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INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
CAP ARMANDO SIQUARA NEVES FILHO
AVALIAÇÃO DA ADIÇÃO DE DOPES NO COMPORTAMENTO
DE MISTURAS ASFÁLTICAS A QUENTE
Dissertação de Mestrado apresentada ao Curso de
Mestrado em Engenharia de Transportes do Instituto
Militar de Engenharia, como requisito parcial para a
obtenção do título de Mestre em Ciências em
Engenharia de Transportes.
Orientadores: Profº
. Luiz Antônio Vieira Carneiro- D. Sc;
Profº. Salomão Pinto - D. Sc;
Rio de Janeiro
2006
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c2006
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
Praça General Tibúrcio, 80 – Praia Vermelha
Rio de Janeiro – RJ CEP: 22290-270
Este exemplar é de propriedade do Instituto Militar de Engenharia, que poderá
incluí-lo em base de dados, armazenar em computador, microfilmar ou adotar
qualquer forma de arquivamento.
É permitida a menção, reprodução parcial ou integral e a transmissão entre
bibliotecas deste trabalho, sem modificação de seu texto, em qualquer meio que
esteja ou venha a ser fixado, para pesquisa acadêmica, comentários e citações,
desde que sem finalidade comercial e que seja feita a referência bibliográfica
completa.
Os conceitos expressos neste trabalho são de responsabilidade do(s) autor(es) e
do(s) orientador(es).
2
2
N499a Neves Filho, Armando Siquara
Avaliação da adição de dopes no comportamento
de misturas asfálticas a quente/ Armando Siquara
Neves Filho – Rio de Janeiro: Instituto Militar de
Engenharia, 2006.
163p.: il., graf., tab.
Dissertação (mestrado) – Instituto Militar de
Engenharia – Rio de Janeiro, 2006.
1. Misturas Asfálticas. 2. Adesividade. 3. Dopes. 4.
Módulo de resiliência.
5. Resistência à Tração. I. Título.
II. Instituto Militar de Engenharia
CDD 629.04
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INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
CAP ARMANDO SIQUARA NEVES FILHO
AVALIAÇÃO DA ADIÇÃO DE DOPES NO COMPORTAMENTO DE
MISTURAS ASFÁLTICAS A QUENTE
Dissertação de Mestrado apresentada ao Curso de Mestrado em Engenharia de
Transportes do Instituto Militar de Engenharia, como requisito parcial para a
obtenção do título de Mestre em Ciências em Engenharia de Transportes.
Orientadores: Profº. Luiz Antônio Vieira Carneiro - D. Sc;
Profº. Salomão Pinto - D. Sc;
Aprovada em 21 de dezembro de 2006 pela seguinte Banca Examinadora:
Profº. Luiz Antônio Vieira Carneiro – D. Sc. do IME - Presidente
Profº. Salomão Pinto – D. Sc. do IPR/IME
Profª. Laura Maria Goretti da Motta – D. Sc. da COPPE/UFRJ
Profª. Leni Figueiredo Mathias Leite – D. Sc. do CENPES/PETROBRAS
Rio de Janeiro
2006
À minha amada esposa Regiane e minha
querida filha Maria Inês, verdadeiros presentes de
Deus em minha vida.
4
AGRADECIMENTOS
A Deus por ter me concedido o maravilhoso dom da vida e por estar comigo em
todos os momentos, alegres e difíceis. Obrigado Senhor!
Aos meus pais, Armando e Marilene, pelo amor com o qual me criaram, pela
educação de excelente qualidade e por todo o apoio e carinho a mim dedicados ao
longo de minha existência. Vocês são ótimos pais!
À minha amada esposa Regiane pelo carinho e companheirismo em todos os
momentos. Sinto-me feliz e realizado em ter você ao meu lado. Te amo e te amarei
para sempre!
À minha querida filha Maria Inês motivação maior para o meu esforço. Desculpe
os períodos de ausência e perdoe as minhas falhas. Saiba que você está sempre
presente em meu coração.
Ao professor e orientador D.Sc. Salomão Pinto pelos ensinamentos, orientação,
apoio e incentivo durante todo o período de dissertação. Agradeço pelos
conhecimentos transmitidos desde a graduação em engenharia, pela sugestão do
tema deste trabalho, pela primordial ajuda na obtenção e seleção dos materiais
desta pesquisa, pelo acompanhamento dos ensaios e procedimentos, pelo
esclarecimento das dúvidas e, principalmente, pelo envolvimento pessoal em todas
as fases do trabalho. Tenho a certeza de que sem a presença do professor Salomão
Pinto não seria possível chegar ao fim deste ano com este estudo realizado.
Obrigado mestre pelo encorajamento nos momentos mais difíceis. Agradeço,
sinceramente, por ter me aceitado como seu aluno, fato que me deixa muito
orgulhoso. Sinto-me um privilegiado por ter tido a oportunidade de conviver e
aprender com o senhor. A energia e a paixão pela pesquisa e pelo trabalho são
vossas marcas registradas e devem servir de exemplo a todos os jovens
engenheiros que iniciam seus estudos e atividades no meio técnico da
pavimentação rodoviária brasileira. Muito obrigado mestre!
Ao professor e orientador D.Sc. Luiz Antônio Vieira Carneiro pela sua
importante e decisiva ajuda na redação e estruturação do trabalho. Agradeço pelas
orientações, pelos ensinamentos transmitidos desde a graduação na cadeira de
5
teoria das estruturas, pela paciência e empenho na correção e aprimoramento do
texto, pelas sugestões que me alertaram contra possíveis erros e descuidos e pela
amizade e solidariedade. Obrigado professor!
Ao professor M.Sc. Álvaro Vieira pelos ensinamentos transmitidos em suas
excelentes e muito bem montadas aulas na graduação e na cadeira de mecânica
dos pavimentos. Agradeço ao professor Álvaro pelo apoio decisivo na fase de
matrícula no curso de mestrado em engenharia de transportes e por toda ajuda
durante este ano de dissertação.
Aos professores da Pós Graduação em Engenharia de Transportes do IME por
todos os ensinamentos transmitidos nas cadeiras do mestrado e pelas orientações
durante os seminários.
À professora D.Sc. Laura Maria Goretti da Motta pela apreciação desta
dissertação, pelos valiosos ensinamentos transmitidos na cadeira de materiais de
pavimentação e pelas bibliografias sugeridas que foram fundamentais para a
redação do texto. Agradeço, ainda, à professora Laura por ter permitido a utilização
do laboratório de misturas asfálticas da COPPE onde importante parte desse
trabalho foi realizada. Obrigado, professora!
À Professora D.Sc. Leni Figueiredo Mathias Leite pelo tempo dedicado à
apreciação dessa dissertação e pelo importante apoio prestado ao laboratório de
ligantes e misturas asfálticas do IME. Graças ao apoio da professora Leni o Instituto
Militar de Engenharia poderá contar com um laboratório moderno e bem equipado
para futuras pesquisas no campo dos revestimentos asfálticos.
Ao Dr. Chequer Jabour Chequer, coordenador do IPR pela autorização do uso
das instalações do laboratório do IPR para a realização dos ensaios desta pesquisa.
Ao laboratorista do IPR Sérgio Romário pela primordial ajuda prestada na
moldagem de mais de 250 corpos-de-prova e pela realização de mais de uma
centena de diferentes ensaios em ligantes e agregados. Obrigado pelo
companheirismo, amizade e dedicação. Sem esse grande profissional o trabalho
seria imensamente maior e, com certeza, não contaria com a mesma precisão. Muito
obrigado Sérgio!
À engenheira Ana Maria Souza do laboratório de misturas asfálticas da COPPE
pela amizade e simpatia, características essenciais de sua personalidade. Agradeço
também por toda a paciência e meticulosidade com as quais a Ana me ensinou e
6
ajudou a realizar diversos procedimentos laboratoriais. Obrigado pelo convívio
fraterno e por todas as palavras de incentivo. Muitas felicidades Ana!
Ao engenheiro Álvaro do laboratório de ensaios dinâmicos da COPPE pela
ajuda na realização dos ensaios de módulo de resiliência e pela amizade.
À engenheira química Dilma Guaçoni do IPR e ao engenheiro químico
Francisco Guerreiro Martinho pelas sugestões e ensinamentos.
Ao amigo e companheiro de mestrado 1
o
Ten Giuseppe pelo convívio e ajuda
mútua nesses dois anos de mestrado. Valeu Giuseppe!
Aos companheiros de mestrado pela amizade demonstrada em diversas
ocasiões.
A todos os funcionários do IPR pela cordial convivência e amizade.
À Refinaria Duque de Caxias pelo fornecimento do cimento asfáltico de
petróleo.
À Concessionária Rio-Teresópolis (CRT) e ao engenheiro Carlos Augusto pelo
apoio na fase de seleção e obtenção dos agregados empregados na pesquisa.
Às empresas fabricantes dos dopes pelo fornecimento das amostras.
Às bibliotecas do IPR, IME, ABPv e da COPPE por toda a bibliografia
consultada durante a dissertação.
7
“Como eu vos amei, vós também amai-vos
uns aos outros.”
JESUS CRISTO
8
SUMÁRIO
LISTA DE ILUSTRAÇÕES.........................................................................................14
LISTA DE TABELAS..................................................................................................17
LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS...............................................................19
SIGLAS......................................................................................................................21
1 INTRODUÇÃO........................................................................................24
1.1 Considerações iniciais.............................................................................24
1.2 Objetivos da dissertação .........................................................................27
1.3 Estrutura da dissertação .........................................................................27
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA...................................................................29
2.1 Introdução................................................................................................ 29
2.2 Conceitos iniciais.....................................................................................29
2.3 Identificação de problemas relacionados à adesividade.........................30
2.4 Causas da suscetibilidade à presença de água......................................33
2.5 Considerações sobre a composição do cimento asfáltico e sua influência
na adesão................................................................................................33
2.5.1 Características químicas do Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP).........33
2.5.2 Interações químicas entre o asfalto e o agregado ..................................37
2.6 Características do agregado que influem a adesividade ........................40
2.6.1 Químicas e Geológicas ...........................................................................40
2.6.2 Área Superficial e Porosidade................................................................. 42
2.6.3 Presença de argila e ou material pulverulento na superfície do
agregado .................................................................................................42
2.6.4 Presença de Água na Superfície do Agregado.......................................43
2.7 Mecanismos de perda de adesividade....................................................43
2.7.1 Desprendimento ......................................................................................43
2.7.2 Deslocamento..........................................................................................44
2.7.3 Emulsificação espontânea ......................................................................44
2.7.4 Pressão nos poros...................................................................................45
2.7.5 Lavagem Hidráulica.................................................................................46
9
2.7.6 pH da água..............................................................................................47
2.8 Interações asfalto-agregado....................................................................47
2.8.1 Teorias da adesão...................................................................................47
2.8.2 Teorias da coesão...................................................................................49
2.8.3 Teorias combinadas ................................................................................ 50
2.8.4 Falha na adesão e na coesão.................................................................50
2.9 Tratamentos para melhoria da adesividade............................................51
2.9.1 Dopes ......................................................................................................51
2.9.2 Cal ........................................................................................................... 55
2.10 Metodologias de avaliação da adesividade.............................................56
2.10.1 Introdução................................................................................................ 56
2.10.2 Avaliação da adesividade em misturas não
compactadas ........................................................................................... 56
2.10.2.1 Agregado graúdo – adesividade a ligante betuminoso .. (DNER-
ME 78/94)................................................................................................57
2.10.2.2 Determinação expedita da resistência à água sobre agregados ..graúdos
(ABNT NBR 14329).................................................................................57
2.10.2.3 Determination of Methylene Blue Adsorption Value of Mineral . Aggregate
Lillers and Fines ......................................................................................58
2.10.2.4 Film Stripping Test (California Test 302).................................................58
2.10.2.5 Coating and Stripping of Bitumen-Aggregate Mixtures
(AASHTO T182) ......................................................................................59
2.10.2.6 Dynamic Imersion Test............................................................................ 59
2.10.2.7 Agregado – adesividade a ligante betuminoso (DNER-ME – 79)...........60
2.10.2.8 Surface Reaction Test............................................................................. 60
2.10.2.9 Texas Boiling Test...................................................................................61
2.10.2.10 NetAdsortionTest.....................................................................................61
2.10.2.11 Método da energia superficial livre..........................................................62
2.10.2.12 Pneumatic Pull-Off Test ..........................................................................62
2.10.3 Avaliação da adesividade em misturas compactadas ............................63
2.10.3.1 Effect of water on compressive strength of compacted bituminous
10
mixtures (ASTM D1075)..........................................................................63
2.10.3.2 Ensaio Lottman Original ..........................................................................64
2.10.3.3 Lottman Modificado (AASHTO T 283).....................................................65
2.10.3.4 Tunnicliff-Root test procedure (ASTM D-4867).......................................66
2.10.3.5 Texas Freeze-Thaw Pedestal Test ......................................................... 67
2.10.3.6 Hamburg Wheel-Tracking Device (HWTD) .............................................68
2.10.3.7 Ensaio Cântabro......................................................................................70
2.10.3.8 Environmental Conditioning System (ECS).............................................70
2.10.3.9 Teste de Abrasão Deval..........................................................................72
3 PROGRAMA EXPERIMENTAL..............................................................73
3.1 Introdução................................................................................................73
3.2 Materiais..................................................................................................73
3.2.1 Agregado.................................................................................................73
3.2.2 Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP) ...................................................... 76
3.2.3 Aditivos Químicos....................................................................................77
3.2.4 Adição mineral......................................................................................... 78
3.3 Ensaios visuais........................................................................................79
3.4 Corpos-de-prova......................................................................................80
3.4.1 Dosagem Marshall...................................................................................80
3.4.2 Moldagem................................................................................................ 82
3.4.3 Condicionamento.....................................................................................83
3.4.4 Planejamento experimental para ensaios mecânicos.............................86
3.5 Ensaios mecânicos..................................................................................88
3.5.1 Módulo de resiliência por compressão diametral.................................... 88
3.5.2 Resistência à tração por compressão diametral ..................................... 89
3.6 Ensaios no CAP ......................................................................................90
3.6.1 Viscosidade absoluta (MB-827 e ASTM D-2171) ...................................91
3.6.2 Ponto de Amolecimento (MB-164 e ASTM D-36) ...................................92
3.6.3 Envelhecimento em estufa RTFOT (ASTM D 2872)...............................93
3.6.4 Processo de extração e recuperação do ligante.....................................94
11
4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS...........................97
4.1 Introdução................................................................................................ 97
4.2 Ensaios visuais........................................................................................97
4.3 Módulo de resiliência............................................................................... 99
4.3.1 Resultados............................................................................................... 99
4.3.2 Resultados de módulo de resiliência agrupados por parâmetros.........102
4.3.3 Análise dos resultados de módulo de resiliência das misturas com vazios
entre 3% e 5%....................................................................................... 104
4.3.4 Análise dos resultados de módulo de resiliência das misturas com vazios
entre 6% e 8%....................................................................................... 107
4.4 Resistência à tração por compressão diametral ...................................109
4.4.1 Resultados.............................................................................................109
4.4.2 Análise dos resultados de resistência à tração das misturas com vazios
entre 3% e 5%....................................................................................... 112
4.4.3 Apresentação e análise dos resultados de resistência à tração das
misturas com vazios entre 6% e 8%. ....................................................121
4.5 Ensaios no CAP ....................................................................................129
4.5.1 Resultados de ponto de amolecimento.................................................129
4.5.2 Análise dos resultados de ponto de amolecimento...............................130
4.5.3 Resultados de viscosidade absoluta a 60°C.........................................131
4.5.4 Análise dos resultados de viscosidade absoluta a 60°C.......................132
5 CONCLUSÕES, RECOMENDAÇÕES E SUGESTÕES ......................136
5.1 Ensaios visuais......................................................................................136
5.2 Ensaios no CAP ....................................................................................137
5.3 Módulo de resiliência.............................................................................137
5.4 Resistência à tração..............................................................................138
5.5 Recomendações....................................................................................140
5.6 Sugestão para estudos futuros .............................................................140
6 BIBLIOGRAFIA.....................................................................................142
12
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
FIG 2.1 Exemplos de exsudação, trincamento e escorregamento. ........................ 31
FIG 2.2 Exemplos de desgaste e falhas localizadas. ............................................. 31
FIG 2.3 Fluxograma para identificação de problemas de falha na adesividade.... . 32
FIG 2.4 Modelo das micelas para o cimento asfáltico. ......................................... 34
FIG 2.5 Representação dos tipos de moléculas presentes no Asfalto ................... 35
FIG 2.6 Representação da pilha de aromáticos...................................................... 35
FIG 2.7 Representação das pontes de hidrogênio. ................................................ 36
FIG 2.8 Modelo de asfalto SHRP............................................................................ 37
FIG2.9 Representação da ligação entre ligante e agregado sendo rompida pela
água.
................................................................................................... 39
FIG2.10 Teor de sílica e de carbonato de cálcio de agregados. ............................. 40
FIG2.11 Relação entre resistência e percentagem de vazios. ................................ 46
FIG2.12 Evolução do módulo de resiliência em diferentes níveis de saturação. .... 49
FIG2.13 Gráfico de resistência coesiva e adesiva por espessura de filme de ligante.
................................................................................................................... 51
FIG2.14 Amina primária. .......................................................................................... 52
FIG2.15 Atração dos compostos polares do aditivo. ............................................... 52
FIG2.16 Ligação entre amina e agregado ácido...................................................... 53
FIG2.17 Aparelho California Test 302...................................................................... 59
FIG2.18 Vista do Equipamento Pneumatic Pull-Off Test......................................... 63
FIG2.19 Esquema do ensaio pedestal..................................................................... 67
FIG2.20 Foto do Hamburg Wheel-Tracking Device................................................. 68
FIG2.21 Desenho esquemático do gráfico de resultados do HWTD. ...................... 69
FIG2.22 Foto do ECS............................................................................................... 71
FIG 3.1 Partículas do agregado desta pesquisa após ensaio DNER-ME 78/94..... 74
FIG 3.2 Curva granulométrica dos agregados. ....................................................... 74
FIG 3.3 Exemplo de pilhas de agregados após o beneficiamento.......................... 75
FIG 3.4 Aspecto visual dos dopes usados neste estudo. ....................................... 77
FIG 3.5 Variação do volume de vazios e relação betume-vazios em função da
variação do teor de CAP na dosagem deste estudo.
................................ 81
FIG 3.6 Fotos da preparação e compactação de corpos-de-prova (IPR)............... 83
FIG 3.7 Equipamento para saturação dos corpos-de-prova (COPPE)................... 84
14
FIG 3.8 Fotos dos corpos-de-prova condicionados em freezer e........................... 85
FIG 3.9 Equipamento para ensaio de módulo de resiliência (COPPE). ................. 88
FIG3.10 Ensaio de resistência à tração (COPPE). .................................................. 89
FIG3.11 Equipamento para ensaio de viscosidade absoluta (IPR) empregado neste
estudo
........................................................................................................ 92
FIG3.12 Equipamento para determinação do ponto de amolecimento (IPR) utilizado
neste estudo
.............................................................................................. 93
FIG3.13 Equipamento de envelhecimento acelerado RTFOT (IPR) usado neste
estudo
.................................................................................................. 93
FIG 3.14 Amostra após extração do ligante dentro do Rotarex............................... 94
FIG 3.15 Centrífuga de separação de finos (IPR) usada neste estudo. .................. 95
FIG 3.16 Equipamento de Rotavapor (IPR) utilizado neste estudo. ........................ 95
FIG 3.17 Destilador de Abson (IPR) usado nesta pesquisa. ................................... 96
FIG 4.1 Resultados de módulo de resiliência do estudo...................................... 102
FIG 4.2 Módulo de Resiliência das Misturas com Vazios entre 3% e 5%. .......... 103
FIG 4.3 Módulo de Resiliência das Misturas com Vazios entre 6% e 8%. .......... 104
FIG 4.4 Módulo de resiliência (3% a 5% de vazios, sem condicionamento). ...... 105
FIG 4.5 Módulo de resiliência (3% a 5% de vazios, após condicionamento). ...... 105
FIG 4.6 Comparação entre resultados de módulo de resiliência (3% a 5% de
vazios). .............................................................................................. 107
FIG 4.7 Módulo de resiliência (6% a 8% de vazios, sem condicionamento)........ 107
FIG 4.8 Módulo de resiliência (6% a 8% de vazios, após condicionamento). ...... 108
FIG4.9 Comparação entre resultados de módulo de resiliência (6% a 8% de vazios).
.......................................................................................................... 109
FIG4.10 Resultados de resistência à tração do estudo. ....................................... 112
FIG4.11 Resistência à tração (3% a 5% de vazios sem aditivo). ......................... 113
FIG4.12 Resistência à tração (3% a 5% de vazios, 0,5% Dope A). ..................... 114
FIG4.13 Resistência à tração (3% a 5% de vazios, 0,5% Dope B). ..................... 114
FIG4.14 Resistência à tração (3% a 5% de vazios, 0,1% Dope B). ..................... 115
FIG4.15 Resistência à tração (3% a 5% de vazios, 0,5% Dope C). ..................... 116
FIG 4.16 Resistência à tração (3% a 5% de vazios, 0,5% Dope D). .................... 116
FIG 4.17 Resistência à tração (3% a 5% de vazios, 3% de Cal).......................... 117
FIG 4.18 Resistência à tração (3% a 5% de vazios, todos os aditivos)................ 118
FIG 4.19 Valores médios de resistência à tração (3% a 5% de vazios). .............. 119
15
FIG 4.20 Razão de resistência à tração (3% a 5% de vazios).............................. 120
FIG 4.21 Resistência à tração (6% a 8% de vazios, sem aditivo). ....................... 121
FIG 4.22 Resistência à tração (6% a 8% de vazios, 0,5% Dope A) ..................... 122
FIG 4.23 Resistência à tração (6% a 8% de vazios, 0,5% Dope B) ..................... 122
FIG 4.24 Resistência à tração (6% a 8% de vazios, 0,1% Dope B) ..................... 123
FIG 4.25 Resistência à tração (6% a 8% de vazios, 0,5% Dope C) ..................... 123
FIG 4.26 Resistência à tração (6% a 8% de vazios, 0,5% Dope D) ..................... 124
FIG 4.27 Resistência à tração (6% a 8% de vazios, 3% de Cal).......................... 124
FIG 4.28 Resistência à tração (6% a 8% de vazios, todos os aditivos)................ 125
FIG 4.29 Valores médios de resistência à tração (6% a 8% de vazios) ............... 126
FIG 4.30 Razão de resistência à tração (6% a 8% de vazios).............................. 127
FIG 4.31 Resistência à tração (duas condições de vazios, todos os aditivos) ..... 128
FIG 4.32 Resultados dos ensaios de ponto de amolecimento.............................. 130
FIG 4.33 Envelhecimento do ligante asfáltico nas fases de execução e serviço de
um revestimento asfáltico.
...................................................................... 133
FIG 4.34 - Índices de envelhecimento deste estudo.............................................. 135
16
LISTA DE TABELAS
TAB 2.1 Viscosidade a 60 °C em ligantes "dopados" após envelhecimento. ...........54
TAB 3.1 Composição granulométrica. ......................................................................75
TAB 3.2 Propriedades físicas dos agregados usados neste estudo.........................76
TAB 3.3 Propriedades do ligante – CAP 50/70 usado neste estudo. .......................76
TAB 3.4 Granulometria da cal hidratada. .................................................................78
TAB 3.5 Composição granulométrica da mistura deste estudo com 3% de cal........78
TAB 3.6 Características da mistura asfáltica do estudo. ..........................................82
TAB 3.7 Planejamento experimental dos ensaios mecânicos. .................................87
TAB 3.8 Planejamento experimental de ensaios no CAP deste estudo. ..................91
TAB 4.1 Resultado de ensaios visuais. ....................................................................97
TAB 4.2 Avaliação da resistência à estocagem dos dopes. .....................................98
TAB 4.3 Módulo de Resiliência (MPa) de misturas com vazios entre 3% e 5%. ....100
TAB 4.4 Módulo de Resiliência (MPa) de misturas com vazios entre 6% e 8%. ....101
TAB 4.5 Resistência à Tração das Misturas com Vazios entre 3% e 5% em MPa.110
TAB 4.6 Valores de Resistência à Tração das Misturas com Vazios entre 6% e 8%
.
................................................................................................................111
TAB 4.7 Resumo de procedimentos para cada condicionamento. .........................112
TAB 4.8 Ponto de amolecimento de amostras virgens e envelhecidas (RTFOT). ..129
TAB 4.9 Ponto de amolecimento de amostras extraídas de corpos-de-prova........130
TAB4.10 Viscosidade absoluta de amostras virgens e envelhecidas (RTFOT).......131
TAB4.11 Viscosidade absoluta de amostras extraídas de corpos-de-prova. ..........132
TAB4.12Viscosidade absoluta e índice de envelhecimento das amostras
estudadas.
.................................................................................................134
TAB 7.1 Numeração dos corpos-de-prova para ensaio de resistência à tração......151
TAB 7.2 Numeração dos corpos-de-prova para ensaio de módulo de resiliência. ..152
TAB 7.3 Resistência à tração ( 3% a 5% de vazios, sem condicionamento)...........153
TAB 7.4 Resistência à tração ( 3% a 5% de vazios, condicionamento severo).......154
TAB 7.5 Resistência à tração (3% a 5% de vazios, condicionamento moderado). .155
TAB 7.6 Resistência à tração ( 3% a 5% de vazios, condicionamento leve)...........156
TAB 7.7 Resistência à tração (6% a 8% de vazios, sem condicionamento)............157
TAB 7.8 Resistência à tração (6% a 8% de vazios, condicionamento severo)........158
17
TAB7.9 Resistência à tração (6% a 8% de vazios, condicionamento moderado). .159
TAB7.10Resistência à tração (6% a 8% de vazios, condicionamento leve)............160
TAB7.11Módulo de Resiliência (3% a 5% de vazios)..............................................162
TAB7.12Módulo de Resiliência (6% a 8% de vazios)..............................................163
18
LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS
ABREVIATURAS
CA - concreto asfáltico
CAP - cimento asfáltico de petróleo
CH - cal hidratada
CL - condicionamento leve
CM - condicionamento moderado
CP - corpo-de-prova
CS - condicionamento severo
ECS - environmental conditioning system
HWTD - Hamburg wheel-tracking device
ME - método de ensaio
MR - módulo de resiliência
NBR - norma brasileira
PA - ponto de amolecimento
RMR - razão de módulo de resiliência
RRT - razão de resistência à tração por compressão diametral
RT - resistência à tração por compressão diametral
RTFOT - rolling thin film oven test
SC - sem condicionamento
SÍMBOLOS
- deformação elástica
D - diâmetro do corpo-de-prova
F - carga vertical aplicada diametralmente no corpo-de-prova
H - altura do corpo-de-prova
µ - coeficiente de Poisson
a
/
0
- índice de envelhecimento
0
- viscosidade absoluta a 60°C da amostra virgem
19
R
- viscosidade absoluta a 60°C da amostra após RTFOT
S
- viscosidade absoluta a 60°C da amostra extraída de CP sem
condicionamento
C
- viscosidade absoluta a 60°C da amostra extraída de CP após
condicionamento severo
20
SIGLAS
AASHTO American Association of State Highway Transportation Officials
ASTM American Society for Testing and Materials
COPPE Coordenação dos Programas De Pós-Graduação de
Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro
DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
DNIT Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes
IME Instituto Militar de Engenharia
IPR Instituto de Pesquisas Rodoviárias
ISSA International Slurry Seal Association
NCHRP National Cooperative Highway Research Program
SHRP Strategic Highway Research Program
TRB Transportation Research Board
21
RESUMO
Este trabalho objetivou avaliar a influência da incorporação de aditivos
melhoradores de adesividade comerciais (dopes) no comportamento de misturas
asfálticas a quente. Para tal, desenvolveu-se um programa experimental que
englobou o ensaio de 216 corpos-de-prova Marshall e de diversas amostras de
ligante asfáltico. Os principais parâmetros estudados foram o tipo de agente
melhorador de adesividade (quatro dopes e cal hidratada), o tipo de
condicionamento (leve, moderado e severo) e a porcentagem de vazios (3% a 5%
de vazios e 6% a 8% de vazios) das misturas. O comportamento das misturas
asfálticas a quente foi avaliado por meio de ensaios de módulo de resiliência e de
resistência à tração por compressão diametral em amostras virgens e previamente
submetidas à variações do condicionamento proposto pelo método AASHTO T-283.
Além disto, o grau de envelhecimento do ligante asfáltico aditivado foi investigado
em termos de viscosidade absoluta e de ponto de amolecimento. Os resultados do
programa experimental junto com a análise destes mostraram que alguns dos
agentes utilizados proporcionaram melhoria na adesividade entre o ligante e o
agregado de misturas asfálticas a quente e que o ensaio de resistência à tração por
compressão diametral foi o que permitiu de maneira mais eficaz a avaliação dessa
propriedade.
22
ABSTRACT
This work aimed study the hot-mix asphalt properties change resulting from the
addition of liquids antistrip agents. The experimental program comprised tests of 216
Marshall specimens and some tests on asphalt binders. The principal parameters
were type of antistrip agent (four liquids and hydrated lime), type of conditioning (low
severity, intermediate severity and high severity) and air voids contents (3% - 5% and
6% - 8%). The hot-mix asphalt behavior was evaluated by resilient modulus and
indirect tensile strength at dry and conditioned specimens. The degree of aging on
combined asphalt binder and antistrip agent was also investigated by absolute
viscosity and softening point. The results of the experimental program shown that
some antistrip agents performed satisfactorily and improved the adhesion between
aggregate and asphalt binder. The indirect tensile strength was considered the best
test to evaluate the moisture sensitivity.
