44 a REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO 18 o ENCONTRO NACIONAL DE CONSERVAÇÃO RODOVIÁRIA 44 a RAPv / 18 o ENACOR

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1 44 a REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO 18 o ENCONTRO NACIONAL DE CONSERVAÇÃO RODOVIÁRIA 44 a RAPv / 18 o ENACOR FOZ DO IGUAÇÚ/PR - BRASIL - 18 a 21 de agosto de 2015 Local: Hotel Bourbon ANÁLISE COMPARATIVA DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE MISTURAS ASFÁLTICAS DENSAS SOB CONDIÇÕES DE UMIDADE INDUZIDA Breno Salgado Barra 1 ; Leto Momm 2 ; Yader Guerrero Pérez 3 1,2,3 Universidade Federal de Santa Catarina, Joinville, Santa Catarina, Brasil, Rua Doutor João Colin, nº2700 Santo Antônio, CEP Fone: (48) , breno.barra@ufsc.br, leto.momm@gmail.com, yagcivil@gmail.com.

2 RESUMO O objetivo principal deste trabalho é avaliar o comportamento mecânico de duas misturas asfálticas densas, sob condições de umidade induzida. Para tanto, são comparados em cada caso os resultados obtidos em três tipos distintos de ensaios, quais sejam: Lottman Modificado, Duriez a 18ºC e, resistência à ruptura por fadiga a dois pontos. Os esqueletos minerais de partículas majoritariamente graníticas são calculados de forma racional teórica, utilizando a Equação de Talbot, sendo compostos pelos mesmos tamanhos de grãos, porém, com distinção entre a natureza das partículas retidas e passantes na peneira de abertura 0,075mm, em que uma contém partículas oriundas de rocha granítica e outra de rocha calcária. Foi utilizado o mesmo tipo de ligante betuminoso (CAP 50/70) no procedimento de dosagem. Ainda, nos ensaios Lottman Modificado as misturas asfálticas foram testadas com e sem a incorporação de melhorador de adesividade (dope) em suas dosagens, enquanto que nos ensaios de Duriez a 18ºC e de resistência à ruptura por fadiga foram testadas sem a utilização de dope. Para simulação das condições de umidade induzida, foram obedecidos os critérios normativos especificados para os ensaios Lottman Modificado e Duriez a 18ºC, e para os ensaios de fadiga, além da condição seca, foram estabelecidas duas modalidades de condicionamento das misturas asfálticas: imersão direta na água apenas e com imersão direta na água após prévio condicionamento por ciclagem alternada em água e em estufa, ambos a 60ºC. Os resultados obtidos nesta pesquisa indicam que a ação da água exerce uma atividade intensa de desagregação do sistema granularbetume, contribuindo fortemente para o decréscimo da resistência mecânica das misturas asfálticas, em que aquelas formuladas com partículas oriundas de rocha calcária obtiveram melhores resultados que as misturas compostas integralmente por partículas graníticas. Além disso, a utilização ou não de dope mostrou-se irrelevante em relação aos resultados comparativos dos ensaios Lottman Modificado e Duriez a 18ºC. PALAVRAS-CHAVE: comportamento mecânico, umidade induzida, misturas asfálticas, pó calcário, pó granítico. ABSTRACT The main aim of this paper is to evaluate the mechanical behavior of two dense asphalt mixes under moisture induced damage conditions. They are compared for each mix the results obtained by three different following test types: Lottman Modified, Duriez at 18 C and two point bending fatigue resistance. The aggregate gradations are constituted majorly by crushed granitic rock particles and they were calculated by using Talbot s Equation, comprising the same sieve opening series, however, with distinctions regarding the mineral nature of the particle sizes retained and passed by 0,075mm sieve opening, being formulated with granitic and limestone powder, respectively. The asphalt binder qualified by penetration as 50/70 was used to determine the optimum content of the mixes. Lottman Modified tests were carried out with and without incorporation of chemical additive, in order to verify its actual influence in the adhesive behavior of granularasphalt binder system, while Duriez at 18ºC and fatigue resistance tests were realized without use of chemical additive. For simulating the moisture induced damage conditions, they were followed the standardized criteria of the Lottman Modified and Duriez at 18ºC tests, while the fatigue resistance tests comprised three modalities: dry, directly immersed in water and directly immersed in water after previous environmental conditioning at 60ºC. The results obtained indicate the action of water exerts an intense stripping activity in the granular-asphalt binder system, contributing strongly to decrease the mechanical performance of the asphalt mixes, in which the formulation containing limestone particles reached better results than that entirely constituted by granitic aggregate gradation. Besides, the use or not of adhesion chemical additive have shown an irrelevant role taking into account the comparison of results obtained by Lottman Modified and Duriez at 18ºC tests. KEY-WORDS: mechanical behavior, moisture induced damage, asphalt mixes, limestone powder, granitic powder.

