ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DO TAMANHO NAS PROPRIEDADES DE FORMA DE AGREGADOS ANALISADOS ATRAVÉS DO PROCESSAMENTO DIGITAL DE IMAGENS

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1 ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DO TAMANHO NAS PROPRIEDADES DE FORMA DE AGREGADOS ANALISADOS ATRAVÉS DO PROCESSAMENTO DIGITAL DE IMAGENS Iuri Sidney Bessa Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia de Transportes Verônica Teixeira Franco Castelo Branco Universidade Federal do Ceará Departamento de Engenharia de Transportes Jorge Barbosa Soares Universidade Federal do Ceará Departamento de Engenharia de Transportes RESUMO Sabe-se que as propriedades de forma de agregados influenciam diretamente no desempenho mecânico e na estabilidade dos pavimentos asfálticos. É esperado que, no geral, os agregados sejam mais angulares e possuam uma forma menos lamelar, além de apresentarem-se rugosos. Sendo assim, é importante conhecer e controlar essas propriedades em relação aos materiais fornecidos pelas pedreiras para uso em serviços de pavimentação. As operações de britagem em uma pedreira geram agregados que devem possuir características semelhantes, independente do tamanho produzido, para que haja um melhor controle de sua qualidade. No entanto, acredita-se que diferentes tamanhos de agregados minerais, obtidos como produtos finais do processo de britagem, possuem, muitas vezes, propriedades de forma, de angularidade e de textura que podem variar além do aceitável. Este trabalho tem como objetivo principal avaliar a influência do tamanho de agregados provenientes de fontes distintas em suas propriedades de forma, de angularidade e de textura. Para isso, foi utilizado o equipamento Aggregate Image Measurement System (AIMS) para a caracterização de três agregados minerais de origens mineralógicas distintas (fonolítica, granítica e gnáissica). Foram coletados materiais de diversas pilhas de agregados, com diferentes Tamanhos Máximos Nominais (TMNs) e, além disso, os agregados foram separados em várias frações para que fossem caracterizados peneira a peneira. Os resultados indicam que partículas de agregados retidas na mesma peneira (mesmo tamanho) porém provenientes de pilhas distintas, possuem propriedades de forma, de angularidade e de textura semelhantes. Mostram ainda que há uma diferença significativa nas propriedades dos agregados quando se compara agregados graúdos e miúdos. Palavras-chave: Agregados; Angularidade; Forma; Textura; Processamento Digital de Imagens. 1. INTRODUÇÃO As principais rodovias do Brasil utilizam em sua camada de revestimento misturas do tipo Concreto Asfáltico (CA), material composto por ligante asfáltico, agregados, fíler e vazios. Os agregados possuem propriedades físicas, como resistência, abrasão e dureza, que dependem diretamente das características da rocha que os originaram. Apesar disso, o processo de produção dos agregados nas pedreiras pode afetar significativamente a qualidade dos mesmos, devido à influência da britagem nas propriedades de forma e na granulometria dos agregados produzidos (Marques, 2001). O objetivo básico das operações que ocorrem em uma pedreira é desmontar a rocha sã através do uso de explosivos e do uso de uma série de britadores e peneiras, além reduzir o material gerado em tamanhos que possam ser utilizados como materiais de construção, como em serviços de pavimentação asfáltica (Marques, 2001). De acordo com Roberts et al. (1996), os equipamentos e os tipos de processos de britagem devem ser escolhidos de forma a atender alguns objetivos, como: produzir formas e tamanhos desejados, reduzir os tamanhos dos blocos de rocha a tamanhos que serão utilizados nas obras, operar economicamente com o mínimo de manutenção possível e oferecer vida de serviço longa.

