Moldagem de placas em laboratório

A Figura 4.34 apresenta as placas moldadas de 50x18x5cm para ensaios de deformação permanente e as placas de 60x40x9cm destinadas a obtenção dos corpos de prova do módulo complexo e fadiga. Todas as placas foram moldadas procurando atingir a massa específica aparente (Gmb) correspondente a 4% de vazios.

Figura 4.34 – Compactação das placas para o ensaio de deformação permanente (50x18x5) e fadiga (60x40x9).

Fonte: Elaboração própria.

Após 15 dias do processo de compactação, as placas para o ensaio de deformação permanente foram pesadas hidrostaticamente para a determinação do porcentagem do volume de vazios, conforme o Quadro 4.30.

Quadro 4.30 – Volume de vazios das placas de deformação permanente. Segmento

monitorado Tipo de ligante Placa Vv (%) Espessura média (mm) U R U B IC I 1 e 2 Asfalto-borracha 1 4,67 54,08 2 4,56 52,04 3 Convencional CAP (50/70) 1 3,65 51,30 2 4,12 51,55 ITA P O Á 1 Asfalto-borracha 1 3,77 51,85 2 4,04 51,76

Fonte: Elaboração própria.

Em relação aos corpos de prova para o ensaio de módulo complexo e resistência à fadiga, após um período de cura de 15 dias as placas de 60x40x9cm foram serradas para a obtenção dos corpos de prova prismáticos de 5,0x6,3x40cm, como apresentado na Figura 4.35.

Figura 4.35 – Corpos de prova prismáticos obtidos após serragem das placas.

a) Segmento 1 e 2 Urubici b) Segmento 3 Urubici c) Segmento Itapoá Fonte: Elaboração própria.

Depois da serragem dos corpos de prova prismáticos, estes foram caracterizados quanto à massa específica aparente, porcentagem do volume de vazios e dimensões. O Quadro 4.31 apresenta os resultados do porcentagem do volume de vazios para os segmentos monitorados de Urubici e Itapoá.

Do Quadro 4.31, observa-se que a média do porcentagem do volume de vazios de ambas misturas analisadas atingiu o valor de 4,0 ± 1,5%. No laboratório evidenciou-se que a uma pequena variação na espessura final da placa, produz variações no porcentagem do volume de vazios, ainda que se tenha tido os maiores cuidados no processo de compactação das mesmas.

Dos 15 corpos serrados, 1 foi utilizado na caracterização reológica de cada mistura asfáltica e cerca de 10 corpos de prova, com a melhor definição de geometria, foram utilizados para os ensaios de fadiga.

Quadro 4.31 – Porcentagem do volume de vazios dos corpos de prova prismáticos - segmentos monitorados de Urubici e Itapoá.

CPs

Porcentagem de volume de vazios (%)

URUBICI ITAPOÁ

Asfalto-borracha Convencional CAP 50/70 Asfalto-borracha

01 4,28 3,04 3,11 02 4,93 2,93 3,00 03 3,98 3,60 3,61 04 4,25 2,73 3,29 05 4,33 2,96 2,79 06 5,14 3,38 2,48 07 3,61 3,64 3,67 08 4,46 2,90 3,53 09 4,14 3,04 3,89 10 4,43 3,11 3,23 11 4,25 2,99 3,02 12 4,54 3,12 2,93 13 4,46 2,85 3,00 14 3,95 3,25 2,98 15 3,88 3,18 2,81 Média 4,31 3,11 3,16 S.V. 0,39 0,26 0,38

Fonte: Elaboração própria.

4.4.3 Ensaio de deformação permanente

4.4.3.1 Ensaio com placas moldadas em laboratório

Este ensaio avalia a resistência da mistura asfáltica à deformação permanente. Para todas as misturas avaliadas foram ensaiadas duas placas. A Figura 4.36 exibe a medição do afundamento de trilha de roda no simulador de tráfego francês, Orniéreur.

Figura 4.36 – Medição do afundamento de trilha de roda no simulador de tráfego Orniéreur.

Fonte: Elaboração própria.