3 INTRODUÇÃO As misturas asfálticas têm sido projetadas com o intuito de se forjar uma camada que possa suportar, na composição da estrutura do pavimento, os esforços provenientes da solicitação do tráfego e as condições intempéricas, compreendendo a trilogia conforto, segurança e economia de custos com a operação dos veículos aos usuários durante a vida útil de projeto para o qual foram projetadas. Quando a mistura asfáltica se degrada, seja em função das deformações permanentes, fissurações ou arrancamentos, as intervenções na estrutura são necessárias. Soma-se a estes fatores, a presença constante dos agentes intempéricos, estando incluída a ação deletérea da água, que contribui para o comprometimento do desempenho mecânico do pavimento ao longo de sua vida útil. Portanto, este fenômeno também deve ser considerado como parâmetro na avaliação do comportamento dos materiais, bem como nos projetos de dimensionamento (Barra, 2009; Castañeda Pinzón, 2004). A degradação da mistura asfáltica sob o efeito da ação da água é uma das causas que produz danos prematuros às estruturas dos pavimentos. A água pode infiltrar-se nos vazios das misturas asfálticas de diversas formas, sendo que a mais comum é proveniente das precipitações pluviométricas, que entram em contato direto com a superfície do pavimento. Contudo, pode provir das infiltrações laterais ou ser absorvida por capilaridade devido à existência de um lençol freático sob forma de líquido ou vapor (Khandal, 1992). O estudo do efeito da ação da água no comportamento mecânico das misturas asfálticas possui elevada pertinência, em função da ocorrência de chuvas ser um fenômeno natural que caracteriza o clima de diversos países e regiões em âmbito mundial, sobretudo onde há predominância dos climas equatorial e tropical, como no Brasil, por exemplo, onde os índices pluviométricos podem atingir níveis acentuados, em torno de 2500mm/ano a 3000mm/ano (Inpe, 2014). São numerosas as variáveis que afetam a velocidade de degradação das misturas asfálticas pela ação da água, como a qualidade inicial da adesão na interface do sistema granular-betume, a duração e as condições de contato com a água, e os fatores ligados à formulação e à fabricação das misturas (Barra et al., 2006). Estas condições mencionadas anteriormente se tornam mais críticas quando as misturas asfálticas são submetidas a processos de condicionamento que simulam situações de intemperismo, como o gradiente térmico em conjunto com o efeito da ação da água, que acarretam alterações nas propriedades originais das misturas asfálticas e, consequentemente, no desempenho mecânico. Para tanto, foram escolhidos os ensaios Lottman Modificado (Aashto T-283, 1989), Duriez a 18ºC (Afnor NF P , 1995) e, resistência à fadiga com aplicação de esforço à flexão alternada, em modo contínuo, com geração de sinal senoidal (Afnor NF P , 1993), em que os dois primeiros constituem testes largamente difundidos em âmbito mundial para análise da ação da água sobre as misturas asfálticas e, o último em razão de apresentar estreita e comprovada relação campo/laboratório no domínio dinâmico de solicitação das estruturas de pavimento no campo (Manuel LPC, 2007). Em todos os casos foram comparados os resultados obtidos sob condições distintas de condicionamento entre as amostras testadas. 2. MATERIAIS E MÉTODOS Para proceder ao desenvolvimento da campanha experimental deste trabalho foi utilizado o Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP), doravante denominado de ligante betuminoso, com classificação por penetração como 50/70, proveniente de refinaria localizada no Estado de Ceará, com as seguintes características (Tabela 1).

4 Percentagem Passante (%) Tabela 1 - Parâmetros de caracterização do ligante betuminoso. Ensaio Norma Resultado Penetração DNIT-ME 155/ ,2 (0,1mm) Ponto de Amolecimento Anel e Bola DNIT-ME 131/94 49,5 C Massa Específica Real ABNT NBR 6296/2004 1,03 g/cm 3 A curva granulométrica utilizada na composição da matriz do esqueleto mineral das misturas asfálticas foi calculada com base na Equação 1 de Talbot, compreendendo formulações de esqueletos minerais com a mesma série de diâmetros dos grãos, porém, com distinções quanto à natureza das frações retidas e passantes na malha de peneira com abertura de 0,075mm, sendo uma composta integralmente por granulares britados oriundos de rocha matriz granítica (CTB) e outra com substituição das frações citadas por partículas oriundas de rocha calcária (CTBPC). Foi fixado o diâmetro máximo da série em 19,1mm e o percentual da fração granulométrica passante na malha de abertura 0,075mm em 6,0%, com base na pesquisa desenvolvida por Barra (2009), tendo resultado em um expoente n da ordem de 0,51, que confere a característica de uma mistura asfáltica densa (Tabela 2, Figura 1). d p a. (1) D onde: %p = percentagem em peso que passa na peneira de menor diâmetro da curva; a = constante, tomada igual a 100; d = abertura de uma dada peneira (mm); D = diâmetro máximo, abertura da peneira que passa 100% (mm); e, n = expoente indicador de uma curva com granulometria mais aberta ou mais densa. Tabela 2 - Distribuição das frações granulométricas do esqueleto mineral. Abertura da Malha das Peneiras (mm) Percentagem Passante (%) 19,1 100,0 12,7 81,3 9,50 70,1 4,76 49,4 2,20 33,4 1,20 24,5 0,60 17,2 0,30 12,1 0,15 8,5 0,075 6,0 n ,01 0,10 1,00 10,00 100,00 Abertura das Peneiras (mm) Figura 1 - Curva granulométrica da mistura asfáltica formulada.

