Distribuição granulométrica das misturas asfálticas.

A distribuição granulométrica está relacionada com o desempenho de uma mistura asfáltica a curto, médio e longo prazo. Tem influência na estabilidade, durabilidade, permeabilidade, trabalhabilidade, resistência à fadiga, resistência à deformação permanente e na resistência aos danos causados pela umidade. Portanto, a graduação, assim como as especificações a ela relacionadas, deve ser considerada como sendo o primeiro passo para a elaboração de uma mistura asfáltica.

Dentre os vários tipos de graduação para misturas asfálticas, destacam-se as misturas com graduação contínua, onde a resistência é alcançada através da maior densidade possível, e as

graduações descontínuas, onde o agregado graúdo forma o esqueleto resistente da mistura. A Figura 2.7 apresenta os tipos de curvas granulométricas para misturas asfálticas.

Figura 2.7 - Tipos de curvas granulométricas para misturas asfálticas. Fonte: ROBERTS, et al. 1991

2.3.1.1 Graduação Contínua

Uma graduação continua é aquela onde as partículas de agregados ficam completamente adensadas, seria a melhor em termos de estabilidade, devido ao aumento do contato entre as partículas e à diminuição dos vazios na mistura. Porém, é necessário um volume de vazios suficiente para a adição do ligante asfáltico, capaz de assegurar maior coesão e durabilidade à mistura, além de um adequado volume de vazios necessário para evitar a exsudação do ligante asfáltico e/ou à deformação permanente da mistura sob a ação de cargas do tráfego. Ou seja, uma mistura asfáltica com baixo volume de vazios é mais sensível a pequenas variações na quantidade de asfalto e, portanto, mais susceptível à exsudação e à deformação permanente.

2.3.1.2 Graduação Descontínua

A mistura asfáltica de graduação descontínua apresenta uma grande proporção de agregado graúdo e fíler mineral, e uma pequena proporção de agregados médios como é o caso de uma mistura SMA ou CMHB (Coarse Matrix High Binder). Essas misturas resistem às cargas do tráfego não com a máxima densidade possível, mas sim com uma grande quantidade de agregado graúdo formando o esqueleto da mistura. Com um forte contato entre as partículas de agregado graúdo, o que permite que a resistência à deformação permanente aumente. Uma mistura descontínua SMA ou CMHB possui maior quantidade de asfalto que as misturas contínuas. Essa maior quantidade de asfalto, juntamente com a grande quantidade de fíler, preenche os vazios deixados pelo esqueleto de agregado graúdo e contribuem muito para a resistência ao aparecimento e propagação de trincas por fadiga.

Uma mistura asfáltica de graduação descontínua, tipo SMA ou CMHB, pode ter um melhor desempenho que uma mistura de graduação contínua ou densa, pois a grande quantidade de agregado graúdo aumenta a resistência à deformação permanente, enquanto a grande quantidade de fíler e asfalto aumentam a resistência ao desgaste. Porém, em qualquer tipo de mistura as propriedades físicas dos agregados (forma, textura superficial, angularidade etc.) têm grande importância no seu desempenho. Em misturas descontínuas, a importância da qualidade dos agregados é ainda maior.

2.3.1.3 Graduação Superpave

Os pesquisadores do SHRP refinaram as especificações da graduação existentes e desenvolveram planilhas de graduação baseados na equação de Fuller, que apresenta as curvas de máxima densidade (e mínimo VAM) para cada tamanho de agregados.

Como produto da utilização desta equação se obtém misturas de fácil compactação, mas com tendência de ser muito frágeis e de possuir poucos vazios. O método Superpave utiliza planilhas nas quais se tem pontos de controle e uma zona de restrição. Nestas planilhas, o tamanho das peneiras foi elevado a potência 0.45, onde a curva de máxima densidade fica representada por uma reta, que vai desde a origem das abcissas e ordenadas até a peneira pela qual passa o 100% dos agregados (tamanho máximo). A Figura 2.8. apresenta um exemplo de granulometria superpave. Especificação Superpave DMN=12,5 mm. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6 3,8 Abertura das peneiras elevadas a 0,45 (mm)

P o rc en tag em p a ss an te

Linha de densidade máxima Pontos de Controle Zona de restrição Granul Basalto Original 0,075 0,15 0,30 0,60 1,18 2,36 4,75 9,5 12,5 19,0

Pontos de controle

Zona de restrição Linha de máxima densidade

Diâmetro máximo Diametro Nominal Máximo

Figura 2.8 - Exemplo de granulometria Superpave.

A granulometria composta deve passar através dos pontos de controle, o que assegura uma determinada quantidade de vazios para preenchimento com asfalto. Porém, a curva granulométrica dos agregados não deve passar pela zona de restrição (SHRP recomenda passar por baixo dela) o que evita misturas de agregados com uma alta proporção de areia fina. Curvas granulométricas muito próximas da linha de densidade máxima devem ser evitadas por não apresentarem um adequado volume de vazios. Uma granulometria que cruze a zona de restrição tem, a princípio, um esqueleto mineral frágil e pode apresentar problemas

na compactação e baixa resistência à deformação permanente. Porém, segundo Kandhal & Mallik (2001), há alguns tipos de agregados, como agregados de origem calcária e granítica, que com graduação passando abaixo da zona de restrição apresentaram maior quantidade de deformação permanente, em relação aos que passaram através da zona de restrição os quais apresentaram as menores quantidades de deformação permanente. Já a graduação que passou acima da zona de restrição apresentou uma quantidade intermediária de deformação permanente.

Watson et al. (1997) reportaram que quatro das misturas convencionais de graduação densa mais utilizadas no Departamento de Transportes do Estado da Geórgia utilizam misturas asfálticas compostas de agregados com graduações que violam a zona de restrição, mas que atendem as demais recomendações e exigências das especificações Superpave, isso mostra que determinados agregados que passam através da zona de restrição apresentam excelente desempenho em campo.

Kandhal e Cooley Jr. (2001 e 2002), em pesquisa que conta com a análise de 2 tipos de agregado graúdo, 10 tipos de agregado miúdo e 5 granulometrias (3 passando pela zona de restrição), concluíram que a zona de restrição deveria ser eliminada das especificações Superpave, pois misturas que violam esta zona, mas que se enquadram nos limites de angularidade de agregados miúdos (FAA, fine aggregate angularity) e nos demais ensaios da especificação de agregados, apresentam desempenho igual ou superior ao de misturas que atendem ao requisito da zona de restrição. Finalmente o Superpave Mixture and Aggregate

Expert Task Group (ETG) recomendou que a zona de restrição deveria ser retirada dos

procedimentos do Superpave e deveriam também ser retiradas da AASHTO MP2 e PP28 (SUPERPAVE ETG, 2001).

2.3.1.4 Influência da graduação no Desempenho de Misturas Asfálticas

Segundo o Instituto do Asfalto (1989), os agregados representam em torno de 95% em peso e 70 a 85% em volume de toda a mistura asfáltica e contribuem significativamente para o desempenho da mistura. Suas características influenciam diretamente nas propriedades volumétricas e como conseqüência nas propriedades de rigidez, resistência ao cisalhamento e na vida de fadiga.