23
1 INTRODUÇÃO
1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
O Brasil é um país em desenvolvimento que apresenta uma série de limitações
orçamentárias para investimento em diversos setores da economia. Na área de
infra-estrutura de transportes, a falta de recursos, frequentemente, se reflete na falta
de manutenção e recuperação de rodovias no período desejado. Por inúmeras
vezes, nossas vias terrestres são solicitadas acima do período de projeto o que
acaba por gerar custos maiores nas intervenções para restabelecimento das
condições de rolamento iniciais.
Com o intuito de minimizar esse problema e buscando aperfeiçoar os gastos
dos recursos públicos, os profissionais de engenharia buscam, cada vez mais,
soluções técnicas que possam conduzir ao aumento da vida de serviço dos
pavimentos rodoviários.
No Brasil, a maioria das rodovias pavimentadas possui revestimento asfáltico.
Esse tipo de revestimento é composto, basicamente, por dois materiais: ligantes
asfálticos e agregados.
PINTO (2006) ressalta que os revestimentos asfálticos têm como principais
objetivos suportar as cargas provenientes do tráfego, proteger as camadas
subjacentes do pavimento, proporcionar boa condição de rolamento, possuir certo
grau de flexibilidade e resistir ao intemperismo e à ação abrasiva dos pneus dos
veículos.
Para atingir esses objetivos, os revestimentos asfálticos devem ser
dimensionados, dosados e executados de forma eficaz e criteriosa. Nesse contexto,
a compatibilidade entre o ligante asfáltico e o agregado selecionado e disponível
para a execução da obra merece especial atenção.
Tradicionalmente, os revestimentos asfálticos são divididos em dois grupos:
- revestimentos por penetração;
- revestimentos por mistura.
Os revestimentos por penetração são executados através do espalhamento de
camadas sucessivas de ligante e agregados diretamente na pista. Esses tipos de
24
revestimento são mais comumente empregados em rodovias de baixo volume de
tráfego e utilizam como ligante as emulsões asfálticas e os Cimentos Asfálticos de
Petróleo (CAP).
Os revestimentos por mistura são aqueles que o agregado e o ligante são
previamente misturados antes do espalhamento na pista. Quando o agregado é
aquecido, diz-se que a mistura é a quente, caso contrário, a mistura é a frio.
Enquadrado nas misturas a quente está o mais nobre dos revestimentos asfálticos,
conhecido como Concreto Asfáltico (CA).
No concreto asfáltico utiliza-se como ligante o Cimento Asfáltico de Petróleo
(CAP), cuja finalidade é manter os agregados em suas posições, permitindo que o
esqueleto mineral cumpra seu papel de resistir e distribuir as cargas provenientes do
tráfego às camadas inferiores da estrutura do pavimento. Para que o ligante possa
cumprir esta tarefa de unir os agregados, é necessário que o mesmo possua certo
grau de compatibilidade com esse material. Este nível de compatibilidade entre
esses dois componentes varia de acordo com as características tanto do CAP
quanto dos agregados. A propriedade que expressa esta interação é conhecida
como adesividade em misturas asfálticas.
A busca pelo entendimento desse fenômeno vem tomando cada vez mais
destaque no meio técnico nacional e internacional. Tal afirmação pode ser
constatada através da observação do aumento do número de artigos relacionados
ao tema publicados em congressos no Brasil e no mundo. Em 2003, foi realizado em
San Diego - Califórnia, um congresso nacional dos Estados Unidos somente sobre a
sensibilidade à umidade em pavimentos asfálticos. Nesse congresso, foram
estudadas as causas, conseqüências e soluções para os problemas de falhas de
adesividade entre o par ligante-agregado nos pavimentos asfálticos. Essa maior
preocupação do meio técnico rodoviário nacional e internacional com o referido tema
se deve à maior compreensão por parte de todos de que problemas relacionados à
má adesividade podem ser os responsáveis pelo surgimento de vários defeitos nos
revestimentos asfálticos.
A susceptibilidade das misturas asfálticas à presença de água se revela como
um parâmetro importante ligado ao desempenho do pavimento. Esta
susceptibilidade pode ser definida como a perda de resistência e durabilidade das
misturas asfálticas quando submetidas à presença prolongada e excessiva de água
25
e do tráfego. Uma mistura apresentará menor susceptibilidade à presença de água à
medida que apresentar maior adesividade entre o ligante asfáltico e o agregado.
Ao se iniciar o planejamento para a pavimentação de uma rodovia, são,
normalmente, realizadas pesquisas sobre os agregados e os ligantes que poderão
ser empregados para a execução dos serviços. Os agregados são, tradicionalmente,
definidos por características técnicas como resistência à abrasão, forma e
adesividade e pela distância média de transporte entre a pedreira e a usina de
asfalto. Acontece que, frequentemente, devido à falta de opções economicamente
viáveis, os engenheiros rodoviários são obrigados a utilizar agregados que não
atendem completamente às condições técnicas impostas pelas normas.
No que se refere à adesividade, pode-se tentar resolver o problema através da
adequação do ligante ao agregado disponível. Existem normalmente as seguintes
opções:
- utilizar um ligante modificado por polímero;
- utilizar um aditivo químico (dope) ao cimento asfáltico convencional;
- utilizar um aditivo pulverulento (cal) ao agregado;
De maneira geral, nos projetos rotineiros de misturas asfálticas no Brasil, a
avaliação da adesividade entre ligante e agregado é verificada apenas por ensaios
visuais. Estes métodos avaliam a adesividade através da imersão de algumas
partículas de agregado recobertas por película de ligante em um banho de água. A
temperatura do banho e o tempo de imersão variam de acordo com cada ensaio e a
avaliação do resultado é feita de forma visual, ou seja, o laboratorista quantifica,
aproximadamente, a porcentagem de área superficial do agregado que, após a
imersão, ficou descoberta de ligante. Quando, através do resultado destes ensaios,
percebe-se que existe problema de adesividade entre o agregado disponível e o
ligante, a solução mais comumente adotada é a adição de 0,5% de dope na mistura.
Essa adição de dope é, na maioria dos casos, suficiente para modificar o resultado
do ensaio visual e qualificar a mistura para emprego na pista. Sabe-se, no entanto,
que o ensaio visual não possui correlação com desempenho da mistura em campo e
que ensaios mecânicos devem ser executados para que se possa aumentar as
chances de avaliar adequadamente a adesividade.
26
1.2 OBJETIVOS DA DISSERTAÇÃO
Os objetivos desta pesquisa são:
a) Realizar um estudo abrangente sobre o fenômeno conhecido como
adesividade. Para atingir esse objetivo, foi realizada uma ampla revisão bibliográfica
sobre o tema, buscando:
- identificar os mecanismos pelos quais se processa a adesividade entre o par
ligante/agregado;
- descrever os processos de perda de adesividade;
- identificar os ensaios existentes para a previsão da adesividade;
- descrever a forma de atuação dos aditivos melhoradores de adesividade
(dopes) nas misturas asfálticas;
b) Analisar, através de diferentes ensaios, o efeito da adição de alguns dopes
disponíveis no mercado nacional, nas propriedades mecânicas de misturas
asfálticas.
c) Contribuir para a obtenção de dados que sirvam de subsídio para o
desenvolvimento de método brasileiro de avaliação de adesividade em misturas
compactadas.
1.3 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO
A presente dissertação está estruturada em cinco capítulos da seguinte forma:
Capítulo 1 – Introdução.
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica. São apresentados conceitos fundamentais
sobre a adesividade em misturas asfálticas, os mecanismos e formas pelos quais se
processa a perda de adesividade, o papel e atuação dos aditivos melhoradores de
adesividade e algumas metodologias de avaliação da adesividade encontradas na
literatura.
Capítulo 3 – Programa experimental. Neste capítulo são descritos os materiais,
métodos de ensaio e combinações avaliadas.
27
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados. São apresentados e
analisados os resultados dos ensaios visuais, de resistência à tração por
compressão diametral, módulo de resiliência e ensaios de viscosidade e ponto de
amolecimento.
Capítulo 5 – Conclusões, Recomendações e Sugestões para Estudos Futuros.
Apêndice - No apêndice encontram-se tabelas de resultados dos ensaios de
resistência à tração e módulo de resiliência.
28
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 INTRODUÇÃO
Neste capítulo são abordados conceitos, mecanismos e outros aspectos
referentes à adesividade em misturas asfálticas. São explicados, ainda, tópicos
importantes para a compreensão do fenômeno bem como o papel e a atuação dos
aditivos melhoradores de adesividade na mitigação do problema. São também
descritos alguns métodos de avaliação da adesividade encontrados na literatura.
2.2 CONCEITOS INICIAIS
A adesividade em misturas asfálticas pode ser entendida como a propriedade
que garante a união entre o cimento asfáltico e o agregado sob a ação do tráfego e
da água.
PINILLA (1965) define a aderência entre um ligante asfáltico e o agregado
pétreo como a resistência que opõe o ligante a ser afastado do sólido pela ação das
forças exteriores.
Segundo MARTINHO (1992), a adesividade do CAP ao agregado é a medida de
intensidade enérgica da ligação da película de CAP ao longo da superfície do
agregado.
Na literatura internacional é comum se encontrar termos como moisture
sensitivity (sensibilidade à umidade), moisture damage (dano devido à umidade) e
stripping (descolamento do ligante da superfície do agregado em presença de água)
em textos correlatos à adesividade em misturas asfálticas.
LITTLE e EPPS (2001) relatam que os termos water susceptibility
(suscetibilidade à água) e water sensitivity (sensibilidade à água) são usados para
expressar a perda de resistência ou outras propriedades das misturas asfálticas a
quente na presença de umidade.
Ao se analisar as citações anteriores, percebe-se, claramente, que os problemas
concernentes à falha de adesividade estão sempre relacionados à presença e ação
da água. Pode-se afirmar que a água é, sem dúvida alguma, fator preponderante e
29
decisivo a ser considerado quando se avalia o desempenho de um revestimento
betuminoso no que se refere à adesividade.
O conceito de adesividade pode ser dividido em adesão e coesão. Por adesão
entende-se a ligação e a resistência ao deslocamento da película de ligante da
superfície do agregado. A coesão é a propriedade que se refere à resistência do
mástique (cimento asfáltico mais fíler).
LITTLE e JONES IV (2003) definem dano por umidade como a perda de
resistência e durabilidade de misturas asfálticas devido aos efeitos da umidade.
Esse dano por umidade pode ocorrer pela perda de adesão entre o cimento asfáltico
ou mástique e o agregado ou pelo enfraquecimento do mástique, fenômeno
conhecido como falha na coesão, provocado pela infiltração de água.
HICKS et al. (2003) expressam o mesmo conceito ao explicar que problemas
relacionados à umidade ocorrem devido à falha na adesão provocada pelo
descolamento do filme de asfalto da superfície do agregado ou por falha na coesão
ocasionada pela perda de rigidez na mistura.
2.3 IDENTIFICAÇÃO DE PROBLEMAS RELACIONADOS À ADESIVIDADE
Identificar a real causa de um problema que se reflete em defeito no pavimento é
uma tarefa complexa que requer a análise completa e detalhada de diferentes
mecanismos.
Segundo HICKS et al. (2003), problemas relacionados à umidade e perda de
adesividade em misturas asfálticas podem ser a causa do aparecimento dos
seguintes defeitos nos pavimentos:
- Exsudação, trincamento e escorregamento: Esses problemas podem ser
ocasionados pela completa ou parcial perda de adesão entre a superfície do
agregado e o cimento asfáltico. Essa perda de adesão é causada pela presença de
água na mistura que pode ter penetrado no pavimento devido à compactação
insuficiente da mistura por ocasião da construção. Deficiências na drenagem e a
utilização de agregados úmidos ou “sujos” também contribuem para a falha na
adesão. Todos esses fatores combinados à ação do tráfego e aos efeitos do
intemperismo podem acelerar o aparecimento precoce das trincas de fadiga,
escorregamento e exsudação. A FIG. 2.1 mostra fotos destes defeitos.
30
FIG 2.1 – Exemplos de exsudação, trincamento e escorregamento.
Fonte: HICKS et al. (2003)
- Desgaste: A perda progressiva do material da superfície do pavimento devido à
abrasão dos pneus e da água é mais um dos defeitos que pode estar relacionada à
perda de adesividade. Este problema pode ser causado também por falha de
compactação, pelo uso de agregados de baixa qualidade, baixo teor de asfalto ou
elevada concentração de finos.
- Falhas localizadas: Estes tipos de defeito podem ser o resultado da progressão
e agravamento dos problemas citados anteriormente. Podem ser ocasionados pela
perda de adesão entre o ligante e o agregado ou pelo enfraquecimento da força
coesiva da mistura.
Na FIG. 2.2 são apresentadas fotos de pavimentos com problemas de desgaste
e falhas localizadas (DNIT, 005/2003).
FIG 2.2 – Exemplos de desgaste e falhas localizadas.
Fonte: DNIT (2003)
Como visto, problemas de má adesividade em misturas asfálticas podem
ocasionar, ou contribuir, para o surgimento precoce de defeitos nos pavimentos.
31
Acontece que os defeitos nos pavimentos também podem ser decorrentes de
problemas na dosagem das misturas ou de falhas nas etapas de execução do
revestimento. Excesso ou escassez de ligante na mistura, baixa compactação em
campo e granulometria de agregados inadequada são falhas que, se ocorrerem,
poderão ser as responsáveis pelo aparecimento dos defeitos. Diante desse contexto
surge uma questão. Como é que os engenheiros rodoviários poderão distinguir entre
problemas relacionados à adesividade e problemas de dosagem e construção?
HICKS et al. (2003) tentam responder à essa questão através da utilização de
um fluxograma (FIG2.3) que pode servir para auxiliar a identificação de problemas
relacionados à adesividade.
Indicadores:
1. Bombeamento
2. Exsudação
3. Trinca longitudinal
4. Trinca “couro de jacaré”
5. Desgaste
6. Panelas
OBTER AMOSTRA DO PAVIMENTO
(placa ou corpo de prova)
A amostra está sólida A amostra está fragmentada
Provavelmente não é
problema de falha na
adesividade
Os agregados estão total ou
parcialmente descobertos de
ligante.
Os agregados estão cobertos
de ligante.
Provavelmente não é
problema de falha na
adesividade
Provavelmente é defeito
proveniente de falha na
adesividade
Pode ser:
Baixa compactação
Baixo teor de ligante
Agregado frágil
Agregado poroso
FIG 2.3 - Fluxograma para identificação de problemas de falha na adesividade.
Fonte: HICKS et al. (2003)
32
2.4 CAUSAS DA SUSCETIBILIDADE À PRESENÇA DE ÁGUA
As causas dos problemas relativos à susceptibilidade das misturas asfálticas em
presença de água são diversas e estão, normalmente, inter-relacionadas. Pode-se
citar como causa principal a incompatibilidade entre o agregado e o ligante
selecionados para a mistura, mas, também existem outros fatores que agem em
conjunto para ocasionar o problema.
A ação do tráfego e a influência do clima são importantes fatores que contribuem
para o aparecimento de defeitos relativos à má adesividade. Sem a presença de
água e de tráfego não ocorreriam problemas de descolamento e falhas na coesão.
Regiões de alto índice pluviométrico, com grande variação de temperatura e, em
outros países, com ciclos de gelo e degelo são as mais propensas ao dano por
umidade.
O volume de vazios da mistura em campo é outro fator a ser considerado.
LITTLE e EPPS (2001) verificaram que misturas compactadas com elevado volume
de vazios estão, geralmente, mais propensas ao descolamento do que as misturas
mais densas.
2.5 CONSIDERAÇÕES SOBRE A COMPOSIÇÃO DO CIMENTO ASFÁLTICO E
SUA INFLUÊNCIA NA ADESÃO
Nesse item são abordados aspectos da composição química do cimento
asfáltico e sua influência na adesão. Para a melhor explanação do assunto foram
transcritas diversas citações de JONES (1992).
2.5.1 CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DO CIMENTO ASFÁLTICO DE PETRÓLEO
(CAP)
No início do programa SHRP (Strategic Highway Research Program), os
pesquisadores utilizavam o modelo das micelas para descrever a estrutura do
cimento asfáltico (FIG 2.4). Nesse modelo estabelecia-se que os asfaltenos existiam
como uma fase discreta no asfalto e estavam envoltos pelas resinas. Os asfaltenos
33
constituíam-se em grandes grupos de moléculas aromáticas insolúveis no restante
do asfalto. As resinas serviam para homogeneizar e compatibilizar os asfaltenos
insolúveis. O modelo também considerava que os asfaltenos e as resinas existiam
como ilhas que flutuavam no último componente do asfalto, o óleo.
FIG 2.4 – Modelo das micelas para o cimento asfáltico.
Fonte: VINHA
1
(1975) apud MOURA (2001)
Com o decorrer do tempo, os pesquisadores do programa SHRP verificaram que
o modelo das micelas não era o mais adequado para avaliar as propriedades e o
comportamento dos asfaltos. Como resultado destas pesquisas foi postulado um
novo modelo para os cimentos asfálticos, cuja explicação é feita a seguir.
Inicialmente, JONES (1992) relata que os asfaltos usados em pavimentação são
constituídos de 90% a 95%, em peso, de átomos de hidrogênio e carbono. Os 5% a
10% dos átomos restantes consistem em heteroátomos (oxigênio, enxofre,
nitrogênio) e metais (vanádio, níquel e ferro).
Para a formação das moléculas de asfalto, os átomos de hidrogênio, carbono,
heteroátomos e metais se unem através de ligações covalentes que são ligações
fortes e que precisam de grande energia para serem quebradas.
JONES (1992) afirma que as moléculas de asfalto podem ser agrupadas em três
tipos: alifáticas, cíclicas e aromáticas. Para fins de comparação, a FIG.2.5 mostra
essas moléculas com seis átomos de carbono cada. É, no entanto, importante
ressaltar que no cimento asfáltico existem milhões de diferentes moléculas alifáticas,
cíclicas e aromáticas podendo variar de 20 a 100 átomos de carbono cada.
__________________________________________________________________________________________________________
1
VINHA, A. M., Cap-Dop Agente Melhorador de Adesividade. Produtos Asfálticos Aplicáveis em
Pavimentação Rodoviária. Petrobrás Distribuidora S/A. BR Asfaltos; 1975.
34
FIG 2.5 – Representação dos tipos de moléculas presentes no Asfalto
Fonte: JONES (1992)
As moléculas presentes no asfalto se unem umas às outras através de ligações
muito mais fracas que as ligações covalentes interatômicas. Essas ligações fracas
podem ser dos seguintes tipos: Van der Waals, atrações π- π e pontes de hidrogênio.
As forças de Van der Waals formam ligações muito fracas entre longas cadeias
de alifáticos. Este tipo de ligação depende da quantidade e do tipo de moléculas
alifáticas presentes no asfalto.
As ligações intermoleculares do tipo “atrações π- π” são formadas através da
interação entre elétrons dos anéis aromáticos. Devido ao formato plano dos
aromáticos, as “atrações π- π” formam pilhas de moléculas como mostra a FIG.2.6.
FIG 2.6 – Representação da pilha de aromáticos.
Fonte: JONES (1992)
35
As pontes de hidrogênio ocorrem quando um heteroátomo de uma molécula
interage com um átomo de hidrogênio que está próximo de um heteroátomo de outra
molécula. JONES (1992) ilustra esse tipo de ligação através da FIG 2.7, onde o
grupo ácido carboxílico presente em uma molécula interage com o oxigênio de outra
molécula.
JONES (1992) ressalta que a presença de heteroátomos na molécula de asfalto
torna a molécula polar e, dessa forma, mais propensa a interagir com outras
moléculas.
FIG 2.7 – Representação das pontes de hidrogênio.
Fonte: JONES (1992)
Pode-se dizer que os heteroátomos desempenham um papel crucial nas
propriedades físicas dos cimentos asfálticos e as pontes de hidrogênio são,
provavelmente, as mais importantes ligações intermoleculares.
Estudos realizados por pesquisadores do programa SHRP revelaram que as
moléculas de asfalto podem ser divididas em dois grupos funcionais: polares e
apolares.
JONES (1992) revela que as moléculas polares participam da formação de redes
através das pontes de hidrogênio, sendo responsáveis pelas propriedades elásticas
do asfalto. Já as moléculas apolares, formam o corpo do material no qual a rede
está inserida, contribuindo para a propriedade viscosa do asfalto. Comparando-se o
36
asfalto com um prato de macarronada, as moléculas apolares fariam o papel do
molho, enquanto que as moléculas polares seriam a massa.
A FIG 2.8 mostra como as moléculas polares interagem entre si formando redes
dentro do solvente apolar. Os diferentes tamanhos e formas mostrados na figura
representam a união de moléculas polares que são envolvidas por moléculas
apolares (não representadas na figura). Ressalta-se que as moléculas polares e
apolares formam uma mistura homogênea, sem “ilhas”, indicando que não existe
uma diferença de fases.
Vale a pena lembrar que as ligações entre as moléculas de asfalto são fracas e
estão constantemente sendo quebradas e refeitas. A ação do calor e de tensões
rompe estas ligações, que depois são refeitas com diferentes configurações, o que
pressupõe que o asfalto é um material em constante mudança, ou seja, a cada
aquecimento e resfriamento, ataque químico ou outra ação exterior, o ligante se
modifica e já não é mais o mesmo.
FIG 2.8 - Modelo de asfalto SHRP.
Fonte: JONES (1992)
2.5.2 INTERAÇÕES QUÍMICAS ENTRE O ASFALTO E O AGREGADO
Como visto anteriormente, o asfalto é composto por hidrocarbonetos que contêm
alguns grupos funcionais polares nos quais estão presentes heteroátomos. Já os
agregados possuem uma superfície heterogênea com uma grande variedade de
sítios de diferente composição química e nível de atividade. CURTIS et al. (1993)
37
relataram que os “sítios ativos”, presentes na superfície do agregado, são muitas
vezes dotados de carga elétrica, ou contêm cargas parciais, que atraem e orientam
os grupos polares do asfalto. Nos pontos de contato entre os sítios ativos do
agregado e o ligante, os grupos polares se ligam à superfície através de forças
eletrostáticas, pontes de hidrogênio e forças de Van der Waals. Quando o ligante
entra em contato com a superfície do agregado, ocorre uma competição entre os
compostos polares com diferentes grupos funcionais presentes no asfalto pelos
sítios ativos da superfície do agregado.
CURTIS et al. (1993) constataram que os compostos com grupos funcionais
polares são adsorvidos na superfície do agregado de uma maneira muito mais
efetiva do que os compostos apolares. Dentre estes grupos funcionais polares, os
sulfóxidos, ácidos carboxílicos, bases nitrogenadas e fenóis são mais fortemente
adsorvidos pelos granitos, calcário, arenito e cascalho. Já os compostos menos
polares como as cetonas, e os compostos apolares são muito menos adsorvidos e
praticamente não participam da competição pelos sítios ativos dos agregados.
É importante ressaltar que os sítios ativos da superfície do agregado atraem
tanto os compostos polares dos ligantes quanto a água que é fortemente polar.
Quando o pavimento é submetido à ação da água, estabelece-se uma nova
competição pelos sítios ativos da superfície da pedra entre os compostos orgânicos
polares do asfalto e a água. Após a realização de estudos, CURTIS et al. (1993)
concluíram que os compostos polares com grupos funcionais dos tipos ácido
carboxílico e sulfóxidos são os mais facilmente removidos do agregado em presença
de água. Os compostos com menor polaridade apresentaram uma resistência
intermediária, enquanto que os grupos funcionais com bases nitrogenadas e fenóis
se mostraram os mais resistentes à umidade. Segundo CURTIS et al. (1993), este
grau de resistência dos grupos funcionais à ação da água seguiu a mesma ordem
para todos os tipos de agregados testados.
PETERSEN (2002) mostra na FIG.2.9 representação do rompimento das
ligações entre as moléculas polares do ligante em presença de água.
38
FIG 2.9 – Representação da ligação entre ligante e agregado sendo rompida pela água.
Fonte: PETERSEN (2002)
LITTLE e JONES IV (2003) afirmaram que o modelo de adesão do programa
SHRP conclui que as propriedades dos agregados são mais influentes no processo
de ligação do que as características dos ligantes. A adesão é conseguida,
principalmente, pelos compostos polares do CAP que se ligam aos sítios ativos do
agregado através de forças de atração eletrostática, pontes de hidrogênio e forças
de Van der Waals. Os sulfóxidos e os ácidos carboxílicos são os grupos funcionais
que possuem a maior afinidade pelos agregados, mas, em contrapartida, são os
mais facilmente removidos em presença de água. Os grupos fenóis e as bases
nitrogenadas são os mais efetivos em garantir uma boa adesão. Foi também
verificado que os hidrocarbonetos aromáticos possuem menor afinidade pela
superfície do agregado do que os grupos polares.
PETERSEN (2002), após a realização de estudos sobre a adsorção de asfalto,
apresentou importantes conclusões a respeito dos ácidos carboxílicos presentes no
asfalto. O autor afirmou que o ácido carboxílico pode interferir nas ligações entre as
bases nitrogenadas e a superfície do agregado e entre as ligações dos agentes
químicos melhoradores de adesividade com o agregado.
39
2.6 CARACTERÍSTICAS DO AGREGADO QUE INFLUEM A ADESIVIDADE
2.6.1 QUÍMICAS E GEOLÓGICAS
CURTIS et al. (1993) relataram que a composição química do agregado é muito
mais influente para a adesão e para a sensibilidade à água do que a composição
química do asfalto, exceto quando ocorre falha na coesão.
De maneira genérica, pode-se dizer que a maioria dos agregados apresenta
como compostos predominantes o dióxido de silício (S
i
O
2
), também conhecido como
sílica, e o carbonato de cálcio (CaCO
3
). Aqueles que são constituídos
predominantemente pela sílica são, tradicionalmente, classificados como ácidos,
enquanto que os que possuem o carbonato de cálcio como composto predominante
são ditos básicos. Com relação à afinidade pela água, os agregados hidrofílicos são,
normalmente, de natureza ácida, enquanto que os hidrofóbicos são quimicamente
básicos e apresentam baixo teor de sílica. Na maioria das vezes, os agregados
hidrofóbicos apresentam maior resistência ao descolamento de película de ligante
que os hidrofílicos.
D’ANGELO e ANDERSON (2003) apresentam graficamente as características
de alguns agregados no que se refere ao teor de sílica e de carbonato de cálcio e
sua classificação como ácidos ou básicos (FIG.2.10).
0 100
Mármore
Calcário
Basalto
Dolomita
Arenito
Granito
Quartzito
Teor de Sílica (%)
100
Teor de Carbonato de Cálcio (%)
0
ÁcidoBásico
FIG 2.10 - Teor de sílica e de carbonato de cálcio de agregados.
Fonte: D’ANGELO e ANDERSON (2003)
40
TARRER e WAGH (1991) consideram essa classificação simplista, pois todos os
agregados possuem em sua composição minerais ácidos e básicos. Para esses
autores, um importante fator para a adesão é o teor de sílica (S
i
O
2
). Agregados
básicos (com baixo teor de sílica) apresentam, geralmente, boa adesão ao cimento
asfáltico de petróleo. Isso ocorre devido à adsorção dos grupos funcionais (ácidos
carboxílicos) existentes em moléculas de asfalto para o interior dos agregados
básicos. As cadeias de hidrocarbonetos das moléculas de asfalto permanecem na
parte exterior do agregado modificando a superfície do mesmo e possibilitando ao
asfalto estabelecer uma ligação mesmo em presença de água.
No entanto, LITTLE e JONES IV (2003) afirmam que a elevada resistência ao
descolamento, apresentada por alguns tipos de calcário, é devida à formação de
ligações covalentes insolúveis entre o cálcio da superfície do agregado e os
constituintes do asfalto.
Como explicado anteriormente, CURTIS et al. (1993) não compartilham da
mesma opinião de TARRER e WAGH (1991), pois a conclusão de seus estudos
indicou que os ácidos carboxílicos das moléculas de asfalto, embora sejam
fortemente adsorvidos na superfície do agregado, são facilmente removidos na
presença de água.
Com relação aos agregados silicosos (ácidos), TARRER e WAGH (1991)
relatam que os grupos funcionais (ácidos carboxílicos) presentes no asfalto não
interagem bem com esse tipo de mineral, o que leva ao prejuízo da adesividade.
PINILLA (1965) relata ser bastante conhecido o fato de que os agregados do
tipo ácido têm reduzida aderência com os betumes na presença de água. O autor,
entretanto, considera que uma classificação baseada somente nas propriedades
químicas não tem grande sentido no que concerne à aderência, sendo necessário o
conhecimento da forma como os minerais se encontram na superfície do agregado,
a porosidade, a rugosidade e a distribuição dos componentes ácidos.
LITTLE e JONES IV (2003) acrescentam ainda que superfícies de agregados
ricas em metais alcalinos são mais susceptíveis à problemas de adesividade do que
as ricas em metais alcalino terrosos, pois esses últimos formam sais insolúveis à
água com os ácidos e outros grupos funcionais do ligante.
41
2.6.2 ÁREA SUPERFICIAL E POROSIDADE
YOON e TARRER (1988), ao realizarem estudo com cinco tipos de agregados,
identificaram que a resistência ao descolamento é influenciada pelo grau de ligação
física entre o ligante e o agregado, cujas variáveis diretas são a área superficial, o
volume de poros e o tamanho de poros existentes nos agregados. O estudo mostrou
que, para agregados com propriedades químicas semelhantes, a maior adesividade
foi obtida nos que apresentavam elevada área superficial e diâmetro de poros
suficiente para permitir a penetração do asfalto. Entretanto, YOON e TARRER
(1988) advertem que, embora as propriedades físicas do agregado influenciem na
adesividade, não é possível estabelecer uma forte correlação entre elas e a
resistência ao dano por umidade. Para esses autores as propriedades químicas e
eletroquímicas dos agregados e do asfalto são as que mais exercem influência na
adesividade.
Segundo PINILLA (1965), se a superfície do agregado for muito lisa e de
estrutura quase vítrea, caso de alguns cascalhos silicosos, a aderência que existirá
será quase inteiramente do tipo físico químico e não mecânica. Em contrapartida,
nas superfícies ásperas a aderência mecânica possui papel importante na ligação
entre o CAP e o agregado.