5 O teor ótimo de ligante betuminoso da mistura asfáltica testada foi determinado em 4,86%, a partir das avaliações nos níveis de teste previstos na metodologia francesa de formulação de misturas asfálticas, que compreendem os seguintes testes: habilidade de compactação na Prensa de Compactação por cisalhamento Giratório (PCG), verificação da resistência à ação deletéria da água no ensaio de Duriez a 18 C, resistência à formação de trilhas de roda no ensaio de deformação permanente, determinação do módulo de rigidez complexo e de resistência à fadiga (Barra, 2009). Para avaliação da resistência à ação da água das misturas asfálticas, tem-se que os ensaios Lottman Modificado (Aashto T-283/89, 1989) foram executados sobre corpos de prova compactados com o soquete Marshall, compreendendo um intervalo de 7,0% 1,0% quanto ao volume de vazios das misturas, aplicando-se um número de golpes reduzido (em relação aos 75 normalmente estipulados no ensaio Marshall) para que fosse atingido esta faixa de valores. Para a saturação com água de 55% a 80% dos corpos de prova, utilizou-se uma bomba de vácuo e um dessecador de vidro. O processo de saturação consistiu em medir a massa inicial dos corpos de prova e, de posse do volume de vazios pré-determinados, calculou-se a massa de água correspondente ao grau de saturação exigido pelo método. O procedimento de aplicação da pressão de vácuo foi aplicado em cada amostra individualmente com duração média de 15 segundos. Por comparação de massas antes e após o procedimento de indução de pressão de vácuo, é conhecido o grau de saturação que o corpo de prova atingiu. Caso não tenha atingido o grau mínimo de 55%, é retornado para a imersão e aumenta-se o tempo de permanência sob o vácuo. Em situação contrária (mais de 80%), descarta-se a amostra. Em seguida, os corpos de prova foram levados a um congelador à temperatura de aproximadamente -18ºC, por 16 horas, no mínimo. Após esta etapa, conduzidos diretamente a um banho-maria a 60ºC por 24 horas. Posteriormente, submetidos novamente a um banho-maria, porém, a 25ºC por apenas 1 hora e, finalmente, ensaiados à tração indireta por compressão diametral. Os ensaios também foram executados sem o condicionamento dos corpos de prova, a seco e a 25ºC, onde a perda da resistência à tração foi avaliada pela razão entre os resultados obtidos com e sem o referido condicionamento, confrontando 2 grupos de 12 unidades para cada mistura (CTB e CTBPC), subdivididos em 2 lotes de 6 unidades, em que 3 foram condicionadas a seco e 3 sob condição de umidade induzida, medindo-se então a suscetibilidade à água das misturas asfálticas. Cabe destacar que os ensaios Lottman Modificado foram realizados com as misturas asfálticas tendo sido dosadas com e sem a adição de agente melhorador de adesividade (dope), para fins de verificação da eficácia deste tipo de aditivo químico nas formulações testadas. São consideradas misturas com boa resistência à ação da água na interface do sistema granularbetume, aquelas cujo quociente obtido entre os valores da resistência à tração das misturas condicionadas e não condicionadas, denominado de resistência residual à tração (RRT), compreenderem um patamar de pelo menos 70% (Hicks, 1991). O procedimento de ruptura e aquisição de dados neste ensaio é obtido por aplicação de esforço mecânico à tração indireta. Os ensaios de Duriez (Afnor NF P , 1995) consistiram em romper à compressão direta (simples), 12 corpos de prova com massa unitária de 1,0kg, levando em conta o diâmetro nominal máximo (Dnom máx) 14,0mm da curva granulométrica formulada. As misturas asfálticas após usinadas foram introduzidas no interior de moldes de aço (80,0mm 0,1mm de diâmetro interno, altura mínima de 190,0mm, para Dmáx 14,0mm), para realização do procedimento de compactação a duplo pistão, em uma prensa com velocidade média de avanço correspondente a 1,0mm/s 0,1mm/s, a uma carga constante 60kN durante 5 minutos. Após compactados, os corpos de prova foram divididos em dois grupos de 6 amostras para condicionamento em duas situações: a seco a 18ºC em estufa na condição de 50% ± 10% de umidade relativa do ar e, sob imersão na água por 7 dias à temperatura de 18ºC. Para o grupo de amostras submetido à ação da água, foi feita uma saturação prévia dos corpos de prova para preenchimento dos vazios das misturas asfálticas, a partir da utilização de um dessecador submetido a uma pressão de vácuo da ordem de 350mm/Hg durante 2 horas.

