para pavimento aeroportuário
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MINISTÉRIO DA DEFESA EXÉRCITO BRASILEIRO SECRETARIA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA CURSO DE MESTRADO EM ENGENHARIA DE TRANSPORTES Cap KLEBERSON DE OLIVEIRA RAMOS ESTUDO SOBRE MISTURA ASFÁLTICA TIPO STONE MATRIX ASPHALT (SMA) PARA PAVIMENTO AEROPORTUÁRIO Rio de Janeiro 2012
Transcript of para pavimento aeroportuário
MINISTÉRIO DA DEFESA
EXÉRCITO BRASILEIRO
SECRETARIA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
CURSO DE MESTRADO EM ENGENHARIA DE TRANSPORTES
Cap KLEBERSON DE OLIVEIRA RAMOS
ESTUDO SOBRE MISTURA ASFÁLTICA TIPO STONE MATRIX ASPHALT (SMA)
PARA PAVIMENTO AEROPORTUÁRIO
Rio de Janeiro
2012
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INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
Cap KLEBERSON DE OLIVEIRA RAMOS
ESTUDO SOBRE MISTURA ASFÁLTICA TIPO STONE MATRIX
ASPHALT (SMA) PÁRA PAVIMENTO AEROPORTUÁRIO
Dissertação de Mestrado apresentada ao Curso de Mestrado em Engenharia de Transportes do Instituto Militar de Engenharia, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Ciências em Engenharia de Transportes. Orientadores: Prof. Antônio Carlos Rodrigues Guimarães – D.Sc. Profª. Maria Esther Soares Marques – D.Sc.
Rio de Janeiro
2012
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c 2012
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
Praça General Tibúrcio, 80 – Praia Vermelha
Rio de Janeiro – RJ CEP: 22.290-270
Este exemplar é de propriedade do Instituto Militar de Engenharia, que poderá incluí-lo
em base de dados, armazená-lo em computador, microfilmá-lo ou adotar qualquer outra forma
de arquivamento.
É permitida a menção, a reprodução parcial ou integral e a transmissão entre bibliotecas
deste trabalho, em qualquer meio que esteja ou venha a ser fixado, para pesquisa acadêmica,
comentários e citações, desde que não haja alteração de seu texto nem intuito comercial e que
seja feita a referência bibliográfica completa.
Os conceitos expressos neste trabalho são de responsabilidade do() autor (es) e do()
orientador (es).
625.85 Ramos, Kleberson de Oliveira R175 e Estudo sobre mistura asfáltica tipo Stone Matrix Asphalt (SMA)
para pavimento aeroportuário / Kleberson de Oliveira Ramos; orientado por Antônio Carlos Rodrigues Guimarães e Maria Esther Soares Marques – Rio de Janeiro: Instituto Militar de Engenharia, 2012.
198p.: il.
Dissertação (mestrado) – Instituto Militar de Engenharia – Rio de Janeiro, 2012.
1. Engenharia de Transportes, dissertações. 2. Pavimentação de
aeroportos. 3. Stone Matrix Asphalt. I. Guimarães, Antônio Carlos Rodrigues. Título. II. Marques, Maria Esther Soares Marques. III. Instituto Militar de Engenharia.
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INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
Cap KLEBERSON DE OLIVEIRA RAMOS
ESTUDO SOBRE MISTURA ASFÁLTICA TIPO STONE MATRIX
ASPHALT (SMA) PARA PAVIMENTO AEROPORTUÁRIO
Dissertação de Mestrado apresentada ao Curso de Mestrado em Engenharia de
Transportes do Instituto Militar de Engenharia, como requisito parcial para a obtenção do
título de Mestre em Ciências em Engenharia de Transportes.
Orientadores: Prof. Antônio Carlos Rodrigues Guimarães – D.Sc. Profª. Maria Esther Soares Marques – D.Sc.
Aprovada em 6 de agosto de 2012 pela seguinte Banca Examinadora:
_______________________________________________________________ Maj Antônio Carlos Rodrigues Guimarães – D.Sc. do IME - Presidente
_______________________________________________________________ Profª. Maria Esther Soares Marques – D.Sc. do IME
_______________________________________________________________ Maj Ben-Hur de Albuquerque e Silva – D.Sc. do IME
_______________________________________________________________ Maj Filipe Augusto Cinque de Proença Franco – D.Sc. do Comando da Aeronáutica
_______________________________________________________________ Profª Michéle Dal Toé Casagrande – D.Sc. da PUC-RJ
Rio de Janeiro 2012
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A minha esposa Lilian, pela paciência, compreensão e
dedicação e apoio em todos os momentos.
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AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus a oportunidade e a força de vontade para prosseguir e
concluir este trabalho, passo importante para o aperfeiçoamento profissional e cultural,
A minha esposa Lilian e filha Sofia que desde sempre me apoiaram durante os meses de
dificuldades enfrentados, trocando horas de entretenimento por diversas horas de estudo e
dedicação.
Aos companheiros de turma e laboratoristas que oportunamente sempre disponibilizaram
seus tempos para uma consulta, explicações e um bom papo descontraído.
Aos meus pais e familiares que sempre dispuseram palavras de conforto e ânimo,
elevando a moral e prestigiando o andamento do trabalho.
Em especial aos meus orientadores, Major Antônio Carlos Guimarães e Professora Maria
Esther Marques, ambos além de repassar seus conhecimentos da melhor e mais ampla
maneira possível, sempre estavam abertos ao diálogo e colaboração imediata seja o assunto
que fosse.
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RESUMO
Nesta pesquisa fez-se uma revisão bibliográfica sobre a análise funcional e estrutural dos
pavimentos aeroportuários, com foco no atrito entre pneus e pavimento. Fez-se um estudo do
pavimento da pista de pouso e decolagem do novo complexo Aeroportuário da Grande
Natal/RN, no que envolve dados funcionais e mecanísticos. Foram coletados agregados e
solos da região utilizados no pavimento daquele aeroporto, reproduzindo-se em laboratório as
camadas daquele pavimento, evidenciando-se a qualidade dos materiais e da obra.
Fez-se uma revisão da utilização do Stone Matrix Asphalt (SMA) em aeroportos no
mundo, com base na literatura disponível, verificando que há vários países no mundo que já
utilizam da mistura na capa de rolamento de alguns aeroportos, e que atualmente não há pistas
de pouso e decolagem em aeroportos no Brasil pavimentados com SMA.
Realizou-se a dosagem de duas misturas SMA com os agregados do Aeroporto da Grande
Natal/RN, e realizaram-se estudos convencionais e mecanísticos nos corpos de prova. Com a
finalidade de verificar o atrito gerado pela mistura SMA, utilizou-se o método IFI
(Internacional Friction Index) para verificar o atrito em laboratório do pavimento. Encontrou-
se na mistura qualidades satisfatórias de desempenho, teores de ligantes maiores que as
misturas convencionais densas e valor de atrito satisfatório com as necessidades de campo.
Desde estudo, verificou-se que a mistura SMA dosada experimentalmente com os
agregados regionais do Aeroporto da Grande Natal / RN, atendeu as recomendações
internacionais para SMA em aeroportos, possibilitando assim a execução de pista
experimental com a mistura. A mistura SMA possui características satisfatórias de atrito, bom
desempenho estrutural e vida de serviço elevada, devendo, entretanto ser realizados trechos
experimentais para promover seu teste em campo, qualificação de mão de obra, eficiência da
produção, e demais ensaios.
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ABSTRACT
A literature review on the functional and structural analysis of airport pavements,
focusing on friction between tires and pavement, was carried out. A study of the runway and
takeoff pavement of the new airport complex of Natal / RN was also carried out, involving
functional and mechanistic data. The soil and the aggregated used in the pavement of the
airport were collected in order to study in laboratory the pavement layers behavior. The
literature review on the use of Stone Matrix Asphalt (SMA) at airports worldwide showed that
there are many countries already using SMA on the takeoff and landing runways of airports,
although not in Brazilian airports.
Two specimens of SMA mixtures with aggregates from Natal airport were prepared and
conventional and mechanistic studies were conducted. In order to evaluate the friction of the
SMA solution, it was used the IFI (International Friction Index) method to verify the
pavement friction in laboratory. The performance of the mixture was satisfactory, in
accordance with field requirements for friction values, but the binder content was higher than
the high density conventional mix.
It was also found that the SMA mixture with the regional aggregate was in accordance
with the technical standards for SMA for airports, thus enabling the execution of an
experimental track with the mixture. The SMA presented good performance related to
friction, but also presented a good structural performance and high service life. However, it is
necessary to build an experimental track in order to verify the production efficiency, to train
of the workforce and to evaluate the equipment to be used. It will be also necessary to carry
field tests at the experimental site.
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11
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
FIG. 2.1 Relacionamento da textura da superfície e outros fatores (PIARC, 2003 apud
HALL, 2008) ....................................................................................................... 33
FIG. 2.2 Micro e macrotextura na superfície de um revestimento asfáltico (BERNUCCI et
al., 2007) ............................................................................................................. 34
FIG. 2.3 Influência da textura sobre o atrito em pista seca e inundada ............................. 38
FIG. 2.4 Comportamento do atrito em função da textura para diversas velocidades ........ 40
FIG. 2.5 Levantamento do atrito com Pêndulo Britânico no Aeroporto da Grande
Natal/RN ............................................................................................................. 41
FIG. 2.6 Equipamentos de medição de atrito mais utilizados no Brasil (a) Mumeter
(LUGÃO, 2008) e (b) Skiddometer (GONZAGA, 2010). .................................. 45
FIG. 2.7 Detalhe do DF Tester (a) Vista Lateral; (b) Vista inferior ................................. 46
FIG. 2.8 Efeito típico de acúmulo de borracha OPUS, (2004 apud LUGÃO, 2008) ...... 54
FIG. 2.9 Detalhe das ranhuras (grooving) Fonte: Google Images .................................. 55
FIG. 2.10 Revestimento com grooving contaminado e detalhe do grooving após
desemborrachamento (RODRIGUES FILHO, 2006) ......................................... 56
FIG. 2.11 Desagregação em destaque no CA com grooving, (RODRIGUES FILHO,
2006) ................................................................................................................... 57
FIG. 2.12 Comparação de dois trechos : emborrachado e o outro com uso do shootblasting
............................................................................................................................. 60
FIG. 2.13 Significado das distintas zonas de diagrama de atrito x valor da textura (sem
escala).................................................................................................................. 64
FIG. 3.1 Granulometria das misturas MASTIMAC e MASTIPHALT (BLAZEJOWSKI,
2010) ................................................................................................................... 67
FIG. 3.2 Exemplo de graduações das misturas asfálticas (USACE, 2000). ..................... 75
FIG. 3.3 Granulometrias de CA DNIT e DIRENG .......................................................... 78
FIG. 3.4 Divisão de misturas minerais em dependência das interações entre areia e
agregado graúdo .................................................................................................. 80
FIG. 3.5 Transferência de carga pelas partículas do esqueleto pétreo .............................. 81
FIG. 3.6 Exemplos de curvas granulométricas para TMNA 12,5 (NAPA, AASHTO e
AAPTP) ............................................................................................................... 83
FIG. 3.7 Conceito de Ligante Livre e Fixo. Adaptado de BAHIA(2011) e
12
BLAZEJOWSKI (2010) ..................................................................................... 89
FIG. 3.8 Interação do grão fíler com o Ligante Asfáltico (TUNNICLIFF, 1960 apud
BAHIA, 2011). .................................................................................................... 89
FIG. 3.9 Relação entre vazios de Rigden por relação F:B (BLAZEJOWSKI ,2010) ....... 92
FIG. 3.10 Aparato para ensaio de Rigden (BAHIA, 2010). ................................................ 94
FIG. 3.11 Correlação ente Vazios de Rigden e Valor Teste de Fíler Alemão (KANDHAL,
1999) ................................................................................................................... 96
FIG. 3.12 (a) Partículas de gritting sobre a camada de SMA e (b) Aplicação e
compactação da camada de gritting (BLAZEJOWSKI, 2010). ........................ 108
FIG. 3.13 (a) Placa de SMA com grooving radial, após o polimento (b) tipo de polimento
utilizado. (PROWELL et al., 2009) .................................................................. 109
FIG. 3.14 Granulometria SMA utilizada no Aeroporto de Hamburgo (traço contínuo), .. 112
FIG. 4.1 Seção típica básica para Pavimentos Flexíveis ................................................. 128
FIG. 5.1 Depósito de Agregados, separados por paredes de concreto no canteiro de obras
do Aeroporto de São Gonçalo do Amarante/RN .............................................. 130
FIG. 5.2 Jazida do material da subbase do Aeroporto de São Gonçalo do Amarante/RN
........................................................................................................................... 131
FIG. 5.3 Granulometria dos insumos pétreos coletados ................................................ 134
FIG. 5.4 Material Britado e Britador de Mandíbulas do DNIT/IPR ............................... 136
FIG. 5.5 Aspecto geral dos pellets de fibras VIATOP 66. .............................................. 139
FIG. 5.6 Fibras VIATOP 66 maceradas com aquecimento a 170°C ............................... 139
FIG. 6.1 Agregados separados por peneiras retidas utilizadas na misturas SMA ........... 151
FIG. 6.2 Gráfico Viscosidade (cP) x Temperatura (°C) dos CAP utilizados nas misturas
SMA. ................................................................................................................. 152
FIG. 6.3 Equipamento previsto para método Rice (ASTM D 2041/00), Laboratório do
IME. .................................................................................................................. 156
FIG. 6.4 Mistura manual dos corpos de prova ................................................................ 157
FIG. 6.5 (a) Material aderido as paredes do recipiente de alumínio e (b) Material aderido
ao recipiente de porcelana ................................................................................. 158
FIG. 6.6 Gráfico do volume de vazios das misturas SMA 1F e 2F. ................................ 159
FIG. 6.7 Ensaios para verificar o numero de golpes para obter um teor de vazios entre
57% ................................................................................................................... 161
FIG. 6.8 Corpo de prova que desagregou após compactação com 16 golpes durante
13
resfriamento, om o CAP Stylink ....................................................................... 161
FIG. 6.9 Tela para ensaio de escorrimento AASHTO T 305. ......................................... 163
FIG. 6.10 Papel filtro mostrando o escorrimento do mástique para o CAP Stylink (a) 0,1%
de fibras e (b) com fibras 0,3%. ........................................................................ 163
FIG. 6.11 (a) Molde metálico para confecção das placas (50x50x4cm) e (b) Misturador da
COPPE/UFRJ com mistura SMA ..................................................................... 164
FIG.6.12 Aparência da placa após a compactação ........................................................... 165
FIG.6.13 Execução do ensaio de mancha de areia (a) e execução de ensaio de Pendulo
Britânico (b) ...................................................................................................... 165
FIG. 7.1 Vista superior do CP de BGS (15x 30cm) ........................................................ 167
FIG. 7.2 Curva de compactação do solo do subleito. ...................................................... 169
FIG. 7.3 Curva de compactação da Subbase ................................................................... 169
FIG. 7.4 Curva de compactação da camada de Base ....................................................... 169
FIG. 7.5 MR do Subleito. Energia Proctor Modificado, Modelo Combinado. ............... 171
FIG. 7.6 MR da Subbase. Energia Proctor Modificado. Modelo Combinado. ............... 172
FIG. 7.7 MR da Base. Energia Proctor Modificado. Modelo Combinado. .................... 173
FIG. 7.8 Análise comparativa do MR variando em função da tensão desvio (σd) para os
três tipos de camadas. Energia Proctor Modificado. ......................................... 173
FIG. 7.9 Análise comparativa do Módulo Resiliente variado em função da tensão
confinante (σ3) para os três tipos de camadas. Energia Proctor Modificado. .. 174
FIG. 7.10. Resultado do ensaio de Deformação Permanente ............................................. 174
FIG. 7.11 Aspecto geral dos Corpos de Prova retirados na pista (acima) e (abaixo) CPs
moldados durante execução da Capa Asfáltica com uso de Soquete Marshall 176
FIG. 7.12 Vida de fadiga x diferença de tensões para as misturas asfálticas estudadas. .. 179
FIG. 7.13 Comportamento do atrito global das misturas .................................................. 183
14
LISTA DE TABELAS
TAB. 2.1 Diferenças entre os pavimentos para rodovias e para aeródromos ..................... 27
TAB. 2.2 Tipo de superfície em função da classe de macrotextura e microtextura ........... 35
TAB. 2.3 Valores de atrito para pistas molhadas de acordo GUZMAN (1995 apud APS,
2006) ................................................................................................................... 39
TAB. 2.4 Correção do BPN devido a temperatura da água ................................................ 40
TAB 2.5 Classes de microtextura (ABPv, 1999 apud BERNUCCI et al., 2007) .............. 41
TAB. 2.6 Métodos de ensaios de textura da superfície de pavimentos Fonte : Modificado
de HALL (2008) ................................................................................................. 42
TAB. 2.7 Classes de macrotextura Fonte: (ABPv, 1999 apud BERNUCCI et al., 2007) 44
TAB. 2.8 Métodos de ensaio do atrito de pavimentos Fonte : Modificado de HALL, 2008.
............................................................................................................................. 47
TAB. 2.9 Equipamentos de medição de atrito CFME homologados pela FAA ................. 49
TAB. 2.10 Parâmetros mínimos referentes aos ensaios de medição de atrito ...................... 50
TAB. 2.11 Localização das medições de atrito e textura (ANAC, 2009) ............................. 51
TAB. 2.12 Frequência das medições de atrito (ANAC, 2009) ............................................. 52
TAB. 2.13 Programa de manutenção de atrito baseado no nível de operações de aeronaves a
reação para cada cabeceira (ICAO, 2004). ......................................................... 54
TAB. 2.14 Constantes para o cálculo de Sp (APS, 2006) ..................................................... 63
TAB. 2.15 Relação dos equipamentos calibrados para obtenção do F60 APS, 2006 .......... 63
TAB. 3.1 Componentes do tratamento SMA ...................................................................... 66
TAB. 3.2 Resumo de comparações entre SMA e CA Convl (P401) PROWELL et al.,
(2010). ................................................................................................................. 72
TAB. 3.3 Tipos de Graduação (Adaptado USACE, 2000) ................................................. 74
TAB. 3.4 Proporção de Pesos para as frações de Agregado Graúdo para Misturas ........... 82
TAB. 3.5 Vazios de Rigden e área superficial de materiais distintos ................................. 90
TAB. 3.6 Vazios de Rigden modificado por Anderson para alguns materiais ................... 90
TAB 3.7 Recomendações finlandesas para adição de fibras em misturas asfálticas ......... 98
TAB. 3.8 Diferentes tipos e taxas de gritting que podem ser utilizados (BLAZEJOWSKI,
2010). ................................................................................................................ 108
TAB. 3.9 Características do projeto de pavimentação do aeroporto de Frankfurt/Main .. 113
15
TAB. 3.10 Granulometria do SMA utilizado no Aeroporto Internacional de Beijing........ 118
TAB. 3.11 Granulometria do SMA utilizada no pátio do Aeroporto de Cairns (CAMPELL,
1999) ................................................................................................................. 121
TAB. 4.1 Tráfego Anual Médio Previsto para o Horizonte de Vinte Anos (20052025) .. 124
TAB. 4.2 Cálculo do Número de Decolagens da Aeronave de Projeto (B747400) .......... 127
TAB. 5.1 Índices Físicos dos Materiais da Obra .............................................................. 131
TAB. 5.2 Composição Granulométrica dos Solos ............................................................ 132
TAB. 5.3. Classificação MCT, USCS e HRB .................................................................... 132
TAB. 5.4. Resumo dos Ensaios de Brita realizados pela Seção Técnica do 1° BECnst .... 133
TAB. 5.5 Granulometria dos Materiais utilizados nos ensaios de misturas asfálticas ..... 134
TAB. 5.6 Composição Granulométrica da Capa Asfáltica e do binder da PPD ............... 135
TAB. 5.7 Resultado dos Ensaios Tradicionais da Capa Asfáltica e binder da PPD ......... 135
TAB. 5.8 Resultado dos Ensaios Tradicionais da Capa Asfáltica da PPD ....................... 135
TAB. 5.9 Padrões de peneiras utilizadas na composição do SMA AAPTP 12,5mm. ...... 136
TAB. 5.10 Ensaios realizados nos materiais pétreos .......................................................... 136
TAB. 5.11 Ficha Técnica da Fibra VIATOP 66. Fonte: ServBrax ..................................... 138
TAB. 5.12 Granulometria dos fíleres e comparação com limites de norma ASTM D 24204.
