FELIPE LINDBERGH PIPOLO DE ARAÚJO€¦ · Araújo, Felipe Lindbergh Pípolo de. Caracterização...

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

FELIPE LINDBERGH PIPOLO DE ARAÚJO

CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS E MISTURAS

ASFÁLTICAS UTILIZADOS NA RECUPERAÇÃO DO

SISTEMA DE PISTAS DE UMA BASE AÉREA

NATAL-RN

2018

Felipe Lindbergh Pipolo de Araújo

Caracterização dos materiais e misturas asfálticas utilizados na recuperação do sistema de

pistas de uma base aérea

Trabalho de Conclusão de Curso na modalidade

Artigo Científico, submetido ao Departamento de

Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio

Grande do Norte como parte dos requisitos

necessários para obtenção do Título de Bacharel em

Engenharia Civil.

Orientador: Prof. Dr. Osvaldo de Freitas Neto

Natal-RN

2018

Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN

Sistema de Bibliotecas - SISBI

Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede

Araújo, Felipe Lindbergh Pípolo de.

Caracterização dos materiais e misturas asfálticas utilizados

na recuperação do sistema de pistas de uma base aérea / Felipe

Lindbergh Pípolo de Araújo. - 2018.

98f.: il.

Monografia (Graduação)-Universidade Federal do Rio Grande do

Norte, Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia Civil, Natal,

2018.

Orientador: Prof. Dr. Osvaldo de Freitas Neto.

1. Pavimento - Monografia. 2. Aeroportuário - Monografia. 3.

Flexível - Monografia. 4. Manutenção - Monografia. I. Freitas

Neto, Osvaldo de. II. Título.

RN/UF/BCZM CDU 622.337

Felipe Lindbergh Pipolo de Araújo

Caracterização dos materiais e misturas asfálticas utilizados na recuperação do sistema de

pistas de uma base aérea

Trabalho de conclusão de curso submetido ao

Departamento de Engenharia Civil da

Universidade Federal do Rio Grande do Norte

como parte dos requisitos necessários para

obtenção do título de Bacharel em Engenharia

Civil.

Aprovado em ____ de ________________ de 2018.

___________________________________________________

Prof. Dr. Osvaldo de Freitas Neto – Orientador

___________________________________________________

Prof. Dr. Olavo Francisco dos Santos Júnior – Examinador Interno

___________________________________________________

Eng. Rodrigo Dias Freitas – Examinador Externo

AGRACEDIMENTOS

Agradeço a todos que participaram de maneira direta e indireta para a concretização

deste trabalho. Em especial, gostaria de agradecer:

Ao meu orientador professor Dr. Osvaldo de Freitas Neto pelo apoio e motivação, pelos

ensinamentos compartilhados, pela paciência e por me incentivar nesse trabalho.

Aos colegas do curso de Engenharia Civil da UFRN, e a todos os professores dos quais

tive a oportunidade de ser aluno.

Aos meus amigos queridos que apenas pelo fato de estarem no momento certo, na hora

certa, proporcionando palavras amigas, acabaram me ajudando nesta conquista.

Aos meus pais e família pelo apoio e incentivo em todos os aspectos.

RESUMO

A globalização tem causado, ao longo dos anos, um aumento considerável no volume do tráfego

aéreo no Brasil, com uma maior frequência de voos e aeronaves cada vez mais pesadas. Isto

resulta numa maior solicitação dos pavimentos aeroportuários, causando maior desgaste e,

consequentemente, uma necessidade de realizar inspeções e manutenções mais frequentes. Um

dos fatores mais importantes a ser observado na situação de um pavimento é a condição

funcional de sua superfície, que dentre outros fatores, está relacionada à adequada escolha dos

materiais e verificação dos parâmetros finais da mistura asfáltica. Dessa forma, a caracterização

destes materiais e misturas é crucial para que o resultado final apresente o desempenho

esperado, assim como uma vida útil prolongada. Este trabalho trata da caracterização dos

materiais e misturas asfálticas utilizados na recuperação do sistema de pistas de uma base aérea.

Palavras-chave: Pavimento; asfalto; aeroporto; recuperação; manutenção.

ABSTRACT

Globalization has caused, over the years, a considerable increase in the volume of air traffic in

Brazil, with a higher frequency of flights and aircraft becoming heavier. This results in a higher

demand for airport pavements, causing greater wear and, consequently, a need for more

frequent inspections and maintenance. One of the most important factors to be observed in the

situation of a pavement is its functional condition of its surface, which among other factors, is

related to the proper choice of materials and verification of the final parameters of the asphalt

mixture, so that the characterization of these materials and mixtures is crucial for the end result

to deliver the expected performance as well as an extended shelf life. This work deals with the

characterization of the materials and asphalt mixtures used in the recovery of the runway system

of an air base.

Keywords: Pavement; asphalt; airport; recovery; maintenance.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Estrutura típica de um pavimento flexível ...................................................... 18

Figura 2 – Tipos de fresagem quanto à rugosidade, onde: a) fresagem padrão, b) fresagem

fina e c) microfresagem ................................................................................................ 24

Figura 3 – Acidentes e fatalidades de aeronaves por fases de voo no período 2007 – 2016 .. 27

Figura 4 – Revestimento com grooving antes e após o desemborrachamento ..................... 31

Figura 5 – Localização dos fornecedores de Agregados Minerais ..................................... 36

Figura 6 – Frente de lavra da Pedreira Campel ............................................................... 36

Figura 7 – Instalações da Pedreira Campel ..................................................................... 37

Figura 8 – Granulometria dos agregados ........................................................................ 39

Figura 9 – Adesividade dos agregados graúdos .............................................................. 39

Figura 10 – Equipamento de Abrasão Los Angeles ......................................................... 40

Figura 11 – Aparelhagem utilizada no ensaio de durabilidade .......................................... 41

Figura 12 – Ensaio de equivalente de areia no pó de pedra.............................................. 42

Figura 13 – Ensaio de verificação do ponto de amolecimento do CAP .............................. 43

Figura 14 – Ensaio de verificação do ponto de fulgor ...................................................... 44

Figura 15 – Penetrômetro utilizado no ensaio de penetração ............................................ 45

Figura 16 – Viscosímetro Saybolt-Furol ........................................................................ 46

Figura 17 – Viscosímetro Saybolt-Furol ........................................................................ 47

Figura 18 – Compactador giratório Superpave ............................................................... 51

Figura 19 – Ensaio de desgaste Cântabro no equipamento “Los Angeles” ......................... 55

Figura 20 – Equipamento de carga repetida.................................................................... 56

Figura 21 – Estado de tensões gerado no ensaio de tração por compressão diametral .......... 57

Figura 22 – Centrífuga Rotarex .................................................................................... 58

Figura 23 – Aparelhagem do ensaio Rice ....................................................................... 59

Figura 24 – Fresadora .................................................................................................. 59

Figura 25 – Bits de fresagem modelo W6/20X ............................................................... 60

Figura 26 – Tanque espargidor hidrostático modelo LDA 6000 D.A-H ............................. 61

Figura 27 – Vibroacabadora modelo Terex VDA 621 ..................................................... 62

Figura 28 – Rolos compactadores, onde a) Rolo pneumático e b) Rolo liso duplo tandem ... 63

Figura 29 – Corpos de prova moldados e identificados .................................................... 79

Figura 30 – Corpo de prova após ensaio de desgaste Cântabro ......................................... 82

Figura 31 – Envelhecimento inicial da mistura por 2 horas em estufa ............................... 84

LISTA DE QUADROS

Quadro 1 – Comparativo entre os resultados da pesquisa em questão e os obtidos na literatura

para os métodos Marshall e Superpave, para a faixa C do DNIT e para ligantes asfálticos

similares. ................................................................................................................................... 22

Quadro 2 – Características das pistas e dos veículos: rodovias e aeródromos. ....................... 26

Quadro 3 – Parâmetros do PCI do pavimento. ........................................................................ 32

Quadro 4 – Faixas granulométricas DIRENG......................................................................... 48

Quadro 5 – Especificações para parâmetros da mistura asfáltica DIRENG. .......................... 50

Quadro 6– Especificações para parâmetros da mistura asfáltica DIRENG. ........................... 50

Quadro 7 – Pontos de controle Superpave de acordo com DMT. ........................................... 52

Quadro 8 – Número de giros especificados na norma de dosagem Superpave....................... 53

Quadro 9 – Resultados dos ensaios de abrasão “Los Angeles”. ............................................. 66

Quadro 10 – Resultados dos ensaios de índice de forma. ....................................................... 67

Quadro 11 – Resultados dos ensaios de equivalente de areia. ................................................ 67

Quadro 12 – Resultados dos ensaios de granulometria do filler. ............................................ 68

Quadro 13 – Resultados dos ensaios de durabilidade. ............................................................ 68

Quadro 14 – Resultados dos ensaios no CAP. ........................................................................ 73

Quadro 15 – Resultados dos ensaios na emulsão asfáltica...................................................... 77

Quadro 16 – Traço da estrutura pétrea da mistura. ................................................................. 78

Quadro 17 – Composição da mistura da estrutura pétrea para a Faixa 2 da DIRENG

(2002). ...................................................................................................................................... 78

Quadro 18 – Resultados médios para os 3 corpos de prova Marshall com teor de projeto. ... 81

Quadro 19 – Composição da mistura pétrea e pontos de controle da dosagem Superpave. .. 83

Quadro 20 – Resultados médios para os 3 corpos de prova Superpave com teor de projeto. . 86

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1 – Faixa granulométrica 2 DIRENG ................................................................. 49

Gráfico 2 – Curvas granulométricas das britas 19,0mm ................................................... 65

Gráfico 3 – Curvas granulométricas das britas 12,5mm ................................................... 65

Gráfico 4 – Curvas granulométricas do pó de pedra ........................................................ 66

Gráfico 5 – Curva granulométrica das britas 19,0mm ...................................................... 69

Gráfico 6 – Curva granulométrica das britas 12,5mm ..................................................... 70

Gráfico 7 – Curva granulométrica do pó de pedra ........................................................... 70

Gráfico 8 – Curva granulométrica da cal hidratada.......................................................... 71

Gráfico 9 – Resultados dos ensaios de equivalente de areia .............................................. 72

Gráfico 10 – Curva de viscosidade Saybolt-Furol do CAP 50/70 ...................................... 74

Gráfico 11 – Curva de viscosidade Brookfield do CAP 50/70 .......................................... 74

Gráfico 12 – Resultados dos ensaios de viscosidade Saybolt-Furol ................................... 75

Gráfico 13 – Resultados dos ensaios de penetração ......................................................... 76

Gráfico 14 – Resultados dos ensaios de ponto de fulgor .................................................. 76

Gráfico 15 – Resultados dos ensaios de ponto de amolecimento ....................................... 77

Gráfico 16 – Composição dos agregados ....................................................................... 79

Gráfico 17 – Gráfico do RBV e Volume de Vazios versus Teor de CAP ........................... 80

Gráfico 18 – Curva granulométrica do traço estudado e pontos de controle ....................... 83

Gráfico 19 – Volume de Vazios x teor de CAP ............................................................... 85

Gráfico 20 – Resultado dos ensaios de extração de betume .............................................. 87

Gráfico 21 – Resultado dos ensaios de granulometria nas misturas após extração de betume

.................................................................................................................................. 88

Gráfico 22 – Estabilidade Marshall dos corpos de prova moldados em campo ................... 89

Gráfico 23 – Fluência dos corpos de prova moldados em campo ...................................... 89

Gráfico 24 – Volume de vazios dos corpos de prova moldados em campo ......................... 90

Gráfico 25 – Resultado das verificações do grau de compactação ..................................... 91

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Parâmetros volumétricos e mecânicos para os 5 corpos de prova Marshall ........ 80

Tabela 2 – Parâmetros dos corpos de prova da dosagem Superpave .................................. 85

Tabela 3 – Resultado dos ensaios de averiguação do comportamento mecânico dos corpos de

prova Superpave .......................................................................................................... 86

LISTA DE ABREVIAÇÕES E SIGLAS

DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes

CCP – Concreto de Cimento Portland

PMF – Pré-Misturado à Frio

TSD – Tratamentos Superficiais Duplos

TST – Tratamentos Superficiais Triplos

CBUQ – Concreto Betuminoso Usinados a Quente

SHRP – Strategic Highway Research Program

CGS – Compactador Giratório Superpave

MR – Módulo de resiliência

RT – Resistência à tração estática por compressão diametral

DIRENG – Diretoria de Engenharia da Aeronáutica)

M&R – Manutenção e Restauração

PCI – Pavement Condition Index

FWC – Falling Weight Deflectometer

GPR – Ground Penetrating Radar

DCP – Dynamic Cone Penetrometer

UFCG – Universidade Federal de Campina Grande

CAP – Cimento Asfáltico de Petróleo

ADP – Asfalto Diluído de Petróleo

EAP – Emulsão Asfáltica de Petróleo

MS – Massa seca

MSsub – Submersa em água

Gmb – Massa específica aparente

DMT – massa específica teórica

Vv – volume de vazios

VCB – vazios com betume

VAM – Vazios do agregado mineral

RBV – Relação betume/vazios

ZR – Zona de restrição

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 14

1.1 JUSTIFICATIVA ............................................................................................... 15

1.2 OBJETIVOS ...................................................................................................... 15

1.1.1 Objetivo geral ............................................................................................. 15

1.1.2 Objetivos específicos ................................................................................... 15

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ..................................................................................... 16

2.1 PAVIMENTOS – CONCEITOS BÁSICOS ........................................................... 16

2.1.1 Tipos de pavimentos .................................................................................... 16

2.1.2 Pavimentos flexíveis .................................................................................... 17

2.1.3 Patologias em pavimentos flexíveis .............................................................. 18

2.2 CONCRETO BETUMINOSO USINADOS A QUENTE – CBUQ ........................... 20

2.2.1 Dosagem do CBUQ ..................................................................................... 21

2.2.2 Procedimentos executivos do CBUQ ............................................................ 23

2.3 PAVIMENTOS AEROPORTUÁRIOS ................................................................. 26

2.3.1 Manutenção de pavimentos aeroportuários ................................................. 28

2.4 AVALIAÇÃO DE PAVIMENTOS ...................................................................... 29

2.4.1 Avaliação funcional de pavimentos .............................................................. 30

2.4.2 Avaliação estrutural de pavimentos ............................................................. 32

3. MATERIAIS E MÉTODOS ........................................................................................ 34

3.1 MATERIAIS ...................................................................................................... 34

3.1.1 Agregados minerais ..................................................................................... 34

3.1.2 Ligantes asfálticos ....................................................................................... 37

3.2 MÉTODOS ........................................................................................................ 38

3.2.1 Ensaios em agregados minerais ................................................................... 38

3.2.2 ENSAIOS EM ASFALTO ................................................................................ 42

3.2.3 Métodos de dosagem ................................................................................... 47

3.2.4 Ensaios em misturas asfálticas ..................................................................... 53

3.2.5 Procedimentos executivos e controle de qualidade do pavimento .................. 59

4. ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ...................................................... 64

4.1 CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS .......................................................... 64

4.2 CARACTERIZAÇÃO DOS LIGANTES BETUMINOSOS .................................... 72

4.3 RESULTADOS DOS MÉTODOS DE DOSAGEM ................................................ 78

4.3.1 Metodologia Marshall ................................................................................. 78

4.3.2 Metodologia Superpave ............................................................................... 82

4.4 RESULTADOS DO CONTROLE DE QUALIDADE DA EXECUÇÃO .................. 87

5. CONCLUSÕES ............................................................................................................. 92

REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 94

14

1. INTRODUÇÃO

Os pavimentos vêm facilitando o transporte de pessoas e mercadorias desde os

primórdios da civilização, influenciando diretamente no desenvolvimento da economia, cultura

e na difusão do conhecimento. Hoje em dia, os pavimentos são amplamente utilizados no

transporte rodoviário e no aeroviário, proporcionando aos usuários superfícies com boas

condições de rolamento, conforto e segurança. Entretanto, devido aos constantes esforços

atuantes do tráfego de veículos e do intemperismo, os pavimentos possuem uma vida útil

limitada, necessitando de recorrentes manutenções.

O crescimento populacional e a globalização têm refletido de forma direta na demanda

dos pavimentos brasileiros, tanto rodoviários quanto aeroportuários. A exigência de uma maior

frequência e eficácia dos reparos e melhorias nas rodovias é evidente devido ao crescimento da

frota de veículos terrestres, assim como nos pavimentos aeroportuários em razão do aumento

do fluxo de passageiros e cargas.

Os pavimentos aeroportuários se diferem dos rodoviários principalmente pela

magnitude das cargas aplicadas, visto que as aeronaves possuem dimensões e peso

consideravelmente superiores aos veículos convencionais, o que implica na necessidade de uma

maior capacidade resistente. Além do aspecto estrutural, também é eminente uma maior

preocupação quanto aos aspectos funcionais da superfície do pavimento. Revestimentos

asfálticos de pistas de pouso e decolagem devem apresentar rugosidade adequada de forma a

garantir aderência e uma boa drenabilidade, garantindo assim eficiência no processo de

frenagem das aeronaves e evitando um possível deslizamento.

