Comportamento de misturas asfálticas tipo camada porosa de atrito (CPA)

Texto

(1)1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL. Fernanda Dresch. COMPORTAMENTO DE MISTURAS ASFÁLTICAS TIPO CAMADA POROSA DE ATRITO (CPA). Santa Maria, RS 2016.

(2) 2. Fernanda Dresch. COMPORTAMENTO DE MISTURAS ASFÁLTICAS TIPO CAMADA POROSA DE ATRITO (CPA). Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, do Centro de Tecnologia da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil.. Orientador: Prof. Dr. Luciano Pivoto Specht Coorientadora: Prof. Drª Tatiana Cureau Cervo. Santa Maria, RS 2016.

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(5) 5. DEDICATÓRIA. Dedico este trabalho a Deus que me deu sabedoria e persistência. Ao meu marido Rodrigo Carazzo e ao meu filho Pedro Gabriel pela compreensão nos momentos que não foi possível dar a atenção merecida por eles e pelo apoio e incentivo nos momentos difíceis. Aos meus pais, Luís. e. Clair. Dresch. pelo. amor,. compreensão,. companheirismo e dedicação em todos os momentos da minha vida. A minha irmã, Daiana Dresch pela amizade e apoio nos momentos que precisei. E a todas as pessoas que, de uma forma ou outra, participaram da minha vida e sonharam este sonho comigo. Amo muito vocês..

(6) 6. AGRADECIMENTOS Inicialmente, gostaria de agradecer imensamente ao meu orientador Luciano Pivoto Specht, principalmente pela confiança depositada em mim. Obrigada por ter me acolhido e me dando a oportunidade de realizar este sonho. Agradeço pela orientação, incentivo, paciência, pelo conhecimento transferido nesses dois anos e pela motivação ao estudo e à pesquisa. Meu muito obrigada, você é minha inspiração na pesquisa e como profissional. Agradeço ao meu marido e companheiro de profissão Rodrigo Carazzo de Camargo, pela compreensão, companheirismo e paciência em momentos de minha ausência. Sem seu incentivo, auxílio e amor nada disso seria possível. Inclusive, agradeço pela ajuda nos incansáveis ensaios, bem como ter acompanhado as madrugadas de ensaios no laboratório. Ao meu filho Pedro Gabriel Dresch de Camargo que desde a gestação contribuiu para realização desse trabalho, sendo calminho e deixando a mamãe estudar. Você e o papai Rodrigo Carazzo de Camargo são a minha vida, minha inspiração, minha maior motivação para ser cada dia melhor, sem vocês nada faz sentido. Amo muito vocês e esta conquista também é de vocês. Aos meus pais, Luís e Clair Dresch que são e sempre serão meus maiores exemplos. Obrigada pela dedicação, incentivo e apoio incondicional, por me oportunizarem uma educação de qualidade e nunca medirem esforços para que eu chegasse até aqui. Também agradeço pelas orações em meu favor, sei que não foram poucas, pela preocupação para que eu estivesse sempre andando pelo caminho certo. Não há palavras para descrever o amor e a gratidão que sinto. A obtenção desse título, assim como a realização de mais essa conquista, devo e dedico também a vocês. A minha família, em especial a minha irmã, conselheira e minha grande amiga Daiana Dresch, mulher que amo e admiro muito, sei que torcida e orações nunca faltaram. Obrigada pela sua amizade, orações e companheirismo. Agradeço pela ajuda na realização dos incansáveis ensaios de Cântabro. Agradeço a minha orientadora professora Tatiana Cureau Cervo pela amizade, conselhos e palavras de incentivo, muito importantes no decorrer deste período. Obrigada por diversos momentos ter me orientado e tirado muitas dúvidas que surgiram durante os estudos. Sua dedicação em transmitir seus conhecimentos sempre que precisei serão para sempre lembrados. Aos professores da acústica Paulo Henrique Mareze e Eric Brandão pelas orientações, paciência e, principalmente, pela dedicação e disponibilidade a essa pesquisa. A atenção de vocês foi de fundamental importância para o bom andamento dos trabalhos..

(7) 7. Aos professor Daniel Allasia pelas orientações e disponibilidade para a realização do ensaio de condutividade hidráulica desta pesquisa. Ao professor Glicério Trichês, pela disponibilidade em compartilhar ideias e realizar a avaliação como membro da banca examinadora. Aos meus colegas e amigos Roberta Centofante, Pedro Júnior, Mateus Tanski e Gabriela Meller por terem acompanhado e estado presente em todos os momentos, seja na realização de ensaios ou seja apenas para uma conversa paralela. À Roberta, em especial, pela sua amizade, que foi de extrema impotência. Sem sua amizade este mestrado seria muito mais difícil. Como dizia Ana Carolina: “uma amizade não se faz pelo o tempo em que ela existe e sim pela sinceridade do sentimento que há nela.” Obrigada pelo carinho. Aos colegas e membros do Grupo de Estudos e Pesquisas em Pavimentação e Segurança Viária (GEPPASV), especialmente ao: Maurício Silveira, Lucas Bueno, Fábio Rossato, Fernando Boeira, Bruno Gonçalves e Thaís Aquino, pela parceria nesses dois anos. Foi um privilégio conviver esse período com vocês e estar presente nas conquistas de cada um.. Ao PPGEC, LMCC e à UFSM pelo suporte e disponibilização de pessoal, material e equipamentos ao longo desta pesquisa. À empresa Construbrás, representada pelo Eng° Gilmar, pela assessoria e disponibilização dos materiais necessários à pesquisa. À CAPES pelo suporte financeiro, através da bolsa disponibilizada. Enfim, desejo exaltar os mais sinceros agradecimentos a todos que, de uma forma ou outra, participaram da minha vida, sonharam este sonho comigo e contribuíram para que essa conquista se tornasse realidade..

(8) 8. Cada sonho que você deixa para trás é um pedaço do seu futuro que deixa de existir. Steve Jobs.