2.6.3 PRESENÇA DE ARGILA E OU MATERIAL PULVERULENTO NA
SUPERFÍCIE DO AGREGADO
Considera-se material pulverulento o que é composto por partículas menores
que 75 µm. A existência desse tipo de material na superfície do agregado pode
ocasionar problemas de adesão entre o ligante e os agregados graúdos e miúdos.
Isso ocorre porque o asfalto tende a recobrir o material pulverulento e não o
agregado, aumentando a probabilidade de haver descolamento entre a película de
ligante e o agregado.
As argilas são constituídas por partículas menores que 2 µm e possuem grande
propensão para adsorver água. Na presença de água algumas destas partículas
tendem a inchar, fenômeno que pode provocar o rompimento do filme de asfalto que
cobre os agregados. Além disso, o argilo mineral pode, em alguns casos, provocar a
42
emulsificação do asfalto.
2.6.4 PRESENÇA DE ÁGUA NA SUPERFÍCIE DO AGREGADO
A presença de água na superfície do agregado é um fator que compromete de
maneira decisiva a adesão com o ligante betuminoso. A água, devido à sua natureza
polar, possui grande afinidade com o agregado e impede o cobrimento efetivo do
mesmo pelo filme de ligante.
PINILLA (1965) afirmou que certos defeitos dos concretos asfálticos a quente
são devidos a deficiências de secagem do agregado pétreo, seja por causa da baixa
temperatura do secador, seja pelo excesso de velocidade de circulação do mesmo.
Realmente, deve-se considerar a água como a chave dos problemas de má
adesividade. A presença de água no agregado, seja por falhas no processo de
secagem do agregado, ou pela posterior infiltração durante a vida de serviço do
pavimento, contribui para a desagregação da mistura.
YOON e TARRER (1988), evidenciaram que, na presença de água, o ácido
carboxílico (R-COOH) se separa no ânion (R-COO
-
) e no próton (H
+
). Esta
separação gera uma polaridade negativa no ligante na região de interface com o
agregado. Como o agregado molhado apresenta carga negativa na sua superfície
ocorre o aparecimento de uma força repulsiva entre os dois materiais, o que
favorece a perda de ligação.
2.7 MECANISMOS DE PERDA DE ADESIVIDADE
Diversos autores descrevem alguns mecanismos que buscam explicar quais as
formas de separação entre o ligante e o agregado em misturas asfálticas. Muitas
vezes estes mecanismos ocorrem simultaneamente, sendo impossível distinguir qual
foi o preponderante.
2.7.1 DESPRENDIMENTO
O desprendimento se caracteriza pela separação entre o filme de asfalto e a
43
superfície do agregado, ocasionada pela ação de uma fina película de água sem que
tenha havido ruptura do filme de ligante. Nesse caso, existia água na superfície do
agregado por ocasião da mistura com o ligante. É importante ressaltar que vários
fatores estão envolvidos no processo de desprendimento. MAJIDZADEH e
BROVOLD (1968) verificaram que para uma boa adesão é necessário que o asfalto
possua habilidade para “molhar” o agregado. A capacidade para humectar o
agregado aumenta à medida que a tensão superficial do líquido e a energia livre do
sistema diminuem. Num sistema trifásico constituído por água, ligante e agregado
haverá uma competição entre a água e o ligante na tentativa de envolver o sólido.
Neste caso, a água reduz mais a energia livre do sistema do que o ligante asfáltico,
o que significa que a superfície do agregado terá uma maior preferência pela água
que pelo asfalto. Além disso, estudos mostraram que a maioria dos asfaltos possui
baixa polaridade e que a ligação destes com o agregado se dá através de ligações
fracas. Em contrapartida, a água é fortemente polar e pode substituir o ligante na
interface asfalto-agregado.
2.7.2 DESLOCAMENTO
O deslocamento difere do desprendimento no que se refere à existência de
fissura ou falha da película de ligante que envolve o agregado. Essa fissura ou falha
pode ser devido a um incompleto revestimento da superfície do agregado ou pela
ruptura da película de ligante nas arestas do agregado. O processo de
deslocamento ocorre devido à mudança no pH da água da superfície do agregado
que infiltrou através das fissuras. Essa mudança altera o tipo de grupos polares
adsorvidos e seu estado de ionização gerando o acúmulo de cargas elétricas
negativas nas superfícies do agregado e do ligante. A movimentação para atingir o
equilíbrio interno atrai mais água e acaba por conduzir a uma separação física entre
o ligante e o agregado (TARRER e WAGH, 1991).
2.7.3 EMULSIFICAÇÃO ESPONTÂNEA
A emulsificação espontânea é uma emulsão inversa de gotas de água no
cimento asfáltico que pode ocorrer durante a vida de serviço de um revestimento
44
asfáltico. FROMM (1974) observou que a emulsificação espontânea ocorre quando o
filme de asfalto está imerso em água e que o grau de emulsificação depende da
natureza do asfalto e da presença de aditivos, tais como agentes melhoradores de
adesividade e/ou argila. Alguns autores sugerem que a presença de aditivos
melhoradores de adesividade pode agravar o processo de emulsificação
espontânea. Entretanto, LITTLE e JONES IV (2003) sugeriram que os aditivos
comerciais melhoradores de adesividade, que são compostos orgânicos à base de
aminas, são quimicamente diferentes dos emulsificantes catiônicos de asfalto e,
dessa forma, não seria possível que esses agentes funcionassem como
emulsificantes para a formação de uma emulsão asfáltica convencional.
KIGGUNDU
2
(1986) apud LITTLE e JONES IV (2003) demonstrou, ainda, que o grau
de emulsificação é dependente da natureza e da viscosidade do asfalto.
2.7.4 PRESSÃO NOS POROS
Esse mecanismo de perda de adesividade ocorre quando há o aprisionamento
de água nos vazios da mistura asfáltica. Como a água não pode “escapar” ela acaba
por provocar, devido à ação do tráfego, um aumento de pressão que pode ocasionar
a separação entre o filme de asfalto e a superfície do agregado. A pressão nos
poros também pode levar ao surgimento e ao crescimento de micro-fissuras no
mástique, fator que pode comprometer a coesão da mistura.
TERREL e AL-SWAILMI (1994) apresentaram o conceito de índice de vazios
péssimo (FIG.2.11), uma faixa de valores de percentagem de vazios na qual a
mistura asfáltica sofreria o maior dano por umidade. Misturas com baixo volume de
vazios, em torno de 6%, que são praticamente impermeáveis, são pouco afetadas
pela água. Misturas com volume de vazios acima de um certo valor de referência,
em torno de 15%, que permitem uma drenagem livre da água, também não
apresentariam significativo dano por umidade. Entre estes dois extremos estaria o
índice de vazios péssimo, faixa de vazios que torna possível o acesso de água, mas
não permite sua livre drenagem.
2
KIGGUNDU, B.M.; Effects of Submergence in Distilled Water on the Surface Coloration of Asphalt.
Unpublished Data, NMERI, 1986.
45
FIG 2.11 - Relação entre resistência e percentagem de vazios.
Fonte: TERREL e AL-SWAILMI (1994)
2.7.5 LAVAGEM HIDRÁULICA
A lavagem hidráulica ocorre na superfície do revestimento e é causada pela
ação dos pneus dos veículos quando a mistura asfáltica está saturada.
KINGGUNDU e ROBERTS (1988) verificaram que, na lavagem hidráulica, o asfalto
é deslocado da superfície do agregado e que a presença de poeira na pista pode
aumentar a abrasão entre o pneu e a superfície da camada.
Os fenômenos da osmose e de arrancamento também têm sido sugeridos como
possíveis mecanismos de descolamento relacionados à lavagem hidráulica (FROMM
,1974 ). A osmose ocorre quando há a existência de sais ou soluções de sais nos
poros dos agregados, que acabam por criar um gradiente de pressão osmótica que
suga a água através da película de asfalto. Existem fatores que dão suporte a essa
teoria, tais como: alguns ligantes são tratados com compostos cáusticos durante sua
fabricação; alguns agregados possuem sais em sua composição; e as películas de
asfalto são permeáveis.
46
2.7.6 PH DA ÁGUA
Várias pesquisas revelaram que a aderência entre o ligante e o agregado é
influenciada pelo pH da água da chuva que entra em contato com a mistura
betuminosa.
KINGGUNDU e ROBERTS (1988) relataram que FEHSENFELD
3
et al. (sem
data) observaram que o pH da água afeta o valor do ângulo de contato e das
características de envolvimento do ligante na superfície do agregado.
YOON
4
(1987) apud LITTLE e JONES IV (2003) verificou que a porcentagem de
área de agregado recoberta por ligante após ensaio de fervura diminui à medida que
o pH da água aumenta.
2.8 INTERAÇÕES ASFALTO-AGREGADO
2.8.1 TEORIAS DA ADESÃO
O cimento asfáltico e os agregados são os dois principais componentes das
misturas asfálticas. A interação e a forma de ligação entre estes dois materiais é
afetada por inúmeros fatores.
TERREL e SHUTE
5
(1989) apud TERREL e AL-SWAILMI (1994) citaram alguns
fatores que afetam a adesão entre o ligante e o agregado.
• Tensão superficial do cimento asfáltico
• Composição química do asfalto e do agregado
• Viscosidade do asfalto
• Textura superficial do agregado
• Porosidade do agregado
• Limpeza do agregado
3
FEHSENFELD, F.M; KRIECH, A.J.; The Effect of Plant Design Changes on Hot Mix Asphalt. Heritage
Research Group; sem data.
4
YOON, H.J.; Interface Phenomenon and Surfactants in Asphalt Paving Materials. Dissertation,
Auburn University; 1987.
5
TERREL , R.L.; SHUTE, J.W.; Summary Report on Water Sensitivity. SHRP-A/IR-89-003, Strategic
Highway Research Program, National Research Council, Washington, D.C.; 1989.
47
• Presença de água no agregado no momento da mistura com o asfalto
• Temperatura do agregado no momento da mistura com o asfalto
TERREL e SHUTE (1989) apud TERREL e AL-SWAILMI (1994) descrevem,
ainda, quatro teorias de adesão que são fortemente influenciadas pelos fatores
citados anteriormente. Segundo estes autores as quatro teorias adesão mecânica,
reação química, orientação molecular e energia superficial ocorrem ao mesmo
tempo para estabelecer uma maior ou menor adesão entre o par ligante-agregado.
São sucintamente:
a. Adesão Mecânica - Trata-se de uma forma de adesão física relacionada,
principalmente, às propriedades físicas das partículas do agregado dentre as quais
pode-se citar textura e área superficial, porosidade, tamanho, forma e
angularidade. Em geral, quanto maior a porosidade do agregado maior será a
penetração do ligante na superfície do mesmo, auxiliando, dessa forma, a aumentar
a adesão.
b. Reações Químicas – Muitas pesquisas concluíram que a adesão do ligante
com agregados básicos é melhor do que a com agregados ácidos. Como o ligante
possui características ácidas, a reação química com agregados básicos forma
compostos insolúveis a água, fator que melhora a adesividade. Entretanto, cabe
ressaltar, que inúmeras misturas consideradas aceitáveis do ponto de vista da
adesão foram produzidas com diferentes tipos de agregados ácidos.
c. Energia Superficial – De forma simplificada, essa teoria é utilizada para
explicar a capacidade que o agregado possui de ser “molhado” pelo asfalto e pela
água. De maneira geral, a água possui uma capacidade maior para molhar o
agregado, pois apresenta menor viscosidade e menor tensão superficial do que o
ligante. LITTLE e JONES IV (2003) citaram ainda que a redução da energia
superficial do agregado facilita a adesão com o ligante.
d. Orientação Molecular – Essa teoria sugere que moléculas de asfalto se
alinham com cargas elétricas existentes na superfície dos agregados. LITTLE e
JONES IV (2003) consideram que essa teoria está intimamente ligada com a teoria
da energia superficial, pois as duas levam em consideração a estrutura das
moléculas de asfalto na interface asfalto-agregado, além de considerar que a
adesão é facilitada pela redução da energia superficial do agregado.
48
2.8.2 TEORIAS DA COESÃO
TERREL e AL-SWAILMI (1994) constataram que, em misturas asfálticas
compactadas, a coesão pode ser descrita como a característica responsável pela
integridade global do material quando submetido a carregamento. Em uma escala
pequena, a coesão pode ser considerada a deformação ou a resistência à
deformação sob carregamento que ocorre no filme de asfalto que envolve as
partículas do agregado.
A reologia do sistema asfalto - fíler influencia, fortemente, a coesão que pode ser
mensurada indiretamente através dos ensaios de estabilidade Marshall, resistência à
tração por compressão diametral e módulo de resiliência.
A coesão pode ser afetada pela presença de água que tende a diminuir a
resistência coesiva da mistura.
SCHMIDT e GRAF (1972) mostraram que misturas asfálticas têm o valor do
módulo de resiliência diminuído em torno de 50% quando submetidas a saturação
em relação às não saturadas e que essa perda continua com o passar do tempo de
imersão em água. Estes autores mostraram também que, após secagem, o módulo
de resiliência é restabelecido aos níveis iniciais (FIG.2.12).
FIG 2.12 - Evolução do módulo de resiliência em diferentes níveis de saturação.
Fonte: SCHMIDT e GRAF (1972)
49
2.8.3 TEORIAS COMBINADAS
KINGGUNDU e ROBERTS (1988) concluíram que existe relação entre as
diversas teorias de adesão e coesão e os mecanismos de perda de adesividade em
misturas asfálticas. Segundo estes pesquisadores, o processo de dano por umidade
é atribuído a mais de uma teoria ao mesmo tempo, ou seja, as falhas na adesão e
na coesão são o resultado de vários fatores que agem em conjunto. Como exemplo
os autores citaram que o desprendimento pode ser explicado pelos aspectos físicos
e químicos da teoria da energia superficial tão bem quanto pelos aspectos físicos da
teoria da adesão mecânica. Já o mecanismo conhecido como “pH da água” têm
relação com a teoria da reação química e com os aspectos físicos e químicos da
teoria da energia superficial.
2.8.4 FALHA NA ADESÃO E NA COESÃO
Segundo LITTLE e JONES IV (2003), o dano por umidade em misturas asfálticas
pode ocorrer no interior do mástique (fratura de coesão) ou na interface mástique
agregado (falha na adesão). A ocorrência ou não de falha na coesão ou na adesão
depende da natureza do mástique e da espessura do filme de ligante ou mástique
que recobre os agregados graúdos e miúdos. Misturas asfálticas com filme de
ligante muito fino apresentam, preferencialmente, ruptura na ligação adesiva
enquanto que aquelas que apresentam filme de asfalto ou mástique mais espessos
falham na coesão. A FIG.2.13 mostra um gráfico da variação da resistência coesiva
e adesiva em função da espessura do filme de ligante. Nesta figura pode-se
observar a existência de um ponto de interseção entre as duas curvas que diferencia
esse dois tipos de falha na adesividade. Para espessuras menores que a referente a
esse ponto de interseção o dano por umidade se daria, primeiramente, na adesão
enquanto que para espessuras maiores a falha na coesão seria determinante. Esse
ponto varia de acordo com a natureza do asfalto (ou mástique), a taxa de
carregamento e a temperatura do ensaio.
50
FIG 2.13 - Gráfico de resistência coesiva e adesiva por espessura de filme de ligante.
Fonte: LITTLE e JONES IV (2003)
2.9 TRATAMENTOS PARA MELHORIA DA ADESIVIDADE
2.9.1 DOPES
Dope é a denominação corrente no meio técnico de pavimentação para os
agentes melhoradores de adesividade que são substâncias tensoativas catiônicas,
na maioria das vezes, aminas.
As aminas são uma classe de compostos químicos
orgânicos azotados
derivados do
amoníaco (NH3) e que resultam da substituição parcial ou total dos
hidrogênios da molécula por grupos hidrocarbônicos (radicais alquilo ou arilo,
frequentemente abreviados pela letra R também denominados hidrocarbonetos). A
substituição de um, dois ou três hidrogênios dá origem, respectivamente, a aminas
primárias (R-NH2), secundárias (R1R2NH) ou terciárias (R1R2R3N). A FIG.2.14
representa esquematicamente uma amina primária.
51
FIG 2.14 - Amina primária.
MARTINHO (1992) relatou que tantos os agregados ácidos como os básicos
apresentam em suas superfícies ampla distribuição de cargas positivas e negativas,
mas de forma desbalanceada em função de sua natureza; assim sendo, os
agregados ácidos constituídos fundamentalmente por silicatos, devido ao seu alto
teor de oxigênio, têm forte preponderância de pontos negativos em sua superfície,
enquanto os agregados básicos constituídos fundamentalmente pelos carbonatos,
possuem preponderância de pontos positivos em sua superfície.
A adição do dope (composto com cabeça polar positiva) no cimento asfáltico
melhora a adesão entre o ligante e o agregado ácido (com preponderância absoluta
de cargas negativas). Esse aumento da adesão se dá através da forte atração entre
os dois componentes de polaridades opostas e da conseqüente formação de
ligações químicas iônicas e pontes de hidrogênio. AL-OHALY e TERREL
6
(1989)
apud TERREL e AL-SWAILMI (1994) mostram na FIG.2.15 um esquema da atração
das aminas pela superfície do agregado.
FIG 2.15 - Atração dos compostos polares do aditivo.
Fonte: AL-OHALY e TERREL (1989) apud TERREL e AL-SWAILMI (1994)
6
AL-OHALY, A.A.; TERREL, R.L..; Effects of microwave heating on adhesion and moisture damage of
asphalt mixtures. Transportation Research Record 1171; 1989.
52
TARRER e WAGH (1991) comentam que as propriedades físicas das aminas
dependem do tamanho e da natureza do grupo hidrocarbônico, enquanto que as
propriedades químicas variam de acordo com o número do grupo de aminas (cabeça
polar) e com a posição que estes grupos ocupam na molécula. Os mesmos autores
acrescentaram, ainda, que o balanço entre o comprimento da cadeia de
hidrocarbonetos e o número de grupos de aminas tem forte influência no poder de
melhoria da adesão. O melhor desempenho se dá quando as moléculas possuem
cadeias de hidrocarbonetos com 14 a 18 átomos de carbono e um ou dois grupos
amínicos.
Segundo TARRER e WAGH (1991) as aminas formam uma forte, e às vezes
permanente, ligação química com a sílica presente na superfície do agregado, capaz
de resistir à ação da água. Essa ligação gera uma melhoria na adesão, pois a longa
cadeia de hidrocarbonetos da amina permanecerá dentro do ligante funcionando
como uma ponte entre o agregado e o cimento asfáltico. LOGARAJ (2002)
apresenta na FIG.2.16 um esquema de ligação química entre a superfície do
agregado ácido e a amina.
FIG 2.16 - Ligação entre amina e agregado ácido.
Fonte: LOGARAJ (2002)
TARRER e WAGH (1991) verificaram que os componentes ácidos do cimento
asfáltico podem reagir com as aminas. Estas reações são muito lentas a baixas
temperaturas (< 100 °C), mas podem ser aceleradas a temperaturas mais elevadas.
53
Segundo os autores, as reações iniciais produzem sais que ainda possuem atividade
como agentes melhoradores de adesividade, mas o prolongamento do período de
estocagem pode provocar reações que resultam em compostos inertes. A 120 °C
estima-se que 50% da amina fique inativa em 24 horas.
Entretanto, EPPS et al. (2003) concluíram que as propriedades do cimento
asfáltico “dopado” dependem da composição química do asfalto, da composição
química do dope, da concentração de dope no ligante, do tipo de dispersante
utilizado com o agente melhorador de adesividade e, em alguns casos, da
temperatura e do tempo de estocagem. Alguns dopes de baixa efetividade usam
óleos como agentes de dispersão, já os dopes de elevado desempenho utilizam uma
pequena quantidade de dispersante.
ANDERSON
7
et al. (1982) apud EPPS et al. (2003) apresentaram resultados de
ensaios de viscosidade absoluta a 60 °C realizados em ligantes dopados após
envelhecimento (TAB.2.1).
TAB 2.1 - Viscosidade a 60 °C em ligantes "dopados" após envelhecimento.
Viscosidade Absoluta a 60
o
C (poise)
Asfalto Sem aditivo Aditivo A Aditivo B
A 3680 3570 3220
B 5770 5160 4620
C 4070 3660 3390
Fonte: ANDERSON et al. (1982) apud EPPS et al. (2003)
Os autores relatam que o valor da viscosidade das amostras dopadas foi menor
que o valor de viscosidade das amostras sem aditivos e que essa tendência se
verificou também nas amostras envelhecidas. Entretanto, a razão entre as
viscosidades após o envelhecimento e antes do envelhecimento para as amostras
dopadas foi maior que a observada para o CAP puro indicando que o grau de
envelhecimento das misturas dopadas foi maior do que o observado para a amostra
virgem.
7
ANDERSON, D.A.; DUCKATZ, E.L.; PETERSEN, J.C.; The Effect of Anti-Strip Additives on the
Properties of Asphalt Cement; Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, Vol.51, pp.
298-316; 1982.
54
PETERSEN (2002) afirmou ainda que, em baixas concentrações, os dopes
podem reagir com os ácidos carboxílicos presentes no ligante criando uma ligação
susceptível à umidade.
2.9.2 CAL
Diversos pesquisadores em diferentes trabalhos relataram que a adição de cal
hidratada [ Ca(OH)
2
] melhora a adesividade em misturas asfálticas.
MOURA (2001), após a realização de diversos ensaios com quatro tipos de
ligantes e dois aditivos melhoradores de adesividade, sendo um deles uma cal
hidratada, constatou que a adição de 2% de cal imprimiu às misturas asfálticas
características de melhora na propriedade da adesividade ligante asfáltico agregado.
EPPS et al. (2003) afirmaram, com base em pesquisas, que a ocorrência de
reações químicas entre a cal e vários cimentos asfálticos contribui para a redução do
descolamento nas misturas asfálticas. Além disso, a cal hidratada reage
pozolanicamente com a argila eventualmente presente na superfície dos agregados
impedindo que ocorra a emulsificação do asfalto, fator que poderia comprometer a
adesividade.
Os mesmos autores verificaram que a cal hidratada, produto alcalino, ao recobrir
a superfície dos agregados ácidos, melhora as condições para uma ligação mais
efetiva entre o par ligante-agregado.
LITTLE e EPPS (2001) concluíram que, além da melhoria na adesividade, a
adição de cal gera outros efeitos benéficos nas misturas asfálticas a quente. A cal
hidratada age como fíler mineral, enrijecendo o ligante e a mistura asfáltica. Em
condições de baixas temperaturas, a cal melhora a resistência ao crescimento de
fissuras. Adicionalmente, a cal interage com os produtos da oxidação reduzindo
seus efeitos deletérios e altera as propriedades plásticas da argila aumentando a
resistência à ação da água e a durabilidade das misturas asfálticas.
PETERSEN (2002) observou, além dos efeitos já apresentados, que a cal
neutraliza grupos de ácidos carboxílicos do ligante que impedem a ligação de bases
nitrogenadas com a superfície dos agregados. Dessa forma, a cal contribui para a
formação de ligações mais resistentes à ação da água entre a superfície do
agregado e o CAP.
55
2.10 METODOLOGIAS DE AVALIAÇÃO DA ADESIVIDADE
2.10.1 INTRODUÇÃO
Neste ítem são listados e descritos, de forma resumida, alguns métodos de
avaliação de adesividade existentes e utilizados em diversos países.
Estes ensaios buscam identificar problemas de adesividade entre o ligante e o
agregado em misturas asfálticas, tendo como objetivo prever problemas que possam
ocorrer durante a vida útil do revestimento.
De maneira geral, as metodologias podem ser divididas em dois grupos. No
primeiro grupo enquadram-se os ensaios que utilizam misturas “soltas” ou “não
compactadas”, enquanto no segundo grupo encontram-se os procedimentos que
utilizam corpos-de-prova compactados.
2.10.2 AVALIAÇÃO DA ADESIVIDADE EM MISTURAS NÃO COMPACTADAS
Esse tipo de avaliação é realizado, na maioria das vezes, com agregados
revestidos por uma película de ligante na presença de água. Nestes métodos a
avaliação da adesividade é feita, normalmente, de forma visual e consiste,
basicamente, na quantificação, por parte do laboratorista, da porcentagem de área
superficial do agregado que ficou descoberta de ligante após a realização do ensaio.
A facilidade de execução, o baixo custo de equipamentos e a simplicidade de
procedimentos são vantagens destes métodos de avaliação. Em contrapartida, a
grande desvantagem está no fato dessas metodologias não serem capazes de
reproduzir a ação do tráfego e do mecanismo de pressão nos poros que acontecem
em campo.
SOLAIMANIAN et al.(2003) concluíram que esses tipos de ensaios são usados
de maneira mais eficaz para comparações entre diferentes sistemas ligante-
agregado em termos de compatibilidade, força de adesão e deslocamento do filme
de ligante na superfície do agregado. Misturas que são reprovadas nesses ensaios
podem apresentar problemas de adesividade e devem ser evitadas. Bons
resultados, entretanto, não garantem efetividade em campo.
56
São relatados a seguir alguns desses procedimentos.
2.10.2.1 AGREGADO GRAÚDO – ADESIVIDADE A LIGANTE BETUMINOSO
(DNER- ME 78/94)
A adesividade é verificada nesse método através da imersão de uma quantidade
de agregado graúdo (fração compreendida entre as peneiras de aberturas 19,1mm e
12,7mm) revestida por uma película de cimento asfáltico em um recipiente com água
destilada a 40 °C por um período de 72 horas.
Separa-se uma amostra de 500 g de agregados, previamente lavados, que
devem ser colocados em estufa na temperatura de 120 °C por duas horas.
Com a amostra preparada, faz-se a mistura com o CAP pré-aquecido. A
quantidade de CAP para o completo envolvimento dos agregados é de cerca de
17,5g. O resultado do ensaio é feito de forma visual e pode ser satisfatório, caso não
haja descobrimento do agregado, ou não satisfatório em caso contrário.
2.10.2.2 DETERMINAÇÃO EXPEDITA DA RESISTÊNCIA À ÁGUA SOBRE
AGREGADOS GRAÚDOS (ABNT NBR 14329)
Basicamente, este método consiste em avaliar a adesividade através da imersão
de partículas de agregado graúdo revestidos por ligante betuminoso em água em
ebulição por um período de 3 minutos.
A amostra é condicionada em um cesto metálico e, após o ensaio, é realizada
uma avaliação visual da porcentagem de área superficial do agregado que ficou
descoberta.
O resultado qualitativo classifica a adesividade em boa, satisfatória, regular ou
má.
Uma vantagem desse método é a velocidade de execução do ensaio, o que o
torna facilmente aplicável em campo, particularmente para uma verificação inicial e
expedita da compatibilidade entre o ligante betuminoso e o agregado disponível.
57
2.10.2.3 DETERMINATION OF METHYLENE BLUE ADSORPTION VALUE OF
MINERAL AGGREGATE LILLERS AND FINES
Esse método de ensaio, que foi desenvolvido inicialmente na França e depois
recomendado pela International Slurry Seal Association (ISSA), é usado para medir
a quantidade de argila do grupo mineral montmorilonita, matéria orgânica e hidróxido
de ferro presente no fíler. A presença destes materiais indica que existe uma grande
possibilidade de problemas futuros com relação à adesividade.
No teste, o azul de metileno é dissolvido em água destilada numa concentração
determinada. Uma quantidade conhecida de finos é dispersa e agitada em um outro
recipiente com água destilada. Gotas da solução de azul de metileno são
adicionadas, uma de cada vez, ao recipiente com os finos dispersos que permanece
em constante agitação. Após a adição de cada gota da solução de azul de metileno,
uma gota da dispersão de finos é retirada e depositada em papel filtro. O teste
continua até que se forme um halo de luz azul ao redor da gota sobre o papel filtro.
A absorção do azul de metileno pela argila presente no agregado é usada para
determinar a quantidade de argila do grupo mineral montmorilonita presente na
amostra. Quanto maior for a absorção de azul de metileno, maior será a presença de
argilas prejudiciais.
SOLAIMANIAN et al.(2003) relatam que este teste está documentado no
Technical Bulletin 145 ISSA (1989) e que pesquisas indicaram que corpos-de-prova
que utilizaram fíler com elevados valores de absorção de azul de metileno
apresentaram baixos índices de razão de resistência à tração após ensaio AASHTO
T-283.
No Brasil este ensaio está documentado pela norma NBR 14949 referente à
caracterização da fração fina por meio da absorção de azul-de-metileno para
microrrevestimentos asfálticos.
2.10.2.4 FILM STRIPPING TEST (CALIFORNIA TEST 302)
Nesse método de ensaio, normatizado pelo DEPARTMENT OF
TRANSPORTATION CALIFORNIA (1999), 60 gramas de agregado passante na
peneira de abertura igual a 9,5 mm e retido na peneira de abertura de 2,36 mm são
58
recobertos com ligante e colocados em uma estufa a 60 °C por um período de 15 a
18 horas. Em seguida, a amostra é resfriada à temperatura ambiente em um frasco
com cerca de 175 ml de água destilada. O frasco é tampado e é posicionado em um
aparelho (FIG.2.17) que executa 33 ±2 rpm por 15 minutos. Após esse período, a
amostra é retirada e a porcentagem de área do agregado que ficou descoberta é
avaliada quando a amostra é observada sob uma luz fluorescente.
FIG 2.17 – Aparelho California Test 302
Fonte: DEPARTMENT OF TRANSPORTATION (1999)
2.10.2.5 COATING AND STRIPPING OF BITUMEN-AGGREGATE MIXTURES
(AASHTO T182)
Esse ensaio consiste em submeter 100g de agregado (passante na peneira 3/8”
e retida na peneira 1/4"), previamente lavado e seco em estufa, recoberto por uma
película de ligante, após um período de cura de duas horas a 60 °C, a um banho de
água destilada a 25 °C por um período de 16 a 18 horas. O resultado do ensaio é
feito de forma visual e a adesividade é considerada satisfatória quando menos de
5% da área superficial do agregado ficar descoberta após o ensaio.
