UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT
JHONATAN PIRAN
VERIFICAÇÃO DA MACRO E MICROTEXTURA EM
PROTÓTIPOS DE PAVIMENTOS EM REVESTIMENTO CBUQ
MOLDADOS EM LABORATÓRIO
SINOP- MT
2017/2
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT
JHONATAN PIRAN
VERIFICAÇÃO DA MACRO E MICROTEXTURA EM
PROTÓTIPOS DE PAVIMENTOS EM REVESTIMENTO CBUQ
MOLDADOS EM LABORATÓRIO
Projeto de Pesquisa apresentado à Banca Examinadora do Curso de Engenharia Civil – UNEMAT, Campus Universitário de Sinop-MT, como pré-requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.
Prof.ª Orientadora: Especialista Ana Elza Dalla Roza.
SINOP - MT
2017/2
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Relação da frota de veículos nos últimos anos no município de Sinop –
MT ... 10
Tabela 2 - Número de giros especificado na norma de dosagem Superpave ... 28
Tabela 3 - Critérios volumétricos para a escolha do teor de projeto ... 29
Tabela 4 - Classificação da textura de um pavimento ... 30
Tabela 5 - Classes de microtextura ... 33
Tabela 6 - Classes de macrotextura ... 34
Tabela 7 - Asfaltos diluídos tipo cura média ... 38
Tabela 8 - Nova especificação brasileira de cimento asfáltico de petróleo (CAP)... 39
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Condição dos pavimentos do Estado de Mato Grosso. ... 7
Figura 2 - Classificação dos revestimentos. ... 13
Figura 3 - Exemplos de curvas de viscosidade obtidas em diferentes viscosímetros. ... 16
Figura 4 - Moldagem de corpos-de-prova tipo Marshall em laboratório. ... 17
Figura 5 - Exemplo de corpos-de-prova submersos em banho-maria e molde de compressão. ... 20
Figura 6 - Exemplo de equipamento de ensaio de estabilidade Marshall. ... 21
Figura 7 - Representação esquemática dos grupos de corpos-de-prova. ... 22
Figura 8 - Teor de asfalto versus Vv e RBV. ... 22
Figura 9 - Fluxograma da dosagem Superpave. ... 25
Figura 10 - Micro e macrotextura na superfície de um revestimento asfáltico... 31
Figura 11 - Tipo de superfície em função da macrotextura e microtextura. ... 31
Figura 12 - Pêndulo Britânico. ... 32
Figura 13 - Materiais utilizados no ensaio mancha de areia. ... 34
Figura 14 - Variação da textura para diversos tipos de misturas asfálticas. ... 36
LISTA DE ABREVIATURAS
ASTM - American Society for Testing and Materials CA - Concreto Asfáltico
CAP - Cimento Asfáltico de Petróleo
CBUQ - Cimento Betuminoso Usinado a Quente CGS - Compactador Giratório Superpave
CNT - Confederação Nacional do Transporte CP - Corpo de Prova
DETRAN - Departamento Estadual de Trânsito DMT - Massa específica máxima teórica
DNER - Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
DNIT - Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes HS - Altura média da mancha de areia
PIARC - Pavement International Association of Road Congress RBV - Relação Betume-Vazios
TSD - Tratamento Superficial Duplo VAM - Vazios do Agregado Mineral
VRD - Valor de Resistência a Derrapagem VV - Volume de vazios
DADOS DE IDENTIFICAÇÃO
1. Título: Verificação da macro e microtextura em protótipos de pavimentos em revestimento CBUQ moldados em laboratório
2. Tema: 30100003 – Engenharia Civil
3. Delimitação do Tema: 30103053 - Pavimentos 4. Proponente: Jhonatan Piran
5. Orientadora: Ana Elza Dalla Roza
6. Estabelecimento de Ensino: UNEMAT – Universidade do Estado de Mato Grosso
7. Público Alvo: Público em geral
8. Localização: Av. dos Ingás, nº 3001, Jardim Imperial, Sinop-MT, CEP 78555-000, Brasil.
SUMÁRIO
LISTA DE TABELAS ... I LISTA DE FIGURAS ... II LISTA DE ABREVIATURAS ... III DADOS DE IDENTIFICAÇÃO ... IV 1 INTRODUÇÃO ... 7 2 PROBLEMATIZAÇÃO ... 9 3 JUSTIFICATIVA... 10 4 OBJETIVOS ... 11 4.1 OBJETIVO GERAL ... 11 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 11 5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 12 5.1 PAVIMENTO ... 12 5.2 REVESTIMENTO ... 12
5.2.1 Revestimentos flexíveis betuminosos ... 13
5.2.1.1 Concreto Betuminoso Usinado a Quente - CBUQ ... 13
5.3 DOSAGEM DE MISTURAS ASFÁLTICAS A QUENTE ... 14
5.3.1 Método Marshall – misturas densas ... 15
5.3.1.1 Determinação do teor de projeto de ligante asfáltico ... 21
5.3.2 Dosagem Superpave ... 23
5.3.2.1 Passo a passo para determinação do teor de projeto – Superpave ... 24
5.3.2.2 Determinação do teor de ligante inicial ... 25
5.3.2.3 Determinação do teor de ligante de projeto ... 28
5.4 ADERÊNCIA PNEU-PAVIMENTO ... 29
5.4.1 Microtextura e macrotextura ... 30
5.4.1.1 Avaliação da microtextura ... 31
5.4.1.2 Avaliação da macrotextura ... 33
5.4.2 Fatores que interferem na macro e microtextura ... 35
5.4.2.1 Forma dos agregados ... 35
5.4.2.2 Textura dos agregados ... 36
5.4.2.3 Polimento dos agregados ... 36
5.4.2.4 Tamanho do agregado e graduação ... 36
5.4.2.5 Tipo de mistura ... 36
5.4.3 Análise da macrotextura e microtextura encontradas em literaturas ... 37
6.1 MATERIAIS E MÉTODOS ... 38
6.1.1 Solo ... 38
6.1.2 Agregado ... 38
6.1.3 Asfalto diluído CM-30 ... 38
6.1.4 Ligante asfáltico CAP 50-70 ... 39
6.1.5 RR para pintura de ligação ... 40
6.1.6 Mistura ... 40
6.1.7 Preparação dos moldes (corpos de prova) ... 40
6.1.8 Pêndulo Britânico ... 41 6.1.8.1 Materiais ... 41 6.1.8.2 Procedimento ... 42 6.1.9 Mancha de areia ... 42 6.1.9.1 Materiais ... 42 6.1.9.2 Procedimento ... 42 7 CRONOGRAMA ... 43 8 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO ... 44
1 INTRODUÇÃO
A malha rodoviária nacional constitui a principal forma de locomoção e transporte de pessoas e mercadorias por veículos automotores. Segundo a Confederação Nacional do Transporte (CNT, 2016), atualmente, a extensão da malha rodoviária nacional é formada por 1.720.872 km de extensão, porém apenas 12,28% da extensão total é pavimentada, ou seja, 211.399,10 km de rodovias pavimentadas. É essencial que os pavimentos apresentem boa condição de trafegabilidade, para dessa forma garantir a segurança dos veículos e seus usuários. Pavimentos em más condições além de apresentarem riscos aos usuários, podem influenciar no aumento com gastos de manutenção dos veículos.
Segundo a CNT, o estado do Mato Grosso conta com 8.448 km de rodovias pavimentadas, das quais 4.731 km passaram por avaliação de condições, conforme pesquisas realizadas no ano de 2016. A classificação do pavimento para as rodovias pavimentadas em questão é apresentada na Figura 1.
Figura 1 - Condição dos pavimentos do Estado de Mato Grosso.
Fonte: Adaptado de CNT, 2016.