2 Outro importante objetivo do processo de produção de agregados é a obtenção de materiais com características homogêneas e representativas. O controle de qualidade dentro de uma pedreira durante as operações de britagem deve assegurar que as propriedades físicas dos agregados não variem excessivamente. No entanto, sabe-se que muitas vezes isso não acontece. Em muitos casos, as propriedades dos materiais produzidos em uma mesma pedreira podem variar dependendo, dentre outros, do período de produção, além da localização das pilhas de materiais que são gerados, representadas na maioria das vezes pelos diversos tamanhos e distribuições granulométricas geradas. O objetivo geral deste trabalho é apresentar as diferenças que podem existir nas propriedades de forma, de angularidade e de textura superficial de agregados com diferentes Tamanhos Máximos Nominais (TMNs) e em diferentes frações de agregados com mesmo TMN. Foram analisados agregados, provenientes de três fontes distintas, produzidos em pedreiras localizados no estado do Ceará. Para a caracterização dessas propriedades, utilizou-se uma metodologia baseada no Processamento Digital de Imagens (PDI), através do uso do equipamento Aggregate Image Measurement System (AIMS). Esse equipamento foi desenvolvido para analisar os diversos parâmetros relacionados à forma, à angularidade e à textura superficial de agregados graúdos e miúdos. Foi idealizado com o objetivo principal de apresentar uma metodologia de análise de agregados que fosse mais rápida e mais precisa, tentando substituir ou aprimorar os ensaios tradicionais usados nesse tipo de caracterização, que muitas vezes geram resultados imprecisos e irreais, além de demandar muito tempo para a sua realização. 2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1. Coleta e caracterização básica dos agregados Os agregados utilizados nesta pesquisa foram obtidos em três diferentes pedreiras da Região Metropolitana de Fortaleza (RMF). Tais pedreiras foram escolhidas em virtude de explorarem rochas com composições mineralógicas distintas: granito (pedreira 1), gnaisse (pedreira 2) e fonólito (pedreira 3). Durante a coleta dos agregados, algumas informações em relação ao processo de produção das pedreiras foram obtidas. A explosão das rochas é feita através do uso de dinamites ou explosivos nas três pedreiras. No geral, todas elas realizam seus processos de britagem de forma semelhante, com etapas de britagem primária e secundária parecidas, variando apenas o porte ou o tamanho dos britadores utilizados. A britagem primária geralmente é feita com o uso de um britador de mandíbula, enquanto que as outras etapas são feitas através do uso de britadores do tipo cônico. No caso da pedreira 1, a britagem secundária também ocorre em um britador de mandíbula, porém, na sequência, os materiais passam por um britador girosférico com o intuito de deixar suas partículas com formato mais cúbico. Em relação ao controle de qualidade dos agregados, as pedreiras 2 e 3 realizam ensaios de granulometria (além da obtenção da densidade, no caso da pedreira 2) diariamente ou duas vezes por semana, dependendo da demanda de produção. A Figura 1 mostra alguns elementos dos processos de britagem de agregados nas pedreiras avaliadas nesse estudo. A Tabela 1 apresenta os agregados coletados em cada pedreira, de acordo com seus TMNs. A pedreira 3 possui dois tamanhos de pó de pedra, que são separados em duas pilhas e chamados de areia grossa e areia fina.

3 (a) (b) (c) Figura 1 Elementos da britagem de agregados: (a) explosivos para detonação das rochas; (b) exemplo de britador (cônico); e (c) controle de qualidade dos materiais Tabela 1 Agregados coletados em cada pedreira TMNs dos agregados Pedreira Pó de pedra 25mm 19mm 12,5mm 9,5mm 4,75mm Areia Areia grossa fina 1 X X X X 2 X X X X X 3 X X X X X X X Após o recebimento e o armazenamento dos agregados no laboratório, alguns ensaios básicos de caracterização física foram realizados, de acordo com normas técnicas padronizadas. De forma geral, os materiais provenientes das três pedreiras possuem características semelhantes em relação à maioria das propriedades investigadas, no entanto o agregado proveniente da pedreira 3 teve resultados de abrasão Los Angeles e de absorção ao ligante betuminoso aproximadamente 50% menores se comparado aos resultados encontrados para os outros dois agregados Processamento Digital de Imagens (PDI) Para esta pesquisa, foi utilizada uma técnica de PDI para caracterizar as propriedades de forma dos agregados coletados. O AIMS (Figura 2) é um equipamento que foi desenvolvido para analisar parâmetros de forma de partículas de agregados (forma propriamente dita, angularidade e textura superficial). A principal vantagem com relação ao uso desse equipamento é a possibilidade de obtenção de resultados de distribuições de propriedades e não apenas médias de valores, como fornecem ensaios tradicionais. Outras vantagens incluem a praticidade e a agilidade no uso do equipamento, além da objetividade e da redução da influência do operador na realização dos testes e na obtenção dos resultados. (a) (b) Figura 2 AIMS: (a) visão geral; e (b) parte interna do equipamento