6 Findo o período de 7 dias, todos os corpos de prova foram submetidos à ruptura por compressão simples, possibilitando a determinação da relação entre as amostras condicionadas em água e em estufa, respeitando o limite admissível máximo normativo de 30% de perda de resistência para misturas asfálticas densas convencionais, como é o caso desta pesquisa (Manuel LPC, 2007). Os ensaios de fadiga (Afnor NF P , 1992) foram executados em um protótipo projetado e desenvolvido pelo Grupo de Desenvolvimento e Pesquisa em Pavimentação (GDPPav) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), sendo o primeiro no Brasil capaz de executá-los de acordo com os critérios previstos nos procedimentos normativos franceses, ou seja, a 10ºC e 25Hz. Durante a campanha experimental foi utilizado um total de 144 corpos de prova trapezoidais, sendo 72 para cada mistura (CTB e CTBPC), subdivididos em 3 lotes de 24 unidades (8 para cada nível de deformação testado, em um total de 3 por ensaio) testados nas seguintes condições: a seco, imerso na água sem prévio condicionamento e, após prévio condicionamento alternado sob imersão na água e secagem em estufa, a fim de determinar a deformação correspondente à ruptura por fadiga para 10 6 ciclos ( 6) e sua respectiva variação admissível estatística com 95% de confiança ( 6), de acordo com os critérios da metodologia francesa (Afnor NF P , 1992). Os corpos de prova foram obtidos do processo da serragem de placas compactadas com dimensões de 400,0mm (largura) x 600,0mm (comprimento) x 120,0mm (espessura), perfazendo uma geometria final sob a forma trapezoidal, com as seguintes dimensões: 25,0mm (base menor e espessura), 70,0mm (base maior) e, 250,0mm (altura). O prévio condicionamento alternado dos corpos de prova foi procedido da seguinte maneira: 3 ciclos de imersão na água, em tanques de imersão e, 3 ciclos de secagem em estufa, realizados de maneira alternada, ambos a 60ºC. Cada ciclo de imersão teve a duração de 5 dias (120h), enquanto os de secagem foram de 2 dias (48h), em que o total do processo para cada lote de 4 corpos de prova das misturas asfálticas CTB e CTBPC compreendeu um período de 21 dias (360h de imersão e 144h de secagem). O objetivo da execução do processo de condicionamento alternado consistiu em simular de forma acelerada a ocorrência de um gradiente térmico severo, mais especificamente em situações de chuvas intensas sucedidas de períodos ensolarados com elevada temperatura. Esta condição é típica dos países com clima equatorial e tropical, como o Brasil. É importante esclarecer ainda que os ensaios de Duriez a 18ºC e de fadiga descritos não foram realizados com as misturas asfálticas tendo sido dosadas com adição de agente melhorador de adesividade (dope). 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES A seguir são apresentados os resultados e as discussões provenientes dos estudos realizados a partir dos ensaios Duriez a 18ºC, Lottman Modificado e, resistência à fadiga a 10ºC e 25Hz, abordados no tópico Ensaio Duriez a 18ºC Como as misturas asfálticas formuladas neste trabalho possuem uma distribuição granulométrica próxima de uma mistura densa convencional do tipo Béton Bitumineux Semi-Grenus (BBSG), de acordo com a classificação normativa francesa, a relação de 0,70 foi adotada como parâmetro para avaliação da resistência à ação da água entre os corpos de prova condicionados sob imersão na água (r) e a seco (R) (Manuel LPC, 2007). Os resultados da média de cada grupo de 6 corpos de prova referentes à resistência à compressão simples, bem como das respectivas relações r/r, são apresentados na Tabela 3.