Através do gráfico pode-se observar que mais de 60% dos pavimentos são classificados como regulares, ruins ou péssimos. Esse fato influencia diretamente na segurança dos usuários. Entre as propriedades do pavimento, a aderência pneu-pavimento é responsável por promover a segurança de trafegabilidade, que envolve a quantificação da resistência à derrapagem que é função da aderência, Bernucci et
al. (2008). Ótimo 33% Bom 4% Regular 52% Ruim 10% Péssimo 1%
Condição do Pavimento
Por isso, o objetivo desse projeto é verificar a macro e microtextura em protótipos de pavimentos em revestimento CBUQ moldados em laboratório nas condições climáticas do município de Sinop-MT, e que os resultados encontrados possam servir como comparações de parâmetros que venham a ajudar em futuras pesquisas e projetos.
2 PROBLEMATIZAÇÃO
As condições do pavimento interferem diretamente na qualidade, conforto e segurança do trânsito, muitas vezes podendo vir a provocar instabilidade no tráfego e, consequentemente, acidentes de trânsito.
O estado do revestimento das vias tem grande importância para que se tenha um tráfego seguro; em muitos casos a dificuldade de se obter um desempenho adequado para o pavimento surge devido à contenção de investimentos na infraestrutura e até mesmo falhas na elaboração de projetos (COZER e WRUBLACK, 2015).
O pavimento é uma estrutura que apresenta múltiplas camadas, dessa forma, as irregularidades influenciam em seu desempenho, “desde o conforto de rolamento e a segurança em pista molhada até o desgaste do sistema de suspensão e a deterioração e danificação de cargas, além de aspectos relacionados com o ruído”, conforme Specht et al. (2007).
Segundo Nodari (2003), entre as características físicas da rodovia que influenciam na ocorrência de acidentes, têm-se o valor da resistência à derrapagem na superfície da via (microtextura), podendo apresentar baixo Valor de Resistência à Derrapagem (VRD) em pavimentos novos, e as condições de drenagem superficial da via (macrotextura).
3 JUSTIFICATIVA
A frota de veículos vem aumentando de maneira considerável a cada ano no município de Sinop – MT. Na Tabela 1, pode ser verificado um aumento médio de 6875 veículos nos últimos anos, levando em consideração os dados coletados no mês de julho de cada ano.
Tabela 1 - Relação da frota de veículos nos últimos anos no município de Sinop – MT Ano Frota de veículos
2012 73.041 2013 81.377 2014 90.129 2015 97.187 2016 101.914 2017 107.413
Fonte: Adaptado de (DETRAN, 2017).
O aumento de veículos no tráfego viário pode influenciar na avaliação da segurança, que conforme Bernucci et al. (2008), envolve vários aspectos do pavimento, da sinalização, do comportamento humano, etc.
Quanto a verificação da macro e microtextura do revestimento, é de grande importância, pois o efeito da microtextura sobre a intensidade de fricção entre pneu e pavimento é particularmente importante em baixas velocidades, enquanto a macrotextura é responsável pela fricção quando o veículo desenvolve velocidades altas (OGDEN, 1997).
Por isso, um estudo das características desses fatores, pode possibilitar melhorias na qualidade do revestimento e, portanto, também do pavimento, e consequentemente, melhorando a segurança e trafegabilidade nas vias.
4 OBJETIVOS
4.1 OBJETIVO GERAL
Verificação da macro e microtextura em protótipos de pavimentos em revestimento CBUQ moldados em laboratório no município de Sinop – MT.
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Verificar a microtextura através dos protótipos moldados em laboratório; Verificar a macrotextura através dos protótipos moldados em laboratório; Avaliar as condições de macro e microtextura obtidas quanto aos limites
5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
5.1 PAVIMENTO
Segundo Bernucci et al. (2008) pavimento é uma estrutura de múltiplas camadas, construída sobre a superfície final de terraplenagem, destinada a resistir aos esforços oriundos do tráfego de veículos e do clima, e a propiciar aos usuários melhoria nas condições de rolamento, com conforto, economia e segurança. O pavimento pode ser classificado basicamente em dois tipos:
Rígidos (ou concreto-cimento): são aqueles em que o revestimento é uma placa de concreto de cimento Portland.
Flexíveis (ou pavimentos asfálticos): são aqueles formados por quatro camadas principais: revestimento asfáltico, base, sub-base e reforço do subleito; sendo essas camadas de grande importância estrutural. Pode-se ter ausência de algumas camadas, dependendo do tráfego e dos materiais disponíveis.
5.2 REVESTIMENTO
A camada de revestimento tem por finalidade impermeabilizar o pavimento o quanto possível, aumentar a resistência à derrapagem, melhorar o conforto ao
rolamento e resistir aos esforços causados pelo tráfego e intemperismo (SILVA, 2008).
O revestimento é composto por uma mistura de agregados e ligantes asfálticos e pode ser classificado conforme o tipo de pavimento sobre o qual está situado, conforme indicado pela Figura 2.
Figura 2 - Classificação dos revestimentos. Fonte: DNIT, (2006).
5.2.1 Revestimentos flexíveis betuminosos
Os revestimentos betuminosos são constituídos pela associação de agregados com materiais betuminosos, associação essa que pode ser feita de duas maneiras: por penetração e por mistura (DNIT, 2006).
Nos revestimentos betuminosos por mistura, antes que ocorra a compressão, o material betuminoso pré-envolve o agregado. Quando o pré-envolvimento é feito em usinas fixas (Misturas Usinadas), resultam os “Pré-misturados Propriamente Ditos”, já quando é feito na própria pista, se obtêm os “Pré-misturados na Pista” (road mixes).
Ainda, de acordo com DNIT (2006), podem ser classificados conforme ao tipo de mistura: Pré-Misturado a Frio e Pré-Misturado a Quente.
A Frio é o revestimento em que o espalhamento dos tipos de agregados e de ligantes utilizados pode ser feito à temperatura ambiente, enquanto o a Quente é espalhado na pista ainda quente.
5.2.1.1 Concreto Betuminoso Usinado a Quente - CBUQ
Um dos tipos de revestimento mais empregados no Brasil é o concreto betuminoso usinado a quente (CBUQ), também denominado concreto asfáltico (CA). Trata-se do produto da mistura convenientemente proporcionada de agregados de vários tamanhos e cimento asfáltico, ambos aquecidos em temperaturas previamente
escolhidas, em função da característica viscosidade-temperatura do ligante (BERNUCCI et al., 2008).
O CBUQ é designado, ainda, para pré-misturados a quente de graduação densa, em que são feitas rigorosas exigências no que diz respeito a equipamentos de construção e índices tecnológicos – como granulometria, teor de betume, estabilidade, vazios, etc. (DNIT, 2006).
De acordo com Bernucci et al. (2008), o concreto asfáltico se trata de uma mistura asfáltica muito resistente em todos os aspectos, porém os materiais devem ser adequadamente selecionados e dosados convenientemente. Ainda, podem ser classificados em:
Convencional: CAP e agregados aquecidos, segundo a especificação DNIT-ES 031/2004;
Especial quanto ao ligante asfáltico: com asfalto modificado por polímero ou com asfalto-borracha; com asfalto duro, misturas de módulo elevado (enrobé à
module élevé – EME).
Devido ao arranjo de partículas com graduação bem-graduada, não deve ser muito elevada a quantidade de ligante asfáltico requerida para cobrir as partículas e ajudar a preencher os vazios, pois essa mistura conta ainda com vazios de ar em torno de 3 a 5% após a compactação, no caso de camada de rolamento (camada em contato direto com os pneus dos veículos) e de 4 a 6% para camadas intermediárias ou de ligação (camada subjacente à de rolamento), (BERNUCCI et al., 2008).