4 O AIMS utiliza um sistema simples de aquisição de imagens. Através de uma câmera microscópica e de dois tipos de iluminação, este é capaz de capturar as imagens dos agregados em diferentes resoluções, e, a partir destas, as propriedades de forma são obtidas. O sistema baseia-se em dois módulos. O primeiro módulo funciona para a análise de agregados miúdos e, nele, são capturadas imagens em preto e branco. O segundo módulo funciona para a análise de agregados graúdos e captura imagens tanto em preto e branco quanto em tons de cinza. Essa diferenciação ocorre uma vez que o AIMS apenas é capaz de analisar apenas propriedades de forma e de angularidade para agregados miúdos, enquanto que a textura superficial (a partir das imagens em tons de cinza) é analisada apenas para os agregados graúdos Análise de agregados utilizando o AIMS A análise de agregados graúdos inclui parâmetros de esfericidade, de lamelaridade, de angularidade e de textura superficial. O AIMS considera como agregados graúdos os materiais retidos na peneira de abertura de 4,75mm (#4). As partículas de agregados (aproximadamente 50) devem ser posicionadas na bandeja indicada para cada tamanho. Quando o ensaio é iniciado, a bandeja com os agregados começa a girar dentro do equipamento, e então a imagem de cada partícula é capturada separadamente. A bandeja gira novamente para que a altura das partículas seja medida. Por fim, uma terceira digitalização é feita para a obtenção dos níveis de textura. Em relação aos agregados miúdos, que são aqueles que passam pela peneira #4 e ficam retidos na peneira de abertura de 0,075mm (#200), devem ser dispostos e espalhados na bandeja opaca, utilizada para todos os tamanhos de agregados miúdos. Para cada fração de agregado miúdo, são utilizados aproximadamente 50g de material. O passo a passo de uso do AIMS (normatizado pela AASHTO TP 81-10) consiste em, inicialmente, quartear e fracionar os agregados na série de peneiras americana. Em seguida, os agregados graúdos são posicionados na bandeja de forma que suas partículas estejam separadas umas das outras. Para os agregados miúdos, a disposição das partículas deve ser feita de forma a evitar a formação de aglomerados de partículas na bandeja. Após a preparação da amostra, o operador deve fechar as portas do equipamento e, em seguida, selecionar na interface do software o tipo de análise e o tamanho da fração a ser ensaiado. Após a realização de todas as digitalizações necessárias, a bandeja retorna à sua posição inicial, e os gráficos e tabelas com todos os resultados são gerados em planilhas do MS Excel Parâmetros analisados no AIMS A análise de agregados através do AIMS gera cinco propriedades distintas, sendo três delas apenas para os agregados graúdos (esfericidade, lamelaridade e textura superficial), uma para agregados graúdos e miúdos (angularidade), e uma apenas para agregados miúdos (forma 2D). O parâmetro de forma 2D quantifica a forma de imagens bidimensionais de partículas de agregados miúdos. O parâmetro é calculado através da Equação 1 e varia de 0 a 20, com partículas circulares tendo valores de forma 2D mais próximos de zero. A forma dos agregados graúdos é medida através do parâmetro de esfericidade, que é capaz de avaliar a tridimensionalidade das partículas. Essa propriedade varia de 0 a 1 e é calculada através da Equação 2. Partículas de agregados com forma cúbica possuem valores de esfericidade próximos a 1. Isso significa que todas as suas dimensões possuem o mesmo tamanho.

5 θ=360 Δθ Forma 2D = [ R θ+δθ R θ ] R θ θ=0 Onde: R θ = raio da partícula no ângulo 0 e Δθ = diferença de incremento no ângulo. (1) 3 Esfericidade = d Sd I 2 d L (2) Onde: d S = menor dimensão do agregado; d I = dimensão intermediária do agregado e d L = maior dimensão do agregado. Ainda em relação à forma, as razões de lamelaridade, calculadas para partículas de agregado graúdo, podem ser representadas pelo achatamento e pelo alongamento dessas partículas. Como existe falta de consenso na tradução desses parâmetros na literatura nacional, optou-se, neste trabalho, por considerar como achatamento a razão entre a menor dimensão (espessura) e a dimensão intermediária (largura) de uma partícula, enquanto que o alongamento é a razão entre a dimensão intermediária e a maior dimensão (comprimento). No que diz respeito à angularidade, aplicada para agregados graúdos e miúdos, o parâmetro de gradiente de angularidade (Equação 3) é utilizado para quantificar as mudanças ao longo das bordas das partículas de agregados. Sua escala varia de 0 a , e quanto mais próximo de 0, menos angular será o agregado, ou seja, mais próximo do formato de um círculo. n=3 Gradiente de Angularidade = 1 n 3 1 θ i θ i+3 (3) i=1 Onde: θ = ângulo de orientação dos pontos de borda; n = número total de pontos e i = i- ésimo ponto de borda da partícula. A textura superficial das partículas de agregados é calculada através da Equação 4. Esta equação quantifica as variações nos níveis de pixels de uma imagem digitalizada. A textura dos agregados descreve o nível de rugosidade da superfície do material. Os valores de textura superficial são obtidos através do método das wavelets e podem variar de 0 a 1.000, sendo um agregado totalmente polido aquele que possui valor igual a zero. O AIMS não é capaz de analisar a textura superficial de agregados miúdos, porém um estudo realizado por Masad et al. (2001) comprovou que existe correlação entre a angularidade e a textura desses agregados. Quanto maior for a angularidade de uma partícula, maior deve ser o seu nível de textura. Textura Superficial = 1 3N (D i,j(x, y)) 2 3 N i=1 j=1 Onde: D = função de decomposição; n = nível de decomposição da imagem; N = número total de coeficientes em uma imagem detalhada; i = direção da textura; j = índice wavelet e x,y = localização dos coeficientes no domínio transformado. Al Rousan (2004) realizou diversos ensaios em diferentes tipos de agregados, com composições mineralógicas e propriedades de forma, de angularidade e de textura (12)