2.10.2.6 DYNAMIC IMERSION TEST
SOLAIMANIAN et al.(2003) relatam que o teste de imersão dinâmico não foi
normatizado e seu uso é pouco difundido. Esse teste é usado para acelerar o efeito
do stripping e para isso a amostra é submetida a quatro horas de agitação. A
59
preparação da amostra é igual à preconizada pela AASHTO T182.
2.10.2.7 AGREGADO – ADESIVIDADE A LIGANTE BETUMINOSO (DNER-ME –
79/94)
O procedimento se refere à avaliação de adesividade entre o ligante betuminoso
e o agregado miúdo, compreendido entre as peneiras 0,59 mm e 0,21 mm de
diâmetro.
O ensaio consiste em submeter a amostra recoberta com ligante a banhos de
água destilada com diferentes concentrações de carbonato de sódio. São usados
números de 0 a 9 para identificar cada um dos banhos. O zero se refere a água
destilada, o número 1 representa uma concentração de 0,41 g de carbonato de
sódio por litro de água e o número nove traduz a concentração máxima que é de 106
g de carbonato de sódio por litro de água. Entre 1 e 9 a concentração dobra a cada
número. O número do banho no qual a amostra fica descoberta expressa o conceito
da adesividade de acordo com o seguinte: 0-má; 1 a 3–satisfatória; 4 a 9–boa;
10–ótima. O número 10 será atribuído quando não ocorrer o descobrimento do
agregado em nenhum dos banhos.
No meio técnico internacional esse ensaio é conhecido como Chemical
Immersion Test.
2.10.2.8 SURFACE REACTION TEST
Esse teste é baseado no princípio de que minerais de calcário ou silício reagem
com um reagente apropriado gerando um gás como produto da reação química.
Este gás, dentro de um recipiente lacrado, gera um aumento de pressão
proporcional à área do mineral exposto ao reagente (SOLAIMANIAN et al, 2003)
O ensaio é realizado após a mistura asfalto-agregado ter sido submetida aos
efeitos de stripping pela ação da água. Quanto maior a área superficial de agregado
descoberta pelo ligante, maior a diferença de pressão medida pelo dispositivo de
ensaio. Como vantagens desse método de ensaio podem-se destacar a simplicidade
e o pouco tempo necessário para a realização do procedimento. A necessidade do
uso de ácidos tóxicos e corrosivos como reagentes é apontada como uma
60
desvantagem do método.
2.10.2.9 TEXAS BOILING TEST
O procedimento determina que a mistura agregado-ligante seja colocada em um
banho em ebulição e que permaneça nessas condições por 10 minutos. Após este
período a amostra é deixada à temperatura ambiente para resfriamento. Em
seguida, a água é drenada e a mistura é colocada em papel toalha para secagem. É
realizada em seguida a avaliação visual da amostra para determinação qualitativa da
adesividade.
2.10.2.10 NET ADSORTION TEST
Conhecido como NAT, esse ensaio foi desenvolvido na década de 90 dentro do
programa SHRP e está documentado por CURTIS et al.(1993) no documento
intitulado SHRP Report A-341. O teste compreende duas etapas.
Na primeira etapa, o asfalto é adsorvido pelo agregado de uma solução de
tolueno. A concentração de asfalto na solução de tolueno é de 0,6 g/l. O asfalto
utilizado deve ser previamente submetido ao condicionamento da estufa RTFOT
(Rolling Thin Film Oven Test) à temperatura de 163 °C por um período de 5 horas.
Essa etapa de adsorção dura 7 horas. A quantidade de asfalto restante na solução
é medida e a quantidade de asfalto que foi adsorvida pelo agregado é calculada.
Na segunda etapa é adicionada uma pequena quantidade de água ao sistema e
parte do ligante asfáltico é removida da superfície do agregado. Essa fase dura 2
horas. A quantidade de asfalto presente na solução é então medida e a quantidade
de asfalto que permaneceu no agregado é calculada.
A quantidade de asfalto que, após o ensaio, continuou adsorvida na superfície
do agregado é o valor de adsorção que exprime o resultado do teste.
Esse ensaio possibilita a comparação direta da afinidade entre diferentes pares
de ligante-agregado.
Com base na realização desse ensaio com vários agregados e ligantes, CURTIS
et al.(1993) conseguiram determinar os grupos funcionais do CAP mais facilmente
adsorvidos e também aqueles que, em presença de água, eram prontamente
61
removidos da superfície do agregado.
2.10.2.11 MÉTODO DA ENERGIA SUPERFICIAL LIVRE
Nos últimos anos, pesquisadores vêm realizando estudos no sentido de
estabelecer uma correlação entre energia superficial livre e a adesividade entre o
ligante e o agregado.
SOLAIMANIAN et al.(2003) constataram que o princípio pelo qual se usa o
conceito de energia superficial livre é de que a coesão do asfalto e a adesão entre o
ligante e o agregado estão relacionados com a energia superficial livre do asfalto e
do agregado. LITTLE e JONES (2003) relataram que a adesão entre o ligante e o
agregado é facilitada pela redução da energia superficial livre do agregado.
Pesquisadores da Texas A&M University demonstraram a efetividade desse conceito
usando três tipos diferentes de agregado e dois ligantes do programa SHRP. A
deformação permanente em corpos-de-prova de misturas compactadas em
laboratório se correlacionou bem com os valores de energia superficial livre dos
asfaltos e agregados, usados na pesquisa na condição seca e molhada.
A energia superficial livre do asfalto é determinada através do procedimento
conhecido como Wilhelmy Plate Test. Nesse ensaio, o ângulo de contato dinâmico
entre o asfalto e um solvente é medido.
Para o agregado a energia superficial livre é medida por meio de um dispositivo
desenvolvido pela Texas A&M University conhecido como Universal Sorption Device.
2.10.2.12 PNEUMATIC PULL-OFF TEST
SOLAIMANIAN et al.(2003) explica que o procedimento experimental desse
ensaio mede a tensão e a força de ligação de um cimento asfáltico aplicado sobre
uma placa de vidro em função do tempo de exposição à ação da água. Uma amostra
de ligante, com 1% em peso de grânulos de vidro, é aplicada sobre um disco poroso
que é pressionado contra uma placa de vidro. A finalidade dos grânulos de vidro é
controlar a espessura do filme de asfalto. O resultado do ensaio é a pressão
necessária para descolar a amostra a uma temperatura de 25 °C.
Testes realizados com esse equipamento (FIG.2.18) indicaram, como já era
62
esperado, que o tempo de exposição da amostra à ação da água é fator decisivo
para a adesividade em misturas asfálticas.
FIG 2.18 – Vista do Equipamento Pneumatic Pull-Off Test
2.10.3 AVALIAÇÃO DA ADESIVIDADE EM MISTURAS COMPACTADAS
Esses métodos utilizam corpos-de-prova moldados em laboratório ou extraídos
de pistas. Normalmente os corpos-de-prova sofrem algum tipo de condicionamento e
são então submetidos a diferentes ensaios. Os resultados são, quase sempre,
expressos através da razão entre os valores obtidos entre as amostras que sofreram
condicionamento e as amostras virgens.
2.10.3.1 EFFECT OF WATER ON COMPRESSIVE STRENGTH OF COMPACTED
BITUMINOUS MIXTURES (ASTM D1075)
Nesse ensaio calcula-se a perda de resistência à compressão simples devido à
ação da água em amostras de misturas asfálticas compactadas. O procedimento
também é normatizado pela AASHTO T 165.
O procedimento consiste em moldar 6 corpos-de-prova e dividi-los em dois
grupos.
O primeiro grupo, após moldado, deve permanecer à temperatura de 25
o
C por
um período de 4 horas, sendo depois submetido ao ensaio de compressão axial
simples com deformação vertical uniforme de 0,05 mm/min.mm.
O segundo grupo deve ser imerso em banho d’água a 49
o
C por 4 dias, sendo
depois transferido para um banho d’água a 25
o
C por 2 horas. Realiza-se então o
63
ensaio de compressão axial simples.
O método descreve ainda uma alternativa para o segundo grupo que consiste
em substituir o primeiro banho por outro a 60
o
C durante 24 horas, reduzindo-se,
dessa forma, o tempo necessário para realização do ensaio.
Calcula-se, finalmente, o índice de resistência à compressão retida dividindo-se
a média dos valores obtidos para o segundo grupo pela média dos referentes ao
primeiro grupo.
Adota-se, normalmente, um valor de referência mínimo de 70% para o índice de
resistência à compressão.
A falta de controle do volume de vazios das amostras e o tempo necessário para
a realização do ensaio (4 dias) são desvantagens do método apontadas por diversos
autores.
2.10.3.2 ENSAIO LOTTMAN ORIGINAL
Desenvolvido por Robert P. Lottman na Universidade de Idaho no final da
década de 1970, o ensaio Lottman tem por finalidade avaliar a adesividade de
misturas asfálticas compactadas submetendo corpos-de-prova à saturação e a ciclos
térmicos.
O método foi testado por Lottman através da avaliação em campo e laboratório
de trechos de rodovias em 8 estados americanos durante um período de 5 anos.
LOTTMAN (1982) descreve esse estudo no documento intitulado “Predicting
Moisture-Induced Damage to Asphalt Concrete – Field Evaluation” (NCHRP-246/82),
concluindo que o ensaio foi capaz de prever, de maneira satisfatória, problemas de
má adesividade que ocorreram em campo.
O procedimento Lottman original consiste em moldar nove corpos-de-prova
Marshall, com o volume de vazios igual ao empregado em campo, e dividi-los em
três grupos.
O primeiro grupo é ensaiado sem condicionamento (virgem).
O segundo grupo é imerso em água destilada e é submetido a um vácuo de 660
mm de Hg pelo período de 30 minutos para saturação. Em seguida, as amostras
devem permanecer imersas à pressão atmosférica por, no mínimo, 2 horas para
depois serem ensaiadas.
64
O terceiro grupo sofre o processo de saturação idêntico ao segundo grupo e
depois é congelado à temperatura de -18
o
C por um período de 15 horas. Depois
disto, as amostras são transferidas para um banho a 60
o
C por 24 horas para então
serem submetidas aos ensaios.
Todos os corpos-de-prova são submetidos primeiramente ao ensaio de módulo
de resiliência e, em seguida, ao de resistência à tração por compressão diametral.
Calculam-se a razão de resistência à tração (RRT) e a razão do módulo de
resiliência (RMR) fazendo a relação entre as médias aritméticas dos valores obtidos
para os corpos-de-prova que sofreram condicionamento e as dos valores para
corpos-de-prova virgens.
LOTTMAN (1982) reportou que misturas com RRT acima de 70% em laboratório
tiveram bom comportamento em campo no que se refere à adesividade. Quando o
valor de RRT é alcançado com os resultados do terceiro grupo de corpos-de-prova,
estima-se uma previsão de desempenho de 4 a 12 anos. Para a RRT calculada com
os valores do segundo grupo, a previsão de desempenho é de 2 a 4 anos.
2.10.3.3 LOTTMAN MODIFICADO (AASHTO T 283)
Esse ensaio foi adotado pelo sistema Superpave
(Superior Performing Asphalt
Pavement) para a verificação do dano por umidade induzida em misturas asfálticas.
Segundo SOLAIMANIAN et al.(2003), após essa adoção, esse ensaio se tornou o
mais usado para a verificação da ação da água na adesividade em misturas
asfálticas nos Estados Unidos.
As modificações impostas no Lottman original são, basicamente, as seguintes:
• O volume de vazios dos corpos-de-prova deve ser de 7%±0,5%;
• O grau de saturação dos corpos-de-prova deve estar entre 70% e 80% e o
tempo e a magnitude do vácuo devem ser adequados para tanto;
• Somente o ensaio de resistência à tração é realizado;
• São moldados seis corpos-de-prova que são divididos em dois grupos. Um
grupo é ensaiado sem condicionamento, enquanto o outro sofre saturação a
vácuo, congelamento a -18
o
C por 16 horas, e imersão em banho a 60
o
C por 24
horas;
• É feito um condicionamento antes da compactação dos corpos-de-prova que
65
consiste em deixar a mistura à temperatura ambiente por 2 horas, e submetê-la
a uma cura em estufa a 60
o
C por 16 horas seguida de uma cura de 2 horas em
estufa à temperatura de compactação.
HICKS
8
(1991) apud MOURA (2001) considerou que este ensaio possui
sensibilidade suficiente para prever o comportamento de misturas asfálticas com o
uso de aditivos melhoradores de adesividade. O autor também relata que a mistura
pode ser considerada adequada, quanto à adesividade, quando atinge um índice
mínimo de 70% de razão de resistência à tração.
2.10.3.4 TUNNICLIFF-ROOT TEST PROCEDURE (ASTM D-4867)
Similar ao AASHTO T-283, esse método determina que sejam moldados 6
corpos-de-prova Marshall com volume de vazios de 7%± 1,0 %. Esse volume de
vazios é obtido através da redução do número de golpes na fase de compactação. O
método sugere 15 golpes por face.
Os corpos-de-prova são divididos em dois grupos iguais para a execução do
ensaio.
O primeiro grupo é submetido ao ensaio de resistência à tração por compressão
diametral sem condicionamento.
Os corpos-de-prova do segundo grupo são submetidos à saturação forçada de
água através da aplicação de vácuo de 508 mm Hg por cerca de 5 minutos. O grau
de saturação das amostras deve ficar entre 55% e 80%. Em seguida, os corpos-de-
prova são transferidos para um banho de água a 60
o
C por 24 horas. Antes da
execução do ensaio de resistência à tração, os corpos-de-prova são imersos em
outro banho de água a 25
o
C por um período de 20 minutos.
Calcula-se, em seguida, o índice conhecido como razão de resistência à tração
(RRT), dividindo-se a média dos valores obtidos para o segundo grupo pela média
dos referentes ao primeiro grupo.
Misturas com RRT acima de 80% devem, a princípio, apresentar bom
desempenho em campo.
8
HICKS, R.G.; Moisture Damage in Asphalt Concrete, TRB- Transportation Research Board, NCHRP
Synthesis of Higway Practice n. 175; 1991.
66
O método prevê ainda um condicionamento opcional mais severo que inclui o
ciclo de congelamento e aquecimento semelhante ao previsto no AASHTO T-283.
2.10.3.5 TEXAS FREEZE-THAW PEDESTAL TEST
Esse procedimento foi, inicialmente, desenvolvido por Plancher et al. em 1980 e
posteriormente modificado por Kennedy et al. em 1982 (SOLAIMANIAN et al., 2003).
O método preconiza que a moldagem dos corpos-de-prova utilize agregado com
fração compreendida entre as peneiras de aberturas iguais a 0,84 mm e 0,59 mm. A
porcentagem de ligante a ser utilizada é fixa em 5%. Os corpos-de-prova cilíndricos
(41,4 mm de diâmetro e 19,05 mm de altura) são moldados através da aplicação de
uma carga axial de 2,8 kgf por um período de 15 minutos.
Após um período de cura igual a 3 dias a 25°C, o corpo-de-prova é posicionado
em cima de um suporte (pedestal) localizado no interior de um frasco de vidro cheio
de água destilada. Submete-se então a amostra a ciclos térmicos de congelamento
a -12°C por 15 horas e aquecimento a 49°C por 9 horas. Após cada ciclo observa-se
a superfície do corpo-de-prova para a verificação do aparecimento de fissuras. O
número de ciclos necessários para o aparecimento da primeira fissura traduz o
resultado do ensaio.
A FIG.2.19 mostra um desenho esquemático do ensaio pedestal.
FIG 2.19 - Esquema do ensaio pedestal.
Fonte: SOLAIMANIAN et al. (2003)
67
PARKER e WILSON
9
(1986) apud MOURA (2001) relataram insucessos com o
emprego do ensaio pedestal pois o mesmo não foi capaz de prever o mau
desempenho de uma mistura em campo.
2.10.3.6 HAMBURG WHEEL-TRACKING DEVICE (HWTD)
Esse equipamento (FIG.2.20) avalia os efeitos de dano por umidade e
afundamento de trilha de roda através da ação de uma roda de aço na superfície de
um corpo-de-prova de concreto asfáltico imerso em água à temperatura elevada.
Esse ensaio foi desenvolvido na década de 1970 por Esso na cidade de Hamburgo,
Alemanha (ROMERO e STUART, 1998).
FIG 2.20 – Foto do Hamburg Wheel-Tracking Device
Fonte: ROMERO e STUART (1998)
Inicialmente o aparelho era utilizado somente para avaliação do afundamento de
trilha de roda e o procedimento preconizava 9.540 passagens da roda a temperatura
de 40°C ou 50°C. A evolução do método aumentou o número de passagens para
19.200, o que acabou revelando que algumas misturas apresentavam deterioração
devido a problemas na adesividade antes de 10.000 passagens da roda.
9
PARKER, F.J.; WILSON,M.S.; Evaluation of Boiling and Stress Pedestal Teste for Assessing
Stripping Potential of Alabama Asphalt Concrete Mixtures. TRR – n. 1096.p.90-100; 1986.
68
Os resultados do ensaio são plotados em um gráfico (FIG.2.21) de ciclos por
deformação permanente. A curva de resultados do ensaio mostra uma parcela
relativa à consolidação da amostra, uma parcela onde a inclinação da curva é
conhecida como rutting slope, uma outra região onde a inclinação da curva é
denominada stripping slope e o ponto de inflexão conhecido como stripping inflection
point. A deformação medida em 1.000 ciclos é a parcela relativa à consolidação da
amostra e é denominada postcompaction consolidation.
ASCHENBRENER
10
(1995) apud HUNTER (2001) relata que o stripping
inflection point é o número de passagens correspondente ao ponto de inflexão da
curva e que ele representa o grau de resistência da mistura ao dano por umidade,
sendo considerado ainda como o ponto de início do stripping.
FIG 2.21 – Desenho esquemático do gráfico de resultados do HWTD.
Fonte: ANDERSON (2002).
SOLAIMANIAN et al.(2003) relataram que em pavimentos com bom
desempenho no que se refere à adesividade o stripping inflection point foi superior a
10.000 ciclos enquanto em pavimentos que apresentaram problemas de adesividade
em menos de 1 ano o stripping inflection point foi inferior a 3.000 ciclos. Foi, ainda,
observado que os resultados do HWTD são sensíveis a algumas propriedades do
agregado, como, por exemplo, a presença de argila na superfície dos agregados
graúdos.
10
ASCHENBREBER, T.; Evaluation of HWTD to predict Moisture Damage in Hot Mix Asphalt. TRR
1492, TRB, National Research Council, Washington D.C., pp, 193-201, 1995.
69
ASCHENBRENER (1995) apud SOLAIMANIAN et al.(2003) verificou uma
excelente correlação entre os resultados laboratoriais do HWTD e o dano por
umidade observado em revestimentos asfálticos no campo.
2.10.3.7 ENSAIO CÂNTABRO
O ensaio Cântabro foi desenvolvido na Espanha (Universidade de Catalunha) e
utiliza a máquina de abrasão Los Angeles. No Brasil esse procedimento é
normatizado para a avaliação de abrasão em misturas betuminosas com asfalto
polímero pelo método de ensaio DNER ME 383/99. A norma NBR 15140 descreve o
ensaio de determinação do desgaste por abrasão Cântabro em misturas asfálticas.
O procedimento consiste, basicamente, em moldar corpos-de-prova Marshall
com elevado volume de vazios e submetê-los, um de cada vez, a 300 revoluções da
máquina de abrasão Los Angeles, sem as esferas, a uma rotação de 30 rpm a 33
rpm.
Moldam-se 4 corpos-de-prova e, após um período 6 horas de repouso à
temperatura de 25
o
C, realiza-se o ensaio. Em seguida, retira-se o corpo-de-prova da
máquina e determina-se a sua massa. Calcula-se o índice de perda de massa do
ensaio Cântabro fazendo a relação entre a massa perdida e a massa inicial do
corpo-de-prova.
Considera-se aceitável uma perda de 25% de massa no ensaio.
Existe ainda um condicionamento opcional que pode ser realizado antes da
execução do ensaio para avaliar a ação da água na mistura asfáltica. Este
condicionamento consiste em submeter as amostras a um banho de água a 60°C
por um período de 24 horas seguido por um banho a 25°C por 24 horas.
2.10.3.8 ENVIRONMENTAL CONDITIONING SYSTEM (ECS)
Esse ensaio é realizado com a finalidade de quantificar o efeito da água na
rigidez e na permeabilidade de misturas asfálticas. O ensaio é realizado em
condições de temperatura, saturação e carregamento dinâmico que busca simular o
que ocorre com o revestimento em serviço.
Os corpos-de-prova utilizados no ECS possuem 102 ± 4 mm de diâmetro e 102
70
± 4 mm de altura e devem possuir volume de vazios igual a 7,5% ± 0,5%. A
compactação das amostras é feita em compactador giratório e, após um período de
resfriamento, as amostras são envolvidas em membrana de látex selada com
silicone. Após um período de 24 horas, o corpo-de-prova é posicionado no
equipamento e a permeabilidade ao ar e o módulo de resiliência são determinados.
Em seguida, o corpo-de-prova é saturado através da aplicação de vácuo (508 mm
Hg) que succiona água destilada para o interior da amostra por um período de 20
minutos. Determina-se a permeabilidade à água. Inicia-se, então, o chamado hot
cycle que consiste em aquecer o corpo-de-prova a 60°C por um período de 6 horas,
enquanto a amostra é submetida a um carregamento axial repetido de 124 kPa.
Resfria-se então o corpo-de-prova a 25°C por duas horas e realiza-se a
determinação da permeabilidade à água e do módulo de resiliência. O processo é
repetido por mais dois ciclos. Quando o módulo de resiliência da amostra
condicionada fica abaixo de 70% do valor da amostra “virgem”, considera-se que a
mistura asfáltica é suscetível a problemas de adesividade. A FIG.2.22 mostra o
equipamento e detalhes do ECS.
FIG 2.22 – Foto do ECS
Fonte: ANDERSON (2002).
A utilização do ECS apresenta a vantagem de permitir a simulação da ação do
tráfego e do conseqüente efeito do mecanismo de pressão nos poros que influencia
fortemente no dano devido à umidade em revestimentos asfálticos.
SOLAIMANIAN et al.(2003) consideram, entretanto, o procedimento de ensaio
muito longo e complicado sendo necessárias simplificações antes de que esse
método possa ser adotado como rotina para projeto de misturas e avaliação da
71
adesividade.
2.10.3.9 TESTE DE ABRASÃO DEVAL
Conhecido como ensaio francês de abrasão Deval este procedimento avalia
susceptibilidade de misturas asfálticas à ação deletéria da água através do uso de
um equipamento composto por dois cilindros metálicos com de 200 mm de diâmetro
e 340 mm de altura.
Após um período de 4 dias de cura, são colocados dois corpos-de-prova
Marshall no equipamento, um em cada cilindro, e então é adicionada água a 2°C até
que o corpo-de-prova fique coberto por 25 mm de água.
Em seguida os cilindros são fechados hermeticamente e a máquina é acionada
realizando 1000 revoluções a 33rpm. Ao final do ensaio os corpos-de-prova são
retirados secos e pesados para avaliação da perda de massa.
Segundo MAJIDZADEH e BROVOLD (1968) pesquisas laboratoriais
demonstraram que a perda de massa no ensaio de abrasão Deval se correlacionou
a problemas de má adesividade nas misturas asfálticas.
72
3 PROGRAMA EXPERIMENTAL
3.1 INTRODUÇÃO
Este capítulo trata das características dos materiais utilizados nesta pesquisa,
bem como dos métodos de dosagem e ensaios utilizados. Descrevem-se algumas
propriedades do agregado, ligante e aditivos empregados. Além disso, transcreve-se
o resumo dos procedimentos adotados para mistura, compactação e teste dos
corpos-de-prova. Aborda-se, ainda, a forma de execução dos ensaios de
viscosidade absoluta e ponto de amolecimento do ligante homogeneizado com a
incorporação dos aditivos melhoradores de adesividade.
3.2 MATERIAIS
3.2.1 AGREGADO
Para a escolha do agregado a ser utilizado na pesquisa, foram analisadas
amostras de gnaisse provenientes de três pedreiras (Anhanguera, Holcim e Pombal)
do Estado do Rio de Janeiro. Escolheu-se para a pesquisa a amostra (pedreira
Anhanguera) que apresentou maior área superficial de agregado descoberta de
ligante após o ensaio visual de adesividade (DNER-ME 78/94). O objetivo dessa
escolha foi selecionar um agregado que seria considerado inadequado, do ponto de
vista da adesividade, para a execução de misturas asfálticas a quente. A FIG.3.1
apresenta o estado de algumas partículas do agregado selecionado após a
execução do ensaio. Percebe-se que parte da superfície dos agregados ficou
descoberta de ligante após a imersão em água a 40°C por um período de 72 horas.
73
FIG 3.1 – Partículas do agregado desta pesquisa após ensaio DNER-ME 78/94.
A curva granulométrica dos agregados foi enquadrada na faixa C do DNIT
(FIG.3.2).
0
20
40
60
80
100
120
0,01 0,1 1 10 100
Abertura de peneiras (mm)
PORCENTAGEM PASSANDO
Lim Inf Fx C Lim Sup Fx C Curva da Mistura
FIG 3.2 - Curva granulométrica dos agregados.
A TAB.3.1 mostra a composição granulométrica obtida.
74
TAB 3.1 - Composição granulométrica.
%, em peso, passando
Peneira
Abertura
(mm)
Faixa C (DNIT) Composição
3/4 pol 19,1 100 100
1/2 pol 12,7 80 - 100 85
3/8 pol 9,5 70 - 90 75
n° 4 4,8 44 - 72 51
n° 10 2,0 22 - 50 29
n° 40 0,42 8 - 26 13
n° 80 0,18 4 - 16 7
n° 200 0,075 2 - 10 4
Com a finalidade de confeccionar corpos-de-prova mais homogêneos, os
agregados foram particionados em oito frações, conforme ilustra a FIG.3.3. O fíler
representado na figura é produto do peneiramento do material colhido na pedreira,
não se tratando, portanto, de fíler comercial.
Para a execução de cada corpo-de-prova, foi pesada individualmente cada uma
das oito frações de agregado. Todas as frações são oriundas do peneiramento da
brita 1, brita 0 e pó de pedra da pedreira Anhanguera.
FIG 3.3 – Exemplo de pilhas de agregados após o beneficiamento.
A TAB.3.2 reúne algumas características físicas do agregado selecionado para
este estudo.
75
TAB 3.2 - Propriedades físicas dos agregados usados neste estudo.
Agregado
Ensaios Método
Graúdo Miúdo Fíler
Abrasão Los Angeles
DNER – ME 035/98
48% - -
Índice de forma
DNER – ME 086/94
0,78 - -
Densidade real do grão 2,71 - -
Densidade aparente do grão
DNER-ME 081/98
2,69 - -
Densidade real do grão DNER – ME 084/95
- 2,73 -
Massa específica, g/cm
3
DNER – ME 085/94
- - 2,71
Equivalente de areia DNER – ME 054/97
- 61% -
3.2.2 CIMENTO ASFÁLTICO DE PETRÓLEO (CAP)
O cimento asfáltico utilizado foi o CAP 50/70 da Refinaria Duque de Caxias – RJ
(REDUC). A caracterização do ligante foi realizada no laboratório de materiais
asfálticos do Instituto de Pesquisas Rodoviárias (IPR) e os resultados são
apresentados na TAB.3.3.
TAB 3.3 - Propriedades do ligante – CAP 50/70 usado neste estudo.
Características Limites CAP 50 - 70 Li
g
ante do estudo
Penetração (0,1mm) 50 – 70 54
Ponto de Amolecimento, min. (°C) 46 48
Viscosidade Saybolt-Furol a 135°C, min.,(s) 141 182,5
Viscosidade Saybolt-Furol a 150°C, min.,(s) 50 94
Viscosidade Saybolt-Furol a 177°C, min.,(s) 30 - 150 34,4
Índice de susceptibilidade térmica (-1,5) a (+0,7) -1,5
Ponto de Fulgor, min. (°C) 235 315
Solubilidade em tricloroetileno, min., (% massa) 99,5 99,8
Ductilidade a 25°C, min. (cm) 60 >100
Efeito do Calor e do ar (RTFOT) a 163 °C, 85 min.
Variação em massa, max. (%) 0,5 0,17
Ductilidade a 25°C, min. (cm) 20 >100
Aumento do Ponto de Amolecimento, max. (°C) 8 6
Penetração Retida, min. (%) 55 65
76
3.2.3 ADITIVOS QUÍMICOS
Neste estudo, foram utilizados quatro tipos de aditivos químicos (dopes) de
diferentes fabricantes disponíveis no mercado.
O aspecto visual desses dopes é bastante variado (FIG.3.4). O primeiro dope
(Dope A – fornecido pela Betunel) é o mais viscoso, possui coloração marrom
escura e se assemelha a uma graxa. O segundo dope (Dope B – fornecido pela
Ipiranga) apresenta coloração marrom clara e é menos viscoso que o dope A. O
terceiro dope (Dope C – fornecido pela Hagen) é o menos viscoso dos quatro e é,
praticamente, transparente. O quarto dope (Dope D – fornecido pela Petrobras) é
visualmente semelhante ao dope A, sendo, no entanto, menos viscoso. A
composição química destes aditivos não foi disponibilizada pelos fabricantes.
FIG 3.4 - Aspecto visual dos dopes usados neste estudo.
Da esquerda para a direita: A, B, C e D.
O teor utilizado para os ensaios foi de 0,5% sobre a massa do ligante asfáltico
para todos os dopes. Para o dope B foram realizados, adicionalmente, alguns
ensaios com o teor de 0,1% pois essa era a recomendação do fabricante. Foi
testado ainda o teor de 0,2% do dope B para uma avaliação expedita de resistência
à estocagem.
