Materiais de Pavimentação: especificações por desempenho · Diretrizes para seleção de...
-
Upload
truongmien -
Category
Documents
-
view
214 -
download
0
Transcript of Materiais de Pavimentação: especificações por desempenho · Diretrizes para seleção de...
CAUSAS
Problemas na pavimentação
Materiais e projetos inadequados;Falta de fiscalização e de treinamento; Falta de investimento no setor rodoviário;Ausência de especificações de produtos ligados ao desempenho
Ligantes, agregados e misturas betuminosas
• Necessidade de atualizar especificações, tornando-as ligadas ao desempenho
+ =
Importância da PavimentaçãoImportância da Pavimentação
1,97
1,551,78
1,61 1,69
1,16
1,41 1,44
1,851,7
2,17 2,21
2,54
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Vendas de asfalto no Brasil Fonte e Projeções (2009-2010): Petrobras. Em milhões de ton.
Importância da PavimentaçãoRodovias federais/estaduaisRodovias federais/estaduais
ConcessõesConcessõesConcessões
A Pesquisa Rodoviária CNT avaliou 100% da
malha rodoviária federal pavimentada e também os principais
trechos sob gestão estadual e sob
concessão.
A Pesquisa Rodoviária CNT avaliou 100% da
malha rodoviária federal pavimentada e também os principais
trechos sob gestão estadual e sob
concessão.
Diretrizes para seleção de ligantes
Tráfego (N) Velocidade Normal(V>70km/h)
Velocidade Lenta(20km/h<V<70km/h)
Médio a Pesado(1,0 a 3,0 x 107)
PGmin 64 + Tfadiga < 28°C PGmin 70 + Tfadiga < 28°CPouco modificado - CAP duro
Muito Pesado(>108)
PGmin 70 + Tfadiga < 25°CPouco modificado
PGmin 76 + Tfadiga < 25°Cmuito modificado
Critério simplificado para a seleção de asfaltos por desempenho no Brasil :
Clima fornece a temperatura máxima de pavimento PGTrafego e carregamento
Mercado mundial de asfalto modificado% modificação Europa, Japão e Australia
0
10
20
30
40
50
60
70
1998 2000 2002 2004 2006 2008
anos
% m
odifi
caçã
o
austriabelgicatchecolosvaquiaalemanhaespanhahungriairlandaitaliaholandaluxembugopoloniaportugaleslovaquiaesloveniasuiçaUKaustraliajapão
% modificação mercado americano
0
1
2
3
4
5
6
7
8
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
anos
% c
onsu
mo
de a
sfal
to m
odifi
cado
Brasil < 5%
Fonte: Asphalt Institute
Fonte: EAPA
Fonte:AI
Especificação PG
PG XX - YY
“Perfomance grade ”Grau de Desempenho
Para temperatura alta.Média de 7 dias de temperatura
máxima do pavimento (oC)
Para temperatura baixa.Temperatura de superficie
mínima (oC)
Equipamentos no Brasil
Além do CENPES:Conjunto completo de equipamentos SUPERPAVE• UFC e USP São CarlosDSR existentes atualmente• UFRGS, UFSCar, UFS, UFRJ, UFPAA serem comprados com recurso da rede temática • UFMG, UnB, UFAM, UFCG,
Porque modificar especificação americana
Reômetro de Cisalhamento Dinâmico(DSR)
• Beneficios: Bem estabelecido, repetitivo, relativamente fácil de usar. Trabalha bem em ligantes asfálticos vírgens.
…O trabalho não está completo:
• Não se leva em conta muitos aspectos de asfaltos modificados.
• O parâmetro de fadiga necessita melhoria.