(9) 9. RESUMO COMPORTAMENTO DE MISTURAS ASFÁLTICAS TIPO CAMADA POROSA DE ATRITO (CPA). AUTORA: Fernanda Dresch ORIENTADOR: Drº. Luciano Pivoto Specht COORIENTADORA: Drª Tatiana Cureau Cervo. O transporte rodoviário é de extrema importância para o desenvolvimento do Brasil e pelo crescente aumento do tráfego de veículos no trasporte de pessoas confere-se uma dependência excessiva em relação às rodovias. A qualidade da malha viária do país requer melhorias, tanto aos aspectos estruturais (capacidade de resistência aos esforços solicitados pelo tráfego) quanto aos funcionais na condução do veículo, especialmente em termos de segurança e acústica, exigindo a construção de pavimentos cada vez mais criteriosos e aprimorados. Entre os diversos tipos de misturas asfálticas, a mistura asfáltica do tipo Camada Porosa de Atrito (CPA), apresenta algumas características que servem como uma alternativa para a melhoria funcional de um pavimento. No presente trabalho verificado o comportamento mecânico e funcional de cinco tipos de misturas de CPA que serão utilizadas em obras de rodovias federais do Rio Grande do Sul BR 158 e BR 285, confrontando com dados de duas misturas de Concreto Asfáltico (CA) - (Faixa B e C). Para investigar as propriedades mecânicas foram usados os ensaios mecânicos Módulo de Resiliência (MR), Resistência a Tração (RT) e o ensaio de Perda de Massa Cântabro (PM), para avaliar as propriedades funcionais foram usados os ensaios de absorção sonora e de condutibilidade hidráulica e por fim para avaliar a contribuição estrutural da CPA em pavimentos flexíveis realizou-se uma análise mecanística. As cinco misturas de CPA foram designadas em CPA1, CPA2, CPA3, CPA4 (com cal) e CPA5 (com cal) e as misturas de CA designadas em CAB (Faixa B) e CAC (Faixa C). Nas amostras de CPA e CA determinou-se os parâmetros de densidade juntamente com as propriedades volumétricas, volume de vazios, relação betume vazio e outras propriedades, sendo preparadas com ligante CAP 60/85 e CAP 55/75, respectivamente. No ensaio de PM Cântabro observouse, que um aumento no teor de ligante leva a uma consequente melhoria da resistência ao desgaste. Nos ensaios de RT constatou-se que há valores de resistência máxima variáveis, nos diferentes teores de ligantes, nas misturas de CPA. O ensaio de MR demonstrou que a deformabilidade das misturas aumenta ao passo que a quantidade de ligante aumenta, e consequentemente o valor de MR diminui, ficando claro que o ligante asfáltico diminui a rigidez das misturas. O aumento da temperatura e redução da frequência de carregamento aumenta a deformabilidade para todas as misturas por apresentarem um comportamento termosusceptível. No ensaio de absorção sonora, as cinco misturas de CPA apresentaram valores de absorção bastante elevado, com variações de valores do pico de absorção entre 0,90 a 0,98, entre a faixa de frequência de 500 a 800 Hz. As misturas de CPA apresentaram valores de absorção sonora maior que os valores de misturas asfálticas densas encontradas nas literatura. O ensaio de condutividade hidráulica demonstrou que o teor de asfalto e o volume de vazios influenciam diretamente no valor do coeficiente de condutividade hidráulica. Com respeito à determinação do teor de projeto das misturas de CPA, o único teor que satisfez todas as especificações da norma DNER 386/99 foi o teor de ligante de 4%. A mistura de CPA1 apresentou o melhor desempenho mecânico e a mistura de CPA5 apresentou os melhores resultados no ponto de vista funcional, porém não atingiu bons resultados no ponto de vista mecânico, apresentando valores limites exigido pela norma DNER-ES386/99. Em relação aos valores de deflexão, deformação horizontal de tração e deformação vertical de compressão, a CPA originou uma pequena contribuição para a estrutura do pavimento gerando uma pequena diminuição desses parâmetros. Para o N de fadiga, percebeu-se uma pequena contribuição. da CPA nos resultados encontrados de N de fadiga nos pavimento os quais levou-se em consideração sua utilização. Palavras chave: Camada Porosa de Atrito. Absorção Sonora. Permeabilidade. Resistência Mecânica. Análise Mecanística..

(10) 10. ABSTRACT BEHAVIOR OF ASPHALT MIXTURES TYPE OPEN GRADED FRICTION COURSE (OGFC). AUTHOR: Fernanda Dresch ADVISOR: Dr°. Luciano Pivoto Specht CO ADVISOR: Drª Tatiana Cureau Cervo. Road transport is extremely important for the development of Brazil and the increasing vehicular traffic in the transport of people gives an excessive dependence on roads. The quality of the road network of the country requires improvements to both structural aspects (resilience to the efforts required by traffic) as the functional in driving the vehicle, especially in terms of safety and acoustics, requiring the construction of increasingly discerning pavement and improved. Among the various types of asphalt blends, the asphalt blends of open type graded friction course (OGFC), presents some characteristics that serve as an alternative to the functional improvement of a pavement. In the present study verified the mechanical and functional behavior of five types of blends of OGFC to be used in construction of federal highways in Rio Grande do Sul, comparing with data from two Asphalt Concrete blends (AC) (Range B and C). To determine the mechanical properties were used the tests resilient modulus (RM), tensile strength (RT) and testing Cântabro abrasion (PM), to investigate the functional properties were used sound absorption testing and hydraulic conductivity and finally to evaluate the structural contribution of the OGFC in flexible pavements a mechanistic analysis was carried out. The five OGFC mixtures were designated OGFC1, OGFC2, OGFC3, OGFC4 (with lime) and OGFC5 (with lime) and the mixtures of AC designated in ACB (Range B) and ACC (Range C). Samples OGFC and AC was determined the density parameters along with the volumetric properties, voids, empty bitumen ratio and other properties, being prepared with asphalt cements oil (CAP) 60/85 and CAP 55/75 respectively. In the test PM Cantabro it was observed that increasing the binder content leads to a consequent improvement in wear resistance. In RT assays, it was found that no peak maximum variable resistance trends in different amounts of binders, blends OGFC. In the RT assays, it was found that there are variable maximum strength values, in the different binder contents, in the OGFC mixtures. The RM test showed that the deformability of the blends increases as the amount of binder increases, and consequently decreases the value of RM, it being understood that the asphalt binder decreases the rigidity of the blends. The increase of temperature and decrease of charging frequency increases the deformability for all mixes for making a termosusceptivel behavior. In the sound absorption assay, the five OGFC blends exhibited fairly high absorption values with variations in peak absorption values between 0.90 and 0.98 between the 500 and 800 Hz frequency band. OGFC presented values of sound absorption higher than the values of dense asphalt mixtures found in the literature. The hydraulic conductivity test showed that the asphalt content directly influences the value of the hydraulic conductivity coefficient. With regard to the determination of the design content of the CPA blends, the only content that met all the specifications of the DNER-ES-386/99 standard was the 4% binder content. The OGFC1 mixture presented the best mechanical performance and the OGFC5 blend presented the best results from a functional point of view, but did not achieve good results from the mechanical point of view, presenting limit values required by standard DNER-ES-386/99. In relation to the values of deflection, horizontal deformation of traction and vertical deformation of compression, the OGFC caused a small contribution to the structure of the pavement generating a small decrease of these parameters. For the N of fatigue, a small contribution of the OGFC in the results of N of fatigue in the pavement was realized which took into consideration its use. Keywords: Open Graded Friction Course. Acoustic Absorption. Permeability. Mechanical Strength. Mechanistic Analysis..