Os aspectos funcionais dos revestimentos asfálticos estão diretamente relacionados,

dentre outros fatores, com a qualidade e congruência dos materiais selecionados, assim como

um adequado processo de dosagem, mistura e execução. Como o resultado final de uma camada

de rolamento se deve à uma combinação desses fatores, é de suma importância que haja uma

adequada caracterização dos materiais e das misturas asfálticas produzidas, de modo a garantir

a qualidade e bom desempenho do revestimento asfáltico.

Este trabalho trata a caracterização dos materiais e misturas asfálticas utilizados na obra

de recuperação do sistema de pista e pátios de uma base aérea. O pavimento da base aérea

apresentava sinais de que estava chegando no fim de sua vida útil, como trincas nos pavimentos

rígidos e desgaste do pavimento flexível. Diante disso, foi necessária sua restauração a fim de

recuperar o seu bom desempenho e garantir a segurança e conforto das aeronaves e usuários.

15

1.1 JUSTIFICATIVA

A obra abordada neste trabalho, assim como outras obras de construção civil,

utiliza materiais que foram obtidos da natureza, onde apresentam condições heterogêneas

de disposição antes de sua extração. Este trabalho se justifica na necessidade da

caracterização e do controle tecnológico destes materiais e das misturas asfálticas com

eles produzidas.

1.2 OBJETIVOS

1.1.1 Objetivo geral

Caracterizar e analisar as propriedades físicas e mecânicas dos agregados graúdos,

miúdos, dos aglomerantes e das misturas asfálticas utilizados na obra, assim como sua

metodologia de dosagem, a fim de garantir seu enquadramento nos parâmetros indicados

por norma, e consequentemente, segurança, conforto e qualidade quanto ao seu

desempenho mecânico.

1.1.2 Objetivos específicos

• Caracterização dos agregados miúdos e graúdos através de ensaios físicos e

mecânicos, visando o selecionamento do agregado de melhor desempenho para

compor a mistura asfáltica;

• Caracterização dos ligantes asfálticos a fim de garantir que suas propriedades

físicas e químicas são adequadas para utilização nas misturas asfálticas e se

enquadram conforme as especificações da norma;

• Avaliação dos métodos de dosagem (Metodologias de Dosagem Marshall e

Superpave) utilizados para composição das misturas asfálticas;

• Análise da resistência do pavimento flexível através de ensaios de estabilidade

Marshall, compressão diametral e módulo de resiliência;

• Caracterização geral dos pavimentos utilizados, verificando o atendimento das

características definidas nas especificações gerais para obras de infraestrutura

aeroportuária.

16

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 PAVIMENTOS – CONCEITOS BÁSICOS

Segundo o Manual de Pavimentação do DNIT (Departamento Nacional de

Infraestrutura de Transportes), órgão responsável pela administração da infraestrutura de

transportes no Brasil, pavimento é uma superestrutura constituída por um sistema de camadas

de espessuras finitas, compostas por materiais de diferentes resistências e deformabilidades,

assentes sobre um semi-espaço considerado teoricamente como infinito, o subleito (BRASIL,

2006).

Já para Bernucci et al. (2008), pavimento é uma estrutura de múltiplas camadas de

espessuras finitas, construída sobre a superfície final de terraplanagem, destinada a resistir aos

esforços oriundos do tráfego de veículos e do clima, e a propiciar aos usuários melhoria nas

condições de rolamento, com conforto, economia e segurança.

Conforme Pinto e Preussler (2002), um pavimento deve possuir as seguintes

características: ter resistência para suportar os esforços verticais oriundos do tráfego para os

quais foi projetado e distribuí-los ao terreno sobre o qual assenta; resistir sem desgaste

excessivo aos esforços horizontais produzidos pelo tráfego; melhorar as condições de

rolamento, permitindo uma circulação fácil, cômoda e segura; permitir que se realizem

operações de reforço ou recapeamento compatíveis com o crescimento do volume de tráfego e

conservar suas qualidades sob a ação dos agentes intempéricos.

O pavimento pode ser composto por diversas camadas. Uma seção transversal típica é

composta pelo subleito (terreno de fundação) e sua regularização, o reforço do subleito, a sub-

base (construída quando as circunstâncias não permitem aplicar a camada de base diretamente

sobre o reforço de subleito), a base, principal responsável por resistir e distribuir os esforços

verticais provenientes do tráfego, e o revestimento, também chamado de camada de rolamento.

Os pavimentos aeroportuários não se distinguem dos pavimentos rodoviários quanto à

sua estratificação e materiais usualmente utilizados, porém, por receberem cargas

consideravelmente mais pesadas e menor número de solicitações, devem apresentar um

desempenho, estabilidade e resistência mais expressivos.

2.1.1 Tipos de pavimentos

Os pavimentos podem ser divididos em três tipos: rígidos, semirrígidos ou flexíveis.

17

Os pavimentos rígidos são aqueles que possuem a camada de revestimento constituída

por Concreto de Cimento Portland (CCP), seguidas de uma ou duas camadas de agregado

estabilizado ou não com ligante hidráulico. Eventualmente estes pavimentos podem ser

reforçados por telas de aço, para aumentar sua resistência à flexão e evitar o aparecimento de

fissuras, e barras de aço, que têm a função de transferir cargas entre as placas de concreto e

evitar o desnivelamento.

Os pavimentos semirrígidos, apresentam uma ou duas camadas superiores constituídas

por misturas betuminosa, seguidas de uma camada de base constituída por agregado

estabilizado com ligante hidráulico.

Já os pavimentos flexíveis, apresentam as camadas superiores formadas por misturas

betuminosas, seguidas por camadas de material granular não estabilizadas com ligante

hidráulico.

Na obra que é objeto de estudo deste trabalho, são utilizados pavimento flexível nas

pistas de pouso e decolagem, e pavimento rígido para as áreas de reabastecimento, manutenção

e pátio de manobra dos aviões. Nessas áreas é recomendado o uso de pavimento rígido, uma

vez que o concreto de cimento Portland possui maior resistência química aos combustíveis,

óleos e lubrificantes que eventualmente venham a ser derramados sobre a superfície desses

pavimentos. Contudo, este trabalho irá tratar especificamente dos pavimentos flexíveis das

pistas de pouso e decolagem da base aérea.

2.1.2 Pavimentos flexíveis

Os pavimentos flexíveis são aqueles revestidos com uma ou mais camadas de misturas

betuminosas assentadas diretamente sobre camadas granulares. Estas podem ser fabricadas a

frio, como o Pré-Misturado à Frio (PMF) e os Tratamentos Superficiais Duplos ou Triplos (TSD

ou TST), utilizados geralmente em estradas de baixo volume de tráfego, ou fabricadas a quente,

como o Concreto Betuminoso Usinados a Quente (CBUQ), que é o tipo de revestimento

utilizado na obra que é objeto de estudo deste trabalho.

Estes tipos de pavimentos são chamados de flexíveis uma vez que a estrutura do

pavimento “flete” devido às cargas do tráfego. Segundo Pinto e Preussler (2002, p. 9), um

pavimento flexível é aquele em que todas as camadas sofrem uma deformação elástica

significativa sob o carregamento aplicado e, portanto, a carga se distribui em parcelas

aproximadamente equivalentes entre as camadas. Portanto, a estrutura de um pavimento

18

flexível deve ser composta por camadas de materiais que podem acomodar esta flexão da

estrutura.

Figura 1 – Estrutura típica de um pavimento flexível

Fonte: Bernucci et al. (2008)

Existe uma diversidade de tipos de revestimentos para pavimentos flexíveis, em geral

variando as características granulométricas dos agregados, como densidade de graduação, teor

de ligante asfáltico, e eventualmente o uso de polímeros e aditivos. No entanto, como na obra

em estudo o tipo de revestimento utilizado foi o CBUQ, iremos dar enfoque a esse tipo de

mistura asfáltica.

2.1.3 Patologias em pavimentos flexíveis

Visto que estão constantemente sujeitos a cargas e esforços, os pavimentos possuem

vida útil limitada e gradualmente se deterioram com o tempo. Essa deterioração é evidenciada

pelo aparecimento de diferentes formas de patologias, causadas pelas condições ambientais,

materiais utilizados, técnicas construtivas e ações do tráfego.

Os defeitos de superfície podem aparecer precocemente (devido a erros ou

inadequações) ou a médio ou longo prazo (devido à utilização pelo tráfego e efeitos

das intempéries). Entre os erros ou inadequações que levam à redução da vida de

projeto, destacam-se os seguintes fatores, agindo separada ou conjuntamente: erros de

projeto; erros ou inadequações na seleção, na dosagem ou na produção de materiais;

erros ou inadequações construtivas; erros ou inadequações nas alternativas de

conservação e manutenção. (BERNUCCI et al., 2008)

Em pavimentos aeroportuários, estes defeitos se apresentam como um perigo

potencialmente maior do que em rodovias, uma vez que, diferentemente dos carros, para uma

19

aeronave não é possível reduzir a velocidade ao identificar a aproximação de uma falha no

pavimento. Assim sendo, qualquer material desagregado ou parte solta do pavimento

proveniente do seu desgaste pode ser sugado pelos motores da aeronave de forma a causar sérios

problemas à sua estrutura e funcionamento.

Segundo a RBAC 153 (ANAC, 2016), o operador do aeródromo deve manter a pista de

pouso e decolagem em condições operacionais visando: à resistência à derrapagem; ao controle

direcional das aeronaves; e à integridade dos equipamentos aeronáuticos. As exigências citadas,

entre outros aspectos, são relacionadas diretamente aos defeitos no pavimento.

Para Souza (2004), os defeitos dos pavimentos podem ser classificados como defeitos

estruturais e defeitos funcionais. O defeito estrutural é aquele que compromete a capacidade do

pavimento de suportar as cargas oriundas do tráfego, ou seja, a estrutura do pavimento. O

defeito funcional é aquele que compromete as boas condições de rolamento da via, ou seja, o

conforto do usuário e a segurança quanto à derrapagem.

Conforme Bernucci et al. (2008), os tipos de defeitos catalogados pela norma brasileira

são: fendas (F); afundamentos (A); corrugações e ondulações transversais (O); exsudação (EX);

desgaste ou desagregação (D); panela ou buraco (P); remendos (R). A norma brasileira que

determina as terminologias desses defeitos é a DNIT TER 005/2003 (DNIT, 2003).

a) Fendas: Qualquer descontinuidade na superfície do pavimento, que conduza a

aberturas de menor ou maior porte, sendo subdividida em: Fissuras (fenda de largura capilar,

somente perceptível a vista desarmada de uma distância inferior a 1,50m); Trincas (fenda

facilmente visível a vista desarmada, apresentando-se sobre a forma de trinca isolada ou trinca

interligada);

b) Afundamentos: Deformações permanentes do revestimento asfáltico e/ou suas

camadas subjacentes, caracterizada pela depressão da superfície do pavimento. Apresenta-se

sob a forma de afundamento plástico ou de consolidação;

c) Ondulações ou Corrugações Transversais: Corrugações são deformações transversais

ao eixo da pista, com depressões intercaladas de elevações, com comprimento de onda entre

duas cristas que podem variar de poucos milímetros a vários centímetros, formando uma PA

(progressão aritmética). Ondulações também são deformações transversais ao eixo da pista,

diferenciadas das corrugações pelo comprimento de onda entre duas cristas da ordem de metros.

d) Exsudação: Excesso de ligante betuminoso na superfície do pavimento, causado pelo

alto percentual de asfalto na mistura ou pelo baixo índice de vazios. Quando submetido a altas

temperaturas, o ligante migra através do revestimento, acumulando-se em sua superfície, o que

pode prejudicar sua aderência.

20

e) Desgaste ou Desagregação: Desprendimento dos agregados da mistura asfáltica

caracterizado pela aspereza superficial do revestimento e provocado pelos esforços do tráfego.

Esta patologia resulta em partes de agregado soltas sobre a camada de rolamento, podendo

causar deslizamento e danos à estrutura de veículos.

f) Panela ou Buraco: Cavidades de tamanhos variados, podendo ocorrer em qualquer

porção da superfície do pavimento, e até camadas subjacentes. Causada pela falta de aderência

entre as camadas (pintura de ligação inadequada), pela fadiga da superfície do pavimento ou

pela evolução de outras patologias.

g) Remendos: Defeito caraterizado pelo preenchimento das panelas com massa asfáltica.

Apesar de ser uma medida corretiva e estar relacionado à conservação do pavimento, pode

resultar em patologias mais severas. Pode ser dividido em Remendos Profundos, quando atinge

camadas inferiores do pavimento, e Remendos Superficiais, quando atinge somente a superfície

do revestimento.

2.2 CONCRETO BETUMINOSO USINADOS A QUENTE – CBUQ

O CBUQ é uma mistura asfáltica misturada em altas temperaturas previamente à

aplicação em usina apropriada, não podendo ser estocada. Essa mistura é basicamente composta

de agregado mineral graúdo, miúdo, filler (material de enchimento) e o ligante betuminoso.

O asfalto, elemento aglutinador da mistura, é um ligante betuminoso que provém da

destilação do petróleo. Este material se enquadra em certos limites de consistência para

determinadas temperaturas: possui consistência semi-sólida a temperaturas baixas,

viscoelástica à temperatura ambiente e líquida a altas temperaturas.

Para Ceratti e Reis (2011), há várias razões para o uso intensivo do asfalto em

pavimentação, sendo as principais: proporciona forte união dos agregados, agindo como um

ligante que permite flexibilidade controlável; é impermeabilizante, é durável e resistente à ação

da maioria dos ácidos, dos álcalis e dos sais, podendo ser utilizado aquecido, diluído em

solventes de petróleo ou emulsionado em água, em amplas combinações de esqueleto mineral.

O CBUQ é um material muito sensível à variação do teor de ligante asfáltico, visto que

um teor muito alto pode gerar problemas de deformação permanente por fluência e/ou

exsudação. Com a falta de ligante gera um enfraquecimento da mistura e de sua resistência à

formação de trincas, diminuindo a vida útil do pavimento, provocando precocemente a

necessidade de manutenção ou recuperação do pavimento asfáltico (BERNUCCI et al., 2008).

21

2.2.1 Dosagem do CBUQ

Segundo Leandro (2016), a proposta dos métodos de dosagem de misturas asfálticas é,

basicamente, determinar o teor de ligante ideal para uma distribuição granulométrica de

agregado pré-estabelecida por norma, para que a mistura apresente um desempenho satisfatório

quando submetidas às condições do campo. Esses métodos são usualmente derivados de ensaios

em laboratórios em materiais que serão utilizados em campo. Assim, para que os resultados dos

ensaios sejam representativos, as amostras preparadas devem assemelhar-se, tanto quanto

possível, àquelas resultantes do campo que são obtidas após os processos de usinagem,

lançamento, compactação e, subsequentemente, do carregamento devido ao tráfego, ao

envelhecimento e à ação dos agentes climáticos. No que tange à compactação, essa deverá

produzir amostras com densidades e orientação de partículas de agregado semelhantes às de

pista.

A técnica de dosagem Marshall é bastante utilizada, pois se trata de uma metodologia

simples e barata, sendo a compactação dos corpos de prova realizada por golpes de um soquete

metálico. Porém, devido à observação de deformações permanentes prematuras em rodovias

americanas de tráfego pesado, durante os anos 80, surgiu a necessidade de um novo método de

dosagem. Essas deformações foram associadas ao excesso de ligante nas misturas, e levaram a

acreditar que a densidade dos corpos de prova compactados com impacto não condizia com as

densidades do pavimento compactado em campo, o que levou ao desenvolvimento da

metodologia Superpave pelo Strategic Highway Research Program (SHRP), estudo realizado

nos EUA sobre materiais asfálticos (VASCONCELOS, 2004).

A principal diferença do método Marshall para o Superpave trata-se da forma de

compactação dos corpos de prova. Enquanto no método Marshall são utilizados impactos para

a compactação, no método de dosagem Superpave ela é realizada através de amassamento

(giros), por um equipamento denominado Compactador Giratório Superpave (CGS).

A dosagem de misturas asfálticas no Brasil ainda é realizada, em maior parte das vezes,

pelo método Marshall, uma vez que é o único normatizado. Porém, universidades e

departamentos de transporte vêm desenvolvendo estudos com a metodologia Superpave, que

por sua vez vem demonstrando resultados mais satisfatórios em termos de desempenho.

Um estudo realizado por Machado et al. (2017) analisou e comparou o comportamento

mecânico de misturas asfálticas dosadas pela metodologia Superpave e pela Marshall. As

propriedades mecânicas consideradas para esta comparação foram o módulo de resiliência

(MR), a resistência à tração estática por compressão diametral (RT), e a relação MR/RT, que

22

segundo Bernucci et al. (2008), é considerada como indicador de vida de fadiga de misturas

asfálticas.

Segundo a especificação de serviço ES 031 (DNIT, 2006a), misturas asfálticas usinadas

a quente, dimensionadas para a camada de rolamento, devem obter resistência à tração por

compressão diametral estática, ensaiadas a 25°C, superior a 0,65 MPa. O módulo de resiliência

e a relação MR/RT não são citadas na norma, porém, de acordo com Leite et al. (2000) e

Pinheiro et al. (2003) (apud MACHADO et al., 2017), misturas com razão MR/RT da ordem

de 3000 apresentam um bom comportamento estrutural sob a ação das solicitações dinâmicas

devidas ao tráfego e intempéricas devidas ao clima.