Já a faixa de teor de asfalto em peso está normalmente entre 4,5 a 6,0%, depende muito da forma dos agregados, massa específica dos mesmos, da viscosidade e do tipo do ligante; sofrem variações em torno desses valores. Para o teor de projeto, a relação betume-vazios está na faixa de 75 a 82% para camada de rolamento e 65 a 72% para camada de ligação, (BERNUCCI et al., 2008).
5.3 DOSAGEM DE MISTURAS ASFÁLTICAS A QUENTE
Para a dosagem de misturas asfálticas a quente, conforme Bernucci et al. (2008), no Brasil tem-se utilizado principalmente o método Marshall, ou suas variações, tendo o uso do método Superpave sido mais restrito a pesquisas no âmbito das universidades do país.
5.3.1 Método Marshall – misturas densas
Bernucci et al. (2008) definem um passo a passo para a dosagem Marshall, seguindo um procedimento de determinação de parâmetros; esses procedimentos são para uma dosagem para concreto asfáltico usado em camada de rolamento, porém servem para outras misturas a quente desde que consideradas suas respectivas particularidades. O passo a passo consiste em:
1. Determinação das massas específicas reais do cimento asfáltico de petróleo (CAP) e dos agregados;
2. Seleção da faixa granulométrica a ser utilizada de acordo com a mistura asfáltica (DNIT, Diretoria de Engenharia da Aeronáutica, órgãos estaduais ou municipais etc.);
3. Escolha da composição dos agregados, de forma a enquadrar a sua mistura nos limites da faixa granulométrica escolhida e indicá-los em uma tabela. Ou seja, é escolhido o percentual em massa de cada agregado para formar a mistura. Neste momento não se considera ainda o teor de asfalto, portanto, Σ%n = 100% (onde “n” varia de 1 ao número de diferentes agregados na mistura). A porcentagem-alvo na faixa de projeto é correspondente à composição de agregados escolhida, as vezes variando em campo entre um mínimo e um máximo em cada peneira, de acordo com a especificação. Essa porcentagem deve estar enquadrada dentro da faixa selecionada;
4. Escolha das temperaturas de mistura e de compactação, a partir da curva viscosidade-temperatura do ligante escolhido apresentada na Figura 3. A temperatura do ligante na hora de ser misturado ao agregado deve ser tal que a sua viscosidade esteja situada entre 75 e 150 SSF (segundos Saybolt-Furol), de preferência entre 75 e 95 SSF ou 0,17 ± 0,02 Pa.s se medida com o viscosímetro rotacional. A temperatura do ligante não deve ser inferior a 107 ºC nem superior a 177 ºC. A temperatura dos agregados deve ser de 10 a 15 ºC acima da temperatura definida para o ligante, sem ultrapassar 177 ºC. A temperatura de compactação deve ser tal que o ligante apresente viscosidades na faixa de 125 a 155 SSF ou 0,28 ± 0,03 Pa.s.
(a) Curva viscosidade (Brookfield) versus temperatura
(b) Curva viscosidade (Saybolt-Furol) versus temperatura Figura 3 - Exemplos de curvas de viscosidade obtidas em diferentes viscosímetros.
Fonte: Bernucci et al., 2008.
5. Adição de teores de asfalto para os diferentes grupos de CPs a serem moldados. Cada grupo deve ter no mínimo 3 CPs. Conforme a experiência do projetista, para a granulometria selecionada, é sugerido um teor de asfalto (T em %) para o primeiro grupo de CPs. Os outros grupos terão teores de asfalto acima (T + 0,5% e T + 1,0%) e abaixo (T - 0,5% e T - 1,0%). Os CPs são moldados conforme indicado na sequência da Figura 4.
Figura 4 - Moldagem de corpos-de-prova tipo Marshall em laboratório. Fonte: Bernucci et al., 2008.
6. Após o resfriamento e a desmoldagem dos corpos-de-prova, obtêm-se as dimensões do mesmo (diâmetro e altura). Determinam-se para cada
corpo-de-prova suas massas secas (MS) e submersa em água (MSsub). Com estes valores é possível obter a massa específica aparente dos corpos-de-prova (Gmb), que, por comparação com a massa específica máxima teórica (DMT), vai permitir obter as relações volumétricas típicas da dosagem. Estas relações volumétricas são mostradas no passo 9.
7. A partir do teor de asfalto do grupo de CPs em questão (% a), ajusta-se o percentual em massa de cada agregado, ou seja, % n = % n* × (100% – % a), onde % n é o percentual em massa do agregado “n” na mistura asfáltica já contendo o asfalto. Note-se que enquanto Σ% n* = 100%, após o ajuste, Σ% n = 100% – %a, devendo ser indicado em forma de tabela;
8. Calcula-se a DMT correspondente ao teor de asfalto considerado (% a) com base em % n, % a, e nas massas específicas reais dos constituintes (Gi), com a seguinte expressão: 100 % % % % DMT a Ag Am f Ga Gag Gam Gf Equação 1 Em que:
% a = porcentagem de asfalto, expressa em relação à massa total da mistura asfáltica (por exemplo, no caso de um teor de asfalto de 5%, utiliza-se o número 5 na variável % a no denominador da expressão);
% Ag, % Am e % f = porcentagens do agregado graúdo, agregado miúdo e fíler,
respectivamente, expressas em relação à massa total da mistura asfáltica; Ga, Gag, Gam e Gf = massas específicas reais do asfalto, do agregado graúdo,
do agregado miúdo e do fíler, respectivamente.
9. Cálculo dos parâmetros de dosagem para cada CP, conforme expressões apresentadas a baixo, e indicar os resultados em forma de tabela.
Volume dos corpos-de-prova: VMs Mssub (cm³) Equação 2 Massa específica aparente da mistura: Gmb Ms
V (g/cm³) Equação 3
Em que:
Ms = massa seca do corpo-de-prova, em g;
Mssub= massa seca do corpo-de-prova posteriormente submersa em água, em g.
Os parâmetros volumétricos a seguir devem ser sempre calculados com valores de Gmb médio de três corpos-de-prova, conforme Equações 4, 5 6 e 7:
Volume de vazios: Vv DMTGmb
DMT (%) Equação 4
Porcentagem em massa dos agregados:
%n100 %a (%) Equação 5 Vazios do agregado mineral:
Gmb %n VAM 100 Gsb (%) Equação 6 Relação betume/vazios: VAM Vv RBV 100x VAM (%) Equação 710. Após as medidas volumétricas, os corpos-de-prova devem ser submersos em banho-maria a 60°C por 30 a 40 minutos, conforme Figura 5(a). Retira-se cada corpo-de-prova colocando-o imediatamente dentro do molde de compressão – Figura 5(b). Determinam-se, então, por meio da prensa Marshall, ilustrada na Figura 6(a), os seguintes parâmetros mecânicos resultantes da curva obtida na Figura 6(b):
estabilidade (N): carga máxima a qual o corpo-de-prova resiste antes da ruptura, definida como um deslocamento ou quebra de agregado de modo a causar diminuição na carga necessária para manter o prato da prensa se deslocando a uma taxa constante (0,8mm/segundo);
fluência (mm): deslocamento na vertical apresentado pelo corpo-de-prova correspondente à aplicação da carga máxima.
Figura 5 - Exemplo de corpos-de-prova submersos em banho-maria e molde de compressão. Fonte: Bernucci et al., 2008.
Figura 6 - Exemplo de equipamento de ensaio de estabilidade Marshall. Fonte: Bernucci et al., 2008.
Com todos os valores dos parâmetros determinados, volumétricos e mecânicos, plotam-se seis curvas em função do teor de asfalto que podem ser usadas para definir o teor de projeto a ser utilizado.