(11) 11. LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Exemplo de rodovia com CPA sob chuva. Trecho em CPA seguido por trecho em CA...................................................................................................................................30 Figura 2 – Penetração do ar nos vazios de um pavimento com revestimento denso seguido de um pavimento com revestimento poroso ....................................................................... 41 Figura 3 – Redução do ruído para os diferentes revestimentos (DGAC e AR-OGFC)............ 42 Figura 4 – Curva de absorção sonora para diferentes tipos de revestimento (mistura drenantes com Dmáx=12,5mm) ........................................................................................... 43 Figura 5 – Média da pressão sonora medida para os diferentes revestimentos e veículos ....... 44 Figura 6 – Funcionalidade da CPA........................................................................................... 47 Figura 7 – Trecho experimental com CPA BR-101 ................................................................. 53 Figura 8 – Trecho com CPA BR-285 – Julho de 2005............................................................. 54 Figura 9 – Trecho com CPA BR-285 – Agosto de 2016 .......................................................... 54 Figura 10 – Superfície como fonte sonora................................................................................ 56 Figura 11 – Circuitos de compensação A, B, C e D ................................................................. 58 Figura 12 – Soma logarítmica de diferentes fontes sonoras ..................................................... 59 Figura 13 – Esquema de funcionamento do tubo de impedância ............................................. 60 Figura 14 – Influência de diferentes fontes geradoras do ruído ............................................... 62 Figura 15 – Desempenho acústico para automóveis com velocidade de 50 Km/h, ao longo dos anos ............................................................................................................................. 64 Figura 16 – Mapa o local das pedreiras Sarandi, Cruza Alta e São Luiz Gonzaga/RS ............ 70 Figura 17 – Representação gráfica da curva granulométrica dos agregados separadamente utilizados na CPA 1, 2 e 3 (Sarandi/RS) .................................................. 73 Figura 18 – Representação gráfica da curva granulométrica dos agregados separadamente utilizados na CPA 4 (Cruz Alta/RS - com cal) ........................................ 74 Figura 19 – Representação gráfica da curva granulométrica dos agregados separadamente utilizados na CPA 5 (São Luiz Gonzaga- com cal) ................................. 75 Figura 20 – Representação gráfica da curva granulométrica dos agregados separadamente utilizados na CA Faixa B (Sarandi/RS) ................................................... 76 Figura 21 – Representação gráfica da curva granulométrica dos agregados separadamente utilizados na CA Faixa C (Sarandi/RS) ................................................... 77 Figura 22 – Composição granulométrica da mistura CPA 1 (Sarandi – Faixa V DNER – ES 386/99) ......................................................................................................... 80 Figura 23 – Composição granulométrica da mistura CPA 2 (Sarandi – Faixa V DNER – ES 386/99) ......................................................................................................... 80 Figura 24 – Composição granulométrica da mistura CPA 3 (Sarandi – Faixa V DNER – ES 386/99) ......................................................................................................... 81 Figura 25 – Composição granulométrica da mistura CPA 4 (Cruz Alta – Faixa V DNER – ES 386/99) ......................................................................................................... 81 Figura 26 – Composição granulométrica da mistura CPA 5 (São Luiz Gonzaga – Faixa V DNIT – ES 386/99) ............................................................................................. 82 Figura 27 – Composição granulométrica da mistura CA B (Sarandi – Faixa B DNER – ES 385/99) ......................................................................................................... 82 Figura 28 – Composição granulométrica da mistura CA C (Sarandi – Faixa C DNER – ES 385/99) ......................................................................................................... 83 Figura 29 – Equipamento utilizado para ensaio de Abrasão Los Angeles (LMCC) ................ 85 Figura 30 – Amostras antes e depois do ensaio de Abrasão Los Angeles (LMCC) ................ 86 Figura 31 – Equipamento utilizado para ensaio de RT (LMCC) ............................................. 87.

(12) 12. Figura 32 – Universal Testing Machine – UTM 25 do LMCC da UFSM ............................... 88 Figura 33 – Equipamentos e o posicionamento dos LVDT de Universal Testing Machine – UTM 25 do LMCC da UFSM ........................................................................................ 89 Figura 34 – Esboço esquemático do sistema e da instrumentação utilizada para a medição do coeficiente de absorção................................................................................................. 90 Figura 35 – Tubo de impedância .............................................................................................. 91 Figura 36 – Vista dos equipamentos empregados na determinação do coeficiente de absorção acústica em Tubo de Impedância ....................................................................... 92 Figura 37 – Detalhe das fitas isolantes e posicionamento da amostra no suporte metálico no Tubo de Impedância ..................................................................................................... 92 Figura 38 – Detalhe do posicionamento dos microfones e montagem do suporte metálico no Tubo de Impedância ..................................................................................................... 93 Figura 39 – Amostra com fita crepe e silicone ......................................................................... 96 Figura 40 – Fixação de PVC de 10 cm ..................................................................................... 96 Figura 41 – Aplicação de silicone nos bordos internos e amostra dentro do tubo de PVC ...... 97 Figura 42 – Equipamento pronto .............................................................................................. 97 Figura 43 – Determinação do gradiente hidráulico ................................................................. 98 Figura 44 – Realização do ensaio de condutividade hidráulica (LMCC)................................. 99 Figura 45 – Estrutura e parâmetros elásticos adotados para análise....................................... 100 Figura 46 – Esforços e coordenadas dos pontos de medição ................................................. 102 Figura 47 – Porcentagem de volume de vazios e seus respectivos teores de ligantes das misturas de CPA .............................................................................................................. 106 Figura 48 – Resultados de PM a 25°C em função do teor de ligante de cada mistura de CPA e CA (Faixa B e C) e comparativo com os valores obtidos por Oliveira (2003) ... 110 Figura 49 – Resultados do ensaio de resistência ao desgaste a 25°C em função do volume de vazios das misturas de CPA e CA (Faixa B e C) ....................................................... 112 Figura 50 – Resultados de RT a 25°C em função do teor de ligante de cada mistura de CPA e CA (Faixa B e C) e comparativo com os valores obtidos por Oliveira (2003) ........... 116 Figura 51 – Resultados de RT a 25°C em função do volume de vazios das misturas de CPA ................................................................................................................................. 118 Figura 52 – Resultados de MR em função do teor de ligante, para a mistura de CPA1, de acordo com as temperaturas de 10°C, 25°C e 35°C ....................................................... 122 Figura 53 – Resultados de MR em função do teor de ligante, para a mistura de CPA2, de acordo com as temperaturas de 10°C, 25°C e 35°C ....................................................... 122 Figura 54 – Resultados de MR em função do teor de ligante, para a mistura de CPA3, de acordo com as temperaturas de 10°C, 25°C e 35°C ....................................................... 123 Figura 55 – Resultados de MR em função do teor de ligante, para a mistura de CPA4, de acordo com as temperaturas de 10°C, 25°C e 35°C ....................................................... 123 Figura 56 – Resultados de MR em função do teor de ligante, para a mistura de CPA5, de acordo com as temperaturas de 10°C, 25°C e 35°C ....................................................... 124 Figura 57 – Resultados de MR em função do volume de vazios, para a mistura de CPA1, de acordo com as temperaturas de 10°C, 25°C e 35°C .................................................. 126 Figura 58 – Resultados de MR em função do volume de vazios, para a mistura de CPA2, de acordo com as temperaturas de 10°C, 25°C e 35°C .................................................. 127 Figura 59 – Resultados de MR em função do volume de vazios, para a mistura de CPA3, de acordo com as temperaturas de 10°C, 25°C e 35°C .................................................. 127 Figura 60 – Resultados de MR em função do volume de vazios, para a mistura de CPA4, de acordo com as temperaturas de 10°C, 25°C e 35°C .................................................. 128 Figura 61 – Resultados de MR em função do volume de vazios, para a mistura de CPA5, de acordo com as temperaturas de 10°C, 25°C e 35°C .................................................. 128.

(13) 13. Figura 62 – Curva de absorção sonora média da mistura de CPA1 ....................................... 132 Figura 63 – Curva de absorção sonora média da mistura de CPA2 ....................................... 133 Figura 64 – Curva de absorção sonora média da mistura de CPA3 ....................................... 133 Figura 65 – Curva de absorção sonora média da mistura de CPA4 ....................................... 134 Figura 66 – Curva de absorção sonora média da mistura de CPA5 ....................................... 134 Figura 67 – Correlação entre o coeficiente de absorção sonora médio (ASTM C 423) e a porcentagem de volume de vazios das amostras de CPA ............................................. 137 Figura 68 – Coeficiente de permeabilidade em função do teor de ligante de cada mistura de CPA e CA (Faixa B e C) ........................................................................................... 140 Figura 69 – Coeficiente de condutividade hidráulica em função do volume de vazios das misturas de CPA........................................................................................................ 141 Figura 70 – Resultados das deflexões encontrados para cada estrutura analisada em função da temperatura ................................................................................................................. 148 Figura 71 – Resultados das deformação horizontais de tração encontrados para cada estrutura analisada em função da temperatura................................................................. 148 Figura 72 – Resultados das deformação verticais de compressão encontrados para cada estrutura analisada em função da temperatura ................................................................ 149 Figura 73 – Resultados obtidos através da ferramenta AEMC aplicados no modelo de desempenho à fadiga do FHWA ................................................................................. 151.

