fonte: Al Rousan (2004).

Durante os ensaios, as partículas de agregados (50 partículas de agregados graúdos e 150 partículas de agregados miúdos, por fração de agregado retida em cada uma das peneiras) foram posicionadas nas ranhuras das bandejas circulares. Bandejas específicas foram usadas para cada tamanho de partícula, de acordo com o manual do equipamento. Depois do alinhamento das partículas nas bandejas, a câmera de alta resolução e o sistema de iluminação do AIMS 2 foram usados para capturar imagens dos agregados. Partículas em contato não foram consideradas na análise, já que o sistema AIMS 2 possui um algoritmo que desconsidera essas partículas que se tocam para evitar que elas sejam interpretadas pelo sistema como uma única partícula com propriedades diferentes. As Figuras 36a e 36b mostram, respectivamente, as distribuições dos agregados graúdos e miúdos no equipamento AIMS 2.

Figura 36 – Distribuição dos agregados nas bandejas do AIMS 2.

(a) Agregados graúdos (b) Agregados miúdos

91 b) Avaliação das granulometrias pelo método Bailey

Apesar de o método Bailey projetar granulometrias de misturas asfálticas com base na distribuição dos agregados por tamanho cuja finalidade é obter um esqueleto mineral resistente, nesta pesquisa, como são acompanhados trechos monitorados reais (DNIT/CE, CCR/SP e UFRGS/RS), esse método é utilizado apenas para avaliar as granulometrias.

Dessa forma, todas as curvas granulométricas utilizadas nesta pesquisa foram avaliadas segundo o método de Bailey, descrito no capítulo 2. Antes de calcular os parâmetros de proporção das curvas (proporções AG, GAM e FAM) foi necessário definir o comportamento de cada granulometria: se o mesmo é graúdo ou fino com base na PCP de cada granulometria. Posteriormente esse comportamento foi verificado pelos parâmetros VCARUW e VCAmix.

A Tabela 12 descreve os principais parâmetros do método Bailey, AG, GAM e FAM, com equações e limites recomendados pelo método. A Tabela 13 mostra como as alterações percentuais nesses parâmetros influenciam o VAM e o comportamento da mistura.

Tabela 12 – Parâmetros do método Bailey.

Parâmetros Equações (% passante nas respectivas peneiras) Limites recomendados AG Equação 1: AG = (PM – PCP)/(100 – PM)

0,50-0,65 (TMN de 12,5 mm) 0,60-0,75 (TMN de 19,0 mm)

0,60-1,00 (misturas finas)

GAM Equação 2: GAM = PCS/PCP 0,35-0,50

FAM Equação 3: FAM = PCT/PCS 0,35-0,50

92 Tabela 13 – Efeitos das alterações nos parâmetros do método Bailey nas características da

mistura asfáltica. Parâmetros Mudança no

parâmetro

Previsão de

VAM Características gerais da mistura

AG +0,2 +0,5% para

+1,0%

Altos valores: dificulta a compactação. A curva

granulométrica tende ao formato “S”.

Baixos valores: torna a mistura suscetível a segregação GAM

+0,05 -0,5% para

-1,0%

Altos valores: a mistura tende a ser mais deformável e diminui a permeabilidade

Baixos valores: instabilidade e possibilidade de problemas de compactação.

FAM

Fonte: adaptado de Daniel e Rivera (2009) e de Gierhart (2007).

Da Tabela 13, nota-se que se a proporção de AG aumenta, aumenta o VAM. Se a relação de AG é muito baixa, há um excesso de pluggers e mesmo que a combinação satisfaça ao VAM, a mistura será suscetível à segregação. Se a relação de AG é próxima ou maior do que o limite superior, geralmente, ocorrem as curvas em formato de "S", que podem formar misturas difíceis de compactar no campo. Geralmente não se recomendam misturas com proporções de AG acima do limite superior do intervalo correspondente.

c) Avaliação das granulometrias pelo método FAD

A identificação da FAD inicia-se pela determinação do diagrama de interação, que indica quais peneiras estão interagindo. Uma vez identificados os agregados da FAD, a porosidade é calculada pela Equação 23.

� =_��� =_{� − �}�� , + �

> (23)

Onde, � : porosidade da FAD (%); �_� : volume de vazios dentro da FAD (%); � : volume total de agregado disponível para a FAD; �_{� ,} : volume de agregados intersticiais (menores do que a FAD) (Equação 24); � : volume de vazios no agregado mineral; � : volume total da mistura; e � _> : volume de agregados flutuantes (maiores do que a FAD) (Equação 25).

93 �� , = ∑ % .< × (24)

� > = ∑ % .> × (25)

Onde, ∑ % . < : soma dos percentuais retidos nas peneiras menores do que a FAD; ∑ % . > : soma dos percentuais retidos nas peneiras maiores do que a FAD; e : massa específica aparente dos agregados.

d) Correlação entre os parâmetros granulométricos (Bailey e FAD) e as características de Forma (AIMS) com o FN das misturas asfálticas

Para atender o objetivo específico em que se busca identificar a influência da granulometria (analisada pelo método Bailey) e das características de forma (obtidas pelo AIMS) nos resultados de resistência à deformação permanente, analisou-se a correlação entre as variáveis das misturas asfálticas para a escolha das variáveis independentes e realizou-se análise de regressão para verificação de colinearidade entre as mesmas. A partir dessa identificação procurou-se fornecer um indicativo do desempenho das misturas asfálticas quanto a essa falha por meio dos resultados de forma e granulometria ainda na fase de projeto.

Dessa forma, analisou-se a correlação dos dados de teor de ligante, granulometria e das características de forma com os resultados de FN de misturas asfálticas. A partir dos resultados das correlações, selecionaram-se as variáveis independentes (Xn).

A análise de correlação mede a associação entre variáveis através de um coeficiente de correlação, denominado pela letra r (Equação 26). Esse coeficiente tem as seguintes propriedades: varia entre -1 e +1; se r = 0, não existe associação entre as variáveis; quanto maior o valor de r, em módulo, mais forte é a associação entre as variáveis; se r > 0, ambas as variáveis crescem juntas; e se r < 0, uma variável cresce à medida que a outra diminui. O valor de r é calculado com dados de uma amostra e quantifica a força de associação linear

94 entre duas variáveis, descrevendo quão bem uma linha reta se ajustaria através de uma nuvem de pontos.

= _√∑∑ _{− ̅ ² ∑}− ̅ − ̅ _{− ̅ ²} (26)