Proposta de ajuste nas energias de compactação para dosagem de misturas asfálticas com uso de compactador giratório em função da estrutura de pavimento

• Autor(a) principal: Gonçalves, Ricardo Freire
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18143/tde-07022019-144409/
• topic: Asphalt layer thickness; Asphalt mixtures; Asphaltic coatings; Compactador giratório; Dosagem Superpave; Efeito do tráfego; Espessura de revestimento; Gyratory compactor; Misturas asfálticas; Pavimento rodoviário; Revestimentos asfálticos; Road pavement; Superpave dosage; Traffic effect

Os pavimentos asfálticos brasileiros são projetados para durar, em média, 10 anos, contudo, em muitos casos, com poucos meses passados da abertura ao tráfego, começam a apresentar problemas que comprometem seu desempenho. Supõe-se que parte principal deste problema resida no fato de ser construído com revestimento asfáltico com espessura inferior às que são usadas nos países que nos servem de referência técnica, o que resulta em maiores esforços. Porém, além do aspecto estrutural, este trabalho aborda, principalmente, os efeitos na dosagem de misturas asfálticas, pois os critérios estabelecidos levam em conta o efeito do tráfego considerando estruturas com 15 cm ou mais de espessura do revestimento asfáltico. Portanto, a energia de compactação em laboratório considerada para a simulação do tráfego atuando em uma estrutura de pavimento com 15 cm de revestimento asfáltico não deve ser a mesma quando a espessura do revestimento for muito menor, pois as respostas estruturais, tensão e deformação, são muito diferentes nos dois casos, sendo as estruturas mais esbeltas submetidas a maiores solicitações do tráfego, o que deveria ser considerado quando da dosagem de misturas asfálticas em laboratório, particularmente no Brasil. Há outros agravantes, como a concentração de tensões associada à maior pressão de enchimento dos pneus e o tráfego de veículos com excesso de carga por eixo. O objetivo deste trabalho é propor uma tabela com faixa de valores do número de giros de compactação de misturas asfálticas, para diferentes níveis de tráfego, adaptada da tabela do Superpave e corrigida segundo critérios de análise de danos equivalentes em função da espessura de revestimento. Além da análise estrutural, teórica, foi desenvolvido um trabalho laboratorial, com misturas asfálticas dosadas pelo método Superpave, considerando-se todos os níveis de tráfego e os respectivos número de giros de projeto do compactador giratório. As misturas asfálticas foram projetadas para o teor ótimo de ligante correspondente a um volume de vazios de 4%. Os corpos de prova foram compactados segundo sete níveis de energia de tráfego, conforme estabelecido no método Superpave, com determinação de propriedades volumétricas (VAM, Vazios do Agregado Mineral, RBV, Relação Betume-Vazios, e TF, Teor de Fíler) e mecânicas (MR, Módulo de Resiliência, e RT, Resistência à Tração). Os resultados foram comparados pelos testes estatísticos não paramétricos U de Mann-Whitney e KS (Kolmogorov-Smirnov), que avaliam se duas amostras possuem distribuições de valores similares ou não. As propriedades volumétricas (VAM, RBV e TF) variaram significativamente com a energia de compactação, sendo que seus valores médios diminuíram com o aumento da energia de tráfego, enquanto que as propriedades mecânicas (MR e RT) apresentaram aumento de valor com o aumento da energia do tráfego de projeto, ainda que, em energias contíguas, tenha havido pequena diferença. Foi constatado maior influência da temperatura de realização de ensaios de MR e RT para os maiores níveis de energia de tráfego, ou seja, há maior diminuição de MR e RT com o aumento da temperatura para as misturas produzidas com um maior número de giros. Foi realizada análise estrutural com o programa ELSYM5, considerando-se diferentes espessuras de revestimentos asfálticos e propriedades semelhantes às das misturas asfálticas projetadas. Os resultados permitiram análises de vida de fadiga e de danos equivalentes, sob diferentes esforços, decorrentes de redução na espessura do revestimento ou de sobrecargas do tráfego. A vida de fadiga apresentou tendência de aumento com o nível de tráfego considerado para dosagem da mistura asfáltica, mas com tendência assintótica. O aumento da carga por eixo e da pressão de enchimento de pneus, quando associados à redução de espessura dos revestimentos asfálticos, pode levar a uma redução na vida de fadiga em cerca de 60 vezes, para pavimentos flexíveis, e em cerca de 10 vezes, para pavimentos semirrígidos. Na tentativa de amenizar os possíveis problemas que afetam o desempenho de nossos pavimentos, o número de giros usado no compactador giratório para projetar misturas asfálticas deve aumentar em cerca de 20% a 50% em pavimento flexível e de 4% a 30% em pavimento semirrígido, dependendo da energia de tráfego considerada em projeto, do tipo de estrutura selecionada e dos carregamentos veiculares aferidos.