(14) 14. LISTA DE TABELAS Tabela 1 – Faixas granulométricas e requisitos de dosagem da CPA – DNER-ES-386/99 ..... 25 Tabela 2 – Granulometria de melhor desempenho (Dmáx=9,50mm) utilizada por Meurer Filho (2001) .......................................................................................................................26 Tabela 3 – Faixas granulométricas utilizadas na Espanha .........................................................27 Tabela 4 – Volume de vazios mínimo utilizado na Espanha .....................................................27 Tabela 5 – Granulometrias das misturas OGFC utilizadas nos Estado Unidos.........................28 Tabela 6 – Média da pressão sonora, em dB (A), medida para os diferentes revestimentos e veículos............................................................................................................................43 Tabela 7 – Planejamento da pesquisa ....................................................................................... 68 Tabela 8 – Propriedade dos agregados de Sarandi/RS ............................................................. 71 Tabela 9 – Propriedade dos agregados de Cruz Alta/RS .......................................................... 71 Tabela 10 – Propriedade dos agregados de São Luiz Gonzaga/RS .......................................... 72 Tabela 11 – Granulometria do agregado pétreo de Sarandi-RS utilizados para CPA 1, 2 e 3 . 72 Tabela 12 – Granulometria do agregado pétreo de Cruz Alta/RS utilizados para CPA 4 (com cal) ........................................................................................................................... 73 Tabela 13 – Granulometria do agregado pétreo de São Luiz Gonzaga/RS utilizados para CPA5 (com cal) ................................................................................................................ 74 Tabela 14 – Granulometrias do agregado pétreo de Sarandi/RS utilizados para CA Faixa B (com cal) ........................................................................................................................... 75 Tabela 15 – Granulometrias do agregado pétreo de Sarandi/RS utilizados para CA Faixa C (com cal) ........................................................................................................................... 76 Tabela 16 – Propriedades do CAP 55/75.................................................................................. 77 Tabela 17 – Propriedades do CAP 60/85.................................................................................. 78 Tabela 18 – Proporção de material determinada para cada mistura ......................................... 79 Tabela 19 – Composição granulométrica de cada mistura de CPA e CA ................................ 79 Tabela 20 – Teores de ligantes das amostras de CPA e CA (Faixa B e C) ............................. 83 Tabela 21 – Valores do Coeficiente de Poisson utilizados para cada temperatura .................. 90 Tabela 22 – Parâmetros físicos e volumétricos de cada mistura asfáltica de CPA nos teores de ligante de 3,0% e 3,5% ............................................................................................... 105 Tabela 23 – Parâmetros físicos e volumétricos de cada mistura asfáltica de CPA nos teores de ligante de 4,0% e 4,5% ............................................................................................... 105 Tabela 24 – Parâmetros físicos e volumétricos da mistura asfáltica de CA (Faixa B) .......... 107 Tabela 25 – Parâmetros físicos e volumétricos da mistura asfáltica de CA (Faixa C) .......... 108 Tabela 26 – Resultados dos ensaios de PM cântabro à 25°C ................................................. 109 Tabela 27 – Comparação entre os resultados de PM obtidos na presente pesquisa com os da literatura ...................................................................................................................... 113 Tabela 28 – Resultados dos ensaios de RT a 25°C ................................................................ 115 Tabela 29 – Resultados dos ensaios de MR para a temperatura de 10°C .............................. 119 Tabela 30 – Resultados dos ensaios de MR para a temperatura de 25ºC ............................... 120 Tabela 31 – Resultados dos ensaios de MR para a temperatura de 35ºC ............................... 121 Tabela 32 – Comparação entre os resultados de MR obtidos na presente pesquisa com os da literatura ...................................................................................................................... 130 Tabela 33 – Resultados do cálculo da absorção sonora média seguindo as recomendações da ASTM C 423, para cada uma das misturas de CPA .................................................. 137 Tabela 34 – Classificação dos solos segundo grau de permeabilidade .................................. 138 Tabela 35 – Resultados dos ensaios de condutividade hidráulica, para cada uma das misturas de CPA e CA (Faixa B e C) ............................................................................. 139.

(15) 15. Tabela 36 – Comparação entre os resultados dos coeficientes de condutividade hidráulica obtidos na presente pesquisa com os da literatura .......................................... 142 Tabela 37 – Resultados dos PM obtidos na presente pesquisa. .............................................. 144 Tabela 38 – Resultados dos RT obtidos na presente pesquisa ............................................... 144 Tabela 39 – Resultados dos volumes de vazios obtidos na presente pesquisa ....................... 145 Tabela 40 – Resultados finais da análise dos teores ótimos para as misturas de CPA e CA (Faixa B e C) .................................................................................................................. 145 Tabela 41 – Resultados das deflexões (Uz) e deformações (et e ec) obtidos nas estruturas analisadas ....................................................................................................... 147.

(16) 16. LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS AEMC – Aplicativo de Análise para Estruturas de Múltiplas Camadas AFNOR – Association Française de Normalisation AASHTO – American Association of State Highway and Transportation Officials AMP – Asfalto Modificado por Polímero ASTM – American Society for Testing and Materials BBDr – Beton Bitumineux Drainant BGS - Brita Graduada Simples CA – Concreto Asfáltico CAP – Cimento Asfáltico de Petróleo CBUQ – Concreto Betuminoso Usinado à Quente CCP – Concreto de Cimento Portland CONSTRUBRÁS – Construtora de Obras Rodoviárias Ltda CPA – Camada Porosa de Atrito CV – Coeficiente de Variação dB – Decibel DGAC – Dense-Graded Alphalt Concrete DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura e Transportes DP – Desvio Padrão FHWA – Federal Highway Administration GNSC - Group National des Caractéristiques de Surface des Chaussées Hz – Hertz ISO – International Organization for Standardization LMCC – Laboratório de Materiais de Construção Civil LVTD – Linear Variable Differential Transformer MPa – Megapascal MR – Módulo de Resiliência MS – Macadame Seco NPS – Nível de Pressão Sonora OGFC – Open Graded Friction Courses PA - Porous Asphalt PM - Perda de Massa PVC – Policloreto de Vinil RAUD – Revestimento Asfáltico Ultra Delgado RT – Resistência à Tração SBS – Estileno-butadieno-estileno SPB – Método Estatístico de Passagem SPBI - Statistical Pass-by Index UFSM – Universidade Federal de Santa Maria UTM – Universal Testing Machine VDM – Volume Diário Médio.