Para fins comparativos, apresentam-se no quadro 1 os resultados dos ensaios de

realizados no trabalho em questão e de outras pesquisas que utilizaram os dois métodos de

dosagem e a mesma faixa granulométrica.

Quadro 1 – Comparativo entre os resultados da pesquisa em questão e os obtidos na literatura para os métodos

Marshall e Superpave, para a faixa C do DNIT e para ligantes asfálticos similares

Mistura/Autor Método de dosagem MR

(MPa)

RT

(MPa) MR/RT

Concreto asfáltico – CAP 50/60 –

Vasconcelos (2004) Superpave 6003 1,72 3490


Bruxel (2015) Superpave 3988 1,15 3117


Pesquisa em questão Superpave 3733 1,2 3111


Borges et al. (2016) Marshall 4073 0,91 4475


Tinajeros et al. (2016) Marshall 2656 1,11 2393


Prudente (2015) Marshall 5723 1,06 5399

Fonte: Adaptado de Machado et al. (2017)

Como pode se observar, as misturas dosadas pelo método Superpave apresentaram

comportamento mais satisfatório do que as dosadas pelo método Marshall em termos de RT e

da razão MR/RT. Também pode-se observar que há uma maior disparidade nos resultados

fornecidos pelo método de dosagem Marshall, o que pode ser interpretado de forma que a

23

metodologia Superpave represente melhor as condições executivas de campo, sobretudo de

compactação (MACHADO et al., 2017).

2.2.2 Procedimentos executivos do CBUQ

A mistura do CBUQ deve ser feita em uma usina de asfalto, que consiste em um

conjunto de acessórios mecânicos e eletrônicos interconectados, que compõem um

equipamento automatizado de forma a produzir misturas asfálticas dentro de características

previamente especificadas. As funcionalidades básicas das usinas de asfalto são: dosar os

materiais pétreos e cimento asfáltico; secar e aquecer os agregados; filtrar os gases provenientes

do sistema de secagem; misturar os materiais; e transportar o produto final para um silo de

armazenamento ou diretamente a um caminhão para ser utilizado em pavimentação. Existem

dois tipos de básicos de usina de asfalto: a usina drum-mixer ou de produção contínua, e a

gravimétrica ou de produção descontínua.

Quando já existe uma camada de revestimento anterior à nova capa asfáltica a ser

aplicada, o primeiro passo do procedimento executivo na recuperação do revestimento em

campo é a fresagem. Esta técnica se trata do corte ou desbaste de uma ou mais camadas de um

pavimento por meio de um processo mecânico com equipamento adequado (fresadora) que

possibilita o desbaste em profundidades pré-determinadas, visando a restauração de pavimentos

(BONFIM, 2007).

De acordo com Bonfim (2007), a fresagem de um pavimento pode ser realizada de duas

maneiras quanto à temperatura de ocorrência: a frio ou a quente. Na fresagem a frio, o processo

é realizado na temperatura ambiente, causando a quebra dos agregados na profundidade do

corte e, consequentemente, a alteração da curva granulométrica do material existente na pista.

Já na fresagem a quente, é efetuado o pré-aquecimento do revestimento, o que diminui a

resistência ao corte. Nesse caso, não ocorre uma alteração significativa da granulometria do

material, tendendo a gerar apenas a desagregação do mesmo.

Quanto a espessura de corte, a fresagem pode ser classificada como superficial,

destinada apenas à correção de defeitos superficiais, rasa, com profundidade média de 5 cm, e

profunda quando alcança camadas além do revestimento. Também podem-se classificar os tipos

de fresagem quanto à rugosidade resultante na pista, o que depende da densidade da disposição

dos “bits”, ou dentes de corte, no cilindro fresador, além da velocidade de operação, podendo

ser uma fresagem padrão, fina ou microfresagem.

24

Figura 2 – Tipos de fresagem quanto à rugosidade, onde: a) fresagem padrão, b) fresagem fina e c)

microfresagem

a) b)

c)

Fonte: Bonfim (2007)

Os serviços de fresagem incluem a remoção imediata de todo o material fresado e

limpeza da camada remanescente com a utilização de vassouras mecânicas rotativas, manual

ou com ar comprimido, de modo a permitir a continuidade do fluxo de tráfego, se necessário,

antes da reposição da nova camada (DIRENG, 2002).

Após a remoção da camada asfáltica antiga e a limpeza da superfície fresada, o próximo

passo é a pintura de ligação, que consiste na aplicação de uma camada de emulsão asfáltica

sobre a superfície de uma base ou de um pavimento, antes da execução de um revestimento

asfáltico, objetivando propiciar a aderência entre este revestimento e a camada subjacente. Em

casos que a superfície subjacente à camada asfáltica a ser aplicada seja a base ou sub-base

granular do pavimento, deve ser feita a imprimação, que consiste na aplicação de uma camada

de asfalto diluído sobre a superfície granular, com o objetivo de aumentar a coesão e a promover

a estanqueidade da superfície imprimada graças à penetração do material betuminoso utilizado.

Com a superfície subjacente à camada de rolamento devidamente imprimada, tem-se

início o lançamento da mistura asfáltica, que é levada ao local por meio de caminhões

basculantes. A mistura deve ser lançada em camada uniforme de espessura e seção transversal

definidas, pronta para a compactação. O lançamento é realizado por vibroacabadoras que sejam

capazes de executar camadas de menos de 25mm até aproximadamente 300mm de espessura,

25

em larguras ajustáveis de acordo com o serviço. As velocidades de deslocamento são reguláveis

e podem atingir até 20m/min. As vibroacabadoras são compostas por duas unidades: a tratora e

a de nivelamento. A unidade tratora pode ser apoiada sobre um par de esteiras ou de pneus, e é

responsável pelo deslocamento da vibroacabadora e o recebimento, condução e lançamento

uniforme da carga de mistura asfáltica à frente da unidade de nivelamento, a qual suas funções

são nivelar e pré-compactar a mistura asfáltica sobre a superfície em que foi lançada, de acordo

com especificações de geometria previamente definidas (BERNUCCI et al., 2008). Caso

ocorram irregularidades na superfície da camada, estas deverão ser sanadas pela adição manual

de concreto asfáltico, sendo esse espalhamento efetuado por meio de ancinhos e rodos metálicos

(DIRENG, 2002).

Imediatamente após a distribuição do concreto asfáltico, tem início a rolagem ou

compactação. Apesar de ser a última fase do processo de execução de um pavimento, a

compactação é crucial para o desempenho futuro do material. Através desse processo a mistura

betuminosa passa de um estado solto para um estado denso, as partículas anteriormente

distantes umas das outras passam a estar em contato entre si. A mistura é arranjada de modo

que o esqueleto de partículas ocupe um volume menor e grande parte do ar seja expulso.

Somente com essa modificação se poderá obter um material que em serviço possa aguentar as

cargas sem deformações elevadas (MICAELO, 2008).

Segundo Bernucci et al. (2008), a compactação de uma camada asfáltica de

revestimento aumenta a estabilidade, reduz seu índice de vazios, proporciona uma superfície

suave e desempenada e aumenta sua vida útil. Para que a compactação seja executada de

maneira eficiente, deve existir confinamento ao compactar e temperatura adequada da mistura

asfáltica. O confinamento lateral é interno e se dá pela mistura asfáltica circundante sendo

compactada, que deve para isto ser resistente à fluência e ao escorregamento. Para isto, a

mistura deve estar em temperatura adequada, que é relacionada ao tipo de ligante asfáltico sua

viscosidade.

O processo de compactação de uma camada asfáltica geralmente é compreendido por

duas fases: a rolagem de compactação e a rolagem de acabamento. É na fase de rolagem de

compactação que se alcança a densidade, a impermeabilidade e grande parte da suavidade

superficial. Na rolagem de acabamento são corrigidas marcas deixadas na superfície da camada

pela fase de rolagem anterior. A rolagem de compactação pode ser iniciada diretamente com os

rolos de pneus, já a rolagem de acabamento é executada com rolos tandem lisos estáticos. Na

execução de camadas com misturas asfálticas com agregados de granulometria descontínua, a

rolagem é realizada somente com o rolo tandem liso estático, pois é fundamental evitar a

26

segregação durante o processo e também manter a estrutura pétrea desejada na camada

compactada (BERNUCCI et al., 2008).

2.3 PAVIMENTOS AEROPORTUÁRIOS

De acordo com a Federal Aviation Administration (FAA, 2016) entidade governamental

responsável pela regulamentação dos aspectos relacionados à aviação civil nos Estados Unidos,

os pavimentos aeroportuários são estruturas complexas, projetadas e construídas para fornecer

suporte adequado às cargas impostas pelas aeronaves, de forma a fornecer uma superfície firme,

estável, lisa, resistente a derrapagens e livre de detritos.

Quadro 2 – Características das pistas e dos veículos: rodovias e aeródromos

Fonte: Medina & Motta (2005) apud ARAÚJO (2009)

Os pavimentos aeroportuários se diferem consideravelmente dos pavimentos

rodoviários na magnitude da carga aplicada, a pressão dos pneus, a seção geométrica do

pavimento e o número de repetições de carga durante sua vida útil, mas se assemelham em

termos do tipo de materiais e serviços utilizados na sua construção e aplicação (ARAÚJO,

2009), e principalmente no seu objetivo: oferecer conforto e segurança a seus usuários.

27

A condição superficial dos pavimentos aeroportuários é de suma importância para a

segurança de seus usuários. De acordo com Rodrigues Filho (2006), durante muitos anos as

causas dos acidentes aeroviários eram atribuídas apenas ao piloto ou o equipamento. Com o

passar do tempo, este conceito foi sendo modificado graças ao melhor entendimento dos

problemas inerentes à aviação. Hoje se sabe que um acidente é resultado de vários fatores

contribuintes que juntos desencadeiam uma série de eventos e acabam por ocasionar o acidente,

e que a condição das pistas de pouso é uma geradora em potencial desses fatores.

Conforme pode-se constatar com os dados registrados pela Boeing (2017), apresentados

na figura 3, cerca de 30% dos acidentes aeroviários no período entre 2007 e 2016 com aeronaves

comerciais ocorreram durante as operações de decolagem e pouso, mesmo quando

compreendem apenas 2% do tempo estimado de viagem. Esses dados refletem o fato de que as

más condições dos pavimentos aeroportuários são um dos principais fatores associados a este

tipo de ocorrência, podendo-se ressaltar a insuficiência da resistência a derrapagem, visto que

24% dos acidentes aconteceram na operação de pouso, quando as aeronaves se encontram numa

velocidade elevada e necessitam que a pista possua resistência à derrapagem suficiente que

garanta segurança no momento do contato entre pneu-pavimento e no processo de frenagem.

Figura 3 – Acidentes e fatalidades de aeronaves por fases de voo no período 2007 – 2016

Fonte: Adaptado de Boeing (2017)

Para Souza (2004), em relação aos aspectos funcionais, os parâmetros mais relevantes

dos pavimentos aeroportuários estão relacionados à segurança contra a derrapagem das

aeronaves, a qual é função de uma boa interação pneu-pavimento. Esta interação depende da

macrotextura e microtextura do revestimento, bem como de boas condições de drenagem

superficial. Quanto aos aspectos estruturais, a deterioração por fadiga dos revestimentos

28

asfálticos aeroportuários tem se acelerado em função do acréscimo de carga e mudança nos

padrões das aeronaves, cada vez mais pesadas.

Para revestimentos asfálticos de pavimentos aeroportuários, procura-se ter uma mistura

com agregados de graduação mais aberta e descontínua, a fim de se obter um revestimento de

textura mais aberta e, consequentemente, maior capacidade drenante. Porém, a faixa

granulométrica utilizada como camada de rolamento das pistas dos aeródromos do país,

inclusive na obra em estudo, é a denominada Faixa 3 da DIRENG (Diretoria de Engenharia da

Aeronáutica), uma graduação contínua, bem graduada, densa e bem fechada (ARAÚJO, 2009).

Os efeitos da globalização têm refletido diretamente na demanda do tráfego aéreo, tanto

no aumento do número de passageiros quanto na magnitude do transporte de cargas, gerando a

necessidade de uma constante adequação da infraestrutura aeroviária brasileira para oferecer

um serviço com níveis de segurança e qualidade compatíveis com os oferecidos pela indústria

da aviação mundial. Sendo assim, é de suma importância que os pavimentos aeroportuários

ofereçam índices de condição superficial adequados aos requisitos de segurança e conforto ao

rolamento (MERIGHI, 2017).

2.3.1 Manutenção de pavimentos aeroportuários

A degradação do pavimento de pistas de pouso e decolagem, táxis, pátios e outras áreas

de circulação e manobras ocorrem, em geral, de forma gradual, com o acúmulo de defeitos,

tendo comportamentos e desempenho diferentes. Assim, cada trecho da rede de pavimentos do

aeródromo encontra-se em um nível de serventia diferente, ao longo da vida útil, necessitando

ou não de intervenções de Manutenção e Restauração (M&R) (ANAC, 2017).

De acordo com Gonçalves (1999), a manutenção de um pavimento compreende todas

as intervenções que afetem, direta ou indiretamente, o nível de serventia atual e/ou o

desempenho futuro do pavimento. As atividades de manutenção podem ser classificadas em

três tipos:

a) Conservação: Consiste de intervenções que visam a correção total ou parcial de

deficiências funcionais e/ou a proteção da estrutura do pavimento contra uma

degradação mais acelerada durante os próximos anos;

b) Restauração: É o processo de se trazer a condição funcional a níveis aceitáveis por

meio de intervenções que sejam técnica e economicamente adequadas, o que implica

em que a durabilidade e o desempenho da solução implementada devam atender a

requisitos mínimos, além de levarem a um retorno máximo do investimento realizado,

29

dentro das restrições técnicas e operacionais existentes. A restauração requer, portanto,

a execução de um projeto de engenharia completo e consistente;

c) Reconstrução: Consiste da remoção total do pavimento existente e é utilizada quando:

os custos de uma restauração superam o da reconstrução do pavimento; não há

confiabilidade suficiente aceitável para o desempenho do pavimento restaurado; e o

pavimento deve ser restaurado e haverá também uma mudança de geometria, motivada,

por exemplo, pela necessidade de elevação de um padrão operacional.

Quando existe um sistema de gerenciamento e a condição de um pavimento é

monitorada de forma a identificar a necessidade de manutenções e realizá-las, a sua vida útil é

prolongada e o custo envolvido em manutenção e reparo é significativamente reduzido quando

comparado a situações em que não ocorre este monitoramento. Muitas vezes, a situação do

pavimento chega a um estado último de utilização, sendo necessária a reconstrução do mesmo

(MERIGHI, 2017).

Sendo assim, os pavimentos aeroportuários devem ser frequentemente submetidos a

avaliações, de forma que seja possível identificar a necessidade de reparos e melhorias e realiza-

las, mantendo as pistas e pátios em condições adequadas para garantir a segurança das

aeronaves em operação de pouso, estacionamento e decolagem.

2.4 AVALIAÇÃO DE PAVIMENTOS

A avaliação de um pavimento compreende um conjunto de atividades destinadas à

obtenção de dados, informações e parâmetros que permitam diagnosticar-se os problemas e

interpretar-se o desempenho apresentado pelo pavimento, de modo a ser possível detectar as

suas necessidades atuais e futuras de manutenção e prever as consequências da implementação

de estratégias alternativas de manutenção (GONÇALVES, 1999).

A integridade de um pavimento pode ser avaliada de forma funcional ou estrutural. A

avaliação da condição funcional do pavimento leva em consideração o cumprimento de duas

funções básicas do pavimento: segurança e conforto, enquanto a condição estrutural leva em

conta a capacidade do pavimento de resistir às solicitações do tráfego.

Ressalta-se que, para efeito de elaboração de um projeto de restauração e/ou

reconstrução de pavimento, somente a avaliação funcional não é suficiente para fornecer as

informações necessárias, sendo também recomendável a realização de uma avaliação estrutural

para verificação da capacidade de carga do pavimento avaliado (RAMOS, 2015).

30

2.4.1 Avaliação funcional de pavimentos

Problemas funcionais da pista afetam diretamente o usuário da via, seja ela rodoviária

ou aeroportuária, na forma de conforto ao rolamento. Quando o conforto é prejudicado,

significa que o veículo também sofre mais intensamente as consequências desses defeitos. Essas

consequências acarretam maiores custos operacionais, relacionados a maiores gastos com peças

de manutenção dos veículos, com consumo de combustível e de pneus, com o tempo de viagem

e segurança (custo com acidentes). Portanto, atender o conforto ao rolamento também significa

economia nos custos de transporte (Bernucci et. al., 2006).

Para Araújo (2009), a condição funcional dos pavimentos tem como palavras-chave:

conforto ao rolamento, condição da superfície, interação pneu-pavimento, defeitos e

irregularidades.

A contato pneu-pavimento e a aderência de ambos são, entre outros fatores,

responsáveis por uma adequada operação de pouso ou decolagem. Condições inadequadas de

aderência na interação pneu-pavimento podem ocasionar acidentes em um sistema viário seja

urbano, rodoviário ou aeroportuário. O termo aderência refere-se ao limite de atrito,

desenvolvido entre os pneus do veículo e a superfície da camada de rolamento do pavimento,

que assegura a mobilidade e dirigibilidade do veículo (ARAÚJO, 2009).