6 distintas, com o objetivo de desenvolver uma metodologia de classificação dos agregados de acordo com o resultado de cada uma de suas propriedades analisadas. Foram feitos vários ensaios pelo mesmo operador bem como ensaios com diferentes operadores, de forma a excluir efeitos relativos à falta de reprodutibilidade e de representatividade nos ensaios. Foi utilizado o método estatístico dos clusters, ou agrupamentos, para determinar os limites de classificação para os parâmetros obtidos através do AIMS (Tabela 2). Tabela 2 Limites de classificação (Al Rousan, 2004) Propriedade Valores-limite / classificação Forma 2D Esfericidade Angularidade Textura superficial < 6,5 6,5 8,0 8,0 10,5 > 10,5 - Circular Semicircular Semialongado Alongado - < 0,6 0,6 0,7 0,7 0,8 > 0,8 - Achatado/ alongado Pouco esférico Moderadamente esférico Muito esférico < > Arredondado Subarredondado Subangular Angular - < > 460 Polido Macio Pouco rugoso Moderado rugoso - Muito rugoso Em relação à propriedade de lamelaridade, existe um critério adotado pela metodologia Superpave que limita a presença de partículas lamelares (aquelas que possuem o comprimento com dimensão cinco vezes maior do que a espessura) para no máximo 10% do total de partículas. 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES Os três diferentes agregados utilizados nesta pesquisa foram caracterizados em relação a suas diversas propriedades de forma, de angularidade e de textura superficial. Os resultados foram divididos em seções que tratam da: (i) caracterização geral dos materiais, desconsiderando-se os diferentes tamanhos coletados nas pedreiras, (ii) caracterização por TMN, separando cada agregado de acordo com seu tamanho gerado nas pedreiras, e (iii) caracterização peneira a peneira, onde são discutidos os resultados individuais de cada uma das frações de cada agregado, separadas por peneira Caracterização geral dos agregados A Tabela 3 apresenta um resumo dos resultados obtidos, representados por média, desvio e Coeficiente de Variação (CV). Estes primeiros resultados desconsideram os TMNs dos materiais coletados, ou seja, os parâmetros estatísticos se referem apenas ao tipo de material analisado. Alguns valores de CV foram considerados elevados (acima de 25%), o que pode indicar que a média não representa adequadamente as características dos agregados estudados quando se leva em consideração todos os TMNs em uma mesma análise. A Tabela 4 apresenta a classificação dos agregados de acordo com as médias obtidas.

7 Tabela 3 Resultados da caracterização geral dos agregados avaliados Propriedade Agregado Média Parâmetro estatístico Número de partículas CV (%) 1 (granítico) 8, ,23 26,5 Forma 2D 2 (gnáissico) 8, ,25 27,0 3 (fonolítico) 8, ,20 26,3 1 (granítico) 0, ,11 17,5 Esfericidade 2 (gnáissico) 0, ,10 14,9 3 (fonolítico) 0, ,09 12,9 1 (granítico) 3.778, ,58 33,7 Angularidade 2 (gnáissico) 3.629, ,92 34,9 3 (fonolítico) 3.304, ,30 28,7 Textura superficial 1 (granítico) 284, ,10 37,6 2 (gnáissico) 382, ,08 55,4 3 (fonolítico) 562, ,42 22,1 Tabela 4 Classificação geral dos agregados avaliados Agregado Propriedade / Classificação Forma 2D Esfericidade Angularidade Textura superficial 1 (granítico) Semialongado Pouco esférico Subarredondado Pouco rugoso 2 (gnáissico) Semialongado Pouco esférico Subarredondado Moderadamente rugoso 3 (fonolítico) Semialongado Pouco esférico Subarredondado Muito rugoso Os parâmetros de forma e de angularidade obtidos mostram que os três agregados foram classificados da mesma maneira. Acredita-se que isso se deve ao fato de que os agregados foram produzidos a partir de processos de britagem semelhantes. Em relação à propriedade de textura superficial, acredita-se que a mesma é mais afetada pelo tipo de rocha de origem para os agregados analisados, uma vez que os valores foram muito distintos para os três agregados em estudo e a classificação dos três foi também diferente. O agregado de origem fonolítica foi aquele que se mostrou mais rugoso, enquanto que o granítico se mostrou o mais liso. Em relação à forma, as médias para os três agregados foram bem próximas, e também foram próximas dos limites que dividem os grupos de classificação entre semialongado e semicircular. No que diz respeito à textura superficial, a média obtida para o agregado proveniente da pedreira 1 (granítico) foi próxima do limite entre as classificações macio e pouco rugoso, o que pode indicar a existência de uma grande quantidade de partículas desse agregado com textura macia. A classificação apresentada é importante para se ter uma ideia geral das propriedades de forma de agregados, porém esses valores consideram todos os tamanhos de partículas