(17) 17. SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS......... ....................................................................................................11 LISTA DE TABELAS ............................................................................................................ 14 LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS ........................................................................... 16 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 19 1.1 OBJETIVO GERAL ........................................................................................................... 21 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................................. 21 2 REVISÃO DE LITERATURA ........................................................................................... 22 2.1 CAMADA POROSA DE ATRITO (CPA) ........................................................................ 22 2.1.1 Características e princípios........................................................................................... 22 2.1.2 Textura do revestimento .............................................................................................. 31 2.2 PROPRIEDADES DA CPA ............................................................................................... 34 2.2.1 Propriedades mecânicas ................................................................................................ 34 2.2.1.1 Propriedades de resistência ......................................................................................... 34 2.2.1.2 Propriedades de deformabilidade ................................................................................ 38 2.2.2 Propriedades funcionais ................................................................................................ 40 2.2.2.1 Propriedades acústicas ................................................................................................ 40 2.2.2.2 Propriedades hidráulicas ............................................................................................. 45 2.3 HISTÓRICO E EXPERIÊNCIA DE PAÍSES NA UTILIZAÇÃO DE CPA .................... 49 2.4 FUNDAMENTOS DE ACÚSTICA ................................................................................... 55 2.4.1 Conceitos e princípios básicos ...................................................................................... 55 2.4.2 Geração de ruído em pavimentos rodoviários e suas consequências ........................ 61 3 METODOLOGIA................................................................................................................ 66 3.1 PLANEJAMENTO DA PESQUISA .................................................................................. 66 3.2 MATERIAIS UTILIZADOS .............................................................................................. 69 3.2.1 Agregados minerais ....................................................................................................... 69 3.2.2 Ligantes asfálticos .......................................................................................................... 77 3.2.3 Cal hidratada ................................................................................................................. 78 3.3 PROCEDIMENTO DE ENSAIOS E DESCRIÇÃO DOS EQUIPAMENTOS ................ 78 3.3.1 Composição dos corpos de prova por Dosagem Marshall ......................................... 78 3.3.2 Determinação da porcentagem de volume de vazios ................................................. 84 3.3.3 Ensaio de perda de massa cântabro ............................................................................. 85 3.3.4 Ensaio de resistência à tração ....................................................................................... 86 3.3.5 Ensaio de módulo de resiliência ................................................................................... 87 3.3.6 Ensaio de absorção acústica.......................................................................................... 90 3.3.7 Ensaio de condutividade hidráulica ............................................................................. 95 3.3.8 Definição do teor de ligante de projeto ....................................................................... 99 3.3.9 Análise mecanística ..................................................................................................... 100 4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS ................................................ 104 4.1 DOSAGEM MARSHALL E PERCENTAGEM DE VAZIOS ....................................... 104 4.2 ENSAIOS MECÂNICOS ................................................................................................. 108 4.2.1 Perda de massa cântabro ............................................................................................ 108 4.2.2 Resistência à tração ..................................................................................................... 114 4.2.3 Módulo de resiliência .................................................................................................. 118 4.3 PROPRIEDADES FUNCIONAIS ................................................................................... 131 4.3.1 Ensaio de absorção sonora .......................................................................................... 131 4.3.2 Ensaio de condutividade hidráulica ........................................................................... 138 4.4 AVALIAÇÃO PARA DETERMINAÇÃO DO TEOR DE PROJETO DAS MISTURAS DE CPA ................................................................................................................................. 143.

(18) 18. 4.4.1 Determinação do teor de projeto das misturas de CPA ........................................... 144 4.5 ANÁLISE MECANÍSTICA ............................................................................................. 146 4.5.1 Determinação das deflexões e deformações de tração e compressão críticas ........ 147 4.5.2 Cálculo do número N através do modelo de desempenho de fadiga FHWA .......... 150 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................................ 153 5.1 CONCLUSÕES ................................................................................................................ 153 5.2 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS............................................................ 155 6 REFERÊNCIAS ................................................................................................................ 157.

(19) 19. 1 INTRODUÇÃO. O modal rodoviário possui um importante papel na vida de uma população, tanto no desenvolvimento econômico quanto no social, contribuindo desde a interligação entre polos produtores e consumidores à geração de empregos e, ainda, propiciando ganhos econômicos e o acesso da população a bens de serviços. No Brasil, país que faz desse modal o seu principal meio de transporte, nos últimos anos, o número de caminhões e automóveis vem aumentando significativamente. Diante disso, surge a crescente preocupação em desenvolver pavimentos que ofereçam qualidade, conforto e segurança aos usuários e à população aos seus arredores. Atualmente, as rodovias brasileiras apresentam como seu principal revestimento o Concreto Asfáltico (CA), o qual tem sido amplamente investigado, tanto acerca de seus componentes individuais (ligantes e agregados) quanto sobre a mistura, buscando melhorias para atender à crescente demanda de durabilidade e qualidade, aliando-se à escassez de recursos do setor. Todavia, não houve grande evoluções das técnicas de construção e restauração do revestimento e das demais camadas do pavimento que contribuíssem para a melhoria do desempenho frente à ação do tráfego. Assim, as condições da maioria das rodovias pavimentadas brasileiras não atendem aos critérios exigidos para uma circulação que ofereça conforto e segurança ao usuário. A melhoria da infraestrutura rodoviária é uma necessidade para a promoção da segurança e conforto do usuário. Normalmente, a grande preocupação ao projetar um pavimento esta voltada para a função estrutural e pouco se considera a sua parte funcional, embora esta seja cada vez mais importante para os usuários e pessoas que moram próximo as rodovias. De acordo com o Manual de Projeto e Práticas Operacionais para Segurança nas Rodovias do DNIT (2010), a construção de uma rodovia tem como objetivo oferecer ao usuário uma boa qualidade de vida e que um bom pavimento deve possuir um grau de segurança necessário para atender alguns requisitos básico, como suportar os efeitos do mau tempo, permitir deslocamento suave, não causar desgaste excessivo dos pneus e alto nível de ruídos, ter estrutura forte, resistir ao desgaste, permitir o escoamento das águas e ter boa resistência a derrapagens. A busca por novas técnicas trouxe os pavimentos drenantes que resultaram no surgimento da Camada Porosa de Atrito (CPA). As propriedades desse tipo de pavimento contribuem na melhoria do trânsito em relação à segurança em condições chuvosas, favorecem a visualização da sinalização horizontal da via à noite, oferecendo conforto de trafegabilidade e auxiliando na redução de acidentes..

(20) 20. Segundo a norma DNER-ES 386/99, a CPA é um tipo de material empregado como revestimento em rodovias, que tem por característica um processo de seleção de agregados que fazem com que a massa asfáltica apresente uma composição granulométrica aberta, com elevado índice de vazios (18 a 25%) após a compactação. Esse elevado índice de vazios é justamente o que possibilita aos asfaltos porosos apresentarem suas características drenantes. Com isso, reduz-se a possibilidade de ocorrência do fenômeno de hidroplanagem, espelho noturno e formação de spray. Além de melhorar as condições de segurança para os usuários das vias, a CPA favorece a redução dos níveis de ruído resultante da interação pneu/pavimento. O ruído é um forte tipo de poluição ambiental que tem atingido cada vez mais as pessoas em todo o mundo, causando problemas de saúde e impacta econômica e financeiramente suas vidas. Sendo o tráfego considerado o seu maior contribuinte, torna-se imprescindível investigar os níveis de ruído em comunidades e regiões próximas às rodovias, uma vez que o ruído do tráfego interfere na vida dessas pessoas. Nos últimos anos, o uso de misturas asfálticas porosas como revestimento tem demonstrado vantagens em relação à eliminação do fenômeno de espelhamento, redução da aquaplanagem, aumento da aderência entre o pneu e o pavimento e na redução do ruído gerado pela interação pneu-pavimento, levando muitos técnicos rodoviários, principalmente na Europa e nos Estados Unidos, a optarem pela sua utilização. Porém, os pavimentos com revestimento de CPA ainda apresentam problemas como a redução da permeabilidade, ao longo do tempo, com consequente aumento do ruído. É indispensável proporcionar ao usuário das rodovias um sistema viário de qualidade e que melhore as condições de conforto e segurançae e também proporcionar as comunidades lindeira uma boa qualidade de vida. Por isso, o estudo e a compreensão das soluções existentes para abrandar o ruído do tráfego e diminuir ou eliminar a presença de água na superfície da rodovia tornam-se primordiais. Diante dessa necessidade de melhorias na qualidade, segurança e em inovar as rodovias no Brasil, entende-se ser de suma importância desenvolver uma pesquisa de dissertação, visando contribuir nas investigações sobre o comportamento de misturas asfálticas do tipo CPA, sob seu ponto de vista mecânico, funcional e mecanístico..