Períodos chuvosos, combinados com uma inadequada condição da superfície de

rolamento são extremamente perigosos para os seus usuários, pois há grandes chances de

formação de lâminas d’água e, consequentemente, a ocorrência do fenômeno de aquaplanagem.

Este fenômeno entende-se como a perda de contato pneu-pavimento, devido a pressões

hidrodinâmicas, fazendo com que o veículo entre num estado de flutuação sobre a lâmina

d’água e o condutor perca o controle, resultando na derrapagem.

Um dos principais fatores que colaboram para a aderência pneu-pavimento em pistas

molhadas é a textura superficial da pista, que pode ser dividida basicamente em macrotextura e

microtextura. A microtextura está relacionada à aspereza dos agregados utilizados na mistura:

quanto mais áspero, maior a sua capacidade de quebrar as películas d’água e oferecer um maior

contato a “seco”. Entretanto, quanto maior for o valor da microtextura, maior também será o

desgaste dos pneus. Já a macrotextura pode ser definida como a rugosidade visível da superfície

do pavimento, e influencia diretamente na resistência à derrapagem, no rolamento e na

drenabilidade da camada de rolamento, pois permite o escoamento da água superficial por entre

os canais da rugosidade. De acordo com Rodrigues Filho (2006), quanto mais aberta for a

macrotextura de um pavimento, maior será a profundidade média da lâmina d’água necessária

31

para provocar a hidroplanagem. Contudo, se muito aberta, acaba por causar o desgaste

excessivo nos pneus, maior consumo de combustível e ruído ao rolamento.

Uma das formas mais conhecidas para auxiliar a redução das derrapagens nos

aeródromos é a execução de ranhuras transversais (grooving) na superfície do revestimento, de

forma a favorecer a drenagem da água superficial do pavimento, melhorar as condições de atrito

pneu-pavimento, e consequentemente diminuir o potencial de ocorrência de hidroplanagem

(SILVA, 2008).

Outro problema recorrente nas pistas de pouso é a contaminação por emborrachamento

provocado pela desvulcanização dos pneus das aeronaves. Devido ao número acentuado de

pousos e decolagens nas pistas aeroportuárias o processo de emborrachamento ocorre

constantemente, acumulando uma grande quantidade de borracha nas pistas, que por sua vez

fecha as ranhuras, fazendo com que a superfície perca suas qualidades drenantes, que é a

característica mais importante do grooving (ARAÚJO 2009).

Figura 4 – Revestimento com grooving antes e após o desemborrachamento

Fonte: Rodrigues Filho (2006)

A avaliação funcional é realizada mediante métodos padronizados de medidas e

observação dos defeitos superficiais dos pavimentos, que permitem inferir a condição

operacional da superfície. Os levantamentos são realizados com o objetivo de se identificar,

mapear, cadastrar e quantificar as patologias ou defeitos da superfície do pavimento avaliado,

que podem estar associadas a uma série de fatores, tais como: tráfego, clima, processos

construtivos e características físicas dos materiais utilizados (RAMOS, 2015).

No Brasil, a ANAC (2017) recomenda a utilização do PCI (Pavement Condition Index),

estabelecido pela norma americana ASTM D5340 – 12 Standard Test Method for Airport

Condition Index Surveys.

32

O PCI é um indicador numérico da condição geral da superfície do pavimento, medido

na escala de 0 (pavimento na condição de ruptura) a 100 (pavimento em perfeito estado). O

método de avaliação consiste em dividir o pavimento em áreas típicas de funções distintas (tais

como pistas de pouso, táxi e pátios) e em unidades amostrais, para que através de inspeções

visuais dos tipos, quantidades e severidade dos defeitos, seja calculado o índice (ANAC, 2017).

Estabelecido o PCI do pavimento, verifica-se se ele se encontra dentro dos limites de

segurança e funcionalidade. O PCI crítico de manutenção é aquele que, quando atingido, é

recomendável a adoção de medidas de Manutenção & Restauração (M&R), pois a partir desse

nível, a taxa de decréscimo da condição do pavimento aumenta significativamente. Entretanto,

não necessariamente deve ser interrompida a utilização do pavimento. Já o PCI crítico de

serviço é o limite que, quando atingido, recomenda-se a interrupção do uso da infraestrutura,

pois a mesma já apresenta condições que representam um perigo potencial para seus usuários.

Sugere-se a utilização de um PCI crítico de manutenção de 70 e do PCI crítico de serviço de 40

(ANAC, 2017).

Quadro 3 – Parâmetros do PCI do pavimento

PCI Escala Cores

85 à 100 Excelente Verde escuro

70 a 84 Bom Verde claro

PCI Crítico de

Manutenção (70)

55 a 69 Regular Amarelo

40 a 54 Ruim Laranja

PCI Crítico de

Serviço (40)

25 a 39 Muito ruim Vermelho

10 a 24 Péssimo Vermelho escuro

0 a 9 Ruptura Cinza escuro

Fonte: Adaptado de ANAC (2017)

2.4.2 Avaliação estrutural de pavimentos

A avaliação da Condição Estrutural indica como a condição funcional do pavimento

evoluirá ao longo do tempo se nenhuma intervenção for executada, bem como permite que se

avalie as consequências, para o desempenho futuro, da implementação de diversas alternativas

de restauração (ANAC, 2017).

De acordo com Gonçalves (1999), um retrato completo da condição estrutural de um

pavimento deve ser composto por: parâmetros que descrevam a deformabilidade elástica ou

viscoelástica dos materiais das camadas; parâmetros que descrevam a resistência dos materiais

33

ao acúmulo de deformações plásticas sob cargas repetidas; e a integridade das camadas

asfálticas e cimentadas, expressa pelo grau de fissuramento.

Os métodos de avaliação estrutural são classificados em destrutivos e não-destrutivos.

Os métodos destrutivos implicam na remoção de partes das camadas do pavimento para

avaliação das suas características e condições in loco e extração de amostras para realização de

ensaios de laboratório. Já os métodos não-destrutivos permitem inferir as condições estruturais

sem danificar o pavimento, mediante ensaios executados na superfície do revestimento, onde

se avalia a resposta do pavimento a uma carga aplicada (HAAS et al., 1994 apud RAMOS,

2015) ou pela execução de sondagens.

Nos aeroportos brasileiros, para métodos não destrutivos, a ANAC (2017) recomenta o

uso do FWC (Falling Weight Deflectometer), equipamento utilizado para determinar as

deflexões recuperáveis na superfície do pavimento, e do GPR (Ground Penetrating Radar), que

tem como função avaliar a estratigrafia e detectar possíveis anomalias estruturais da camada de

pavimento. Para métodos destrutivos, é recomendada sondagens para extração de corpos de

prova, utilizadas para identificação, caracterização e medição das espessuras das camadas do

pavimento, e o DCP (Dynamic Cone Penetrometer), equipamento utilizado para determinar o

CBR in situ do pavimento. Cabe ao responsável do aeroporto determinar quais ensaios e quando

se dará a realização desses ensaios, a depender da condição apresentada pelo pavimento.

34

3. MATERIAIS E MÉTODOS

Neste capítulo serão apresentados os materiais utilizados, assim como os métodos e

procedimentos normativos utilizados na caracterização dos materiais, na dosagem e na

determinação das propriedades mecânicas das misturas asfálticas estudadas e utilizadas na obra

de recuperação do sistema de pistas da base aérea. A escolha e a caracterização dos materiais

foram feitas priorizando os aspectos preponderantes para o desempenho e durabilidade da

mistura asfáltica. Os ensaios foram realizados nas instalações da UFCG – Universidade Federal

de Campina Grande.

3.1 MATERIAIS

3.1.1 Agregados minerais

Os agregados minerais utilizados nas misturas asfálticas empregadas nas camadas de

revestimento dos pavimentos flexíveis têm grande influência no desempenho mecânico das

mesmas, visto que são responsáveis pela formação estrutura sólida necessária para resistir às

solicitações impostas pelas cargas do tráfego, e constituem cerca de 95% do peso da mistura

final (ARAÚJO, 2009).

Os agregados escolhidos para serem utilizados na mistura asfáltica da obra em estudo

são aqueles convencionalmente utilizados em empreendimentos e obras de pavimentação da

região. Foram eles: brita granítica 19,00mm, brita granítica 12,5 mm, areia artificial (pó de

pedra granítica) e cal hidratada.

Estes materiais podem ser classificados de diversas formas, mais comumente pelo

tamanho: são considerados graúdos os que ficam retidos na peneira nº 10 (2,0 mm), no caso em

estudo, a brita 12,5 mm e a brita 19,0 mm, miúdos os que passam na peneira nº 10 e ficam

retidos na peneira nº 200 (0,075 mm), no caso o pó de pedra, e material de enchimento ou

“filler” os que têm pelo menos 65% de sua fração passante pela peneira de nº 200, no caso a cal

hidratada.

Quanto a composição química, há dois tipos de agregados, os básicos, eletropositivos

ou hidrofóbicos e os ácidos, eletronegativos ou hidrofílicos. Os agregados de rochas

classificadas como ácidas costumam apresentar problemas de adesividade, que é caso do

granito, enquanto que os de rochas classificadas como básicas costumam apresentar melhor

adesividade ao ligante asfáltico (BRASIL, 2006).

35

Visto que que a brita granítica não oferece adesividade suficiente para a sua utilização

na mistura asfáltica, fez-se necessário o uso de um aditivo melhorador de adesividade, ou

“dope”. As características deste material e os ensaios realizados para verificação da necessidade

de seu uso serão tratados com mais detalhamento nos itens subsequentes deste trabalho.

Além dos agregados graníticos utilizados, há a cal hidratada, que é oriunda da rocha

calcária. Este material exerce a função de material de enchimento, ou “filler”, na mistura

asfáltica. Filler é o nome designado para os materiais que tem como função primordial

preencher os vazios entre agregados miúdos e graúdos, contribuindo para o fechamento da

mistura, modificando a trabalhabilidade, a resistência à água e ao envelhecimento. De acordo

com a norma DNER EM 367/97, o filler é descrito como um material inerte. Porém, segundo

Bardini et al. (2009), em decorrência do pequeno tamanho das partículas e das características

de superfície, a cal hidratada age como material ativo, manifestado nas propriedades de

interface filler/ligante asfáltico.

Inicialmente, foram coletadas amostras de agregados pétreos de duas pedreiras próximas

da região da obra, uma a 52 km de distância da usina de asfalto, e outra a 10 km de distância.

Realizados os ensaios isoladamente, foi definido que os agregados pétreos a serem utilizados

na mistura asfáltica seriam provenientes da Pedreira Campel, visto que, apesar de ser mais

distante, os materiais de sua precedência obtiveram melhores resultados, atendendo às

especificações de infraestrutura aeroportuária da DIRENG.

A Pedreira Campel se encontra no Município de Taipu, localizado na microrregião do

Litoral Norte do Estado do Rio Grande do Norte e 50 Km de distância da capital Natal. Todos

os agregados minerais utilizados são oriundos desta localidade, exceto a cal hidratada, que é

proveniente de reservas de calcário localizadas no Município de Governador Six-Dept Rosado,

também no estado do Rio Grande do Norte.

36

Figura 5 – Localização dos fornecedores de Agregados Minerais

Fonte: Adaptado de MAPASBLOG1

Na figura 6 é mostrado um aspecto geral da frente de lavra da Pedreira Campel, sendo

possível observar um maciço fraturado, veios ou diques de rocha ou mineral de coloração

nacarada. Já na figura 7 é mostrado um aspecto geral das instalações da pedreira.

Figura 6 – Frente de lavra da Pedreira Campel

Fonte: Arquivo pessoal

1 MAPASBLOG. Mapas Blog. Disponível em: <https://mapasblog.blogspot.com/>. Acesso em: 20 out. 2018.

37

Figura 7 – Instalações da Pedreira Campel


3.1.2 Ligantes asfálticos

Há várias razões para o uso do asfalto como ligante na pavimentação, sendo as

principais: proporciona forte união dos agregados, permitindo flexibilidade controlável, é

impermeabilizante, é durável e resistente à ação da maioria dos ácidos, dos álcalis e dos sais,

podendo ser utilizado aquecido, diluído em solventes de petróleo ou emulsionado em água

(CERATTI e REIS, 2011).

Para a mistura asfáltica, o ligante betuminoso utilizado foi o Cimento Asfáltico de

Petróleo (CAP) 50/70, sendo os números referentes à sua classificação por penetração. Além

do CAP, também foram utilizados Asfalto Diluído de Petróleo (ADP) CM-30 para o serviço de

imprimação, servindo como impermeabilizante da base do pavimento, e a Emulsão Asfáltica

de Petróleo (EAP) RR-1C para o serviço de pintura de ligação. Para o ADP, a sigla CM é

referente ao termo cura média, tempo que o diluente, no caso a querosene, demora para evaporar

e o produto adquirir consistência semi-sólida. O número 30 refere-se à sua classificação por

viscosidade cinemática. Já para o EAP, a sigla RR significa ruptura rápida, que se trata da

velocidade pela qual ocorre a separação entre a fase aquosa e o asfalto, e 1C refere-se à

classificação por viscosidade e ao tipo de emulsificante (catiônico).

38

Conforme foi citado anteriormente neste trabalho, foi utilizado um aditivo melhorador

de adesividade a fim de melhorar a adesividade entre o ligante betuminoso e o agregado graúdo.

Os aditivos melhoradores de adesividade, ou “dopes”, promovem a afinidade físico-química na

película do ligante asfáltico com a superfície do agregado, corrigindo a aderência e a

adesividade insatisfatórias entre agregados e ligantes (BRASQUÍMICA, 2015).

Todos os materiais asfálticos acima descritos foram fornecidos pela Stratura Asfaltos,

empresa subsidiária da Petrobras Distribuidora, com sede em São Paulo (SP), que atua na

fabricação e distribuição de produtos para pavimentação e conservação de rodovias e afins,

assim como na prestação de serviços de engenharia e na execução de serviços especializados

de pavimentação.

3.2 MÉTODOS

3.2.1 Ensaios em agregados minerais

Em misturas asfálticas, a caracterização dos materiais como primeira etapa do projeto é

fundamental para garantir que o comportamento previsto para o pavimento seja alcançado. Em

relação aos agregados, propriedades como resistência, durabilidade, forma e densidade são

comumente avaliadas, sendo que os valores exigidos variam de acordo com o tipo de mistura.

Para a realização dos ensaios em agregado graúdo, no caso a brita 19,0 mm e a brita

12,5 mm, foram utilizadas as normas referenciadas abaixo:

a) ABNT NBR 7217 - Agregados – Determinação da Composição Granulométrica;

b) ABNT NBR 12583 – Agregado Graúdo – Verificação da adesividade ao ligante

betuminoso;

c) ABNT NBR NM 51 – Agregado Graúdo - Ensaio de Abrasão “Los Angeles”;

d) DNER ME 086/94 - Agregado – Determinação do Índice de Forma;

e) DNER ME 089/94 - Agregados - Avaliação da Durabilidade pelo emprego de soluções

de sulfato de sódio ou de magnésio.

A análise granulométrica do material foi realizada considerando-se todas as peneiras

apresentadas na Especificação Técnica 04.05.610 – Concreto Betuminoso Usinado a Quente

(DIRENG, 2002), de forma a posteriormente avaliar a composição do material conforme o

especificado. Para a realização deste ensaio, separa-se uma amostra de massa definida do

agregado natural no almofariz, deposita-as no conjunto de peneiras por onde passa com a ajuda

do agitador e registra-se o que fica preso em cada peneira depois de pesado na balança de

precisão. Na figura 8 podem ser observadas amostras retidas nas diferentes peneiras.

39

Figura 8 – Granulometria dos agregados


Segundo a ABNT NBR 12583, a propriedade do agregado ser aderido por material

betuminoso é verificada pelo não deslocamento da película betuminosa que recobre o agregado,

quando a mistura agregado-ligante é imersa em água destilada a 40°C, durante 72 h. O resultado

é considerado satisfatório quando, ao fim de 72 h, não houver nenhum deslocamento da película

betuminosa.

Figura 9 – Adesividade dos agregados graúdos


De acordo com a NBR NM 51, a Abrasão “Los Angeles” é o desgaste sofrido pelo

agregado, quando colocado na máquina “Los Angeles” juntamente com carga abrasiva,

submetido a um determinado número de revoluções desta máquina à velocidade de 30 a 33 rpm.

40

O desgaste é convencionalmente expresso pela porcentagem do material que passa, após o

ensaio, pela peneira de malha de 1,7 mm.

Figura 10 – Equipamento de Abrasão Los Angeles


Conforme a Especificação Técnica 04.05.610 (DIRENG, 2002), o percentual de

desgaste por Abrasão “Los Angeles” não pode ser superior a 50% para camadas de

regularização ou binder, e 40% quando a mistura for destinada a camadas de superfície ou

rolamento, que é o caso em estudo.

A ensaio de verificação da lamelaridade permite avaliar a qualidade de um agregado

graúdo em relação à forma dos grãos, considerando os agregados com grãos de forma cúbica

como forma ótima para agregados britados. As partículas alongadas, em forma de lâminas,

devem ser evitadas ou limitadas a no máximo 15% da massa total do agregado. O ensaio de

lamelaridade é feito com um conjunto de peneiras com crivo de abertura circular, das quais

após o peneiramento, obtém-se porcentagens de graduação que são utilizados numa expressão

que calcula o Índice de Forma. De acordo com a Especificação Técnica 04.05.610 (DIRENG,

2002), o índice de forma mínimo deve ser 0,6 seguindo a norma DNER ME 086/94.