8 gerados por uma mesma pedreira como se fossem iguais em relação a essas propriedades, o que significa que a classificação dos materiais pode não ser realista e precisa. Assim, faz-se necessária a análise dos agregados separadamente, de acordo com seus TMNs produzidos nas pedreiras Caracterização dos agregados por TMN As Tabelas de 5 a 7 apresentam os resultados da caracterização dos agregados de acordo os diferentes TMNs coletados nas pedreiras em estudo. Neste caso, os agregados foram divididos de acordo com cada pilha produzida nas pedreiras. É importante ressaltar que, para os campos onde não há resultados não havia frações graúdas naquele TMN em questão, ou seja, nesses casos não foram obtidos parâmetros de esfericidade e de textura superficial. Tabela 5 Resultados obtidos para o agregado 1 (granítico) Propriedade Forma 2D Parâmetro TMN do agregado 1 3/4" 3/8 Pó de pedra Média geral Média 8,2 8,5 8,3 8,7 8,4 2,1 2,3 2,2 2,4 2,2 CV (%) 25,9 26,4 26,1 27,6 26,5 Esfericidade Angularidade Textura superficial Média 0,61 0,63 0,65-0,63 0,11 0,10 0,11-0,11 CV (%) 18,03 15,87 16,92-17,5 Média 3624,2 3959,3 3633,5 3906,2 3778,2 1229,1 1273,1 1226,0 1369,5 1274,6 CV (%) 33,9 32,2 33,7 35,1 33,7 Média 280,0 294,6 276,8-284,7 91,2 114,6 115,5-107,1 CV (%) 32,6 38,9 41,7-37,6

9 Tabela 6 Resultados obtidos para o agregado 2 (gnáissico) Propriedade Forma 2D Parâmetro TMN do agregado 1 3/4" 1/2" 3/8 Pó de pedra Média geral Média 8,0 8,2 8,4 8,6 8,4 8,3 2,1 2,3 2,4 2,3 2,3 2,3 CV (%) 26,3 28,0 28,6 26,7 27,4 27,0 Esfericidade Angularidade Textura superficial Média 0,66 0,67 0,68 0,67-0,67 0,10 0,11 0,11 0,10-0,10 CV (%) 15,15 16,42 16,18 14,93-14,9 Média 3468,0 3542,2 3585,2 3758,4 3845,0 3629,1 1214,6 1267,1 1238,7 1258,7 1350,5 1265,9 CV (%) 35,0 35,8 34,6 33,5 35,1 34,9 Média 386,0 401,9 385,2 337,9-382,8 212,3 195,9 200,3 239,8-212,1 CV (%) 55,0 48,7 51,9 70,9-55,4 Tabela 7 Resultados obtidos para o agregado 3 (fonolítico) Propriedade Forma 2D Parâmetro TMN do agregado 1 3/4" 1/2" 3/8 3/16 Areia grossa Areia fina Média geral Média - 8,7 8,0 8,2 8,2 8,4 8,6 8,3-2,4 2,1 2,2 2,1 2,3 2,2 2,2 CV (%) - 27,6 26,3 26,8 25,6 27,4 25,6 26,3 Esfericidade Angularidade Textura superficial Média 0,71 0,71 0,68 0,67 0, ,70 0,09 0,08 0,09 0,09 0, ,09 CV (%) 12,7 11,3 13,2 13,4 10, ,9 Média 3048,2 3447,0 3114,5 3193,7 3238,1 3315,2 3565,1 3304,5 568, ,2 943,0 914,6 1002,6 1175,5 948,3 CV (%) 18,6 31,9 30,0 29,5 28,2 30,2 33,0 28,7 Média 643,6 648,6 469,9 448,2 468,5 459,2-562,1 120,4 133,6 132,2 105,6 131,0 119,7-124,4 CV (%) 18,7 20,6 28,1 23,6 28,0 26,1-22,1 Os resultados apresentados mostram que, independente do TMN dos agregados analisados, os valores médios obtidos para as diversas propriedades de forma foram próximos entre si, o que faz com que os agregados sejam classificados da mesma