7 Tabela 3 - Resistência à compressão simples e relação r/r determinadas no ensaio de Duriez. Mistura Asfáltica Tipo de Condicionamento Resistência à Compressão Simples (MPa) Relação r/r CTB imersão na água (r) 9,25 a seco (R) 9,42 0,98 CTBPC imersão na água (r) 9,25 a seco (R) 9,89 0,94 A partir dos resultados obtidos após os procedimentos de ruptura, verificou-se que tanto a mistura CTB quanto a CTBPC atenderam à relação mínima r/r de 0,70, especificada para misturas asfálticas densas do tipo Béton Bitumineux Semi-Grenus (BBSG) (Manuel LPC, 2007). Entretanto, pode-se inferir que o processo de condicionamento sob imersão na água por um período de 7 dias corridos a 18ºC, especificado pelo ensaio de Duriez, não influenciou significativamente na perda de resistência à compressão simples das misturas asfálticas, devido às ínfimas reduções verificadas em relação aos valores correspondentes aos corpos de prova condicionados a seco. Inclusive, ambas as misturas asfálticas apresentaram a mesma resistência após condicionamento sob imersão na água (Tabela 3). Esta tendência já era esperada antes mesmo da execução do ensaio, em função da água à temperatura de 18ºC ter uma baixa severidade quanto aos aspectos de modificação da viscosidade do ligante betuminoso. Logo, para esta condição de temperatura, parece necessário haver um período maior de imersão, a fim de que se desenvolva o processo de difusão da água no interior da película de ligante betuminoso formada em torno dos granulares nas misturas asfálticas. É possível concluir que a pequena redução da resistência à compressão simples dos corpos de prova condicionados sob imersão na água, deveu-se mais à ação da umidade do que à degradação das misturas asfálticas em quaisquer condições de superfícies de falha das uniões adesivas. A conclusão discorrida no parágrafo anterior adquire suporte pelas observações feitas nas faces de ruptura dos corpos de prova, em que tanto para a mistura CTB quanto para a CTBPC, foram observadas as mesmas condições em todos as amostras testadas. Isto significa que as rupturas foram ocasionadas não por problemas relacionados às falhas adesivas ou coesivas da mistura asfáltica, mas devido os corpos de prova terem sido solicitados além da resistência máxima à compressão axial simples, em que a quebra dos granulares é visível neste aspecto (Figura 2), ou seja, de caráter físico e não adesivo. (a) Figura 2 - Aspecto geral observado nas faces de ruptura da misturas asfálticas CTB e CTBPC condicionadas (a) a seco e (b) sob imersão na água. (b)

8 3.2. Ensaio Lottman Modificado O ensaio Lottman Modificado apesar de não fazer parte da metodologia francesa para formulação de novas misturas asfálticas, como o ensaio de Duriez a 18ºC, foi considerado nesta pesquisa como um método complementar para avaliação da ação da água no comportamento adesivo do sistema granular-betume. Além disso, especifica um processo de degradação com um grau elevado de severidade, o que não acontece com o ensaio de Duriez a 18ºC, conforme verificado no tópico 3.1. Esta condição possibilitou a comparação entre os resultados obtidos nos dois ensaios, a partir do comportamento das misturas asfálticas sob diferentes formas de condicionamento. Devido à obtenção de resultados acima da expectativa no ensaio de Duriez a 18ºC, ou seja, muito otimistas quanto à degradação das misturas asfálticas condicionadas sob imersão na água, mesmo sem a presença de aditivo melhorador de adesividade (dope), o ensaio Lottman Modificado foi executado nesta pesquisa a partir de amostras dosadas com e sem a presença de dope. O objetivo da implementação desta variável no estudo foi verificar o grau de eficiência destes aditivos quanto à manutenção do comportamento adesivo das misturas asfálticas sob condições severas de condicionamento, dosado na proporção de 1,0% em peso de ligante betuminoso nas misturas asfálticas. É importante mencionar que esta percentagem de dope (1,0%) foi definida com base em testes prévios de adesividade (Dner-ME 078/94, 1994), tendo sido indicado que a dosagem a partir de 0,5% já seria suficiente para inibir a desagregação na interface do sistema granular-betume. Portanto, a escolha da dosagem em 1,0% foi estabelecida como forma de margem de segurança. Os procedimentos de moldagem e condicionamento dos corpos de prova seguiram todos os requisitos normativos descritos no tópico 2, em cada caso. A média dos resultados obtidos durante a ruptura por tração indireta (RT) das misturas asfálticas CTB e CTBPC, após os processos de condicionamento, bem como as respectivas resistências residuais à tração (RRT), são apresentados na Tabela 4. Mistura Asfáltica CTB CTBPC Tabela 4 - Resultados da RT e da RRT das misturas asfálticas. Presença de Aditivo sem dope com dope sem dope com dope Tipo de Condicionamento Resistência à Tração Indireta (RT) (MPa) a seco 1,83 imersão na água 1,08 a seco 1,36 imersão na água 0,89 a seco 2,13 imersão na água 1,53 a seco 1,70 imersão na água 1,23 Resistência Residual à Tração (RRT) 0,59 0,65 0,72 0,72 Com base nos resultados obtidos, é perceptível a diferença entre as duas misturas asfálticas (CTB e CTBPC) quanto à resistência mecânica antes e após serem submetidas a um processo severo de condicionamento, em que a mistura CTB composta somente por granulares de origem granítica não atendeu ao limite mínimo de 0,70 recomendado quanto à RRT, de acordo com o critério estabelecido por HICKS (1991), ao contrário da mistura CTBPC com a presença de pó calcário nas frações retida e passante na peneira de abertura 0,075mm. No que diz respeito à incorporação de dope na dosagem, verificou-se que exerce uma influência muito ínfima na inibição da desagregação na interface do sistema granular-mástique das misturas asfálticas, sendo em alguns casos desprezível.