Asfaltos com mesmos agregados –
G*/sind não diferencia adequadamente os materiais
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000
Número de ciclos
A mesma misturaDiferentes asfaltos
G*/sinδ = 13.2 Kpa
G*/sinδ = 15.8 Kpa
ProfundidadeTrilha de rodamm/mm
Terceira Geracão
Medida da resistência aos danos
RupturaTérmica
Ruptura de Fadiga
DeformaçãoPermanente
(mistura & compactação
Temperatura do Pavimento, C- 20 20 60 135
RTFOPAV
2. FadigaVarredura de tempo
1.Resistência à deformaçãopermanente usandocreep repetido
Recuperação de fluência por tensão múltipla- ensaioMSCR
• Utiliza o reômetro de cisalhamento dinâmico (DSR)• Ensaio em material envelhecido na estufa (RTFO)• 10 ciclos por nivel de tensão
– 1-segundo tensão de cisalhamento:– 9-segundos de repouso– 100 Pa– 3200 Pa
• Calcula recuperação por cada ciclo de tensão– Diferença entre deformação no fim do período de recuperação e
deformação máxima após tensão de cisalhamento
Cisalhamento repetido
0
2
4
6
8
10
12
14
0 2 4 6 8 10
Tempo, segundos
Def
. cis
alh.
per
man
ente
, %
Deformaçãode
cisalhamentoinstantanea
Deformaçãopermanente
Deformação de cisalhamentorecuperável
Recuperação da DeformaçãoAsfalto Modificado con Polímero Elástico
100 Pa Tensão de cisalhamento
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 5 10 15 20 25 30 35 40Tempo, segundos
Def
orm
ação
, %
Recuperação indica uncomponente elástico
0
5
10
15
20
25
30
0 20 40 60 80 100
Time s
Nor
mal
ized
Stra
in %
Jnr = γu / τ
τ = tensão aplicada
Definicão de Jnr- “Creep Compliance” na Recuperação
γu = Média da deformaçãorecuperada
7 asfaltos modificados
AZCRM----70-22
1
PG70-22Control
2
AirBlown
3
SBS
4
TXTBCR
5
TP
6
PG70-22
+Fibers
7
PG70-22
8
SBS64-40
9
AirBlown
10
SBS
11
TP
12
Estudo FHWA – John D’Angelo, Raj Dongré, HussainBahia
Resultados de MSCR
MSCR a temperatura de PG
-505
10152025303540455055
60 65 70 75 80 85 90
Ângulo de fase, graus
Rec
uper
ação
, %
100 Pa3200 Pa
PG 64
AR-8000
PG 70
PG 76
Critérios Propostos para Temperatura Alta
Antes : Temperatura selecionada era a temperatura máxima do pavimento levando em conta tráfego e velocidade
– Aumento da temperatura dependente do tráfego e velocidade
Futuro : Critérios variam con nivel de tráfego mas mantemtemperatura do pavimento relativa apenas ao clima(regular, pesado, muito pesado)
– PG 64S-XX Jnr ≤ 4– PG 64H-XX Jnr ≤ 2– PG 64V-XX Jnr ≤ 1
Jnr = γu / τ
0.0E+00
2.0E+06
4.0E+06
6.0E+06
8.0E+06
1.0E+07
1.2E+07
1.4E+07
1.6E+07
100 1000 10000 100000 1000000
Cycles
G* (
Pa)
Asfaltos variam seu comportamento diferentemente em relação a fadiga
G*, Pa
Número de ciclos en DSR
20000
400000Dano por fadiga se produzquando o módulo alcança50% do valor
Correlação entre a vida de fadiga das misturas e dos asfaltos
Mistura = 0.198 asfalto +C
R2 = 0.8412
-50000
0
50000
100000
150000
200000
250000
300000
350000
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000
No. of Ciclos a 50% G* (Mistura) Média
Seleção de agregados
Além dos ensaios convencionais:Abrasão Los Angeles;Sanidade;Equivalente de areia;Índices físicos;
ConsiderarAngularidade;Lameralidade;Critério de Bailey;Densidade efetiva de agregados miudos e graudosr;Densidade Rice ou GmmLimite mínimo de CDI
(tese Luis Nascimento – COPPE/UFRJ)
DENSIDADE MÁXIMA TEÓRICA Gmm
EM MISTURAS NÃO COMPACTADAS• Definido como a razão entre o peso de agregados e peso de ligante
pelo volume de agregados, volume dos poros impermeáveis, volume dos poros permeáveis não recheados de ligante e volume de ligante
• Essencial para cálculo de ligante absorvido e do teor de vazios em misturas compactadas.