10 maneira. Em relação aos CVs obtidos para os agregados 1 e 2, seus valores foram mais elevados (mais que o dobro, em alguns casos) para os parâmetros de textura superficial e de angularidade, se comparados aos valores encontrados para forma 2D e esfericidade. Uma possível explicação para isso, em relação à textura superficial, é que existe uma aleatoriedade da posição de cada partícula de agregado no preparo da amostra a ser analisada no AIMS. As diferentes faces das partículas podem não possuir um bem definido no que diz respeito à sua superfície. No caso específico do agregado 3, essa tendência não pôde ser observada, provavelmente porque o tipo de rocha da qual este agregado é proveniente possui característica de textura mais uniforme mesmo após os processos de britagem. Em relação à angularidade, como este é o único parâmetro aplicado tanto para agregados graúdos quanto para agregados miúdos, acredita-se que os valores obtidos separadamente para os dois grupos de agregados sejam distintos, o que gera variações elevadas quando são considerados numa mesma média. Também para o agregado 3, os valores de CV para o parâmetro de angularidade foram inferiores se comparados àqueles encontrados para os outros agregados avaliados nesse estudo. No geral, não houve uma tendência clara em relação as propriedades de forma e os TMNs dos agregados estudados. Os agregados 1 e 2, por exemplo, tiveram diminuição em seus valores de esfericidade com o aumento do TMN. O inverso aconteceu para o agregado 3. Além disso, o agregado 3 teve seu parâmetro de textura superficial com valores aproximadamente 30% mais baixos para os TMNs de menores valores (1/2, 3/8 e 3/16 ). Isso não aconteceu para os demais agregados avaliados, cujos valores de textura se mantiveram próximos, independente do TMN analisado Caracterização dos agregados peneira a peneira Para esse estudo também foi feita uma caracterização completa das diversas frações dos agregados em estudo, que foram separadas através das peneiras da série norte-americana que são utilizadas nos procedimentos de análise através do AIMS. Sendo assim, como muitas partículas foram analisadas, um número elevado de resultados foi obtido. É importante deixar claro que alguns agregados não possuíam todas as frações em suas composições. O agregado de TMN de 25mm proveniente da pedreira 1, por exemplo, não possuía partículas miúdas suficientes para serem analisadas. Para esta seção do trabalho, os resultados obtidos são em grande número, uma vez que a pesquisa tratou de três fontes de agregados, somando-se, ao todo, 16 TMNs de agregados coletados, e considerando-se, para cada um, as dez frações retidas nas peneiras utilizadas, além dos vários parâmetros analisados, o número final de valores para os resultados seria aproximadamente 400. Por essa razão, optou-se por não apresentar todos os resultados obtidos, apesar de que serão feitos vários comentários a respeito deles. As Figuras de 3 a 6 comparam as características das frações de agregados provenientes de uma mesma fonte. Os resultados apresentados são as médias dos valores obtidos para as várias frações retiradas de pilhas de agregados de TMNs distintos. É possível perceber que, no caso do parâmetro de angularidade, há uma tendência de aumento do valor dessa propriedade quando se diminui o tamanho do agregado até certo ponto. Para as frações retidas nas peneiras #100 e #200, os valores voltam a diminuir. No caso da forma 2D, o contrário pode ser observado, uma vez que os valores para esse parâmetro tendem a diminuir com a redução da fração dos agregados estudados até certo ponto. Os materiais retidos na fração #200 possuem, no geral, os valores mais elevados de forma 2D dentre todas as frações. Para a textura superficial, pode-se perceber que os valores diminuem com a diminuição dos tamanhos

11 Angularidade Esfericidade Foram 2D das frações, porém essa diferença não é significativa Agregado 1 Agregado 2 Agregado #8 #16 #30 #50 #100 #200 Abertura da Peneira Figura 3 Forma 2D para diversas frações 0,80 0,75 0,70 Agregado 1 Agregado 2 Agregado 3 0,65 0,60 0,55 0,50 1/2" 3/8" #4 Abertura da Peneira Figura 4 Esfericidade para diversas frações Agregado 1 Agregado 2 Agregado /2" 3/8" #4 #8 #16 #30 #50 #100 #200 Abertura da Peneira Figura 5 Angularidade para diversas frações