(21) 21. 1.1 OBJETIVO GERAL. O objetivo principal é investigar o comportamento mecânico e funcional de cinco tipos de misturas de CPA que serão utilizadas nos projetos (CREMA 2) do Governo Federal, de restauração do revestimento das rodovias BR 158 e BR 285, compará-los com os resultados encontrados na literatura, bem como com misturas de CA.. 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS. - Avaliar as propriedades mecânicas, atráves dos ensaios de móduo de resiliência, resistência á traçao e perda de massa cântabro de diferentes misturas de CPA; - Avaliar as propriedades acústicas, através do ensaio de aborção sonora de diferentes misturas de CPA; - Avaliar as propriedades hidráulicas, através do ensaio de conditividade hidráulica de diferentes misturas de CPA; - Realizar uma análise mecanística, buscando verificar a contribuição estrutural da CPA em pavimentos flexíveis..

(22) 22. 2 REVISÃO DE LITERATURA. Este capítulo tem como função abordar os principais assuntos relacionados à concepção e desenvolvimento desta pesquisa. Inicialmente, foi realizada uma abordagem sobre misturas asfálticas, com ênfase em Camada Porosa de Atrito (CPA), seguido suas propriedades, histórico de experiência de países na utilização de CPA, e fundamentos de acústica.. 2.1 CAMADA POROSA DE ATRITO (CPA). 2.1.1 Caraterísticas e princípios. Segundo Rebouças (2011), as misturas asfálticas com componentes compostos por três fases constituem um sistema viscoelástico. A primeira fase corresponde à parte sólida constituída pelos agregados pétreos de elevado módulo de elasticidade. A segunda parte compreende a parte líquida, constituída de betume asfáltico com viscosidade elevada. E a última fase é a gasosa, constituída de ar, ou seja, um fluído de compressibilidade elevada. De acordo com Bernucci et al. (2008), a CPA é um tipo de mistura asfáltica empregado como revestimento de pavimentos que apresenta algumas particularidades para sua obtenção e características próprias quando em uso, como a drenagem. A norma DNER-ME 386/99 define CPA como mistura asfáltica porosa (entre 18 e 25% vazios) preparada em usina a quente, composta de agregados, material de enchimento (fíler) e cimento asfáltico modificado ou não por polímero SBS (estileno-butadieno-estileno), espalhado e comprimido a quente. Ainda conforme a norma DNER-ME 386/99, a granulometria da mistura dos agregados, a temperatura e viscosidade do asfalto, a quantidade de asfalto usado e o grau de compactação são fatores que influenciam na dosagem das misturas quando vinculados às propriedades que se busca atingir. As misturas asfálticas do tipo CPA são misturas, com curvas granulométricas uniformes, de agregados quase exclusivamente de um único tamanho e pouca proporção de material fino (menos que 0,075 mm), que mantêm grande porcentagem de vazios com ar, não preenchidos graças às pequenas quantidades de fíler, de agregado miúdo e de ligante asfáltico. Segundo Bernucci et al. (2008), antes dos agregados minerais serem utilizados em um revestimento asfáltico é importante avaliar como são formados e o que aconteceu com eles desde então, para assim conseguir compreender melhor o seu o desempenho. O agregado escolhido deve apresentar propriedades de modo a suportar tensões impostas na superfície e no.

(23) 23. interior do pavimento. O desempenho das partículas de agregado depende do modo como são produzidas, mantidas unidas e das condições que irão atuar. A escolha ocorre em laboratório, onde são realizados diversos ensaios para avaliar a predição do seu comportamento posterior quando em serviço. Conforme Takahashi e Partl (1999), os agregados graúdos de uma mistura do tipo CPA são predominantes na estrutura das misturas porosas, sendo o principais elementos de suporte da carga. Dessa forma, os agregados graúdos utilizados em misturas asfálticas porosas necessitam de grande resistência à fragmentação, boas características de microtextura e adequado intertravamento para evitar a fragmentação de agregados, o seu arrancamento e a colmatação do revestimento poroso (RUIZ et al., 1990 apud ASTRANA JÚNIOR, 2006). Os finos, mesmo em pouca quantidade, auxiliam na preservação do ligante na superfície dos agregados graúdos e no aumento da resistência à derrapagem da camada de rolamento, assim como controlam o excesso de escorrimento. Determinados países aceitam a utilização do pó procedente dos agregados como agregado fino, porém, em outros países é obrigatório a adição de fíleres comerciais (carbonato de cálcio ou cimento) ou ainda percentagem de cal hidratada (1% a 2%). Argumenta-se que a utilização da cal melhora a adesividade e a resistência ao envelhecimento da mistura (DUMKE, 2005). O tamanho máximo de agregado em mistura porosa tem influência direta nas propriedades de absorção sonora e permeabilidade. Como padrão, tem-se o tamanho máximo de agregado e o volume de vazios comunicantes (porosidade efetiva) como fatores que influenciam diretamente nessas propriedades e o teor de ligante como fator que influencia inversamente (DUMKE, 2005). A redução do tamanho máximo do agregado provoca uma consequente redução na capacidade de permeabilidade e acústica da mistura (LU et al., 2009). Conforme Kolodziej (2016), internacionalmente há uma tendência no uso de revestimentos com tamanho de agregados, percentagem de vazios e granulometrias descontínuas que apresentam uma macrotextura para alcançar boas reduções de níveis de ruído, boa aderência e eliminação da película de água na superfície. Segundo Bernucci et al (2008), normalmente na camada de CPA são utilizado teores de projeto de ligantes asfálticos modificados, entre 4,0 a 6,0% em peso, para aumentar à durabilidade e a resistência à desagregação da CPA. Este ligante asfáltico da CPA necessita ter baixa suscetibilidade térmica e alta resistência ao envelhecimento, sendo sua quantidade geralmente reduzida devido à particularidade granulométrica, dependendo do tipo de agregado, forma, natureza, viscosidade e tipo de ligante..