9 Esta constatação se apóia sobre o fato de que mesmo com a incorporação de 1,0% de dope, apontada como satisfatória nos ensaios de adesividade (Dner-ME 78/94, 1994), a RRT da mistura CTB ainda ficou abaixo do valor mínimo recomendado, mesmo com um ganho 9,23% de resistência em relação à condição não dopada. No caso da mistura CTBPC, não houve modificação dos valores correspondentes à RRT entre as duas condições de dosagem (com e sem dope), indicando que a incorporação de dope não contribuiu de forma alguma para a manutenção da adesividade do sistema granular-betume, ressaltando neste contexto uma forte influência da presença das frações de pó calcário na mistura. Isto confirma a tendência científica de que o pó calcário além de formar um composto insolúvel na água quando reage com os ácidos naftênicos do ligante betuminoso (Naftanato de Cálcio), é derivado da calcita que possui característica química eletropositiva, o que permite a formação de interações ácido-base de Lewis de longa duração, acarretando uma blindagem da película de ligante betuminoso que recobre o granular. A condição contrária se aplica aos granulares oriundos de rochas graníticas (Barra, 2009; Cheng et al., 2003; Santana, 1995). Durante a observação das faces de ruptura dos corpos de prova, foi percebido que ambas as misturas asfálticas (CTB e CTBPC) sofreram forte degradação nas interfaces do sistema granular-betume, caracterizada pelo descolamento da película de ligante betuminoso que recobre o granular (Figura 3). Portanto, o que se pode concluir com base nos resultados obtidos é que mesmo ambas tendo sido degradadas, a mistura CTBPC sofreu um menor grau de degradação, em relação ao da mistura CTB Ensaio de Fadiga (a) Figura 3 - Faces de ruptura dos corpos de prova das misturas asfálticas (a) não condicionadas e (b) condicionadas. Foi obtido um total de 6 curvas de fadiga, sendo 3 para cada mistura asfáltica (CTB e CTBPC), abrangendo as modalidades de condicionamento descritas no tópico 2, tendo sido verificado que a mistura asfáltica CTBPC apresentou a melhor resistência à ruptura por fadiga em todas as situações. Contudo, apesar das distinções de comportamento, ambas obtiveram resultados de deformação para 10 6 ciclos ( 6) superiores ao limite mínimo de 100 x 10-6 especificado para misturas asfálticas densas do tipo Béton Bitumineux Semi-Grenus (BBSG) (Manuel LPC, 2007) (Tabela 5, Figuras 4 a 6). (b)

10 Número de ciclos (N) Número de ciclos (N) Tabela 5 - Deformações calculadas para 10 6 ciclos ( 6) e intervalo estatístico ( 6). Mistura Asfáltica Etapas de Condicionamento 6 (x 10-6 ) 6 (x 10-6 ) CTB a seco 141,46 10,0 Imersão na água 137,53 12,5 Imersão na água + cond. alternado 105,59 10,3 CTBPC a seco 155,09 9,2 Imersão na água 149,51 12,4 Imersão na água + cond. alternado 118,38 9, CTBseca CTBPCseca N CTBPCseca = 2E+20x -6,473 Desvio-padrão dos resíduos = 0, N CTBseca = 6E+22x -7,802 Desvio-padrão dos resíduos = 1, Microdeformação (mm) Figura 4 - Curva de fadiga das misturas asfálticas CTBseca e CTBPCseca N CTBPCimersa na água = 3E+16x -4,818 Desvio-padrão dos resíduos = 1, CTBimersa na água CTBPCimersa na água N CTBimersa na água = 5E+19x -6,408 Desvio-padrão dos resíduos = 1, Microdeformação (mm) Figura 5 - Curva de fadiga das misturas asfálticas CTBimersa na água e CTBPCimersa na água.

