Semi-supervised learning

A caracterização mecânica básica envolveu a realização dos ensaios de módulo de resiliência à 25°C, resistência à tração por compressão diametral e dano por umidade induzida, o qual é utilizado para caracterizar a susceptibilidade ao dano por umidade.

Nesta etapa houve a necessidade de acrescentar mais dois tipos de mistura (3045C3,0L e 5070C3,0L) em relação à Etapa 1, em virtude de resultados insatisfatórios dos ensaios de dano por umidade induzida nas misturas que não continham cal. Priorizou-se dar uso a maior quantidade possível de caulim, assim a cal foi acrescentada nas misturas com 3,0% de caulim em função dos seguintes motivos: (i) não seria possível adicionar 1,5% de cal às misturas com

6,0% de caulim sem alterar a curva granulométrica; (ii) as misturas com 1,5% de caulim utilizam pouco rejeito, e; (iii) qualquer outro teor de caulim ensejaria uma nova dosagem.

Foram produzidos 9 CPs, por condição experimental, no teor de projeto definido na Etapa 1, para a execução dos ensaios de caracterização mecânica básica, perfazendo um subtotal de 108 CPs. Adotaram-se os teores de projeto das condições experimentais 5070C3,0L e 3045C3,0L como sendo iguais aos das misturas 5070C3,0 e 3045C3,0, respectivamente. Adicionalmente, foram produzidos 4 CPs extras para cada uma das novas condições experimentais de modo a executar os ensaios RICE, estabilidade e fluência, além de calcular os parâmetros volumétricos, para avaliar se as novas misturas atendiam à especificação técnica do concreto asfáltico, conforme Etapa 1. A Etapa 2 consumiu, portanto, um total de 116 CPs.

Para a caracterização mecânica básica foi adotado o seguinte esquema de ensaios:

 Módulo de resiliência – Todos os corpos de prova foram previamente submetidos ao ensaio de MR na temperatura de 25°C. Como o ensaio é não-destrutivo e executado sob condições que não danificam o corpo de prova, os mesmos foram reaproveitados para os demais ensaios. Assim foi possível conhecer a rigidez de todos os 108 CPs;

 Resistência à tração – 3 CPs, por condição experimental, foram submetidos ao ensaio de RT, à 25°C e na condição de Vv ≈ 4,0%. Isto possibilitou a verificação do atendimento do valor mínimo normativo (RT ≥ 0,80 MPa) e a definição de carga a ser aplicada no ensaio de fadiga por compressão diametral à tensão controlada (Etapa 3). Foram consumidos 36 CPs neste ensaio;

 Dano por umidade induzida – 6 CPs, por condição experimental, foram submetidos ao ensaio de dano por umidade induzida, para avaliação da susceptibilidade ao dano por umidade, na condição de Vv ≈ 7%. Isto permitiu a verificação do atendimento do valor mínimo normativo (RRT ≥ 70%) e, alternativamente, a análise da relação de módulo de resiliência (RMR) que é a relação entre o MR após o condicionamento térmico do protocolo do ensaio e o MR antes do condicionamento térmico. Foram consumidos 72 CPs nesta análise.

Para se chegar ao Vv ≈ 4%, que é o volume de vazios-alvo da dosagem Marshall, os CPs foram compactados com a energia padrão, ou seja, 75 golpes do soquete Marshall por face. Para produzir CPs com Vv ≈ 7%, foi necessário realizar uma série de testes de compactação, onde corpos de prova de algumas misturas foram compactados com diferentes números de golpes e

então calculou-se o volume de vazios correspondente. Em seguida, foram traçadas curvas relacionando o número de golpes por face do CP ao volume de vazios. A partir destas curvas, concluiu-se que o número de golpes necessário para atingir Vv ≈ 7% variou de 19 a 26 golpes do soquete Marshall por face, para cada tipo de mistura, conforme indicado na Tabela 3.8.

Tabela 3.8 – Indicação do n° de golpes do soquete Marshall, por face do CP, para atingir Vv ≈ 7% Tipo de mistura _{para Vv ≈ 7%} Nº de golpes Tipo de mistura _{para Vv ≈ 7%} Nº de golpes

5070 26 3045 25 5070C1,5 26 3045C1,5 24 5070C3,0 23 3045C3,0 19 5070C6,0 19 3045C6,0 19 5070L 19 3045L 19 5070C3,0L 26 3045C3,0L 23

As variações nos valores de MR, RT, RRT e RMR entre as diferentes misturas asfálticas foram analisadas à luz do tipo de ligante asfáltico e do tipo de fíler, de modo a compreender o papel destes fatores nos resultados da caracterização mecânica básica. Complementarmente, foi efetuada uma análise estatística para verificar, mediante regressões lineares, se há correlações significativas entre os parâmetros de caracterização do fíler e MR, RT, RRT e RMR.

A seguir, descrevem-se os procedimentos dos ensaios de MR (25°C), RT e DUI. Estes ensaios foram realizados no Laboratório de Estradas do Departamento de Engenharia de Transportes da EESC/USP.

3.2.2.1 Ensaio de Módulo de Resiliência (MR)

O MR foi obtido mediante ensaio de compressão diametral sob carga repetida (DNIT 135/2010), com aplicação de 100 ciclos de carregamento constante, com duração total de 1,0 s, dos quais, 0,1 s correspondem ao período de carregamento e 0,9 s ao período de repouso. Os CPs ficaram em câmara térmica a 25° C por, no mínimo, 4 horas para condicionamento térmico, antes da execução do ensaio.

