Ensaios confinados

Após a finalização da etapa de condicionamento foram realizados dois tipos de ensaios confinados para verificar o comportamento da mistura asfáltica e posterior obtenção dos dados para a utilização do Shift Model. Os ensaios confinados são: o ensaio de Referência e o ensaio MSS, que é um tipo de ensaio CHC (o qual representa um TRLPD completo a partir de blocos de carregamento). O ensaio de Referência assume uma condição específica de nível de tensão desvio, assim como tempo de carregamento, período de repouso e temperatura. O ensaio MSS serve para a calibração do modelo e assume vários níveis de tensão desvio, tempo de carregamento, período de repouso e temperatura, e é descrito mais adiante. O nível da pressão de confinamento é o mesmo para estes dois ensaios, 69kPa (10psi).

Ensaio de Referência

No Capítulo 2 foi citado que o TRLPD é um ensaio com características de creep dinâmico, no entanto, as condições sofrem algumas alterações, sendo elas: tempo de carregamento, período de repouso, tensão desvio, temperatura e adição da pressão de confinamento. Essa pressurização de 69kPa (pressão de confinamento) não varia no ensaio, pois o modelo considera apenas uma deformação permanente uniaxial a fim de se evitar uma análise muito complexa. O tempo de carregamento, a tensão desvio, e a temperatura são os fatores mais importantes.

As condições deste ensaio serão representadas a seguir na execução do protocolo de ensaio. Vale lembrar que nessa dissertação não será calculado o fator de correção campo/laboratório, apresentado no Capítulo 2, uma vez que para tal ajuste é necessário um banco de dados a partir de informações de campo, com valores das deformações permanentes juntamente com o projeto bem detalhado da mistura asfáltica. No Brasil tal banco de dados ainda encontra-se em construção no âmbito da Rede Temática de Asfalto da Petrobras, e que conta com a participação da UFC.

Ensaio Multiple Stress Sweep (MSS)

Para fins de ajuste do modelo é realizado o ensaio MSS (um tipo de ensaio CHC), o qual tem como hipótese que um carregamento por bloco (carregamento composto pelas três tensões desvio e três tempos de carregamento) representa um TRLPD completo. Ou seja, as características do comportamento quanto à deformação permanente que são obtidas para um TRLPD podem ser obtidas também pelos ensaios CHC (Compostos com Histórico de Carregamento). Portanto, o ensaio MSS pode servir como um substituto para o TRLPD com diferentes níveis de tensão desvio e tempo de carregamento.

Choi (2013) determinou, a partir de vários ensaios realizados, dentre todas as condições apresentadas na Tabela 2.2, um ensaio de Referência nas seguintes condições: tensão desvio de 690kPa (100psi); tempo de carregamento de 0,4s; período de repouso de 10s e temperatura de 47°C. A partir deste ensaio de Referência, o autor obteve a calibração do modelo pelo ensaio Multiple Stress Sweep (MSS) descrito a seguir.

O MSS é um ensaio composto que tem três blocos de carregamento com três níveis de tensão desvio (483, 690 e 897kPa) e tempo de carregamento constante de 0,4s. O ensaio é realizado a três diferentes temperaturas para obter o fator de ajuste de tempo reduzido. Além do ensaio MSS, o Shift Model também precisa de uma curva de referência obtida a partir do TRLPD, que no referido modelo é denominado de ensaio de Referência. O ensaio de Referência, como já mencionado, é realizado em uma condição específica de carregamento. A maior temperatura (47°C) foi selecionada como a temperatura de referência, pois nesta temperatura os níveis de deformação são amplos o suficiente para cobrir as deformações que ocorrem nos níveis de temperatura intermediário (37°C) e baixo (17°C). O nível de tensão desvio selecionado é de 690kPa (100psi). Em resumo, este protocolo consiste em um ensaio de Referência (TRLPD) na maior temperatura, e em três ensaios MSS cada um com um nível de

temperatura selecionado (baixo, intermediário ou alto). Portanto, o protocolo de ensaio exige a realização dos ensaios TSS (Triaxial Stress Sweep), os quais são compostos pelos ensaios TRLPD e MSS. O ensaio MSS é no mínimo realizado com 600 ciclos e equivale ao ensaio CHC (Choi, 2013). As Figuras 3.9 (a) e (b) exemplificam o ensaio de Referência e os ensaios MSS, respectivamente.

Figura 3.9 - Diagrama esquemático do protocolo de ensaio: (a) ensaio de Referência e (b) ensaio Multiple Stress Sweep.

(a)

(b)

Fonte: Adaptada de Choi (2013).

Choi (2013) afirma que para melhor avaliação dos níveis de deformação obtidos em cada bloco, o período de repouso não pode ser longo o suficiente para causar efeitos de amolecimento viscoplástico e recuperação viscoelástica. Períodos de repouso muito longos

geram um tempo de ensaio impraticável. A partir da realização de numerosos ensaios TRLPD com diferentes períodos de repouso e pela comparação com as deformações previstas pelo Shift Model, o referido autor concluiu que para as temperaturas baixas e intermediárias o período de repouso assume valor de 1,6 segundos e para altas temperaturas assume o valor de 10 segundos. O amolecimento viscoplástico e a recuperação viscoelástica também estão associados às variações de temperatura no revestimento asfáltico, pois o aumento da temperatura reduz a viscosidade do ligante e com isso pode ocorrer a densificação do material. Dessa forma, o EICM (Enhanced Integrated Climatic Model), desenvolvido pelo NCHRP, é um modelo para análise conjunta de fluxo de calor e umidade. Foi inicialmente desenvolvido para o FHWA e posteriormente adaptado para uso no MEPDG (2004). O EICM é utilizado no MEPDG para prever ou simular as mudanças no comportamento e características do pavimento em conjunto com o ciclo natural das condições ambientais que ocorrem ao longo dos anos de serviço. Choi (2013) determinou na sua pesquisa os valores de temperatura apontados pelos programas MEPDG e EICM, e, a partir das deformações permanentes encontradas referentes à temperatura do pavimento, foi criado um gráfico de densidade acumulada (Figura 3.10).

Figura 3.10 - Exemplo de função de densidade acumulada da deformação permanente de acordo com a temperatura do revestimento em Angelica, NY.

Fonte: Adaptada de Choi (2013).

Choi (2013) afirma que as temperaturas de ensaio devem corresponder de 0 a 100% da densidade acumulada. Entretanto, as deformações permanentes não se desenvolvem a

temperaturas muito baixas. A temperatura equivalente a 10% da densidade acumulada é chamada de temperatura baixa (TL). Os níveis máximos de deformação permanente equivalem a 100% da densidade acumulada e são atingidos nas temperaturas altas (TH). A temperatura correspondente entre 60 e 80% da densidade acumulada é utilizada como temperatura intermediária (TI), ao invés de 50%. Assim, 70% da densidade acumulada é recomendada como temperatura intermediária (TI). A partir das considerações acerca dos índices de densidade acumulada foram propostos valores para a temperatura baixa (TL), intermediária (TI), e alta (TH) utilizadas no protocolo de ensaio para a mistura avaliada em Angelica, NY.