A mistura do ligante com os dopes foi realizada em laboratório antes da mistura
com os agregados.
77
3.2.4 ADIÇÃO MINERAL
A adição mineral empregada nesse trabalho foi uma cal hidratada, adquirida no
mercado e adicionada diretamente ao agregado antes da mistura com o ligante.
Como citado no item 2.9.2, a cal tende a contribuir para a melhora da adesividade
em misturas asfálticas. Neste estudo, a utilização de mistura com cal teve por
finalidade comparar a ação dessa adição com a dos dopes.
Segundo informações do fabricante, a cal hidratada utilizada é do tipo
magnesiana e classificada como CH-III pela norma ABNT NBR – 7175. A TAB.3.4
mostra a granulometria da cal. A massa específica real, determinada através do
método de ensaio DNER – ME 085/94, foi igual a 2,49 g/cm
3
.
TAB 3.4 - Granulometria da cal hidratada.
%, em peso, passando
Peneira
Abertura
(mm)
Cal Hidratada
n° 10 2,0 100
n° 40 0,42 99
n° 80 0,18 96
n° 200 0,075 72
A quantidade de cal adicionada à mistura foi de 3% em peso, cuja composição
granulométrica é apresentada na TAB.3.5. Esta granulometria é resultados da
substituição de 3% do material passante na peneira 200 por 3% de cal hidratada.
TAB 3.5 - Composição granulométrica da mistura deste estudo com 3% de cal.
%, em peso, passando
Peneira
Abertura
(mm)
Faixa C (DNIT) Composição com 3% de Cal
3/4 pol 19,1 100 100
1/2 pol 12,7 80 - 100 85
3/8 pol 9,5 70 - 90 75
n° 4 4,8 44 - 72 51
n° 10 2,0 22 - 50 29
n° 40 0,42 8 - 26 13
n° 80 0,18 4 - 16 6,9
n° 200 0,075 2 - 10 3,2
78
3.3 ENSAIOS VISUAIS
Inicialmente, foram realizados ensaios visuais de avaliação da adesividade para
verificar a compatibilidade do par ligante-agregado com o ligante puro e com
aditivos.
O procedimento utilizado foi o DNER-ME 78/94 descrito no item 2.10.1. Nesse
ensaio, 500 g de agregados (passante na peneira de abertura igual a 19,1 mm e
retido na de abertura de 12,7 mm) são lavados e aquecidos em estufa a 120°C por
duas horas. Envolvem-se os agregados com 17,5 g de CAP aquecido até completo
recobrimento das partículas.
Os agregados envolvidos pelo asfalto foram depositados em recipiente com
água destilada e colocados em estufa a 40°C por 72 horas. Após esse período de
tempo foi realizada inspeção visual das partículas para verificação de pontos e
partes de agregado descobertas.
Foram testadas amostras de CAP puro e aditivado com 0,5% dos dopes A, B, C
e D. Testou-se ainda a concentração de 0,1% de dope B, recomendada pelo
fabricante. Foram realizados ensaios visuais de adesividade em amostras de ligante
virgem e envelhecidos em estufa de filme fino rotativo. O procedimento utilizado para
esse envelhecimento está descrito no item 3.6.3.
Foram realizados, ainda, ensaios de adesividade para avaliação da resistência à
estocagem dos dopes. Para essa avaliação, foi utilizado o ensaio de adesividade
acelerada com amostras de ligante dopado após diferentes períodos de estocagem
(0, 24, 48 e 96 horas) em estufa a 150°C. Os ensaios de adesividade acelerada
consistiram em submeter partículas de agregado recobertas por ligante à ação de
água em ebulição por um período de cinco minutos tempo superior ao preconizado
pela NBR 14329/99 que é de três minutos.
79
3.4 CORPOS-DE-PROVA
Após os ensaios visuais, foi elaborado um programa experimental para a
execução dos ensaios mecânicos de resistência à tração por compressão diametral
e módulo de resiliência. Decidiu-se ensaiar uma mistura densa, com porcentagem
de vazios entre 3% e 5% e uma mistura aberta, com porcentagem de vazios entre
6% e 8%. Para cada combinação de tipo de ensaio mecânico, porcentagem de
vazios e tipo de aditivo, foram moldados de 6 (seis) a 12 (doze) corpos-de-prova
Marshall, sendo três deles ensaiados sem condicionamento e os restantes
ensaiados após diferentes tipos de condicionamento a serem expostos a seguir. No
total de combinações, considerando as repetições que se fizeram necessárias,
foram moldados e testados mais de 250 corpos-de-prova. Essa fase do estudo
utilizou cerca de 500 Kg de agregado e 40 litros de cimento asfáltico.
3.4.1 DOSAGEM MARSHALL
Foi realizada a dosagem Marshall para a mistura de agregados com curva
granulométrica apresentada na FIG.3.2, utilizando-se o ligante (CAP 50-70) puro, ou
seja, sem aditivos.
O teor de ligante de projeto encontrado foi de 6,1% que levou a um volume de
vazios de 4,05% e uma relação betume-vazios de 77,3%.
A FIG.3.5 ilustra as curvas (volume de vazios x % de ligante) e (relação betume
vazios x % de ligante) obtidas.
80
FIG 3.5 – Variação do volume de vazios e relação betume-vazios em função da
variação do teor de CAP na dosagem deste estudo.
A TAB.3.6 mostra os valores encontrados para as características da mistura com
teor de ligante de 6,1% em comparação com o preconizado pela norma DNIT
031/2004 – ES.
Volume de Vazios x %CAP
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5
% CAP
Volume de Vazios (%)
Relação Betume-Vazios x %CAP
40,00
45,00
50,00
55,00
60,00
65,00
70,00
75,00
80,00
85,00
90,00
3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5
% CAP
Relação Betume-Vazios (%)
81
TAB 3.6 - Características da mistura asfáltica do estudo.
Características
Capa de Rolamento
(DNIT 031/2004 – ES)
Mistura do Estudo
(6,1% de CAP)
Porcentagem de Vazios (%) 3 a 5 4,05
Relação betume/vazios (%) 75 - 82 77,3
Estabilidade Mínima (kgf) 500 875
Resistência à Tração por
Compressão Diametral estática a
25°C, mínima (MPa)
0,65 1,11
3.4.2 MOLDAGEM
O preparo dos corpos-de-prova para essa pesquisa foi realizado no laboratório
de misturas asfálticas do Instituto de Pesquisas Rodoviárias (IPR), sob orientação do
professor Salomão Pinto.
Os agregados foram aquecidos em placa aquecedora e misturados e
homogeneizados até atingir a temperatura de 163°C. A temperatura do ligante para
a mistura com o agregado foi estabelecida, através da curva viscosidade x
temperatura em 152°C e a temperatura de compactação da mistura foi de 141°C. As
amostras permaneceram duas horas em estufa na temperatura de 141°C antes da
compactação.
Os corpos-de-prova com porcentagem de vazios entre 3% e 5% foram moldados
com 60 (sessenta) golpes por face do compactador Marshall automatizado do IPR.
Para a obtenção de corpos-de-prova com percentagem de vazios entre 6% e 8%, a
energia utilizada foi de 12 (doze) golpes por face.
A FIG.3.6 mostra algumas fotos da fase de aquecimento, mistura e compactação
de corpos-de-prova no laboratório do IPR.
82
a) Aquecimento dos agregados
b) Mistura dos agregados
c) Pesagem do ligante
d) Controle de temperatura
e) Preparação para compactação
f) Compactação
FIG 3.6 – Fotos da preparação e compactação de corpos-de-prova (IPR).
3.4.3 CONDICIONAMENTO
Para a verificação do efeito da ação deletéria da água nas misturas asfálticas os
corpos-de-prova foram submetidos a três tipos de condicionamento (severo,
moderado e leve).
O condicionamento severo adotado foi o preconizado pela norma da AASHTO T-
283. Primeiramente, os corpos-de-prova foram colocados em um recipiente com
água e submetidos a um vácuo de 254 a 660,4 mm Hg por um curto período de
83
tempo. O tempo e a pressão foram regulados de maneira que o grau de saturação
de cada corpo-de-prova ficasse entre 70% a 80% para as misturas com vazios entre
6% e 8%. Para os corpos-de-prova com porcentagem de vazios entre 3% e 5%, a
faixa de saturação admitida foi de 55% a 80%, pois verificou-se que, para essa
condição de vazios, nem sempre era possível atingir uma saturação acima de 70%.
Foi aplicado vácuo de 254mm Hg por 5 a 10 minutos para as misturas abertas (6% a
8% de vazios). Para as misturas densas (3% a 5% de vazios), foi necessário vácuo
de 660,4mm Hg por um período de 10 a 15 minutos. A FIG.3.7 mostra o
equipamento empregado para a saturação dos corpos-de-prova.
FIG 3.7 - Equipamento para saturação dos corpos-de-prova (COPPE).
Em seguida, os corpos-de-prova foram envolvidos em filme de PVC e
condicionados em sacos plásticos com cerca de 10 ml de água. Nessa condição, os
corpos-de-prova foram colocados em um freezer capaz de manter a temperatura em
-18 ± 3°C por um período de, no mínimo, 16 horas. A fase seguinte consistiu em
transferir os corpos-de-prova diretamente do freezer para um banho de água a 60°C,
onde permaneceram por um período de 24 horas (FIG.3.8). Logo após a imersão em
banho a 60°C, foram retirados o filme de PVC e os sacos plásticos que envolviam os
corpos-de-prova.
84
FIG 3.8 – Fotos dos corpos-de-prova condicionados em freezer e
depois transferidos para banho a 60°C (COPPE) para esta pesquisa.
A última etapa do condicionamento foi comum para os três tipos (severo,
moderado e leve) e consistiu em transferir os corpos-de-prova para outro banho a 25
°C por 2 horas a fim de estabilizar a temperatura antes da realização dos ensaios de
módulo de resiliência e resistência à tração.
No condicionamento moderado, realizaram-se todas as etapas do
condicionamento severo excluindo-se a fase de congelamento. Realizou-se,
portanto, o vácuo para saturação dos corpos-de-prova seguido do banho a 60°C por
24 horas e do banho por 2 horas a 25°C.
Já o condicionamento leve foi feito somente com o banho a 60°C por 24 horas
seguido pelo banho a 25°C por 2 horas. Neste condicionamento não foram
realizadas as etapas de saturação forçada nem congelamento.
Como visto, foram empregados três diferentes tipos de condicionamento de
corpos-de-prova antes dos ensaios. O objetivo desse procedimento foi verificar a
influência isolada de cada fase do condicionamento dos ensaios de dano por
umidade induzida na resistência à tração. O ciclo de congelamento e a saturação
forçada através da aplicação de vácuo são procedimentos que, embora previstos
pelo método T-283 da AASHTO, são, muitas vezes, contestados por técnicos do
meio rodoviário que alegam que tais fenômenos não ocorrem em rodovias no Brasil.
De fato, a possibilidade de congelamento de um revestimento em território brasileiro
é praticamente nula e a saturação que acontece em serviço é, certamente, menor do
85
que a alcançada em laboratório. É, no entanto, importante lembrar que tais
procedimentos foram desenvolvidos por pesquisadores norte-americanos que
realizaram estudos e correlações entre ensaios de campo e laboratório nos Estados
Unidos. O objetivo desses pesquisadores era o de severizar o processo de perda de
adesividade. Dessa forma, deve-se entender a saturação forçada e o ciclo de
congelamento como procedimentos que visam gerar tensões internas no corpo-de-
prova a fim de solicitá-lo no que se refere à adesividade. Pares ligante-agregado
com boa adesividade responderão bem a essa solicitação, mantendo o corpo-de-
prova íntegro, enquanto que misturas com problemas de adesão ou coesão serão
susceptíveis a essa ação.
No presente estudo, buscou-se verificar a influência de cada tipo de
condicionamento na resistência à tração de dois tipos de misturas asfálticas: uma
mistura mais densa (3% a 5% de vazios) e outra mais aberta (vazios entre 6% e
8%). Para cada mistura avaliou-se ainda a influência de diferentes tipos de aditivos
melhoradores de adesividade. Como resultado desse experimento pretende-se
extrair algumas conclusões que possam sinalizar a possibilidade de futuras
modificações em ensaios mecânicos de avaliação da adesividade. Sabe-se,
entretanto, que conclusões mais efetivas dependerão da construção e
monitoramento de trechos experimentais dedicados ao estudo do fenômeno da
adesividade em misturas asfálticas no Brasil. Com resultados obtidos desses trechos
pode-se tentar chegar a fatores campo laboratório que estimem o desempenho do
revestimento no que concerne à adesividade.
3.4.4 PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL PARA ENSAIOS MECÂNICOS.
No início do trabalho, optou-se por testar três tipos de aditivos químicos (dopes)
em situações sem condicionamento e com condicionamento severo.
Com o decorrer do estudo, optou-se por verificar a influência da variação do tipo
de condicionamento somente na resistência à tração das misturas asfálticas. Nesta
fase, incluiu-se também o estudo dos seguintes fatores:
• mais um dope (dope D) com 0,5% de concentração,
• concentração de 0,1% do dope B;
• uma mistura com 3% de cal.
86
A TAB.3.7 mostra o resumo do planejamento experimental para os ensaios
mecânicos. Para cada condição assinalada na tabela, foram moldados três corpos-
de-prova.
TAB 3.7 - Planejamento experimental dos ensaios mecânicos.
Resistência à Tração
Módulo de
Resiliência
Tipo de
Aditivo
SC CL CM CS SC CS
Vazios
Número
de corpos-
de-prova
X X X X X X 3% a 5% 18
Sem
Aditivo
X X X X X X 6% a 8% 18
X X X X X X 3% a 5% 18
0,5%
Dope A
X X X X X X 6% a 8% 18
X X X X X X 3% a 5% 18
0,5%
Dope B
X X X X X X 6% a 8% 18
X X X X X X 3% a 5% 18
0,5%
Dope C
X X X X X X 6% a 8% 18
X X X X 3% a 5% 12
0,5%
Dope D
X X X X 6% a 8% 12
X X X X 3% a 5% 12
0,1%
Dope B
X X X X 6% a 8% 12
X X X X 3% a 5% 12
3%
Cal
X X X X 6% a 8% 12
SC Æ sem condicionamento.
CL Æ condicionamento leve.
CM Æ condicionamento moderado.
CS Æ condicionamento severo.
TOTAL 216
87
3.5 ENSAIOS MECÂNICOS
3.5.1 MÓDULO DE RESILIÊNCIA POR COMPRESSÃO DIAMETRAL
Os ensaios de módulo de resiliência foram realizados em equipamento do
laboratório de misturas asfálticas da COPPE (v. FIG.3.9). A temperatura de
realização do ensaio foi de 25 °C e a freqüência foi de 1 Hz, sendo 0,1 s o tempo de
aplicação de carga e 0,9 s o tempo de repouso entre as aplicações.
O procedimento para obtenção do módulo de resiliência na COPPE consistiu na
determinação de três valores do módulo durante a realização de três ciclos de
ensaio para cada corpo-de-prova. Cada ciclo foi composto por uma quantidade
determinada de golpes de condicionamento e cinco golpes para a determinação do
módulo. Para o primeiro ciclo, utilizaram-se, quarenta golpes de condicionamento e
para os dois últimos ciclos, dez golpes de condicionamento.
FIG 3.9 - Equipamento para ensaio de módulo de resiliência (COPPE).
O software do equipamento da COPPE realiza o cálculo automático do módulo
de resiliência, dado pela equação 3.1, e o resultado final é expresso pela média
aritmética entre os valores obtidos nos três ciclos.
88
MR =
()
0,2692µ0,9976
H
F
+× EQ 3.1
Onde:
MR – Módulo de resiliência, MPa;
F – Carga vertical repetida aplicada diametralmente no corpo-de-prova, N;
– Deformação elástica ou resiliente horizontal correspondente à carga
aplicada, mm;
H – Altura do corpo-de-prova, mm;
µ – Coeficiente de Poisson (geralmente adota-se µ = 0,30).
3.5.2 RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL
Esse ensaio, normatizado em DNER – ME 138/94 e ABNT NBR – 15087, é
realizado em prensa Marshall convencional, onde se posiciona o corpo-de-prova
inserido em um dispositivo com dois frisos metálicos e guia. Os frisos se apóiam em
duas geratrizes opostas do corpo-de-prova (FIG.3.10).
FIG 3.10 - Ensaio de resistência à tração (COPPE).
O ensaio foi realizado à temperatura de 25 °C com velocidade de avanço da
prensa de 0,8 mm/s.
89
Com o valor da carga de ruptura (F) já corrigida pela constante da prensa, foi
calculada a resistência à tração por compressão diametral, cuja formulação é dada
pela EQ.3.2:
RT =
HD
2F
EQ 3.2
onde:
RT – Resistência à tração estática, MPa;
F – Carga de ruptura, N;
D – Diâmetro do corpo-de-prova, mm;
H – Espessura do corpo-de-prova, mm.
Foram realizados ensaios de resistência à tração em corpos-de-prova
previamente condicionados e também em corpos-de-prova sem condicionamento.
Em todos os casos, respeitou-se o tempo de duas horas na temperatura de 25 °C
antes da realização do ensaio.
Cabe ressaltar que os corpos-de-prova submetidos ao ensaio de resistência à
tração foram exclusivamente moldados para esse fim não sendo submetidos
previamente a ensaios de módulo de resiliência.
3.6 ENSAIOS NO CAP
Com a finalidade de se verificar a influência da adição de dopes no
envelhecimento do ligante, foram realizados ensaios de viscosidade absoluta a 60°C
e ponto de amolecimento em amostras de CAP homogeneizadas com os dopes
selecionados.
As amostras dosadas com 0,5% de dope em peso de ligante foram ensaiadas
em estado original e após envelhecimento em estufa de filme fino rotativo (RTFOT).
Realizou-se ainda a extração de asfalto de corpos-de-prova compactados para
realização de ensaios de viscosidade absoluta e ponto de amolecimento. Antes da
compactação, as misturas permaneceram em estufa a 141 °C por um período de
duas horas para simulação do transporte da usina de asfalto até o local de
90
espalhamento e compactação em pista. Extraiu-se o ligante de corpos-de-prova
ensaiados para a determinação da resistência à tração que sofreram
condicionamento severo e que não foram condicionados.
As combinações testadas estão apresentadas na TAB.3.8.
TAB 3.8 - Planejamento experimental de ensaios no CAP deste estudo.
Viscosidade Absoluta a 60°C e Ponto de Amolecimento
Amostras extraídas de corpos-de-prova:
Amostra
Virgem RTFOT
não
condicionados
submetidos ao
condicionamento
severo
CAP sem
aditivo
X X X X
CAP + 0,5%
Dope A
X X X X
CAP + 0,5%
Dope B
X X X X
CAP + 0,5%
Dope D
X X X X
CAP extraído
de misturas
com 3% CAL
X X
Os procedimentos de ensaios adotados e o processo de extração utilizado serão
descritos a seguir.
3.6.1 VISCOSIDADE ABSOLUTA (MB-827 E ASTM D-2171)
O ensaio de viscosidade absoluta foi realizado a 60°C. O teste consistiu em
verificar o tempo de escoamento, em segundos, de determinado volume de amostra
à temperatura constante, em viscosímetros capilares. O resultado é expresso em
poises, sendo obtido através da multiplicação do tempo, em segundos, necessário
para que a amostra percorra determinada distância no tubo capilar, pela constante
do tubo.
O escoamento do ligante foi forçado através da aplicação de vácuo de 300mm
de Hg.
91
A FIG.3.11 mostra foto do equipamento de viscosidade absoluta do IPR utilizado
nos ensaios. O equipamento é composto por bomba de vácuo, regulador de pressão
e banho térmico. A foto da direita mostra detalhe do tubo capilar com a amostra de
CAP antes do início do ensaio.
FIG 3.11 - Equipamento para ensaio de viscosidade absoluta (IPR) empregado neste
estudo.
3.6.2 PONTO DE AMOLECIMENTO (MB-164 E ASTM D-36)
O ponto de amolecimento é a temperatura na qual uma amostra de CAP,
moldada em um anel padronizado, cede sob a ação do peso de uma esfera de aço e
toca em um anteparo localizado 25,4 mm abaixo da situação inicial do ensaio.
Inicialmente, a temperatura do banho de água destilada foi levada a 5°C durante
15 minutos. Nesta fase a amostra já se encontrava dentro do banho para
estabilização de temperatura. Em seguida, as esferas metálicas foram posicionadas
em cima da amostra e o ensaio era iniciado. Realizou-se, então, a fase de elevação
da temperatura a uma taxa constante de 5°C por minuto. Anotaram-se os valores de
temperatura na qual cada uma das amostras tocava o anteparo de referência.
Diferenças de temperatura maiores que 0,2°C indicavam a necessidade de repetição
do ensaio.
Todos os ensaios de ponto de amolecimento dessa pesquisa foram realizados
no laboratório de ligantes do Instituto de Pesquisas Rodoviária.
A FIG.3.12 mostra foto do equipamento utilizado para o ensaio.
92
FIG 3.12 - Equipamento para determinação do ponto de amolecimento (IPR) utilizado
nesta pesquisa.
3.6.3 ENVELHECIMENTO EM ESTUFA RTFOT (ASTM D 2872)
O envelhecimento em estufa de filme fino rotativo RTFOT visa simular o
envelhecimento sofrido pelo ligante na fase de usinagem da mistura asfáltica. Para
tanto, a amostra de CAP foi submetida à temperatura de 163 °C por um período de
85 minutos em estufa rotativa. Neste procedimento, cada frasco de vidro deve
conter 35 ± 0,5 g de amostra de cimento asfáltico e a taxa de rotação do carrossel
deve ser de 15 ± 0,2 r.p.m. Um jato de ar quente é insuflado para dentro dos frascos
à taxa de 4000 ± 200 ml/mim.
O equipamento utilizado para envelhecimento do ligante nesta pesquisa pode
ser visto na FIG.3.13.
FIG 3.13 – Equipamento de envelhecimento acelerado RTFOT (IPR) usado neste
estudo.
93
3.6.4 PROCESSO DE EXTRAÇÃO E RECUPERAÇÃO DO LIGANTE
O processo de extração e recuperação do ligante de corpos-de-prova
compactados foi realizado no laboratório de ligantes e misturas asfálticas do IPR.
Inicialmente, os corpos-de-prova foram destorroados e colocados no
equipamento de extração elétrico de betume pelo método da centrifugação,
conhecido no meio técnico como ROTAREX. O procedimento seguido foi o
preconizado pelo método de ensaio DNER-ME 053 para separação entre o ligante e
o agregado. Foi utilizado como solvente o tricloroetileno. A FIG.3.14 mostra a
situação da amostra após a extração do ligante.
FIG 3.14 - Amostra após extração do ligante dentro do Rotarex.
Em seguida, iniciou-se o processo de recuperação do CAP cuja finalidade é
separar o asfalto do solvente utilizado na fase anterior.
Inicialmente, o ligante mais solvente foi submetido ao processo de centrifugação
para retirada de finos que passam pelo papel filtro do equipamento ROTAREX.
Neste procedimento, são colocados cerca de 100 ml de amostra em cada uma das
quatro pêras da centrífuga, após o que são submetidas a 2000 rotações por minuto
durante 30 minutos. Ao final desse processo, é possível verificar a deposição de
finos na parte inferior das pêras. A FIG.3.15. mostra a centrífuga utilizada para essa
separação de finos.
94
FIG 3.15 – Centrífuga de separação de finos (IPR) usada neste estudo.
Após a fase de centrifugação, a amostra (ligante mais solvente) foi submetida à
primeira fase de recuperação, na qual são retirados cerca de 60% do solvente.
Nesta fase, foi utilizado um destilador conhecido como ROTAVAPOR, conforme
pode ser visto na FIG.3.16. A destilação foi forçada pelo aquecimento da amostra e
por aplicação de vácuo. A temperatura desta primeira destilação foi de 110°C e o
vácuo aplicado foi de cerca de 300 mm de Hg.
FIG 3.16 – Equipamento de Rotavapor (IPR) utilizado neste estudo.
Para a retirada dos 40% de solvente restantes foi utilizado o destilador de Abson
mostrado na FIG.3.17. Para a realização desta segunda destilação seguiu-se o
procedimento previsto pela norma ASTM D1856. Neste método continuou-se a
95
destilação com o aquecimento da amostra até a temperatura de 135°C. Neste
momento iniciou-se, de forma lenta, a introdução de CO
2
na amostra, realizada com
o uso de tubo de aeração inserido no balão que tem por finalidade evitar a formação
de espuma. Quando a temperatura alcança valores entre 157°C e 160°C, a taxa de
introdução de CO
2
deve ser aumentada para aproximadamente 900 ml por minuto.
Manteve-se esta taxa de CO
2
, controlando-se a temperatura da amostra entre 160°C
e 166°C por 15 minutos.
FIG 3.17 – Destilador de Abson (IPR) usado nesta pesquisa.
Como visto, o processo de extração e recuperação submete o ligante à ação de
produtos químicos e a variações de temperatura. Tais circunstâncias, muito
provavelmente, alteram a situação original do CAP. Entretanto, como todas as
amostras de CAP recuperadas foram obtidas com o emprego das mesmas técnicas
pode-se esperar uma boa comparação entre as mesmas. É importante ressaltar que
o objetivo dessa recuperação foi verificar se a ação do dope ou da cal influencia de
alguma forma o grau de envelhecimento do ligante, em decorrência da mistura e
compactação de corpos-de-prova em laboratório e do condicionamento severo
proposto pelo método AASHTO T-283.
96
4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
4.1 INTRODUÇÃO
Nesse capítulo são apresentados os resultados dos ensaios de laboratório
realizados e a análise destes. Os resultados estão grupados em ensaios visuais,
módulo de resiliência, resistência à tração e ensaios no CAP.
4.2 ENSAIOS VISUAIS
Os ensaios visuais foram realizados de acordo com o descrito no item 3.3. A
adesividade foi classificada como satisfatória quando as partículas de agregado
permaneceram completamente recobertas por ligante após o ensaio. Em caso
contrário, a adesividade foi considerada não satisfatória. A TAB.4.1 mostra o
resultado dos ensaios.
TAB 4.1 - Resultado de ensaios visuais.
Adesividade
Estado da Amostra
Virgem Após RTFOT
Tipo de Amostra
Satisfatória
Não
Satisfatória
Satisfatória
Não
Satisfatória
CAP 50/70
X X
CAP 50/70 + 0,5% Dope A
X X
CAP 50/70 + 0,5% Dope B
X X
CAP 50/70 + 0,1% Dope B
X X
CAP 50/70 + 0,5% Dope C
X X
CAP 50/70 + 0,5% Dope D
X X
Nota-se que, mesmo após o envelhecimento em estufa RTFOT, os aditivos
foram capazes de manter uma adesividade visual satisfatória.
Neste estudo, foram realizados alguns ensaios visuais adicionais para avaliar o
97
grau de resistência à estocagem de um dos dopes. Esta avaliação foi realizada, pois
acredita-se que as aminas presentes no dope podem reagir com componentes
ácidos do cimento asfáltico de petróleo, vindo a se tornar inertes quando submetidas
às condições impostas pelo ensaio.
Escolheu-se o dope B para essa avaliação, pois este aditivo foi o que
apresentou melhores resultados nos ensaios mecânicos. Foram preparados dois
recipientes onde foram colocados, em cada um, 1000 ml de cimento asfáltico de
petróleo aditivados com 0,5% e 0,2% de dope B. Os recipientes foram tampados e
colocados em estufa à temperatura de 150 °C para simular a estocagem em campo.
Foram, então, realizados ensaios de adesividade acelerada (NBR 14329/99) após
24, 48 e 96 horas de exposição do ligante “dopado” à temperatura de 150°C. Os
resultados desses ensaios estão agrupados na TAB.4.2.
TAB 4.2 - Avaliação da resistência à estocagem dos dopes.
Adesividade
Tipo de Amostra
CAP 50/70 + 0,2% Dope B CAP 50/70 + 0,5% Dope B
Tempo de
Estocagem
Satisfatória
Não
Satisfatória
Satisfatória
Não
Satisfatória
0 horas
X X
24 horas
X X
48 horas
X X
96 horas
X X
Esses resultados demonstraram que parte das aminas presentes nos dopes
ficou inerte ao longo do tempo.
A amostra com menor quantidade (0,2%) de dope suportou apenas 48 horas de
estocagem na temperatura analisada, enquanto a amostra com 0,5% de dope B
conseguiu manter quantidade ativa de aminas suficiente para garantir uma boa
adesividade no ensaio visual após 96 horas de estocagem.
Como comentado no item 2.9.1, as reações entre os dopes e os componentes
ácidos do CAP podem ser aceleradas em situações de temperaturas elevadas
(maiores que 100°C).
98
Conclui-se que o ideal para emprego em campo é que o dope seja adicionado
ao CAP somente quando houver previsão de uso imediato do ligante. Entretanto, por
diversas razões, podem acontecer interrupções dos serviços de pavimentação
programados para uma determinada jornada de trabalho. Esta parada não prevista
vai ocasionar maior tempo de estocagem do ligante asfáltico dopado, fator que pode
vir a tornar o aditivo ineficiente.
Fica como sugestão para estudos futuros a realização de ensaios mecânicos em
corpos-de-prova moldados com ligantes aditivados que tenham sido submetidos a
diferentes períodos de estocagem. Somente a realização desses ensaios pode
precisar melhor a resistência dos dopes à estocagem.
4.3 MÓDULO DE RESILIÊNCIA
Para a realização dos ensaios de módulo de resiliência, seguiu-se o
procedimento apresentado no item 3.5.1. Todos os ensaios de módulo desta
pesquisa foram realizados na temperatura de 25 °C.
4.3.1 RESULTADOS
A TAB.4.3 mostra os valores de módulo de resiliência obtidos para as misturas
com porcentagem de vazios entre 3% e 5% enquanto na TAB.4.4 podem ser vistos
estes valores para as misturas mais abertas (vazios entre 6% e 8%).