........................................................................................................................... 140
TAB. 5.13 Ensaios específicos dos materiais de enchimento (fíleres) ............................... 141
TAB. 5.14 Ensaios realizados com a amostra CAP 5070 LUBNOR ................................. 141
TAB. 5.15 Ensaios realizados com a amostra CAP Stylink ............................................... 143
TAB. 6.1 Recomendações dos Agregados Graúdos (PROWELL et al., 2009). ............... 146
TAB. 6.2 Granulometrias das misturas SMA para aeroportos segundo (PROWELL et al.,
2009) ................................................................................................................. 146
TAB. 6.3 Recomendações de ligantes para o SMA (PROWELL et al., 2009) ................. 147
TAB. 6.4 Requisitos de uma mistura asfáltica SMA (PROWELL et al., 2009) ............... 148
TAB. 6.5 Requisitos dos Agregados (Graúdo, finos e fíleres) para SMA (NAPA, 2002) 150
TAB. 6.6 Faixas de SMA 12,5 mm de outras especificações PROWELL et al. (2009)... 153
TAB. 6.7 Definição da fração de agregado graúdo nas misturas SMA ............................ 154
TAB. 6.8 Porcentagem de cada tipo de agregado utilizados em cada uma das três misturas.
........................................................................................................................... 155
TAB. 6.9 Granulometria das misturas ensaiadas. ............................................................. 155
TAB. 6.10 Resumo dos ensaios de granulometria com teor de CAP 5070 LUBNOR de
16
6,5% .................................................................................................................. 156
TAB. 6.11 Perda do mástique por aderência nas paredes do recipiente após o
condicionamento. .............................................................................................. 158
TAB. 6.12 Resumo dos ensaios SMA 1F e 2F ................................................................... 159
TAB. 6.13 Resultados do ensaio de dano e umidade induzida das misturas. ..................... 162
TAB. 7.1 Resultados dos ensaios de ISC executados pelo 1º BEC .................................. 168
TAB. 7.2 Parâmetros de regressão e coeficientes de determinação para equações
utilizadas. .......................................................................................................... 170
TAB. 7.3 Ensaios de MR e RT nos corpos de prova coletados no Aeroporto de Natal/RN
........................................................................................................................... 176
TAB. 7.4 Ensaios de resistência a tração de uma amostra de 3 CPs ................................ 178
TAB. 7.5 Ensaios de módulo resiliente de uma amostra de 3 CPs ................................... 178
TAB. 7.6 Ensaios de módulo resiliente de uma amostra de 3 CPs ................................... 179
TAB. 7.7 Resultado dos ensaios de Pêndulo Britânico e de Mancha de Areia realizados na
pista de Pouso do Aeroporto d a Grande Natal/RN (abril/2011) ...................... 180
TAB. 7.8 Resultado dos ensaios de Pendulo Britânico e de Mancha de Areia na Placa 1F
........................................................................................................................... 181
TAB. 7.9 Valores de Sp e de F60 para as misturas analisadas e comparação com 3 outras
misturas convencionais (AZR, DZR e BZR) (ARAÚJO, 2009)....................... 181
TAB. 7.10 Classificação dos pavimentos utilizandose o método IFI e coeficientes de atrito
mínimo convertidos para os equipamento Griptester e Skiddometer, para cada
tipo de mistura ................................................................................................... 183
17
LISTA DE ABREVIATURAS
BPN - British Number Pendulum (Pêndulo Britânico)
CA - Concreto Asfáltico
CBUQ - Concreto Betuminoso Usinado a Quente
CBR - California Bearing Ratio (Índice de Suporte Califórnia)
CDF - Cumulative Demage Factor (Fator acumulativo de dano, fator fadiga)
CAP - Camada Porosa de Atrito
DOT - Department of Transportation (Departamento de Transportes –
Estadual – EUA)
FOD - Foreign object damage (Danos por objetos estranhos) ou Foreign
Object Debris (Partículas estranhas)
FN - Flow Number
GPR - Ground Penetrating Radar
MAD - Misturas Asfálticas Drenantes
MR - Módulo de Resiliência
MRdin. - Módulo de Resiliência Dinâmico
MRest. - Módulo de Resiliência Estático
MSCR - Multiple Stress Creep Recovery
NOTAM - Notice to Airmen (Aviso aos Aeronavegantes)
PG - Performance Grading (Gradiente de Desempenho)
PPD - Pista de Pouso e Decolagem
SMA - Stone Matrix Asphalt
SRT - Skid Resistent Test (Teste de resistência ao deslocamento)
TMN - Tamanho Máximo Nominal
VAM - Vazios no Agregado Mineral
18
LISTA DE SÍMBOLOS
μm - Micrômetro (1 x 10-6 m)
MPa - Mega Pascal (1 x 106 Pa = 1 x 106 N/m2)
(v/v) - proporção por volume
(m/m) - proporção por massa
d/D - d e D são as peneiras inferior e superior de uma fração retido entre elas
19
LISTA DE SIGLAS
AASHTO American Association of State Highway and Transportation Officials
(Associação Americana de Rodovias Estaduais e Transportes Oficiais)
AAPTP Airfield Asphalt Pavement Technology Program (Programa de
Tecnologia em Pavimentos Aeroportuários)
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ANAC Agência Nacional de Aviação Civil
AC Advisory Circular (Circular de Normas da FAA)
BEC Batalhão de Engenharia de Construção
CAAC Civil Aviation Administration of China (Adminstração da Aviação Civil
Chinesa)
ICAO International Civil Aviation Organization (Organização Internacional
de Aviação Civil)
DIRENG Diretoria de Engenharia da Aeronáutica
DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
DNER-PRO Departamento Nacional de Estradas de Rodagem-Procedimento
DNER-ME Departamento Nacional de Estradas de Rodagem-Método
DNIT Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes
DNIT-PRO Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes-Procedimento
FBSV Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (Associação
de Pesquisa de Viação e Transporte - Alemanha)
IA Asphalt Institute (Instituto do Asfalto)
IME Instituto Militar de Engenharia
INFRAERO Empresa Brasileira de Infraestrutura Aeroportuária
FAARFIELD Programa computacional para dimensionamento de espessuras de
pavimentos aeroportuários da FAA
NAPA National Asphalt Pavement Association (Associação Nacional de
Pavimentação Asfaltica – EUA)
NASA National Aeronautics and Space Administration (Administração
Nacional da Aeronáutica e do Espaço - EUA)
NCAT National Center for Asphalt Technology (Centro Nacional de
Tecnologia Asfáltica – EUA)
20
NBR Denominação de norma da Associação Brasileira de Normas
Técnicas (ABNT)
PIARC Permanent International Association of Road Congress (Associação
Internacional Permanente de Estradas Congresso)
USACE United States Army Corps of Engineers (Corpo de Engenheiros do
Exército dos Estados Unidos)
UFGS Unified Facilities Guide Specifications (Guia Unificado de
Especificações do Departamento de Defesa dos Estados Unidos)
21
1 INTRODUÇÃO
O pavimento destaca-se como uma das mais importantes infraestruturas de um complexo
aeroportuário. As pistas de pouso e de decolagem, de taxiamento e os pátios de manobras e
estacionamento das aeronaves são imprescindíveis para a operacionalidade e o funcionamento
de um aeroporto. A ausência dessas infraestruturas, ou a sua existência precária e ineficiente,
tornam inviáveis as operações das aeronaves e seus equipamentos de apoio.
Os pavimentos se deterioram gradualmente com o tempo, essa deterioração é
normalmente evidenciada pelo surgimento de diferentes tipos de defeitos estruturais e de
superfície, causados pela combinação de condições climáticas e ambientais, materiais
utilizados, técnicas construtivas e ações do tráfego.
Segundo GONZAGA (2009), as operações mais críticas e que representam maiores riscos
para as aeronaves durante o voo são o pouso e a decolagem e, dentre os fatores determinantes
para o sucesso destas operações estão: a aeronave, o homem e a pista de pouso e decolagem.
Quanto a superfície de rolamento da pista de pouso, a atenção está voltada para a qualidade
de rolamento, a resistência do pavimento e as características de atrito na superfície
(resistência à derrapagem).
Quando se trata de segurança aeroviária, um dos principais aspectos a ser levado em
conta é a condição de atrito da pista, pois este é um dos fatores relacionados à segurança de
voo, determinantes na prevenção de acidentes aéreos nas manobras de pouso e decolagem,
sendo devido ao atrito que uma aeronave consegue realizar o procedimento de pouso, em que
a aeronave se aproxima a uma determinada velocidade e tem que parar com conforto e
segurança (SANTOS, 2004).
Um dos fatores contribuintes para ocorrência de acidentes durante essas operações é a
ineficácia de frenagem, ocasionada pela deficiência de atrito entre o pneu e a superfícies das
pistas de aeroportos, quando as pistas se apresentam molhadas, fator denominado
hidroplanagem ou aquaplanagem. O atrito nas pistas muda ao longo do tempo, em função do
tráfego, das condições climáticas e das práticas de manutenção adotadas.
Os dados referentes aos acidentes e incidentes relacionados ao escape de uma aeronave
da pista, por uma das extremidades ou pelas laterais, indicam que, em muitos casos, a causa
principal, ou pelo menos um fator contribuinte, foram as características de atrito da pista e a
22
eficácia de frenagem da aeronave (ICAO, 1984 apud RODRIGUES FILHO, 2006).
As pistas, quando secas, em geral apresentam níveis de atrito satisfatórios, porém quando
a pista é afetada pela água, tornando-se úmida ou inundada, os valores de atrito caem e variam
conforme o tipo de pavimento, a textura de sua superfície, a geometria do pavimento e a
velocidade da aeronave.
Em função da problemática entre o atrito pneu-pavimento, órgãos governamentais norte-
americanos, tais como National Aeronautics Space Administration (NASA), a Federal
Aviation Administration (FAA) e a United States Air Force (USAF), desenvolvem projetos de
pesquisa com ênfase no problema da frenagem de aeronaves a jato (RODRIGUES FILHO,
2006). Dentre estas pesquisas, concentram esforços em duas grandes áreas:
1. No projeto de superfícies de pavimentos com características para maximizar a
resistência à derrapagem, por meio da adoção de materiais e técnicas apropriadas
de construção; e
2. Na aplicação de técnicas efetivas de avaliação e manutenção, com o objetivo de
detectar a deterioração da resistência à derrapagem da superfície do pavimento e
proceder à sua restauração para níveis aceitáveis.
Com base na linha de pesquisa destes grandes órgãos norte-americanos, pode-se desta
maneira avaliar diferentes tipos de misturas asfálticas com relação ao atrito, porém não se
deve de forma alguma deixar de avaliar o comportamento mecânico das misturas. Desta
maneira este trabalho visa apresentar o SMA (Stone Mastic Asphalt), que é um revestimento
asfáltico, usinado a quente, concebido para maximizar o contato entre os agregados graúdos,
aumentando a interação grão/grão. A mistura se caracteriza por conter uma elevada
porcentagem de agregados graúdos e, devido a essa particular graduação, forma-se um grande
volume de vazios entre os agregados graúdos.
Esses vazios, por sua vez, são preenchidos por um mástique asfáltico, constituído pela
mistura da fração areia, fíler, ligante asfáltico e fibras. O SMA é uma mistura rica em ligante
asfáltico, com um consumo de ligante em geral entre 6,0 e 7,5%. Geralmente é aplicado em
espessuras variando entre 1,5 a 7cm, dependendo da faixa granulométrica. São misturas que
tendem a ser impermeáveis com volume de vazios que variam de 4 a 6% em pista.
23
1.1. JUSTIFICATIVA
Devido a uma necessidade levantada pelo 1º Batalhão de Engenharia de Construção,
organização militar de engenharia de construção do Exército Brasileiro, durante a execução
da pista de pouso e decolagem do Aeroporto de São Gonçalo do Amarante/RN, quando a uma
problemática do atrito no pavimento, levantou-se a possibilidade da utilização do Stone
Matrix Asphalt (SMA) em aeroportos, haja vista que, segundo BERNUCCI et al. (2007),
pistas de aeroportos são uma das aplicações atuais do SMA.
Promover um estudo inédito no Brasil tratando do SMA em pavimentos de aeroportos
quanto a avaliação funcional, além de promover a consolidação da linha de pesquisa em
pavimentos aeroviários no Instituto Militar de Engenharia
1.2. OBJETIVOS
O objetivo deste trabalho consiste no estudo da mistura tipo Stone Matrix Asphalt (SMA),
com base na experiência internacional, para utilização em pavimentos aeroportuários no
Brasil, para fins de construção e reabilitação dos pavimentos.
Com essa finalidade foram utilizados dados e materiais da pista de pouso e decolagem do
novo complexo aeroportuário do Aeroporto da Grande Natal – RN, atualmente em construção
pelo 1° Batalhão de Engenharia de Construção, organização militar do Exército Brasileiro.
1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Realizar estudos convencionais e mecanísticos nos solos das camadas do
pavimento e do subleito do Aeroporto da Grande Natal/RN;
Realizar duas misturas de SMA com ligantes asfálticos distintos e analisar suas
características mecânicas;
Analisar a mistura SMA através de ensaios mecanísticos de resistência a tração,
módulo resiliente, fadiga e outros;
24
Estudar as características de atrito da mistura SMA;
Analisar os principais procedimentos executivos do SMA;
1.4. ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO
Este trabalho é composto por oito capítulos, divididos de maneira objetiva para melhor
entendimento dos estudos realizados. A seguir segue resumo de cada capítulo.
No capítulo 2 apresenta os conceitos básicos aeroportuários, tratando sobre análise
funcional e estrutural e discute-se o problema de segurança devido ao pavimento, propondo-
se uma problemática.
No capítulo 3 é apresentada uma revisão bibliográfica a partir dos principais trabalhos da
área, sobre o a mistura asfáltica tipo “Stone Matrix Asphalt” – SMA, envolvendo histórico,
conceitos, formulação, dosagens, ensaios mecânicos utilizados, procedimentos construtivos o
seu uso no Brasil e no resto do mundo, incluindo usos rodoviários e aeroportuários. Neste
mesmo capítulo dá-se uma introdução aos pavimentos aeroportuários, tratando de assuntos
diversos como o tráfego, dimensionamento de pavimentos pelos métodos atuais. São
apresentados assuntos relacionados tais como, a condições das pistas dos principais
aeroportos do país, diferenças e semelhanças entre pavimentação aeroportuária e rodoviária,
textura de pavimentos flexíveis como microtextura e a macrotextura, mecanismo de interação
pneu pavimento (condição de atrito), acidentes em pistas, mostrando também a importância
das avaliações funcionais e estruturais de pavimentos aeroportuários. Pavimentação
aeroportuária, bem como sobre as diferentes granulometrias e procedimentos de dosagem de
misturas asfálticas.
No capítulo 4 é apresentado o projeto do Novo Aeroporto da Grande Natal – RN,
localizado em São Gonçalo do Amarante - RN, os materiais utilizados e os ensaios realizados
na pista de pouso e decolagem do aeroporto.
No capítulo 5 são apresentados os materiais empregados nesta pesquisa (agregados , solos
e ligantes asfálticos), além do resultado da caracterização dos mesmos com um resumo do
desenvolvimento dos ensaios, apresentando os equipamentos necessários para sua realização e
os procedimentos adotados.
O capítulo 6 apresenta a dosagem e caracterização mecânica das misturas asfálticas de
25
SMA estudadas neste trabalho e metodologia de confecção da placa de SMA moldada.
No capítulo 7 são apresentados e discutidos os resultados obtidos das análises de
caracterização mecânica e funcional das misturas estudadas,
No capítulo 8 são apresentadas as conclusões deste estudo, confirmando o verificado na
revisão bibliográfica ao longo do tempo vários países estão voltando estudos para utilização
do SMA em aeroportos, devido a suas qualidades de atrito, macrotextura e estrutural.
Apresentam-se também recomendações para pesquisas futuras.
26
2 CONCEITOS BÁSICOS DE PAVIMENTOS AEROPORTUÁRIOS
Segundo a FAA (2009a), os pavimentos aeroportuários são construídos para oferecer
suporte adequado para as cargas impostas pelas aeronaves e para produzir uma superfície
firme, estável, suave, em todas as condições climáticas do ano, devendo estar livre de detritos
ou outras partículas que podem ser sopradas ou sugadas pelas hélices ou motores a jato das
aeronaves, danificando os equipamentos aeronáuticos. Desta forma, deve ter qualidade e
espessura suficientes para não falhar sob a carga imposta e ainda deve suportar sem danos, a
ação abrasiva do tráfego, condições meteorológicas adversas, e outras influências danosas.
Para produzir estes pavimentos precisa-se de uma ótima coordenação das atividades durante
as fases de projeto e construção, mantendo sempre uma adequada supervisão que assegure a
melhor combinação possível dos materiais disponíveis e um alto nível da mão-de-obra.
Segundo MEDINA e MOTTA (2005), há diferenças significativas entre os pavimentos de
rodovias e de aeródromos, quanto as suas características geométricas e físicas, o que são
decorrentes do tipo do tráfego imposto, isto é, das suas solicitações. A TAB. 2.1 ilustra estas
diferenças.
Nas pistas aeroportuárias, em geral, ocorrem cargas mais pesadas e menor número de
solicitações se comparando com as cargas que ocorrem nas rodovias, também diferem
consideravelmente 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, sendo grande o impacto
da aeronave no pavimento na hora do pouso.
GONZAGA (2009) destaca quanto ao problema de atrito em superfícies de pistas de
pouso afetadas por água pode ser interpretado como um problema de drenagem generalizado,
baseado em 3 critérios distintos, segundo a ICAO (1983):
• Configuração da superfície de drenagem, denominada drenagem superficial;
• Interface pneu/pavimento drenado (macrotextura) e
• Drenagem penetrante (microtextura).
27
TAB. 2.1 - Diferenças entre os pavimentos para rodovias e para aeródromos
(Adaptado de MEDINA e MOTTA, 2005).
Características Rodovias Aeródromos
Largura das pistas 7 a 10m 20 a 50m (táxis: 10 a 25m)
Comprimento Vários quilômetros até cerca de 4000m
Cargas 10 tf por eixo, veículo máx. 40tf 100 tf ou mais por trem de pouso
principal, aviões de até 400tf
Frequência de
repetição das cargas
Exemplo: 2000 veículos por dia, vários
milhões na vida de serviço; o efeito de
fadiga dos materiais é importante
Pequena, por dia: 50 a 100.
Menos de 100.000 na vida de serviço.
Pressão dos pneus 0,15 a 0,6MPa (1,5 a 6kgf/cm2) 1,0 a 3,0MPa (10 a 30kgf/cm2)
Distribuição
transversal da carga
nas pistas
(praticamente sem diferenciação transversal)
(diferencia-se transversalmente)
Distância de frenagem Pequena (3m) Grande (10 a 50m)
Impacto de veículo no
pavimento Pequeno
Grande no pouso, porém minorado pela
sustentação do ar e amortecimento.