12 Textura Superficial Agregado 1 Agregado 2 Agregado /2" 3/8" #4 Abertura da Peneira Figura 6 Textura superficial para diversas frações Resultados mais completos e mais detalhados indicam que as frações retidas em uma mesma peneira possuem também, no geral, as mesmas propriedades de forma, de angularidade e de textura superficial, independente do TMN do agregado do qual elas foram retiradas e separadas. Esse fato pode ser comprovado ao se observar o baixo valor (menor do que 10% em quase todos os casos) de CV obtido quando se analisa os valores de cada propriedade. Em relação à propriedade de angularidade, os agregados provenientes das pedreiras 1 e 2 possuem comportamentos distintos quando se comparam suas partículas obtidas para agregados graúdos e miúdos. As médias gerais encontradas para esses agregados os classificaram como subarredondados, classificação que pode também ser observada quando se analisa apenas os agregados graúdos provenientes destas mesmas fontes. No entanto, para os agregados miúdos, os valores de angularidade foram mais elevados, o que levaria a classificação dos mesmos como subangulares, exceto para as partículas mais finas, aquelas retidas na peneira #200. No caso do agregado proveniente da pedreira 3, isso não pôde ser observado, uma vez que os valores de angularidade encontrados para este agregado específico foram próximos quando se comparam agregados graúdos com agregados miúdos. Em relação à propriedade de forma 2D, os agregados provenientes das pedreiras 1 e 2 foram classificados como semialongados, porém suas partículas retidas nas peneiras #30, #50 e #100 poderiam ser classificadas como semicirculares. A textura superficial dos agregados provenientes das pedreiras 1 e 2 também pode ser considerada distinta para as diferentes frações analisadas. O agregado proveniente da pedreira 1, classificado como pouco rugoso, tem suas partículas retidas na peneira #4 classificadas como macias, enquanto que o agregado proveniente da pedreira 2, classificado como moderadamente rugoso, tem suas partículas retidas na peneira #4 classificadas como pouco rugosas. No caso do agregado proveniente da pedreira 3, essa diferença na classificação não foi observada. Os três agregados analisados tiveram uma tendência semelhante quando se trata das frações retidas na peneira #200. As propriedades dessas partículas foram diferentes daquelas obtidas para as demais frações miúdas dos agregados estudados. A forma 2D, por exemplo, teve valores mais altos, indicando a presença de partículas menos circulares, ou mais alongadas. No caso da angularidade, esse parâmetro resultou em

13 valores inferiores, indicando a presença de partículas menos angulares, ou com bordas mais arredondadas. Os valores de CV obtidos na análise de cada fração separada não foram tão baixos como se esperava. Isso significa que, mesmo para uma mesma porção de agregados retida em uma peneira específica, há presença de partículas de agregados com propriedades que podem variar bastante. Sendo assim, torna-se importante a realização de uma análise da distribuição de propriedades para os agregados estudados, e não apenas o fornecimento de uma média de valores que tenta representar todas as partículas de uma amostra como se estas se comportassem da mesma maneira em relação às diversas propriedades de forma. O AIMS é capaz de fornecer as diferentes distribuições de propriedades através de gráficos que quantificam as porcentagens acumuladas para cada parâmetro Caracterização dos agregados em relação à lamelaridade A lamelaridade dos agregados graúdos foi analisada através do cálculo da razão entre suas diversas dimensões. Para esse parâmetro específico, utilizaram-se os valores de razão entre a maior dimensão (comprimento) e a menor dimensão (espessura) dos agregados. A Tabela 8 apresenta a média geral e outros parâmetros estatísticos para os agregados provenientes de cada uma das pedreiras avaliadas nesse estudo. Tabela 8 Resultados para o parâmetro de lamelaridade Pedreira Parâmetro estatístico Média CV (%) 1 (granítico) 2,88 1,06 36,8 2 (gnáissico) 2,52 0,91 36,3 3 (fonolítico) 2,28 0,70 30,4 Os resultados mostram que os três agregados analisados possuem, no geral, valores de lamelaridade próximos entre si, com o agregado proveniente da pedreira 3 tendo o menor valor. Os CVs foram obtidos ao se considerar todas as frações de todos os TMNs dos agregados, e seus valores elevados podem indicar que as partículas individuais possuem comportamentos variados em relação a essa propriedade. As Tabelas de 9 a 11 trazem valores de lamelaridade para cada fração de agregado analisada, para cada um dos agregados coletados nas pedreiras. Tabela 9 Resultados para o parâmetro lamelaridade agregado 1 (granítico) Tamanho do agregado (mm) Peneira 12,5mm 9,5mm 4,75mm Média Parâmetro estatístico CV (%) 1 3,24 3,11 2,69 3,01 0,29 9,9 3/4" 2,70 2,72 3,12 2,85 0,24 8,3 3/8-2,44 2,97 2,71 0,37 13,9