5.3.1.1 Determinação do teor de projeto de ligante asfáltico
De acordo com Bernucci et al. (2008), o método de dosagem Marshall pode apresentar diversas alternativas para escolha teor de projeto de ligante asfáltico. Podem ser observadas distinções de procedimentos para definição do teor de projeto dependendo do órgão, empresa ou instituto. É comum também a escolha dependa da estabilidade Marshall, da massa específica aparente e do Vv. Nesse caso, o teor de projeto é uma média de três teores, correspondentes aos teores associados à máxima estabilidade, à massa específica aparente máxima da amostra compactada e a um Vv de 4% (ou média das especificações).
Outra forma de se obter o teor de projeto é fazendo uso somente dos parâmetros volumétricos, Vv e RBV, para isso, os valores de cada grupo são as médias dos valores dos CPs com o mesmo teor de asfalto, conforme Figura 7:
Figura 7 - Representação esquemática dos grupos de corpos-de-prova. Fonte: Bernucci et al., 2008.
A partir dos parâmetros de dosagem Vv e RBV, seleciona-se o teor de projeto. É traçado um gráfico (Figura 8) do teor de asfalto versus Vv (eixo “y1”) e RBV (no eixo “y2), adicionando-se então as linhas de tendência para os valores encontrados dos dois parâmetros.
O gráfico deve conter ainda os limites específicos das duas variáveis, indicados pelas linhas tracejadas, e apresentá-los em forma de tabela. A partir da interseção das linhas de tendência do Vv e do RBV com os limites respectivos de cada um destes parâmetros, são determinados quatro teores de CAP (X1, X2, X3 e X4). O teor ótimo é selecionado tomando a média dos dois teores centrais, ou seja, teor ótimo = (X2 + X3)/2.
Figura 8 - Teor de asfalto versus Vv e RBV. Fonte: Bernucci et al., 2008.
Bernucci et al. (2008) ressaltam que os critérios convencionais volumétricos não garantem que o teor de projeto, dito “ótimo”, vá corresponder necessariamente ao melhor teor para que todos os aspectos do comportamento de uma mistura asfáltica sejam atendidos. Dessa forma, como alternativa, tem-se a dosagem Superpave.
5.3.2 Dosagem Superpave
Nos Estados Unidos, entre 1940 e 1990, a maioria das misturas asfálticas a quente produzida foi dosada utilizando a metodologia Marshall ou Hveem. Porém, desde 1993 as universidades e departamentos de transporte norte-americanos vêm utilizando a metodologia Superpave, ainda em fase de testes no Brasil. A metodologia distinta que foi proposta consiste em estimar um teor provável de projeto através da fixação do volume de vazios e do conhecimento da granulometria dos agregados disponíveis.
A principal diferença entre os métodos é a forma de compactação; enquanto o método Marshall, a compactação é feita por impacto (golpes), na dosagem Superpave a compactação é feita por amassamento (giros).
Os dois processos divergem, também, quanto a forma de escolha da granulometria da mistura de agregados, uma vez que a metodologia Superpave inclui os conceitos de pontos de controle e zona de restrição. De acordo com Bernucci et al. (2008, p.228):
Teoricamente, pareceria razoável que a melhor graduação para os agregados nas misturas asfálticas fosse aquela que fornecesse a graduação mais densa. A graduação com maior densidade acarreta uma estabilidade superior através de maior contato entre as partículas e reduzidos vazios no agregado mineral. Porém, é necessária a existência de um espaço de vazios tal que permita que um volume suficiente de ligante seja incorporado. Isto garante durabilidade e ainda permite algum volume de vazios na mistura para evitar exsudação.
A faixa granulométrica para a densidade mais conhecida é a curva de Fuller proposta por Fuller e Thompson em 1907 cuja expressão é dada pela Equação 8:
n d P 100x D (%) Equação 8 Em que:
d = diâmetro da peneira em questão;
D = tamanho máximo do agregado, definido como uma peneira acima do tamanho nominal máximo, sendo este último definido como o tamanho de peneira maior que a primeira peneira que retém mais que 10% de material. n = 0,50, determinado pelos estudos de Fuller, porém em 1960, a Federal Highway Administration dos Estados Unidos adotou o expoente como 0,45.
5.3.2.1 Passo a passo para determinação do teor de projeto – Superpave
O passo a passo para a determinação do teor de projeto segue as instruções indicadas por Bernucci et al. (2008).
1. Escolha de três condições granulométricas com os materiais à disposição. 2. Compactação de corpos-de-prova (Compactador Giratório Superpave - CGS)
com um teor de tentativa para cada mistura (dois CPs por mistura), obtidos por meio de estimativas em que são usadas a massa específica efetiva dos agregados.
3. Obtêm-se as propriedades volumétricas (Vv, VAM e RBV) após a compactação dos corpos-de-prova no CGS com o número de giros de projeto, que será determinado adiante.
4. Seleção do teor de ligante asfáltico de projeto, sabendo-se que para o procedimento Superpave, a quantidade de ligante usada deve ser tal que a mistura atinja 4% de vazios no número de giros de projeto. Caso isto não ocorra nesta mistura experimental, faz-se uma estimativa por meio de fórmulas empíricas para saber qual teor de ligante deve ser usado para se atingir os 4% de vazios.
São confeccionados corpos-de-prova para o teor de ligante estimado e outros corpos-de-prova devem ser confeccionados considerando outros três teores, o teor estimado ±0,5% e +1%. Os corpos-de-prova são novamente compactados no projeto e as propriedades volumétricas correspondentes obtidas. O teor final de projeto é aquele que corresponde a um Vv = 4%.
A Figura 9 apresenta o fluxograma do processo de dosagem Superpave, com o passo a passo anteriormente comentado:
Figura 9 - Fluxograma da dosagem Superpave. Fonte: Bernucci et al., 2008
5.3.2.2 Determinação do teor de ligante inicial
A definição do teor de asfalto (ligante) inicial de projeto no procedimento Superpave, é feita através da determinação de alguns parâmetros: massas específicas aparente e real da composição de agregados, fator de absorção desta composição, percentual de agregados na mistura, Vv da mistura, massa específica do ligante e tamanho máximo nominal de peneira para a composição de agregados.
O teor de ligante inicial é aquele no qual os vazios dos agregados não absorvem mais, ou seja, quantidades de ligante iguais ou maiores que este teor comporão uma mistura de agregados com massa específica efetiva constante.
Bernucci et al. (2008) definem cinco passos para a determinação do teor de ligante estimado, que consistem em:
Passo 01: cálculo da massa específica efetiva da composição de agregados (Gse) considerando máxima absorção de ligante pelos vazios dos agregados, conforme Equação 9:
GseGsb Fax(Gsa Gsb) Equação 9
Em que:
Gse = massa específica efetiva da composição de agregados, g/cm³; Gsa = massa específica real da composição de agregados, g/cm³;
Fa = fator de absorção.
Passo 02: cálculo do volume de ligante absorvido (Vla), de acordo com Equação 10. Neste passo precisa-se assumir um determinado teor de ligante, PI, e um consequente teor de agregado, Pag, ambos em massa.
Pagx(1 Vv) 1 1 Vla x Pl Pag Gsb Gse Gl Gse Equação 10 Em que:
Vla = volume de ligante absorvido, %;
Pag = percentual de agregados na mistura, % em massa, dado por (1 – Pl); Vv = volume de vazios, %;
Pl = teor de ligante, % em massa (admitido para uma determinada faixa granulométrica, por exemplo, 5%);
Gse = massa específica efetiva da composição de agregados, g/cm³; Gsb = massa específica aparente da composição de agregados, g/cm³; Gl = massa específica do ligante, g/cm³.
