USO DO CALCÁRIO COMO AGREGADO MIÚDO E FÍLER EM MISTURAS ASFÁLTICAS

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1 USO DO CALCÁRIO COMO AGREGADO MIÚDO E FÍLER EM MISTURAS ASFÁLTICAS Sérgio Ricardo Honório de Assis Ricardo Almeida de Melo

2 USO DO CALCÁRIO COMO AGREGADO MIÚDO E FÍLER EM MISTURAS ASFÁLTICAS Sérgio Ricardo Honório de Assis Ricardo Almeida de Melo Universidade Federal da Paraíba Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental RESUMO Esta pesquisa tem como objetivo verificar a viabilidade de uso de agregados de rochas calcárias em misturas asfálticas, como substituto do agregado de origem granítica. Os agregados foram coletados em usina próxima e caracterizados por ensaios de análise granulométrica, absorção e densidade aparente de agregado graúdo, massa específica de agregado miúdo, abrasão Los Angeles e durabilidade. O CAP 50/70, coletado na mesma usina, foi submetido a ensaio de viscosidade Brookfield. O calcário substitui parcialmente o agregado miúdo e é adicionado como filer mineral em misturas comparadas à mistura de referência, com granito. O método Marshall foi utilizado para determinação do teor ótimo das misturas. Após, corpos de prova serão compactados a partir dos métodos Marshall e Superpave para verificar a influência no comportamento mecânico das misturas, medido pela aplicação de ensaios de resistência à tração por compressão diametral (RT), módulo de resiliência (MR) e do ensaio Lottman. 1. INTRODUÇÃO O desenvolvimento econômico do país tem gerado demanda crescente por infraestrutura que possa assegurar boas condições de transporte. Obras rodoviárias padecem de materiais com a extinção de jazidas próximas implicando em gastos econômicos consideráveis com o transporte. Para minimizar estes custos, é interessante o estudo de materiais locais para aplicação nos serviços de pavimentação, de forma a atestar sua viabilidade técnica de uso. Nesta pesquisa, o objetivo geral é verificar esta viabilidade com relação aos agregados de rocha calcária, com incorporação nas misturas asfálticas, com base no comportamento físico e mecânico das mesmas. Os agregados são submetidos a ensaios de análise granulométrica, absorção e densidade aparente de agregado graúdo, massa específica de agregado miúdo, abrasão Los Angeles e durabilidade. A incorporação é realizada por meio da substituição parcial do agregado miúdo granítico por agregado calcário e na adição de filer mineral calcário. O método de compactação utilizado é o Marshall e, após a verificação dos teores ótimos das misturas, os métodos de compactação utilizados serão Marshall e Superpave na confecção de misturas com o objetivo de comparar o desempenho mecânico das mesmas em função do método escolhido. Para tanto, as misturas serão submetidas a ensaios de resistência à tração por compressão diametral (RT), módulo de resiliência (MR) e do ensaio Lottman. 2. REFERENCIAL TEÓRICO As misturas asfálticas são materiais amplamente utilizados na pavimentação como revestimento da camada de base, recebendo diretamente os esforços solicitantes oriundos dos veículos. Seus componentes são os responsáveis por propriedades especificas que garantem o bom desempenho e vida útil do pavimento. A investigação dessas propriedades é realizada por meio de técnicas específicas e, em laboratório, consistem no emprego de ensaios dos materiais referenciados pelas normas técnicas vigentes ou especificações dos órgãos fiscalizadores, com objetivo de determinar a 1

3 textura, natureza e outras propriedades dos agregados. A natureza dos agregados tem efeito crucial no comportamento de fissuras por fadiga das misturas e pode ser tão importante como o tipo de asfalto ou esqueleto mineral na concepção da mistura (Moreno & Rubio, 2013). A utilização de agregados de diferentes naturezas aplicados em misturas asfálticas tem sido alvo de pesquisas como a de Ibrahim et. al. (2009), que verificaram os efeitos da substituição parcial de agregados calcários por agregados basálticos. Os autores concluíram que a mistura ótima foi constituída por agregados basálticos nas frações graúdas e agregados calcários nas frações finas. Semelhantemente, Cao et. al. (2013) verificaram os efeitos da utilização de agregados basálticos e calcários, com utilização nas frações graúda e miúda e filer mineral. Os autores procuraram verificar os efeitos da combinação no comportamento mecânico das misturas analisadas. Como resultado, foi verificado que as misturas com os dois agregados combinados em diferentes proporções apresentaram bom desempenho no comportamento mecânico. O tema também foi abordado por Akbulut et. al. (2011), que submeteram os agregados a ensaios de massa específica, absorção, abrasão Los Angeles e durabilidade. Os autores verificaram que o agregado calcário apresentou os maiores valores de abrasão Los Angeles e durabilidade. Misturas foram confeccionadas com o agregado pelo método Marshall, onde se verificou que as mesmas atenderam às especificações de uso em pavimentos. A utilização do método Marshall é prática comum em pesquisas científicas (Ibrahim et al, 2009; Abo-Quadis e Shweily, 2007). Em alguns casos, os dois métodos de dosagem, Marshall e Superpave, são utilizados (Xue et. al., 2009) com o intuito de se verificar a influência sobre o comportamento mecânico das misturas confeccionadas com os mesmos. Xue et. al. (2009) estudaram misturas asfálticas com diferentes proporções de agregado calcário, escória e cinza volante por meio da aplicação dos dois métodos. As misturas concebidas pelo método Superpave apresentaram comportamento mecânico melhor além de melhores propriedades como estabilidade, resistência a danos por umidade e fadiga. 3. METODOLOGIA Os procedimentos utilizados na pesquisa em andamento são mostrados na figura 1, consistindo em três etapas. A primeira etapa é a caracterização dos agregados, com aplicação de ensaios de análise granulométrica, abrasão Los Angeles, absorção, massa específica aparente do agregado graúdo, massa específica do agregado miúdo e durabilidade. Para o asfalto, os ensaios de viscosidade Brookfiel e determinação das características reológicas estão em andamento. As misturas estudadas estão descritas na tabela 1. Os teores ótimos das mesmas serão determinados pelo método de compactação Marshall, onde os parâmetros de estabilidade Marshall, fluência, massa específica aparente (Gmb), volume de vazios e relação betume vazios serão determinados. 2

