comportamento viscoelástico de Huet Sayegh e dimensionamento racional do pavimento considerando variáveis intrínsecas ao material, módulo complexo e resistência à fadiga.
2 F O R M U L A Ç Ã O D E M I S T U R A S A S F Á L T I C A S 2 . 1 I N T R O D U Ç Ã O
As misturas asfálticas utilizadas na França são definidas pelas normas e caracterizadas por abordagem através de ensaios fundamentais, verificando o desempenho da mistura asfáltica em cada nível de formulação.
Como materiais estruturais podem ser classificados como uma abordagem fundamental, sendo realizada inicialmente uma análise volumétrica da mistura levando em conta o uso da prensa de compactação por cisalhamento giratório. Este ensaio direciona a formulação da mistura e pode ser utilizado para todos os tipos de misturas usinadas a quente.
Este contexto é caracterizado pela diversidade de pavimentos e técnicas usadas na formulação de misturas asfálticas como, por exemplo: bases de camadas tratadas com cimento hidráulico ou betuminoso, material granular não tratado e pavimentos de concreto hidráulico (SETRA-LCPC, 1997). A partir dos componentes selecionados (agregados, material de enchimento, ligantes e aditivos) é realizada uma sequência de ensaios para descrever o comportamento da mistura asfáltica.
Esta sequência é escolhida com base no nível de ensaio requerido, de 1 até 4, realizando-se alternativamente ensaios complementares. O nível de ensaio depende geralmente do tipo de mistura, da posição da camada, da mistura asfáltica, da espessura, e tráfego previsto (LCPC, 2007).
As camadas de concreto asfáltico são concebidas segundo a função que vão desempenhar no pavimento, seja em camadas com função de superfície ou de função estrutural. Em conjunto procuram-se as qualidades de um bom pavimento garantindo segurança, conforto e durabilidade. Esta concepção centra-se no desempenho e nas características mecânicas da mistura, através do ensaio de módulo complexo, estudado segundo a norma (NF P 98-260-2) e a fadiga do material através do ensaio (NF P 98-261-1) (SETRA-LCPC, 1997).
Os parâmetros medidos experimentalmente das misturas asfálticas, a rigidez medida no ensaio de módulo complexo e a deformação admissível calculada a partir dos dados experimentais do ensaio de fadiga para um número de eixos equivalentes, são utilizadas de maneira direta no dimensionamento da estrutura do pavimento.
Segundo a metodologia de formulação francesa, três factores estão fortemente ligados e interdependentes:
O primeiro concerne ao grupo de propriedades físicas, químicas e mecânicas consideradas como necessárias para avaliar o desempenho dos constituintes e da mistura;
O segundo ao grupo dos ensaios e métodos para fazer a medição das propriedades volumétricas e mecânicas;
O terceiro ao grupo de valores admissíveis determinados experimentalmente, os quais são função das propriedades requeridas para o dimensionamento.
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A percentagem de vazios ou compacidade da mistura é o parâmetro mais importante na sua formulação, uma vez que as propriedades mecânicas são dependentes das relações volumétricas do esqueleto granular e do tipo de ligante.
A percentagem de vazios ou a compacidade avaliada no ensaio de compactação por cisalhamento giratório é a primeira exigência para uma mistura asfáltica. Esta exigência relaciona-se às características procuradas de textura (aderência), durabilidade (resistência à água, resistência à fadiga, e deformação permanente), e varia em relação ao tipo de mistura, função e solicitações a que será submetida (LCPC, 2007).
A dosagem das misturas asfálticas é um processo que começa com a seleção dos componentes que normalmente são definidos pela disponibilidade local ou pelo projetista. O conhecimento das características da mistura é importante, sendo útil para ajustar sua composição de maneira que os resultados sejam consistentes com as especificações para a mistura estudada. O procedimento envolve a adaptação da fórmula, que posteriormente se junta aos ensaios especificados para o teste e nível de formulação respectivo.
Os níveis de formulação da metodologia francesa são:
No nível 0 corresponde às especificações e características mínimas dos constituintes da mistura (ligantes, granular graúdo, fino e filer). No nível 1 avalia-se a habilidade com que a mistura aceita
compactação, no ensaio de compactação por cisalhamento giratório e a sensibilidade à água da mistura asfáltica no ensaio de imersão e compressão simples Duriéz. No âmbito da normalização francesa o princípio do ensaio de compressão simples consiste na compactação por pressão estática de dupla ação. Um lote de corpos-de-prova são conservados a 18°C, em umidade controlada, e outro lote é submerso na água a 18°C. É determinada a relação entre as resistência seco e submerso. A resistência a seco e a compacidade são indicadores adicionais ao ensaio de compatação por cisalhamento giratório.
No nível 2 avalia-se o potencial de afundamento no ensaio de deformação permanente. Realizado em condições controladas de temperatura, este nível pode ser avaliado nos 10000 ciclos ou nos 30000 ciclos, isto é função do tipo de mistura asfáltica. Para o ensaio de deformação permanente, o corpo-de-prova é uma placa retangular de 5 cm ou 10 cm de espessura e dimensões 18cmx50cm. A placa é submetida à passagem de uma roda equipada com um pneumático a uma frequência de 1Hz, carga de 5kN, pressão de 6 bar e temperatura controlada de 60°C. As especificações abrangem uma percentagem de máxima para o a profundidade do afundamento para um determinado número de ciclos, dependendo do tipo e classe de mistura asfáltica.
No nível 3 verifica-se a rigidez da mistura asfáltica, determinada pelo módulo complexo através de solicitação sinusoidal em corpos-de- prova trapezoidais ou por tração uniaxial em corpos de prova cilíndricos. Este ensaio permite desenhar a curva representativa do material e conhecer a rigidez da mistura em um amplo espectro de tempos de carga ou de frequências.
O nível 4 corresponde ao ensaio de fadiga realizado sobre corpos- de-prova trapezoidais a uma temperatura de 10°C e 25Hz. Este último nivel de formulação centra-se na determinação da deformação do material para um milhão de solicitações (. Este ensaio é realizado em flexão alternada e deformação senoidal de amplitude constante (deformação contralada).
A Figura 2, ilustra os níveis da formulação dos concretos asfálticos segundo a metodologia francesa.
Figura 2. Resumo dos níveis de formulação (LCPC, 2007).
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A separação das camadas, segundo sua função, permite formular misturas asfálticas com características superficiais que garantam segurança e conforto, com a possibilidade da seleção da mistura mais adequada para cada projeto específico, deixando a resistência mecânica para as camadas com função estrutural.
A camada de superfície deve garantir suficiente macrotextura e microtextura, assegurando a aderência entre o pneu e o pavimento na frenagem do veículo e em condições climáticas variadas de chuva e temperatura. As microtexturas são as asperezas da superfície com dimensões de comprimento de onda de 0,0 a 0,5mm no domínio da textura do agregado mineral. A microtextura indica a propriedade dos agregados em apresentar uma superfície áspera capaz de perfurar o filme da água da chuva residual no contato do pneu com o pavimento e oferecer atrito entre eles. A dirigibilidade é conseguida pela microtextura, pois permite a estabilidade veicular nas acelerações e desacelerações (MOMM, 1998).
No grupo de misturas asfálticas, concebidas com características funcionais de superfície na metodologia de formulação de misturas francesas, distinguem-se:
Misturas para camadas de rolamento convencional ou para camadas de ligação: Béton Bitumineux Semi-Grenu (EB-BBSG),