Passo 03: A Equação 11 indica o cálculo do volume de ligante efetivo (Vle):
Vle0,081 0,02931x ln(TMN) Equação 11
Em que:
Vle = volume de ligante efetivo, %;
TMN = tamanho máximo nominal de peneira para a composição de agregados, polegadas.
Passo 04: cálculo da massa de agregado (Mag), pela Equação 12: Pagx(1 Vv) Mag Pl Pag Gl Gse Equação 1 Em que:
Mag = massa de agregado, g;
Pag = percentual de agregados na mistura, % em massa, dado por (1 – Pl); Vv = volume de vazios, %;
Pl = teor de ligante, % em massa (admitido para uma determinada faixa granulométrica, por exemplo, 5%);
Gse = massa específica efetiva da composição de agregados, g/cm³; Gl = massa específica do ligante, g/cm³.
Passo 05: estimativa do teor de ligante inicial (Pli), conforme Equação 13:
Glx(Vle Vla)
Pli x100
Glx(Vle Vla) Mag
Equação 13 Em que:
Pli = teor de ligante inicial, % em massa; Mag = massa de agregado, g;
Gl = massa específica do ligante, g/cm3; Vle = volume de ligante efetivo, %; Vla = volume de ligante absorvido, %;
A partir do valor da Gmm (ASTM D 2041), calcula-se a Gse da composição de agregados para o teor de ligante inicial estimado. Esta última é assumida constante, ou seja, independente do teor de ligante, e usada no cálculo das Gmms dos demais teores; as incógnitas são obtidas através das expressões representadas pela Equação 14 e Equação 15: 100 Pl Gse 100 Pl Gmm Gl Equação 14 Em que:
Gse = massa específica efetiva da composição de agregados, g/cm³; Gmm = massa específica máxima, %;
Pl = teor de ligante, % em massa (admitido para uma determinada faixa granulométrica, por exemplo, 5%);
Gl = massa específica do ligante, g/cm³. 100 Gmm Pag Pl Gse Gl Equação 15 Em que:
Gmm = massa específica máxima, %;
Gse = massa específica efetiva da composição de agregados, g/cm³;
Pl = teor de ligante, % em massa (admitido para uma determinada faixa granulométrica, por exemplo, 5%);
Gl = massa específica do ligante, g/cm³.
5.3.2.3 Determinação do teor de ligante de projeto
Bernucci et al. (2008), citam que para determinar o teor de ligante de projeto realiza-se a compactação de dois CPs no teor de ligante inicial (Pli), bem como em mais três outros teores (±0,5 e +1,0% em relação ao Pli). A compactação é realizada no CGS, com pressão aplicada de 600kPa e o ângulo de rotação de 1,25º. Destaca-se o fato da mistura não-compactada permanecer em estufa à temperatura de compactação por um período de 2 horas antes da compactação, de modo a simular o envelhecimento de curto prazo durante a usinagem.
Após a compactação de um corpo-de-prova, é feita a pesagem (a seco, submersa e superfície saturada seca) (ASTM D 3203-94) para determinação do Vv da mistura compactada para três esforços de compactação (número de giros):
Ninicial, esforço de compactação inicial;
Nprojeto, esforço de compactação de projeto (no qual Vv deve ser igual a 4%); Nmáximo, esforço de compactação máximo (representa a condição de
compactação da mistura ao fim da sua vida de serviço).
A compactabilidade da mistura é avaliada conforme os esforços de compactação Ninicial e Nmáximo. Já o Nprojeto é usado para se selecionar o teor de ligante de projeto. Sendo os valores dos esforços resultantes em função do tráfego, especificados pela dosagem Superpave de acordo com a Tabela 2.
Tabela 2 - Número de giros especificado na norma de dosagem Superpave Parâmetros de
compactação Tráfego
Ninicial Nprojeto Nmáximo
50 75 Muito leve (local)
7 75 Médio (rodovias coletoras)
8 100 160 Médio a alto (vias principais, rodovias rurais) 9 125 205 Alto volume de tráfego (interestaduais, muito pesado)
A compactabilidade da mistura, ou seja, sua trabalhabilidade e seu potencial de densificação, que depende do esqueleto mineral (agregados), pode ser avaliada por um processo de compactação.
Bernucci et al. (2008) especificam, de acordo com os critérios de dosagem Superpave, as massas específicas estimadas da mistura asfáltica (Gmb), correspondentes aos esforços de compactação Ninicial, Nprojeto e Nmáximo são, respectivamente, Ginicial, Gprojeto, Gmáximo, expressas como percentuais da massa específica máxima (Gmm).
Para garantir uma estrutura de esqueleto mineral adequada, as especificações exigem: Ginicial ≤ 89% Gmm. O valor limite para Gmáximo garante que a mistura não vai compactar excessivamente sob o tráfego previsto e ter um comportamento plástico levando a deformações permanentes. As especificações exigem Gmáximo ≤ 98% Gmm. Ou seja, o volume de vazios mínimo deve ser 2%.
Devem ser respeitados os critérios da dosagem Superpave constados na Tabela 3, abaixo.
Tabela 3 - Critérios volumétricos para a escolha do teor de projeto Esforço de compactação
(número de giros)
Relação entre massa específica aparente
e a Gmm (%) VV(%)
Ninicial <89% >11%
Nprojeto 96% 4%
Nmáximo <98% >2%
Fonte: Bernucci et al., 2008.
Os dados do CGS devem ser usados do seguinte modo:
estimar a Gmb para cada número de giros em função da altura do corpo-de-prova;
corrigir a Gmb estimada em cada giro a partir de Gmb no Nmáximo, esta correção se deve à consideração do corpo-de-prova como um cilindro perfeito, o que na realidade não é;
determinar a Gmb corrigida como uma porcentagem em relação à Gmm, para cada número de giros.
5.4 ADERÊNCIA PNEU-PAVIMENTO
Além da geometria e irregularidade superficial, quando se trata da segurança relacionada aos aspectos do pavimento, é importante avaliar o atrito pneu-pavimento,
principalmente em dias de chuva, que envolve a quantificação da resistência à derrapagem que é função da aderência, (BERNUCCI et al., 2008).
Um dos problemas que ocorrem devido a falta de aderência pneu-pavimento é a hidroplanagem, ou aquaplanagem, que devido à presença de uma película de água não rompida pelos pneus, ou pela textura da pista, faz com que ocorra a perda do contato dos pneus com o pavimento, fazendo com que os pneus passem a escorregar sobre a superfície.
Apesar disso, o contato pneu-pavimento é uma interação complexa, pois depende de fatores como adesão entre a borracha e o pavimento, entre outros fatores, tais como a textura superficial.
5.4.1 Microtextura e macrotextura
Entre os fatores que podem interferir para buscar uma melhoria da aderência pneu-pavimento, é a análise da textura dos pavimentos. A classificação da textura depende do comprimento de onda ou distância entre dois picos ou depressões na superfície, segundo a PIARC (The World Road Association). A classificação da textura de um pavimento é mostrada pela Tabela 4.
Tabela 4 - Classificação da textura de um pavimento
Classificação da textura Faixa de comprimento de onda
Microtextura λ < 0,5mm
Macrotextura 0,5mm ≤ λ < 50mm
Megatextura 50mm ≤ λ < 500mm
Irregularidade 0,5m ≤ λ < 50m
Fonte: Bernucci et al., 2008.
Para a avaliação da textura da superfície, segundo Bernucci et al. (2008), o foco é a microtextura, que depende da superfície e aspereza dos agregados, enquanto a macrotextura, que depende da rugosidade formada pelo conjunto agregados e mástique. O esquema de ambas texturas citadas anteriormente encontra-se representado pela Figura 10. Bernucci et al. (2008) ainda relacionam que, quanto à influência na aderência, a microtextura é de grande importância para o rompimento da película de água e para que o contato pneu-pavimento sejam mantidos com velocidades de até 40 Km/h, e relaciona a macrotextura com velocidades acima de 50 Km/h.