O aspecto das placas após o ensaio de deformação permanente dos segmentos monitorados de Urubici e Itapoá, são ilustrados na Figura 4.37. Dessa forma, de esquerda à direita: mistura asfalto borracha – segmentos 1 e 2 Urubici; mistura convencional CAP 50/70 – segmento 3 Urubici, mistura asfalto-borracha – segmento Itapoá.

Figura 4.37 – Placas após o ensaio de deformação permanente - segmentos monitorados de Urubici e Itapoá.

a) Segmento 1 e 2 Urubici b) Segmento 3 Urubici c) Segmento Itapoá asfalto-borracha CAP 50/70 asfalto-borracha

Fonte: Elaboração própria.

Os resultados do ensaio de deformação permanente, para a evolução de afundamento de trilha de roda para 30.000 ciclos, são apresentados no Quadro 4.32.

Quadro 4.32 – Resultado do ensaio de deformação permanente. Segmento

monitorado Tipo de ligante

Teor de ligante (%) Deformação permanente 30.000 ciclos (%) U R U B IC I _{1 e 2 Asfalto-borracha 5,8 5,57} 3 Convencional CAP (50/70) 5,7 10,09 ITA P O Á 1 Asfalto-borracha 6,1 4,57

Fonte: Elaboração própria.

A Figura 4.38 apresenta as curvas deformação permanente x número de ciclos das misturas ensaiadas.

Figura 4.38 – Curva número de ciclos x deformação das misturas asfalto- borracha e convencional CAP 50/70, segmentos monitorados de Urubici.

Fonte: Elaboração própria.

A norma francesa AFNOR NF P 98-253-1 (AFNOR, 1991a) define

como limite admissível uma deformação permanente menor a 10% após aplicação de 30.000 ciclos. Note-se na Figura 4.38, o resultado satisfatório do afundamento de trilha de roda para as duas misturas asfalto-borracha. No entanto, a mistura com asfalto convencional CAP 50/70, atingiu o limite especificado por norma. Esta situação aponta uma

maior susceptibilidade desta mistura, no que se refere à resistência à deformação permanente. Entretanto, há que se considerar que nos segmentos de Urubici o tráfego é baixo e a temperatura da região é baixa, o que pode minimizar o aparecimento de deformação permanente nos segmento.

Segundo Fontes (2009), a melhoria no comportamento à deformação permanente das misturas asfálticas produzidas com asfalto- borracha comparativamente à mistura com ligante convencional pode ser explicada pela elevada recuperação elástica apresentada pelo ligante asfalto-borracha em relação ao ligante convencional CAP 50/70.

O afundamento da trilha de roda na camada de revestimento asfáltico está associado a diversos fatores, principalmente à formulação da composição granulométrica e a adequada dosagem da mistura (teor de ligante). Contudo, as propriedades do ligante asfáltico, assim como, a adesão entre ligante asfáltico-agregados influencia diretamente na resposta da mistura quanto à deformação permanente (MELO, 2014).

Neste sentido, observa-se na Figura 4.38 que a mistura asfalto- borracha do segmento monitorado de Itapoá apresentou o melhor desempenho à deformação permanente, quando comparada com as misturas dos segmentos de Urubici. Esta reposta no comportamento encontra-se relacionada às características do ligante asfalto-borracha e à composição granulométrica do segmento monitorado de Itapoá.

Todas as misturas analisadas neste projeto pertencem à faixa granulométrica C do DNIT. No entanto, a mistura asfalto-borracha do segmento monitorado de Itapoá apresenta uma graduação densa quase paralela à linha de máxima densidade, situação que pode ter colaborado a apresentar uma estabilidade superior, em relação à mistura asfalto- borracha do segmento de Urubici.

4.4.3.2 Ensaio com placas extraídas em campo

A Figura 4.39 ilustra as placas extraídas de campo do segmento monitorado 3 de Urubici, com dimensões dos moldes de 50x18cm. A espessura das placas retificadas variava entre 6,0 e 7,0 centímetros (variação da espessura do revestimento no campo).

Figura 4.39 – Placas extraídas e retificadas para o ensaio de deformação permanente - segmento monitorado 3.

Fonte: Trichês (2014).