Ação de carga
dinâmica (vibratória) Não considerada
É importante nas cabeceiras das pistas,
na decolagem e nas pistas de taxiamento
Ação da frenagem
Não relevante; nas ruas sim, nos sinais
luminosos (semáforos), nos
cruzamentos, etc.
Importante quando do acionamento dos
motores, com as rodas do trem-de-pouso
travadas, antes da decolagem.
Geometria de rodas
7,2m
Trem-de-pouso triciclo
Trem-de-pouso em tandem duplo
triciclo
Trem-de-pouso biciclo
Trem-de-pouso de um jumbo
2,0m
75%
Caminhão leve
Caminhão pesado
Caminhã
Caminhão pesado
Caminhão com reboque
28
Quanto à drenagem superficial, trata-se da geometria da pista, onde, conforme recomenda
a ICAO (1983) as declividades longitudinais e transversais devem variar de 1 a 2%, conforme
o porte do Aeroporto. Em conjunto com as declividades, a irregularidade da superfície do
pavimento é outro fator importante para se avaliar se a pista de pouso está nivelada e, desta
forma, impedir a formação de lâminas d’água.
Tratando-se de macrotextura e microtextura, segundo RODRIGUES FILHO (2006), a
principal maneira de se caracterizar a superfície de um pavimento é através da avaliação da
textura, onde se pode entender como textura:
"o conjunto de características associadas à capacidade do pavimento em
atender ao tráfego dos veículos que demandam sua utilização de forma
segura, suave, confortável e econômica".
A textura do revestimento de uma pista de pouso e decolagem em pavimento flexível é
determinada pela mistura asfáltica empregada e pela existência ou não de ranhuras
superficiais.
Uma mistura do tipo CBUQ (concreto betuminoso usinado a quente) pode propiciar
diferentes texturas de acordo com o tamanho e a quantidade de agregados utilizados na
mistura.
A textura de pavimentos rígidos de concreto é determinada pela existência ou não de
ranhuras (grooving) em sua superfície além da composição do concreto empregado.
Segundo a ICAO (1983) esforços para aliviar o problema de hidroplanagem têm
resultado no desenvolvimento de novos tipos de pavimentos de pistas de pouso, de particular
textura superficial e melhoria das características de drenagem. Podem-se citar os
revestimentos chamados Camada Porosa de Atrito (CPA) ou ”Open Grade Friction Courses”
(OGFC) que tem como característica permitir a infiltração de água e, com isso, diminuir o
tempo de escoamento da água pela pista e misturas do tipo “Stone Matrix Asphalt” (SMA),
que possui também uma elevada macrotextura, melhorando a drenabilidade da água na pista.
2.1. ANÁLISE FUNCIONAL E ESTRUTURAL DOS PAVIMENTOS
AEROPORTUÁRIOS
Os pavimentos são estruturas que apresentam deterioração funcional e estrutural a partir
do tráfego imposto. As características de funcionalidade estão ligadas ao conforto ao
29
rolamento, segurança, condições da superfície, interação pneu-pavimento, defeitos e
irregularidades. E as características estruturais estão ligadas ao conceito de capacidade de
carga (ARAÚJO, 2009).
O desempenho de um pavimento está associado ao seu conjunto de camadas e do
subleito, e está relacionado à capacidade de suporte e a durabilidade, exigidos para o padrão
do tipo da obra e do tipo do tráfego, incluindo o conforto ao rolamento e a segurança dos
usuários. Deve-se assim atender as demandas estruturais e funcionais do pavimento
(BERNUCCI EL AL., 2007).
Segundo RODRIGUES (2007), o item segurança da avaliação funcional de pavimentos, é
função da resistência à derrapagem, do potencial para ocorrência de hidroplanagem, da
refletividade da superfície, presença de defeitos superficiais e das irregularidades do
pavimento. SILVA, (2008 apud ARAÚJO, 2009) diz que os parâmetros funcionais mais
relevantes na pavimentação aeroportuária estão relacionados à segurança contra a
derrapagem, das aeronaves, o que é função de uma boa interação pneu-pavimento.
O aspecto estrutural do pavimento de uma pista aeroportuária está relacionado com a
deterioração por fadiga das camadas asfálticas, que em função do acréscimo de carga,
mudança nos padrões de aeronave, tipo de eixos e aumento do peso e tipos de misturas
asfálticas, acarretam queda na vida útil do pavimento (ARAÚJO, 2009).
Segundo FAA (1997), o decréscimo na resistência ao deslizamento em pavimentos
aeroportuários acontece devido a inúmeros fatores, principalmente pela ação mecânica de
desgaste e polimento que os pneus das aeronaves fazem passando ou freando sobre o
pavimento, o acúmulo de contaminantes, principalmente borracha na superfície. Ações estas
que dependem do volume e do tipo do tráfego no aeroporto. Todos contaminantes, tais como
a borracha, partículas de poeira, combustível, derramamento de óleos, água, neve, gelo e lodo,
causam perda de atrito, devendo haver remoção e tratamentos específicos para cada tipo.
Porém o acúmulo de borracha é o mais frequente e perigoso, pois os acúmulos se dão nas
áreas de toque e podem ser bastante extensos, causando perda da capacidade de frenagem e
controle direcional, particularmente em pistas molhadas.
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31
Trilhas de roda, que mantém a água nos sulcos provenientes das trilhas de rodas
depois da chuva e provocam aquaplanagem;
Inclinação transversal inadequada, o que retém água no pavimento por um longo
tempo, reduz o atrito e aumenta a espessura da lâmina de água e aumenta o
potencial de aquaplanagem.
Para medição do atrito superficial vários são os métodos que têm sido utilizados para
determinar o coeficiente de atrito entre pavimento e pneu. Conforme já visto, o coeficiente de
atrito independe somente das propriedades do pavimento, mas também de muitos outros
fatores, como tipo de pneu, o desgaste dos pneus, pressão de enchimento, velocidade do
veículo, se a roda está rolando ou bloqueada, e se o pavimento estiver molhado ou seco.
Sendo assim, para se obter resultados significativos, todos os fatores não relacionados com o
pavimento devem ser fixados ou bem definidos de modo que as únicas variáveis sejam as
propriedades do pavimento (HUANG, 2004).
A avaliação da textura de um pavimento é a principal maneira de se caracterizar a
superfície do mesmo. De forma mais abrangente, segundo RODRIGUES FILHO (2006), a
textura do pavimento se trata de um conjunto de características associadas à capacidade do
pavimento em atender o tráfego da via de forma segura, suave, confortável e econômica.
Segundo MEURER FILHO, (2001 apud LUGÃO, 2008), o comportamento de um
pavimento quanto à aderência pode ser descrito pela análise da textura da superfície da pista,
pois se tem demonstrado haver correlação entre a textura do revestimento e os índices de
derrapagem através de experiências de medições de atrito a altas velocidades e em pistas
molhadas.
A textura da superfície do pavimento é definida como o desvio de uma superfície de
pavimento de uma superfície verdadeiramente plana, com uma textura de comprimento de
onda menor que 0,5 m, e divididos em microtextura, macrotextura, megatextura
(SANDBERG, 2002 apud HALL et al., 2008). São comumente descritos e separadas em
termos de comprimento de onda (λ) e amplitude (A) pico-a-pico, assim sendo, conforme as
categorias de textura podem ser separas como a seguir (ISO, 2000; FLINTSCH et al., 2002;
ASTM E867 apud HALL et al., 2008):
Microtextura (λ < 0,5mm, A = 1µm a 500µm) – Qualidade da Rugosidade da
superfície ao nível sub-visível ou microscópico. É uma função das propriedades
da superfície das partículas de agregados contidos na mistura asfáltica ou
concreto;
32
Macrotextura (0,5mm ≤ λ < 50mm, A = 0,1mm a 20mm) - Qualidade rugosidade
da superfície definida pelas propriedades da mistura asfáltica de seus materiais
empregados (ou seja, a quantidade e distribuição das partículas graúdas do
agregado na mistura asfáltica) e o método de acabamento / texturização (por
exemplo: de estopa, grooving, tining) para uso de pavimentos de concreto
Portland.
Megatextura (50mm ≤ λ < 500mm, A = 0,1mm a 50mm) - Este tipo de textura
tem comprimentos de onda na mesma ordem de tamanho da interface do pneu
com o pavimento. É definido pelas falhas, defeitos, ou "ondulação" na superfície
da estrada.
O espectro de texturas foi aumentado pela PIARC (The World Road Association) em
2003, em outros intervalos para microtextura, macrotextura, megatextura, irregularidade
(roughness/unevenness) e inclinação transversal (cross slope). As suas inter-relações e
influências em outros fatores são mostradas na FIG. 2.1. Como podem ser observadas, as
características de atrito das superfícies de pavimento são influenciadas principalmente pela
microtextura e macrotextura. Microtextura contribui significativamente para a superfície de
atrito em piso seco em todas as velocidades e em estradas molhadas em velocidades mais
lentas, enquanto a macrotextura influência significativamente o atrito superficial em pisos
molhados com veículos que circulem a velocidades mais elevadas. O nível de ruído de um
pavimento é afetado pela sua macrotextura e megatextura e o conforto no rolamento é
influenciado principalmente pelas irregularidades do pavimento.
33
FIG. 2.1- Relacionamento da textura da superfície e outros fatores (PIARC, 2003 apud HALL, 2008)
Segundo VEITH (1986 apud RODRIGUES FILHO, 2006) a natureza petrográfica e
química dos agregados também influenciam na microtextura e em sua resistência ao
polimento, provocado pelo contato dos pneus.
Segundo RODRIGUES FILHO (2006) a macrotextura se caracteriza pelo tamanho do
agregado, pela faixa granulométrica (quantidades relativas dos diversos tamanhos de
agregados), pela configuração geométrica individual do agregado e pelos vazios existentes na
mistura.
Comumente, utiliza-se o termo rugoso ou polido para microtextura e aberto ou grosseira e
fechada ou fina para macrotextura, como forma de classificar estas texturas. A FIG. 2.2 ilustra
os conceitos de macro e microtextura, numa superfície de revestimento asfáltico.
34
FIG. 2.2 - Micro e macrotextura na superfície de um revestimento asfáltico (BERNUCCI et al., 2007)
A megatextura está associada aos desvios da superfície do pavimento, causadas pelas
deformações por trilhas de roda, e outras deformações. (RODRIGUES FILHO, 2006) e
conforme a FIG. 2.1 afetam principalmente fatores como nível de ruído interno e externo.
A irregularidade prove uma medida da condição geral do pavimento e é usualmente
expressa pelo IRI – Índice Internacional de Irregularidade (Internacional Roughness Index).
A pesquisa apresentada nesta dissertação trata de uma mistura asfáltica especial, o Stone
Matrix Asphalt – SMA, que de acordo com a literatura disponível provê bons resultados de
atrito pelo fato se sua macrotextura aberta, serão aprofundados apenas os aspectos de textura
envolvendo micro e macrotextura.
Analisando-se somente o aspecto da microtextura da superfície asfáltica com relação as
perdas de energia por atrito e o favorecimento de hidroplanagem, em pistas secas e molhadas
podem-se tirar as seguintes conclusões (RODRIGUES FILHO, 2006):
Microtextura lisa em pista seca: ocorre contato íntimo entre o pneu e o pavimento,
permitindo grande numero de ligações moleculares, desta forma promovendo
maior perda de energia por adesão;
Microtextura lisa em pista molhada: a película de água que cobre a área de
contato e separa as superfícies reduz significativamente o efeito do atrito por
adesão, o que favorece a ocorrência da hidroplanagem viscosa ou a área de
atuação da hidroplanagem viscosa no caso de hidroplanagem combinada;
Microtextura áspera em pista seca: causa perdas por adesão ligeiramente menores
que aquelas que se verificam em uma pista seca com microtextura lisa, pois a área
de contato real na interface de contato é menor, resultando em um número menor
de ligações moleculares;
Microtextura áspera em pista molhada: as perdas por adesão são menos
influenciadas pela presença de água, pelo fato que a superfície com microtextura
áspera ainda que molhada permite o contato seco em grande parte da área de
35
contato, devido à agudeza das asperezas que perfuram a película de água.
Analisando-se agora somente o aspecto da macrotextura, conclui-se que (RODRIGUES
FILHO, 2006):
Macrotextura fechada em superfície seca: o contato entre as superfícies causam
pequenas deformações na banda rodagem, gerando assim perdas pequenas por
histerese e, em consequência, o atrito em razão da histerese é relativamente
menor, sendo o volume ativo da banda de rodagem pequeno;
Macrotextura aberta em superfície seca: as perdas por histerese são grandes,
devido à maior amplitude das deformações na banda de rodagem, que
proporcionam grandes perdas por histerese;
A contaminação por água até certo grau não influência de forma significativa as
perdas por histerese, pois estas são basicamente resultantes da geometria da
superfície e das propriedades visco-elásticas da borracha dos pneus;
A macrotextura exerce grande influência no fenômeno da hidroplanagem
dinâmica: o valor da espessura crítica da lâmina de água é maior para
macrotexturas abertas e menor para fechadas. As estruturas abertas permitem a
formação de canais entre a banda de rodagem e a pista, facilitando a drenagem da
água para fora da área de contato;
Caso a macrotextura da pista seja adequada é possível prevenir a ocorrência de
hidroplanagem dinâmica em chuvas de intensidade razoável.
Os aspectos de macrotextura e microtextura devem ser analisados conjuntamente. Estas
combinações podem resultar em quatro tipos de textura, conforme mostra a TAB. 2.2.
.
TAB. 2.2 - Tipo de superfície em função da classe de macrotextura e microtextura Fonte: Adaptado de RODRIGUES FILHO (2006) e APS (2006).
Macrotextura Microtextura Exemplo de Superfície Tipo de textura
Aberta
Rugosa ou áspera
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Polida ou lisa Aberta e Polida
TAB. 2.2 - Tipo de superfície em função da classe de macrotextura e microtextura (continuação)
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37
hidroplanagem viscosa poderá ocorrer, mas em velocidades mais altas que no caso da
pista de textura fechada e lisa. Com a pista molhada, grande parte da água escoa pelos
canais que se formam entre a banda de rodagem e a pista, implicando numa
profundidade de lamina d´água maior para que ocorra a hidroplanagem dinâmica
completa. Sendo que esta profundidade aumenta com a macrotextura. FIG. 2.3 (b)
ilustra a variação do coeficiente de atrito (µ / µmáx seco) com a velocidade (v / vh);
c. Superfícies com macrotextura fechada e microtextura áspera, em pista seca,
proporciona valores de atrito um pouco inferiores aos proporcionados por uma pista de
microtextura lisa, pelo fato da diminuição da área real de contato e menor adesão.
Esta redução não é importante, sendo que para pistas molhadas o valor é
significantemente maior devido as asperezas furarem e atravessam a película de água.
Pode ocorrer a hidroplanagem dinâmica, nem prevenir da hidroplanagem por
desvulcanização, mas pode evitar a hidroplanagem viscosa. Sendo também importante
as ranhuras dos pneus para melhor expulsão d’água. FIG. 2.3 (c) ilustra a variação do
coeficiente de atrito (µ / µmáx seco) com a velocidade (v / vh);
d. Superfícies com macrotextura fechada e microtextura lisa: em pistas secas,
proporcionam valores de coeficiente de atrito na faixa de 0,7 a 1,1, dependendo da
composição da borracha e da pressão do pneu, e predominam as perdas por adesão.
Quando úmida ou molhada, proporciona coeficientes de atrito reduzidos, mesmo em
velocidades baixas devido à hidroplanagem viscosa, em que o pneu não expulsa toda
a água da área de contato no intervalo de tempo de passagem da roda. As perdas de
energia por adesão são quase nulas, devido a uma fina película de água entre a banda
de rodagem e a pista. Como o processo de remoção da água depende do tempo de
contato, o coeficiente de atrito disponível decresce com o aumento da velocidade.
Neste tipo de superfície agem a hidroplanagem viscosa que é substituída pela
hidroplanagem dinâmica. Devido ao pequeno valor da profundidade critica da
hidroplanagem, as ranhuras dos pneus são muito importantes, para prevenir a
hidroplanagem, a FIG. 2.3(d) ilustra a variação do coeficiente de atrito (µ / µmáx seco)
com a velocidade (v / vh).
A microtextura lisa propicia condições favoráveis à ocorrência de aquaplanagem
viscosa na presença de lâminas de água muito finas, enquanto a microtextura áspera evita
tal ocorrência. A aquaplanagem viscosa, segundo UBIRATAN (2008 apud OLIVEIRA,
2009) é aquela verificada em menores velocidades, especialmente durante o deslocamento
38
das aeronaves pelas pistas de taxiamento.
Segundo a ICAO (1997 apud OLIVEIRA, 2009), uma das causas prováveis de
microtextura lisa pode estar associada à utilização de agregados inadequados e à ação
do tráfego e das condições climáticas. O gradiente de velocidade de atrito pode ser
definido como a taxa de diminuição do número de atrito por unidade de aumento na
velocidade.
Com gradientes de baixa velocidade, a superfície do pavimento mantém as suas
propriedades de atrito, mesmo em altas velocidades, o que é vital em pistas de aeroportos.
Sendo assim, baixos gradientes de atrito em velocidade são desejáveis para um pavimento
com bons índices de atrito (KING et al., 2007).
(a) Textura aberta e áspera (b) Textura aberta e lisa
(c) Textura fechada e áspera (d) Textura fechada e lisa FIG. 2.3 – Influência da textura sobre o atrito em pista seca e inundada
Fonte: ICAO (1983 apud RODRIGUES FILHO, 2006)
A TAB. 2.3, apresenta valores de atrito para pavimentos asfálticos molhados valores em
função da macro e microtextura, apresentado por GUZMÁN (1995 apud APS, 2006). O
método de medição do coeficiente não foi relatado, mesmo assim, percebe-se que os maiores
valores do coeficiente de atrito são para pistas com textura áspera e aberta, seguido de áspera
39
e fechada, polida e aberta e polida e fechada. E pode-se notar que com o aumento da
velocidade, os valores que menos decrescem são os valores para textura áspera e aberta.
TAB. 2.3 – Valores de atrito para pistas molhadas de acordo GUZMAN (1995 apud APS, 2006)
Velocidade (km/h)Microtextura e Macrotextura
Áspera e aberta Áspera e fechada Polida e aberta Polida e fechada50 0,70 0,60 0,30 0,25 60 0,62 0,56 0,25 0,20 70 0,60 0,49 0,22 0,18 80 0,58 0,40 0,20 0,17 90 0,57 0,35 0,20 0,16
100 0,55 0,30 0,19 0,16 110 0,55 0,24 0,18 0,15 120 0,55 0,22 0,17 0,15
Em pesquisa realizada no Langley Reseach Center (NASA), nos Estados Unidos em
1965, analisou-se o comportamento do atrito em função da profundidade média da textura
para diversas velocidades em 4 (quatro) tipos de pavimentos, de concreto liso, concreto
texturizado, asfalto com agregado miúdo e asfalto com agregado graúdo, empregando pneu
liso, carga de roda = 12.000lb, pressão de enchimento =140lb/pol² e profundidade de lamina
d´água = 0,1 a 0,2 pol (FIG. 2.4). Nesta pesquisa foi possível analisar o comportamento do
atrito em função da profundidade média da textura para as três velocidades (HORNE et al.,
1965 apud RODRIGUES FILHO, 2006).