Figura 10 - Micro e macrotextura na superfície de um revestimento asfáltico. Fonte: Bernucci et al., 2008.
É através da micro e macrotextura que compõem a superfície de um pavimento que se classifica os tipos de superfície quanto a esses fatores. A microtextura pode ser classificada como rugosa ou polida; já a macrotextura pode ser classificada como aberta ou fechada. O esquema que mostra os tipos de superfícies está indicado na Figura 11.
Figura 11 - Tipo de superfície em função da macrotextura e microtextura. Fonte: APS (2006).
5.4.1.1 Avaliação da microtextura
A microtextura pode ser avaliada por um equipamento simples como o Pêndulo Britânico, normatizado pela ASTM, (2013), e sua utilização pode ser feita tanto em laboratório quanto em campo. Trata-se de um equipamento com um braço pendular cuja extremidade tem uma sapata recoberta de borracha para ser atritada contra a superfície do pavimento umedecida. A Figura 12 exemplifica um pêndulo britânico.
Figura 12 - Pêndulo Britânico. Fonte: Fritsch, 2015.
Seu princípio de funcionamento baseia-se em lançar o pêndulo em direção ao pavimento molhado, com o objetivo de medir a perda de energia por atrito da sapata de borracha do pêndulo quando esta desliza sobre a superfície do pavimento (ASTM, 2006).
O pêndulo britânico realiza uma simulação da passagem do pneu de um veículo em baixa velocidade em um pavimento molhado, e é operado com o objetivo de fornecer um valor de VRD – Valor de Resistência à Derrapagem. A Tabela 5 indica as classes de microtextura que variam de acordo com o valor do VRD. O valor mínimo recomendado de VRD para garantir uma microtextura medianamente rugosa é um VRD de 47, (BERNUCCI et al., 2008).
A ASTM E 303 (2013) estabelece alguns procedimentos que devem ser realizados antes da utilização do pêndulo britânico. Primeiro, nivela-se o equipamento no local onde será realizado o ensaio, e em seguida ajusta-se o ponteiro que mede os valores de VRD em zero. Estando o ponteiro ajustado, delimita-se a área de contato da sapata com o pavimento.
Em seguida, a superfície do pavimento deve ser molhada com água limpa, sendo realizadas cinco aferições parciais das condições de atrito do pavimento por unidade amostral, porém serão utilizadas apenas as quatro últimas para o cálculo do atrito. São anotados os valores individuais de resistência a derrapagem (VRD), assim
como a temperatura da superfície do teste, o tipo, a idade, a condição, a leitura e o local dos testes. Calcula-se a média dos valores de VRD, conforme Equação 16:
4 i 1 VRD VRD 4
Equação 16O valor médio do VRD deve ser enquadrado dentro dos valores da Tabela 5, para que possa ser obtida a classificação da microtextura do pavimento.
Tabela 5 - Classes de microtextura
Classe Valor de resistência à
derrapagem - VRD Perigosa < 25 Muito lisa 25 ≤ VRD ≤ 31 Lisa 32 ≤ VRD ≤ 39 Medianamente rugosa 47 ≤ VRD ≤ 54 Rugosa 55 ≤ VRD ≤ 75 Muito rugosa VRD > 75 Fonte: ABPv, 1999. 5.4.1.2 Avaliação da macrotextura
Para a avaliação da macrotextura, realiza-se o ensaio da mancha de areia, que consiste na determinação da média da profundidade da altura da mancha de areia em superfícies de pavimentos, conforme preconizado pela ASTM E 965-96 (2006), de acordo com APS (2006).
Os materiais necessários para a execução do ensaio são de baixo custo. O procedimento do ensaio, segundo Bernucci et al., (2008), consiste em usar areia uniforme, passante na peneira Nº 60 (0,177mm) e retida na peneira Nº80 (0,250mm), com volume de 25.000mm³. Com auxílio da base de um pistão circular, deve-se espalhar a areia sobre a superfície do pavimento com movimentos circulares, paralelamente à superfície do pavimento, de modo a distribuir a areia de forma homogênea, formando um círculo de areia. O espalhamento deve ser interrompido quando se nota algumas pontas dos agregados. Posteriormente, mede-se o diâmetro do círculo com uma trena ou régua, em três direções diferentes e faz-se a média das três medições. Os materiais usados para o ensaio da mancha de areia encontram-se representados pela Figura 13.
Figura 13 - Materiais utilizados no ensaio mancha de areia.
Tendo determinado o diâmetro médio do círculo de areia, pode-se obter a altura de mancha de areia, calculada pela Equação 17:
4V HS D² Equação 17 Em que:
HS = altura média de mancha de areia em mm; V = volume constante de areia de 25.000mm³; D = diâmetro médio do círculo de areia em mm.
Obtendo-se a altura média de mancha de areia (HS), pode-se classificar a macrotextura conforme Tabela 6.
Tabela 6 - Classes de macrotextura
Classe Altura média de mancha de areia (mm)
Muito fina ou muito fechada HS ≤ 0,20
Fina ou fechada 0,20 < HS ≤ 0,40
Média 0,40 < HS ≤ 0,80
Grosseira ou aberta 0,80 < HS ≤ 1,20 Muito grosseira ou muito aberta HS > 1,20
Fonte: ABPv, 1999.
A ABPv (1999) recomenda a macrotextura dos pavimentos asfálticos na faixa entre 0,6mm e 1,2mm de altura média da mancha de areia. Abaixo de 0,6mm, a macrotextura passa a ter uma tendência de ser fechada e aumenta o risco de hidroplanagem. Acima de 1,2mm, a textura é muito aberta, causando desgaste excessivo nos pneus, maior consumo de combustível e tendência a maior ruído ao rolamento, Bernucci et al., (2008).
5.4.2 Fatores que interferem na macro e microtextura
Segundo Fernandes (1998 apud Ferreira, 2002), o tipo de macrotextura apresentada inicialmente por um revestimento asfáltico depende de alguns fatores, tais como: origem mineralógica e processo de britagem do agregado; projeto das misturas do revestimento; método de preparação do revestimento; e método de execução da camada de revestimento. Fatores, estes, expostos a seguir:
Origem Mineralógica: o agregado pode exibir diversas características, como a resistência ao desgaste, esfericidade, angularidade, etc., dependendo da jazida em que foi extraído. Segundo Bernucci et al. (2008), uma compreensão da mineralogia e identificação de minerais pode produzir informações sobre propriedades físicas e químicas potenciais de um agregado para um determinado uso, e pode ajudar a evitar o uso de um agregado que tenha constituintes minerais nocivos.;
Processo de Britagem: influencia no grau de esfericidade do granular. É preferível mecanismos que proporcionem forma cúbica ao granular;
Projeto das misturas do revestimento: determina-se a granulometria do material a ser utilizado, visando geralmente misturas que apresentem elevada macrotextura inicial;
Método de preparação do revestimento: de acordo com o teor de betume utilizado, pode-se provocar heterogeneidade nas misturas. Em misturas preparadas em usinas se observa um melhor resultado na homogeneidade da macrotextura;
Método de execução da camada de revestimento: necessitam do cumprimento das determinações especificadas em projeto, como temperatura de execução, energia de compactação e o número de passadas do rolo compressor.
5.4.2.1 Forma dos agregados
Segundo Aps (2006), a forma da partícula dos agregados é determinada pelo processo de britagem, e pode afetar as propriedades de resistência ao deslizamento. Um dos aspectos mais importantes, quanto a influência do agregado na textura, é a angularidade dos agregados. Partículas alongadas e chatas apresentam péssimo desempenho, FAA (1986 apud Aps, 2006).