14 Tabela 10 Resultados para o parâmetro lamelaridade agregado 2 (gnáissico) Tamanho do agregado (mm) Peneira 25mm 19mm 12,5mm 9,5mm 4,75mm Média Parâmetro estatístico 1 2,08 2,30 3,05 2,87 2,67 2,59 0,40 15,5 3/4" - 1,87 2,05 2,64 3,18 2,44 0,59 24,3 1/ ,25 2,33 2,91 2,50 0,36 14,6 3/ ,30 2,71 2,51 0,29 11,7 CV (%) Tabela 11 Resultados para o parâmetro lamelaridade agregado 3 (fonolítico) Tamanho do agregado (mm) Peneira 25mm 19mm 12,5mm 9,5mm 4,75mm Média Parâmetro estatístico 1 1,94 2,11 2,41 2,15 0,24 10,9 3/4" - 1,91 2,09 2,09 2,46 2,14 0,23 10,8 1/ ,38 2,38 2,45 2,40 0,04 1,8 3/ ,55 2, / ,64 2, CV (%) Os resultados mostram que, para um mesmo agregado, as frações retidas em peneiras iguais, porém retiradas de materiais com TMNs distintos, possuem muitas vezes valores de lamelaridade diferentes. Nesse caso específico, o processo de produção dos agregados provavelmente afetou a forma das partículas no que diz respeito a esse parâmetro. Para um mesmo TMN de agregado, as diversas frações que o compõem também têm valores de lamelaridade variáveis, porém com CVs baixos (menores do que 20%). Isso pode significar que, na maior parte dos casos, a lamelaridade para os diversos agregados é bem próxima, independente da fração analisada. 4. CONCLUSÕES FINAIS Este trabalho teve como principal objetivo estudar os diversos tamanhos e as diversas frações de agregados produzidas em diferentes pedreiras (diferentes origens mineralógicas), analisando as diferenças encontradas em suas propriedades. Parâmetros de forma, de angularidade e de textura superficial desses materiais foram obtidos através do uso do equipamento AIMS, e a partir destes valores, foram feitas as comparações para que se pudesse entender qual a influência do tamanho das partículas nas propriedades de forma das mesmas. Os resultados obtidos mostraram que o TMN dos agregados estudados não apresentou influência significativa nos valores médios para cada uma das propriedades de forma analisadas. De maneira geral, os agregados de cada TMN seriam classificados da mesma maneira que foram classificados através da média geral que considerava todos os seus TMNs. No que diz respeito às frações retidas em uma mesma peneira, porém retiradas de pilhas distintas de agregados, os resultados também possuem, no geral, valores muito próximos para as diversas propriedades de forma avaliadas. No caso das diferentes frações existentes em um mesmo agregado, alguns parâmetros se comportaram de maneira distinta dependendo do tamanho de suas partículas. Observou-

15 se, inclusive, que as diversas frações poderiam ser classificadas de maneiras distintas em relação às propriedades dos materiais. Uma conclusão que pode ser tirada a partir dos resultados desta pesquisa é que, ao se analisar uma matriz de agregados composta por diversas frações e vários tamanhos de agregados, existe uma dificuldade em se definir que tamanhos devem influenciar mais significativamente em uma determinada propriedade de uma amostra de agregados, além das variações no comportamento mecânico de misturas asfálticas compostas por estes agregados. Espera-se, como sugestões para pesquisas futuras, poder investigar a influência dos diferentes tamanhos de agregados (com diferentes propriedades de forma) nas propriedades mecânicas de misturas asfálticas compostas por esses materiais. AGRADECIMENTOS Agradecimentos são devidos às pedreiras MFT, Pyla e OCS, e à Insttale Engenharia, pelo fornecimento dos materiais utilizados nesta pesquisa e pelas visitas realizadas. Os autores também agradecem à FINEP, à Petrobras, à CAPES e ao CNPq pelo apoio financeiro para a realização deste trabalho. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AASHTO TP 58 (2000) Standard Test Method for Resistance of Coarse Aggregate to Degradation by Abrasion in the Micro-Deval Apparatus. American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO. Al Rousan, T. M. (2004) Characterization of Aggregate Shape Properties Using a Computer Automated System. Tese de Doutorado. Departamento de Engenharia Civil, Texas A&M University, College Station, Texas. Marques, G.L.O. (2001) Procedimentos de Avaliação e Caracterização de Agregados Minerais Usados na Pavimentação Asfáltica. Seminário de Qualificação ao Doutoramento. Coordenação dos Programas de Pós-graduação de Engenharia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, RJ. Masad, E.; Olcott, D.; White, T. e Tashman, L. (2001) Correlation of Fine Aggregate Imaging Shape Indices with Asphalt Mixture Performance. In: Transportation Research Record Journal of the Transportation Research Board, National Research Council, Washington, DC, Roberts, F.L.; Kandhal, P.S. e Kennedy, T.W. (1996) Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction. National Center for Asphalt Technology, 2ª Edição, Lanham, MD. Av. Almeida Prado, Trav. 2, No. 83 Cidade Universitária São Paulo, SP Brasil CEP: Telefone: (11) iuribessa@usp.br Campus do Pici, S/N Bloco 703 Pici Fortaleza, CE Brasil CEP: Telefone: (85) (Ramais 210/243) veronica@det.ufc.br jsoares@det.ufc.br