Deste estudo de atrito em pistas molhadas pode-se dizer que o coeficiente de atrito
diminui com o aumento da velocidade do veículo e que a macrotextura contribui para o
aumento do atrito. Pode-se observar ainda, que para o concreto liso é indiferente a
velocidade de deslocamento, pois o coeficiente de atrito médio é praticamente igual, que o
concreto texturizado possui menores coeficiente de atrito médio para todas as velocidades, e
comparando-se o asfalto com agregado miúdo com o asfalto com agregado graúdo, que a
maior diferença entre ambos está na maior velocidade, em que o coeficiente de atrito médio
do asfalto com agregado graúdo é significativamente maior, proporcionando maior segurança
naquela velocidade.
Os métodos de medição de textura na superfície do pavimento variam dependendo do
tipo de textura sendo avaliados (micro, macrotextura, megatextura e irregularidade). A TAB.
2.6 resume os equipamentos de medição usados para mensurar a textura, seus níveis de
precisão, aplicabilidade, e os fatores de custo (HENRY, 2000; RADO, 1994; WAMBOLD et
al, 1995;. AASHTO, 1976) apud HALL, 2008). Dentre estes métodos citados, somente serão
40
abordados com maiores detalhes os métodos mais usuais, tais como o método do Pêndulo
Britânico, Mancha de Areia e Mancha de Graxa.
FIG. 2.4 - Comportamento do atrito em função da textura para diversas velocidades
Fonte: HORNE el al. (1965 apud RODRIGUES FILHO, 2006)
Em geral, a microtextura é medida utilizando-se o método do Pêndulo Britânico ou
British Pendulum Tester (BPT). Embora este dispositivo tenha sido criado para uso em
laboratório é amplamente utilizado em campo. É um equipamento portátil, e sua metodologia
de instrumentação segue a norma ASTM E-303-93. Seu princípio de funcionamento baseia-se
em um pêndulo padronizado com uma sapata de borracha, que é lançada em direção a
superfície do pavimento molhado, com objetivo de se medir a perda de energia por atrito da
sapata do pêndulo, quando esta desliza sobre a superfície do pavimento, sendo seu valor
expresso em BPN (British Number Pendulum) ou SRT (Skid Resistent Test). A FIG. 2.5
mostra o equipamento do Pêndulo Britânico e suas correlações para classificação das
microtexturas encontram-se na TAB 2.5.
Segundo o DNIT (2006), há necessidade de correção da medição conforme a temperatura
da água utilizada para o teste, conforme mostra a TAB. 2.4. A mesma correção não se
encontra na norma ASTM E-303-93.
TAB. 2.4 – Correção do BPN devido a temperatura da água
41
Correção de temperatura da água
Temperatura ºC 0 2 5 8 10 13 15 20 25 30 40
Correção -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 +1 +1 +3
FIG. 2.5 – Levantamento do atrito com Pêndulo Britânico no Aeroporto da Grande Natal/RN
TAB 2.5 – Classes de microtextura (ABPv, 1999 apud BERNUCCI et al., 2007)
Classe Valor da resistência à derrapagem (BPN) Perigosa < 25
Muito lisa 25 ≤ BPN ≤ 31 Lisa 32 ≤ BPN ≤ 39
Insuficientemente rugosa 40 ≤ BPN ≤ 46 Medianamente rugosa 47 ≤ BPN ≤ 54
Rugosa 55 ≤ BPN ≤ 75 Muito rugosa BPN > 75
A macrotextura de uma superfície pode ser medida através de três métodos (APS, 2006):
métodos volumétricos, perfilômetros ou eletro-ópticos e drenômetros, sendo que alguns destes
métodos estão descritos na TAB. 2.6. Os métodos volumétricos e drenômetros são os mais
comuns e de menor custo, estes métodos são ensaios estacionários e requerem fechamento da
pista durante o ensaio.
42
TAB. 2.6 - Métodos de ensaios de textura da superfície de pavimentos - Fonte : Modificado de HALL (2008) Método/Equipamento Norma
Associada Descrição Índice de mensuração Precisão Aplicabilidade Observações
Método da Mancha de Areia (Sand Patch Method - SPM)
ASTM E965, ISO10844
Método de teste volumétrico para medição da macrotextura
Profundidade média da textura (MTD) da macrotextura
2% Simples e baixo custo Método localizado
Custo do Eqp: Baixo Vel. do teste: Lenta Outros: Requer controle de tráfego
Drenabilidade (Outflow time - OFT)
ASTM WK 364 Método de teste volumétrico que mede o tempo de escape da água
Tempo de escoamento volume especificado de água
0,5s Método simples e relativamente de baixo custo Medição localizada
Equipamento: Moderado Vel. do teste: Lenta Outros: Requer controle de tráfego
Circular Texture Meter (CT Meter)
ASTM E 2157 Mede a profundidade média da macrotextura no pavimento a laser. Mede o perfil do pavimento em uma área circular de 284mm de diâmetro e 892mm de circunferência.
Profundidade média do perfil (MPD) da macrotextura Raiz média quadrática (RMS) da profundidade da textura
0,03mm Medições de mesma dimensão do DFT Método localizado Textura é medida em duas direções Boa correlação com o mancha de areia, porém não deve ser usado para misturas abertas (HANSON e PROWELL, 2004)
Custo do Eqp: Moderado Vel. do teste: Lenta Outros: Requer controle de tráfego
Pêndulo Britânico (British Pendulum Tester) - BPT
ASTM E 303 Fornece uma medida indireta da microtextura. O dispositivo mede o arrasto de uma sapata de borracha solta por um pêndulo.
BPN – British Pendulum Number Medida da microtextura
1,2 BPN Metodologia é crítica Pode ser feita em laboratório
Custo do Eqp: Moderado Vel. do teste: Mediana Outros: Requer controle de tráfego
Perfilômetros-EOM(4tipos): Laser, Fotoseccionamento(light sectioning), Ultrassônico(ultrasonic) Água de contato(Stylus Contact Followers)
ASTM E 1845 ISO 13473-1 ISO 13473-2 ISO 13473-3
Fornece um perfil da macrotextura da superfície da estrada. Este equipamento utiliza um sensor de distância de medição óptico para coletar dados de elevação de superfície em intervalos de 0,25 mm ou menos.
Profundidade média do perfil (MPD) da macrotextura Profundidade media estimada (ETD) Amplitude Espectro de texturas
0,15mm Alguns equipamentos coletam dados em velocidades altas Boa correlação com MTD Medição continua possível Medição somente em uma direção
Custo do Eqp: Moderado a Alto Vel. do teste: Lento para rápido Outros: Não Requer controle de tráfego, o eqp é montado sobre veículo
Mancha de Graxa (Grease Patch)
Método 150/5320-12C
Método de teste volumétrico para medição da macrotextura com uso de graxa
Profundidade média da textura (MTD) da ma crotextura
5mm Simples e baixo custo Método localizado
Custo do Eqp: Baixo Vel. do teste: Lenta Outros: Requer controle de tráfego
42
43
O ensaio da macrotextura pelo Método da Mancha de Areia é um ensaio volumétrico,
executado segundo a norma ASTM E 965, medindo a profundidade média da textura pela
altura média da mancha de areia. O procedimento consiste em preencher os vazios da textura
superficial do pavimento com um volume de 25.000mm³ ±150mm³ de um areia normatizada
de grãos arredondados, limpa e seca, podendo-se utilizar também microesferas de vidro, se
atenderem a granulometria exigida, passando na #60 (0,3mm) e retido na #80 (0,15mm). A
areia é espalhada sobre a superfície do pavimento com auxilio de uma base de um pistão
circular, que é movimentada em círculos, paralelamente a superfície, preenchendo os vazios
da superfície e obtendo uma área final a aproximadamente circular. Mede-se o diâmetro do
círculo da mancha em quatro direções com aproximação visual de 5mm; o diâmetro médio
Dm, será o resultado da média obtida nas quatro medições, a altura Hm é expressa pela
Equação (EQ. 2.1).
4..
(EQ. 2.1)
Onde: V = 25.000 mm³;
Dm = diâmetro médio da mancha de areia (mm);
Hm = altura média da mancha de areia (mm).
Outro método utilizado para medida da altura média das superfícies dos pavimentos
utilizado pela FAA em seus aeroportos, é o Método da Mancha de Graxa (NASA Grease
Smear Method), que é um método volumétrico, que consiste em preencher os vazios da
superfície do pavimento com um volume conhecido de graxa de 16 cm³ (1 polegada cúbica)
de graxa de uso geral. Demarca-se a área de ensaio com duas fitas adesivas paralelas
espaçadas de 10 cm, e uma fita limitadora na perpendicular, fechando um dos extremos. Se
limpa a superfície com uma escova de mão macia e a graxa depositada entre as fitas é então
distribuída com uma espécie de rodo, até formar uma forma retangular. Mede-se o
comprimento do retângulo com aproximação visual de 5 mm. Calcula-se a área coberta e
obtêm-se a profundidade da textura medida, conforme Equação (EQ. 2.2). Para se obter a
média da profundidade das texturas, deve-se somar as alturas de cada ensaio e dividir pela
quantidade de ensaios. O método é descrito na norma da FAA AC 150/5320-12C
(FAA,2009a) e também pela Instrução de Aviação Civil n° 4302 (DAC, 2001). Após o
término dos ensaios, deverá ser providenciada a limpeza dos pontos de ensaios, por meio de
jatos de água adicionada de solventes, para evitar deterioração do pavimento e eventuais
riscos de derrapagem.
44
(EQ. 2.2)
Onde: HG = altura média da mancha de graxa, profundidade média (mm)
V = 16 cm³
A=área do retângulo da mancha de graxa (cm²)
A Associação Brasileira de Pavimentação classifica a macrotextura em classes, em
função da altura média da mancha de areia em milímetros, conforme a TAB. 2.7:
TAB. 2.7 – Classes de macrotextura - Fonte: (ABPv, 1999 apud BERNUCCI et al., 2007) Classe Valor da altura média da textura
da superfície em cm (HS) Muito fina ou muito fechada HS ≤ 0,20
Fina ou fechada 0,20 < HS ≤ 0,40 Média 0,40 < HS ≤ 0,80
Grosseira ou aberta 0,80 < HS ≤ 1,20 Muito grosseira ou muito aberta 1,20 < HS
Segundo recomendações da (ABPv, (1999 apud BERNUCCI et al., 2007), a macrotextura
em pavimentos asfálticos deve estar entre 0,6mm e 1,2mm de altura média da mancha de
areia, pois abaixo do limite inferior, a textura passa a ter uma tendência fechada, aumentando
o risco de hidroplanagem, pelo fato da presença de água na pista, promovida pela deficiência
de eliminação da agua por textura fechada. O limite superior indicado, é muito aberta o que
causará um desgaste excessivo nos pneus, maior consumo de combustível e tendência a maior
ruído ao rolamento. Para velocidade acima de 50 km/h a macrotextura é uma das
características mais importantes que afetam a aderência dos pneus ao pavimento. Quaisquer
defeitos que atue na superfície do pavimento que promova o fechamento da textura são
prejudiciais, por exemplo, a exsudação que fecha a macrotextura, e no caso do desgaste é ao
contrário, pois causa melhoria na macrotextura, com a perda do filme de mástique nos
agregados superficiais expõem mais significativamente as pontas dos agregado, aumentando
os canais micro-drenantes, assim aumentando a vazão superficial e também a microtextura,
expondo mais os agregados. Porém o polimento dos agregados é prejudicial, pois diminui a
microtextura, tornando o agregado menos áspero, com menor capacidade de ruptura da lâmina
de água.
Dentre os equipamentos de medição de atrito, alguns são estáticos e a maioria dos
equipamentos são dinâmicos (CFME – Continuos Friction Measuring Equipament). Os
45
equipamentos dinâmicos podem ser de roda oblíqua, roda bloqueada ou parcialmente
bloqueada. A TAB. 2.8 relaciona uma série de equipamentos utilizados para medir o atrito
dos pavimentos.
Dentre os equipamentos CFME, os mais utilizados no Brasil são o Mu-meter (FIG. 2.6-
a), o skidommeter (FIG. 2.6-b). O Mu-meter é um instrumento de teste de superfície de pista
que infere um valor de coeficiente de atrito de frenagem a partir da medida da força lateral
nos eixos de duas rodas lisas, chamadas friction wheels (FW), instaladas num veículo de
reboque. Em geral, as FW têm um alinhamento convergente em relação à direção
longitudinal do reboque, com um ângulo de convergência, com carregamento de 77,5 kgf para
cada roda, operando com uma taxa de deslizamento de 13%. Uma terceira roda traseira,
alinhada normalmente, mede a distância percorrida e estabiliza o movimento do reboque. Há
um sistema espargidor que aplica uma película d’água de espessura média de 1mm à frente
das rodas sensoras. O sinal de força e o sinal de distância percorrida medida são enviados para
uma unidade de processamento conectada a um dispositivo de processamento e as
informações são repassadas em tempo real, de dentro do veículo rebocador (SANTOS, 2004).
O skiddometer também realiza as medidas de atrito contínuo, constituído por reboque de
três rodas do tipo deslizômetro ( skiddometer). As duas rodas laterais giram livremente, e a
roda central, é responsável pela medição do atrito, com sua rotação retardada, operando com
uma taxa de deslizamento de 17%.
(a) (b) FIG. 2.6 – Equipamentos de medição de atrito mais utilizados no Brasil (a) Mu-meter (LUGÃO,
2008) e (b) Skiddometer (GONZAGA, 2010).
46
Dentre os modelos portáteis de medição de atrito o equipamento mais comum é o
Pêndulo Britânico. Ele determina por uma medida escalar o grau de aderência entre o pneu e
pavimento presente na superfície de um pavimento, e também é conhecido como coeficiente
de atrito cinemático. Além de medir a microtextura do pavimento, o seu BPN também é
utilizado para a medição de atrito.
Outro equipamento portátil é o Teste de Atrito Dinâmico (DF Tester ou DFT), que
permite a medida direta do atrito de vários tipos de superfícies pavimentadas, o procedimento
consta na norma ASTM E 1911. Este ensaio apresenta vantagens quando comparado com o
pêndulo britânico: não depende de operador; faz leituras de 0 a 90 km/h; possui um
reservatório próprio de água. Quando operado a 20 km/h de velocidade de rotação, tem forte
correlação com o BPT, com um R² de 0,86. O equipamento está sendo muito utilizado para
ensaios de campo nos Estados Unidos, pois tem uma excelente repetibilidade, mas também já
é utilizado nos seguintes países: Alemanha, Bélgica, Espanha, Dinamarca, França, Itália,
Estados Unidos e Reino Unido. (HALL, 2008 e APS, 2006).
(a) (b)
FIG. 2.7 – Detalhe do DF Tester (a) Vista Lateral; (b) Vista inferior
Fonte: NIPPOU, 2011.
47
TAB. 2.8 – Métodos de ensaio do atrito de pavimentos – Fonte : Modificado de HALL, 2008.
Método/ /Norma Descrição Equipamento Índice de Medição Precisão Aplicabilidade Observações Método da Medida da Distância Percorrida até parar (Stopping Distsance Measurement) ASTM E 445
Método consiste na direção de um veiculo, travando as rodas quando chegar a velocidade desejada, e medindo a distância da trajetória do veiculo até parar
Qualquer veículo em bom estado de manutenção
Coeficiente de atrito(µ) é determinado pela equação:
2. ., :
µ=coeficiente de atrito; v=velocidade de frenagem inicial do veiculo (m/) g=aceleração da gravidade (9,81m/²)
Desvio padrão típico é 5%
Ensaio de campo Trechos retilíneos
Custo do Eqp*: $300 a $1000 Vel. do teste: Lenta Outros: Pista deve ser fechada
Roda-travada (Locked Wheel) / ASTM E 274
O dispositivo é rebocado atrás do um veículo de medição a uma velocidade de 64 km/h. A água pode ser aplicado na frente do pneu de teste, um sistema de travagem é forçado a travar o pneu, e a força de arrasto resistiva é medida por após 1 segundo de teste da roda totalmente bloqueado.
Veiculo de medição e equipamento de medição de atrito por roda travada, equipado com roda ranhurada (ASTM E524) ou roda lisa(ASTM E 274) Exemplos: Locked Wheel Tester, LCPC Skid Trailer, Stuttgarter Reinbungsmesser e Skiddometer
A medida da força resistiva e a aplicação do travamento da roda são via computacionais, para cálculo do número de atrito (FN):
100 100.
Onde: FN=Número de atrito na velocidade medida µ=Coeficiente de atrito F=Força de tração aplicada no pneu W=Força vertical aplicada no pneu
Desvio padrão de 1 FN
Ensaio de campo (segmentos de reta) e curvas até uma aceleração de 0,3 G.
Custo do Eqp*: $100.000 a $200.000 Vel. do teste: Alta velocidade Outros: Sem aquisição contínua
Roda Obliqua (Side-Force) O dispositivo mede o atrito pela força lateral aplicada na roda que é inclinada. O ensaio pode ser executado espargindo ou não água, em geral a medição é com água
Mu-meter, mede o atrito lateral pela força aplicada em duas rodas obliquas Sideway Force Coefficient Routine Investigation Machine (SCRIM), tem um ângulo obliquo de 20°. Stradograph
A força lateral perpendicular ao plano de rotação é medida e utilizado um programa computacional para calcular o coeficiente de força lateral (SFC)
Tipicamente o desvio padrão é de 2 MuN
Ensaio de campo (segmentos de reta e seções de curva)
Custo do Eqp*: Acima de $50.000 Vel. do teste: Alta velocidade
*Custo: Refere-se ao custo informado no original, em dólares americanos e sem taxas.
47
48
TAB. 2.8 – Métodos de ensaio do atrito de pavimentos – Fonte : Modificado de HALL, 2008. (Continuação)
Método/ /Norma Descrição Equipamento Índice de Medição Precisão Aplicabilidade Observações Roda Parcialmente Bloqueada (Fixed –Slip) / Sob aprovação da ASTM
Equipamento de Roda parcialmente bloqueada entre 10 a 20% da velocidade de escorregamento
Rodway and runway friction testes (RFTs) Airport Surface Friction Tester (ASFT) Saab Friction Tester (SFT) Griptester
A força de arrasto resistiva medida e a carga aplicada na roda de estrada são usados para calcular o coeficiente de atrito, μ. Fricção é relatada como FN.
Depende do equipamento
Ensaio de campo(segmentos de reta)
Custo do Eqp*: Acima de $35.000 a $150.000 Vel. do teste: Alta velocidade
Deslizamento Vertical (Variable –Slip) / ASTM E1859
Dispositivos de medida de atrito como uma função de deslizamento entre a roda e a superfície da estrada. Eles fornecem informações sobre as características de atrito das superfícies do pneu e da estrada, como o aumento da porção inicial da curva de deslizamento de atrito depende das propriedades dos pneus, enquanto a parte após o pico é dependente das características da superfície da estrada.
IMAG Francês RUNAR ROAR SALTAR ASTM R1551 especifica o tipo do pneu para uso nos dispositivos de deslizamento variável.
A força de arrasto resistiva medida e a carga aplicada na roda de estrada são usados para calcular o coeficiente de atrito, μ. Fricção é relatada como FN.
Desvio padrão típico de 0,05
Ensaio de campo(segmentos de reta)
Custo do Eqp*: Acima de $40.000 a $500.000 Vel. do teste: Alta velocidade
Métodos Portáteis Pêndulo Britânico (British Pendulum Tester) – BPT / ASTM E303 Ensaio de atrito dinâmico (Dynamic Friction Tester -DF Tester) / ASTM E1911
Métodos portáteis podem fornecer medidas de atrito de superfícies de pavimentos. Estes equipamentos usam a teoria do pêndulo ou do deslizamento para medir atrito em laboratório ou em campo. Fornece uma medida no local do ensaio, devendo ser realizado em várias seções. Nem sempre simula o pneu do veiculo
BPT – British Pendulum Tester – mais reconhecido medidor de atrito portátil. DF Tester – está ganhando aceitação e fornece mais informações, porque sua medição de atrito é numa faixa de 0 a 80 km/h
Resultado apresentado como BPN – British Pendulum Number DF Tester a 20km/h correlaciona com o BPN.