Outros requisitos nos agregados
Além da Europa e EUA, Argentina e Chile jáestão utilizando
grau de polimento da superficie dos agregados -PSI
Método de Bailey
Comportamento da mistura: controlado pelos agregadosgraúdos ou pelos miúdos?
Ag. graúdos soltos Ag. graúdos compactados
Ag. miúdos compactados
Método de Bailey
→ Ferramenta para análise de curvas granulométricas.
- Agregado graúdo x agregado miúdo:
- Considera o intertravamento dos agregados através do volume das frações;
Granulometrias
- Faixas classificadas por TMN;- Limites determinados pelos pontos de controle e zona restrita;- Linha de densidade máxima – potência 0,45.
Curva Granulométrica
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00
Abertura das peneiras na potência 0,45, mm
% P
assa
nte
Faixa C DNIT
Superpave12,5mm
Análise da estrutura interna de misturas asfálticas;
•Analisar a situação mais próxima da pista.
Medida de ângulos entre agregados por imagem e Tomografia computadorizada
Dosagem Superpave – Parâmetro CDI
Vazios x Teor de Ligante
0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.0
4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7
Teor de ligante, %
Vazi
os ,
%
%Gmm x N
75.0
80.0
85.0
90.0
95.0
100.0
0 20 40 60 80 100N
%G
mm
CDIN=8
92% Gmm
Compactação: CPs de 150mm de diâmetro; Parâmetros de compactação;Relação com trabalhabilidade e com desempenho a deformação permanente: seleção racional dos agregados.
Construction densification index - CDI
CDI e o desempenho
Comparação do CDI com resultados de ensaios de deformação permanente no simulador francês a 60°C:
CDI x Deformação Permamente
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
0 20 40 60 80 100
CDI
DP,
%
CDI
Variação do índice com o teor de ligante e a granulometria:
% de Ligante x CDI
0
100
200
300
400
500
600
4 4.5 5 5.5 6% de Ligante
CD
I
Bailey x CDICDI x % ligante
0
40
80
120
160
200
4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4% ligante
CD
I
Mistura com comportamento miúdo, a qual não atendeuos parâmetros de Bailey + Areia de rio = Afundamentosexcessivos.
“Graúda”“Miúda” semareia
Compactadores giratórios no Brasil
• CENPES _ 2• UFRJ• UFC• USP• USP – SC
• Futuro próximoUFAM, UFS, UFSC, UFRGS, UFJF
SPT – NCHRP Mn Road, Westrack, FHWA ALF
Testes de desempenho simples:
• Lottman• IDT creep – em andamento• Flow number – def. Perm.• Módulo dinâmico *• Fadiga - em andamento
* entrada de dados para MEPDGMétodo mecanistico empírico de dimensionamento de
pavimentos
MCDC
Metodo combinado de diseno e comportamiento
BITUMIX PROBISAInnova Chile CORFOVialidad & Instituto Chileno de asfalto
Ensaios de desempenho em Misturas
• Limites para Flow number – deformação permanente• Limites para módulo dinâmico a 25C– curva mestra
(tese Luis Nascimento – COPPE/UFRJ)
Ensaios Mecânicos de desepenho
Ensaios mecânicos na MTS:
• Módulo dinâmico: em váriasfrequências e temperaturas de –20 a +40 °C: curvas mestre;
• Creep uniaxial;
(tese L. Nascimento)