1 INTRODUÇÃO
A rodovia, e em especial o pavimento, em razão da importância do transporte no complexo da atividade socioeconômica, dentro de uma perspectiva de longo prazo deve apresentar permanentemente um desempenho satisfatório.
Os pavimentos rodoviários devem, durante a vida útil, apresentar boas condições de rolamento e proporcionar conforto e segurança aos que neles trafegam. Contudo, tem-se verificado, nos pavimentos brasileiros, a ocorrência de degradações prematuras, como deformações permanentes e trincamentos por fadiga. O aparecimento de degradações prematuras pode ser resultado de fatores como: problemas de dosagem, uso de ligantes inadequados, temperatura e frequência e magnitude de cargas, dimensionamento inadequado, tráfego, sobrepeso e problemas de construção como a compactação. Em geral, um pavimento flexível é constituído por uma ou mais camadas de misturas asfálticas (revestimento) assentes sobre camadas granulares sobre o solo de fundação. Sendo o revestimento a camada que recebe diretamente as cargas de tráfego, a sua compactação constitui-se em um dos fatores principais no desempenho da estrutura. Assim, para cumprir a função, a etapa da compactação exerce um papel fundamental, especialmente a compactação laboratorial, a partir da qual são estabelecidas as propriedades de referência para a compactação em campo e são realizados os ensaios de previsão de desempenho mecânico.
Segundo Micaelo (2008), a compactação, quando bem executada, aumenta a capacidade estrutural do pavimento, propiciando mais pontos de contato entre as partículas que favorecem uma melhor distribuição de tensões, uma diminuição dos vazios torna o material menos susceptível aos agentes climáticos, além de proporcionar maior estabilidade do material quando solicitado. Brown (1990) acrescenta que uma mistura asfáltica devidamente compactada deve ter volume de vazios o suficiente para evitar a deformação plástica e exsudação e, ao mesmo tempo, promover o intertravamento e a ligação dos constituintes, prevenir a permeabilidade do ar e da água que podem ocasionar a oxidação, a desagregação e o trincamento do revestimento. Além disso, a quantidade de vazios na mistura asfáltica é provavelmente um dos fatores mais importantes no desempenho do revestimento asfáltico durante a vida útil.
Uma compactação mal executada, que origine misturas asfálticas densas com um percentual de volume de vazios abaixo do intervalo de
2% a 4%, pode levar a problemas de deformação permanente e exsudação do ligante em determinadas condições de carregamento. Por outro lado, misturas com um volume de vazios acima do desejado, pode diminuir o módulo de rigidez dinâmico, dificultando a distribuição do estado de tensões, além de não garantir a impermeabilidade desejada (MICAELO, 2008).
O porcentual de volume de vazios desejado para a mistura asfáltica em campo é determinado em laboratório durante o projeto da mistura asfáltica. No Brasil, o método de dosagem Marshall é o mais difundido. Neste método a compactação ocorre por impacto através da queda de um soquete de dimensões e massa padronizadas. Alguns autores (KHAN et al., 1998; MICAELO, 2008; HAMZAH, VON, ABDULLAH, 2013) afirmam que esta compactação não é apropriada por não simular o que ocorre no campo.
Durante a década de 1980/90, foi desenvolvido nos Estados Unidos, no âmbito do Programa SHRP (Strategic Highway Research
Program), o método de dosagem Superpave (Superior Performance Asphalt Pavement). A compactação é realizada num compactador
giratório e a densificação do material ocorre por amassamento. Quando comparado ao método Marshall, o compactador giratório é capaz de produzir corpos de prova compactados mais similares aos obtidos em campo. Entretanto, ainda há uma divergência em relação ao campo quanto à orientação dos agregados, à distribuição do volume de vazios e ao desempenho mecânico (KHAN et al., 1998; ZHANG et al., 2008; HUNTER, MCGREAVY, AIREY, 2009; HAMZAH, VON, ABDULLAH, 2013).
Os corpos de prova obtidos por compactação Marshall e Superpave são utilizados, em geral, para dosagem das misturas asfálticas (além dos ensaios de Resistência à Tração por Compressão Diametral, Dano por Umidade Induzida, Módulo Resiliente e Cântabro).
Para realização de ensaios de desempenho mecânico como fadiga e deformação permanente, os corpos de prova são extraídos de placas produzidas e compactadas em laboratório ou em campo. Esta compactação pode ser realizada pela mesa compactadora, pelo rolo liso de chapas metálicas e outros. A compactação realizada nesses equipamentos poderá diferir da compactação de campo, considerando as diferentes formas de compactação (impacto, amassamento, vibração).