Em geral 5% BPN não tem muita repetibiliadade se utilizado outro operador. O DF Tester tem boa repetibilidade
BPT correlaciona bem com a microtextura. DF Tester mede atrito de 0 a 90km/h, e a 20km/jh correlaciona com BPN.
Custo do Eqp*: $20.000 a $35.000 Vel. do teste: Lenta a Alta
*Custo: Refere-se ao custo informado no original, em dólares americanos e sem taxas.
48
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coeficientes de atrito mínimos para pavimentos novos, nível de manutenção e nível aceitável.
Estes equipamentos são os mesmos na norma da FAA (2007), com exceção do Safegate
Friction Tester, da Airport Technology USA, que foi descontinuado. Na resolução ainda
estabelecer a classificação e ações decorrentes da leitura do coeficiente de atrito em teste de
calibração ou teste de monitoramento, sendo eles:
I - pista nova: classificação atribuída a PPD que o teste de calibração indicar coeficiente
de atrito igual ou superior àquele indicado na coluna [6] da TAB. 2.10, segundo respectivo
equipamento e modo utilizado para medição;
II - pista segura não supervisionada: classificação atribuída a uma PPD considerada
segura para a operação de aeronaves e sem necessidade de supervisão pela ANAC enquanto
os testes de monitoramento da TAB. 2.10 indicar coeficiente de atrito igual ou superior àquele
indicado na coluna [7] da mesma tabela;
III - pista segura supervisionada: classificação atribuída a uma PPD considerada segura
para a operação de aeronaves e objeto de supervisão pela ANAC sempre que o teste de
monitoramento indicar coeficiente de atrito menor que àquele indicado na coluna [7] e igual
ou superior ao indicado na coluna [8], ambos da TAB. 2.10;
IV - pista insegura: classificação de PPD considerada insegura para a operação de
aeronaves e objeto de fiscalização e multa, conjugada com emissão de NOTAM, com
eventuais restrições à operação ou fechamento da pista de pouso e decolagem, sempre que o
teste de monitoramento indicar coeficiente de atrito menor que indicado na coluna [8], da
TAB. 2.10.
TAB. 2.10 - Parâmetros mínimos referentes aos ensaios de medição de atrito Fonte: ANAC (2009).
Equipamento [1]
Pneu Velocidade de teste (km/h)
[4]
Espessura da lâmina de água (mm) [5]
Coeficiente de atrito mínimo
Tipo [2]
Pressão (kPa)
[3]
Pavimentos novos
[6]
Nível de manutenção
[7]
Nível aceitável
[8]
Mu-meter A 70 65 1 0,72 0,52 0,42 A 70 95 1 0,66 0,38 0,26
Skiddometer B 210 65 1 0,82 0,60 0,50 B 210 95 1 0,74 0,47 0,34
Surface Friction tester vehicle
B 210 65 1 0,82 0,60 0,50 B 210 95 1 0,74 0,47 0,34
Runway Friction tester vehicle
B 210 65 1 0,82 0,60 0,50 B 210 95 1 0,74 0,54 0,41
TATRA B 210 65 1 0,76 0,57 0,48 B 210 95 1 0,67 0,52 0,42
RUNAR B 210 65 1 0,69 0,52 0,45 B 210 95 1 0,63 0,42 0,32
Grip Tester C 140 65 1 0,74 0,53 0,43 C 140 95 1 0,64 0,36 0,24
51
A Resolução n°88 da ANAC(2009) estabelece de acordo com a classificação do
aeródromo, os locais de medição de atrito e a textura do pavimento da pista, que deve ser
executada em toda extensão da pista e que pode estar localizada a 3m e 6m do eixo da pista,
com medição nos dois sentidos de orientação para cada segmento da pista, como apresentado
na TAB. 2.11.
Para textura superficial a resolução não faz menção, ficando a cargo da Instrução de
Aviação Civil – IAC 4302, definir os locais, tipo da medição, frequência e recomendações de
profundidade. Fica então definido que para pavimentos novos é recomendada uma
profundidade mínima de textura superficial de 1,00mm e para pavimentos em utilização não
deverá ser inferior a 0,50mm, sendo necessárias ações corretivas quando estes níveis não
forem alcançados. Os ensaios devem ser executados a cada 100m de pista em pontos
localizados a 3metros do eixo, alternadamente a esquerda e direita deste, distando o primeiro
ponto da medição 100 metros de uma das cabeceiras.
TAB. 2.11 - Localização das medições de atrito e textura (ANAC, 2009)
Classe de referência Localização da medição Quantidade mínima Aeródromos com operação de
aeronave tipo: A ou B ou C Distante 3m do eixo da pista Uma vez de cada lado da pista
Aeródromos com operação de aeronave tipo: D ou E ou F
Distante 3m e 6m do eixo da pista
Uma vez de cada lado da pista, para cada distância.
Nos casos em que o valor do coeficiente de atrito for inferior ao nível de planejamento de
manutenção, a ANAC (2009) recomenda às administrações aeroportuárias a solicitação
de expedição de Aviso aos Aeronavegantes – NOTAM (Notice do Air Man). Um NOTAM é
um aviso que contém informação relativa ao estabelecimento, condição ou modificação de
quaisquer instalações, serviços, procedimentos ou perigos aeronáuticos, cujo pronto
conhecimento seja indispensável ao pessoal ligado à operações de voo. Neste caso
informando que as pistas encontram-se escorregadias quando molhadas.
A medição dos coeficientes de atrito da PPD (pista de pouso e decolagem) deverá ser
realizada após a construção e sempre que o pavimento for submetido a alguma recuperação
ou tratamento superficial, o qual caracteriza teste de calibração, e a partir do ensaio, deve
seguir o prescrito na TAB. 2.12, independente do tipo de propulsão das aeronaves.
52
TAB. 2.12 - Frequência das medições de atrito (ANAC, 2009)
Pousos diários de aeronaves Frequência mínima de medições de atrito
Menos de 15 Cada 12 meses 16 a 30 Cada 6 meses 31 a 90 Cada 3 meses
91 a 150 Cada 30 dias 151 a 210 Cada 15 dias
Mais de 210 Cada 7 dias
Ainda de acordo com a resolução, as pistas recebem as seguintes classificações, de
acordo com o coeficiente de atrito e tipo de medição: Pista nova; pista segura não
supervisionada; pista segura supervisionada e pista insegura. E segundo KUNTZ et al.,
(2010), com os resultados obtidos nos testes de atrito, a pista poderá ser liberada/reaberta ou
interditada ao tráfego aéreo pela ANAC, que em geral, são executados pela própria
administração do aeroporto onde é emitido um relatório com o resultado do teste de
calibração e laudo técnico com a descrição e análise dos resultados acompanhado de
Anotação de Responsabilidade Técnica - ART.
A ICAO (apud LUGÃO, 2008) recomenda uma textura média mínima de 0,625 mm para
pistas em uso e uma textura de no mínimo 1,0 mm para projeto de revestimentos de pistas
novas.
A norma da AC 150/5320-12C (FAA, 2009a), regula as medições, construção e
manutenção de resistência ao deslizamento em pavimentos superficiais em aeroportos que são
vinculados a FAA. Com relação à macrotextura, fica definido que quando os valores de atrito
medidos por equipamentos de medição contínua de atrito (CFME), estiverem dentro dos
critérios de segurança determinados pela norma, não há necessidade da medição da
macrotextura, somente quando estes critérios mínimos forem atingidos que deverão ser
executadas as suas medições pelo método da Mancha de Graxa. As medições deverão ser
executadas somente se a causa da diminuição do atrito não for evidente, por exemplo, por
contaminação por borracha. Desta maneira, fica definido que para pavimentos de pista de
pouso de concreto ou asfálticos novos, a recomendação para profundidade média da
macrotextura será de 1,14mm, e que um valor inferior indica uma deficiência na macrotextura
e requererá correções. E para pista de pouso com pavimentos em utilização, quando o valor da
profundidade média for inferior a 1,14mm o operador do aeroporto deverá fazer medições
regulares na pista, quando índice ficar entre 0,4mm e 0,76mm, o operador do aeroporto
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TAB. 2.13 – Programa de manutenção de atrito baseado no nível de operações de aeronaves a reação para cada cabeceira (ICAO, 2004).
Pousos diários de aeronaves na
cabeceira [1]
Peso anual dos pousos (106kg)
[2]
Período máximo entre avaliações de atrito
[3]
Período máximo entre remoções de borracha
[4]
menos de 15 menos de 447 1 vez por ano 1 vez cada 2 anos de 16 a 30 de 448 a 838 1 vez cada 6 meses 1 vez por ano de 31 a 90 de 839 a 2404 1 vez cada 3 meses 1 vez cada 6 meses de 91 a 150 de 2405 a 3969 1 vez por mês 1 vez cada 4 meses
de 151 a 210 de 3970 a 5535 1 vez cada 2 semanas 1 vez cada 3 meses mais de 210 mais de 5535 1 vez por semana 1 vez cada 2 meses
Segundo RODRIGUES FILHO (2006) a macrotextura de uma pista não se altera,
significantemente, ao longo do tempo, exceto nas áreas de toque, que tem como resultado o
emborrachamento da pista pelo depósito de borracha dos pneus das aeronaves. Para proceder
a remoção desta borracha acumulada, recorre-se a procedimentos de manutenção de remoção
dos resíduos de borracha, porém estes também causam alteração na macrotextura.
A diminuição da medição do atrito devido a emborrachamento da pista pode ser notada
pelo ensaios de CFME e a por inspeção visual na pista. A FIG. 2.8 apresenta o resultado de
uma medição de atrito utilizando o equipamento Griptester a 95km/h, afastado 5m do eixo da
pista, evidenciando o efeito do acumulo de borracha na zona de toque das aeronaves (círculo
em destaque), pelos baixos valores de coeficiente de atrito, que foram comparados com os
recomendados pela ICAO (2004).
FIG. 2.8 – Efeito típico de acúmulo de borracha - OPUS, (2004 apud LUGÃO, 2008)
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situações de pousos em pistas molhadas, esta técnica não deve ser tomada como única
solução para os problemas de drenabilidade, visto a interação pneu-pavimento depende da
macrotextura e microtextura do pavimento.
O emborrachamento do grooving provocado pela desvulcanização dos pneus durante os
pousos das aeronaves é um problema, pois as ranhuras ficam cheias de borracha, impedindo
desta maneira uma drenagem eficiente. Segundo RODRIGUES FILHO (2006) o
estrangulamento das aberturas das ranhuras ou total fechamento delas se dá no pouso, quando
a borracha dos pneus atinge elevadas temperaturas devido ao atrito, levando a alteração da
borracha do estado sólido para o líquido, espalhando essa borracha na superfície e para dentro
das ranhuras. As ranhuras devem ser limpas periodicamente por ações corretivas. O efeito do
emborrachamento do grooving é ilustrado na FIG. 2.10.
Segundo RODRIGUES FILHO (2006) o uso contínuo de serviços de limpeza para
desemborrachar a pista, acarreta no polimento da superfície dos agregados além de cooperar
com o aumento da desagregação da massa asfáltica. Conforme pode ser visto na FIG. 2.11.
FIG. 2.10 – Revestimento com grooving contaminado e detalhe do grooving após
desemborrachamento (RODRIGUES FILHO, 2006)
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58
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biodegradáveis. No caso de exsudação pode-se fresar ou retexturizar para remover o excesso
de ligante e pode-se tentar a técnica de aquecimento por infravermelho. E como último
problema na norma o derramamento de combustível e óleos, onde é indicado para reparos
permanentes para áreas sujeitas a derrame contínuo, a remoção do pavimento danificado e
substituição com pavimento rígido ou flexível e para áreas isoladas, tratar com produtos
químicos biodegradáveis especiais para pavimentos e fazer uma capa selante.
Quando o serviço é exclusivo de remoção da borracha na pista, o serviço poderá ser
executado com as técnicas de jateamento d’água sob pressão e jateamento por impacto em
alta velocidade, com uso de granalhas de aço, conhecida como shotblasting. E quando é
necessária a alteração da textura superficial, poderão ser criadas ranhuras ou ser
aplicado o jateamento por impacto em alta velocidade (CAMPEDELLI e AULICINO NETO,
2007).
O acúmulo de borracha é um problema em todos os tipos de pavimentos. Na aterrissagem
das aeronaves, há considerável geração de calor devido ao atrito entre os pneus e o pavimento,
o que causa deposição de borracha de pneu em uma camada fina sobre o pavimento da pista.
Onde em geral, cerca de 300 metros da pista recebe o acúmulo de borracha. Com pousos
repetidos de aeronaves a borracha vai preenchendo a macrotextura da superfície do pavimento
e o pavimento continua a perder a sua resistência à derrapagem com piso molhado. O uso de
equipamentos de medição contínua de atrito (CFME) deve ajudar a decidir quando a
manutenção relacionados ao acúmulo de borracha é necessária. (KING et al., 2007).
Segundo United Facilities Guide Specificatios UFGS S-32 01 11.52 (USACE, 2006), as
técnicas para a remoção de borracha depositada nas pistas aeroportuária, notadamente nas
zonas de toque são as seguintes: Equipamentos removedores mecânicos de borracha e
equipamentos removedores químicos. Dentre estes tipos podem-se citar os seguintes:
Jateamento d´água sob alta pressão;
A remoção é feita por meio de equipamento giratório, com movimentos lentamente ao
longo da superfície a ser limpa, usando pressões entre 2.000 e 15.000psi (14MPa e 103MPa).
No ponto de aplicação, a água a alta pressão penetra na superfície limpando efetivamente os
depósitos de borracha na pista, melhorando as características de atrito do pavimento.
(LUGÃO, 2008 )
Segundo CAMPEDELLI e AULICINO NETO(2007), o método possui as seguintes
59
características: velocidade de remoção da borracha, com produção da ordem de 900m²/h; boa
relação custo-benefício; Melhoria do coeficiente de atrito do pavimento; rápida liberação da
pista em caso de emergência; embora com eventuais resíduos soltos; elevado consumo de
água (113 l/min); para evitar dano a superfície do pavimento e não diminuir sua textura
superficial, trabalha-se com um máximo de 70MPa, assim não sendo totalmente eficiente para
remoção da borracha.
A pressão a ser adotada depende da espessura da borracha e do tipo de revestimento do
pavimento. As experiências demonstram que a remoção de borracha é facilmente executada
em pavimentos estriados de concreto, mas carece de maiores cuidados em pavimentos
asfálticos em virtude da possibilidade de desagregação Um exemplo para a mistura asfáltica
tipo CPA, pressões acima de 14,7 MPa provocam desagregação superficial do pavimento.
(ARAÚJO, 1994 apud LUGÃO, 2008).
Jateamento d´água sob ultra pressão;
O processo se assemelha ao anterior, porém as pressões de água são em torno de
40.000psi (275MPa) e com redução do consumo de água para em torno de 30 l/min. Neste
processo existe um desbaste, que retira a borracha depositada e qualquer outro contaminante,
porém a pressão elevada executa também um polimento superficial. A operação repetida do
processo exige a re-texturização do pavimento para restaurar o atrito aos níveis requeridos.
Remoção por impacto em alta velocidade de impacto (shotblasting);
Esse método consiste no lançamento de partículas abrasivas a elevada velocidade sobre a
superfície do pavimento. O equipamento possui um sistema auto coletor que recolhe de volta
as partículas lançadas, e também a borracha desprendida do pavimento. O equipamento é
projetado para reciclar as partículas abrasivas para repetidas operações de limpeza (LUGÃO,
2008).
O jato de granalhas pode ser ajustado para além de remover a borracha, alterar a textura
produzindo uma textura superficial do pavimento se necessário. É um processo limpo, visto
que é totalmente fechado. A razão primária do processo geralmente é a re-texturização
superficial, e estes equipamentos tem faixa de trabalho entre 50 a 200cm de largura, com
produção de 250 à 2000m²/h. A re-texturização decorrente da remoção da borracha fica em
torno de 1 à 2mm, conforme FIG. 2.12 (CAMPEDELLI e AULICINO NETO, 2007)
60
FIG. 2.12 – Comparação de dois trechos : emborrachado e o outro com uso do shootblasting Fonte: (CAMPEDELLI e AULICINO NETO, 2007)
Remoção química;
Os solventes químicos representam uma solução que apesar de apresentar bons
resultados, sofrem restrições em relação à questão ambiental, devido à natureza volátil e
tóxica dos produtos empregados, que devem ser manuseados com extremo cuidado durante e
após sua aplicação, além de cuidados com seu grau de diluição.
Segundo CAMPEDELLI e AULICINO NETO (2007), os produtos químicos destinados
a esse serviço devem ser ambientalmente seguros. O produto é finamente jateado
sobre a superfície, que após a aplicação é escovada num prazo aproximado de 4 horas.
O produto químico quebra a estrutura da borracha polimerizada, transformando-a numa
espécie de gel, que então é removida com jatos d’água. Há necessidade da interdição da
pista até que todo processo seja concluído, pois o produto torna a pista escorregadia.
Adicionalmente, ocorre que esses produtos químicos atacam as borrachas dos
equipamentos utilizados na limpeza e a deposição continuada dos rejeitos desse processo
nas laterais das pistas causam problemas ambientais que demandam serviços adicionais.
O custo desse processo é bem mais oneroso que o de jateamento d’água sob pressão.
Segundo LUGÃO (2008), atualmente, a INFRAERO utiliza um produto desenvolvido
especificamente para pistas de aeroportos para a remoção da borracha impregnada no
pavimento e sugere para a limpeza de emborrachamento de pavimento que utilizam Camada
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62
expressam o valor de IFI de um pavimento e permitem o cálculo do valor do atrito, F(S), a
qualquer velocidade, bastando para isto utilizar a Equação (EQ. 2.4) e achar o valor de atrito
ajustado para velocidade de “v” km/h, FR(v), e depois utilizar a Equação (EQ. 2.5) para
encontrar desta maneira o valor de F(v), isto é, o valor de atrito harmonizado para aquela
velocidade (v).
Para tanto, é preciso realizar com qualquer equipamento ou técnica homologada ou
homologável a partir de critérios estabelecidos em experimento internacional, dois tipos de
medidas sobre a superfície do pavimento, uma de atrito (FR) e outra de textura em mm (Tx)
(WAMBOLD, 1995).
Para o cálculo do IFI pelo procedimento da ASTM E-1960, segue-se três passos:
1. Estima-se a o coeficiente de velocidade (Sp), usando o valor da macrotextura,
pela Equação (EQ. 2.3):
. (EQ. 2.3)
Onde: Tx = medida da macrotextura (mm)
a, b = constantes para diferentes métodos/dispositivos (TAB. 2.14)
2. Obtém-se a medição do atrito do equipamento para a respectiva velocidade de
deslizamento (S) do mesmo, conforme TAB. 2.14. Este atrito é convertido através
de regressão para a velocidade padrão do IFI de 60 km/h, pela Equação (EQ. 2.4):
60 . (EQ. 2.4)
Onde: FR(60) = Valor de atrito ajustado para velocidade de 60 km/h
FR(S) = Valor do atrito para velocidade de recomentada de deslizamento S
do dispositivo utilizado
S = velocidade recomendada de deslizamento S do dispositivo (km/h)
3. Calcula-se o valor de IFI pela Equação (EQ. 2.5) utilizando-se os coeficientes
determinados pelo PIARC para cada dispositivo, conforme TAB. 2.15.