11 Número de ciclos (N) N CTBcond. alternado = 2E+16x -5,025 Desvio-padrão dos resíduos = 0,7999 CTBcond. alternado CTBPCcond. alternado N CTBPCcond. alternado = 5E+21x -7,591 Desvio-padrão dos resíduos = 1, Microdeformação (mm) Figura 6 - Curva de fadiga das misturas asfálticas CTBcond. alternado e CTBPCcond. alternado. Observando os resultados apresentados na Tabela 5, tem-se que para a mistura asfáltica CTB, o valor da 6 calculado para a etapa executada a seco obteve uma redução de 2,78% e de 25,36%, em relação às etapas sob imersão na água apenas e sob imersão na água após prévio condicionamento alternado, respectivamente. No caso da mistura asfáltica CTBPC, estas reduções foram de 3,6% e de 23,67%, considerando as mesmas etapas de condicionamento da mistura CTB. Entre as duas misturas asfálticas, a CTBPC apresentou um valor 8,79%, 8,01% e 10,8% superior ao da CTB, correspondente à 6 para as etapas executadas a seco, sob imersão na água e, sob imersão na água após prévio condicionamento alternado, nesta ordem. No que diz respeito à etapa sob imersão na água apenas, pôde-se notar que apenas submeter as misturas asfálticas a um processo de saturação prévio seguido de um procedimento de imersão direta na água a 10ºC durante o ensaio, acarreta pequenas reduções aos valores de 6. Em contrapartida, nas situações em que são submetidas previamente a um condicionamento alternado sob imersão na água e secagem em estufa a 60ºC, verifica-se que ocorrem reduções significativas da 6 que contribuem para conduzir mais precocemente o material ao colapso. Estes dois comportamentos distintos conduzem às seguintes constatações (Barra, 2009): A água, apesar de possuir uma elevada tensão superficial, quando em contato com o sistema granular-betume em condições de temperaturas amenas em curto prazo, como no ensaio de Duriez a 18ºC e de fadiga a 10ºC, tem uma baixa capacidade de alterar a viscosidade dos ligantes betuminosos e romper a película formada sobre os granulares, quando a molhagem ocorre completamente na fase de adesividade ativa, necessitando de longos períodos para que atue de maneira fortemente danosa na interface destes sistemas como agente desagregador; Quando a água em contato com o sistema granular-betume é submetida a ciclos que simulem gradientes térmicos que compreendam elevadas temperaturas, como no caso do ensaio Lottman Modificado e nos ensaios de fadiga sob condicionamento alternado prévio, a 60ºC, há uma alteração da viscosidade do ligante betuminoso, tornando-o mais fluido, mesmo em curto período e, portanto, mais suscetível à remoção da película formada sobre os granulares, devido à elevada tensão superficial da água, mesmo em curto prazo de contato.

12 As constatações discorridas têm fundamento não apenas nos resultados obtidos quanto aos valores da 6 (Tabela 5), mas nas observações das faces de ruptura dos corpos de prova após a execução dos ensaios, em que para a condição sob imersão na água apenas, não foi percebido o descolamento da película de ligante betuminoso da superfície do granular em nenhum dos casos após a ruptura. Portanto, de acordo com as observações efetuadas, tem-se que a ruptura dos granulares e a propagação de fissuras no ligante betuminoso contribuíram para o colapso das misturas asfálticas para esta condição de execução dos ensaios, isto é, sob imersão direta na água apenas. Entretanto, no caso dos condicionamentos alternados prévios, foram verificadas quatro situações distintas para ambas as misturas asfálticas: ruptura ocasionada apenas no entorno dos granulares, devido ao descolamento da película de ligante betuminoso (Figura 6a); ruptura das partículas dos granulares, com descolamentos discretos da película de ligante betuminoso nos demais pontos (Figura 6b); ruptura tanto no entorno dos granulares devido ao descolamento da película de ligante betuminoso quanto na própria partícula dos granulares (Figura 6c) e; ruptura predominante na película de ligante betuminoso (Figura 6d). (a) (b) (c) (d) Figura 6 - Faces de ruptura dos corpos de prova: (a) descolamento da película de ligante betuminoso no entorno dos granulares, (b) ruptura das partículas dos granulares, (c) ruptura no entorno dos granulares e das partículas e, (d) ruptura predominante na película de ligante betuminoso. Para a condição sob imersão na água após prévio condicionamento alternado, mesmo as misturas asfálticas tendo apresentado percentuais próximos quanto à redução da 6, em relação à condição seca, a mistura CTBPC obteve um valor absoluto bem superior ao da mistura CTB (Tabela 5), em comparação ao limite mínimo de 100 x 10-6 especificado na metodologia francesa (Manuel LPC, 2007), para misturas asfálticas densas do tipo Béton Bitumineux Semi-Grenus (BBSG), confirmando seu melhor desempenho mecânico nesta condição de ensaio. 4. CONCLUSÃO Os resultados obtidos neste trabalho indicam que a ação da água influencia de forma decisiva no comportamento mecânico das misturas asfálticas e que, portanto, deve ser considerada nas prerrogativas de avaliação destes materiais para fins de dimensionamento de estruturas de pavimento de concreto asfáltico. Quanto ao ensaio de Duriez, tem-se que o processo de condicionamento dos corpos de prova na água à temperatura de 18ºC não exerce influência significativa na resistência das misturas asfálticas, mesmo não tendo sido utilizado aditivo melhorador de adesividade (dope) nas dosagens, para ambas as misturas asfálticas testadas (CTB e CTBPC).