A Norma DNER-ME 089 especifica o procedimento para verificação da resistência à

desintegração dos agregados sujeitos à ação do tempo, de forma a avaliar a durabilidade. Neste

caso foi utilizada a solução de sulfato de sódio e sulfato de magnésio. A amostra deve ser imersa

nas soluções por um período de 16 a 18 horas, de modo que o nível da solução fique 1 cm acima

da amostra. Após o período de imersão a amostra deve ser retirada da solução, drenada durante

41

15 ± 5 minutos e colocada em estufa para secar a 105ºC – 110ºC, até constância de peso. O

resultado é expresso em percentagem em peso de cada fração da amostra que, após o ensaio,

passe através da peneira na qual a fração foi originalmente retida.

Figura 11 – Aparelhagem utilizada no ensaio de durabilidade


O único ensaio realizado em agregado miúdo, no caso o pó de pedra, além do ensaio de

determinação da granulometria especificado pela norma ABNT NBR 7217, foi o ensaio de

determinação de equivalente de areia, para o qual foi utilizada a norma ABNT NBR 12052 –

Solo ou agregado miúdo – Determinação de Equivalente de areia.

De acordo com a Norma ABNT NBR 12052, o equivalente de areia é a relação

volumétrica que corresponde à razão entre a altura do nível superior da areia e a altura do nível

superior da suspensão argilosa de uma determinada quantidade de agregado miúdo, em uma

proveta, nas condições estabelecidas nesta norma.

42

Figura 12 – Ensaio de equivalente de areia no pó de pedra


Segundo a DIRENG (2002), o filler deve ser constituído de materiais minerais

finamente divididos e não plásticos, tais como cimento Portland, cal extinta, pó calcário, cinza

volante e similares. O único ensaio realizado no filler, no caso a cal hidratada, foi o ensaio de

granulometria, especificado pela norma ABNT NBR 7217. Para o material ser utilizado como

filler no CBUQ, sua granulometria deve passar pelo menos 65% na peneira de 0,075 mm de

abertura de malha quadrada, e 95% na de 0,18 mm.

3.2.2 ENSAIOS EM ASFALTO

Para a realização dos ensaios no CAP foram utilizadas as normas referenciadas abaixo:

a) ABNT NBR 6560 – Determinação do ponto de amolecimento – Método do anel e bola;

b) ABNT NBR 11341 – Produtos de petróleo – Determinação dos pontos de fulgor e

combustão em vaso aberto Cleveland;

c) ABNT NBR 6576 – Materiais betuminosos – Determinação da penetração;

d) ABNT NBR 5847 – Materiais betuminosos – Determinação da viscosidade absoluta;

e) ABNT NBR MB 517 – Materiais betuminosos – Determinação da viscosidade Saybolt-

Furol a alta temperatura;

f) ABNT NBR 15184 – Materiais betuminosos - Determinação da viscosidade em

temperaturas elevadas usando um viscosímetro rotacional;

g) ABNT NBR 12393 – Emulsões asfálticas – Determinação de peneiração.

43

O ponto de amolecimento é uma medida empírica que correlaciona a temperatura na

qual o asfalto amolece quando aquecido sob certas condições particulares e atinge uma

determinada condição de escoamento.

No ensaio do anel e bola, de acordo com a norma ABNT NBR 6560 (ABNT, 2004),

uma bola de aço de dimensões e peso especificados é colocada no centro de uma amostra de

asfalto que está confinada dentro de um anel metálico padronizado. Todo o conjunto é colocado

dentro de um banho de água num béquer, que é aquecido a uma taxa controlada de 5ºC/minuto.

Quando o asfalto amolece o suficiente para não mais suportar o peso da bola, a mistura

amolecida toca a placa do fundo do conjunto padrão de ensaio, quando a temperatura é marcada.

O ensaio foi realizado conforme os parâmetros para o CAP 50/70. De acordo com a

norma DNIT 095/2006 – Cimentos Asfálticos de Petróleo – Especificação do Material (DNIT,

2006), o ponto de amolecimento para o CAP 50/70 deve ser maior que 46°C. Através da

realização do ensaio, foi constatada a conformidade do parâmetro especificado.

Figura 13 – Ensaio de verificação do ponto de amolecimento do CAP


O ensaio de ponto de fulgor tem como objetivo a determinação do ponto de inflamação

do asfalto, que é a menor temperatura na qual um combustível libera vapor em quantidade

suficiente para formar uma mistura inflamável por uma fonte externa de calor. Também é

44

utilizado para determinar o ponto de combustão, que é uma temperatura acima do ponto de

fulgor, na qual a amostra manterá a queima por pelo menos 5 segundos. De acordo com a ABNT

NBR 11341, o ponto de fulgor mínimo do CAP deve ser de 235º.

Figura 14 – Ensaio de verificação do ponto de fulgor


O ensaio de penetração tem sido utilizado na especificação de cimentos asfálticos em

todos os países do mundo por várias décadas. De acordo com a norma ABNT NBR 6576, esse

procedimento mede a profundidade, em décimos de milímetro, que uma agulha de massa

padronizada (100 g) penetra numa amostra de volume padronizado (300 cm²) de cimento

asfáltico, por 5 segundos, à temperatura de 25ºC. A consistência do CAP é tanto maior quanto

menor for a penetração da agulha. Segundo a norma DNIT 095/2006, para o CAP 50/70, a

penetração deve se situar entre 50 e 70 (0,1)mm.

45

Figura 15 – Penetrômetro utilizado no ensaio de penetração


Viscosidade é uma medida da consistência dos materiais asfálticos por resistência ao

escoamento. O aparelho utilizado para realizar essa medida chama-se viscosímetro. No Brasil

o viscosímetro mais usado para os materiais asfálticos é o de Saybolt-Furol.

A viscosidade Saybolt-Furol imprime o tempo, em segundos, que uma quantidade

determinada de material leva para escoar em determinada temperatura e em condições

padronizadas. O tubo, cheio de material a ensaiar, é colocado num recipiente com óleo (banho)

com o orifício fechado. Quando o material estabiliza na temperatura exigida, abre-se o orifício

e inicia-se a contagem do tempo. Desliga-se o cronômetro quando o material alcança, no frasco

inferior, a marca de 60 ml. O valor da viscosidade é reportado em segundos Saybolt-Furol,

abreviado como SSF, a uma dada temperatura de ensaio.

Os materiais utilizados para esse ensaio devem estar no estado líquido. Neste caso, o

ensaio foi realizado nas temperaturas de 135°C, 150°C, e 177°C para o CAP 50/70 e na

46

temperatura de 25°C para a EAP RR-1C. De acordo com a norma DNIT 095/2006, a

viscosidade mínima admissível do CAP 50/70 é de 141 SSF para 135°C e 50 SSF para 150°C.

Já para a temperatura de 177°C, a viscosidade do CAP deve se situar entre 30 e 150 SSF. Para

a EAP RR-1C, a norma DNIT 165/2013 – Emulsões asfálticas para pavimentação –

Especificação do material estabelece o limite máximo de 90 SSF para 25°C.

Figura 16 – Viscosímetro Saybolt-Furol


Outra forma de medir a viscosidade é por meio do Viscosímetro Brookfield, ou

viscosímetro rotacional. Basicamente o aparelho gira um cilindro ou um disco (haste) em

velocidade constante e uniforme, mergulhado no fluido. Essa rotação determina uma força

necessária para vencer a resistência que a viscosidade do material fluido, em estudo, oferece ao

movimento rotacional. De acordo com a Norma DNIT 095/2006 – EM, para CAP 50/70 a

Viscosidade Brookfield deve ser de no mínimo 274 cP para temperatura de 135ºC, 112 cP para

temperatura de 150ºC e de 57 a 285 cP para temperatura de 177ºC.

47

Figura 17 – Viscosímetro Saybolt-Furol


O ensaio de peneiração tem como objetivo garantir a qualidade na fabricação de

emulsão, identificando a presença de glóbulos de asfalto em grandes dimensões que podem

ocorrer caso a emulsão seja grosseira, caso o processo de aglutinação tenha iniciado, ou pela

presença de outras partículas sólidas na emulsão provenientes de alguma contaminação. A

presença de quantidade excessiva de partículas retidas na peneiração indica que problemas

podem ocorrer durante a aplicação do material. Este ensaio consiste na passagem de uma

amostra de 1000g da emulsão asfáltica numa peneira de 0,84mm de abertura. Logo após, é

determinada a porcentagem, em peso, retida na peneira. De acordo com a especificação DNIT

165/2013, a porcentagem máxima admitida de material retido na peneira 4 de 0,10%.

3.2.3 Métodos de dosagem

Para a obra de pavimentação em estudo, foram realizadas dosagens do concreto asfáltico

seguindo duas metodologias distintas: a metodologia Marshall e a Superpave. A partir de

ensaios realizados em corpos de prova de ambos os métodos de dosagens, obtiveram-se os

parâmetros referentes ao desempenho mecânico das misturas. A partir desses resultados e do

fator financeiro, foi escolhido o método de dosagem a ser utilizado para a camada de rolamento

do pavimento da obra.

48

3.2.3.1 Metodologia Marshall

O método de dosagem Marshall é bastante utilizado para a elaboração de projetos e do

controle de qualidade de misturas betuminosas devido à sua relativa simplicidade e economia.

A primeira fase do projeto é o estabelecimento de uma composição de mistura de agregados

que atenda condições de distribuição de tamanho de grãos no que diz respeito à granulometria.

Na Especificação Técnica 04.05.610 – Concreto Betuminoso Usinado a Quente (CBUQ)

(DIRENG, 2002) essa condição é preconizada pelas faixas granulométricas 1, 2, 3 e 4 conforme

o quadro 4:

Quadro 4 – Faixas granulométricas DIRENG

Peneira Percentual Passando (%)

N Abertura (mm) Faixa 1 Faixa 2 Faixa 3 Faixa 4

1 1/2’’ 38,1 100 - - -

1 25,4 86 - 98 100 - -

3/4’’ 19,1 68 - 93 76 - 98 100 -

1/2’’ 12,7 57 - 81 66 - 86 79 - 99 100

3/8’’ 9,5 49 - 69 57 - 77 68 - 88 79 - 99

4 4,8 34 - 54 40 - 60 48 - 68 58 - 78

10 2 19 - 40 23 - 43 29 - 49 35 - 55

40 0,42 7 - 20 9 - 22 11 - 24 15 - 29

80 0,18 4 - 13 6 - 17 6 - 17 9 -19

200 0,074 3 - 6 3 - 6 3 - 6 3 - 6

Teor de Asfalto (%) 4,5 - 7,0 4,5 - 7,0 5,0 - 7,5 5,5 - 8,0

Espessura Mínima da camada (cm) 6 4 3 2

Fonte: DIRENG (2002)

Segundo a Especificação Técnica 04.05.610 – Concreto Betuminoso Usinado a Quente

(DIRENG, 2002) escolha da composição dos agregados deve ser feita de forma que a faixa

adotada não contenha partículas com diâmetro máximo superior a 2/3 da espessura da camada

de revestimento. Visto que a espessura determinada para a camada de revestimento foi de 5 cm,

a faixa granulométrica escolhida foi a Faixa 2.

49

Gráfico 1 – Faixa granulométrica 2 DIRENG


A escolha das temperaturas de mistura e compactação é tomada a partir da curva

viscosidade-temperatura do CAP, obtida por meio do ensaio de viscosidade Saybolt-Furol. Já

a energia de compactação, dada pelo número de golpes em cada face do corpo de prova, é

definida em função da classificação do pavimento conforme o nível de tráfego, especificada

pela DIRENG (2002), que será tratada mais adiante.

As relações volumétricas típicas da dosagem são determinadas, inicialmente, através

da obtenção das dimensões dos corpos de provas e da massa seca (MS) e submersa em água

(MSsub) do mesmo. Com esses valores, é possível obter a massa específica aparente (Gmb),

que, por comparação com a massa específica teórica (DMT), permite a obtenção dos seguintes

parâmetros volumétricos: volume de vazios (Vv), vazios com betume (VCB), vazios do

agregado mineral (VAM) e relação betume/vazios (RBV).

Os parâmetros mecânicos são obtidos por meio da prensa Marshall. A estabilidade,

medida em Newtons, é a carga máxima antes da ruptura, e a fluência, medida em milímetros, é

o deslocamento máximo apresentado antes da ruptura.

Os limites aceitáveis para os parâmetros volumétricos e mecânicos da mistura, segundo

a Especificação Técnica 04.05.610 – Concreto Betuminoso Usinado a Quente (DIRENG,

2002), são dados conforme a classificação do pavimento aeroportuário e um de dois tipos:

a) Tipo A: aqueles se se destinam a operações de aeronaves de massa bruta superior a

27.300kgf ou dotadas de pneus de pressões superiores a 0,70MPa, ou aqueles que se

destinam ao tráfego de viaturas com carga de eixo superior a 10.000kgf ou com tráfego

superior a 10.000 repetições anuais;

50

b) Tipo B: aqueles se se destinam a operações de aeronaves de massa bruta inferior a

27.300kgf ou dotadas de pneus de pressões iguais ou inferiores a 0,70MPa, ou aqueles

que se destinam ao tráfego de viaturas com carga de eixo inferior a 10.000kgf ou com

tráfego inferior a 10.000 repetições anuais.

O tipo escolhido para a obra em estudo foi o Tipo A. No quadro 5 temos as

especificações da DIRENG (2002) para os parâmetros mecânicos e volumétricos, que são

determinados de acordo com os dois tipos de pavimento acima descritos, exceto o VAM, que é

determinado de acordo com o tamanho máximo de partícula do agregado e é apresentado no

quadro 6.

Quadro 5 – Especificações para parâmetros da mistura asfáltica DIRENG

Características Tipos

“A” “B”

Estabilidade (N) Min: 9.500

Máx: 16.000

Min: 6.000

Máx: 9.000

Fluência Máxima (0,25 mm) 10-14 10-18

Vazios da mistura (V.V.,%) 2,8 a 4,2 2,8 a 4,2

Relação: Betume - Vazios

(R.B.V., %) 70 - 80 75 - 82

N de Golpes em cada face dos

Corpos de Prova 75 80

Fonte: DIRENG, 2002 (adaptado)

Quadro 6 – Especificações para parâmetros da mistura asfáltica DIRENG

Tamanho máximo do

agregado Mínimo Vazios

(VAM) % Polegadas mm

1/2’’ 12,5 16

3/4’’ 19 15

1’’ 25 14

1 1/2’’ 38,1 13

Fonte: DIRENG, 2002 (adaptado)

O procedimento de dosagem Marshall pode apresentar diferentes métodos para escolha

do teor de projeto de ligante asfáltico. Segundo o Asphalt Institute (2014), a escolha do teor de

ligante asfáltico geralmente pode ser baseada somente no volume de vazios (Vv),

51

correspondente a 4%, ou o Vv correspondente à média das especificações. No caso em estudo,

o teor de projeto foi obtido fazendo uso de dois parâmetros volumétricos: o Vv e o RBV. A

determinação do teor de projeto por meio destes dois parâmetros se dá por meio do traçado de

um gráfico do teor de asfalto (no eixo “x”) versus Vv (no eixo “y1”) e RBV (no eixo “y2”). A

partir da interseção das linhas de tendência do Vv e do RBV com os limites respectivos de cada

um destes parâmetros, são determinados quatro teores de CAP. O teor de projeto é selecionado

tomando a média dos dois teores centrais (CERATTI e REIS, 2002).

3.2.3.2 Metodologia Superpave

Conforme já citado anteriormente neste trabalho, a maior diferença da metodologia

Marshall para a Superpave é a forma de compactação, sendo esta última feita por amassamento

(giros). Para isso, é utilizado um equipamento denominado compactador giratório (CGS). O

projeto de mistura é todo feito utilizando o CGS que é um equipamento portátil e prático com

boa repetibilidade e reprodutibilidade (CERATTI e REIS, 2002).

No caso em estudo, foi utilizado o Compactador Giratório Superpave Modelo Servopac

da IPC Global Foto 15, que segue os requisitos da Norma AASHTO M323-13 (2013): ângulo

de rotação de 1,13º, 40 rotações por minuto e carga constante de 600 kPa.

Figura 18 – Compactador giratório Superpave


52

Outra diferença que pode ser citada entre os dois métodos de dosagem é a forma de

escolha da granulometria da mistura de agregados. Enquanto a metodologia Marshall estabelece

faixas granulométricas mínimas e máximas definidas, a metodologia Superpave incluiu os

conceitos de pontos de controle e zona de restrição.

De acordo com a Norma Técnica AASHTO M-323-13 (2013), a composição da mistura

a ser dosada pela metodologia Superpave onde deve obedecer aos pontos de controle que variam

conforme o diâmetro nominal máximo do agregado. Este diâmetro, por sua vez, representa a

peneira acima da qual retém mais que 10% de material. No quadro abaixo constam os pontos

de controle, extraídos da norma referenciada.