As dimensões dos corpos-de-prova e os valores de força e deformação resiliente
de cada ciclo podem ser verificados nas TAB.7.11 e TAB.7.12 do apêndice.
99
TAB 4.3 - Módulo de Resiliência (MPa) de misturas com vazios entre 3% e 5%.
Tipo de Aditivo
Situação de Condicionamento Nr CP Ciclo1 Ciclo2 Ciclo3
7 3658 3566 3619
8 3343 3192 3137
Sem Condicionamento
9 3131 3330 3162
10 2374 2363 2236
11 3096 3062 3054
Sem Aditivo
Condicionamento Severo
12 2602 2656 2619
19 3874 3741 3792
20 3693 3635 3525
Sem Condicionamento
21 3133 3121 3078
22 3935 4004 4143
23 4225 4267 4273
0,5% Dope A
Condicionamento Severo
24 3841 3850 4059
31 3846 3994 3970
32 3796 3815 3927
Sem Condicionamento
33 3450 3237 3469
34 4989 5107 4832
35 5728 5360 5360
0,5% Dope B
Condicionamento Severo
36 4419 4509 4404
43 4321 4351 4391
44 3692 3641 3763
Sem Condicionamento
45 4280 4253 4259
46 3609 3585 3435
47 3906 4040 3808
0,5% Dope C
Condicionamento Severo
48 3081 3081 3131
100
TAB 4.4 - Módulo de Resiliência (MPa) de misturas com vazios entre 6% e 8%.
Tipo de Aditivo
Situação de Condicionamento Nr CP Ciclo1 Ciclo2 Ciclo3
55 2379 2415 2246
56 2425 2337 2238
Sem Condicionamento
57 2319 2334 2256
58 2597 2456 2532
59 2417 2403 2399
Sem Aditivo
Condicionamento Severo
60 1760 1643 1670
67 2325 2236 2290
68 2471 2515 2474
Sem Condicionamento
69 2451 2524 2439
70 2792 2814 2934
71 2941 2872 2811
0,5% Dope A
Condicionamento Severo
72 2801 2735 2883
79 2287 2262 2212
80 2893 2834 2807
Sem Condicionamento
81 2614 2718 2647
82 5131 5025 4903
83 3373 3339 3276
0,5% Dope B
Condicionamento Severo
84 3470 3630 3604
91 2533 2438 2393
92 2458 2350 2296
Sem Condicionamento
93 2581 2773 2502
94 3540 3542 3671
95 2544 2624 2597
0,5% Dope C
Condicionamento Severo
96 2678 2705 2620
101
Na FIG.4.1 estão reunidos todos os resultados de módulo de resiliência obtidos
neste estudo. São mostrados os nove valores de módulo obtidos para todos os
aditivos e variações de porcentagem de vazios e condicionamento. Este gráfico,
além de permitir melhor visualização dos resultados, possibilita uma análise inicial
da influência de parâmetros como a porcentagem de vazios, tipo de aditivo e
situação de condicionamento no módulo de resiliência das misturas estudadas.
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
0 1 2 3 4 5
Sem Dope 0,5% Dope A 0,5% Dope B 0,5% Dope C
Módulo de Resiliência (MPa)
3 % a 5% Sem Cond.
3% a 5% Cond. Severo
6% a 8% Sem Cond.
6% a 8% Cond. Severo
FIG 4.1 - Resultados de módulo de resiliência do estudo.
4.3.2 RESULTADOS DE MÓDULO DE RESILIÊNCIA AGRUPADOS POR
PARÂMETROS
Para a realização de gráficos agrupados por parâmetros foram estabelecidos
valores representativos do módulo de resiliência para cada condição estudada. Para
tanto foi utilizado o procedimento que é normalmente empregado no Setor de
Ensaios Dinâmicos do Laboratório de Geotecnia da COPPE. Nesse procedimento
calcularam-se a média e o desvio padrão dos nove valores de módulo de resiliência
102
para cada situação. Determinou-se um intervalo de confiança (95%) para a média
dos valores de módulo. Os valores que se encontraram fora do intervalo de
confiança foram descartados. Os valores que estavam enquadrados dentro do
intervalo de confiança foram usados para a determinação do valor representativo do
módulo para cada situação. A média adotada foi, portanto, aquela correspondente
aos valores individuais do módulo de resiliência que estavam dentro do intervalo de
confiança.
Na FIG.4.2 são apresentados gráficos com os valores representativos do módulo
de resiliência para as misturas com porcentagem de vazios entre 3% e 5%
agrupados por tipo de aditivo. Mostra-se ainda o índice numérico conhecido como
RMR (razão módulo de resiliência), que é o quociente entre o valor do módulo obtido
para corpos-de-prova que sofreram condicionamento e o valor do módulo das
amostras não condicionadas.
MÓDULO DE RELISIÊNCIA (MR)
Sem Condicionamento - 3% a 5% de vazios
3337
3618
3819
4264
0
2500
5000
0% Dope 0,5% A 0,5% B 0,5% C
Módulo de Resiliência
(MPa)
MÓDULO DE RELISIÊNCIA (MR)
Após Condicionamento - 3% a 5% de vazios
2626
4069
4976
3543
0
2500
5000
0% Dope 0,5% A 0,5% B 0,5% C
Módulo de Resiliência
(MPa)
MÓDULO DE RESILIÊNCIA (MR)
(3% a 5% de vazios)
0
2500
5000
0% Dope 0,5% A 0,5% B 0,5% C
Módulo de Resiliência
(MPa)
Sem Cond. Após Cond.
RAZÃO DE MÓDULO DE RESILIÊNCIA (RMR)
3% a 5% de vazios
78,7%
112,5%
130,3%
83,1%
0,0%
30,0%
60,0%
90,0%
120,0%
0% Dope 0,5% A 0,5% B 0,5% C
RMR
FIG 4.2 - Módulo de Resiliência das Misturas com Vazios entre 3% e 5%.
Podem ser vistos na FIG.4.3 gráficos com os valores representativos do módulo
de resiliência para as misturas com porcentagem de vazios entre 6% e 8%,
agrupados por tipo de aditivo.
103
MÓDULO DE RELISIÊNCIA (MR)
Sem Condicionamento - 6% a 8% de vazios
2330
2459
2660
2465
0
2500
5000
0% Dope 0,5% A 0,5% B 0,5% C
Módulo de Resiliência
(MPa)
MÓDULO DE RELISIÊNCIA (MR)
Após Condicionamento - 6% a 8% de vazios
2419
2836
3568
2692
0
2500
5000
0% Dope 0,5% A 0,5% B 0,5% C
Módulo de Resiliência
(MPa)
MÓDULO DE RESILIÊNCIA (MR)
(6% a 8% de vazios)
0
2500
5000
0% Dope 0,5% A 0,5% B 0,5% C
Módulo de Resiliência
(MPa)
Sem Cond. Após Cond.
RAZÃO DE MÓDULO DE RESILIÊNCIA (RMR)
6% a 8% de vazios
103,8%
115,3%
134,1%
109,2%
0,0%
30,0%
60,0%
90,0%
120,0%
0% Dope 0,5% A 0,5% B 0,5% C
RM
R
FIG 4.3 - Módulo de Resiliência das Misturas com Vazios entre 6% e 8%.
4.3.3 ANÁLISE DOS RESULTADOS DE MÓDULO DE RESILIÊNCIA DAS
MISTURAS COM VAZIOS ENTRE 3% E 5%.
A análise criteriosa do resultado de ensaios laboratoriais é um trabalho que, para
ser mais significativo, necessita da utilização de ferramentas estatísticas. No
presente trabalho utilizou-se a análise da variância para a comparação entre os
resultados obtidos para as misturas nas diferentes condições. O objetivo da análise
da variância é verificar se a introdução de um tratamento (adição de melhoradores
de adesividade, tipo de condicionamento) proporciona ou não modificação nos
parâmetros de interesse. Utilizou-se em todos os casos um coeficiente de confiança
de 95% (
α=0,05).
Na FIG.4.4 podem ser visualizados o valor representativo do módulo de
resiliência das misturas sem condicionamento e os resultados da análise de
variância realizada. Nesta análise foi comparada a variância entre os valores de
módulo de resiliência obtidos em corpos-de-prova sem aditivo e com aditivo (0,5%
104
dos dopes A, B e C).
Análise da variância (fator
único) entre valores de MR dos
seguintes grupos:
F F crítico
0% Dope e 0,5% Dope A 1,62
0% Dope e 0,5% Dope B 10,62
MÓDULO DE RELISIÊNCIA (MR)
Sem Condicionamento - 3% a 5% de vazios
3337
3618
3819
4264
0
2500
5000
0% Dope 0,5% A 0,5% B 0,5% C
Módulo de Resiliência
(MPa)
0% Dope e 0,5% Dope C 36,32
4,49
FIG 4.4 - Módulo de resiliência (3% a 5% de vazios, sem condicionamento).
Valores de F superiores a F crítico indicam que a adição de aditivo afetou de
maneira significativa o valor do módulo de resiliência (MR). No caso das misturas
com vazios entre 3% e 5% que não sofreram condicionamento, verifica-se uma forte
evidência de que a adição de 0,5% de dope A não influencia significativamente o
resultado de módulo de resiliência. A incorporação de 0,5% do dope B aumentou o
módulo em cerca de 15%, enquanto a adição de 0,5% de dope C elevou o MR em
quase 30% com relação à mistura sem dope.
A FIG.4.5 apresenta os resultados de módulo de resiliência e análise da
variância de corpos-de-prova que sofreram condicionamento severo. Neste caso, os
três dopes tiveram grande influência no valor do módulo de resiliência da mistura.
Análise da variância (fator
único) entre valores de MR dos
seguintes grupos:
F F crítico
0% Dope e 0,5% Dope A 127,8
0% Dope e 0,5% Dope B 144,9
MÓDULO DE RELISIÊNCIA (MR)
Após Condicionamento - 3% a 5% de vazios
2626
4069
4976
3543
0
2500
5000
0% Dope 0,5% A 0,5% B 0,5% C
Módulo de Resiliência
(MPa)
0% Dope e 0,5% Dope C 26,9
4,49
FIG 4.5 - Módulo de resiliência (3% a 5% de vazios, após condicionamento).
105
Percebe-se que o condicionamento possibilitou um incremento dos resultados
de módulo de resiliência, sendo que os corpos-de-prova com 0,5% de dope B
apresentaram resultados cerca de 90% superiores aos valores das amostras sem
aditivo. Outro ponto importante está no fato de que, somente após o
condicionamento, foi possível verificar a influência da adição de 0,5% de dope A no
módulo da mistura asfáltica.
A observação dos dados mostrados na FIG.4.6 evidencia que o
condicionamento afeta o valor do módulo de resiliência. Nas misturas sem dope e
com 0,5% de dope C ocorreu um decréscimo do módulo de resiliência de,
respectivamente, 21% e 17% com relação às amostras não condicionadas.
A diminuição do módulo após o condicionamento era o comportamento
esperado, pois acreditava-se que o corpo-de-prova se tornasse menos rígido e
passasse a apresentar maior deformação elástica quando submetido ao
carregamento repetido. Entretanto, este comportamento não se repetiu nas
amostras condicionadas e adicionadas com os dopes A e B. As mesmas tiveram
elevação do módulo de resiliência de, respectivamente, 13% e 30%, com relação às
amostras sem condicionamento. O aumento do módulo indica que a mistura ficou
mais rígida, fato que pode ser atribuído ao envelhecimento do ligante provocado
pelo condicionamento.
FURLAN (2006), após a realização de ensaios de módulo de resiliência em
misturas asfálticas com três tipos de agregado verificou que o condicionamento
atuou de forma diferenciada para cada tipo de mistura. A autora relata que nas
misturas sem cal ocorreram perdas no MR após o condicionamento e que essas
perdas foram menores para as misturas com cal. Entretanto, nos casos das misturas
com agregados de granito, FURLAN (2006) relata que houve evidente ganho de MR
sugerindo que a água, ao entrar no sistema agregado-ligante-cal, favorece a
reações que levam ao enrijecimento das misturas asfálticas.
106
Análise da variância (fator
único) entre valores de MR dos
seguintes grupos:
F F crítico
0% Dope sem cond. e
0% Dope após cond.
26,7
0,5% Dope A sem cond. e
0,5% Dope A após cond.
21,7
0,5% Dope B sem cond. e
0,5% Dope B após cond.
47,8
MÓDULO DE RESILIÊNCIA (MR)
(3% a 5% de vazios)
0
2500
5000
0% Dope 0,5% A 0,5% B 0,5% C
Módulo de Resiliência
(MPa)
Sem Cond. Após Cond.
0,5% Dope C sem cond. e
0,5% Dope C após cond.
13,5
4,49
FIG 4.6 - Comparação entre resultados de módulo de resiliência (3% a 5% de vazios).
4.3.4 ANÁLISE DOS RESULTADOS DE MÓDULO DE RESILIÊNCIA DAS
MISTURAS COM VAZIOS ENTRE 6% E 8%.
Na FIG 4.7 estão mostrados os resultados da análise da variância e valor
representativo do módulo das misturas que não sofreram condicionamento.
Percebe-se que a adição de 0,5% dos dopes A, B e C levou à pequenas alterações
( 5%, 10% e 5%) no valor do módulo de resiliência da mistura com relação ao da
mistura sem aditivo.
Análise da variância (fator
único) entre valores de MR dos
seguintes grupos:
F F crítico
0% Dope e 0,5% Dope A 4,3
0% Dope e 0,5% Dope B 8,0
MÓDULO DE RELISIÊNCIA (MR)
Sem Condicionamento - 6% a 8% de vazios
2330
2459
2660
2465
0
2500
5000
0% Dope 0,5% A 0,5% B 0,5% C
Módulo de Resiliência
(MPa)
0% Dope e 0,5% Dope C 8,4
4,49
FIG 4.7 - Módulo de resiliência (6% a 8% de vazios, sem condicionamento).
107
Os resultados obtidos para as misturas que sofreram condicionamento,
mostrados na FIG.4.8, indicam que os aditivos tiveram influência no resultado de
módulo de resiliência. Da mesma forma que o observado para as misturas mais
densas, verificou-se que as amostras com maior percentagem de vazios após o
condicionamento tornam-se mais sensíveis à ação dos dopes. As misturas
“dopadas” apresentaram valores de MR mais elevados do que aquelas sem aditivos.
Destaca-se o valor do módulo obtido nas amostras que foram aditivadas com 0,5%
de dope B. Neste caso, a diferença, em relação às amostras “não dopadas”, foi de,
aproximadamente, 50%.
Análise da variância (fator
único) entre valores de MR dos
seguintes grupos:
F F crítico
0% Dope e 0,5% Dope A 22,5
0% Dope e 0,5% Dope B 35,5
MÓDULO DE RELISIÊNCIA (MR)
Após Condicionamento - 6% a 8% de vazios
2419
2836
3568
2692
0
2500
5000
0% Dope 0,5% A 0,5% B 0,5% C
Módulo de Resiliência
(MPa)
0% Dope e 0,5% Dope C 12,6
4,49
FIG 4.8 - Módulo de resiliência (6% a 8% de vazios, após condicionamento).
Na FIG.4.9 estão apresentados os resultados dos módulos das amostras não
condicionadas e condicionadas. Estes resultados seguem o mesmo comportamento
observado nas amostras que utilizaram os dopes A e B nas misturas mais densas.
Houve, novamente, um aumento do módulo de resiliência após as ações impostas
pelo condicionamento severo em todas as misturas que utilizaram aditivos. Os
aumentos de valor do módulo de resiliência com relação ao valor de MR para as
misturas sem condicionamento foram da ordem de 15% para o dope A, 35% para o
dope B e 10% para o dope C.
108
Análise da variância (fator
único) entre valores de MR dos
seguintes grupos:
F F crítico
0% Dope sem cond. e
0% Dope após cond.
0,8
0,5% Dope A sem cond. e
0,5% Dope A após cond.
106,4
0,5% Dope B sem cond. e
0,5% Dope B após cond.
24,6
MÓDULO DE RESILIÊNCIA (MR)
(6% a 8% de vazios)
0
2500
5000
0% Dope 0,5% A 0,5% B 0,5% C
Módulo de Resiliência
(MPa)
Sem Cond. Após Cond.
0,5% Dope C sem cond. e
0,5% Dope C após cond.
7,8
4,49
FIG 4.9 - Comparação entre resultados de módulo de resiliência (6% a 8% de vazios).
Esperava-se que o ensaio de módulo de resiliência permitisse a avaliação dos
efeitos da ação da água na adesividade de misturas asfálticas. Entretanto, os
resultados indicaram que a incorporação de aditivos e a ação do condicionamento
provocaram, em quase todas as situações, aumento do módulo de resiliência, não
sendo possível observar indícios claros que conduzissem a conclusões sobre a
adesividade entre o ligante e o agregado. Após esta constatação, decidiu-se
privilegiar os ensaios de resistência à tração para a verificação da ação dos dopes.
4.4 RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL
Os ensaios de resistência à tração por compressão diametral (RT) foram
realizados em prensa Marshall da COPPE com o auxílio de frisos metálicos que
transmitem a carga a duas geratrizes opostas do corpo-de-prova. Para cada
situação apresentada na TAB.3.7, foram moldados e ensaiados três corpos-de-prova
na temperatura de 25°C.
4.4.1 RESULTADOS
A TAB.4.5 mostra os resultados de resistência à tração por compressão
diametral para as misturas com vazios entre 3% e 5% enquanto que os valores
referentes às misturas com vazios entre 6% e 8% estão apresentados na TAB.4.6.
109
Resultados mais detalhados dos ensaios de resistência à tração podem ser
verificados nas TAB 7.3 a 7.10 do apêndice.
TAB 4.5 - Resistência à Tração das Misturas com Vazios entre 3% e 5% em MPa.
Sem Cond. Cond. Leve Cond. Moderado Cond. Severo
Nr CP
1 2 3 148 149 150 145 146 147 4 5 6
RT 1,09 1,14 1,10 1,19 1,08 1,17 0,80 0,74 0,64 0,50 0,63 0,36
Sem
Aditivo
Média 1,11 1,15 0,73 0,50
Nr CP
13 14 15 160 161 162 157 158 159 16 17 18
RT 1,20 1,22 1,10 1,14 1,20 1,11 1,02 1,23 1,17 0,86 0,84 0,88
0,5%
Dope
A
Média 1,17 1,15 1,14 0,86
Nr CP
25 26 27 172 173 174 169 170 171 28 29 30
RT 1,18 1,20 1,17 1,06 1,13 0,98 1,00 1,02 1,05 1,10 1,12 1,13
0,5%
Dope
B
Média 1,18 1,06 1,02 1,12
Nr CP
121 122 123 130 131 132 127 128 129 124 125 126
RT 1,22 1,32 1,22 1,08 1,09 1,13 0,81 0,79 0,87 0,80 0,79 0,67
0,1%
Dope
B
Média 1,25 1,10 0,82 0,75
Nr CP
37 38 39 184 185 186 181 182 183 40 41 42
RT 1,16 1,24 1,22 0,92 0,93 0,99 0,69 0,83 0,60 0,71 0,64 0,69
0,5%
Dope
C
Média 1,21 0,95 0,71 0,68
Nr CP
97 98 99 106 107 108 103 104 105 100 101 102
RT 1,25 1,23 1,22 1,12 1,01 1,18 0,83 0,91 0,79 0,75 0,74 0,93
0,5%
Dope
D
Média 1,23 1,10 0,84 0,81
Nr CP
205 206 207 214 215 216 211 212 213 208 209 210
RT 1,30 1,25 1,28 1,33 1,28 1,28 1,21 1,15 1,13 1,13 1,16 1,07
3%
Cal
Média 1,28 1,30 1,16 1,12
110
TAB 4.6 - Valores de Resistência à Tração das Misturas com Vazios entre 6% e 8%.
Sem Cond. Cond. Leve Cond. Moderado Cond. Severo
Nr CP
49 50 51 154 155 156 151 152 153 52 53 54
RT 0,59 0,58 0,54 0,68 0,58 0,60 0,37 0,48 0,35 0,22 0,36 0,32
Sem
Aditivo
Média 0,57 0,62 0,40 0,30
Nr CP
61 62 63 166 167 168 163 164 165 64 65 66
RT 0,56 0,55 0,53 0,64 0,55 0,65 0,60 0,50 0,57 0,42 0,44 0,54
0,5%
Dope
A
Média 0,55 0,61 0,56 0,47
Nr CP
73 74 75 178 179 180 175 176 177 76 77 78
RT 0,71 0,59 0,63 0,62 0,56 0,58 0,69 0,64 0,64 0,65 0,62 0,57
0,5%
Dope
B
Média 0,64 0,59 0,66 0,61
Nr CP
133 134 135 142 143 144 139 140 141 136 137 138
RT 0,74 0,80 0,73 0,63 0,64 0,62 0,50 0,57 0,52 0,58 0,56 0,53
0,1%
Dope
B
Média 0,76 0,63 0,53 0,56
Nr CP
85 86 87 190 191 192 187 188 189 88 89 90
RT 0,66 0,58 0,58 0,50 0,42 0,40 0,49 0,39 0,38 0,41 0,37 0,41
0,5%
Dope
C
Média 0,61 0,44 0,42 0,40
Nr CP
109 110 111 118 119 120 115 116 117 112 113 114
RT 0,72 0,79 0,78 0,49 0,53 0,58 0,53 0,49 0,53 0,46 0,43 0,43
0,5%
Dope
D
Média 0,76 0,53 0,52 0,44
Nr CP
217 218 219 226 227 228 223 224 224 220 221 222
RT 0,67 0,69 0,67 0,67 0,78 0,72 0,65 0,61 0,68 0,57 0,64 0,56
3%
Cal
Média 0,68 0,72 0,65 0,59
A FIG.4.10 apresenta um resumo de todos os resultados de resistência à tração.
Percebe-se que, de uma maneira geral, as misturas com percentagem de vazios
entre 3% e 5% tiveram valores de resistência à tração superiores (em média 80%)
aos das misturas com vazios entre 6% e 8%, caracterizando, mais uma vez, a
importância de projetar e construir concretos asfálticos com vazios entre 3% a 5% ,
como capa de rolamento.
111
0,00
0,50
1,00
1,50
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Sem 0,5% 0,1% 0,5% 0,5% 0,5% 3%
Resistência à Tração (MPa)
3% a 5% de vazios
6% a 8% de vazios
aditivo Dope A Dope B Dope B Dope C Dope D Cal
FIG 4.10 - Resultados de resistência à tração do estudo.
4.4.2 ANÁLISE DOS RESULTADOS DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DAS
MISTURAS COM VAZIOS ENTRE 3% E 5%.
Nas figuras 4.11 a 4.17 são mostrados os resultados de resistência à tração por
compressão diametral das misturas com vazios entre 3% e 5% em função do tipo de
aditivo e do grau de condicionamento (SCÆsem condicionamento;
CLÆcondicionamento leve; CMÆcondicionamento moderado;
CSÆcondicionamento severo). A TAB. 4.7 resume os procedimentos utilizados em
cada tipo de condicionamento.
Em cada uma das figuras são apresentados, ainda, os valores de F e F crítico
resultantes da análise de variância.
TAB 4.7 - Resumo de procedimentos para cada condicionamento.
Procedimentos
CL CM CS
Saturação forçada
X X
Congelamento a -18°C por 16 horas
X
Banho a 60 °C por 24 horas
X X X
Banho a 25°C por 2 horas antes do ensaio
X X X
112
A FIG.4.11 apresenta os resultados do ensaio de corpos-de-prova sem aditivos.
Através da análise da variância verifica-se que não há diferença relevante entre os
resultados obtidos para os grupos SC e CL. Percebe-se, ainda, uma redução
acentuada de quase 40% no valor da resistência à tração após o condicionamento
moderado. Esta perda de resistência indica que, neste caso, a saturação forçada
através da aplicação de vácuo foi o fator que influenciou de maneira mais
significativa o valor de RT. Entre o condicionamento severo e o condicionamento
moderado parece ter ocorrido uma variação da RT não sendo, no entanto,
confirmada pela análise da variância.
Análise da variância
(fator único) entre
valores de RT dos
seguintes grupos:
F
F
crítico
SC, CL, CM e CS. 40,7 4,1
SC e CL 1,0
SC e CM 60,9
SC e CS 59,6
CL e CM 53,1
CL e CS 58,5
Resistência à Tração (MPa)
3% a 5% Vazios - Sem Aditivo
0,00
0,40
0,80
1,20
1,60
SC CL CM CS
CM e CS 6,4
7,7
FIG 4.11 - Resistência à tração (3% a 5% de vazios sem aditivo).
Os resultados de resistência à tração por compressão diametral dos corpos-de-
prova que tiveram 0,5% de dope A podem ser vistos na FIG.4.12. Percebe-se que a
resistência à tração foi similar nas situações SC, CL e CM. Somente o
condicionamento severo foi capaz de provocar uma redução média de 25% no valor
da RT o que revela a ação favorável do aditivo melhorador de adesividade, já que,
quando a mistura não tinha dope, a queda foi de cerca de 40% da RT após o
condicionamento moderado.
113
Análise da variância
(fator único) entre
valores de RT dos
seguintes grupos:
F
F
crítico
SC, CL, CM e CS. 14,3 4,1
SC, CL, CM 0,1 5,1
Resistência à Tração (MPa)
3% a 5% Vazios - Dope A (0,5%)
0,00
0,40
0,80
1,20
1,60
SC CL CM CS
FIG 4.12 - Resistência à tração (3% a 5% de vazios, 0,5% Dope A).
Na FIG.4.13 está mostrado o gráfico dos resultados dos ensaios de RT para as
amostras com 0,5% de dope B. Nessa condição, a resistência à tração sofreu
pequena variação após o condicionamento leve e se manteve praticamente estável
nas situações de CM e CS. O dope B, na proporção de 0,5%, manteve a resistência
à tração em níveis próximos ao inicial (1,18 MPa) após todos os condicionamentos.
Tal fato sinaliza que esse aditivo levou a significativas melhorias na adesividade do
par ligante agregado.
Análise da variância
(fator único) entre
valores de RT dos
seguintes grupos:
F
F
crítico
SC, CL, CM e CS. 8,8 4,1
CL, CM e CS 3,1 5,1
Resistência à Tração (MPa)
3% a 5% Vazios - Dope B (0,5%)
0,00
0,40
0,80
1,20
1,60
SC CL CM CS
FIG 4.13 - Resistência à tração (3% a 5% de vazios, 0,5% Dope B).
114
A FIG.4.14 mostra os valores de RT para a situação de 0,1% de dope B. A
resistência à tração foi reduzida em cerca de 10% após o condicionamento leve e
sofreu nova redução após o condicionamento moderado chegando ao patamar de
0,8 MPa, permanecendo praticamente constante neste valor após o
condicionamento severo. Esses resultados demonstram que a proporção de 0,1% do
aditivo não foi suficiente para manter o mesmo desempenho obtido com 0,5%.
Análise da variância
(fator único) entre
valores de RT dos
seguintes grupos:
F
F
crítico
SC, CL, CM e CS. 60,0 4,1
SC e CL 17,5
CL e CM 94,4
CM e CS 0,2
7,7
Resistência à Tração (MPa)
3% a 5% Vazios - Dope B (0,1%)
0,00
0,40
0,80
1,20
1,60
SC CL CM CS
FIG 4.14 - Resistência à tração (3% a 5% de vazios, 0,1% Dope B).
O comportamento da resistência à tração com 0,5% de dope C é mostrado na
FIG.4.15. O valor de RT diminuiu, sucessivamente, após os condicionamentos leve
(20%) e moderado (40%) com relação à amostra sem condicionamento. O
condicionamento severo, no entanto, pouco alterou a resistência à tração observada
no condicionamento moderado.
Os baixos valores de RT ( 0,7 MPa) obtidos após os condicionamentos
moderado e severo são próximos aos da mistura sem aditivos, fato que pode indicar
que o dope C não foi eficaz ou que a concentração de 0,5% é insuficiente.
115
Análise da variância
(fator único) entre
valores de RT dos
seguintes grupos:
F
F
crítico
SC, CL, CM e CS. 40,5 4,1
SC e CL 64,0
CL e CM 11,6
CM e CS 0,14
7,7
Resistência à Tração (MPa)
3% a 5% Vazios - Dope C (0,5%)
0,00
0,40
0,80
1,20
1,60
SC CL CM CS
FIG 4.15 - Resistência à tração (3% a 5% de vazios, 0,5% Dope C).
Os valores de RT para a situação de 0,5% de dope D são mostrados na
FIG.4.16. A análise da variância mostra que a redução da resistência à tração para
essa mistura aconteceu de forma mais significativa ( 30%) no condicionamento
moderado mantendo, em seguida, praticamente o mesmo nível no condicionamento
severo.
Análise da variância
(fator único) entre
valores de RT dos
seguintes grupos:
F
F
crítico
SC, CL, CM e CS. 22,3 4,1
SC e CL 6,6
CL e CM 18,2
CM e CS 0,3
7,7
Resistência à Tração (MPa)
3% a 5% Vazios - Dope D (0,5%)
0,00
0,40
0,80
1,20
1,60
SC CL CM CS
FIG 4.16 - Resistência à tração (3% a 5% de vazios, 0,5% Dope D).
116
Os resultados de resistência à tração para as misturas com 3% de cal estão
mostrados na FIG.4.17. O condicionamento leve conduziu a alterações mínimas (
2%) nos valores de RT. No condicionamento moderado ocorreu uma pequena
diminuição de cerca de 10% da resistência à tração. O condicionamento severo não
provocou variações significativas nos valores de RT em relação ao condicionamento
moderado ( 4%). Conclui-se que a adição de 3% de cal foi bastante efetiva na
manutenção dos valores de resistência iniciais.
