Porosidade marginal e FAD – CI

A concepção da metodologia FAD, bem como a importância de considerar a chamada porosidade FAD, estão bem consolidadas na literatura (KIM, 2006; ROQUE et al., 2006; GUARIN, 2009; GREENE, 2011; GREENE et al., 2014; FERREIRA, 2015). Entretanto, essa não é a única maneira de pressupor se uma mistura terá boa resistência à deformação

permanente, sendo esta medida pelo ensaio uniaxial de carga repetida. Segundo alguns autores, as misturas que apresentam porosidades FAD entre 48% a 52% possuem contato intergranular indefinido (KIM, 2006; ROQUE et al., 2006; GUARIN, 2009; GREENE, 2011), as quais resultam em FN com grandes oscilações. Como mencionado anteriormente, tratam-se das porosidades designadas como marginais. Para tentar entender misturas nesta faixa de porosidade, Roque et al. (2006) analisaram os efeitos da redução da porosidade FAD na estrutura do agregado mineral. Para tanto, foram avaliadas 3 misturas com porosidades distintas, as quais correspondem a 3 níveis de volume intersticial (VI). Este é o volume que ocupa os vazios formado pela FAD, o qual é composto por agregados menores que a FAD, ligante asfáltico e os vazios de ar. Nota-se que o VI está diretamente relacionado a porosidade FAD. Foram aplicadas para as 3 misturas a mesma força de tração a fim de avaliar o efeito sobre a resultante dentro do componente intersticial (CI), i. e., agregados menores que a FAD e o ligante asfáltico. Os resultados encontrados constataram que a tensão de tração do CI aumenta à medida que diminui o VI. Portanto, as misturas que falham mais rápido possuem menor VI e estão associadas as tensões internas maiores. Os mesmos autores recomendam que misturas com baixa porosidade FAD (baixo VI) devem ser evitadas, uma vez que não podem suportar altas tensões, implicando, assim, que o VI pode ser um bom indicador de misturas com menor resistência à deformação permanente e ao trincamento.

Atualmente, vários trabalhos (GUARIN, 2009; ROQUE et al., 2011; GREENE et

al., 2014) têm estabelecido que a composição da curva granulométrica de uma mistura pode ser

expressa separando a granulometria em duas: Faixa de Agregados Dominantes (FAD) e Componente Intersticial (CI). As caraterísticas destes componentes, determinadas pela teoria do empacotamento, ajudam na escolha de agregados para melhor desempenho da mistura asfáltica. Os parâmetros do modelo FAD-CI utilizados neste trabalho foram o Fator de Ruptura (FR), e o parâmetro PGF/PFF que é definido como a relação da partícula graúda da porção fina do CI pela porção mais fina restante do CI. É usado como um indicador para representar a finura do CI. Já o FR tem como objetivo determinar o efeito potencial da porção mais fina na curva granulométrica da mistura.

2.6.1 Fator de Ruptura (FR)

Kim (2006) e Roque et al. (2006) constataram que misturas na porosidade marginal apresentaram resultados com grandes variações no desempenho em função do contato

intergranular. Guarin et al. (2009), Roque et al. (2011); Chun et al. (2012); Choubane (2014) e Greene et al. (2014) relatam que misturas com porosidades nesse intervalo podem apresentar bom ou mau desempenho em relação ao desenvolvimento da deformação permanente. A partir daí, tem-se a necessidade de estudar as características intrínsecas da curva granulométrica, como por exemplo, a proporção relativa entre as peneiras, a maior e melhor interatividade entre elas, o número de contato entre as partículas FAD, o Fator de Ruptura, bem como o estudo do limite superior e inferior do fator de empacotamento. Esses diversos fatores podem ajudar a compreender a influência do comportamento interno granular na deformação permanente do material compósito de modo a consolidar um método eficaz de seleção granulométrica.

Para Guarin (2009), os agregados com diâmetros menores que 1,18mm têm importância no combate ao trincamento por fadiga em misturas asfálticas, enquanto o Fator de Ruptura (FR) é capaz de subsidiar uma melhor análise das misturas na porosidade marginal (FERREIRA, 2015). O FR pode ser denominado como partículas de CI potencialmente rompedoras, ou seja, volume de CI maior ou menor do que os vazios formados pelos contatos entre os agregados acima da interatividade FAD. Há uma faixa ótima de FR para compor a melhor distribuição volumétrica dos componentes intersticiais de modo a preencher adequadamente os vazios da FAD. Assim, o FR tem o objetivo de identificar as frações mais finas da granulometria potencialmente rompedora da estrutura FAD, afetando o contato entre as partículas graúdas dominantes. Ferreira (2015) destaca que com a porosidade encontrada através do arranjo do empacotamento do agregado graúdo dominante, é possível estimar o tipo, o tamanho e o número de vazios formado entre as partículas.

A ruptura da FAD ocorre quando as partículas têm dimensões superiores aos vazios da FAD e inferiores a menor partícula que compõe a FAD, como ilustra a Figura 8. Guarin et

al. (2013) destacam que o FR, assim como a porosidade FAD, pode eventualmente vir a ser

usado como critério no projeto de misturas asfálticas.

Como diversos fatores podem afetar o desempenho da mistura asfáltica, tais como as peneiras que compõem a FAD, o tipo de arranjo das partículas, a origem do agregado, o tipo de ligante, o tipo de mistura asfáltica, entre outros. Guarin (2009) recomenda a comprovação do FR em uma faixa ótima para melhor desempenho da mistura asfáltica à deformação permanente e ao trincamento por fadiga. Chun et al. (2012) apresentam valores preliminares aceitáveis para o FR variando entre 0,5 e 0,95 ao desempenho de misturas asfálticas à deformação permanente e ao trincamento por fadiga de 12 trechos experimentais ao longo de 6 a 11 anos. De acordo com as recomendações do referido autor, a determinação do FR dos agregados é capaz de avaliar misturas com mau desempenho. Valores de FR acima de 0,95

indicam uma estrutura granulométrica dispersa, sem contatos granulares adequados, consequentemente levando a uma diminuição da resistência à deformação permanente. Valores de FR abaixo de 0,50 indicam misturas com vazios maiores que o preenchimento, ou melhor, predominantemente graúdas.

Figura 8 – Representação de diferentes valores de FR

Fonte: elaborada pelo autor.

2.6.2 Relação de Agregados Finos - RAF (PGF / PFF)

Roque et al. (2011) estabeleceram o parâmetro RAF = PGF / PFF, definido pela relação da partícula graúda da porção fina pela porção restante do CI, no qual objetiva-se caracterizar a composição do componente intersticial da curva granulométrica da mistura asfáltica. Através desse parâmetro obtém-se o grau de finura dos agregados que fazem parte do CI. Para o referido autor, a relação PGF/PFF está relacionada com a resposta de fluência ou resposta dependente do tempo da mistura. A Figura 9 mostra de forma ilustrativa os principais parâmetros para a determinação da relação de agregados finos, RAF. Roque et al. (2011) indicaram que a taxa de fluência pode ser minimizada pelo controle da RAF. Os estudos mostraram que a RAF deve estar entre 0,28 a 0,36.

CI < Vazios FAD FR < valor ótimo Intertravamento

instável

CI = Vazios FAD CI > Vazios FAD FR = valor ótimo FR > valor ótimo

Intertravamento

Figura 9 – Parâmetro RAF = PGF / PFF

Fonte: elaborada pelo autor.