(24) 24. Meurer Filho (2001) descreve que diversos danos em uma mistura asfáltica porosa acontecem devido ao desprendimento do ligante na interface do mesmo com o agregado. Este processo é acelerado por causa da intensa ação da água e da umidade resultante deste contato. Assim, a resistência de uma mistura asfáltica depende do intertravamento, do arranjo dos agregados e, mais apuradamente, da capacidade de coesão do ligante asfáltico. De acordo com Sainton (1990), quando da utilização de ligantes modificados com borracha e ligantes convencionais verifica-se que as propriedades reológicas do asfalto borracha (AB) são consideravelmente superiores para aplicação em camadas porosas, uma vez que a viscosidade a 200ºC é dez vezes maior que a do asfalto convencional, possui alta elasticidade mesmo a baixas temperaturas e tem boa resistência ao envelhecimento. Por isso, Meurer Filho (2001) refere que os fatores tráfego e clima devem ser considerados na seleção dos ligantes, uma vez que asfaltos mais moles que possuem alta penetração podem conduzir a deformações permanentes nas misturas sob altas temperaturas, especialmente sob tráfego pesado e, por sua vez, asfaltos mais duros podem produzir uma camada quebradiça em clima frio. Heystraeten e Moraux (1990) afirmam que ao utilizar-se ligantes modificados com borracha em camada porosa possibilita-se uma cobertura mais uniforme do agregado e, por serem resistentes a intempéries, eles aumentam a vida de serviço do pavimento. Segundo Teixeira (2015), no Japão a utilização de ligantes asfálticos altamente modificados é considerada uma prática padrão e de baixo custo para se obter pavimentos porosos de boa qualidade, silenciosos e duráveis. Para Bernucci et al. (2008), a CPA necessita de dosagem pelo método Marshall, prevalecendo o volume de vazios requerido, devendo seus agregados ser 100% britados e com abrasão Los Angeles ≤ 30%, para não serem quebrados na compactação, pois estão em contato uns com os outros e a tensão é muito elevada durante o processo de densificação. Para ter um contato efetivo dos agregados, estes precisam ser cúbicos com o índice de forma ≥ 0,5, com absorção de água para cada fração de, no máximo, de 2% e a sanidade deve apresentar perda de ≤ 12%. A especificação de serviço brasileira do DNER-ME 386/99 estabelece 5 faixas granulométricas e os requisitos para o projeto de dosagem da CPA baseados na avaliação dos parâmetros volumétricos pelo método Marshall, 50 golpes/face (DNER – ME 043), da resistência ao desgaste por abrasão, através do ensaio Cântabro NBR 15140, e à tração por compressão diametral NBR 15087. Na Tabela 1, as faixas I e II são recomendadas para.

(25) 25. espessuras de camadas de 3,0 cm, e as faixas III, IV e V são recomendadas para espessuras de até 4,0 cm. Tabela 1 - Faixas granulométricas e requisitos de dosagem da CPA – DNER-ES-386/99. Peneira da malha quadrada ABNT. Abertura (mm). ¾” 19,0 ½” 12,5 ⅜” 9,5 N°4 4,8 N°10 2,0 N°40 0,42 N°80 0,18 N°200 0,075 Ligante Modificado por polímero, % Espessura da Camada Acabada, em Volume de Vazios, % Ensaio Cantabro, %máx. Resistências à tração por Compressão Diametral, a 25°C, MPa, mín.. Faixas Percentagem em massa passando I II III IV V 100 100 100 100 100 70-100 80-100 70-100 80-90 70-90 50-80 20-40 20-40 40-50 15-30 18-30 12-20 5-20 10-18 10-22 10-22 8-14 6-12 6-13 6-13 6-13 2-8 3-5 0-4 3-6 3-6 3-6 4,0-6,0 3,0 ≤4,0 18-25 25. Tolerância ±7 ±7 ±5 ±5 ±5 ±3 ±2 ±0,3. 0,55. Fonte: (Adaptado de DNER 386, 1999). Ainda, a especificação DNER-ES 386/99 recomenda que a CPA apresente um volume de vazios entre 18 e 25%. Essa elevada percentagem de vazios com ar não é preenchida graças às pequenas quantidades de fíler, agregado miúdo e ligante asfáltico. A CPA e as misturas drenantes apresentam uma diferença entre elas que é o conteúdo de vazios comunicantes (KNABBEN, 2012). De acordo com Dumke (2005), nas misturas de CA o teor de ligante, a granulometria dos agregados e as características reológicas são responsáveis pelas características físicas e mecânicas da mistura. Para as misturas porosas, estes fatores apresentam uma influência ainda maior, pois este tipo de mistura tem uma constituição mais frágil e necessita de controle de características adicionais, como permeabilidade e percentagem de vazios comunicantes. As misturas porosas apresentam descontinuidade na curva granulométrica e essa descontinuidade é a responsável pelo teor de vazios comunicantes, que deve ser otimizado para oferecer boa permeabilidade à mistura. Meurer Filho (2001), em seu estudos, desenvolveu curvas granulométricas para concretos asfálticos drenantes maximizando o teor de vazios comunicantes, mantendo a resistência à deformação permanente e à desagregação da mistura em níveis adequados. Para a.

(26) 26. formulação das misturas utilizou ligante modificado por polímero SBS (4%) e, através de diferentes descontinuidades na granulometria, selecionou três tamanhos máximos de agregado Dmáx = 9,50 mm com descontinuidade 0/4; Dmáx = 12,50 mm com descontinuidade 0/6 e Dmáx = 19,10 mm com descontinuidade 0/9. Como resultados, as misturas de concretos asfálticos drenantes apresentaram porcentagens de vazios maiores que 25%, velocidade de percolação de 13 cm/s no ensaio de permeabilidade, perdas no ensaio Cântabro menores que 25% e porcentagem de deformação permanente menor que 10%. A Tabela 2 mostra a granulometria que apresentou melhores desempenho em seu estudo, com um Dmáx = 9,50 mm.. Tabela 2 - Granulometria de melhor desempenho (Dmáx=9,50mm) utilizada por Meurer Filho (2001) Abertura (mm) 9,52 6,3 4,75 2,36 1,18 0,6 0,3 0,15 0,075. % Passante 100 43,07 12,51 12,51 12,51 12,51 12,51 7,14 4,08. Fonte: (Adaptado de Meurer Filho, 2001). Na Espanha, as misturas betuminosas descontínuas apresentam um esqueleto mineral de elevada porcentagem de agregados graúdos (75-80%). Estas misturas possuem características parecidas às misturas drenantes, com uma capacidade de drenagem elevada devido a sua macrotextura e porcentagem de vazios e redução dos níveis de ruído em comparação com misturas convencionais (MIRÓ RECANSES, 2006). Na Tabela 3 e 4 são apresentadas as faixas granulométricas e os volumes de vazios mínimos exigidos respectivamente, para as misturas drenantes e descontínuas na Espanha..

(27) 27. Tabela 3 - Faixas granulométricas utilizadas na Espanha. Peneiras (mm) 16 12,5 10 8 4 2 0,5 0,063. F8 ----100 75-97 23-38 18-32 11-23 7-9. F10 --100 75-97 --23-38 18-32 11-23 7-9. Mistura M8 ----110-27 18-27 14-27 11-22 8-16 5-7. M10 --100 75-97 18-27 14-27 11-22 8-16 5-7. PA12 100 70-100 --38-62 13-27 9-20 5-12 3-6. Fonte: (Adaptado de PG-3, 2001). Tabela 4 – Volume de vazios mínimo utilizado na Espanha. Mistura F (Fino) M (Monogranular) PA 12 (Porous Asphalt). % de Vazios > 4% >12% >20%. Fonte: (Adaptado de PG-3, 2001). Nos Estados Unidos, as misturas conhecidas como OGFC (Open Graded Friction Course) apresentam as melhores propriedades acústicas e drenantes, são uma classe especial de misturas com graduação aberta, com volume de vazios elevado (18-22%) e agregados de alta qualidade (ALVAREZ, MARTIN, ESTAKHRI, 2010). As principais vantagens dessas misturas quando utilizadas como revestimentos são a drenabilidade e a redução do ruído devido apresetarem em sua estrutura vazios comunicantes. Atualmente, nos Estados Unidos a maioria das misturas OGFC utilizadas apresentam agregados com tamanhos máximos nominais de 9,5 mm e 12,5 mm. A Tabela 5 mostra as granulometrias para OGFC em 20 estados nos Estados Unidos..