Análise da variância
(fator único) entre
valores de RT dos
seguintes grupos:
F
F
crítico
SC, CL, CM e CS. 16,7 4,1
SC e CL 0,8
CL e CM 20,8
CM e CS 1,5
7,7
Resistência à Tração (MPa)
3% a 5% Vazios - 3% Cal
0,00
0,40
0,80
1,20
1,60
SC CL CM CS
FIG 4.17 - Resistência à tração (3% a 5% de vazios, 3% de Cal).
Na FIG.4.18 estão reunidos em uma mesma figura a variação da resistência à
tração em função do tipo de condicionamento submetido a todas as misturas com
vazios entre 3% e 5%. A análise deste gráfico possibilita uma comparação entre a
eficiência dos diferentes aditivos utilizados. Percebe-se que as misturas com 0,5%
de dope B e 3% de cal foram as que apresentaram menores variações de
resistência à tração após os condicionamentos.
117
Misturas com 3% a 5% de Vazios
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1234
SC CL CM CS
Tipo de Condicionamento
Resistência à Tração (MPa)
Sem Aditivo 0,5% A 0,5% B 0,1% B
0,5% C 0,5% D 3% Cal
FIG 4.18 - Resistência à tração (3% a 5% de vazios, todos os aditivos).
Na FIG.4.19 estão representadas, em forma de barras, as médias dos resultados
de RT das misturas com vazios entre 3% e 5% em cada uma das situações de
aditivo e condicionamento estudadas.
Percebe-se que os resultados de RT obtidos de amostras não condicionadas
ficaram todos acima de 1,10 MPa. O menor valor de RT para essa situação (1,11
MPa) foi obtido em corpos-de-prova sem aditivo, enquanto que o maior valor (1,28
MPa) coube às amostras com 3% de cal. A diferença entre esse dois extremos é de
apenas 15%, fato que indica que a avaliação da eficácia de um aditivo em ensaios
mecânicos não é possível com amostras não condicionadas. Isso já era esperado
uma vez que a água é o principal agente externo causador de problemas
relacionados à falha na adesividade de misturas asfálticas.
118
Resistência à Tração - 3% a 5% de Vazios
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
Sem
Aditivo
0,5% A 0,5% B 0,1% B 0,5% C 0,5% D 3% Cal
M Pa
SC CL CM CS
FIG 4.19 – Valores médios de resistência à tração (3% a 5% de vazios).
O condicionamento leve só imprimiu redução significativa (30%) no valor de RT
com relação às amostras não condicionadas para a situação de 0,5% de dope C.
Verifica-se que, em amostras que não utilizaram aditivo, o condicionamento leve
pouco alterou o resultado de RT, o que leva a sugerir que esse tipo de
condicionamento apresenta grau de severidade muito baixo.
Após o condicionamento moderado, percebe-se uma maior dispersão dos
valores de resistência à tração entre os diferentes tipos de aditivo. Nesta condição,
já se torna possível uma comparação da eficiência entre os dopes e a cal. Nota-se
que, após este condicionamento, somente o dope A (0,5%), dope B (0,5%), e a cal
foram capazes de manter a resistência à tração das misturas acima do patamar de
1,0 MPa.
A análise dos dados referentes ao condicionamento severo mostra que, exceto
para a situação onde foi empregado 0,5% de dope A, os valores de RT
permaneceram similares aos obtidos após o condicionamento moderado. Esses
resultados sinalizam que o ciclo de congelamento, existente no condicionamento
severo, não provocou, na maioria das misturas, aumento no grau de degradação dos
corpos-de-prova.
Dos aditivos utilizados nesse trabalho, pode-se concluir que o dope B(0,5%) e a
119
cal hidratada (3%) foram os mais eficazes em garantir uma boa adesividade entre o
ligante e os agregados nas misturas com vazios entre 3% e 5%. Todos os valores
médios de RT dos corpos-de-prova que foram moldados com esses aditivos ficaram
acima de 1,0 MPa.
Na FIG.4.20 podem ser visualizados os valores dos índices de razão de
resistência à tração (RRT) para os diferentes aditivos estudados. Estes valores de
RRT foram obtidos fazendo razão entre os valores de RT após o condicionamento
severo ou moderado e a resistência à tração das amostras não condicionadas.
Constata-se que os únicos índices que ficaram acima de 80%, após o
condicionamento severo, são os relativos à cal hidratada e ao dope B (0,5%). O
dope A também apresentou resultados satisfatórios, incluindo o caso de
condicionamento moderado, cujo valor de RRT atingiu 97%. O condicionamento
severo imprimiu nas amostras que utilizaram esse aditivo uma redução do valor de
RT da ordem de 25%. Ainda assim, o valor da RRT pós-condicionamento severo
para esse aditivo, ficou acima de 70%. Isso leva a concluir que o dope A também
imprimiu melhoras significativas na adesividade da mistura com vazios entre 3% e
5%.
Razão de Resistência à Tração (RRT) - 3% a 5% de Vazios
94%
65%
97%
45%
60%
56%
73%
65%
88%
66%
86%
59%
68%
91%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
Sem
Aditivo
0,5% A 0,5% B 0,1% B 0,5% C 0,5% D 3% Cal
CS/SC CM/SC
FIG 4.20 - Razão de resistência à tração (3% a 5% de vazios)
120
4.4.3 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS DE RESISTÊNCIA À
TRAÇÃO DAS MISTURAS COM VAZIOS ENTRE 6% E 8%.
Os resultados de resistência à tração por compressão diametral obtidos no
ensaio dos corpos-de-prova com porcentagem de vazios entre 6% e 8% podem ser
vistos nas FIG.4.21 a 4.27.
A análise dos dados mostrados na FIG.4.21 indica que a ação do
condicionamento moderado modificou a resistência à tração da mistura sem aditivo
reduzindo-a em 30% com relação à amostra não condicionada. O condicionamento
severo levou a um valor de RT próximo do verificado após o condicionamento
moderado. Já o condicionamento leve não foi capaz de provocar alteração
significativa na resistência à tração, o que leva a concluir que, mesmo para misturas
mais abertas, este condicionamento pode ser considerado como de baixa
severidade.
Análise da variância
(fator único) entre
valores de RT dos
seguintes grupos:
F
F
crítico
SC, CL, CM e CS. 19,5 4,1
SC e CL 2,14
CL e CM 18,9
CM e CS 3,0
7,7
Resistência à Tração (MPa)
6% a 8% Vazios - Sem Aditivo
0,00
0,40
0,80
SC CL CM CS
FIG 4.21 - Resistência à tração (6% a 8% de vazios, sem aditivo).
A adição de 0,5% de dope A foi eficaz no sentido de manter valores de RT
próximos ao original após cada um dos três diferentes tipos de condicionamento,
conforme mostra a FIG.4.22. Os resultados para 0,5% de dope A nas misturas mais
densas (3% a 5% de vazios) indicaram que houve significativa redução da RT após
o condicionamento severo (FIG.4.12, pg.114). Esse comportamento não se repetiu
nas amostras com porcentagem de vazios entre 6% a 8% de vazios.
121
Análise da variância
(fator único) entre
valores de RT dos
seguintes grupos:
F
F
crítico
SC, CL, CM e CS. 4,4 4,1
SC e CL 4,1
CL e CM 1,7
CM e CS 3,6
SC e CL 4,39
7,7
Resistência à Tração (MPa)
6% a 8% Vazios -Dope A (0,5%)
0,00
0,40
0,80
SC CL CM CS
FIG 4.22 - Resistência à tração (6% a 8% de vazios, 0,5% Dope A)
Na FIG.4.23 são mostrados os valores da resistência à tração de amostras com
0,5% de dope B. Da mesma forma que na mistura mais densa (3% a 5% de vazios),
a adição deste dope conduziu a valores de resistência à tração próximos entre si
para as diferentes amostras após os condicionamentos.
Análise da variância
(fator único) entre
valores de RT dos
seguintes grupos:
F
F
crítico
SC, CL, CM e CS. 1,7 4,1
Resistência à Tração (MPa)
6% a 8% Vazios -Dope B (0,5%)
0,00
0,40
0,80
SC CL CM CS
FIG 4.23 - Resistência à tração (6% a 8% de vazios, 0,5% Dope B)
Com a adição de 0,1% de dope B, o valor da resistência à tração sofreu redução
de 17% após o condicionamento leve com relação ao da amostra sem
condicionamento, e de mais 16% após o condicionamento moderado (FIG.4.24).
Mais uma vez, o condicionamento severo pouco alterou a RT observada após o
122
condicionamento moderado.
Análise da variância
(fator único) entre
valores de RT dos
seguintes grupos:
F
F
crítico
SC, CL, CM e CS. 35,6 4,1
SC e CL 31,4
CL e CM 21,4
CM e CS 1,1
7,7
Resistência à Tração (MPa)
6% a 8% Vazios -Dope B (0,1%)
0,00
0,40
0,80
SC CL CM CS
FIG 4.24 - Resistência à tração (6% a 8% de vazios, 0,1% Dope B)
Verifica-se que, pelos resultados mostrados na FIG.4.25, a RT para as amostras
com 0,5% de dope C diminuiu cerca de 28%, após o condicionamento leve e
manteve-se praticamente constante para os outros casos de condicionamento. Esta
redução da RT após um condicionamento de baixa severidade indica que o aditivo
foi pouco eficiente nesse tipo de mistura asfáltica. Na mistura mais fechada (3% a
5% de vazios), esta diminuição do valor de RT foi distribuída entre o
condicionamento leve e moderado (FIG.4.15, pg.116).
Análise da variância
(fator único) entre
valores de RT dos
seguintes grupos:
F
F
crítico
SC, CL, CM e CS. 12,0 4,1
CL, CM e CS 0,6 5,1
Resistência à Tração (MPa)
6% a 8% Vazios -Dope C (0,5%)
0,00
0,40
0,80
SC CL CM CS
FIG 4.25 - Resistência à tração (6% a 8% de vazios, 0,5% Dope C)
Com a adição de 0,5% de dope D (FIG.4.26) houve uma redução de 30% da
123
resistência à tração após o condicionamento leve com relação à amostra sem
condicionamento. O valor de RT sofreu outro decréscimo, de cerca de 15% com
relação ao da amostra com condicionamento moderado, após o condicionamento
severo. Novamente, percebe-se uma ação danosa do condicionamento leve, o que
não ocorreu na mistura com 3% a 5% de vazios.
Análise da variância
(fator único) entre
valores de RT dos
seguintes grupos:
F
F
crítico
SC, CL, CM e CS. 54,2 4,1
CL, CM e CS 7,8 5,1
CL e CM 0,3 7,7
CM e CS 21,2 7,7
Resistência à Tração (MPa)
6% a 8% Vazios -Dope D (0,5%)
0,00
0,40
0,80
SC CL CM CS
FIG 4.26 - Resistência à tração (6% a 8% de vazios, 0,5% Dope D)
Nas misturas com 3% de cal, o valor de resistência à tração pouco variou após
todos os condicionamentos (FIG.4.27). Após o condicionamento severo a RT foi
cerca de 13% menor em relação às amostras não condicionadas. O comportamento
da resistência à tração de amostras com 3% de cal foi semelhante para as duas
condições de vazios.
Análise da variância
(fator único) entre
valores de RT dos
seguintes grupos:
F
F
crítico
SC, CL, CM e CS. 5,9 4,1
CL, CM e CS 6,5 5,1
SC e CL 2,1
CL e CM 4,1
CM e CS 3,1
SC e CS 11,1
7,7
Resistência à Tração (MPa)
6% a 8% Vazios -3% Cal
0,00
0,40
0,80
SC CL CM CS
FIG 4.27 - Resistência à tração (6% a 8% de vazios, 3% de Cal)
124
A variação da resistência à tração em função do tipo de condicionamento de
todas as misturas com vazios entre 6% e 8% pode ser vista na FIG.4.28. Verifica-se
que todas as misturas aditivadas apresentaram, em relação às amostras sem
aditivos, maiores valores de resistência à tração após os condicionamentos
moderado e severo.
Misturas com 6% a 8% de Vazios
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1 2 3 4
SC CL CM CS
Tipo de Condicionamento
Resistência à Tração (MPa)
Sem Aditivo 0,5% A 0,5% B 0,1% B
0,5% C 0,5% D 3% Cal
FIG 4.28 - Resistência à tração (6% a 8% de vazios, todos os aditivos)
As médias dos valores de resistência à tração em cada uma das situações
testadas para as misturas com vazios entre 6% e 8% estão mostradas na FIG.4.29.
Os resultados de RT para as amostras que não sofreram condicionamento
variaram entre 0,55 MPa e 0,76 MPa. A ação do condicionamento leve nas misturas
mais abertas foi capaz de reduzir de maneira significativa a resistência à tração das
amostras com 0,1% de dope B, 0,5% de dope C e 0,5% de dope D com relação às
amostras sem condicionamento. Essas reduções foram da ordem de,
respectivamente, 17%, 28% e 30%. Ressalta-se que, nas misturas com vazios entre
3% e 5%, o condicionamento leve só foi capaz de reduzir o valor de RT para a
situação com 0,5% de dope C. Esta constatação confirma que misturas
compactadas com elevado volume de vazios estão mais propensas a problemas de
adesividade do que as misturas mais densas. Ressalta-se, entretanto, que as
amostras com 6% a 8 % de vazios sem aditivos não apresentaram redução no valor
125
de RT após o condicionamento leve o que revela que esse tipo de condicionamento
é pouco severo.
Resistência à Tração - 6% a 8% de Vazios
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
Sem
Aditivo
0,5% A 0,5% B 0,1% B 0,5% C 0,5% D 3% Cal
M Pa
SC CL CM CS
FIG 4.29 – Valores médios de resistência à tração (6% a 8% de vazios)
Da mesma maneira que o observado para as misturas mais densas, a análise da
variância das misturas mais abertas demonstrou que, para quase todos os aditivos,
não houve variação significativa de resistência à tração entre o condicionamento
moderado e o severo. A única exceção foi na situação de 0,5% de dope D, quando o
condicionamento com ciclo de congelamento provocou uma redução de cerca de
15% da resistência à tração em relação ao condicionamento moderado. Mais uma
vez, portanto, verificou-se que o ciclo de congelamento não aumentou, na maioria
dos casos, o grau de degradação provocado pelo condicionamento moderado.
Na FIG.4.30 são apresentados os índices de RRT obtidos através da razão entre
os valores de RT após o condicionamento severo ou moderado e a resistência à
tração das amostras não condicionadas.
As amostras com 0,5% de dope A, 0,5% de dope B e 3% de cal foram as que
apresentaram maior eficiência na manutenção da resistência à tração. Destaca-se,
ainda, o desempenho do dope B (0,1%) que conduziu as amostras à valores de RRT
acima de 70% após o condicionamento severo. Nota-se também que os menores
valores de RRT, pós-condicionamento severo, foram obtidos para amostras sem
126
aditivos, o que demonstra que todos os dopes proporcionaram, em maior ou menor
grau, melhoria na adesividade das misturas ensaiadas.
Razão de Resistência à Tração (RRT) - 6% a 8% de Vazios
70%
102%
68%
96%
53%
85%
95%
87%
58%
65%
74%
102%
69%
70%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
Sem
Aditivo
0,5% A 0,5% B 0,1% B 0,5% C 0,5% D 3% Cal
CS/SC CM/SC
FIG 4.30 - Razão de resistência à tração (6% a 8% de vazios).
Na FIG.4.31 mostra-se o comportamento da resistência à tração em função do
condicionamento imposto de todas as amostras ensaiadas neste trabalho. Pode-se
depreender que os valores de resistência à tração das amostras sem
condicionamento, com vazios entre 3% e 5%, foram, em média, 85% superiores em
relação aos com vazios entre 6% e 8% .
Percebe-se também que as misturas mais densas (3% a 5% de vazios)
apresentaram maior decréscimo de resistência à tração após os diferentes tipos de
condicionamento em comparação com as mais abertas (6% a 8% de vazios). A
maior rigidez apresentada pelas misturas mais densas em relação às mais abertas
pode ter influenciado esse comportamento.
127
Resistência à Tração
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1234
SC CL CM CS
Tipo de Condicionamento
Resistência à Tração (MPa)
Sem Adt (3% a 5% de vazios) 0,5% A (3% a 5% de vazios) 0,5% B (3% a 5% de vazios)
0,1% B (3% a 5% de vazios) 0,5% C (3% a 5% de vazios) 0,5% D (3% a 5% de vazios)
3% Cal (3% a 5% de vazios) Sem Adt (6% a 8% de vazios) 0,5% A (6% a 8% de vazios)
0,5% B (6% a 8% de vazios) 0,1% B (6% a 8% de vazios) 0,5% C (6% a 8% de vazios)
0,5% D (6% a 8% de vazios) 3% Cal (6% a 8% de vazios)
FIG 4.31 - Resistência à tração (duas condições de vazios, todos os aditivos)
128
4.5 ENSAIOS NO CAP
Foram realizados ensaios de viscosidade absoluta a 60°C e ponto de
amolecimento em amostras de cimento asfáltico de petróleo.
As amostras foram ensaiadas em estado virgem e após o envelhecimento em
estufa RTFOT. Realizaram-se, ainda, ensaios em amostras de CAP extraídas de
corpos-de-prova compactados.
4.5.1 RESULTADOS DE PONTO DE AMOLECIMENTO
A TAB.4.8 mostra os resultados de PA obtidos a partir de amostras
envelhecidas em estufa RTFOT e amostras virgens.
TAB 4.8 - Ponto de amolecimento de amostras virgens e envelhecidas (RTFOT).
Ponto de Amolecimento (°C)
Estado da Amostra
Tipo de Amostra
Virgem Após RTFOT
Variação após
envelhecimento
(°C)
CAP 50/70 48,0 54,1 6,1
CAP 50/70 +
0,5% Dope A
51,0 53,9 2,9
CAP 50/70 +
0,5% Dope B
49,8 52,9 3,1
CAP 50/70 +
0,5% Dope D
49,9 54,0 4,1
Na TAB.4.9 estão agrupados os resultados de PA obtidos a partir de amostras
extraídas de corpos-de-prova submetidos ao ensaio de resistência à tração. Na
primeira coluna desta tabela, pode-se verificar o ponto de amolecimento das
amostras extraídas de corpos-de-prova que não sofreram condicionamento após a
compactação. Na segunda coluna encontram-se os valores de PA obtidos de
amostras extraídas de corpos-de-prova submetidos a condicionamento severo após
compactação proposto pela norma AASHTO T-283.
129
TAB 4.9 - Ponto de amolecimento de amostras extraídas de corpos-de-prova.
Ponto de Amolecimento (°C)
Estado do Corpo-de-prova
Amostra de CAP
extraída de corpos-de-
prova compactados com
os seguintes aditivos:
Não sofreu
condicionamento
Sofreu
condicionamento
severo
Variação após
condicionamento
(°C)
sem aditivos 52,0 50,0 -2
0,5% Dope A 56,7 55,3 -1,4
0,5% Dope B 52,4 54,1 1,7
0,5% Dope D 53,8 54,4 0,6
3%Cal 52,0 51,9 -0,1
4.5.2 ANÁLISE DOS RESULTADOS DE PONTO DE AMOLECIMENTO
A FIG.4.32 mostra os resultados dos ensaios de ponto de amolecimento obtidos
no estudo. Os resultados estão grupados por tipos de aditivos usados nas misturas
mostram a variação do PA para cada situação.
42
44
46
48
50
52
54
56
58
Sem Aditivos 0,5% Dope A 0,5% Dope B 0,5% Dope D 3% de Cal
Ponto de Amolecimento (°C)
Virgem RTFOT CP sem cond. CP cond. severo
FIG 4.32 - Resultados dos ensaios de ponto de amolecimento.
Como já era esperado, as amostras virgens tiveram os menores valores de PA.
As amostras condicionadas em estufa RTFOT apresentaram um aumento do ponto
de amolecimento de 2,9°C a 6,1°C em relação às amostras virgens. Esses
130
resultados mostram que houve envelhecimento do ligante após a ação da estufa
RTFOT.
Ao se analisar os resultados obtidos de amostras extraídas de corpos-de-prova,
percebe-se que, de maneira geral, o PA aumentou ou permaneceu próximo em
relação ao PA da amostras envelhecidas em estufa RTFOT. Comparando-se com os
valores das amostras virgens, nota-se que a maior diferença encontrada para as
amostras extraídas foi de 5,7°C, enquanto para aquelas que foram submetidas à
estufa RTFOT a máxima diferença foi de 6,1°C. Estes valores parecem indicar que o
processo de extração e recuperação de ligante não provocou mudanças
significativas no CAP.
A princípio, esperava-se que o ponto de amolecimento das amostras extraídas
de corpos-de-prova submetidos ao condicionamento severo fosse superior ao PA
das amostras obtidas dos corpos-de-prova não condicionados. Em contrapartida,
esta expectativa confirmou-se apenas nas amostras que utilizaram os dopes “B” e
“D” como aditivo.
A amostra extraída de corpos-de-prova com 3% de cal apresentou valores de PA
similares para as duas situações ensaiadas.
4.5.3 RESULTADOS DE VISCOSIDADE ABSOLUTA A 60°C
Na TAB.5.10 podem ser vistos os resultados obtidos no ensaio das amostras
virgens e que foram submetidas a envelhecimento em estufa RTFOT.
TAB 4.10 - Viscosidade absoluta de amostras virgens e envelhecidas (RTFOT).
Viscosidade Absoluta a 60 °C (poise)
Estado da Amostra
Tipo de Amostra
Virgem Após RTFOT
CAP 50/70 2320 3860
CAP 50/70
+ 0,5% Dope A
2590 4020
CAP 50/70
+ 0,5% Dope B
1980 4260
CAP 50/70
+ 0,5% Dope D
2510 4370
131
Os resultados de viscosidade obtidos a partir de amostras extraídas de corpos-
de-prova estão mostrados na TAB.4.11.
TAB 4.11 - Viscosidade absoluta de amostras extraídas de corpos-de-prova.
Viscosidade Absoluta a 60 °C (poise)
Estado da Amostra
Amostra de CAP
extraída de corpos-de-
prova compactados com
os seguintes aditivos:
Sem
Condicionamento
Condicionamento
Severo
sem aditivos 4000 4860
0,5% Dope A 6990 6120
0,5% Dope B 4560 4770
0,5% Dope D 4150 6080
3%Cal 3440 4380
4.5.4 ANÁLISE DOS RESULTADOS DE VISCOSIDADE ABSOLUTA A 60°C
O índice de envelhecimento de um cimento asfáltico é dado pela relação entre a
viscosidade após o envelhecimento em cada instante (
ηa) e a viscosidade original do
ligante (
ηo).
WHITEOAK
11
(1991) apud TONIAL (2001) apresenta um modelo ( FIG.4.33) que
expressa valores típicos de envelhecimento do ligante asfáltico ao longo das fases
de execução e serviço de um revestimento betuminoso.
TONIAL (2001) relata que o envelhecimento de um cimento asfáltico de petróleo
pode ser definido como o processo pelo qual as características químicas e
reológicas do ligante se modificam, resultando em aumento de sua consistência.
Fatores como a temperatura e grau de exposição do ligante ao oxigênio do ar
influenciam fortemente o envelhecimento do ligante.
11
WHITEOAK , D.; The SHELL Bitumen Handbook. 1 ed. reprinted – Inglaterra, SHELL; 1991.
132
Da análise da FIG.4.33, infere-se que a maior parcela do envelhecimento ocorre
nas fases de mistura entre o ligante e o agregado e na aplicação do concreto
asfáltico na pista.
FIG 4.33 - Envelhecimento do ligante asfáltico nas fases de execução e serviço de um
revestimento asfáltico.
Fonte: WHITEOAK (1991) apud TONIAL (2001)
No presente trabalho buscou-se investigar a influência da adição de aditivos no
ligante (dopes) ou nos agregados (cal) no comportamento da viscosidade e do ponto
de amolecimento do CAP 50/70 em termos do grau de envelhecimento.
Além disso, realizou-se a extração de cimento asfáltico de corpos-de-prova para
a verificação do grau de envelhecimento sofrido por essas amostras nos
procedimentos de mistura e compactação.
Adicionalmente, verificou-se o grau de envelhecimento do ligante extraído de
corpos-de-prova submetidos ao condicionamento severo proposto pela norma
AASHTO T-283.
Na TAB.4.12 constam os valores de índice de envelhecimento obtidos pela
divisão entre os valores de viscosidade da amostra para cada situação de
envelhecimento e de viscosidade original.
133
TAB 4.12 - Viscosidade absoluta e índice de envelhecimento das amostras estudadas.
Viscosidade Absoluta a 60 °C (poise)
Estado da Amostra Extraídas de CP
Tipo de Aditivo
Virgem (
0
) Após RTFOT(
R
)
Sem (
S
)
Condicionamento
Condicionamento (
C
)
Severo
sem aditivos 2320 3860 4000 4860
0,5% Dope A 2590 4020 6990 6120
0,5% Dope B 1980 4260 4560 4770
0,5% Dope D 2510 4370 4150 6080
3%Cal - - 3440 4380
Índice de Envelhecimento
Tipo de Aditivo
R
/
0
S
/
0
C
/
0
sem aditivos 1,66 1,72 2,09
0,5% Dope A 1,55 2,70 2,36
0,5% Dope B 2,15 2,30 2,41
0,5% Dope D 1,74 1,65 2,42
3%Cal - 1,48 1,89
Observação: Os índices de
envelhecimento para as
amostras de CAP extraídas
de corpos-de-prova
executados com 3% de cal
utilizaram como
0
o valor
de viscosidade do CAP
virgem sem aditivos.
Os resultados de viscosidade e índice de envelhecimento mostrados na
TAB.4.12 indicam que, de maneira geral, o envelhecimento do ligante decorrido da
mistura e compactação de corpos-de-prova em laboratório foi similar ao da estufa
RTFOT. Os índices de envelhecimento obtidos em amostras extraídas de corpos-de-
prova (
S
/
0
) sem aditivo e com 0,5% de dope B foram, respectivamente, 4% e 7%
superiores em relação aos índices obtidos em amostras envelhecidas em estufa
RTFOT (
R
/
0
). A amostra extraída de corpos-de-prova com 0,5% de dope D
apresentou índice de envelhecimento 5% menor em relação à amostra submetida à
estufa RTFOT.
Esses resultados mostram que a variação dos índices foi pequena e que, para
esses casos, o processo de extração e recuperação do ligante não provocou
envelhecimento significativo do cimento asfáltico. Na amostra com 0,5% de dope A o
índice de envelhecimento referente à amostra extraída foi cerca de 75% superior em
relação à da estufa RTFOT. Essa observação parece indicar que, neste caso, houve
um envelhecimento excessivo do cimento asfáltico durante o processo de extração e
recuperação do ligante. É, no entanto, importante ressaltar que o ligante extraído de
corpos-de-prova, em que pese ter sido submetido ao processo de recuperação
Abson, não sofreu, na maioria dos casos, envelhecimento significativo.
Em relação às amostras extraídas de corpos-de-prova que sofreram o
134
condicionamento severo, pode-se verificar, em geral, que o índice (
C
/
0
) de
envelhecimento do ligante foi maior do que nas amostras não condicionadas.
Somente a situação com 0,5% de dope A apresentou comportamento diferente do
observado nas outras amostras. Isso mostra que o condicionamento composto por
saturação forçada, congelamento e aquecimento aumenta o envelhecimento do
ligante, tornando-o mais viscoso.
Analisando os índices de envelhecimento
R
/
0
, nota-se que os valores
variaram de 1,55 a 2,15. Esses índices são relativamente baixos e demonstram que
o envelhecimento do ligante foi, de maneira geral, pequeno. Constata-se também
que a amostra com 0,5% de dope A foi a que apresentou menor índice nessa
condição, ficando cerca de 7% abaixo do encontrado na amostra sem aditivo. Esta
diferença é, entretanto, muito pequena para se afirmar qualquer ação do dope no
envelhecimento do ligante.
Ressaltam-se, ainda, os valores de viscosidade e índice de envelhecimento
encontrados em amostras de CAP extraídas de corpos-de-prova moldados com 3%
de cal. Estes resultados foram os mais baixos em comparação com todas as outras
situações e podem indicar que a adição de cal proporcionou certa “proteção” do CAP
ao envelhecimento. LITTLE e EPPS (2001) afirmaram que a cal interage com os
principais produtos da oxidação do ligante minorando seus efeitos danosos.
Por fim, pode-se constatar que os índices de envelhecimento encontram-se
dentro da faixa de valores de envelhecimento prevista para a fase de mistura
preconizada por WHITEOAK (1991) apud TONIAL (2001). ( FIG.4.34)
a)
R
/
0
b)
S
/
0
c)
C
/
0
FIG 4.34 - Índices de envelhecimento deste estudo
comparados com WHITEOAK (1991)
135
5 CONCLUSÕES, RECOMENDAÇÕES E SUGESTÕES
Neste capítulo são apresentadas as principais conclusões que tiveram por base
os resultados dos ensaios realizados neste trabalho, além de recomendações e
sugestões para estudos futuros.
5.1 ENSAIOS VISUAIS
Verificou-se que os ensaios visuais se constituem em boa ferramenta para
avaliação inicial da adesividade em misturas asfálticas a quente. Estes ensaios
permitiram uma boa seleção dos agregados que foram empregados na pesquisa e
demonstraram que alguns aditivos perdem eficiência após períodos de estocagem à
elevada temperatura.
Os ensaios visuais são também muito importantes para a determinação inicial do
teor e do tipo de aditivo que deverá ser utilizado em misturas com elevada
susceptibilidade à ação da água. Considera-se, no entanto, fundamental que sejam
adotados ensaios mecânicos para a confirmação e ajuste desse teor de aditivo.
Recomenda-se, portanto, que esses ensaios continuem a fazer parte dos
procedimentos para seleção preliminar de agregados e ligantes nos serviços de
pavimentação.