Quadro 7 – Pontos de controle Superpave de acordo com DMT

Abertura

da Peneira

(mm)

Diâmetro Nominal Máximo do Agregado (DMT) (% Passante)

37,5 mm 25,0 mm 19,0 mm 12,5 mm 9,5 mm 4,75 mm

Mín. Máx Mín. Máx Mín. Máx Mín. Máx Mín. Máx Mín. Máx

50 100% - - - - - - - - - -

37,5 90% 100% 100% - - - - - - - - -

25 - 90% 90% 100% 100% - - - - - - -

19 - - - 90% 90% 100% 100% - - - - -

12,5 - - - - - 90% 90% 100% 100% - 100% -

9,5 - - - - - - - 90% 90% 100% 95% 100%

4,75 - - - - - - - - - 90% 90% 100%

2,36 15% 41% 19% 45% 23% 49% 28% 58% 32% 67% - -

1,18 - - - - - - - - - - 30% 55%

0,075 0% 6% 1% 7% 2% 8% 2% 10% 2% 10% 6% 13%

Fonte: Adaptado de AASHTO (2013)

Zona de restrição (ZR) é o nome dado a uma zona das curvas granulométricas que é

reconhecida como uma região através da qual, caso granulometrias passem, misturas

susceptíveis a deformações permanentes serão produzidas. Isso se deve ao fato de que misturas

que passam através da ZR são mais densas que outras, por consequência os Vazios no Agregado

Mineral (VAM) são reduzidos, assim como o volume de vazios (Vv) da mistura. Este cenário

resulta em misturas não resistentes às deformações permanentes quando submetidas às altas

temperaturas de verão. No entanto, a necessidade do uso da zona de restrição vem sendo

questionada pela comunidade técnica e científica (ARAGÃO et al., 2015).

53

Para simular o envelhecimento de curto prazo das misturas, as amostras não

compactadas permanecem em uma estufa por 2 horas, na temperatura de compactação. Após

este período, as misturas são colocadas em moldes pré-aquecidos para o processo de

compactação. A escolha da energia de compactação é dada por número de giros do compactador

giratório. Assim como na metodologia Marshall, é definida em função do volume de tráfego

esperado para aquele pavimento, porém, a classificação é dividida em quatro faixas de tráfego,

conforme mostrado no quadro abaixo.

Quadro 8 – Número de giros especificados na norma de dosagem Superpave

Parâmetros de compactação Tráfego

Ninicial Nprojeto Nmáximo

50 75 Muito leve (local)

7 75 115 Médio (rodovias coletoras)

8 100 160 Médio a alto (vias principais, rodovias rurais)

9 125 205 Alto volume de tráfego (interestaduais, muito pesado)

Fonte: Adaptado de AASHTO (2013)

Após análise volumétrica das amostras, a escolha do teor ótimo de ligante é feita a partir

do gráfico que relaciona o volume de vazios e teor de ligante, sendo esse o teor correspondente

ao volume de vazios igual a 4,0%. Além dos requisitos volumétricos tradicionais, a metodologia

Superpave também considera proporção pó/betume (RPB), que corresponde à razão entre o teor

de material passante na peneira Nº 200 e o teor de ligante, parâmetro que deve estar entre 0,6 e

1,2.

Uma limitação da dosagem Superpave é que ela considera apenas os parâmetros

volumétricos na definição do projeto de mistura. Contudo, são as propriedades mecânicas que

estão mais relacionadas com o desempenho dos revestimentos asfálticos (BAHIA e FAHEEM,

2007).

3.2.4 Ensaios em misturas asfálticas

Os ensaios em misturas asfálticas são feitos com o objetivo principal de verificar as

características mecânicas e volumétricas das misturas após a dosagem, de forma a garantir que

estejam de acordo com as especificações da norma e atendem adequadamente às solicitações

previstas para a sua vida útil.

Para a realização dos ensaios no CAP foram utilizadas as normas referenciadas abaixo:

54

a) DNER-ME 117/94 – Mistura betuminosa – Determinação da densidade aparente;

b) DNER-ME 383/99 – Desgaste por abrasão de misturas betuminosas com asfalto

polímero – ensaio Cântabro;

c) DNIT 135/2010 - ME – Pavimentação asfáltica – Misturas asfálticas – Determinação

do módulo de resiliência – Método de ensaio;

d) DNIT 136/2018 - ME – Pavimentação asfáltica – Misturas asfálticas – Determinação

da resistência à tração por compressão diametral – Método de ensaio;

e) DNER-ME 053/94 – Misturas Betuminosas – Percentagem de betume – Método de

ensaio;

f) ASTM D2041 – Standard Test Method for Theoretical Maximum Specific Gravity and

Density of Bituminous Paving Mixtures.

O ensaio de determinação da densidade aparente da mistura betuminosa, para misturas

compactadas com até 7% de vazios, consiste basicamente na pesagem do corpo de prova ao ar

e imerso, que através de uma relação empírica fornece o valor da densidade aparente. O

resultado deste ensaio é bastante útil para obter-se o nível de compactação da mistura aplicada

em campo, através da razão de sua densidade aparente com a densidade aparente de projeto,

obtida dos corpos de prova da mistura com teor de projeto moldados no processo de dosagem.

Segundo Bernucci et al. (2008), desgaste é o nome dado ao arrancamento progressivo

de agregados da capa de rolamento por efeito do atrito pneu-pavimento. O ensaio geralmente

realizado para determinação da resistência à desagregação é o ensaio Cântabro. De acordo com

a norma DNER-MR 383/99, este ensaio consiste basicamente na análise das massas dos corpos

de prova Marshall quando submetidos ao aparelho de abrasão Los Angeles, sem as esferas de

aço utilizados no ensaio de abrasão Los Angeles. O resultado se dá em porcentagem de massa

perdida após 300 revoluções da máquina. O DNER (1999) estabelece um limite máximo

aceitável de 25%.

55

Figura 19 – Ensaio de desgaste Cântabro no equipamento “Los Angeles”


Os estudos sobre o comportamento resiliente dos materiais usados em pavimentação

foram iniciados na década de 1930 com Francis Hveem, que foi o primeiro a relacionar as

deformações recuperáveis com as fissuras surgidas nos revestimentos asfálticos e adotar o

termo “resiliência” para a energia armazenada em um corpo deformado elasticamente que é

devolvida quando cessadas as tensões causadoras das deformações (BERNUCCI et al., 2008).

O módulo de resiliência é um fator importante na definição do dimensionamento

racional dos pavimentos, estando intimamente ligado ao projeto da mistura. É definido como a

razão entre a tensão de tração e a correspondente deformação específica recuperável ou

resiliente, quando as misturas asfálticas são submetidas a carregamentos cíclicos, de baixa

duração. Dessa forma, os materiais que apresentam maior recuperação elástica para uma mesma

carga, possuem menores valores de módulo de resiliência.

Estes ensaios são realizados em corpos de provas padronizados por meio de um ensaio

de compressão diametral de carga repetida, utilizando um equipamento composto por uma

estrutura metálica, um pistão que proporciona um carregamento repetido pulsante com auxílio

de um dispositivo pneumático, acoplado a um regulador de tempo e frequência de 1 Hz. O

equipamento funciona dentro de uma câmara com temperatura controlada, o que permite

ensaios em diversas temperaturas.

56

Figura 20 – Equipamento de carga repetida

Fonte: Vasconcelos (2004)

O ensaio de tração indireta por compressão diametral, também conhecido como “ensaio

brasileiro” tem a finalidade de determinar a resistência à tração de corpos-de-prova cilíndricos

por solicitações estáticas. Originalmente, este ensaio foi desenvolvido para concreto de cimento

Portland. A extensão do uso para misturas asfálticas se deve possivelmente ao fato dos

revestimentos asfálticos, quando sujeitos às solicitações do tráfego, desenvolverem tensões de

tração por flexão em suas fibras inferiores (VASCONCELOS, 2004).

O ensaio consiste na aplicação de um carregamento de compressão em amostras

cilíndricas. O carregamento é aplicado em planos paralelos, diametralmente opostos. Esta

configuração de carga, gera um plano de tensões de tração, razoavelmente uniforme no plano

perpendicular ao da aplicação da carga. O estado biaxial de tensões, gerado na amostra durante

o carregamento, está esquematicamente apresentado na Figura. Esta configuração de solicitação

é verificada também nos ensaios de módulo de resiliência e fadiga (CERATTI, 2008).

De acordo com a norma DNIT 031/2006, a resistência à tração por compressão diametral

mínima recomendada para concretos asfálticos é de 0,65 MPa.

57

Figura 21 – Estado de tensões gerado no ensaio de tração por compressão diametral

Fonte: Ceratti (2008)

O controle do teor de ligante na pavimentação com misturas asfálticas em campo é

realizado por meio do Ensaio de Extração de Betume, um ensaio de baixo custo e de

procedimento simples que tem por finalidade aferir a quantidade de ligante realmente utilizada

em uma amostra de mistura asfáltica em porcentagem.

O ensaio tem como equipamento principal uma centrífuga extratora de betume,

conhecida por Rotarex, e baseia-se na comparação de massas inicial e final da amostra, após

ser submetida à uma lavagem nesta centrífuga utilizando solventes.

O ensaio de extração de betume com o Rotarex é o mais utilizado atualmente pelas

empresas empreiteiras e fiscalizadoras de obras e laboratórios de pesquisa, mas seus resultados

não têm passado a devida confiança diante a sua popularidade. Tal desconfiança deve-se

justamente ao fato de ocorrer perda de finos juntamente ao ligante extraído da amostra durante

a centrifugação (ROSSATO et al., 2014).

58

Figura 22 – Centrífuga Rotarex

Fonte: SOLOTEST2

A escolha do teor de projeto pelo método de dosagem Marshall é baseada

principalmente no volume de vazios da mistura. A determinação do volume de vazios depende

da densidade máxima da mistura asfáltica, que pode ser calculada através de uma ponderação

das densidades reais dos materiais constituintes (método teórico) ou determinada em laboratório

utilizando uma bomba de vácuo (método Rice).

A densidade máxima teórica (DMT) obtida pelo método teórico não leva em conta a

penetração de parte do ligante nos agregados, enquanto a densidade máxima medida (DMM),

obtida através do método Rice é dada pela razão entre a massa do agregado mais ligante

asfáltico e a soma dos volumes dos agregados, dos vazios impermeáveis, dos vazios permeáveis

não preenchidos com asfalto e do total de asfalto. A vantagem deste método é a obtenção da

densidade da mistura asfáltica sem a necessidade da obtenção das densidades dos seus

constituintes separadamente, além de já considerar a absorção de ligante pelos agregados

(ANTUNES e NIENOV, 2012).

2 SOLOTEST. Solotest. Disponível em: <http://www.solotest.com.br>. Acesso em: 20 out. 2018.

59

Figura 23 – Aparelhagem do ensaio Rice


3.2.5 Procedimentos executivos e controle de qualidade do pavimento

O primeiro passo do procedimento executivo na recuperação do revestimento asfáltico

foi a fresagem a frio da camada de rolamento antiga. O equipamento utilizado foi a Fresadora

a frio W 200 da Wirtgen, uma máquina de grande porte que pode fresar faixas de 2 m de largura.

A fresagem foi do tipo rasa, com profundidade de 5 cm e de rugosidade padrão. O dente de

corte utilizado foi do modelo W6/20X também da Wirtgen.

Figura 24 – Fresadora

Fonte: WIRTGEN3

3 WIRTGEN. Wirtgen. Disponível em: <http://wirtgen.de/>. Acesso em: 20 out. 2018.

60

Figura 25 – Bits de fresagem modelo W6/20X

Fonte: WIRTGEN

Posteriormente a operação de fresagem, foi realizada a limpeza da superfície fresada,

para posterior aplicação da camada de ligação. Esta limpeza foi realizada com uma mini

carregadeira Volvo modelo MC70C equipada com uma vassoura mecânica rotativa acoplada

para retirar as partículas grosseiras, e um compressor de ar para limpar as partículas mais finas.

Após a limpeza da superfície fresada, foi feita a pintura de ligação, ou seja, a aplicação

da emulsão asfáltica, com o objetivo de promover a aderência do novo revestimento e a camada

subjacente. Segundo a especificação de serviço DNIT 145/2012-ES – Pavimentação – Pintura

de ligação com ligante asfáltico, o ligante empregado na pintura de ligação deve ser o RR-1C,

e antes da aplicação, o mesmo deve ser diluído na proporção de 1:1 com água.

O controle de temperatura de aplicação foi feito pelo próprio caminhão espargidor

imediatamente antes da aplicação. A temperatura do ligante deve ser fixada em função da

relação temperatura x viscosidade, escolhendo-se a temperatura que proporcione a viscosidade

recomendada por norma, sendo esta entre 20 e 100 SSF.

Já o controle da taxa de aplicação foi realizado mediante a colocação de bandejas de

massa e área conhecidas, aleatoriamente, na pista onde está sendo feita a aplicação, de forma a

coletar o ligante asfáltico. Com a pesagem da bandeja após a ruptura total do ligante obtém-se

a taxa de aplicação do resíduo, que função da porcentagem de resíduo verificada no ensaio de

peneiramento, fornece a taxa de aplicação do ligante. A taxa de aplicação da emulsão diluída,

segundo a DIRENG (2002), deve ser da ordem de 0,8 l/m² a 1,0 l/m².

O equipamento utilizado para o serviço de pintura de ligação foi um caminhão

Volkswagen modelo 25280 equipado com um tanque espargidor hidrostático modelo LDA

6000 D.A-H, que possui capacidade de 600 L de armazenamento.

61

Figura 26 – Tanque espargidor hidrostático modelo LDA 6000 D.A-H

Fonte: LDA4

Imediatamente após a ruptura da emulsão asfáltica diluída, deve ser feito o lançamento

do concreto asfáltico. A mistura asfáltica foi levada ao local de execução do pavimento por

meio de caminhões basculantes, que a despejam em temperatura especificada na

vibroacabadora, equipamento que tem como função lançar, nivelar e pré-compactar a mistura

asfáltica sobre a superfície de acordo com as especificações geométricas previamente definidas.

Os “rasteleiros”, operários portados de rastelos ou ancinhos, foram responsáveis pelo

acabamento e reparo das irregularidades e emendas na finalização do processo de aplicação do

asfalto. A vibroacabadora utilizada na obra em questão foi do modelo Terex VDA 621.

4 LDA. LDA Equipamentos Rodoviários e Agrícolas. Disponível em: <http://www.ldatanques.com.br/>.

Acesso em: 20 out. 2018.

62

Figura 27 – Vibroacabadora modelo Terex VDA 621

Fonte: TECVIA5

Para controle das características da mistura, segundo a DIRENG (2002), devem ser

realizados ensaios Marshall em três corpos-de-prova e extrações de betume para cada dia de

produção inferior a 2.000 t, ou meio-dia de produção diária maior que 2.000 t. O material

utilizado para esses ensaios foi coletado no caminhão antes do seu despejo na vibroacabadora,

e os corpos-de-prova foram moldados in loco, imediatamente antes do início da compactação

da massa. Os valores de estabilidade e o teor de ligante devem estar de acordo com o

especificado.

Após a distribuição da camada asfáltica, teve início a compactação. A rolagem foi

iniciada pelos bordos do pavimento, continuando em direção ao eixo da pista, em temperatura

recomendada por norma, sendo esta correspondente à viscosidade Saybolt-Furol do ligante

entre 125 e 155 SSF. O equipamento utilizado para a rolagem de compactação foi um rolo

compactador pneumático modelo Dynapac CP27, de 27 toneladas e com um total de 9 rodas, e

para a rolagem de acabamento um rolo compactador liso duplo tandem modelo Dynapac

CC422. A compressão com o rolo de pneus foi iniciada com baixa pressão, aumentando à

5 TECVIA. TECVIA Engenharia e Pavimentação. Disponível em: <http://www.tecvia.eng.br/equipamentos>.

Acesso em: 15 out. 2018.

63

medida que a mistura ia sendo comprimida. As rodas de ambos os rolos compactadores foram

devidamente umedecidas com óleo vegetal para evitar a aderência da mistura.

Figura 28 – Rolos compactadores, onde a) Rolo pneumático e b) Rolo liso duplo tandem

a) b)


Assim que finalizado o processo de compactação, de acordo com o que a DIRENG

(2002) preconiza, foi feito um ensaio de densidade aparente para cada 500 m² de superfície

asfáltica aplicada. Os corpos de prova foram extraídos da mistura comprimida por meio de uma

sonda rotativa em diferentes pontos do pavimento. A razão da densidade aparente dos corpos

de prova extraídos em campo com a densidade aparente de projeto obtida dos corpos de prova

com o teor de projeto utilizados para a verificação dos parâmetros mecânicos na dosagem

Marshall nos fornece o grau de compactação, que segundo a DIRENG (2002) deve ser maior

que 96,3%.

64

4. ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

Segundo a metodologia descrita, foram obtidos resultados que permitiram a análise dos

materiais e misturas utilizados. Dessa forma, neste capítulo serão apresentados os resultados

dos ensaios, dosagens e procedimentos executivos, bem como uma interpretação dos mesmos.

4.1 CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS

Os ensaios em agregados foram realizados em três diferentes fases: a primeira para

caracterizar os agregados pétreos provenientes das duas pedreiras consideradas como possíveis

fornecedoras dos agregados minerais e decidir qual seria a provedora definitiva dos recursos; a

segunda antes da dosagem para verificar a viabilidade do uso destes materiais conforme as

especificações; e a terceira antes da usinagem para verificar os lotes de agregados a serem

misturados, sendo estes ensaios realizados rotineiramente, todos os dias em que houve produção

da mistura asfáltica.