Aplicaram-se cargas de baixa magnitude (entre 100 e 150 kgf), de modo a obter deslocamentos da ordem de 0,0025 ± 0,0005 mm, medidos por meio de um linear variable differential

transducer (LVDT). Este procedimento consta na norma, mas foi necessário para evitar danos

Na Figura 3.8 são mostradas a tela do software, em plataforma Labview 7.1, utilizado para aquisição de dados do ensaio e o aparato de execução do ensaio, indicando a posição do CP e LVDT.

(a) (b)

Figura 3.8 – Módulo de Resiliência: (a) tela do programa do ensaio (b) aparato do ensaio

O valor do módulo de resiliência (MPa) é expresso conforme a equação 3.1, em que F é carga aplicada diametralmente no CP (kgf); Δ é a deformação resiliente, para aplicação de F (cm); H é altura do CP (cm), e; µ é o coeficiente de Poisson, para o qual se adotou o valor 0,30.

𝑀𝑅 = 𝐹

(∆ × 𝐻)× (0,9976𝜇 + 0,2692) × 0,0981 (3.1)

Os MRs foram calculados para cada um dos 100 ciclos por meio de um programa em plataforma

Labview 7.1. Para escolher o valor representativo do CP, adotou-se o seguinte critério:

desprezaram-se os 30 primeiros ciclos de carregamento, por se entender que se tratava de um período de condicionamento. Dos 70 ciclos restantes, escolhia-se um intervalo, não inferior a 15 ciclos consecutivos, cuja média de MR apresentasse o menor valor de coeficiente de variação.

3.2.2.2 Ensaio de Resistência à Tração por Compressão Diametral (RT)

O ensaio foi realizado conforme a NBR 15.087/2012. Os corpos de prova foram submetidos a uma carga de compressão diametral estática progressiva até o momento de sua ruptura em temperatura de 25° C. Os CPs ficaram em câmara térmica a 25°C por no mínimo 4 horas para

estabilização de temperatura, antes da execução do ensaio. Na Figura 3.9 é mostrado o aparato utilizado no ensaio.

Figura 3.9 – Aparato do ensaio de resistência à tração por compressão diametral

A RT, em MPa, é calculada pela equação 3.2, em que “F” é a carga de ruptura (N), “D” é o diâmetro do CP (mm) e “H” é a altura do CP (mm).

𝑅𝑇 = 2𝐹

𝜋𝐷𝐻 (3.2)

3.2.2.3 Ensaio de Dano por umidade induzida (DUI)

Os ensaios de DUI foram feitos segundo a norma AASHTO T 283-99. A quantidade de mistura necessária para compor os seis CPs, por condição experimental, foi colocada em estufa ventilada a 60°C por 16 horas. Este procedimento tenta simular um envelhecimento de longo prazo na mistura asfáltica. Após este envelhecimento, a mistura asfáltica não compactada foi posta em estufa na temperatura de compactação por 2 horas para, em seguida, ser compactada até atingir o Vv = 7±1%.

Dividiu-se o conjunto de 6 CPs em 2 subconjuntos de 3 CPs, de modo que o volume de vazios médio dos subconjuntos fosse aproximadamente igual. Um subconjunto passou pelo condicionamento térmico, composto por saturação de 55 a 80% dos vazios, congelamento à 18°C por 16 horas e aquecimento à 60°C, em banho-maria, por 24 horas (grupo condicionado), enquanto que o outro subconjunto não recebeu condicionamento térmico (grupo de controle). Ambos subconjuntos foram submetidos ao ensaio de RT, conforme NBR 15.087/2012. A relação de resistência à tração (RRT), é dada pela equação 3.3. O protocolo da norma também

exige a inspeção visual dos corpos de prova após ruptura por tração para avaliar se no plano de ruptura ocorreu descolamento da película de ligante asfáltico e/ou quebra de agregados.

𝑅𝑅𝑇 =𝑅𝑇𝑔𝑟𝑢𝑝𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖𝑐𝑜𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑅𝑇𝑔𝑟𝑢𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙𝑒

× 100 (3.3)

Embora se tenha seguido todos os procedimentos da norma americana AASHTO T 283, houve o cuidado de compatibilizar o grau de saturação (GS) dos vazios com as recomendações de grau de saturação da norma brasileira NBR 15.617/2016. Para tanto os valores de GS foram mantidos mais próximos ao limite mínimo da norma americana, para que não extrapolassem o valor limite máximo da norma brasileira.

Todos os CPs do ensaio de DUI foram submetidos ao ensaio de MR antes do condicionamento térmico. Além disso, os CPs que fazem parte do grupo condicionado também foram submetidos ao ensaio de MR após o condicionamento térmico. Assim foi possível calcular um parâmetro adicional no ensaio de DUI, a relação de módulo de resiliência (RMR), dada pela Equação 3.4, em que: “MR1” é a média dos módulos de resiliência de 6 CPs antes do condicionamento térmico, em MPa, e “MR2” é média dos módulos de resiliência de 3 CPs do grupo condicionado, após serem submetidos ao condicionamento térmico (MPa).

𝑅𝑀𝑅 =𝑀𝑅2 𝑀𝑅1

× 100 (3.4)