Metodologia Faixa de Agregados Dominantes (FAD)

O método FAD consiste em determinar eficientemente quais tamanhos de agregados interagem entre si para a formação de um esqueleto pétreo estável na mistura, proporcionando alta capacidade de resistir à deformação permanente. Essa interação pode ser propiciada por um tamanho de partículas ou vários, desde que sejam iguais ou maiores que 1,18mm entre peneiras sucessivas (peneira Nº 16) (KIM, 2006).

Ferreira (2015) apresenta as vantagens do uso desse método de seleção granulométrica, pois avalia e ajuda a modificar, se necessário, as graduações para assegurar misturas com bom intertravamento. Logo, essa é uma vantagem em relação ao método Bailey, pois identifica quais tamanhos de agregados estão eficazmente interagindo para resistir à deformação permanente. É reconhecido que só isso não garante um bom desempenho em campo da mistura, uma vez que também depende das características e propriedades dos componentes mais finos.

A mistura asfáltica formada pelo método em questão é composta pelos agregados pertencentes à FAD e pelo Volume Intersticial (VI). Os primeiros formam uma rede primária suficientemente graúda que contribui para resistir à deformação permanente. O segundo forma a rede interativa secundária da estrutura FAD, cujas propriedades influenciam fortemente no trincamento por fadiga e na energia de ruptura das misturas asfálticas (KIM, 2006; GREENE

et al., 2014). Além disso, o VI mantém as partículas unidas, atribuindo adesão e resistência à

tração (GREENE et al., 2014). Os espaços deixados entre os agregados graúdos são preenchidos por partículas menores que a FAD, ligante e vazios com ar. Tais preenchimentos são chamados de Componentes Intersticiais (CI). Os agregados maiores que a FAD, segundo Kim (2006), simplesmente flutuam na mistura, portanto não fazem parte da matriz estrutural responsável por resistir à deformação permanente. A Figura 7 ilustra os componentes conceituais definidos pela metodologia FAD.

Fonte: elaborada pelo autor.

A FAD é composta pelos agregados retidos a cada duas peneiras consecutivas, cuja proporção relativa está entre 70/30 e 30/70. Ou seja, dentro desse intervalo os agregados mantêm um espaçamento relativamente constante e garantem um contato efetivo necessário para formar o esqueleto pétreo que será responsável por resistir à deformação permanente (FERREIRA, 2015). Kim (2006) mostrou que, caso as proporções ultrapassem esses valores, o espaçamento entre as partículas aumenta demasiadamente de modo que tais partículas passam a flutuar na matriz, desconsiderando, para o referido autor, uma parte efetiva da estrutura granular no cálculo da porosidade FAD. Assim, o diagrama de interação da curva granulométrica é utilizado para melhor visualização e identificação de quais tamanhos de agregados possuem proporções consecutivas cuja porcentagem retida em cada peneira esteja entre 30/70 e 70/30 para formar a Faixa de Agregados Dominantes (FAD). A abcissa representa a identificação das peneiras consecutivas (maiores que 1,18mm) e a ordenada representa a porcentagem entre essas peneiras. Quanto maior for o número de proporções dentro da faixa de empacotamento (30/70 e 70/30), maior será a interação entre os agregados da FAD, portanto, maior o intertravamento da curva granulométrica.

Comparativamente, para misturas asfálticas no método FAD, os grãos de um solo equivalem aos agregados dominantes, enquanto os vazios entre esses grãos seriam equivalentes ao VI. Lambe e Whitman (1969) destacam vários trabalhos em que a porosidade de materiais granulares no estado solto encontrou-se entre 45 e 50%, independentemente da distribuição granulométrica. Admitiu-se, de maneira análoga, que a porosidade das misturas granulares não deve ser superior a 50% para garantir o contato entre as partículas. Em definição, a porosidade é a relação entre o volume de vazios e o volume total de uma amostra de solo qualquer. Numa mistura asfáltica, o volume de vazios do agregado mineral (VAM) é o espaço disponível entre os agregados de uma mistura compactada, ou seja, o espaço pelo ligante e os vazios de ar. Da Equação 4, calcula-se a porosidade FAD.