Na primeira fase, com o objetivo de comparar as propriedades dos materiais

provenientes da Pedreira Campel e da Pedreira Potiguar e escolher o fornecedor do agregado

de melhor desempenho, foram realizados os ensaios de granulometria, abrasão “Los Angeles”

e índice de forma para os agregados graúdos, e para os agregados miúdos os ensaios de

granulometria e equivalente de areia. O primeiro passo na caracterização dos agregados foi a

definição das curvas granulométricas apresentada nos gráficos a seguir.

65

Gráfico 2 – Curvas granulométricas das britas 19,0mm


Gráfico 3 – Curvas granulométricas das britas 12,5mm


66

Gráfico 4 – Curvas granulométricas do pó de pedra


Os resultados dos ensaios de abrasão “Los Angeles” e de índice de forma das britas

19,00mm e 12,5mm, e do ensaio de equivalente de areia do pó de pedra estão apresentados nos

quadros 9, 10 e 11, respectivamente.

Quadro 9 – Resultados dos ensaios de abrasão “Los Angeles”

Pedreira Campel

Agregado Obtida Especificada Avaliação

Brita 19,0mm 27,80% ≤ 40%

Aprovado

Brita 12,5mm 33,60% Aprovado

Pedreira Potiguar


Brita 19,0mm 27,80% ≤ 40%

Aprovado

Brita 12,5mm 33,60% Aprovado


67

Quadro 10 – Resultados dos ensaios de índice de forma

Pedreira Campel


Brita 19,0mm 0,7 > 0,6

Aprovado

Brita 12,5mm 0,71 Aprovado

Pedreira Potiguar


Brita 19,0mm 0,52 > 0,6

Reprovado

Brita 12,5mm 0,44 Reprovado


Quadro 11 – Resultados dos ensaios de equivalente de areia

Pedreira Campel

Obtida Especificada Avaliação

70,37% ≥ 35% Aprovado

Pedreira Potiguar

70,37% ≥ 35% Aprovado


Observando os resultados obtidos, verifica-se que os agregados provenientes de ambas

as pedreiras atendem aos requisitos da norma quanto aos ensaios de abrasão “Los Angeles” e

de equivalente de areia, entretanto, apenas os materiais da pedreira Campel atenderam às

especificações do índice de forma. Dessa forma, apesar da maior distância da obra, a pedreira

escolhida como fornecedora definitiva dos agregados graúdos e miúdos foi a Campel. A partir

deste ponto todos os ensaios em agregados graúdos e miúdos foram realizados em materiais

provenientes da pedreira Campel.

A segunda fase da caraterização dos agregados contemplou o ensaio de granulometria

no filler, e os ensaios de verificação da adesividade ao ligante betuminoso e de avaliação da

durabilidade nos agregados graúdos. Os resultados dos ensaios realizados na primeira fase para

os agregados graúdos e miúdos provenientes da pedreira Campel foram satisfatórios, sendo

desnecessária a repetição dos mesmos. O quadro 12 consta do resultado do ensaio de

granulometria da cal hidratada.

68

Quadro 12 – Resultados dos ensaios de granulometria do filler

Peneira % Mínima Passante % Passante

# mm Especificado Obtido

1" 25,0 100,00% 100,00%

3/4" 19,0 100,00% 100,00%

1/2" 12,5 100,00% 100,00%

3/8" 9,5 100,00% 100,00%

nº 4 4,8 100,00% 100,00%

nº 10 2,0 100,00% 100,00%

nº 40 0,4 100,00% 100,00%

nº 80 0,2 95,00% 100,00%

nº 200 0,1 65,00% 98,75%


Visto que a granulometria da cal hidratada atende aos limites mínimos de porcentagem

passando para todas as peneiras consideradas, pode-se concluir que o material fornecido pela

Mineração Ouro Branco é adequado para utilização como filler na mistura asfáltica.

O ensaio de adesividade ao ligante betuminoso, realizado no agregado graúdo,

demonstrou um deslocamento parcial da película betuminoso após as 72h de imersão em água

a 40°C. Dessa forma, os resultados obtidos foram insatisfatórios, evidenciando a necessidade

da utilização do aditivo químico melhorador de adesividade. Foi determinado um teor de 0,07%

de aditivo melhorador de adesividade. Após a adição do aditivo, foi novamente realizado

ensaio, desta vez apresentando resultados satisfatórios, com a adesividade adequada.

O ensaio de verificação da resistência à desintegração dos agregados sujeitos à ação do

tempo, de forma a avaliar a durabilidade, foi realizado nas britas 19,0mm e 12,5mm utilizando

soluções de sulfato de sódio e sulfato de magnésio. Os resultados mostraram-se satisfatórios e

estão apresentados no quadro 13.

Quadro 13 – Resultados dos ensaios de durabilidade Agregado Solução Obtida Especificada Avaliação

Brita

19,0mm

Sulfato de Sódio 5,20% ≤ 10% Aprovado

Sulfato de Magnésio 6,00% ≤ 13% Aprovado

Brita

12,5mm

Sulfato de Sódio 7,50% ≤ 10% Aprovado

Sulfato de Magnésio 6,50% ≤ 13% Aprovado


69

Obtidos os resultados dos ensaios, pode-se concluir que os agregados graúdos e miúdos

provenientes da pedreira Campel e o filler proveniente da Mineração Ouro Branco são

adequados para o uso em misturas asfálticas, visto que todos os resultados se mostraram

satisfatórios. Dessa forma pôde-se iniciar o procedimento de dosagem utilizando estes

materiais, com a garantia de um bom desempenho.

Na terceira fase, conforme os lotes de materiais destinados a usinagem iam sendo

separados, eram realizados os ensaios de caracterização para os mesmos. Nesta fase foram

realizados 70 ensaios de granulometria em todos os tamanhos de agregado e de equivalente de

areia no agregado miúdo. As amostras ensaiadas são de mesma origem, mas de diferentes datas

de obtenção, e foram tomadas em pilhas de estocagem, evitando a coleta de material segregado

e reduzidas através do processo de quarteamento. Nos gráficos 5, 6, 7 e 8 pode-se observar os

resultados desses ensaios.

Gráfico 5 – Curva granulométrica das britas 19,0mm


70

Gráfico 6 – Curva granulométrica das britas 12,5mm


Gráfico 7 – Curva granulométrica do pó de pedra


71

Gráfico 8 – Curva granulométrica da cal hidratada


Analisando os gráficos, pode-se observar uma divergência maior nas granulometrias da

brita 12,0mm e do pó de pedra, enquanto na brita 19,00mm e na cal hidratada as curvas pouco

se divergem. Essa disparidade pode-se justificar no processo de peneiramento dos agregados,

pois a brita 19,0mm, por ter grande parte de seu material retido nas duas peneiras de maior

abertura de malha, dificilmente irá apresentar grandes disparidade em suas curvas

granulométricas, visto que para todas as outras 6 aberturas de peneira a porcentagem de material

passante se aproxima ou se iguala a 0. Para a cal hidratada, a justificativa é semelhante, mas ao

contrário da brita 19,0mm, para as 6 peneiras de maior abertura a porcentagem de material

passante é próxima ou igual a 100. Já a brita 12,5mm e o pó de pedra possuem granulometria

mais distribuída entre as peneiras, por consequência há maior possibilidade de divergência entre

as curvas granulométricas. As amostras de maior divergência de granulometria podem ser

justificadas em um processo de amostragem e quarteamento deficiente, não havendo uma

homogeneização adequada do material.

Assim como os ensaios de granulometria, o ensaio de equivalente de areia, realizado no

pó de pedra, também foi feito para todos lotes do material que eram separados destinados à

usinagem de asfalto. No total, o ensaio foi realizado também 70 vezes em amostras de mesma

proveniência, em diferentes dias. Os resultados para estes ensaios, assim como o limite mínimo

especificado por norma e a média dos resultados estão apresentados no gráfico 9.

72

Gráfico 9 – Resultados dos ensaios de equivalente de areia


Analisando os resultados, pode-se constatar que todas as amostras ensaiadas

apresentaram resultados satisfatórios e bem superiores ao limite mínimo especificado,

comprovando que o pó de pedra utilizado não possui grandes proporções de partículas do tipo

argila ou pó indesejáveis e é adequado para sua utilização como agregado miúdo na mistura

asfáltica.

4.2 CARACTERIZAÇÃO DOS LIGANTES BETUMINOSOS

Os ligantes betuminosos utilizados na obra em estudo, conforme já apresentado

anteriormente, são o Cimento Asfáltico de Petróleo 50/70 e a Emulsão Asfáltica de Petróleo

RR-1C. Assim como os agregados, os ensaios nos ligantes asfálticos foram realizados em duas

fases diferentes: a primeira, antes da dosagem, teve como objetivos principais verificar se o

material do fornecedor escolhido era apropriado e caracterizar o ligante para o processo de

dosagem; e a segunda, realizada rotineiramente antes do processo de usinagem para o CAP e

antes da pintura de ligação para a emulsão, teve a finalidade de caracterizar e verificar a

viabilidade do uso dos materiais a serem utilizados nos serviços e se atendiam às especificações.

Na primeira fase, foram realizados os ensaios de verificação do ponto de amolecimento,

ponto de fulgor, penetração, viscosidade Saybolt-Furol e viscosidade Brookfield para o CAP

50/70. Os resultados destes ensaios e suas especificações estão apresentadas no quadro abaixo.

73

Quadro 14 – Resultados dos ensaios no CAP Ensaio Avaliação

Ponto de Amolecimento

Aprovado Obtido Especificado

48,6°C ≥ 46°C

Ponto de Fulgor

Aprovado Obtido Especificado

275°C ≥ 235°C

Penetração

Aprovado Obtida Especificada

61,0 x (0,1) mm 50 ≤ P ≤ 70 x (0,1) mm

Viscosidade Saybolt-Furol

Aprovado

Temperatura Obtida Especificada

135°C 181 SSF ≥ 141 SSF

149°C 122 SSF ≥ 50 SSF

177°C 149 SSF 50 ≤ V ≤ 70 SSF

Viscosidade Brookfield

Aprovado

Temperatura Obtida Especificada

135°C 357,5 cP ≥ 274 cP

149°C 180 cP ≥ 112 cP

177°C 66,75 cP 57 ≤ V ≤ 285 cP


As temperaturas de mistura e de compactação do ligante asfáltico para as dosagens

Marshall e Superpave foram determinadas a partir dos ensaios de viscosidade Saybolt-Furol e

Brookfield, respectivamente. A temperatura do ligante na hora de ser misturado ao agregado

deve ser tal que a sua viscosidade esteja situada entre 75 e 150 SSF, de preferência entre 75 e

95 SSF ou entre 150 e 190 cP para a viscosidade Brookfield. Já a temperatura de compactação

deve ser tal que o ligante apresente viscosidades na faixa de 125 a 155 SSF ou 250 a 310 cP.

74

Gráfico 10 – Curva de viscosidade Saybolt-Furol do CAP 50/70


Gráfico 11 – Curva de viscosidade Brookfield do CAP 50/70


A partir das curvas de viscosidades Saybolt-Furol e Brookfield, pôde-se determinar as

faixas de temperaturas adequadas para mistura e compactação das misturas. Pela viscosidade

Saybolt-Furol, obteve-se a temperatura de mistura na faixa entre 158°C e 163°C, e de

75

compactação entre 138°C e 148°C, enquanto pela viscosidade Brookfield obteve-se a

temperatura de mistura na faixa entre 150°C e 155°C, e de compactação entre 137°C e 142°C

De acordo com os resultados obtidos dos ensaios da primeira fase realizados no ligante

asfáltico, pode-se concluir que o CAP fornecido pela Stratura Asfaltos se encaixa nas

especificações da norma e é adequado para a utilização como ligante na mistura asfáltica.

Na segunda etapa, foram realizados 25 ensaios de verificação da viscosidade Saybolt-

Furol, da penetração, de verificação do ponto de fulgor e de ponto de amolecimento no CAP

50/70, cujos resultados estão representados nos gráficos 12, 13, 14 e 15, respectivamente.

Gráfico 12 – Resultados dos ensaios de viscosidade Saybolt-Furol


76

Gráfico 13 – Resultados dos ensaios de penetração


Gráfico 14 – Resultados dos ensaios de ponto de fulgor


77

Gráfico 15 – Resultados dos ensaios de ponto de amolecimento


Analisando os gráficos, pôde-se concluir que todas as amostras ensaiadas do CAP 50/70

atenderam às especificações da norma, podendo ser utilizados como ligante na mistura asfáltica.

Além dos ensaios realizados no CAP na segunda fase, também foram realizados 4

ensaios de peneiramento e de viscosidade Saybolt-Furol à temperatura de 25°C na emulsão

asfáltica RR-1C utilizada na pintura de ligação. Os resultados destes ensaios mostraram-se

satisfatórios e constam no quadro 15.

Quadro 15 – Resultados dos ensaios na emulsão asfáltica

Viscosidade Saybolt-Furol a 25°C

Amostra Obtida Especificada Avaliação

1 75 SSF

≤ 90 SSF

Aprovada

2 78 SSF Aprovada

3 81 SSF Aprovada

4 150 SSF Aprovada

Ensaio de Peneiramento

Amostra Obtido Especificado Avaliação

1 0,04%

≤ 0,10%

Aprovada

2 0,04% Aprovada

3 0,06% Aprovada

4 0,04% Aprovada


78

4.3 RESULTADOS DOS MÉTODOS DE DOSAGEM

4.3.1 Metodologia Marshall

Após a realização do ensaio de granulometria individual dos materiais pétreos a serem

utilizados, obedecendo sempre a Especificação Técnica 04.05.610 – Concreto Betuminoso

Usinado a Quente (DIRENG, 2002), considerando-se todas as peneiras especificadas neste

documento, com as porcentagens informadas de cada agregado foi possível formular uma curva

granulométrica na região entre os limites da especificação para a Faixa 2. O traço, composição

e curva granulométrica da mistura da estrutura pétrea estão representados nos quadros 16 e 17

e gráfico 16.

Quadro 16 – Traço da estrutura pétrea da mistura

Traço Tipo Fornecedor Procedência

Número %

1 30,0% Brita 19,0mm Pedreira Campel Taipu-RN

2 30,0% Brita 12,5mm Pedreira Campel Taipu-RN

3 39,0% Pó de Pedra Pedreira Campel Taipu-RN

4 1,0% Cal Hidratada Mineração Ouro Branco

Governador

Six-Dept

Rosado-RN


Quadro 17 – Composição da mistura da estrutura pétrea para a Faixa 2 da DIRENG (2002)

Peneiras

(mm)

% Passante

Traço

Faixa 2

DIRENG Faixa Trab.

Brita

19,0mm

Brita

12,5mm

Pó de

Pedra Filler Mín. Máx. Mín. Máx.

19,10 91,46 100,00 100,00 100,00 97,44 76 98 76 98

12,70 14,59 100,00 100,00 100,00 74,38 66 86 68,38 80,38

9,50 2,81 94,90 100,00 100,00 69,31 57 77 63,31 75,31

4,76 0,48 19,56 99,60 100,00 45,86 40 60 40 51,86

2,00 0,08 0,33 71,22 100,00 28,90 23 43 23,9 33,9

0,42 0,06 0,27 34,76 100,00 14,66 9 22 10,65 18,65

0,18 0,04 0,27 21,41 100,00 9,44 6 17 6,44 12,44

0,74 0,02 0,27 9,36 98,75 4,72 3 6 3 6


79

Gráfico 16 – Composição dos agregados


A temperatura de mistura e de compactação foi definida a partir da curva viscosidade-

temperatura do CAP, conforme o ensaio realizado antes da dosagem. Dessa forma, a

temperatura de mistura definida foi entre 155°C e 164°C, e a de compactação entre 138°C e

146°C. Os agregados foram aquecidos a uma temperatura entre 10°C a 15°C acima da

temperatura do ligante. Para verificação do teor ótimo através da metodologia de dosagem

Marshall foram moldados corpos de prova com teores de CAP de 3,5%; 4,0%; 4,5%; 5,0%; e

5,5%; conforme o traço em questão, compactados empregando 75 golpes em cada face dos

respectivos corpos de prova.

Figura 29 – Corpos de prova moldados e identificados


80

Posteriormente ao resfriamento e desmoldagem dos corpos de prova, foram obtidas as

dimensões e os parâmetros volumétricos dos corpos de prova, que em seguida foram submersos

em banho-maria a 60°C por 30 a 40 minutos. Logo após os corpos de prova foram colocados

dentro dos moldes de compressão e submetidos à prensa Marshall para obtenção dos parâmetros

mecânicos. Os valores dos parâmetros volumétricos e mecânicos determinados para os 5 corpos

de prova constam na tabela 1.

