O ensaio de creep estático, ou simplesmente creep, passou a ser empregado em materiais asfálticos nos anos 70 pela Shell, e teve bastante aceitação devido à praticidade de preparação dos CP’s e de condução do ensaio (Hill, 1973). O ensaio é realizado sob aplicação de carga estática e o resultado é descrito por uma curva de deformação permanente axial versus
o tempo de ensaio (Roberts et al.,1996). A Figura 2.20 mostra uma curva típica do ensaio de creep estático, incluindo a parte após o descarregamento.
Figura 2.20 - Curva típica de um ensaio de creep estático com recuperação.
Fonte: Adaptada de Roberts et al. (1996).
O ensaio pode ser conduzido de três maneiras diferentes em CP’s cilíndricos, por exemplo, obtidos a partir das dimensões de CP Marshall, com diâmetro de 101,6mm (4”) e espessura aproximada de 63,5mm (2,5”):
a) aplicação de carga axialmente em CP sem confinamento; b) aplicação de carga axialmente em CP confinado; e
c) aplicação de carga diametralmente por compressão diametral.
A Figura 2.21 ilustra a montagem de um equipamento para ensaio de creep com aplicação de carga axial no CP com dimensões Marshall. O ensaio de creep realizado nestas condições é normatizado pela ASTM D 2990 (2009) - Standard Test Methods for Tensile, Compressive, and Flexural Creep and Creep - Rupture of Plastics.
Figura 2.21 - Ensaio de creep com carregamento axial.
Fonte: Bernucci et al. (2010).
O ensaio de creep conduzido à tração por compressão diametral, ou simplificadamente chamado de creep estático por tração indireta é preconizado pela AASHTO T 322-07 (2011) - Standard Method of Test for Determining the Creep Compliance and Strength of Hot-Mix Asphalt (HMA) Using the Indirect Tensile Test Device. O ensaio de creep estático por tração indireta normalmente é aplicado para avaliar o potencial de trinca em misturas asfálticas para baixas temperaturas. A Figura 2.22 representa a configuração deste ensaio, no qual os LVDT’s são locados no centro do CP que são moldados com diâmetro de 150 ± 9mm e espessura entre 38 e 50mm.
Figura 2.22 - Ensaio de creep por tração indireta.
Os ensaios de creep com carregamento axial em CP’s confinados ou não confinados, sendo este último mais empregado, são aplicados para avaliar o potencial quanto à deformação permanente em misturas asfálticas (Roberts et al., 1996). O ensaio de creep estático fornece o parâmetro de histórico de deformação ao longo do período de ensaio, ou seja, Ɛ(t). A partir deste parâmetro obtém-se a denominada função fluência (creep compliance), dada pela expressão 2.38. 0 ( ) ( ) t D t ε σ = (2.38)
onde D(t): função fluência; e
σ
o: tensão constante aplicada.O comportamento quanto à função fluência no ensaio de creep estático é representado a partir de três estágios, conforme Figura 2.23 (Little et al., 1993). No primeiro estágio é registrada uma velocidade de deformação elevada; no segundo estágio a taxa de deformação tende a ser constante e no terceiro estágio ocorre a falha. No último estágio a velocidade de deformação cresce rapidamente (Moura, 2010).
Little et al. (1993) e Nascimento (2008) comentam que o ponto inicial de deformação terciária é definido como Flow Time ou Tempo de Fluência, o qual tem sido um parâmetro significante na avaliação do desempenho de misturas asfálticas em termos de deformação permanente. Tal tempo também é visto como o ponto mínimo da taxa de variação da fluência ao longo do ensaio e pode ser definido como o tempo em que o cisalhamento se dá a volume constante.
Figura 2.23 - Ensaio de creep estático com os três estágios de deformação por fluência.
Fonte: Adaptada de Little et al. (1993).
Christensen (1982) comenta que na caracterização de materiais viscoelásticos, como as misturas asfálticas, é bastante conveniente utilizar a função fluência, D(t),para análises que envolvem a relação tensão-deformação, visto que a resposta do material não depende apenas da carga, ou do deslocamento, aplicada no instante considerado, mas sim de todo o histórico da carga, ou de deslocamento. A função fluência é a recíproca do módulo em materiais elásticos. A principal vantagem do uso desta função na teoria da viscoelasticidade - viscoplasticidade é que este parâmetro permite a separação entre a parcela da deformação dependente do tempo daquela independente.
Souza e Soares (2002) avaliaram o comportamento viscoelástico em misturas asfálticas com base na teoria da viscoelasticidade linear sob condições isotérmicas a partir do ensaio de creep estático. Na Figura 2.24, nota-se que a curva experimental pode ser perfeitamente ajustada por uma série de Prony, que é uma série matemática muito utilizada para representar a função fluência de materiais viscoelásticos. Vale ressaltar que o flow time é parâmetro de análise para a deformação permanente, e a função fluência avalia o comportamento viscoelástico do material.
Figura 2.24 - Função fluência e respectivo ajuste para a série de Prony.
Fonte: Souza e Soares (2002).
Daniel e Kim (2002) apresentaram em detalhes um modelo para previsão de fadiga que utiliza parâmetros de regressão, onde séries de Prony, transformadas de Laplace, entre outros recursos matemáticos são utilizados para representar a função fluência de maneira mais complexa, tanto em carregamentos estáticos quanto em dinâmicos.
Sousa e Soares (2007) aplicaram e descreveram o método numérico da colocação aplicado aos ensaios de creep estático para obtenção de uma curva de ajuste, ou série de Prony, compatíveis com dados experimentais de caracterização viscoelástica. Os autores comentam que apesar da simplicidade, o método da colocação mostra resultados cujas correlações atingem valores muito próximos de um, ou seja, o método apresenta um bom ajuste e uma adequada representação do fenômeno físico. No referido trabalho é concluído que a utilização da Série de Prony é um vantajoso recurso para a compreensão do comportamento viscoelástico das misturas asfálticas e/ou ligantes asfálticos.