VI ou CI

Agregados

dominantes Agregados

ɳ_𝐹𝐴𝐷= 𝑉𝑉(𝐹𝐴𝐷)

𝑉𝑇(𝐹𝐴𝐷) =

𝑉𝐶𝐼,𝑎𝑔+𝑉𝐴𝑀

𝑉𝑇𝑀− 𝑉𝑎𝑔>𝐹𝐴𝐷 (4)

Onde, ɳ_𝐹𝐴𝐷 = porosidade da FAD (%); 𝑉_{𝑉(𝐹𝐴𝐷)} = volume de vazios dentro da FAD (%);

𝑉_{𝑇(𝐹𝐴𝐷)}= volume total de agregado disponível para a FAD (%); 𝑉_{𝐶𝐼,𝑎𝑔} = volume de agregados

intersticiais (menores do que a FAD) (%); VAM = volume de vazios no agregado mineral (%); VTM = volume total da mistura (%); 𝑉_{𝑎𝑔>𝐹𝐴𝐷} = volume de agregados flutuantes (maiores do que a FAD) (%).

Roque et al. (2006) analisaram 8 misturas de campo em que 4 estavam com porosidade FAD abaixo de 50%, 2 misturas acima de 50% e 2 na porosidade marginal. Analisaram ainda mais 5 misturas no Ensaio Acelerado de Pavimento (EAP), sendo 2 misturas com porosidade abaixo de 50%, 2 misturas acima de 50% e 1 mistura na porosidade marginal. Os resultados mostraram que porosidades FAD abaixo de 50% indicam misturas com melhor estabilidade, baixos ATR no EAP e bom desempenho em campo quanto a resistência à deformação permanente. As misturas na porosidade marginal indicam composições com contato granular instável, não sendo possível estimar a resistência à deformação permanente, porém resultaram piores valores em relação as misturas com porosidade abaixo de 50%. Para misturas com porosidade FAD superior a 50%, os resultados mostraram misturas instáveis, com maiores valores de ATR e pior desempenho a resistência à deformação permanente em relação as misturas com porosidade abaixo de 50%.

É importante destacar que, de acordo com a equação da porosidade FAD, o VI (volume de agregados menores que a FAD, mais ligante e vazios de ar) é avaliado apenas em termos de seu volume total. Isso implica que os parâmetros críticos de VI que podem afetar a mistura como deformação e trincamento, por exemplo teor de ligante, volume de vazios e distribuição de agregados do VI, não são diretamente abordados no cálculo da porosidade FAD e também não levam em consideração os efeitos dos agregados flutuantes na mistura.

2.5.4.1 Parâmetros FAD proposto por Ferreira (2016)

2.5.4.1.1 Parâmetro α

Ferreira (2016) propôs parâmetros que ajudam a subsidiar na avaliação de misturas cuja seleção granulométrica é feita pelo método FAD. O parâmetro α representa a proporção de

agregados não estruturais, ou seja, a quantidade de agregados finos (CI) em relação aos da FAD. Para uma adequada composição do esqueleto pétreo, o autor recomenda adotar menores proporções de α, dado pela Equação 5.

𝛼 = 𝑀𝑎𝑔,𝑖𝑛𝑡

𝑀𝑎𝑔,𝑖𝑛𝑡+ 𝑀𝑎𝑔,𝑑𝑜𝑚 (5)

2.5.4.1.2 Parâmetro G

A estrutura formada pelos agregados dominantes, nomeados de proporção graúda dominante (G), é definida como a razão entre o percentual de material retido na maior peneira da FAD e o somatório dos percentuais retidos nas demais peneiras da FAD (Equação 6). Segundo Ferreira (2016), tal parâmetro avalia apenas a estrutura de agregados dominantes, identificada pela análise de interação entre as peneiras.

𝐺 = 𝑃𝑟𝑒𝑡(𝑚𝑎𝑖𝑜𝑟#𝐹𝐴𝐷)

∑𝑃𝑟𝑒𝑡(𝑑𝑒𝑚𝑎𝑖𝑠#𝐹𝐴𝐷) (6)

2.5.4.1.3 Parâmetro κ

O parâmetro κ reúne as características da composição da curva granulométrica e a rigidez do ligante asfáltico, os quais compreendem: intertravamento da estrutura de agregados dominantes, a viscosidade e o teor do ligante asfáltico. Por meio da Equação 7 é possível estimar o desempenho das misturas asfálticas em relação à deformação permanente.

𝜅 = 𝐿 1+ 𝑒 𝜇 𝐿( 1 𝛼 +𝐺) (7)

Tal que, µ: viscosidade do ligante asfáltico a 135°C, L: teor de ligante da mistura asfáltica e α e G: são as proporções granulométricas já definidas e relativas à estrutura principal de agregados graúdos.