5.4.2.2 Textura dos agregados
As texturas superficiais dos agregados individuais, de acordo com Aps (2006), depende do tamanho dos grãos dos minerais individualmente e da matriz na qual eles estão cimentados. O agregado apresenta resistência satisfatória ao deslizamento quando os constituintes minerais são de diferentes durezas, cimentados numa matriz que se desgastará diferencialmente, o que permite uma constante exposição de novas superfícies.
5.4.2.3 Polimento dos agregados
Em relação ao atrito, Aps (2006) ressalta que a resistência ao polimento e ao desgaste são as características mais importantes dos agregados, sendo as rochas ricas em sílica as que apresentam melhor comportamento. Já as rochas com alto teor de carbonatos não apresentam bom desempenho. Rochas do tipo quartzito, diorito e granito são de excelente comportamento.
5.4.2.4 Tamanho do agregado e graduação
Quanto maior o tamanho do agregado, melhores são as características de resistência ao deslizamento e melhor a macrotextura, (APS, 2006).
5.4.2.5 Tipo de mistura
De acordo com Aps (2006), o tipo de mistura asfáltica tem forte influência na textura (Mancha de Areia – HS) e no coeficiente de atrito (BPN), equivalente ao VRD, conforme mostra a Figura 14.
Figura 14 - Variação da textura para diversos tipos de misturas asfálticas.
5.4.3 Análise da macrotextura e microtextura encontradas em literaturas
Relacionando resultados obtidos entre diferentes tipos de revestimento, Pontes (2012) constatou que em um período de sete anos (entre 2001 e 2008), o CBUQ apresentou índice de irregularidade inferior ao tratamento superficial. De acordo com Loiola et al. (2010), constatou-se que rodovias com TSD possuem maiores valores de macrotextura quando comparadas com rodovias em CBUQ, isso se dá devido ao fato de superfícies com macrotexturas classificadas de média a muito aberta escoam melhor a água porventura acumulada, facilitando a frenagem.
Estudos realizados por Lima e Dalla Riva (2014), que avaliou a macrotextura de revestimentos com TSD, CBUQ e LA, encontrados nas vias urbanas do município de Sinop-MT, mostrou-se que para revestimento com TSD, o HS médio calculado foi de 0,73 mm com desvio padrão de 0,15 mm, classificando a textura superficial como média; no revestimento com CBUQ, o HS médio calculado foi de 0,40 mm com desvio padrão de 0,03 mm, classificando a textura superficial como fina ou média; no revestimento com LA, o HS médio calculado foi de 0,39 mm com desvio padrão de 0,05 mm, classifica-se a textura superficial como fina.
Serpa e Dalla Riva (2017), realizou ensaios para a avaliação periódica do IFI na rodovia estadual MT-449 localizada no Município de Lucas do Rio Verde-MT, no período de 9 meses, sendo de setembro de 2016 a abril de 2017. O revestimento é do tipo TSD. Os resultados dos ensaios mostraram de uma forma geral, que nos subtrechos estudados apresentaram macrotextura com resultados acima de 0,60 mm na maioria dos pontos analisados, dentro dos limites determinados pelo DNIT (2006), classificada como média, grosseira e muito grosseira, sendo assim, classificada como boa. Porém, nos subtrechos estudados, a microtextura na maioria dos pontos analisados apresentou resultados abaixo de 47 ou 55, que seria o ideal de acordo com Aps (2006) e DNIT (2006), respectivamente, (SERPA e DALLA RIVA, 2017).
6 METODOLOGIA
A metodologia será realizada de acordo com as seguintes normas: DNER-EM 363 DNER-EM 369 ASTM E-965 ASTM E-303
6.1 MATERIAIS E MÉTODOS
6.1.1 SoloO solo a ser utilizado será solo Laterítico (cascalho), já disponível nas proximidades do laboratório de solos que será realizado a moldagem das amostras, localizado na Universidade do Estado de Mato Grosso-UNEMAT, Campus de Sinop-MT. A origem e características do solo foram determinadas conforme Brunhauser 2017.
6.1.2 Agregado
Para a moldagem dos protótipos, será utilizado agregado com origem do município de Terra Nova do Norte – MT, localizado a cerca de 170 km ao norte do município de Sinop – MT.
6.1.3 Asfalto diluído CM-30
Para a imprimação será utilizado o asfalto diluído de cura média CM-30, que deve atender as especificações apresentadas pela norma DNER-EM 363/97, conforme Tabela 7.
Tabela 7 - Asfaltos diluídos tipo cura média
Características Unidade Métodos de
ensaios CM-30 Viscosidade cinemática, a 60°C cSt ME 151/94 30-60 ou Viscosidade Saybolt-Furol, a ME 004 25°C s 75-150 50°C s -
Ponto de fulgor (V.A.Tag), mínimo °C NBR-5765 38
continuação...
Tabela 7 - Asfaltos diluídos tipo cura média
Características Unidade Métodos de
ensaios CM-30
% volume do total destilado, a: NBR-9619
225°C, máximo 25
250°C % 40-70
315°C 75-93
Resíduo a 360°C, por diferença, % volume mínimo % 50
Água % volume, máximo % MB 37 0,2
Resíduo de destilação
Penetração (100g, 5s, 25°C) 0,1mm ME 003 80-120
Betume, % peso, mínimo % ME 010 99
Ductibilidade a 25°C, mínimo cm ME 163 100
Fonte: Adaptado de DNER-EM 363/97.
6.1.4 Ligante asfáltico CAP 50-70
O ligante asfáltico que será utilizado é o CAP 50-70 e deverá ser seguida a especificação aprovada pela Agência Nacional de Petróleo, Gás e Energia (ANP), de acordo com a Tabela 8.
Tabela 8 - Nova especificação brasileira de cimento asfáltico de petróleo (CAP)
Características Unidade Limites
CAP 50-70
Penetração (100g, 5s, 25°C) 0,1mm 50 a 70
Ponto de amolecimento, mínimo °C 46
Viscosidade Saybolt-Furol, a 135°C, mín. s 141 150°C, mín. 50 177°C, mín. 30 a 150 Viscosidade Brookfield a 135°C, mín. SP 21, 20 rpm, mín. cP 274 a 150°C, mín. 112 a 177°C, SP 21 57 a 285
Índice de Suscetibilidade Térmica (-1,5) a (+0,7)
Ponto de fulgor, mín. °C 235
Solubilidade em tricloroetileno, mín. %
massa 99,5
Ductilidade a 25°C, mín. cm 60
Efeito do calor e do ar a 163°C por 85 minutos
Variação em massa, máx. %
massa 0,5
Ductilidade a 25°C, mín. cm 20
Aumento do ponto de amolecimento, máx. °C 8
Penetração retida, mín. % 55
6.1.5 RR para pintura de ligação
Para a pintura de ligação será utilizada a emulsão asfáltica catiônica de ruptura rápida RR-1C, segundo recomendação da norma DNIT 145/2012-ES e deverá apresentar as especificações da norma DNER-EM 369/97, conforme a Tabela 9.
Tabela 98 - Especificações de emulsões catiônicas
Características Unidade RR-1C
Ensaios sobre a emulsão:
Ponto de amolecimento, mínimo °C 46
Viscosidade Saybolt-Furol,: SSF a 50°C s 20-90
Sedimentação, 5 dias, %, em peso máx. por
diferença % 5
Peneiração (retido na peneira 0,84mm)% máx., em
peso % 0,1
Resistência à água, % mín. de cobertura 30 a 150
agregado seco
% 80
agregado úmido 80
Mistura com cimento, % máx. % 80
Mistura com fíler silícico, % máx. % 80
Carga da partícula positiva
pH, máximo positiva
Destilação: 99,5
solvente destilado, % em volume sobre o total da
emulsão % 0-3 resíduo, % mín., em peso % 62 Desmulsibilidade, % em peso: 0,5 mínimo % 50 máximo 50
Ensaios sobre o resíduo:
Penetração (100g, 5s, 25°C) 0,1mm 50-250
Teor de betume, % mínimo em peso % 97
Ductibilidade a 25°C, 5 cm/min, em mínimo cm 40
Fonte: Adaptado de DNER-EM 369/97.