O resumo das características físicas e volumétricas das placas extraídas dos segmentos de Urubici, segmento monitorado 2 (mistura asfalto-borracha) e segmento monitorado 3 (mistura asfalto convencional CAP 50/70), são detalhadas no Quadro 4.33 e 4.34, respectivamente. Optou-se por se ensaiar somente as placas dos segmentos 2 e 3, uma vez que o segmento monitorado 1 apresenta o mesmo tipo de revestimento que o segmento monitorado 2.

Quadro 4.33 – Resumo de dados da massa específica - segmento monitorado 2 (mistura asfalto-borracha).

ID 128 LD 136 LE 138 LD 139 LE

Tipo de ligante CAPFLEX-B CAPFLEX-B CAPFLEX-B CAPFLEX-B

Teor de Ligante (%) 5,8 5,8 5,8 5,8

Espessura (mm) 77,2 68,4 74,3 75,9

DMT(i) _{(g/cm³) 2,521 2,521 2,521 2,521}

Gmb(ii) _{projeto (g/cm³) 2,452 2,452 2,452 2,452}

Gmb pista (g/cm³) 2,399 2,397 2,386 2,386

Peso seco da placa (g) 14,961 13,699 15,053 15,282

Volume da placa (cm³) 6,424 5,929 6,582 6,656

Gmb placa (g/cm³) 2,329 2,311 2,287 2,296

GC pista (%) 97,8 97,8 97,3 97,3

Vv placa (%) 7,6 8,3 9,3 8,9

GC placa (%) 95,0 94,2 93,3 93,6

Observações referentes ao Quadro 4.33: (i) DMT = Densidade Máxima Teórica;

(ii) Gmb = Massa específica aparente de uma mistura asfáltica compactada.

Quadro 4.34 – Resumo de dados da massa específica - segmento monitorado 3 (mistura asfalto convencional CAP 50/70).

ID 67 LE 72 LD 75 LE 77 LD

Tipo de ligante CAP 50/70 CAP 50/70 CAP 50/70 CAP 50/70

Teor de Ligante (%) 5,8 5,8 5,8 5,8

Espessura (mm) 53,2 53,6 71,8 61,7

DMT (g/cm³) 2,575 2,575 2,575 2,575

Gmb projeto (g/cm³) 2,472 2,472 2,472 2,472

Gmb pista (g/cm³) 2,405 2,426 2,426 2,407

Peso seco da placa (g) 11,229 11,252 14,635 12,675 Volume da placa (cm³) 4,648 4,712 6,219 5,355

Gmb placa (g/cm³) 2,416 2,388 2,353 2,367

GC pista (%) 97,3 98,1 98,1 97,4

Vv placa (%) 6,2 7,3 8,6 8,1

GC placa (%) 97,7 96,6 95,2 95,8

Fonte: Adaptado de Trichês (2014).

O grau de compactação das placas da mistura asfalto-borracha é, em média, de 94,0%, e das placas de mistura convencional, é de 96,3%, ou seja, em média as placas com asfalto-borracha ficaram com cerca de 2,3 pontos percentuais abaixo do grau de compactação das placas com mistura convencional. Esta variação pode estar associado as condições climáticas da região. Os segmentos monitorados de Urubici estão localizados na região mais fria do estado de Santa Catarina (e do Brasil). É possível que o fato da mistura com asfalto-borracha necessitar de temperaturas de usinagem maiores, ao ser espalhada atrás da vibroacabadora, a taxa de perda de temperatura é elevada, aumentando rapidamente a viscosidade do ligante e perdendo-se eficiência na compactação.

Os moldes disponíveis para o ensaio de deformação permanente são de 5,0 e 10,0 cm de altura, enquanto que espessura das placas variava entre 6,0 a 7,0cm. O processo de retificação da altura dos corpos de prova oferece riscos a sua integridade. Portanto, optou-se pela adição de uma camada de argamassa de cimento Portland na base do corpo de prova (parte que não seria colocada em contato com o pneumático do equipamento de ensaio), de espessura suficiente para que o corpo de prova fosse adequado à altura do molde de 10,0cm. A Figura 4.40 ilustra as placas acondicionadas nos moldes.