(28) 28. Tabela 5 – Granulometrias das misturas OGFC utilizadas nos Estado Unidos. Fonte: Adaptado de Putman (2012). Segundo Reis (2012), é necessária a descontinuidade granulométrica para obter-se valores adequados de macrotextura superficial em uma mistura asfáltica porosa. A fração de agregado que passa na peneira de abertura 4,75 mm e é retida na peneira de abertura 2,36 mm deve ser controlada em relação ao peso total de agregados que integram a composição granulométrica. Contudo, quando o emprego de agregados de alta qualidade, ligantes asfálticos modificados e graduações descontínuas com elevada interação entre os agregados graúdos em uma mistura asfáltica porosa ocorre, uma melhoria nas propriedades mecânicas desta mistura, atribuindo-lhe maior coesão, maior resistência à tração e ao cisalhamento, assim como uma.

(29) 29. melhor adesividade conferindo maior resistência à desagregação pela ação do tráfego (REIS, 2012). Kolodziej (2016), em sua pesquisa para definir o teor ótimo de ligante das misturas estudadas, analisou os resultados obtidos para a porcentagem de volume de vazios, de vazios comunicantes e do desgaste Cântabro. Ainda para a determinação da durabilidade e da resistência mecânica das misturas porosas realizou ensaios de desgaste Cântabro, Lottman de dano por umidade induzida, módulo de resiliência e ensaio de deformação permanente; e, por fim, realizou ensaios funcionais de permeabilidade e absorção sonora. A CPA é usada, ainda, como camada de rolamento com a finalidade funcional de aumento de aderência pneu-pavimento em dias de chuva. Segundo a especificação de serviço DNER 386/99, recomenda-se a utilização da CPA em vias expressas e rodovias de tráfego rápido, a fim de minimizar os problemas de redução de permeabilidade por contaminação com pó e detritos sobre a superfície de rolamento. Porto (1999) destaca que, pode-se garantir a durabilidade da CPA evitando a utilização dos asfaltos drenantes em locais sujeitos a fortes esforços tangenciais como zonas de frenagem, rotatórias e curvas com pequenos raios, bem como, não utilizando-a sobre camadas de suporte com fissuras. Conforme Cooley, Brown e Watson (2000), além de desenvolvida para resolver aspectos relativos à segurança, a CPA também ajuda a reduzir os riscos de aquaplanagem, eliminar o fenômeno de espelhamento, aumentar a aderência entre o pneu e o pavimento, e auxilia na redução do ruído gerado pela interação pneu-pavimento. A Figura 1 mostra uma foto de uma rodovia com um trecho em CPA seguido por trecho em CA (BR 158/RS – Km 3 ao 4+500 – Boa Vista das Missões/RS, 2015, em um dia chuvoso..

(30) 30. Figura 1 - Exemplo de rodovia com CPA sob chuva. Trecho em CPA seguido por trecho em CA. A Figura 1 mostra a diferença da presença de água na superfície do CA, fatos não observados no trecho com CPA. Verifica-se, assim, que a CPA é um tipo de revestimento que consiste numa mistura com um elevado volume de vazios, que a torna permeável à ação das águas de chuva e, consequentemente, reduz a espessura da lâmina d’água sobre a superfície. Além do mais, experiências com este tipo de misturas vem crescendo significativamente nos últimos anos em todo o mundo e tem sido amplamente variada a sua utilização. Conforme Martins (2014), diversas melhorias foram realizadas nos últimos anos na concepção e construção das CPA, como soluções para o desempenho acústico, através da concretização de uma textura superficial otimizada. Assim, foi desenvolvida uma solução conhecida como “camada porosa dupla” (two-layer porous asphalt), com recurso de uma camada porosa delgada, com 20 a 30 mm de espessura agregados finos, sobrejacente a outra camada também porosa, com uma espessura entre 40 e 50 mm e agregados maiores, variando as dimensões dos agregados usados na camada superior em geral, entre 4 e 6 mm, enquanto na camada inferior podem chegar à dimensão máxima de 16 mm. Houve ensaios com granulometrias menores para a camada superior onde observou-se maior redução do ruído; contudo, para dimensões da ordem de 2 a 4 mm além de uma maior tendência para colmatação da porosidade foram conferidas situações de desagregação da camada de desgaste, constatando-se a necessidade de melhoria nesta solução. De acordo com Teixeira (2015), algumas empresas europeias aprimoraram vibroacabadoras capacitadas para aplicar duas camada de forma simultânea; uma mistura densa, servindo de base e outra mistura porosa, como camada de rolamento, com índice de vazios de.

(31) 31. 17% a 23% e diâmetros máximos dos agregados de 5 mm até 13 mm. Essa interação das camadas superior e inferior em uma única aplicação contribui na melhoria da durabilidade do pavimento, reduz o tempo de execução, os custos e em uma única interrupção do fluxo de tráfego. Teixeira (2015) lembra também de estudos japoneses sobre os efeitos da segurança do tráfego com a utilização de pavimentos porosos. A partir do monitoramento de parte da malha rodoviária com mistura densa, em período chuvoso, observaram 2981 acidentes registrados em um ano. Porém, ao ser removida a camada densa e aplicado o asfalto poroso, houve o registro de 488 acidentes ao ano, nas mesmas condições, conferindo uma redução de 85% de ocorrências. Em outro estudo, observou-se o número de acidentes de trânsito em uma rodovia de alto tráfego um ano antes e um ano após a construção de um pavimentos poroso, conferindo 248 na pesquisa com mistura densa e 206 com pavimentos porosos. A alteração na taxa de acidentes aconteceu em condições de pavimentos molhado, demonstrando uma redução no número de acidentes de 76 para 36, dessa forma os japoneses comprovaram a eficiência dos pavimentos porosos e seus efeitos positivos sobre segurança e conforto.. 2.1.2 Textura do revestimento. Para Momm (1998), os pavimentos rodoviários têm a finalidade de proporcionar segurança e conforto ao tráfego dos veículos, de modo direto em relação à suavidade de deslocamento e de forma inversa quanto ao nível de irregularidade da superfície do pavimento. Uma vez que o veículo mantém contato contínuo e íntimo com a superfície do pavimento durante seu deslocamento, a interação entre o pneu e o pavimento deve garantir a aceleração, frenagem, a realização de curvas de acordo com a necessidade e nas diversas condições climáticas desfavoráveis. Ainda segundo Momm (1998), o pavimento de concreto asfáltico deve ser construído com um revestimento onde a rugosidade provém da escolha conveniente dos diversos materiais utilizados, da curva granulométrica formada pelo tamanho máximo do granular e do parâmetro da distribuição granulométrica. Além disso, Fernandes e Domingues (1993) destacam que a textura é a particularidade do revestimento atribuída aos materiais distribuídos e observáveis na superfície de rolamento de um pavimento, os quais estão intimamente ligados à formulação da mistura asfáltica adotada, bem como, às características do agregado utilizado e suas propriedades petrográficas..