Com o objetivo de certificar que a compactação laboratorial seja representativa do que ocorre no campo, este trabalho propõe-se a investigar e avaliar a compactação laboratorial no compactador Marshall, no Compactador Giratório Superpave (CGS) e na mesa
compactadora tipo LCPC. Para tanto, foram compactados, no CGS, corpos de prova com diferentes ângulos de inclinação do eixo de rotação do equipamento tendo em vista que este é o parâmetro que mais influencia a organização do esqueleto mineral (TASHMAN et al., 2001). De acordo com Darabi et al. (2011) as misturas asfálticas podem ser representadas em três escalas, distinguindo o esqueleto mineral: (i) a microescala, denominada de mástique, em que os finos (filer) estão misturados com o ligante asfáltico; (ii) a mesoescala, matriz de agregados finos, composta por agregados miúdos, finos e ligante asfáltico (ou seja, os agregados miúdos envoltos no mástique); e (iii) a macroescala que inclui os agregados graúdos envolvidos pela matriz de agregados finos. Uma representação das três escalas de representação da mistura asfáltica pode ser visualizada na Figura 1. Neste trabalho, é analisada a macroescala, ou seja, a macroestrutura da mistura asfáltica.
Figura 1 - Escalas de representação da estrutura interna de misturas asfálticas
Fonte: Adaptado de Darabi et al. (2011).
Como a distribuição dos agregados na matriz de agregados finos durante a compactação em laboratório pode ser diferente daquela obtida em campo, esta análise será realizada por meio de imagens obtidas de misturas asfálticas compactadas em laboratório e em campo. As diferenças no esqueleto mineral induzidas pelos diferentes modos de compactação (compactador giratório, mesa compactadora e rolo
compactador em campo) serão descritas em função da orientação das partículas, da segregação e das zonas de contato.
De acordo com Bruno, Parla e Celauro (2012), a orientação interna e o intertravamento dos grãos contribuem significativamente para a determinação das propriedades mecânicas da mistura compactada.
A comparação com a compactação de campo torna-se um fator importante no desempenho final e deve, portanto, ser avaliada. Ao assegurar que a compactação laboratorial seja representativa do campo, é possível prever de modo mais realista o desempenho da mistura asfáltica minimizando o efeito da variável compactação.
1.1 OBJETIVOS 1.1.1 Objetivo Geral
O objetivo geral deste trabalho é avaliar a influência do método de compactação na macroestrutura de misturas asfálticas densas a quente utilizando o Processamento Digital de Imagens (PDI).
1.1.2 Objetivos Específicos
Com a finalidade de atingir o objetivo geral, os seguintes objetivos específicos foram definidos:
a. Analisar a macroestrutura após a compactação laboratorial de misturas asfálticas no Compactador Giratório Superpave (CGS), no compactador Marshall e na mesa compactadora;
b. Investigar a compactação da mistura asfáltica no Compactador Giratório Superpave variando o parâmetro ângulo de inclinação do eixo;
c. Avaliar a macroestrutura da mistura asfáltica compactada em campo utilizando amostras extraídas de um trecho experimental;
d. Comparar os resultados obtidos da compactação laboratorial e de campo nos diferentes métodos de compactação;
e. Verificar qual método de compactação laboratorial estudado melhor representa a compactação em campo.
1.1.3 Limitações da pesquisa
O estudo realizado apresentou limitações quanto:
i. Ao material investigado: restringe-se à análise de misturas asfálticas densas usinadas a quente;
ii. À amostra in situ: foi avaliado apenas um trecho experimental em campo;
iii. Ao método: o Processamento Digital de Imagens foi realizado a partir de imagens bidimensionais, restringindo a analisar o esqueleto mineral da mistura asfáltica, notadamente a macroestrutura (agregados graúdos envolvidos no mástique). Não foi avaliada, portanto, a distribuição dos volumes de vazios no material;
iv. À aplicabilidade: os resultados decorrentes desta pesquisa são válidos para esta mistura asfáltica estudada (curva granulométrica, percentual de volume de vazios e teor de ligante especificado).
1.2 ESTRUTURA DO TRABALHO
Este trabalho está estruturado da seguinte forma: Capítulo 1 - Introdução
No Capítulo 1, faz-se a apresentação geral do assunto e dos objetivos geral e específicos da dissertação, os quais delimitam as diretrizes deste trabalho. É também apresentada a estrutura do trabalho.