Foi avaliada, de maneira expedita, a resistência à estocagem do dope B nas
proporções de 0,2% e 0,5% em peso de ligante. Constatou-se que o ligante com de
0,2% de aditivo apresentou adesividade satisfatória após 48 horas de estocagem a
150°C, mas após 96 horas o resultado foi não satisfatório. Para a concentração de
0,5%, o ligante apresentou boa adesividade após as 96 horas de estocagem. Estes
resultados indicaram, claramente, que parte das aminas presentes nos aditivos
tornam-se inertes após períodos de permanência à elevada temperatura.
É, portanto, recomendável que os dopes sejam misturados e homogeneizados
de forma eficaz ao ligante no menor espaço de tempo possível antes da mistura com
os agregados.
Sugere-se que sejam realizados, em trabalhos futuros, ensaios de resistência à
tração em corpos-de-prova previamente moldados com ligantes “dopados” e
136
submetidos a diferentes temperaturas e períodos de estocagem. Esses ensaios
poderão esclarecer melhor a influência da estocagem na eficiência dos dopes.
5.2 ENSAIOS NO CAP
Testaram-se amostras sem aditivos e com 0,5% dos dopes A, B e D. Foram,
ainda, executados ensaios com amostras extraídas de corpos-de-prova
compactados.
Os resultados de ponto de amolecimento não permitiram uma avaliação eficaz
do envelhecimento do ligante.
Com relação aos resultados de viscosidade absoluta, notou-se que todos os
índices de envelhecimento encontrados ficaram entre 1,55 e 2,70, indicando que as
amostras sofreram, de maneira geral, baixo envelhecimento.
Os dopes utilizados nesses ensaios produziram pequenas variações da ordem
de -15% a 13%, nos valores de viscosidade absoluta das amostras virgem e
envelhecidas em estufa RTFOT em relação às amostras sem dope.
A avaliação dos resultados de viscosidade de amostras extraídas de corpos-de-
prova indicaram que o envelhecimento do ligante, provocado pelos procedimentos
de mistura e compactação de corpos-de-prova, atingiu, na maioria dos casos,
índices similares aos verificados em amostras submetidas à estufa RTFOT.
O condicionamento severo proposto pelo método AASHTO T-283 provocou, na
maioria das amostras, envelhecimento do ligante.
Amostras extraídas de corpos-de-prova moldados com 3% de cal apresentaram
os menores índices de envelhecimento (1,48 e 1,89).
5.3 MÓDULO DE RESILIÊNCIA
Em se tratando de amostras sem condicionamento, percebeu-se que os valores
de módulo de resiliência dos corpos-de-prova com os três tipos de dope foram
superiores de 5% a 30% em relação às amostras sem aditivo para as duas
condições de vazios. Após o condicionamento, esta variação foi de até 90%.
137
Nas amostras com vazios entre 3% e 5% ocorreu, após o condicionamento
severo, decréscimo no valor do módulo, em torno de 20%, nos corpos-de-prova sem
aditivos e com 0,5% de dope C em relação às amostras não condicionadas. Nas
amostras com 0,5% de dope A e B houve um aumento de, respectivamente, 12% e
30% no valor do módulo de resiliência após o condicionamento (FIG.4.6, pg.107).
As misturas com porcentagem de vazios entre 6% e 8% apresentaram, de
maneira geral, valores de módulo de resiliência inferiores aos das misturas mais
densas. Após o condicionamento, todos os valores de módulo das misturas mais
abertas aumentaram de 4% a 34% em relação aos das amostras não condicionadas
( FIG.4.9, pg.109)
Das FIG.4.5 e 4.8 (pg. 105 e 108) pode-se observar que, para as duas
condições de vazios, as amostras sem aditivos apresentaram os menores valores de
módulo de resiliência entre as demais, e as com 0,5% de dope B, os maiores valores
(acréscimo médio em torno de 70% com relação às amostras sem aditivos). Estes
resultados indicam que, após o condicionamento, as misturas aditivadas ficaram
mais rígidas que as amostras sem aditivos e indicam que este enrijecimento
depende do aditivo utilizado.
Como, na maioria das amostras estudadas, ocorreu aumento do valor de módulo
de resiliência após o condicionamento severo, concluiu-se que esse tipo de ensaio
não possibilitou uma avaliação adequada das propriedades adesivas das misturas
asfálticas deste trabalho. Ressalta-se, entretanto, que esse procedimento deve ser
melhor investigado para avaliação da adesividade, inclusive com a realização do
ensaio no mesmo corpo-de-prova antes e após o condicionamento.
5.4 RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
O ensaio de resistência à tração foi o que melhor evidenciou a adesividade nas
misturas estudadas. Este ensaio permitiu, ainda, uma comparação entre a eficiência
dos aditivos melhoradores de adesividade usados neste trabalho. Os
condicionamentos impostos aos corpos-de-prova reduziram, na maioria das
situações, os valores de resistência à tração das amostras, possibilitando uma
melhor avaliação dos danos provocados pela ação da água nas misturas asfálticas.
Como citado anteriormente, os ensaios de resistência à tração foram realizados
138
em amostras não condicionadas e em corpos-de-prova submetidos a três diferentes
tipos de condicionamento.
O condicionamento leve, composto apenas por banho a 60°C por 24 horas não
imprimiu variações significativas no valor de RT na maioria das amostras estudadas.
Os resultados mostraram que o condicionamento leve não foi capaz de reduzir o
valor de RT das misturas sem aditivos nas duas condições de vazios. Este
condicionamento pode, portanto, ser considerado como de baixa severidade.
Já o condicionamento moderado conduziu a maiores modificações no valor de
RT de algumas misturas. Após esse condicionamento, houve uma expressiva
redução (30% a 40%) no valor de RT das amostras sem aditivos o que mostra que a
saturação forçada contribuiu de maneira decisiva para o dano nos corpos-de-prova.
Infere-se, portanto, que a fase de saturação de amostras compactadas é essencial
para a avaliação da adesividade em misturas asfálticas.
Após o condicionamento severo verificou-se que, na maioria das amostras
estudadas, o valor da resistência à tração permaneceu nos mesmos patamares
atingidos após o condicionamento moderado. Este comportamento sinaliza que o
ciclo de congelamento não provocou maiores danos que os já observados.
Entretanto, na mistura com 3% a 5% de vazios, aditivada com 0,5% de dope A,
ocorreu um decréscimo de 30% da RT após o condicionamento severo. Este
resultado mostrou que, para este caso, o ciclo de congelamento foi importante para
diferenciar, por exemplo, o desempenho desse aditivo com relação ao dope B, que
manteve os mesmos valores de RT após todos os condicionamentos. Sem esta fase
de congelamento, os dois aditivos poderiam ser considerados, erroneamente, de
mesma qualidade. A outra exceção aconteceu na mistura com vazios entre 6% e 8%
com dope D. Neste caso, o condicionamento severo reduziu a RT em 15% com
relação ao condicionamento moderado. Este resultado também mostra que o ciclo
de congelamento foi capaz de aumentar a degradação dos corpos-de-prova. De
qualquer maneira, notou-se que a maioria das conclusões, acerca da efetividade dos
aditivos em melhorar a adesividade das misturas, poderia ter sido obtida sem a
execução do condicionamento severo.
Foram analisados e testados quatro dopes e uma adição mineral (Cal
Hidratada). Os dopes foram testados nos seguintes teores sobre a massa do ligante:
0,5% (dopes A, B, C e D) e 0,1% (dope B). A quantidade de cal adicionada à mistura
139
de agregados foi de 3% em peso.
Pode-se concluir que a cal hidratada e o dope B, na concentração de 0,5%,
foram os aditivos que apresentaram maior eficiência na melhoria da adesividade
entre o ligante asfáltico e o agregado. O dope A também apresentou bons resultados
indicando que este aditivo também contribuiu para o aumento da resistência das
misturas asfálticas ao dano por umidade.
É importante ressaltar que a avaliação da eficiência dos dopes foi possível tanto
nas misturas mais fechadas quanto nas mais abertas.
5.5 RECOMENDAÇÕES
Recomenda-se que, como parte dos procedimentos de seleção de materiais e
dosagem de misturas asfálticas, sejam realizados ensaios mecânicos para a
avaliação da adesividade. Sugere-se que seja feito o ensaio de resistência à tração
por compressão diametral em amostras previamente condicionadas.
Dentre os condicionamentos utilizados nesse trabalho, recomenda-se o severo,
que já se encontra normatizado pela AASHTO – T283. Em caso de impossibilidade
de execução do ciclo de congelamento, sugere-se a execução do condicionamento
moderado que, nesse estudo, possibilitou de uma maneira satisfatória a avaliação
da adesividade.
Recomenda-se, ainda, que sejam moldados corpos-de-prova com a condição de
vazios prevista pelo projeto.
5.6 SUGESTÃO PARA ESTUDOS FUTUROS
Sugere-se a continuação dessa pesquisa com outros tipos de ligantes,
agregados e aditivos.
Seria de grande valia a construção e monitoramento de trechos experimentais
para que a ação dos dopes pudesse ser avaliada em condições de serviço no Brasil.
Estes estudos poderiam, ainda, levar ao estabelecimento de fatores
campo/laboratório influentes na estimativa do desempenho dos revestimentos no
que se refere à adesividade.
140
A verificação da estabilidade dos dopes à estocagem é um assunto que deve ser
investigado mais profundamente com a execução de ensaios mecânicos.
A avaliação do envelhecimento de ligante aditivado com agentes melhoradores
de adesividade deve ser, mais detalhadamente, investigada, inclusive com a
extração e recuperação de ligantes, de amostras compactadas, com o emprego do
novo procedimento preconizado pela AASHTO TP2 (BURR
12
et al., 1993 apud LIMA,
2003) que, a princípio, submete o cimento asfáltico a menos ataques químicos e
térmicos que o empregado neste trabalho.
Sugere-se, ainda, o estudo da adesividade em misturas asfálticas com a
utilização do HWTD (Hamburg Wheel-Tracking Device).
12
BURR, B.L.; GLOVER, C.J. e BULLIN, J.A.,New Apparatus and Procedure for the Extraction and
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141
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148
7
APÊNDICE
149
7.1 APÊNDICE : TABELAS DE RESULTADOS
150
TAB 7.1 – Numeração dos corpos-de-prova para ensaio de resistência à tração.
151
TAB 7.2 – Numeração dos corpos-de-prova para ensaio de módulo de resiliência.
152
TAB 7.3 – Resistência à tração ( 3% a 5% de vazios, sem condicionamento).
Amostra: Origem IPR
Operador: Interessad
o
2,027 kgf/div 2
5
°
C
Número do
cropo-de-prova
Altura
Média (cm)
Diâmetro
Médio
(cm)
%Vazios
Leitura do
Anel (div)
Carga
Aplicada
(kgf)
Resistência à
tração estática
máxima (Mpa)
T
MÉDI O
OBS
1 6,22 10,22 4,1 53
6
1086,
5
1,0
9
2
6,22 10,23 3,
7
56
3
1141,2 1,14
3
6,31 10,16 4,1 54
8
1110,
8
1,10
13 6,1
8
10,21 3,
8
58
4
1183,
8
1,20
14 6,13 10,1
9
3,
2
58
9
1193,
9
1,22
1
5
6,21 10,21 3,
8
53
8
1090,
5
1,10
2
5
6,1
5
10,2
8
3,
7
58
0
1175,7 1,1
8
26 6,30 10,16 4,1 59
7
1210,1 1,20
27 6,34 10,1
8
4,
9
58
4
1183,
8
1,17
37 6,17 10,2
9
4,
2
571 1157,4 1,16
3
8
6,13 10,2
5
3,
4
60
2
1220,3 1,24
3
9
6,2
9
10,22 3,
9
60
6
1228,4 1,22
97 6,36 10,16 3,
8
62
7
1270,
9
1,2
5
9
8
6,33 10,1
8
4,
0
61
5
1246,6 1,23
9
9
6,26 10,17 3,
0
59
9
1214,2 1,22
121 6,2
9
10,24 4,
9
61
0
1236,
5
1,22
122 6,23 10,22 3,
8
65
0
1317,6 1,32
123 6,2
8
10,1
9
4,
3
60
5
1226,3 1,22
20
5
6,21 10,14 3,1 63
3
1283,1 1,30
206 6,12 10,20 3,1 60
6
1228,4 1,2
5
207 6,1
9
10,16 3,
3
62
3
1262,
8
1,2
8
1,25
0,1%
Dope B
1,28 3% Cal
1,21
0,5%
Dope C
1,23
0,5%
Dope D
1,17
0,5%
Dope A
1,19
0,5%
Dope B
CAP 50/70 - 6,1% de ligante - Faixa C - Vazios (3% a 5%)
SEM
CONDICIONAMENTO
ENSAIO DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
1,11
Sem
Aditivo
Dissertação Mestrado Armando (IME)
Cte. do anel dinamométrico
TEMPERATUR
A
Ana / Armando
153
TAB 7.4 – Resistência à tração ( 3% a 5% de vazios, condicionamento severo).
Amostra: Origem IPR
Operador: Interessado
2,02
7
k
g
f/di
v
25°C
Número do
cropo-de-prova
Altura
Média (cm)
Diâmetro
Médio
(cm)
%Vazios
Leitura do
Anel (div)
Carga
Aplicada
(kgf)
Resistência à
tração estática
máxima (Mpa)
T
MÉDIO
OBS
46,3
3
10,1
7
4,1 250 506,
8
0,50
5
6,24 10,1
6
3,1 308 624,
3
0,63
6
6,1
5
10,2
2
3,
3
176 356,
8
0,36
16 5,9
6
10,30 3,1 408 827,0 0,86
17 6,24 10,1
7
3,
2
414 839,
2
0,84
18 6,1
8
10,20 3,1 430 871,
6
0,88
28 6,24 10,20 4,0 541 1096,6 1,10
29 6,30 10,1
7
4,
2
556 1127,0 1,12
30 6,10 10,30 3,
2
551 1116,9 1,13
40 6,31 10,24 4,4 355 719,
6
0,71
41 6,2
6
10,21 3,
5
317 642,
6
0,64
42 6,3
8
10,24 4,4 352 713,
5
0,69
100 6,2
8
10,1
8
3,1 370 750,0 0,75
101 6,2
3
10,2
7
4,1 368 745,
9
0,74
10
2
6,2
7
10,2
2
3,
3
460 932,4 0,93
124 6,2
2
10,2
6
4,
3
396 802,
7
0,80
12
5
6,34 10,1
9
4,
3
393 796,
6
0,79
12
6
6,1
6
10,31 3,
8
329 666,
9
0,67
20
8
6,21 10,1
5
3,1 551 1116,9 1,13
20
9
6,1
3
10,21 3,1 564 1143,2 1,16
210 6,1
7
10,1
9
3,
3
522 1058,1 1,07
1,12 3% Cal
0,81
0,5%
Dope D
0,75
0,1%
Dope B
1,12
0,5%
Dope B
0,68
0,5%
Dope C
0,50
Sem
Aditivo
0,86
0,5%
Dope A
Cte. do anel dinamométrico
TEMPERATUR
A
ENSAIO DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
CAP 50/70 - 6,1% de ligante - Faixa C - Vazios (3% a 5%)
CONDICIONAMENTO SEVERO
Ana / Armando Dissertação Mestrado Armando (IME)
154
TAB 7.5 – Resistência à tração (3% a 5% de vazios, condicionamento moderado).
Amostra: Origem IPR
Operador: Interessado
2,02
7
k
g
f/di
v
25°C
Número do
cropo-de-prova
Altura
Média (cm)
Diâmetro
Médio
(cm)
%Vazios
Leitura do
Anel (div)
Carga
Aplicada
(kgf)
Resistência à
tração estática
máxima (Mpa)
T
MÉDIO
OBS
14
5
6,11 10,1
9
3,1 386 782,4 0,80
14
6
6,14 10,1
8
3,1 356 721,
6
0,74
14
7
5,9
6
10,3 3,1 305 618,
2
0,64
15
7
6,1
5
10,1
6
3,
3
495 1003,4 1,02
15
8
6,1
3
10,1
7
3,
2
592 1200,0 1,23
15
9
6,14 10,1
5
3,0 565 1145,3 1,17
16
9
6,10 10,2
7
3,
8
486 985,1 1,00
170 6,1
9
10,21 4,
3
498 1009,4 1,02
171 6,21 10,21 4,0 516 1045,9 1,05
181 6,21 10,1
6
3,1 335 679,0 0,69
18
2
6,1
9
10,1
7
3,1 405 820,
9
0,83
18
3
6,2
6
10,1
9
3,
8
294 595,
9
0,60
10
3
6,2
6
10,2
3
3,
6
411 833,1 0,83
104 6,3
2
10,21 4,
7
453 918,
2
0,91
10
5
6,2
8
10,2
3
4,
2
394 798,
6
0,79
12
7
6,24 10,2
2
4,
3
402 814,
9
0,81
12
8
6,31 10,1
7
4,0 394 798,
6
0,79
12
9
6,40 10,24 5,0 442 895,
9
0,87
211 6,1
8
10,1
7
3,
3
589 1193,9 1,21
21
2
6,1
8
10,14 3,1 556 1127,0 1,15
21
3
6,1
9
10,1
9
3,
2
550 1114,9 1,13
0,82
0,1%
Dope B
1,16 3% Cal
0,71
0,5%
Dope C
0,84
0,5%
Dope D
1,14
0,5%
Dope A
1,02
0,5%
Dope B
ENSAIO DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
CAP 50/70 - 6,1% de ligante - Faixa C - Vazios (3% a 5%)
CONDICIONAMENTO MODERADO
Ana / Armando Dissertação Mestrado Armando (IME)
Cte. do anel dinamométrico
TEMPERATUR
A
0,73
Sem
Aditivo
155
TAB 7.6 – Resistência à tração ( 3% a 5% de vazios, condicionamento leve).
Amostra: Origem IPR
Operador: Interessado
2,02
7
k
g
f/di
v
25°C
Número do
cropo-de-prova
Altura
Média (cm)
Diâmetro
Médio
(cm)
%Vazios
Leitura do
Anel (div)
Carga
Aplicada
(kgf)
Resistência à
tração estática
máxima (Mpa)
T
MÉDIO
OBS
14
8
6,1
3
10,1
9
3,1 575 1165,5 1,19
14
9
6,0
8
10,2
2
3,1 519 1052,0 1,08
150 6,0
2
10,24 3,
3
560 1135,1 1,17
160 6,1
2
10,21 3,
2
550 1114,9 1,14
161 6,04 10,2
3
3,1 575 1165,5 1,20
16
2
6,1
3
10,20 2,
5
538 1090,5 1,11
17
2
6,1
9
10,2
2
4,1 520 1054,0 1,06
17
3
6,21 10,1
8
3,
5
553 1120,9 1,13
174 6,2
8
10,20 5,0 485 983,1 0,98
184 6,1
9
10,2
3
3,
6
453 918,
2
0,92
18
5
6,21 10,1
5
3,1 455 922,
3
0,93
18
6
6,1
8
10,21 3,1 482 977,0 0,99
10
6
6,2
5
10,34 4,
8
560 1135,1 1,12
10
7
6,3
5
10,1
8
4,
2
505 1023,6 1,01
10
8
6,1
6
10,2
6
3,1 575 1165,5 1,18
130 6,2
5
10,21 3,
9
533 1080,4 1,08
131 6,2
5
10,21 3,
8
539 1092,6 1,09
13
2
6,14 10,3
5
4,0 556 1127,0 1,13
214 6,0
8
10,20 3,0 640 1297,3 1,33
21
5
6,1
6
10,1
7
3,
2
623 1262,8 1,28
21
6
6,1
6
10,1
5
3,
3
618 1252,7 1,28
1,10
0,1%
Dope B
1,30 3% Cal
0,95
0,5%
Dope C
1,10
0,5%
Dope D
1,15
0,5%
Dope A
1,06
0,5%
Dope B
Cte. do anel dinamométrico
TEMPERATUR
A
1,15
Sem
Aditivo
ENSAIO DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
CAP 50/70 - 6,1% de ligante - Faixa C - Vazios (3% a 5%)
CONDICIONAMENTO LEVE
Ana / Armando Dissertação Mestrado Armando (IME)
156
TAB 7.7 – Resistência à tração (6% a 8% de vazios, sem condicionamento).
Amostra: Origem IPR
Operador: Interessado
2,02
7
k
g
f/di
v
25°C
Número do
cropo-de-prova
Altura
Média (cm)
Diâmetro
Médio
(cm)
%Vazios
Leitura do
Anel (div)
Carga
Aplicada
(kgf)
Resistência à
tração estática
máxima (Mpa)
T
MÉDIO
OBS
49 6,9
8
10,1
8
6,4 325 658,
8
0,59
50 6,8
8
10,2
2
6,
3
315 638,
5
0,58
51 7,01 10,1
9
6,
6
300 608,1 0,54
61 6,8
7
10,1
6
7,0 304 616,
2
0,56
62 6,90 10,20 6,
8
297 602,0 0,55
63 7,0
6
10,1
8
6,
7
293 593,
9
0,53
73 6,8
8
10,1
8
7,0 388 786,
5
0,71
74 6,7
5
10,2
8
7,0 318 644,
6
0,59
75 7,01 10,1
7
7,0 350 709,
5
0,63
85 6,9
6
10,1
9
7,
3
362 733,
8
0,66
86 6,94 10,2
2
7,
3
319 646,
6
0,58
87 6,9
5
10,30 7,4 324 656,
7
0,58
10
9
6,6
6
10,3
2
7,4 382 774,
3
0,72
110 6,6
5
10,2
6
6,
7
420 851,
3
0,79
111 6,7
2
10,1
7
6,
7
412 835,1 0,78
13
3
6,6
7
10,20 6,
9
388 786,
5
0,74
134 6,6
3
10,1
6
6,
8
417 845,
3
0,80
13
5
6,5
5
10,2
5
6,
9
380 770,
3
0,73
21
7
6,6
8
10,20 6,
8
355 719,
6
0,67
21
8
6,71 10,1
9
7,1 364 737,
8
0,69
21
9
6,74 10,1
5
7,1 354 717,
6
0,67
0,68 3% Cal
0,76
0,1%
Dope B
0,76
0,5%
Dope D
0,61
0,5%
Dope C
0,64
0,5%
Dope B
0,55
0,5%
Dope A
0,57
Sem
Aditivo
Cte. do anel dinamométrico
TEMPERATUR
A
Ana / Armando Dissertação Mestrado Armando (IME)
CAP 50/70 - 6,1% de ligante - Faixa C - Vazios (6% a 8%)
SEM
CONDICIONAMENTO
ENSAIO DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
157
TAB 7.8 – Resistência à tração (6% a 8% de vazios, condicionamento severo).
Amostra: Origem IPR
Operador: Interessado
2,02
7
k
g
f/di
v
25°C
Número do
cropo-de-prova
Altura
Média (cm)
Diâmetro
Médio
(cm)
%Vazios
Leitura do
Anel (div)
Carga
Aplicada
(kgf)
Resistência à
tração estática
máxima (Mpa)
T
MÉDIO
OBS
52 6,7
7
10,30 6,
9
120 243,
2
0,22
53 6,8
7
10,2
5
6,
5
194 393,
2
0,36
54 6,9
9
10,1
7
6,
6
175 354,
7
0,32
64 6,7
5
10,2
6
7,0 225 456,1 0,42
65 6,8
3
10,24 7,
5
240 486,
5
0,44
66 6,8
6
10,1
9
6,
8
293 593,
9
0,54
76 6,8
3
10,2
3
7,
5
354 717,
6
0,65
77 7,10 10,1
3
6,
7
347 703,4 0,62
78 7,0
2
10,21 7,
7
314 636,
5
0,57
88 6,90 10,2
8
6,
7
226 458,1 0,41
89 7,1
8
10,1
7
6,
9
210 425,
7
0,37
90 7,00 10,1
9
6,
7
229 464,
2
0,41
11
2
6,9
5
10,2
2
6,
8
255 516,
9
0,46
11
3
6,6
5
10,24 7,1 226 458,1 0,43
114 6,8
6
10,20 6,
9
234 474,
3
0,43
13
6
6,70 10,1
8
6,
9
304 616,
2
0,58
13
7
6,5
5
10,2
5
6,
8
289 585,
8
0,56
13
8
6,54 10,2
9
6,
9
278 563,
5
0,53
220 6,6
8
10,21 6,
9
302 612,
2
0,57
221 6,71 10,1
6
6,
6
339 687,
2
0,64
22
2
6,6
6
10,21 6,
9
296 600,0 0,56
0,59 3% Cal
0,56
0,1%
Dope B
0,44
0,5%
Dope D
0,40
0,5%
Dope C
0,61
0,5%
Dope B
0,47
0,5%
Dope A
0,30
Sem
Aditivo
Cte. do anel dinamométrico
TEMPERATUR
A
Ana / Armando Dissertação Mestrado Armando (IME)
CAP 50/70 - 6,1% de ligante - Faixa C - Vazios (6% a 8%)
CONDICIONAMENTO SEVERO
ENSAIO DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
158
TAB 7.9 – Resistência à tração (6% a 8% de vazios, condicionamento moderado).
Amostra: Origem IPR
Operador: Interessado
2,02
7
k
g
f/di
v
25°C
Número do
cropo-de-prova
Altura
Média (cm)
Diâmetro
Médio
(cm)
%Vazios
Leitura do
Anel (div)
Carga
Aplicada
(kgf)
Resistência à
tração estática
máxima (Mpa)
T
MÉDIO
OBS
151 6,6
8
10,2
3
6,
7
194 393,
2
0,37
15
2
6,6
2
10,2
5
6,
7
250 506,
8
0,48
15
3
6,6
3
10,20 6,
6
185 375,0 0,35
16
3
6,54 10,2
6
6,
7
313 634,
5
0,60
164 6,61 10,2
2
7,1 262 531,1 0,50
16
5
6,6
6
10,20 6,
7
299 606,1 0,57
17
5
6,8
3
10,14 7,
2
368 745,
9
0,69
17
6
6,8
7
10,1
7
6,
9
345 699,
3
0,64
17
7
6,61 10,31 7,
2
338 685,1 0,64
18
7
6,7
5
10,20 7,1 261 529,0 0,49
18
8
6,7
9
10,1
8
6,
6
210 425,
7
0,39
18
9
6,8
2
10,2
3
7,1 207 419,
6
0,38
11
5
6,8
6
10,1
8
7,0 284 575,
7
0,53
11
6
6,94 10,21 6,
5
269 545,
3
0,49
11
7
6,7
9
10,21 6,
9
287 581,
7
0,53
13
9
6,6
5
10,1
9
7,0 261 529,0 0,50
140 6,6
9
10,2
2
6,
8
302 612,
2
0,57
141 6,6
6
10,1
9
7,0 276 559,
5
0,52
22
3
6,70 10,21 7,0 344 697,
3
0,65
224 6,7
3
10,14 6,
9
325 658,
8
0,61
22
5
6,6
7
10,1
7
7,0 357 723,
6
0,68
0,65 3% Cal
0,53
0,1%
Dope B
0,52
0,5%
Dope D
0,42
0,5%
Dope C
0,66
0,5%
Dope B
0,56
0,5%
Dope A
0,40
Sem
Aditivo
Cte. do anel dinamométrico
TEMPERATUR
A
Ana / Armando Dissertação Mestrado Armando (IME)
CAP 50/70 - 6,1% de ligante - Faixa C - Vazios (6% a 8%)
CONDICIONAMENTO MODERADO
ENSAIO DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
159
TAB 7.10 – Resistência à tração (6% a 8% de vazios, condicionamento leve).
Amostra: Origem IPR
Operador: Interessado
2,02
7
k
g
f/di
v
25°C
Número do
cropo-de-prova
Altura
Média (cm)
Diâmetro
Médio
(cm)
%Vazios
Leitura do
Anel (div)
Carga
Aplicada
(kgf)
Resistência à
tração estática
máxima (Mpa)
T
MÉDIO
OBS
154 6,6
6
10,21 7,0 360 729,
7
0,68
15
5
6,71 10,1
6
6,
7
308 624,
3
0,58
15
6
6,6
9
10,1
8
7,0 315 638,
5
0,60
16
6
6,71 10,1
5
6,
9
335 679,0 0,64
16
7
6,74 10,1
9
7,1 295 598,0 0,55
16
8
6,6
2
10,20 6,
5
339 687,
2
0,65
17
8
6,71 10,1
9
6,
9
330 668,
9
0,62
17
9
6,8
7
10,1
8
7,
2
304 616,
2
0,56
180 6,7
3
10,2
5
7,1 311 630,4 0,58
190 6,7
8
10,1
8
6,
6
268 543,
2
0,50
191 6,90 10,1
5
6,
9
230 466,
2
0,42
19
2
6,8
8
10,1
7
6,
7
216 437,
8
0,40
11
8
7,0
2
10,1
6
7,1 273 553,4 0,49
11
9
6,74 10,20 7,0 285 577,
7
0,53
120 6,7
9
10,2
3
6,
9
314 636,
5
0,58
14
2
6,7
2
10,1
8
6,
8
335 679,0 0,63
14
3
6,74 10,1
5
6,
7
340 689,
2
0,64
144 6,60 10,2
2
6,
8
324 656,
7
0,62
22
6
6,7
8
10,1
3
7,0 356 721,
6
0,67
22
7
6,6
7
10,1
7
6,
8
412 835,1 0,78
22
8
6,7
3
10,1
5
6,
9
379 768,
2
0,72
0,72 3% Cal
0,63
0,1%
Dope B
0,53
0,5%
Dope D
0,44
0,5%
Dope C
0,59
0,5%
Dope B
0,61
0,5%
Dope A
0,62
Sem
Aditivo
Cte. do anel dinamométrico
TEMPERATUR
A
Ana / Armando Dissertação Mestrado Armando (IME)
CAP 50/70 - 6,1% de ligante - Faixa C - Vazios (6% a 8%)
CONDICIONAMENTO LEVE
ENSAIO DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
160
161
AB 7.11 – Módulo de Resiliência (3% a 5% de vazios).
162
TAB 7.12 – Módulo de Resiliência (6% a 8% de vazios).
163
164
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