60 . 60 . (EQ. 2.5)
Onde: A, B, C = constantes de calibração do dispositivos selecionado;
Tx = Valor da macrotextura medida em milímetros
F(60) = Valor de atrito harmonizado para velocidade de 60 km/h
Com os valores de IFI, é possível estabelecer também níveis de intervenções em função
e F60 e Sp, determinando a estratégia de reabilitação mais adequada, conforme observa-se na
FIG. 2.13.
63
TAB. 2.14 - Constantes para o cálculo de Sp (APS, 2006)
Norma Ensaio a b
ASTM E-1845 DF Tester – Laser 14,2 89,7
ASTM 965 Mancha de Areia -11,6 113,6
TAB. 2.15 – Relação dos equipamentos calibrados para obtenção do F60 – APS, 2006
Características Equipamento S A B C Pneus Lisos
Roda Bloqueada ASTM E-274(USA) 65 0,045 0,925 0
LCPC Skid Trailer(F) 60 0,002 1,008 0
Roda Parcialmente Bloqueada
OSCAR a 86%(N) 52 -0,03 0,864 0 OSCAR a 20%(N) 12 0,119 0,643 0
Komatsu Skis Trailer(J) 10 0,042 0,849 0 DWW Trailer(NL) 43 0,019 0,868 0
Griptester(UK) 9,4 0,082 0,91 0
Roda Obliqua
Stradograph(DK) 12,5 0,054 0,77 0 Odoliograph Wallon(B) 12,9 0,113 0,729 0 Odoliograph CRR(B) 20,5 0,113 0,746 0 SCRIM Flemish(B) 20,5 0,049 0,967 0 SCRIM CEDEX(E) 20,5 0,019 0,813 0 SCRIM MOPT(E) 20,5 0,032 0,873 0 SCRIM SRM(D) 20,5 0,017 0,85 0
SCRIM GEOCISA(E) 20,5 0,021 0,928 0 SCRIM(F) 20,5 -0,006 0,862 0 SUMMS(I) 20,5 0,002 0,987 0
SCRIMTEX(UK) 17,1 0,033 0,872 0 Pneus com ranhuras
Roda Bloqueada
Stuttgarter Reibunsgsmesser(CH) 60 0,022 0,05 0,082 Skiddometer(CH) 60 0,026 0,504 0,099
Stuttgarter Reibunsgsmesser(A) 60 -0,072 0,767 0,086 ASTM E-274(USA) 65 -0,023 0,607 0,098 Friction Tester(PL) 60 -0,025 0,807 0,068
Roda Parcialmente Bloqueada
Stuttgarter Reibunsgsmesser(CH) 12 0,141 0,323 0,074 Skiddometer(CH) 12 0,3 0,918 -0,014
BV-11(S) 12 0,04 0,856 -0,016 Stuttgarter Reibunsgsmesser(CH) 12 0,02 0,867 -0,006
Equipamentos com sapatas
Estáticos
DF Tester – 60km/h(J) 60 -0,034 0,771 0 DF Tester – 20km/h(J) 20 0,081 0,732 0
Pêndulo Britânico BPT(USA) 10 0,056 0,008 0 Pêndulo Britânico SRT(CH) 10 0,044 0,01 0
SILVA (2008) utilizou combinação dos parâmetros de macrotextura e microtextura para
o cálculo do IFI na pista do aeroporto internacional de Brasília, sendo que desta maneira
comprovou que as condições de aderência pneu-pavimento (atrito) de trechos que foram
desemborrachados apresentaram medidas de IFI três vezes superior quando comparado ao
64
trecho na condição emborrachada.
FIG. 2.13 – Significado das distintas zonas de diagrama de atrito x valor da textura (sem escala) (Adaptado de WAMBOLD et al. 1995 apud LUGÃO, 2008)
KAVURI (2008) analisou o banco de dados da NASA Wallops Tire/Friction Workshop
onde foram analisadas duas diferentes velocidades de ensaio, 65 e 95km/h e dois tipos de
equipamentos o Dynamic Friction Tester (DFT) e os Continuous Friction Measuring
Equipament (CFME). O DFT atualmente é o principal equipamento para medição de atrito
utilizado pela NASA, e o DFT a 20 km/h é utilizado para padronização de atritos no lugar do
Pêndulo Britânico (BPN). Em suas conclusões obteve-se que o atrito harmonizado pelo
método do IFI para as velocidades analisadas, diferiram para todos os CFME, e concluiu-se
que as constantes A e B variam com a velocidade de teste. Essas constantes levam a um valor
F60 único, causando uma incerteza no valor real de atrito da superfície, porém essa incerteza
pode ser tratada utilizando-se A e B como variáveis aleatórias e predizendo assim F60 como
variável aleatória dentro de certo nível de confiança.
65
3 STONE MATRIX ASPHALT - SMA
3.1. DESCRIÇÃO E HISTÓRICO DO SMA
Por mais de duas décadas, o Stone Matrix Asphalt (SMA), que na Europa é conhecido por
Stone Mastic Asphalt, onde a sigla permanece a mesma, a mistura tem obtido um crescimento
notável dentro do mercado mundial de pavimentação asfáltica. (BLAZEJOWSKI, 2010).
Devido às suas características de desempenho, vem se popularizando no meio rodoviário e
aeroportuário, tendo em vista a existência de novas e melhores soluções. Em português pode
ser traduzido como matriz pétrea asfáltica, porém a denominação pela sigla original (SMA)
internacionaliza a terminologia da mistura. (BERNUCCI et al., 2007)
A mistura asfáltica hoje conhecida pela sigla SMA, originalmente foi chamada de
Splittmastixasphalt na Alemanha, foi concebida na década de 60, tendo como inventor o
engenheiro alemão Dr. Zichner, que era gerente do Laboratório Central de Construções
Rodoviárias de Strabag Bau AG. Originou-se numa tentativa de criar uma mistura asfáltica
que resolvesse os problemas no pavimento asfáltico causado pelos pneus com pregos, muito
usados nos países de clima frio, devido à precipitação de neve. Na época, eram usados na
Alemanha como camada de rolamento a mistura chamada de Gussasphalt, que pode ser
traduzido como asfalto mástique, e um concreto asfáltico com baixo teor de agregado graúdo,
porém estas misturas tinham um desgaste muito rápido aos pneus com pregos. Desta maneira
os principais componentes das misturas, mástique e agregados finos, não eram
suficientemente fortes para prover a vida útil desejada para o revestimento asfáltico. Assim,
devido ao elevado custo de manutenção e restauração das rodovias alemãs na época, criou-se
forte demanda por uma nova mistura asfáltica, mais forte, que suportaria o tráfego de pneus
com pregos.
Segundo (BLAZEJOWSKI, 2010), Dr. Zichner acreditava que o agregado graúdo era
mais durável quanto ao esmagamento, o que garantiria uma resistência maior à camada de
rolamento. Desta maneira, ele tinha mais componentes para preparar as misturas com maior
resistência aos pregos dos pneus, e considerando que um elevado teor de mástique e ligante
produzem uma mistura com maior vida útil. Sendo assim, a ideia do SMA seria criar um forte
esqueleto de agregados, sendo de agregados graúdos e preencher os espaços entre os grãos por
66
um mástique.
As tentativas iniciais para o projeto da nova mistura consistiu em espalhar agregado
graúdo de boa qualidade na proporção de 28 a 35 kg/m² sobre uma camada de mástique
quente na proporção de 12 a 15 kg de mástique por metro quadrado e depois compactar a
superfície com um rolo liso de rodas. A proporção de mástique e agregados graúdos ficaram
na ordem de 30:70. Deste experimento, pode-se então propor a produção da mistura em larga
escala, conforme a TAB. 3.1:
TAB. 3.1 – Componentes do tratamento SMA
Componente Tamanho / Tipo Proporção (m/m)
Agregado graúdo 5/8 mm 70 %
Areia britada 0,09 / 2 mm 12 %
Fíler < 0,09 mm 10,5 %
Cimento Asfáltico B80(B65) 7,5%
Fonte: (RETTANMAIER, 2009a)
Nota-se que existe uma descontinuidade no tamanho dos agregados, neste caso faltando
materiais entre as peneiras 2 e 5mm ou 2/5 mm, descaracterizando uma mistura densa comum
à época e sim caracterizando uma mistura chamada descontínua ou mais comumente
conhecida como gap grading.
Porém este tipo de mistura não pode ser produzida, transportada e lançada da forma
tradicional, devido ao escorrimento do betume, pela alta taxa utilizada na mistura. Com a
experiência da engenharia hidráulica da época foi utilizado fibras de asbesto (amianto) para
inibir o escoamento do ligante. Desta maneira foram testadas taxas de 1,0%, depois 0,5-0,7 %
de fibras de amianto classe 7M para evitar este problema.
Solucionado o problema do escorrimento com o uso do estabilizador, a mistura pode
então ser então facilmente transportada, lançada e compactada com os equipamentos
tradicionais. Em 1968, o Dr. Zichner criou duas misturas: (ZICHNER, 1972 apud
BLAZEJOWSKI, 2010)
MASTIMAC – Mistura utilizada em camadas de 2-3 cm de espessura;
MASTIPHALT – Mistura utilizada para camadas com mais de 3 cm de espessura;
Logo, foram pavimentados trechos usando a mistura MASTIMAC em rodovias internas,
com usinas asfálticas ao longo da Strabag/Deutag Consortium, ganhando experiência em
todas etapas de pavimentação. Desta maneira, em julho de 1968, as primeiras rodovias
públicas foram pavimentadas com a mistura MASTIMAC, em Wilhelmshaven, Alemanha. A
FIG. 3.
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68
países escandinavos, pelo fato do uso de pneus com pregos para a neve, foram os primeiros a
testar o SMA. Na Suécia foram pavimentados trechos testes em 1974 pela Associação
Europeia de Pavimentos Asfálticos (EAPA) . Na Polônia, apesar da cortina de ferro, foi
permitido executar o primeiro trecho em 1969, com bons resultados e que levaram a
publicação de normatização (ZN-71/MK-CZDP-3) que foi colocada em prática em 1971.
Após a publicação na Alemanha da norma técnica para SMA (ZTV bit-StB 84), a mistura
se popularizou e vários países europeus iniciaram a testar a mistura SMA. Atualmente,
segundo BLAZEJOWSKI (2010) vários os países europeus utilizam o SMA, ou como a
França, nacionalizaram misturas similares ao SMA. Desde 1968, somente na Alemanha, já
foram pavimentados mais de 200 milhões de metros quadrados de SMA (EAPA, 2003res).
O maior crescimento da mistura SMA se deu por volta dos anos de 1990, fora da Europa,
quando a mistura se popularizou nos Estados Unidos, com pesquisa e desenvolvimento de
normas americanas de mistura SMA (AASHTO MP82 e AASHTO PP41). Nos Estados
Unidos seu uso teve início em 1991, com uma seção teste no Estado da Geórgia. O uso mais
extenso do SMA em rodovias é progressivo, ocorrendo deste então, testes com pistas
experimentais que confirmam o sucesso da mistura. BROWN et al. (1997 apud CAMPBELL,
1999) indica que o SMA tem sido usado nos seguintes estados dos Estados Unidos: Alasca,
Arkansas, Califórnia, Colorado, Geórgia, Illinois, Kansas, Maryland, Michigan, Missouri,
Nebraska, New Jersey, North Carolina, Ohio, Texas, Virgínia, Wisconsin e Wyoming. Com
isso levando outros países a utilizarem a mistura SMA como Austrália, Nova Zelândia e
China. (BLAZEJOWSKI, 2010). Outros países nos quais a adaptação ao SMA foi bem
sucedida foram: Inglaterra, China, Austrália, Nova Zelândia e África do Sul.
Em muitos países europeus (Alemanha, Bélgica, Holanda, Noruega e Suécia), o SMA
tornou-se uma das soluções de revestimento de resistência à deformação permanente em altas
temperaturas do pavimento, com carga de tráfego crescente, as pressões dos pneus, o número
de veículos pesados. (VAN DE VEN, et al. (sem ano) apud CAMPBELL,1999). Em Portugal,
o SMA é utilizado desde 1994, onde já há dois tipos de misturas betuminosas do tipo SMA: o
Betão Betuminoso Rugoso e Microbetão Rugoso.
No mundo atualmente existem resumidamente, segundo (BLAZEJOWSKI, 2010), duas
tendências consideradas de executar um projeto de mistura e granulometria da mistura SMA:
O método Alemão e de outros que seguem diretamente ou indiretamente as
diretrizes do método, com base na observação e experiência da tecnologia SMA.
Método Americano e Holandês, com base na pesquisa e desenvolvimento
69
contínuo de novos meios de projetos SMA;
Segundo NASCIMENTO H. e REIS R. (2003 apud GONZAGA, 2009), quando avaliado
pelo critério custo-benefício, o SMA é uma das técnicas mais promissoras em função de sua
durabilidade, segurança e baixos custos de manutenção associados. Não há no Brasil, registro
de execução de revestimento em SMA aplicados em aeroportos.
O SMA é recomendado para aplicação em pavimentos como camada de rolamento ou de
ligação. Devido à graduação e alta concentração de agregados graúdos, tem-se macrotextura
superficialmente rugosa, formando pequenos “canais” entre os agregados graúdos,
responsáveis por uma eficiente drenabilidade superficial e aumento de aderência pneu-
pavimento em dias de chuva.
Segundo CAMPBELL (1999), até a data de sua publicação, havia cerca de 25 países
utilizando SMA em rodovias, dos quais 15 também utilizaram em pistas aeroportuárias, com
boas avaliações posteriores. Afirma que um projeto de SMA bem projetado e produzido tem
excelentes qualidades, como: (a) o seu esqueleto pétreo que possui alto atrito interno,
proporcionando boa resistência ao cisalhamento, (b) o alto teor de CAP, que proporciona boa
durabilidade e boa resistência ao trincamento, (c) granulometria com alta taxa de agregado
graúdo, de 3 a 4 vezes o CA convencional dando resistência as cargas e (d) uma superfície
mais rugosa que o CA convencional que assegura boa resistência a derrapagem e menor
reflexão de luz.
3.2. VANTAGENS E DESVANTAGENS DA MISTURA SMA
A mistura SMA tem como principais características positivas (MOURÃO, 2003;
BLAZEJOWSKI, 2010):
Boa estabilidade a elevadas temperaturas – devido ao melhor atrito interno gerado
pelo esqueleto mineral entre os agregados;
Boa flexibilidade a baixas temperaturas – devido ao mástique rico em ligante,
proporcionando melhores propriedades em relação as misturas tradicionais com
relação a trincas térmicas;
Elevada resistência ao desgaste – é uma mistura pouco permeável devido ao baixo
índice de vazios, que também tem satisfatória resistência ao envelhecimento,
70
baixa sensibilidade à umidade e alta durabilidade;
Elevada adesividade entre os agregados minerais e ligante – devido a elevada
quantidade de fíler e as fibras estabilizantes, que tem a função de estabilizar a
mistura, engrossando o filme de ligante e melhorando a adesividade
agregado/ligante;
Boa resistência a derrapagem e redução do efeito “spray” gerado pelo tráfego em
pistas molhadas, promovendo boa visibilidade – devido a boa macrotextura
formada pela agregado graúdo e o mástique na superfície do pavimento;
Boas propriedades sonoras, reduzindo o nível de ruído – devido às propriedades
da textura superficial da mistura;
Entretanto, apesar das características positivas mencionadas, a mistura SMA possui
características negativas entre elas pode-se citar (BLAZEJOWSKI, 2010):
Baixa resistência à derrapagem inicial – devido ao fino filme de asfalto sobre os
agregados na superfície, ao menos que se realize aplicação de “gritting”, que
consiste na aplicação de uma taxa de areia graduada sobre o pavimento durante a
segunda passagem do rolo na compactação.
Custo inicial maior, se comparado às misturas densas tradicionais – devido ao
elevado teor de betume ( >6%), fíler (~10%) e fibra estabilizante, mas devido a
maior vida de serviço, o custo benefício o torna viável;
Risco de aparecimento de diferentes tipos de exsudação – devido a erros ou
variações do projeto, produção e lançamento da mistura.
Com base em dados experimentais, (REIS et al., 2001), a mistura SMA tem se mostrado
como um revestimento de alto desempenho estrutural e funcional, embora tenham havido
alguns insucessos, eles estão correlacionados em geral a falhas executivas associadas à
segregação e a exsudação, que podem ser contornados com um controle apropriado dos
agregados, faixa do projeto, teor de ligante, fibras e controle nas temperaturas de usinagem e
compactação.
Quanto à redução de nível de ruído, segundo NAPA (2002), estudos realizados na
Alemanha quanto a redução de 2,5 dB(A) no nível de ruído, quando comparado uma mistura
densa tradicional com uma mistura SMA. Outro estudo na Itália, mostra a redução de 7dB(A)
no nível de ruído a 110km/h, quando comparado uma mistura SMA 15mm TMN com uma
mistura densa 15mm TMN. Há outros estudos no mundo que foram comentados pelo mesmo
71
autor mostrando a diminuição do nível de ruído proporcionada pelo SMA, independente do
tipo do tamanho máximo nominal da mistura.
GOMES e FÉLIX (2010), analisaram e compararam dados referentes aos níveis de ruído
emitidos por diversos tipos de pavimentos em rodovias na Austrália, e dentre as misturas
testadas, o SMA emitiu o menor nível de pressão sonora, seguido pelo Concreto Asfáltico de
Graduação Aberta recém-executado (CPA).
Devido às características positivas da mistura SMA, atualmente ela tem sido usada nas
seguintes aplicações (BERNUCCI et al., 2007):
vias com alta frequência de caminhões;
interseções;
áreas de carregamento e descarregamento de cargas;
rampas, pontes, paradas de ônibus, faixa de ônibus;
pistas de aeroporto;
estacionamentos;
portos.
Na Europa tem sido bem aceito o uso mistura SMA de tamanho máximo nominal (TMN)
da mistura de 5 a 8mm de camadas delgadas (20-30mm) para renovação da camada
superficial para melhoria do atrito e manutenção das rodovias existentes (NAPA, 2002).
Na Holanda, uma mistura SMA de TMN 11mm e espessura de 40mm, foi utilizada em
um terminal rodoviário de containers, provendo garantia de 3 anos (NAPA, 2002).
Segundo CAMPBELL (1999) uma mistura SMA tem uma macrotextura grossa que leva a
um maior grau de envelhecimento nos seus 10 mm da superfície de rolamento. No entanto, o
maior teor de ligante na mistura SMA reduz este efeito negativo. Um maior enrijecimento
pode ser observado na mistura SMA em comparação com o padrão de concreto asfáltico. No
entanto, como o filme aglutinante da mistura SMA é muito mais espesso, as características de
longo prazo podem ser no mesmo nível para essas duas misturas.
PROWELL et al., (2010), em seu estudo que comparou a mistura SMA com um CA
convencional utilizado em aeroportos no Estados Unidos (P401), analisou em laboratório a
suscetibilidade a deformação permanente, dano a umidade, reflexão de trincas, resistência ao
derramamento de combustível e suscetibilidade ao degelo. E com estes ensaios propôs a TAB.
3.2, que resumo suas observações quando a comparação das duas misturas, informando que a
mistura SMA tem desempenho semelhante ao CA convencional (P401) em termos de
deformação permanente e resistência ao degelo, e que o SMA é superior em todas outras
72
propriedades, particularmente na resistência a formação de trincas.
