Importância das Propriedades Reológicas dos Mástiques

Os fileres, quando combinados com o ligante asfáltico, provocam alterações nas propriedades físicas e químicas dos ligantes, as quais dependem do tipo, natureza e concentração do fíler na mistura (KAVUSSI e HICKS, 1997).

A adição de fíler em ligantes asfálticos provoca modificações em seu comportamento reológico, com aumento do módulo complexo e a redução do ângulo de fase, em razão da natureza rígida do fíler mineral. Deve-se destacar que alguns modificadores, como os polímeros e a borracha moída apresentam módulo menor que o dos ligantes asfálticos, sob temperaturas baixas ou intermediárias (BAHIA, 1995).

Os efeitos da incorporação do fíler ao ligante asfáltico são mais significativos e favoráveis nas altas temperaturas, aumentando a rigidez do ligante. Porém, a baixas temperaturas, o fíler aumenta ainda mais a rigidez do ligante asfáltico, acarretando redução da capacidade de relaxar tensões (BAHIA, 1995).

As propriedades reológicas do mástique são resultado da combinação das características elásticas, viscoelásticas ou viscosas do ligante asfáltico e da natureza elástica do fíler mineral, o que afeta

as propriedades mecânicas da mistura asfáltica composta por esses materiais. Com isso, o estudo das propriedades reológicas do mástique permite uma avaliação de como esse componente pode afetar as propriedades da mistura asfáltica (BECHARA et al., 2008).

Com o surgimento dos ensaios que têm como princípio a avaliação das propriedades fundamentais dos materiais, como é o caso da Especificação Superpave, a simulação das solicitações do tráfego e do intemperismo estão mais próximos das condições a que os ligantes asfálticos, e consequentemente os mástiques, são submetidos em campo (ANDERSON et al., 1994). Um dos ensaios mais utilizados é o de cisalhamento em regime dinâmico (DSR), que pode gerar a curva-mestre, uma representação do comportamento reológico do material em função da frequência (e/ou tempo) de carregamento.

O estudo do comportamento reológico do mástique pode ter três objetivos fundamentais: (1) avaliar o efeito que a quantidade de finos minerais selecionada no projeto da composição granulométrica poderá ter sobre as propriedades mecânicas da mistura asfáltica; (2) monitorar os efeitos que diferentes tipos de finos minerais, para uma mistura asfáltica com a mesma composição granulométrica, poderão ter sobre as propriedades mecânicas da mistura asfáltica e (3) estimar o aumento de rigidez e de elasticidade do ligante asfáltico proporcionada pela adição de finos minerais em diferentes relações fíler/asfalto. Nas duas primeiras situações, os finos minerais são abordados como frações do esqueleto pétreo que compõe a mistura asfáltica e, na terceira, são abordados como modificadores do ligante asfáltico de base (BECHARA et al., 2008)

A curva-mestre tem sido muito utilizada para avaliar o ângulo de fase ou o módulo complexo, em para uma temperatura de referência e para um espectro de frequências, e/ou tempo, de carregamento.

Segundo Bahia (1995), a adição de fíler mineral ao ligante asfáltico provoca um aumento do parâmetro G*/sen da especificação Supepave, o que é favorável por aumentar a resistência do ligante à deformação permanente, mas também provoca um aumento do parâmetro G*sen , o que é desfavorável em relação ao dano por fadiga, quando o fenômeno ocorre por deformação controlada. Portanto, os efeitos do fíler adicionado ao ligante asfáltico são desfavoráveis a

temperaturas baixas e intermediarias, pois a rigidez do fíler mineral é muitas vezes maior que a do ligante, proporcionando mástiques mais rígidos.

Bechara et al. (2008) analisaram diferentes relações fíler/ligante asfáltico, e para todas elas o módulo complexo (G*) e o parâmetro de deformação permanente do Superpave (G*/sen ) aumentaram, ou seja, a adição de fíler pode refletir em um aumento na resistência à deformação permanente das misturas asfálticas. Também ocorreu a redução do ângulo de fase ( ) com a adição de fíler, o que tornou o mástique mais elástico.

Anderson et al. (1992) analisaram as propriedades reológicas dos mástiques através de um conjunto de curvas-mestre para o módulo complexo e para o ângulo de fase. Observando que nas temperaturas de intermediárias a baixas, o efeito da adição do fíler é praticamente inexpressivo, já nas temperaturas mais altas o efeito mais expressivo no aumento da rigidez do ligante asfáltico provoca um deslocamento vertical na escala de rigidez, praticamente uniforme ao longo da escala de frequência; a elasticidade também aumenta com a adição de fíler, o que é indicado pela redução dos valores de ângulo de fase. Comparando as curvas-mestre da taxa de aumento de G* e G”, em que a taxa utilizada é a relação entre o módulo complexo do material com fíler pelo do material sem fíler, há uma redução gradativa do componente dissipativo do módulo complexo com a redução da temperatura, indicando aumento da elasticidade. No entanto, a adição de quartzo impõe um aumento mais expressivo que a calcita sobre o componente dissipativo do módulo nas temperaturas altas. A calcita torna o ligante asfáltico menos sensível ao efeito da temperatura ou da frequência de carregamento que o quartzo.

Para Anderson et al. (1992), os fatores de deslocamento são pouco sensíveis à adição de finos, o que indica que a dependência da temperatura do mástique e do ligante asfáltico é essencialmente a mesma. Os autores avaliaram as curvas-mestre do aumento relativo do módulo complexo de dois ligantes asfálticos misturados com dois fileres antes a após envelhecimento a longo prazo no PAV, e perceberam que o efeito do tipo de ligante asfáltico é mais expressivo que o efeito do tipo de fíler e que nas temperaturas de intermediárias a altas os ligantes asfálticos são mais sensíveis ao efeito do envelhecimento, enquanto que nas temperaturas de intermediárias a baixas, o efeito

do tipo de fíler não é expressivo sobre o efeito do envelhecimento a longo prazo, indicando que o tipo de fíler não afeta a sensibilidade do ligante asfáltico ao envelhecimento.

Para Anderson et al. (1992), embora o módulo dos mástiques seja alto sob temperaturas baixas, a resistência à tração também mostrou aumento significativo. Para os vários ligantes asfálticos avaliados, a adição de fíler foi favorável e reduziu significativamente o acúmulo de deformação permanente, no entanto, a adição de fileres minerais pode comprometer a trabalhabilidade da mistura asfáltica e tornar a mistura compactada excessivamente rígida. Além disso, segundo a experiência dos autores, os procedimentos para envelhecimento a curto prazo, tanto no ensaio TFOT quanto no RTFOT, não são indicados para mástiques, em virtude da tendência de separação dos componentes e indicam o envelhecimento a longo prazo, no PAV, como método satisfatório para simular o envelhecimento.

Neste trabalho, o estudo da influência do fíler no mástique asfáltico foi realizado com a caracterização de suas propriedades reológicas, de ensaios de cisalhamento em regime oscilatório de viga em flexão e também, com o ensaio de ponto de amolecimento.