Figura 4.40 – Retificação de altura dos corpos de prova com camada de argamassa para o ensaio de deformação permanente.

Fonte: Trichês (2014).

O ensaio de deformação permanente seguiu o procedimento já descrito da norma francesa AFNOR – NF P 98 253-1. As Figuras 4.41 e 4.42, mostram as curvas de deformação x número de ciclos dos ensaios da mistura asfalto-borracha e a mistura convencional CAP 50/70, respectivamente. É possível observar que para 30.000 ciclos, as curvas da mistura asfalto-borracha ficam entre 5% e 8% de deformação permanente, enquanto as misturas com ligante convencional CAP 50/70 este valor ficou entre 8% e 11%, embora a porcentagem do volume de vazios das placas de mistura asfalto-borracha fossem maiores que a da mistura asfalto convencional.

A norma recomenda, também, calcular a média entre as duas placas que foram ensaiadas ao mesmo tempo. Porém esta recomendação serve para corpos de prova produzidos em laboratório, com as mesmas características (Gmb e Vv). Como as amostras utilizadas foram coletadas em campo e em estacas diferentes, a média entre as amostras ensaiadas não resultaria em um valor representativo de campo, devido à dispersão dos pontos. Optou-se então por apresentar os valores individuais de cada placa.

Figura 4.41 – Curva número de ciclos x deformação mistura asfalto borracha - segmentos monitorados 1 e 2.

Fonte: Trichês (2014).

Figura 4.42 – Curva Número de ciclos x deformação mistura asfalto convencional CAP 50/70 - segmento monitorado 3.

Fonte: Trichês (2014).

O Quadro 4.35 apresenta o resumo da porcentagem de deformação atingida após a aplicação dos 30.000 ciclos. Segundo os resultados obtidos, a placa extraída na estaca 72 LD da mistura com ligante convencional CAP 50/70, ultrapassou o limite recomendado de deformação, estabelecido como 10%. As placas extraídas das estacas 128

LD (mistura asfalto-borracha) e 75 LE (mistura CAP 50/70) apresentaram as melhores porcentagens de deformação.

Quadro 4.35 – Resumo dos resultados do ensaio de deformação permanente - segmentos monitorados 2 e 3 (placas extraídas de campo).

Segmento 2 3 ID 128 LD 136 LE 138 LD 139 LE 67 LE 72 LD 75 LE 77 LD

Tipo de Ligante CAPFLEX-B CAP 50/70

Espessura (mm) 77,2 68,4 74,3 75,9 53,2 53,6 71,8 61,7 Deformação para 30.000 ciclos (mm) 4,56 4,81 5,58 5,68 4,88 5,90 6,12 5,86 Percentual para 30.000 ciclos (%) 5,90 7,03 7,51 7,48 9,17 11,00 8,53 9,51 Vv placa (%) 7,6 8,3 9,3 8,9 6,2 7,3 8,6 8,1 Fonte: Trichês (2014).

Há que ressaltar-se que algumas placas apresentam uma porcentagem do volume de vazios elevada, acima dos 7% normalmente esperado para um revestimento recém construído (grau de compactação inferior a 97%).

As placas da mistura asfalto-borracha e ligante convencional CAP 50/70 extraídas em campo apresentaram uma diferença percentual de afundamento de +1,41% e - 0,54%, respectivamente, em relação às placas moldadas em laboratório. Esta diferença pode ser consequência da elevada porcentagem do volume de vazios das placas extraídas em campo, em comparação das placas de laboratório, as quais apresentam estrito controle nesse quesito.

No entanto, ressalta-se a similar resposta à deformação permanente das misturas ensaiadas em laboratório e campo. Observou-se o pior desempenho da mistura com asfalto convencional CAP 50/70 em relação à mistura asfalto-borracha. Entretanto, como já comentado, devido ao fato de que o tráfego na rodovia SC-370 é baixo e ela está inserida em uma região de baixas temperaturas, é muito provável que não se venha a ter problemas de deformação permanente no segmento monitorado 3. O acompanhamento dos segmentos trará resposta a esta hipótese.