6.1.6 Mistura
O traço da mistura a ser utilizada será obtida em uma empresa da região, a dosagem da mistura em laboratório será feita por meio de aquecimento dos agregados conforme projeto da mistura, aquecimento do ligante e mistura dos materiais, para posterior colocação na base já imprimada e com a pintura de ligação. Para evitar que a placa da prensa grude na mistura será utilizado óleo vegetal. E a limpeza da mesma entre um corpo de prova e outro será feita com o auxílio de um solvente (querosene).
A metodologia para a produção dos moldes será uma adaptação da utilizada por Brunhauser e Dalla Roza, (2017), porém segue-se inalterada a compactação dos corpos de prova por compactação estática, sendo todos realizados no teor de umidade ótimo (wot) e no peso específico seco máximo (γdmax), parâmetros esses que serão
determinados conforme a ABNT (1986), utilizando a energia intermediária.
O molde para a moldagem dos corpos de provas consiste em uma chapa de ferro com espessura de 4,75 milímetros (mm) e dimensões (0,20 m x 0,20 m x 0,15 m) com um colarinho de 0,20 m x 0,20 m x 10 m, como mostrado na Figura 15. No entanto, ao invés de ser utilizado os 15 cm de camada granular, será uma camada de 7,50 cm, pois o restante da altura da bandeja será utilizada para moldar o pavimento.
A prensa hidráulica que será utilizada para a compactação tem capacidade de 30 toneladas.
Figura 15 - Detalhe da bandeja. Fonte: Brunhauser, 2017.
6.1.8 Pêndulo Britânico
6.1.8.1 Materiais
Para a execução do ensaio do Pêndulo Britânico serão necessários os materiais listados abaixo:
Água limpa;
Pêndulo Britânico. 6.1.8.2 Procedimento
O procedimento é padrão, conforme ASTM E 303 (2013), apenas necessária uma adaptação para a execução em laboratório: colocar o pêndulo sobre apoios para que fique na mesma altura e nível das amostras.
6.1.9 Mancha de areia
6.1.9.1 Materiais
O ensaio de mancha de areia será realizado conforme a ASTM E 965-96, os materiais necessários são:
Cilindro metálico com volume interno de 25.000 mm³; Espalhador com base de borracha;
Régua milimétrica;
Areia limpa, seca e de granulometria passante na peneira N°50 e ficando retida na peneira N°100, por ajuste.
6.1.9.2 Procedimento
Procedimento padrão de ensaio, porém a quantidade de areia será testada em pavimentos existentes, verificando a altura de areia com o volume completo e com a metade do volume.
7 CRONOGRAMA
ATIVIDADES
2018
FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ Revisão Bibliográfica Encontro com o orientador Confecção dos Corpos-de-prova Realização dos Ensaios em laboratório Análise dos Resultados Redação do Artigo Científico Conclusão e Defesa
8 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO
ABPv – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE PAVIMENTAÇÃO. Informativo técnico sobre avaliação da resistência à derrapagem através de aparelhagem portátil. Boletim Técnico, Rio de Janeiro, n. 18, 1999.
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. E – 965: Standard test method for measuring pavement macrotexture depth using a volumetric technique. West Conshohocken, 2006. 4p.
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. E – 303: Standard test method for measuring surface frictional properties using the british pendulum tester. West Conshohocken, 2013. 5p.
APS, M. Classificação da aderência pneu-pavimento pelo índice combinado IFI – Internacional Friction Index para revestimentos asfálticos. 2006. 179 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Transportes). Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2006.
BERNUCCI, L.B.; MOTTA, L.M.G.; CERATTI, J.A.P; SOARES, J.B. Pavimentação Asfáltica. Rio de Janeiro: PETROBRAS, ABEDA, 2008. 504 p.
BRUNHAUSER, K. B; DALLA ROZA, A. E. Determinação da taxa de imprimação em base de solo laterítico. 2017. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil), da Universidade do Estado do Mato Grosso. Sinop.
Confederação Nacional do Transporte, CNT (2016). Brasília, DF. Pesquisa Rodoviária 2016: Relatório Gerencial.
COZER, F.A.; WRUBLACK, T. Análise funcional do pavimento em pontos críticos de acidentes na rodovia PR - 483 entre Francisco Beltrão e Ampére (PR). 2015. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil), da Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Pato Branco.
DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM. Norma rodoviária. Especificação de material. Asfaltos diluídos tipo cura média. DNER - EM 363. 1997.
DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM. Norma rodoviária. Especificação de material. Emulsões asfálticas catiônicas. DNER -EM 369. 1997.
DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. Manual de pavimentação - 3ª. ed. Rio de Janeiro, 2006. 274 p.
FERREIRA, P. N. Avaliação da macrotextura de trechos pavimentos de rodovias estaduais situadas na região singular do município de Florianópolis. 2002. 161 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil). Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2002.
FRITSCH, A. L. DALLA RIVA, R. D. Análise temporal da microtextura em pavimentos urbanos em revestimento TSD com capa selante no município de Sinop-MT. 2015. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil), da Universidade do Estado do Mato Grosso. Sinop.
LIMA, A. C. Estudo da correlação entre os ensaios de mancha de areia e drenabilidade em pavimentos urbanos do município de Sinop – MT. 2014. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil), da Universidade do Estado do Mato Grosso. Sinop.
LOIOLA, P. R. R; BARROSO, S. H. A; OLIVEIRA, Francisco. H. L.; NOBRE JÚNIOR, Ernesto F. Análise da macrotextura e da microtextura em duas rodovias do Estado do Ceará. In: Simpósio Internacional de Avaliação de Pavimentos e Projetos de Reforço – SINAPRE, 4., 2010, Fortaleza. Anais do IV SINAPRE, 2009. Disponível em: 15 nov. 2017.
NODARI, C.T. Método de avaliação da segurança potencial de segmentos rodoviários rurais de pista simples. 2003. 210 f. Tese (Doutorado em Engenharia Sistema de Transporte e Logística) - Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre.
OGDEN, K. W. The effects of paved shoulders on accident on rural highways. Accident Analysis and Prevention, v. 29, n. 3, p. 353-362, 1997.
PONTES, Carlos A. M. Análise da evolução de defeitos de superfície em trechos da malha rodoviária do Estado do Ceará. 2012. Ceará: Universidade Federal do Ceará. Disponível em: Acesso em: 15 nov. 2017.
SCHERER, E. I. Análise comparativa de pavimentos com revestimento do tipo cape seal e CBUQ. 2015. Trabalho de Conclusão de Curso – Etapa II, do Curso de Engenharia Civil, do Centro Universitário UNIVATES, Lajeado, Rio Grande do Sul. Acesso: 15 nov. 2017
SERPA, D. S; DALLA RIVA, R. D. Avaliação temporal da macrotextura e microtextura em duas rodovias estaduais de Mato Grosso. 2017. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil), da Universidade do Estado do Mato Grosso. Sinop.
SILVA, P. F. A. Manual de patologia e manutenção de pavimentos. 2. ed, São Paulo, 2008.
SPECHT, L. P; ROZEK, T; HIRSCH, F; SANTOS, R. T. Avaliação da macrotextura de pavimentos através do ensaio de mancha de areia. Teoria e Prática na Engenharia Civil. Universidade do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul. 2007. p.30-38.