4 Figura 1 Diagrama dos procedimentos em laboratório. Fonte: elaboração do autor. Na terceira etapa, serão confeccionados corpos de prova com os dois métodos de compactação, Marshall e Superpave, com os dados do teor ótimo obtido na dosagem Marshall. O comportamento mecânico será verificado pelos ensaios de resistência à tração por compressão diametral, módulo de resiliência e Lottman, Tabela 1 Misturas a serem investigadas. Mistura Método Fíler Obs. 1 graúdo (Granito) + miúdo (granito) Marshall/Superpave - Mistura de referência 2 graúdo (Granito) + miúdo (calcário) Marshall/Superpave graúdo (Granito) + miúdo (calcário) Marshall/Superpave Calcário - 4. RESULTADOS PRELIMINARES A tabela 2 resume os resultados preliminares para os agregados granítico e calcário. Os ensaios com o granito estão em andamento. Ensaio/Material Tabela 2 Resultados dos ensaios de caracterização dos agregados. Agregado granítico Agregado calcário Pó de pedra Pó de pedra Fíler Abrasão Los Angeles (%) Absorção (%) 0,7 1,1-7,4 9,1 - - Massa específica aparente (g/cm³) 2,75 2,73-2,20 2, Massa específica (g/cm³) - - 2, ,56 2,681 Na abrasão Los Angeles, o agregado granítico atende às especificações ao contrário do calcário, que ultrapassa o valor máximo exigido. Na durabilidade, o calcário apresentou valor de 76%, quando o valor máximo exigido é de 12% (Bernucci et al, 2008). Com relação à 3

5 massa específica aparente, o calcário apresentou valores mais baixos do que o granito nas frações 19 e 12 mm. A mesma tendência se observou nos valores de massa específica do agregado miúdo. Os resultados da dosagem Marshall são mostrados na tabela 3. Tabela 2 Resultados da dosagem Marshall. Dosagem Mistura 1 Mistura 2 Mistura 3 Teor ótimo (%) 4,8 4,8 5,2 Gmb (g/cm³) 2,44 2,36 2,37 Vv (%) 3,40 3,52 3,20 VAM (%) 14,82 14,70 15,20 RBV (%) 77,00 78,50 79 Estabilidade (Kgf) Fluência (10 - ² mm) De acordo com os resultados obtidos, as misturas 2 e 3, com incorporação do agregado calcário apresentaram maiores valores de estabilidade Marshall sem tantas alterações nos outros parâmetros, Gmb, volume de vazios (Vv), vazios do agregado mineral (VAM) e relação betume vazios (RBV). Considerando as especificações vigentes, as três misturas estão aptas para aplicação em camada de rolamento. Agradecimentos Os autores agradecem à Petrobrás, pelo financiamento da pesquisa, à instituição de ensino, ao Laboratório de Geotecnia e Pavimentação LAPAV, pela disponibilização dos equipamentos, com agradecimento aos técnicos e alunos de iniciação científica e à usina de asfalto que disponibilizou os materiais estudados. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Abo-Qudais, S.; Al-Shweily, H. Effect of aggregate properties on asphalt mixtures stripping and creep behavior. Construction and Building Materials. 21 (2007): Akbulut, H.; Gûrer, C.; Çetin. S.Use of volcanic aggregates in asphalt pavement mixes. Transport Volume 164 Issue TR (2011). Bernucci, L. D.; Motta, L. M. G.; Ceratti, J. A. P.; Soares, J. B. Pavimentação Asfáltica: formação básica para engenheiros. Rio de Janeiro: PETROBRÁS: ABEDA, Cao, W.; LIU, S.; Feng, Z. Comparison of performance of stone matrix asphalt mixtures using basalt and limestone aggregates. Construction and Building Materials 41 (2013) Ibrahim, A.; Faisal, S.; Jamil, N. Use of basalt in asphalt concrete mixes. Construction and Building Materials 23 (2009) Moreno, F.; Rubio, M. C. Effect of aggregate nature on the fatigue-cracking behavior of asphalt mixes. Materials and Design 47 (2013) Xue, Y.; Hou, H.; Zhu, S.; Zha, J. Utilization of municipal solid waste incineration ash in stone mastic asphalt mixture: Pavement performance and environmental impact. Construction and Building Materials 23 (2009) Sérgio Ricardo Honório de Assis (sergioenghcivil@gmail.com). Aluno de mestrado. Ricardo Almeida de Melo (ricardo@ct.ufpb.br). Professor orientador. Universidade Federal da Paraíba. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental. Campus I, Cidade Universitária. João Pessoa, PB, Brasil. 4