13 Situação contrária foi verificada no ensaio Lottman Modificado, devido ao processo de condicionamento simular um gradiente térmico severo e provocar alterações na viscosidade do ligante betuminoso, favorecendo a ação deletérea da água na interface dos sistemas granular-betume, com a remoção da película que envolve as partículas que compõem o esqueleto mineral. Os resultados obtidos nos ensaios de fadiga corroboraram com as constatações feitas sobre os processos de condicionamento das misturas asfálticas nos ensaios de Duriez e Lottman Modificado, na presença da água, em que para temperaturas amenas (no caso, imersão direta na água a 10ºC), não foi observada qualquer influência no aspecto interfacial dos sistemas granular-betume, o que representou um decréscimo muito pequeno das deformações calculadas para 10 6 ciclos ( 6), assim como os valores das resistências obtidas no ensaio de Duriez a 18ºC. Porém, para as situações em que houve prévio condicionamento alternado (imersão na água e secagem em estufa, ambos a 60ºC), foi notória a influência da ação deletérea da água em conjunto com a elevada temperatura, na modificação da viscosidade do ligante betuminoso, propiciando o descolamento da película que envolve os granulares, conforme pôde ser observado também nos resultados referentes ao ensaio Lottman Modificado, tendo sido um fator que também contribuiu para um decréscimo significativo na deformação das misturas asfálticas para 10 6 ciclos ( 6). Portanto, nas situações em que o pó calcário foi comparado ao pó de brita, no cumprimento da função de fíler na composição dos esqueletos minerais das misturas asfálticas deste trabalho, foram obtidos melhores resultados na presença do primeiro, indicando ter o pó calcário calcítico utilizado nesta pesquisa características mineralógicas, físicas e químicas contributivas a um desempenho mecânico superior das misturas, quando comparado ao pó de brita de origem granítica, sobretudo nas condições de ação deletérea da água. REFERÊNCIAS Aashto T-283 (1989), Resistance of Compacted Bituminous Mixture to Moisture Induced Damage. Test Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing. 13 th Edition. Washington, D. C. Afnor NF P (1993), Essais Relatifs aux Chaussées: Détermination de la Résistance en Fatigue des Mélanges Hydrocarbonés - Partie 1: Essai par Flexion à Flèche Constante. Association Française de Normalisation, Afnor. Afnor NF P (1995), Essais Relatifs aux Chaussées - Préparation des Mélanges Hydrocarbonés. Essai de Duriez. Association Française de Normalisation, Afnor. Barra, B.S. (2009), Avaliação da Ação da Água no Módulo Complexo e na Fadiga de Misturas Asfálticas Densas. Tese de Doutorado. Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Florianópolis, Brasil. Barra, B.S.; Momm, L.; Bernucci, L.L.B. (2006), Evaluación del efecto de la acción del agua en las propiedades físicas y mecánicas de las mezclas asfálticas de la región amazónica sobre las condiciones de humedad inducida. Revista Infraestructura Vial, Año IX nº16, ISSN: , pp Cheng, D., Little, D. N., Lytton, R. L., Holste, J. C. (2003). Moisture damage evaluation of asphalt mixtures by considering both moisture diffusion and repeated-load conditions. Transportation Research Record (TRR) nº1832, Paper nº ; pp Dner-ME 78/94 (1994), Agregado Graúdo: Adesividade ao Ligante Betuminoso. Departamento Nacional de Estradas de Rodagem. Rio de Janeiro (RJ). Hicks, R. P. (1991), Moisture Damage in Asphalt Concrete. National Cooperative Highway Research Program. Synthesis of Highway Practice 175. Transportation Research Board (TRB), 91 p. Washington, USA. Inpe (2014), Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT). Último acesso em dezembro de Kandhal, P. (1992), Moisture susceptibility of HMA mixes: identification of problem and recommended solutions. NCAT. Report National Center for Asphalt Technology. Auburn University. Alabama, USA. Manuel LPC (2007), Manuel LPC d Aide à la Formulation des Enrobés. Publiqué par le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC). Groupe de Travail RST Formulation des Enrobés. 199p. Paris, France. Santana, H. (1995), Considerações sobre os Nebulosos Conceitos e Definições de Filler em Misturas Asfálticas. 29 Reunião Anual de Pavimentação (RAPv), vol. 1; pp Associação Brasileira de Pavimentação (ABPv). Cuiabá (MT).