2.6 Compactação de misturas asfálticas
2.6.5 Efeitos da densidade e da porcentagem de vazios
BROWN & CROSS (1991) afirmam que a densidade é um importante
componente de um revestimento asfáltico bem dosado e construído.
Segundo SCHEROCMAN (1996), o fator mais importante que afeta a
durabilidade dos revestimentos asfálticos é a densidade. Durante a compactação, a
densidade da mistura aumenta e a porcentagem de vazios decresce e vice-versa.
Para BROWN (1984), a falta de uma maior densificação durante a construção
de pavimentos de concretos asfálticos têm resultado em um pobre desempenho de
muitos pavimentos. A baixa densidade geralmente resulta em deteriorações a longo
prazo tais como trincas e desprendimento da massa.
BROWN (1990) afirma que a quantidade de vazios é provavelmente o fator mais
importante que interfere no desempenho ao longo da vida do pavimento e que é
controlada pelo teor de asfalto, pela energia de compactação durante a construção e
o efeito da compactação após a passagem do tráfego.
A especificação DNIT ES – 031/2004 fixa os vazios entre 3 e 5% para camada
de capa e entre 4 e 6% para camada de ligação. BROSSEAUD et al. (1993) apud
MOMM & DOMINGUES (1998) afirmam que os concretos asfálticos com vazios
entre 3 e 7% são mais estáveis.
KANDHAL & KOEHLER (1984) afirmam que a deterioração prematura dos
revestimentos (desprendimento dos agregados e perda de finos) pode ser eliminada
se a densidade for mantida em torno de 92% da densidade teórica (8% Vazios). A
FIG. 2.23 mostra a variação do grau de deterioração com os vazios de oito projetos
de reforço em concreto asfáltico avaliados pelos pesquisadores. É possível observar
que para uma quantidade de vazios inferior a 8%, o grau de deterioração foi
praticamente inexistente.
FIG. 2.23: Grau de deterioração x vazios observados em oito trechos
(KANDHAL & KOEHLER, 1984).
KEMP & PREDOEHL (1981) apud BROWN (1984) afirmam que os resultados
de um período de estudo de 4 anos mostraram que a quantidade de vazios nas
misturas asfálticas tem, definitivamente, grande efeito na taxa de envelhecimento do
ligante asfáltico.
A CENTERLINE (1999) afirma que uma baixa porcentagem de vazios (inferiores
a 2%) contribui para a formação de trilhas de rodas enquanto que uma elevada
porcentagem de vazios (superiores a 8%) podem causar desagregação e uma baixa
resistência à oxidação e ao trincamento.
FORD (1988) apud BROWN (1990) mostrou em um estudo realizado no estado
de Arkansas, EUA, que as misturas asfálticas devem ser projetadas e construídas
de forma que seus vazios fiquem acima de 2,5%. O pesquisador mostrou que, para
vazios acima de 2,5%, a profundidade da trilha de rodas não foi superior a 10/32
polegadas, conforme indicado na FIG. 2.24.
FIG. 2.24: Profundidade de trilha de roda x vazios (FORD, 1988).
BROWN et. al (1989) apud BROWN (1990) apresentaram um estudo sobre
segregação de misturas mostrando que as misturas asfálticas com vazios inferiores
à aproximadamente 8% eram impermeáveis à água. Para valores acima de 8%, a
permeabilidade aumentou rapidamente conforme indicado na FIG. 2.25.
FIG. 2.25: Permeabilidade x total de vazios da mistura (BROWN et. al, 1989).
U.S. ARMY ENGINEER WATERWAYS EXPERIMENT STATION (1953) apud
BROWN (1984) afirma que a permeabilidade das misturas asfálticas dobra para
cada redução de 1% na densidade.
O ASPHALT INSTITUTE (1989) afirma que não se deve compactar o
revestimento até um nível muito abaixo de vazios (inferiores a 2%), pois estes
últimos são responsáveis por permitir a expansão térmica, sem causar exsudação e
instabilidade da mistura. A FIG. 2.26 apresenta o efeito dos vazios na durabilidade
do pavimento. Quando os vazios se aproximam de zero a estabilidade da mistura
decresce e a coesão aumenta. Revestimentos executados com uma porcentagem
de vazios extremamente baixa são geralmente caracterizados por grande fluência,
que pode ou não vir associada com fissuramentos. Quando os vazios se aproximam
de 10% a coesão da mistura decresce, enquanto a estabilidade cresce. Quando os
vazios se tornam ainda maior, a mistura perde a coesão, tendendo à ruptura e
finalmente perdendo sua estrutura ao desagregar-se.
FIG. 2.26: Durabilidade do pavimento x vazios (ASPHALT INSTITUTE, 1989).
O ASPHALT INSTITUTE (1992) afirma que a compactação inadequada pode
resultar em uma porcentagem de vazios ou muito alta ou muito baixa. Um grande
volume de vazios permite que a umidade penetre na mistura asfáltica e pode causar
descolamento ou desprendimento da superfície enquanto que um baixo volume de
vazios não permitirá expansões térmicas e pode causar exsudação e
escorregamento da mistura asfáltica.
BUZATTI (1976) reforça a necessidade de um mínimo de vazios na mistura
para compensar a expansão ou a retração do asfalto na mistura, já que o mesmo
apresenta uma taxa de expansão volumétrica cerca de 20 vezes maior do que a do
agregado. Como a temperatura do revestimento pode atingir mais de 40ºC nos dias
quentes, um valor mínimo de vazios deve estar presente para evitar a fluência
demasiada e a instabilidade.
BROWN (1990) sugere que as misturas asfálticas devem ser construídas com
uma porcentagem inicial de vazios aproximadamente inferior a 8% e que, após a
ação do tráfego, a porcentagem final de vazios deve ser aproximadamente superior
a 3%.
BELL et al. (1984) afirmam que o módulo de resiliência é muito sensível à
variação dos vazios na mistura. Segundo os pesquisadores, estudos de VAN DER
POEL (1954), HEUKELOM (1964) e VAN DRAAT (1965) apresentam valores de
módulos de resiliência calculados pelos procedimentos da SHELL para três teores
de vazios representativos, respectivamente de uma compactação pobre, boa e
excelente de uma mistura típica de concreto asfáltico. A TAB. 2.9 mostra que o
módulo de resiliência diminuiu em torno de 135% quando a compactação passou de
uma condição excelente para uma condição pobre.
TAB. 2.9: Efeito dos vazios no módulo de resiliência
Condição de compactação Teor de vazios, % Módulo de resiliência, MPa
Excelente 4 3.370
Boa 8 2.060
Pobre 12 1.430
Obs: Ligante AR-4000, teor de asfalto 6% e temperatura de ensaio 18ºC.