TAB. 3.2 - Resumo de comparações entre SMA e CA Convl (P401) - PROWELL et al., (2010).
Propriedade Desempenho do SMA
menor que o CA Convl (P401)
Desempenho do SMA similar ao o CA Convl.(P401)
SMA com melhor desempenho que o CA
Conv. (P401) Deformação
Permanente (Hamburg Test)
- x (1) x (2)
Dano por umidade (Hamburg Test)
- - x
Craqueamento (Test Method Tex-248-
F a 25ºC) - - x
Resistência ao combustível (CITGO
Fuel Test) - - x
Resistencia ao degelo (Immersion Tensile
Test) - x
Textura
- - x (2)
Obs.: (1) Baseado em ensaios de laboratório do estudo.
(2) Baseado na revisão da literatura ou em desempenho em campo.
3.3. CONSIDERAÇÕES DE CUSTOS
Segundo BLAZEJOWSKI (2010) na maioria dos países as misturas SMA têm custos
mais altos em comparação com as misturas convencionais de concreto asfáltico. Os maiores
custos iniciais resultam dos seguintes itens:
Maior teor de ligante ou ligante modificado;
Maiores quantidades de fíler;
Maior quantidade de agregados graúdos;
Uso de estabilizador (em geral, fibras);
Produção em altas temperaturas e
Menores produção em usina.
O custo varia para cada país, podendo variar entre 20 -30%, entretanto, esta diferença de
preços é aceita por administradoras rodoviárias, devido a sua vida útil, que pode variar de 15-
20 anos, o que varia para cada país, pois há países onde a experiência do SMA não chegou a
73
15 anos ainda. Assume-se que o elevado custo inicial da mistura SMA é compensada pela sua
durabilidade e baixo custo de manutenção.
Segundo CAMPBELL (1999), nos trechos experimentais do Aeroporto de Cairns
(Austrália), os custos na época ficaram na ordem de 20% a mais que o CA convencional,
sendo que o SMA teve o custo de $157/tonelada colocado e o CA convencional de
$134/tonelada colocada, que foi mensurada para 3000 t de CA convencional e 200 t de SMA,
o que já inclui um produto utilizado para proteger o pavimento contra derramamento de
combustível, o que no SMA foi utilizado em dobro devido a sua elevada macrotextura, sendo
que este produto não foi especificado pelo autor.
3.4. MISTURAS ASFÁLTICAS A QUENTE
As misturas asfálticas a quente consistem basicamente na mistura de agregados minerais,
cimento asfáltico e ar, em proporções projetadas para que a mistura tenha propriedades
adequadas e com bom desempenho, que consistem em três principais aspectos: deformação
permanente, trincas por fadiga e trincas provocadas por baixas temperaturas (TAM, 2006).
De acordo com a United States Army Corps of Engineers (USACE, 2000), o termo
concreto asfáltico a quente, em inglês HMA (hot-mix asphalt), é utilizado para incluir
diferentes tipos de misturas de agregados e cimento asfáltico. Comumente as graduações são
dividas em três tipos de misturas: graduação densa, graduação aberta e graduação
descontínua. Dentre estas graduações as misturas densas podem ser divididas em graduação
contínua ou convencional, mistura tipo large-stone, e misturas tipo areia asfalto. As misturas
de graduação aberta incluem as divisões de camada aberta de rolamento (open-graded friction
course) e misturas drenantes como Concreto Poroso Asfáltico – CPA. As misturas
descontínuas englobam as misturas descontínuas comuns e o Stone Mastic Asphalt (SMA). Na
TAB. 3.3 são apresentadas as divisões de cada tipo de graduação:
74
TAB. 3.3 - Tipos de Graduação (Adaptado USACE, 2000) Densa Aberta Descontínua
Convencional – tamanho nominal máximo entre 12,5 e 19mm
Concreto Poroso Asfáltico
Misturas descontínuas convencionais
Large-stone - tamanho nominal máximo entre 25 e 37,5mm
Base permeável tratada com asfalto
Stone Matrix Asphalt (SMA)
Areia Asfalto - tamanho nominal máximo menor que 9,5mm
Misturas Asfálticas Drenantes
Gap-graded
A FIG. 3.2 mostra em gráficos exemplos de cada um dos tipos de graduações destas
misturas asfálticas a quente.
As principais características básicas destes principais tipos de graduação de misturas são
as seguintes: (BERNUCCI et al., 2007; USACE, 2000):
Graduação densa: curva granulométrica continua e bem-graduada,
proporcionando um esqueleto mineral com poucos vazios, permitindo os
agregados de dimensões menores preencham os vazios deixados pelos maiores;
Graduação aberta: curva granulométrica uniforme com agregados quase
exclusivamente de um mesmo tamanho, proporcionando um esqueleto mineral
com elevado número de vazios interconectados, com pouco material fino passante
na peneira #200 (0,075mm), com isso não preenchendo totalmente os vazios entre
as partículas maiores, com o objetivo de deixar a mistura drenante, com um
elevado volume de vazios com ar. A produção é similar às misturas densas, sendo
que maior diferença está na temperatura de mistura, a qual é reduzida para evitar
escorrimento durante armazenamento temporário e durante o transporte.
Atualmente usam-se polímeros e fibras para reduzir o escorrimento e aumentar a
durabilidade das misturas abertas. Outra diferença está na compactação das
misturas na pista que geralmente exige menos energia que misturas densas
convencionais.
FIG. 3.2 - Exemploo de graduaç
75
ções das mistturas asfálticas (USACE,
, 2000).
76
Graduação descontínua: curva granulométrica com proporcionamento dos grãos
de maiores dimensões em quantidade dominante em relação aos grãos de
dimensões intermediárias, completados com grande quantidade de finos, de forma
a ter uma curva descontínua em certas peneiras, com o objetivo de tornar o
esqueleto mineral mais resistente à deformação permanente com o maior número
de contatos entre os agregados graúdos. Quanto à produção se difere das misturas
densas, pelo menos misturas SMA, pela quantidade significativa adição de fíler ao
agregado, passante na peneira #200, na ordem de 8 a 12% em peso, devendo em
geral ter um sistema dosador adicional, para alimentar a usina. Como todas as
misturas descontínuas, a temperatura deve ser cuidadosamente controlada, para
prevenir escorrimento do ligante, durante as etapas de usinagem e transporte, para
tal, usualmente utilizam-se fibras e polímeros aditivos.
No Brasil, em se tratando de misturas asfálticas a quente, as mais utilizadas são as de
graduação densa, comumente denominada de concreto asfáltico denso ou somente concreto
asfáltico (CA), são muito resistentes em todos os aspectos, desde que adequadamente
selecionados os materiais e dosados convenientemente. Suas propriedades são muito sensíveis
à variação do teor de ligante asfáltico (UFRJ-COPPE, 2010).
VASCONCELLOS (2004) comenta sobre ambiguidades em relação à nomenclaturas
adotadas para caracterização das misturas asfálticas, e dá como exemplo: aberta x fechada,
densa x porosa, contínua x descontínua, sendo que as características não devem excluir umas
as outras. No Brasil utilizam-se comumente as misturas asfálticas densas e contínuas, e pode-
se ter como outro exemplo o CPA, é uma mistura aberta e descontínua.
Segundo BERNUCCI et al., (2007), o concreto asfáltico denso (CA) pode ser do tipo
convencional ou especial quanto ao ligante asfáltico, com asfalto modificado por polímero,
com asfalto-borracha ou com asfalto duro, misturas de módulo elevado (enrobé à module
élevé – EME).
Os concretos asfálticos devido ao seu arranjo bem-graduado de suas partículas, a
quantidade de ligante requerida para cobrir as mesmas e preencher os vazios não elevada, pois
a mistura deve contar em geral de 3 a 5% de vazios para camadas de rolamento e de 4 a 6%
para camadas intermediárias ou de ligação, isto podendo variar em dependência da forma do
agregados, massa específica, tipo e viscosidade do ligante (BERNUCCI et al., 2007).
O Departamento Nacional de Infraestrutura Terrestre (DNIT) e a Diretoria de Engenharia
77
da Aeronáutica (DIRENG) são os principais órgãos federais brasileiros de referência em
estudos rodoviários e aeronáuticos, respectivamente. O DNIT utiliza as metodologias usadas
para o projeto de pavimentos rodoviários nas normas AASTHO (American Association of
State Highway and Transportation Officials) e USACE (U.S. Army Corps of Engineers),
enquanto a DIRENG utiliza normas e circulares da FAA (Federal Aviation Administration)
para pavimentos aeroportuários (BANDEIRA et al., 2008).
O DNIT e a DIRENG preconizam, em geral, graduações densas e contínuas em suas
especificações. A norma do DNIT para concretos asfálticos rodoviários é a DNIT 031/2004 –
ES, ao qual especifica três faixas granulométricas, faixa A, B e C. A DIRENG pela sua
especificação DIRENG 04.05.610/2002, define quatro faixas granulométricas numeradas de 1
a 4. A FIG. 3.3 mostra as faixas do DNIT e DIRENG.
Dentre as referências da norma DIRENG, está a norma americana da Federal Aviation
Administration (FAA), AC 150.5370-10A. As faixas granulométricas da DIRENG são
similares ao do capítulo P-401 da respectiva norma da FAA. A respectiva norma, atualmente
está na sua quinta atualização (AC 150.5370-10E), datada de 2009, porém as faixas
granulométricas das misturas permaneceram inalteradas.
VASCONCELLOS (2004) comenta que as misturas asfálticas são classificadas como
densas e contínuas quando essas apresentam baixos valores de volume de vazios (geralmente
em torno de 4%) e uma distribuição granulométrica contando com todas as frações de
agregados de forma semelhante, respectivamente.
Segundo a USACE(2000) em termos de permeabilidade, as misturas descontínuas são
semelhantes as de graduação densa, pois fornecem camadas impermeáveis quando
devidamente compactadas.
Segundo MOURÃO (2003), a descontinuidade da curva granulométrica é a principal
diferença entre a mistura asfáltica SMA e o Concreto Asfáltico, proporcionando ao SMA
maior valor de vazios no agregado mineral (VAM), e seu aspecto rugoso assemelha-se ao
aspecto de uma camada porosa de atrito (CPA), bem como a formação do esqueleto mineral
que dá resistência a mistura.
SOU
revisão
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FIG. 3.5 – Transferência de carga pelas partículas do esqueleto pétreo
Fonte: (BLAZEJOWSKI, 2010)
A formação do esqueleto pétreo se dá com o processo de compactação de uma mistura
onde os grãos são forçados a formar a estrutura desejada pelo contato direto entre eles, porém
uma compactação adicional poderá ser danosa ao esqueleto pétreo, pois a mistura poderá ter a
quebra dos grãos e danificar a distribuição das cargas. Porém, segundo VAN DE VEN et al.
(2003 apud BLAZEJOWSKI, 2010) o contato 100% pedra-a-pedra não é real após um SMA
recentemente compactado, pois os grãos estão separados por uma fina camada de grãos
miúdos, fíler e um filme fino de ligante asfáltico, e que um arranjo final dos grão somente se
dará através da influência do tráfego e da temperatura da camada, onde pequenas partículas
(areia e fíler) poderão quebrar ou se deslocar, diminuindo assim os vazios da mistura. Segundo BLAZEJOWSKI (2010), quanto melhor o agregado menor é a tendência de
ocorrer deformação da estrutura, e mesmo que o ligante seja suscetível a deformação
permanente devido ao aumento da temperatura do pavimento, não necessariamente a estrutura
irá se deformar. Em um esqueleto de agregados mais fracos, maior é o papel do mástique, e
maiores são as razões para reforçar o mástique com polímeros e fibras especiais.
A formação do esqueleto do pétreo pode variar conforme o método de dimensionamento
utilizado, tendo em vista pequenas mudanças de conceitos. No método alemão de
dimensionamento em que o esqueleto pétreo do SMA tem sua composição com base na longa
observação e experiência, a definição deste esqueleto pétreo é verificada pelo cumprimento
das observações dos dados da TAB. 3.4 que específica para cada tipo de mistura as
porcentagens de cada tipo de material. A metodologia utiliza todos os agregados graúdos
acima de 2 mm (BLAZEJOWSKI, 2010).
82
TAB. 3.4- Proporção de Pesos para as frações de Agregado Graúdo para Misturas
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Fonte: Adaptado de BLAZEJOWSKI (2010)
A metodologia utilizada nos Estados Unidos para construção do esqueleto pétreo do
SMA é com base no controle pedra-a-pedra ou na descontinuidade real da granulometria.
Desta maneira faz-se necessário determinar o nível de graduação descontínua para o qual os
grãos ativos não estão ao lado dos grãos passivos. A metodologia prescreve que o agregado
deve atender a limites de tamanhos máximos de grãos, isto pelo fato de discretizar os
agregados como esferas perfeitas, o que funciona somente na teoria, pois em uma mistura real
isso não é possível. Teoricamente, para uma mistura TMN 0/12mm os grãos ativos deveriam
ser 8/12mm e depois somente utilizar grãos 0/5mm, havendo assim uma descontinuidade real
nas peneiras 5/8mm. Esta mistura criaria um forte esqueleto pétreo, porém ocorreriam
problemas sérios como a dificuldade de aplicação, de compactação e uma mistura com muitos
vazios, o que justifica a necessidade de outra fração graúda complementar. Assim, a fração
5/8 mm é também ativa e deve entrar na composição do granulometria da mistura, e
promovendo a descontinuidade nas peneiras 2/5mm.
A evolução dos requisitos da graduação de misturas SMA pode ser observada pelos tipos
de graduações utilizadas nos Estados Unidos. A FIG. 3.6 mostra as granulometrias de alguns
órgãos daquele governo, sendo eles a NAPA, AASHTO e AAPTP.
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formado pela porção de agregado passando na peneira de abertura 2,36 mm, estabilizador e
cimento asfáltico. Como tem natureza mais grossa, os testes no mástique podem ser feitos
similarmente como uma mistura. O mástique fino é a fração que passa na peneira de abertura
0,075 mm, tipicamente composta de fíler, estabilizador e cimento asfáltico. Por ser de
natureza fina pode ser testado como se fosse um ligante asfáltico.
As funções do mástique nas misturas SMA, segundo BLAZEJOWSKI (2010) são:
Fazer a ligação entre os grãos do agregado graúdo (esqueleto pétreo);
Lubrificar o agregado graúdo durante a compactação para permitir uma adequada
estrutura pétrea no pavimento;
Selar a camada, preenchendo os vazios na estrutura compactada, promovendo
aumento da durabilidade e resistência a umidade ou contaminantes;
Suportar as tensões causadas pelo carregamento e temperatura;
Segundo BARDINI et al., (2010) para se avaliar a influência no comportamento do
mástique nas misturas asfálticas, em geral caracterizam-se o fíler, a relação fíler-ligante
asfáltico e o tipo de ligação entre o fíler e o ligante asfáltico. Essas relações indicam que o
mástique, e seus componentes tem influência significativa no comportamento das misturas
asfálticas. O mástique forma uma matriz com comportamento viscoplástico que envolve os
outros agregados mais grossos e os mantêm ligados. Desta maneira os ensaios sobre o
mástique permitem a previsão das propriedades das misturas asfálticas em um nível
microestrutural.
3.5.1.2. LIGANTE ASFÁLTICO
De acordo com a American Society for Testing Materials – ASTM , o asfalto é um
material cimentício marrom escuro ou preto ao qual seus constituintes principais são betumes,
e podem ocorrer na natureza ou obtidos do processo de destilação do petróleo. Segundo IA
(2010) o asfalto é um líquido viscoso ou sólido que consiste essencialmente de
hidrocarbonetos e seus derivados, ao qual é solúvel em dissulfeto de carbono. Em geral, é um
material não volátil na temperatura ambiente na forma sólida e que com o aumento da
temperatura vai amolecendo gradualmente, até a fase viscosa e líquida.
Seu uso intensivo na pavimentação está associado a suas características de proporcionar
85
uma forte união entre os agregados, permitindo uma flexibilidade controlada, ser
impermeabilizante, resistente a ação da maioria dos ácidos, álcalis e sais, e a possibilidade
do uso aquecido ou emulsionado formando inúmeros tipos de esqueleto mineral, com ou sem
aditivos (BERNUCCI et al., 2007).
Os asfaltos modificados são uma classe especial de ligantes que receberam em sua
composição um ou mais compostos que alteram as suas propriedades reológicas. Esses
modificadores podem ser minerais, compostos químicos, pó de borracha ou ainda polímeros
elastoméricos, tais como o SBS, SBR, EVA etc. Essas modificações visam conferir a estes
asfaltos propriedades melhoradas em relação ao asfalto convencional, tais como diminuição
das deformações plásticas a alta temperatura, aumento da resistência ao envelhecimento,
aumento da vida de fadiga, aumento da flexibilidade e elasticidade (quando elastômeros estão
presentes), maior resistência a trincamentos por fadiga que redundam em redução de
manutenção e aumento da durabilidade do pavimento (BETUNEL, 2011).
3.5.1.3. AGREGADO MIÚDO
O agregado miúdo tem a função de preencher os vazios entre as partículas do agregado
graúdo e facilitar o intertravamento, são os grãos passivos da mistura SMA. Todavia, devem
ter uma superfície suficientemente rugosa para evitar o enfraquecimento da mistura, como por
exemplo utilizando-se areia ou cascalho como agregado miúdo, que tem superfícies mais lisas
que dos agregados britados. (BLAZEJOWSKI, 2010)
A angularidade é a característica que descreve a propriedade dos agregados finos em
termos de atrito entre as suas partículas que propicia resistência à deformação permanente
(BERNUCCI et al., 2007). O método para teste da angularidade é realizado segundo o método
ASTM C 1252 ou AASHTO T 304 Método A, que estabelecem um valor de angularidade no
agregado miúdo ou fine aggregate angularity (FAA) no valor mínimo ou igual a 45%. É
definida pela porcentagem de vazios de ar presentes em agregados com tamanhos de
partículas menores de 2,36mm, em uma condição de estado solto. Existem outros métodos
de medição da angularidade, por exemplo: EN 933-6 e ASTM D3398.
3.5.1.4. MATERIAL DE ENCHIMENTO (FÍLER)
86
Por definição da norma ASTM D 242-04, o fíler mineral é composto por materiais
minerais finamente divididos passando pelo menos 70% na peneira 75μm (No. 200) de
abertura de malha quadrada, como pó de rocha, poeira de escória, cal hidratada, cimento
Portland, cinzas volantes, ou outra matéria mineral adequada. É necessário em quase todos os
casos que o Índice de Plasticidade seja menor ou igual a 4, e no decorrer do uso, deve ser
suficientemente seco para fluir livremente e ser essencialmente livre de grânulos.
O fíler ou material de enchimento das misturas representam de 8 a 13% do total da
mistura em peso, sendo uma quantidade significante, não podendo desta forma, ser
menosprezado e subestimado em suas propriedades.
Os fíleres geram significante influência nas misturas asfálticas podendo citar as seguintes
BLAZEJOWSKI (2010):
Grãos de fíler menores do que o filme de ligante em agregados podem se
comportar como um transportador (extensor aglutinante); o fíler muito fino faz
com que a mistura se comporte como se não houvesse ligante presente, o que
pode resultar em problemas como a perda de estabilidade, deformação de trilha de
roda e exsudação.
Grãos de fíler maiores que o filme de ligante em agregados comportam-se como
um agregado de enchimento;
Um excesso de fíler leva ao enrijecimento do mástique e um aumento na
suscetibilidade as trincas de fadiga (cracking);
Determinados fíleres aumentam a durabilidade da mistura quanto ao efeito de
suscetibilidade à umidade;
Uma proporção adequada entre fíler e ligante, combinada com as propriedades
individuais, tem uma influência na mistura SMA com relação à trabalhabilidade e
na sua densidade final, devido a compactação.