Tabela 1 – Parâmetros volumétricos e mecânicos para os 5 corpos de prova Marshall

Corpos de Prova CP 1 CP 2 CP 3 CP 4 CP 5

Teor de CAP (%) 3,5 4 4,5 5 5,5

Densidade Aparente (Gmb, g/cm³) 2,385 2,396 2,398 2,407 2,396

Densidade Teórica (DMT, g/cm³) 2,518 2,499 2,481 2,463 2,445

Estabilidade Marshall (Kgf) 1056,42 1468,45 1425,04 1406,5 1305,13

Volume de Vazios (Vv, %) 5,28 4,12 3,35 2,26 1,98

Vazios Com Betume (VCB, %) 8,12 9,32 10,5 11,71 14,8

Vazios do Agregado Mineral (VAM, %) 13,4 13,44 13,85 13,97 14,8

Relação Betume/Vazios (RBV, %) 60,58 69,36 75,78 83,93 83,64 Fonte: Arquivo pessoal

O método para escolha do teor de projeto foi baseado nos valores da relação

betume/vazios e do volume de vazios, para os quais foi traçado um gráfico versus o teor de

CAP dos corpos de prova, sobrepondo as duas curvas. A partir das curvas traçadas e das médias

das especificações de limites mínimos de máximos da DIRENG (2002) para estes dois

parâmetros, foi possível obter o teor de ligante de projeto de 4,40%.

Gráfico 17 – Gráfico do RBV e Volume de Vazios versus Teor de CAP


81

Após a definição do teor de ligante de projeto, foram moldados três corpos de prova

com o teor correspondente, e foi realizado todo o processo de obtenção dos parâmetros

volumétricos e mecânicos novamente, de onde se obtiveram os resultados médios para os três

corpos de prova apresentados no quadro 18.

Quadro 18 – Resultados médios para os 3 corpos de prova Marshall com teor de projeto

Parâmetro Obtido Especificado

(DIRENG, 2002)

Estabilidade (Kgf) 14239,26 9500 a 16000

Fluência Máxima (0,25mm) 12 10 a 14

Volume de Vazios (Vv, %) 4 2,8 a 4,2

Densidade Aparente (Gmb, g/cm³) 2,386 -

Densidade Teórica (DMT, g/cm²) 2,485 -

Relação Betume Vazios (RBV, %) 72,04 70 a 80

Vazios do Agregado Mineral (VAM, %) 14,30 ≥ 15


Pode-se observar que os resultados obtidos atendem à todas as especificações da

DIRENG (2002) exceto pela porcentagem de Vazios do Agregado Mineral. Porém, para este

parâmetro, foi adotada a especificação da Asphalt Institute (2014), que estabelece um limite

mínimo de 13% para o tamanho nominal máximo do agregado de 19,0mm. Por se tratar de uma

referência de grande prestígio, mais atualizada e baseada em experiências satisfatórias de

misturas asfálticas anteriores, julgou-se pertinente a utilização dessa referência para validar este

único parâmetro volumétrico divergente.

O ensaio de desgaste Cântabro foi realizado como ensaio complementar com o objetivo

de obter-se mais um parâmetro para comprovar a qualidade da mistura asfáltica dosada. O

resultado de desgaste obtido, dado em porcentagem de massa perdida após 300 revoluções da

máquina, foi de 7,95%, quando o DNER (1999) estabelece um limite máximo aceitável de 25%.

82

Figura 30 – Corpo de prova após ensaio de desgaste Cântabro


Os resultados dos ensaios realizados nos corpos de prova com teor de projeto atenderam

aos requisitos pela observação dos parâmetros obtidos (estabilidade, fluência, índice de vazios,

densidade teórica, RBV, VCB e VAM). Desse modo, podemos concluir que o teor de 4,40%

de CAP e 0,07% de melhorador de adesividade, atende plenamente as Especificação Técnica

04.05.610 – Concreto Betuminoso Usinado a Quente (CBUQ) no que se refere a requisitos da

mistura destinada a camada superficial na Faixa 2 de sua granulometria, exceto pelo VAM, para

o qual foi adotada a especificação da Asphalt Institute (2014), que estabelece um limite inferior

que enquadrou este parâmetro no considerado satisfatório.

4.3.2 Metodologia Superpave

Após a qualificação dos insumos a serem utilizados no Concreto Betuminoso Usinado

a Quente, a metodologia de dosagem Superpave especifica parâmetros da estrutura pétrea e da

volumetria da mistura que devem ser seguidos conforme norma “AASHTO M 323-13 –

Superpave Volumetric Mix Design”. Optou-se por utilizar a mesma composição da mistura da

estrutura pétrea utilizada na dosagem Marshall para a metodologia Superpave. Esta composição

deve obedecer a pontos de controle que variam conforme o diâmetro nominal máximo do

agregado. Este diâmetro, que por sua vez representa a peneira acima da qual retém mais que

10% de material, para o traço pétreo utilizado foi de 19,0mm.

83

Quadro 19 – Composição da mistura pétrea e pontos de controle da dosagem Superpave

Peneiras

(mm)

% Em Peso, Passando

Traço

Faixa de Trabalo Pontos de

Controle

Brita

19,0mm

Brita

12,5mm

Pó de

Pedra Filler Mín. Máx. Mín. Máx.

19,10 91,46 100,00 100,00 100,00 97,44 90,44 100 90 100

12,70 14,59 100,00 100,00 100,00 74,38 67,38 81,38 90

9,50 2,81 94,90 100,00 100,00 69,31 62,31 76,31

4,76 0,48 19,56 99,60 100,00 45,86 40,86 50,86

2,36 0,08 0,16 85,22 100,00 34,31 29,31 39,31 23 49

2,00 0,08 0,27 71,22 100,00 28,88 23,88 33,88

0,42 0,06 0,27 34,76 100,00 14,66 9,65 19,65

0,18 0,04 0,27 21,41 100,00 9,44 6,44 12,44

0,74 0,02 0,27 9,36 98,75 4,72 3 6,72 2 8


Gráfico 18 – Curva granulométrica do traço estudado e pontos de controle


Os corpos de prova foram moldados seguindo recomendações da norma e as suas

dimensões foram: diâmetro de 100 mm e altura de 60mm. Conforme já citado anteriormente

neste trabalho, os esforços de compactação (Ninicial, Nprojeto e Nmáximo) são definidos em

84

função do tráfego (N). Para este projeto optou-se por utilizar um N de tráfego médio a alto, logo

adotou-se Ninicial = 8 giros, Nprojeto = 100 giros e Nmáximo= 160 giros.

Para simular o envelhecimento de curto prazo das misturas, as amostras não

compactadas permaneceram em uma estufa por 2 horas, na temperatura de compactação. Após

este período, as misturas foram colocadas em moldes pré-aquecidos para o processo de

compactação no Compactador Giratório Superpave modelo Servopac da IPC Global, com

ângulo de rotação de 1,13°, 40 rotações por minuto e carga constante de 600 kPa.

Figura 31 – Envelhecimento inicial da mistura por 2 horas em estufa


Parte da mistura solta foi usada para a determinação da massa específica máxima medida

(Gmm ou massa específica Rice), pelo método de ensaio Rice Test, seguindo a norma ASTM

D2041. Para a determinação do teor de projeto utilizou-se Nprojeto = 100 giros para compactar

dois corpos de prova em cada teor de CAP da mistura. Foram utilizados cinco teores diferentes

de CAP, sendo estes: 3,5%; 4,0%; 4,5%; 5,0%; e 5,5%. Após a compactação e obtenção dos

parâmetros volumétricos tradicionais e da relação pó/betume (RPB), obtiveram-se os valores

médios destes requisitos para cada teor de ligante apresentados na tabela 2.

85

Tabela 2 – Parâmetros dos corpos de prova da dosagem Superpave

Corpos de Prova CP 1 CP 2 CP 3 CP 4 CP 5

Teor de CAP (%) 3,5 4 4,5 5 5,5

Densidade Aparente (Gmb, g/cm³) 2,398 2,412 2,426 2,423 2,429

Densidade Medida (Gmm, g/cm³) 2,516 2,497 2,473 2,445 2,427

Porcentagem de Vazios (%) 4,69 3,41 1,88 1,31 0,09

Vazios do Agregado Mineral (V.A.M., %) 12,86 12,81 12,51 13,1 12,92

Relação Betume/Vazios (R.B.V., %) 60,58 69,36 75,78 83,93 83,64

Relação Pó/Betume (R.P.B., %) 1,34 1,17 1,04 0,94 0,85


O teor ótimo de ligante é definido pela mistura que apresente volume de vazios igual a

4,0% conforme a metodologia Superpave. Para o caso em questão, de acordo com o gráfico 19,

este parâmetro foi atendido com teor de 3,8% de ligante. A partir desta definição, foram

moldados dois corpos de prova com este teor, de forma a confirmar o atendimento às

propriedades volumétricas especificadas. A média dos resultados dos ensaios realizados nos

corpos de prova com o teor de ligante estão apresentadas no quadro 19.

Gráfico 19 – Volume de Vazios x teor de CAP


86

Quadro 20 – Resultados médios para os 3 corpos de prova Superpave com teor de projeto

Parâmetro Obtido Especificado

(AASHTO M323-13)

Densidade Medida (Gmm, g/cm²) 2,501 -

Densidade Aparente (Gmb, g/cm³) 2,407 -

Volume de Vazios (Vv, %) 3,80 4,0

Relação Betume Vazios (RBV, %) 70,36 65 a 78

Vazios do Agregado Mineral (VAM, %) 12,70 ≥ 13

Relação Pó/Betume (RPB, %) 1,20 0,6 a 1,2


Observando os resultados dos parâmetros volumétricos, nota-se que a mistura não

atendeu ao limite mínimo de porcentagem de Vazios do Agregado Mineral.

Visto que a metodologia Superpave leva em conta apenas os parâmetros volumétricos

em sua dosagem, para averiguar o desempenho mecânico da mistura foram realizados como

ensaios adicionais de qualificação o ensaio de Módulo de Resiliência e de Resistência à Tração,

nos dois corpos de prova com teor de projeto, cujos resultados constam na tabela 3.

Tabela 3 – Resultado dos ensaios de averiguação do comportamento mecânico dos corpos de prova Superpave Corpo de

Prova Módulo de Resiliência (MPa) Resistência à Tração (MPa) MR/RT

CP 1 5610 1 5610

CP 2 5389 1,21 4453,719

Média 5499,5 1,105 4976,9231


Conforme Leite et al. (2000) e Pinheiro et al. (2003) (apud MACHADO et al. 2017),

razões MR/RT da ordem de 3000 representam misturas com uma boa resistência à fadiga.

Sendo assim, a mistura resultante da dosagem Superpave não obteve resultados satisfatórios

quanto a este quesito, visto que a razão MR/RT obtida foi da ordem de 5000. Devido a este

fator, aliado ao não atendimento das especificações quanto à porcentagem de Vazios do

Agregado Mineral, a mistura escolhida para utilização na recuperação das pistas de pouso e

decolagem da base aérea foi a mistura resultante da metodologia de dosagem Marshall, com

teor de 4,4% de ligante.

87

4.4 RESULTADOS DO CONTROLE DE QUALIDADE DA EXECUÇÃO

Para controle de qualidade do processo executivo da aplicação da mistura asfáltica em

campo foram realizados os ensaios de extração de betume e granulometria, ensaios de

verificação volumétrica Marshall, e verificação do grau de compactação de CBUQ.

Foram realizados 35 ensaios de extração de betume e granulometria em amostras da

mistura solta obtida antes de ser inserida na vibroacabadora. O teor de betume aceitável,

segundo a DIRENG (2002), deve estar dentro de faixa de variação de 0,45% para mais e para

menos em relação ao teor de ligante de projeto, portanto, se o teor de projeto definido foi 4,40%,

o resultado destes ensaios deve estar na faixa entre 3,98% e 4,85%. Após o processo de extração

de betume, o agregado mineral restante foi submetido a um ensaio de granulometria. Os

resultados destes ensaios constam nos gráficos 20 e 21.

Gráfico 20 – Resultado dos ensaios de extração de betume


88

Gráfico 21 – Resultado dos ensaios de granulometria nas misturas após extração de betume


Os resultados mostraram-se satisfatórios para todas as amostras, tanto para o teor de

betume, estando dentro dos limites de variação, quanto para as granulometrias, visto que todas

as curvas granulométricas se encontram dentro dos limites da Faixa 2 da DIRENG (2002)

quanto da faixa de trabalho. Isto evidencia que a usina estava devidamente calibrada quando

foi realizada a mistura.

Também foram realizados 35 ensaios de verificação volumétrica Marshall, cada um

deles em 3 corpos de prova moldados em campo compactados com 75 golpes, obtendo-se a

média dos resultados. Este ensaio teve como objetivo principal verificar os parâmetros

mecânicos estabilidade e fluência, assim como o volume de vazios da mistura compactada.

89

Gráfico 22 – Estabilidade Marshall dos corpos de prova moldados em campo


Gráfico 23 – Fluência dos corpos de prova moldados em campo


90

Gráfico 24 – Volume de vazios dos corpos de prova moldados em campo


A DIRENG (2002) estabelece os limites para estes três parâmetros analisados. A

estabilidade Marshall deve se encontrar na faixa entre 8000 Kgf e 16000 Kgf, a fluência entre

0,8 (0,25mm) e 1,6 (0,25mm) e a porcentagem de volume de vazios entre 2,0% e 5,0%.

Analisando os resultados, observa-se que em todas as 35 verificações realizadas, os três

parâmetros analisados mostraram-se satisfatórios.

A verificação do grau de compactação da mistura aplicada foi realizada em 24 amostras

de diferentes áreas do pavimento extraídas por meio de uma sonda rotativa. O grau de

compactação é dado pela razão entre a densidade aparente dos corpos de prova extraídos e a

densidade aparente obtida na dosagem Marshall. A DIRENG (2002) estabelece um limite

mínimo de 96,30% de grau de compactação. Todos as verificações feitas obtiveram resultados

satisfatórios, o que comprova a eficiência no processo de compactação em campo.

91

Gráfico 25 – Resultado das verificações do grau de compactação


92

5. CONCLUSÕES

Este trabalho tratou a respeito dos aspectos relevantes da recuperação do pavimento da

pista de pouso de uma base aérea, onde foi possível avaliar desde as propriedades dos agregados

utilizados para a dosagem do concreto asfáltico até os aspectos relacionados à execução do

pavimento em campo.

Diante dos resultados obtidos, e das discussões realizadas neste trabalho, a respeito dos

agregados graúdos e miúdos avaliados neste trabalho, embora tenham sido avaliadas duas

jazidas, a pedreira Campel e a pedreira Potiguar, em função dos resultados obtidos, verificou-

se que as duas atenderam às especificações da DIRENG (2002) para todas as variáveis

analisadas exceto o índice de forma, para o qual apenas a pedreira Campel apresentou

desempenho aceitável. Por isto, optou-se pela pedreira Campel, que apesar de estar localizada

42km mais distante do local da obra, os agregados apresentaram bom desempenho acerca de

todas as variáveis analisadas. Quanto ao filler, proveniente da fornecedora Mineração Ouro

Branco, foi realizada uma verificação da sua granulometria, que se mostrou satisfatória.

No que diz respeito ao ligantes asfálticos, foram analisados o Cimento Asfáltico de

Petróleo 50/70 e a Emulsão Asfáltica RR-1C, utilizada na pintura de ligação. Foram realizados

os ensaios de penetração, de verificação de ponto de fulgor, de ponto de amolecimento, de

viscosidade Saybolt-Furol e Brookfield no CAP 50/70 e de viscosidade Saybolt-Furol e

peneiração na EAP RR-1C. Todas as variáveis analisadas mostraram-se satisfatórias quanto as

especificações, comprovando que os ligantes apresentam um bom desempenho para suas

respectivas funções.

Destacou-se também no decorrer deste trabalho que foram empregadas duas diferentes

metodologias de dosagem, a metodologia Marshall e a Superpave. Conforme foi possível

observar nas discussões acerca desta etapa, verificou-se a opção pelos resultados apresentados

pela metodologia Marshall. Essa metodologia apontou o teor de ligante asfáltico de projeto

igual a 4,40%. Tal premissa pode ter sido adotada pela maneira com a qual a dosagem

Superpave foi realizada, uma vez que nem todos os preceitos desta metodologia foram seguidos

durante o procedimento de dosagem.

De posse do projeto de mistura asfáltica foi possível analisar os parâmetros mecânicos

das misturas asfálticas, sendo estes a estabilidade Marshall e a Fluência para a dosagem

Marshall e o Módulo de Resiliência e a Resistência à Tração Indireta para a Superpave. Os

resultados para os corpos de prova Marshall mostraram-se todos satisfatórios de acordo com as

especificações, enquanto os corpos de prova Superpave, embora não exista uma norma que

93

especifique os limites aceitáveis dos parâmetros mecânicos analisados, conforme Leite et al.

(2000) e Pinheiro et al. (2003), razões MR/RT da ordem de 3000 representam misturas com

uma boa resistência à fadiga. Sendo assim, as misturas com teor de projeto oriundo da

metodologia Superpave não apresentaram desempenho mecânico satisfatório, além de não

estarem de acordo com as especificações quanto aos Vazios do Agregado Mineral (VAM).

Por fim, conforme ia sendo executada a mistura asfáltica em campo, era feito o controle

de qualidade do processo executivo, para o qual o foram realizados ensaios de extração de

betume e granulometria, ensaios de verificação volumétrica Marshall, e verificação do grau de

compactação de CBUQ. Os resultados de todas estas verificações estavam dentro dos limites

tomados como satisfatórios pela DIRENG (2002), comprovando a qualidade e o bom

desempenho da camada de revestimento aplicada.

94

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