SANTANA, (1995 apud MOURÃO, 2003), descreve o fíler ou material de enchimento
como um material que é adicionado à mistura asfáltica para melhorar seu desempenho
reológico, mecânico, térmico e de sensibilidade a água, e devendo obedecer as especificações
próprias como granulometria e índice de plasticidade.
Para conhecer o comportamento de uma fração de enchimento em uma dada mistura
todos os grãos passantes na peneira especificada em uma mistura mineral final devem ser
separados e testados, independentemente da sua origem. Se apenas o teste do fíler
87
acrescentado for realizado, os resultados não mostrarão a influência da fração de enchimento
inteira sobre as propriedades da mistura (BLAZEJOWSKI, 2010).
Segundo MOTTA e LEITE, (2000 apud BERNUCCI et al., 2007) o material passante na
peneira de n° 200 vem sendo designado como pó (dust em inglês) para distinguir da definição
do fíler tradicionalmente utilizada pela ASTM e DNIT. A distinção relaciona-se à possível
incorporação de parcela de finos no ligante em uma mistura asfáltica. Explica que quando a
porcentagem de pó aumenta, reduzem-se os vazios do esqueleto mineral e aumenta-se a
trabalhabilidade da mistura asfáltica até certo ponto. Acima de um determinado teor, o pó
começa a prejudicar a trabalhabilidade bem como a estabilidade do esqueleto mineral,
diminuindo os contatos entre as partículas grossas, alterando também a capacidade de
compactação da mistura. Se a maior parte do pó tiver partículas maiores que 0,040mm, elas
vão atuar como material de preenchimento dos vazios do esqueleto mineral. As partículas
menores do que 0,020mm atuarão no ligante asfáltico, incorporando-se a este e compondo um
filme de ligante, denominado mástique, que envolverá as partículas maiores de agregado.
SANTANA, 1995 (apud MOURAO, 2003), faz distinção entre os pós-minerais em uma
mistura asfáltica, distinguindo os fíleres por naturais e comerciais ou artificiais. O fíler
natural é proveniente do agregado miúdo e graúdo em uma mistura asfáltica, isto quando
existir, e pode ser insuficiente para o tipo da mistura. O fíler comercial ou artificial é o pó
mineral utilizado quando o fíler natural é inexistente ou insuficiente para a determinada
mistura asfáltica. Utiliza-se a denominação de fíler granulométrico ou pó mineral, o que pode
ser constituído de 100% fíler natural ou fíler comercial ou artificial ou pela mistura de ambos.
A graduação do fíler afeta a trabalhabilidade, da mesma forma que a graduação do
esqueleto mineral, sendo proporcional à relação entre a parte mais graúda e mais miúda do
fíler (menor que 20 μm). Quanto mais pó estiver contido no fíler, maior seu efeito na
trabalhabilidade e no comportamento da mistura. Atualmente, com a tendência cada vez
maior de usar como fíler os finos da coleta de filtros instalados nas usinas, aumenta a
importância da caracterização do fíler (AASHTO, 1991).
O tamanho dos grãos do material passando na peneira 0,075 mm (Peneira n° 200)
influencia a rigidez do mástique, bem como também pode afetar a compactação
(compacidade) da mistura. Para o mesmo asfalto, se a maioria dos finos é menor do que
0,020 mm (20μm), a rigidez do ligante será maior do que se a maioria dos finos que está na
faixa de 0,075 mm a 0,020mm. A graduação do material menor que 0,075 mm por si só pode
não indicar o efeito enrijecimento pelos finos (USACE, 2000).
88
Segundo BLAZEJOWSKI (2010) o conceito de área específica para o fíler é definida
como a área da superfície dos grãos relacionados a uma unidade de massa, geralmente
centímetro quadrado por grama (cm²/g). Pode ser utilizado o Método de Blaine, porém o
mesmo não tem precisão, sendo o melhor método são as análises a laser. Quanto mais o
material é moído, mais fino é o fíler e maior sua área especifica. Em uma mistura SMA, toda
a superfície dos grãos deve ser uniformemente coberta por um filme de ligante. Diferentes
áreas superficiais de fíler requerem um teor de ligante diferente para cobri-las totalmente,
alterando a demanda de ligante no mástique. Um aumento na área específica do fíler requer
um aumento no teor de ligante da mistura, para preservar a consistência do mástique.
Entretanto, um aumento no teor de fíler, para um teor constante de ligante, causa uma redução
da espessura do filme ou até sua falta nos grãos. Um substancial aumento na relação
“dust”/ligante pode causar aumento do risco de trincamento. AI (2010) mostra alguns
métodos analíticos de aproximar a necessidade de ligante relacionando com área específica da
mistura mineral.
O conceito de vazios no fíler compactado a seco está estritamente ligado com a interação
do ligante com o fíler. Os vazios no fíler compactado a seco podem ser medidos ou pelo
método europeu de Rigden (EN 1097-4) ou pelo estadunidense de Rigden modificado por
Anderson. Consiste compactar o fíler a seco, resultando assim uma mistura de grãos e alguns
espaços vazios, ao qual se pode ter o volume de vazios presentes no fíler. Estes vazios num
mástique serão ocupados pelo ligante, gerando assim dois tipos de ligante numa mistura
asfáltica: o ligante fixo, que preenche os vazios entre os grãos de fíler e o ligante livre, que é o
excesso de ligante depois que os vazios são preenchidos, conforme FIG. 3.7 BLAZEJOWSKI
(2010).
FIG. 3.
Sen
substânc
ligante,
quantida
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90
os outros grãos da mistura (agregado graúdo e miúdo) (ANDERSON, 1987; CHEN e PEN,
1998 apud BLAZEJOWSKI, 2010). Com um teor de ligante constante da mistura asfáltica, a
quantidade de ligante livre depende dos vazios do fíler compactado. Com fixada proporções
dos componentes na mistura asfáltica, a quantidade de ligante livre pode ser aumentada
trocando-se o fíler com um menor teor de vazios e vice-versa. Nas TAB. 3.5 e TAB. 3.6,
verificam-se os valores de referência para materiais finos testados pelo métodos de Rigden,
Ridgen-Anderson e área superficial pelo método de Blaine.
TAB. 3.5– Vazios de Rigden e área superficial de materiais distintos Material Fíler Origem Vazios Rigden (%) Área Superficial (cm²/g)
Calcário Adicionado 27,7 - 31,6 4750 Diabásio Filtro Mangas 30,4 - 34,2 3600 Calcário Filtro Mangas 28,3 - 32,1 2280 Dolomita Adicionado 27,1 - 28,1 2068
Dolorita-microdiabásio Filtro Mangas 32,4 - 36,4 2658 Grauvaque Filtro Mangas 27,6 - 31,8 4054
Fonte: SCHELLENBERGER, 2002 (apud BLAZEJOWSKI, 2010)
TAB. 3.6 – Vazios de Rigden modificado por Anderson para alguns materiais
Material Fíler Vazios Rigden-Anderson (%) Fíler Mineral 39-47
Finos dos Filtros de Manga 30-60 Cal Hidratada 66-71 Cinza volante 37-57
Fonte: SCHROER, 2006 (apud BLAZEJOWSKI, 2010)
As recomendações para os vazios do fíler seco compactado são:
Quando usado o método de Rigden (EN 1097-4), o mínimo de vazios do fíler seco
compactado deve ser de 28% (v/v) e o máximo não deve exceder de 45%
(v/v).(SCHELLENBERER, 2002 apud BLAZEJOWSKI, 2010)
Quando usados os resultados do método de Rigden modificado por Anderson, o
máximo de vazios no fíler seco compactado não deve exceder 50% (v/v).
(BROWN e COLLEY,1999)
BAHIA (2010), em seu estudo, afirma que apesar de haver estudos de casos na literatura
sobre os efeitos importantes dos fíleres sobre as misturas asfálticas, a metodologia
SUPERPAVE de dosagem de misturas trata de maneira superficial estes efeitos e não oferece
orientação suficiente, para os testes nos fíleres, mostrando tais indicadores de desempenho.
Com isso caracterizou fisicamente e quimicamente com as características básicas dos fíleres:
vazios de Rigden, distribuição granulométrica, teor de compostos de cálcio e teor de argila
91
ativa, fora a densidade real especifica. Para isto foram utilizados procedimentos padrões das
normas estadunidenses e europeias. Foram ensaiados 32 tipos de fíleres de diversas regiões
dos Estados Unidos e notou-se que, em geral, os fíleres adicionados como cinzas volantes e
pó de escoria, têm limites maiores que os demais. O autor utilizou a relação de massa de
fíleres para ligante asfáltico de 1:1 o que não é considerado suficiente para estimar os efeitos
de fíleres no comportamento de todos tipos de mistura. Os fíleres de rocha e os retirados dos
filtros de mangas tem efeitos diferentes dos fíleres manufaturados, parecendo influenciar o
mástique e o desempenho da mistura usando uma atuação físico-química uniforme. Com
base nos resultados dos ensaios, têm-se as seguintes observações quanto ao desempenho dos
fíleres nas misturas asfálticas:
Trabalhabilidade: A propriedade mais importante para a viscosidade do mástique
e para trabalhabilidade da mistura foram os vazios de Rigden; criou modelo para
checar se a viscosidade relativa do mástique é menor que um máximo proposto;
Indicadores de deformação permanente: a resistência à deformação permanente do
mástique medido pelo ensaio Multiple Stress Creep Recovery (MSCR) mostrou
ter uma influência direta com os resultados de Flow Number (FN), porém não são
mais importantes quanto a granulometria dos agregados. Para este indicador com
base nos estudos recentes de deformação permanente, foi proposto um modelo
estatístico, sendo estimados os resultados “Jnr” e os vazios de Rigden para um
valor aceitável de FN;
Indicador de resistência à fadiga: Através dos resultados obtidos não se pode
caracterizar o desempenho a fadiga por influência dos fíleres;
Indicador de resistência às trincas a baixas temperaturas: o enrijecimento do
mástique a baixas temperaturas está ligado aos vazios de Ridgen e a quantidade de
óxidos de cálcio (CaO) do fíler, foi proposto um modelo para estimar uma
influencia aceitável do mástique na resistência da mistura, entretanto não foram
propostos limites para este modelo;
Resistência ao dano por umidade: resultados mostraram que esta propriedade está
altamente ligada às propriedades do ligante asfáltico com limitadas influências às
propriedades do fíler. Desta maneira no estudo não se pode criar modelo algum.
Na metodologia SHRP-Superpave há limites para a relação pó/teor de ligante
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93
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mineral. Como a mistura SMA requer, em geral, aproximadamente 10% de material fino
passando na peneira n° 200, mesmo com o retorno dos finos dos filtros de mangas, um fíler
comercial deve ser adicionado a mistura, na ordem de 5% pelo menos em média. Como
exemplo de produção, para uma usina que produz 300 t/h, será necessária a adição de 15t/h de
fíler comercial para manter a mesma produção.
O material pétreo mais comum para uso como fíler para SMA é o pó calcário, que é
derivado da britagem da rocha calcária, sendo o mais utilizado na Europa. Podem-se utilizar
cinzas volantes, porém é de uso incomum, pois são muito finas e com grãos esféricos, mesmo
os vazios de Rigden modificados são geralmente menor que 50%. A cal hidratada tem sido
utilizada com efeitos positivos, para um substancial aumento da resistência à água e ao
congelamento, decorrente do aumento da adesividade entre o ligante e o agregado, e também
um aumento a deformação permanente. Tem características de formar uma mistura enrijecida
a altas temperaturas, porém tem um valor de vazios de Rigden modificado alto (66-71%),
logo seu uso deve ficar restrito, e geralmente utilizado a 1,0-1,5% em peso, beneficiando a
mistura sem ter o risco de enrijecê-la demasiadamente. Outro tipo de fíler utilizado é o
material retido nos filtros de manga retornando à mistura (BLAZEJOWSKI, 2010).
Os fíleres podem ser ensaiados por vários métodos, sendo que os principais métodos que
constam nas normas americanas e europeias de misturas SMA são o método de Blaine,
análises granulométricas, ensaios de Rigden e Rigden-Anderson, azul de metileno e número
de betume.
Para realizar o teste de Superfície Específica pode-se utilizar o método de Blaine que é
usualmente utilizado para ensaiar o Cimento Portland, no Brasil utiliza-se a norma ABNT
NBR NM 76:1998, podendo ser utilizado as ASTM C204 – 07, EN- 196-6. O método
consiste em quantificar o tempo necessário para que o ar flua através de uma camada
comprimida do material a ser testado, dado sua granulometria e porosidade. Em condições
normais, a superfície específica é diretamente proporcional a √ (t = tempo de escoamento do
ar).
As análises granulométricas podem ser realizadas via ensaio de sedimentação tal como
norma DNER-ME051-94, porém com resultados não tão satisfatórios (BAHIA, 2010). Os
melhores resultados são de analisadores de partículas a laser (ASTM D 4464), que podem
determinar além da granulometria, o módulo de finura calculado (MF), que é calculado
dividindo-se por 100 a soma das percentagens do material passante na peneira n° 200 maiores
94
do que 75, 50, 30, 20, 10, 5, 3, e 1 mícron. Quanto mais fino o agregado, menor será o
módulo de finura. Parâmetros chamados de D10, D30, D60 e também podem ser
determinadas a partir de análise de tamanho de partícula. Esses parâmetros são os tamanhos
de partículas que correspondem, respectivamente, a 10, 30 e 60% da passagem de material
fino. A área superficial especifica (cm²/m) também pode ser calculada (KANDHAL, 1999).
Os método de Rigden e método de Rigden modificado por Anderson ou Rigden-
Anderson são dois os métodos que utilizam o princípio da compactação a seco do fíler para
determinar os vazios de ar no fíler compactado. Os métodos, apesar de utilizarem o mesmo
princípio, diferem nos resultados obtidos, por diferenças no método de ensaio. O aparato é
similar ao da FIG. 3.10.
FIG. 3.10 – Aparato para ensaio de Rigden (BAHIA, 2010).
O Método de Rigden é padronizado pela norma EN-1097-4, e preconiza a compactação a
seco de uma amostra de fíler de 10g, por um êmbolo de 350g por 100 golpes a cada segundo.
O volume de vazios de ar é calculado pela Equação (EQ. 3.1) onde a massa da amostra
compactada (g) é divida pelo seu volume final (cm³), resultando na massa específica aparente
do material , seu volume e o peso específico real do grão ( )do material. Segundo a
norma EN 13043, de misturas asfálticas comumente utilizada por países europeus, o valor de
vazios de ar deve ficar entre 28-45% (v/v).
% 100. 1 (EQ. 3.1)
95
O Método de Rigden-Anderson é o método desenvolvido por Anderson (1987), e
modificou os parâmetros de ensaio para 25 golpes de um peso de embolo de 100g, em uma
amostra de 1 a 1,3g. O volume de vazios é calculado como o método de Rigden original.
Segundo (BLAZEJOWSKI, 2010), as propriedades do fíler de enrijecer o ligante podem
ser testadas pelos seguintes métodos:
Método do aumento do ponto de amolecimento – anel e bola, de acordo com EN-
13179-1 (anel e bola), e métodos similares;
Método de Rigden e Método de Rigden-Anderson;
Método de aumento da viscosidade do mástique;
O método EN-13179-1 consiste em verificar qual é o delta de aumento do valor do ensaio
de ponto de amolecimento na mistura de 37,5% de fíler e 62,5% de ligante betuminoso em
volume comparando-se com o ensaio de ponto de amolecimento do ligante puro. Utiliza-se o
fíler passando pela peneira 0,125mm de acordo com a EN-1259. De acordo com a norma EN-
13043, o delta de enrijecimento deve ficar entre 8°C e 25°C.
O método de aumento da viscosidade do mástique consiste em testar a viscosidade do
mástique e comparar com a viscosidade do ligante asfáltico puro, criando-se assim um fator
de enrijecimento. Segundo (BLAZEJOWSKI, 2010) não somente as propriedades do fíler
afetam esse fator, mas também as propriedades do ligante usado.
Outro ensaio para estimar a quantidade de vazios no fíler é o Teste de Fíler Alemão,
desenvolvido pela Koch Materials Company, ao qual estabelece a quantidade de fíler mineral
necessário para absorver 15 gramas de óleo hidráulico. O óleo hidráulico é colocado em um
recipiente pequeno, então com 45 g de fíler mineral é adicionado e misturado. É realizada
uma tentativa para formar uma esfera com a mistura. Se uma esfera é formada e deve-se
juntar mais 5 g de fíler. Este processo é continuado até que a mistura perca coesão. Neste
ponto, todo o óleo hidráulico é fixado nos vazios do material e não há excesso para manter as
partículas entre si. A quantidade total do material adicionado ao o óleo hidráulico é relatado
como o valor de teste. Este ensaio tem boa relação com o Ensaio de Rigden, conforme FIG.
3.11.
O teste de azul de metileno (MB) é utilizado pela Slurry Seal Internacional Association
(ISSA) para quantificar a quantidade de argilas nocivas do grupo da esmectita
(montimorilonita), matéria orgânica e hidróxidos de ferro presente no agregado fino. O
princípio do teste é adicionar quantidades de uma solução padrão aquosa do corante (azul de
metileno
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Polímeros adicionados ao ligante, para aumentar sua viscosidade a altas
temperaturas, assim reduzindo o risco de escorrimento;
Além da adição dos estabilizadores para evitar o escorrimento, pode-se também utilizar
outros insumos que melhorem as propriedades do ligante, do mástique ou da mistura, como
por exemplo o uso de cal hidratada alterando a reologia do ligante betuminoso.
As fibras são consideradas aditivos estabilizadores que absorvem parte do ligante,
evitando assim seu escorrimento, e são os agentes estabilizadores mais utilizados. Apresentam
como principais propriedades o poder de absorver ligante e de não enfraquecer a mistura
asfáltica.
Segundo BLAZEJOWSKI (2010) os estabilizadores absorvedores podem ser de vários
tipos, podendo ser os seguintes por exemplo:
Fibras de celulose, as mais utilizadas;
Fibras de pseudo-celulose, feitas a partir de papel inutilizado;
Fibras minerais, desenvolvidas a partir da fusão de alguns tipos de rochas (como
lã de rocha);
Celulose-mineral, uma mistura de celulose com fibras minerais;
Celulose-polímero, uma mistura de celulose com diferentes tipos de polímeros e
em teores variados;
Celulose-cera, uma mistura de celulose com ceras sintéticas, que além de
funcionarem como estabilizadores alteram viscosidade do ligante asfáltico;
Têxteis, através do processamento e fragmentação de rejeitos têxteis;
Plásticas, por exemplo polipropileno;
Fibra de vidro, em forma de fios (como lã de vidro);
Outros tipos, exemplos: pó de couro, fibras de coco.
A diferença entre as fibras está no seu poder se absorção. As fibras de celulose
atualmente tem a maior eficiência de absorção conhecida de ligante betuminoso
(BLAZEJOWSKI, 2010), o que pode ser observado nas recomendações das quantidades
recomendadas na norma finlandesa de SMA, na TAB 3.7, onde o menor teor corresponde
das fibras de celulose.
98
TAB 3.7 - Recomendações finlandesas para adição de fibras em misturas asfálticas PANK (1995 apud MOURÃO, 2003)
Tipo de Fibra Faixa recomendada
na mistura (%) Celulose 0,3 – 0,5 Mineral 0,7 – 0,9 Vidro 0,4 – 0,6
Segundo (BELIGNI et al., 2000) as fibras de celulose exercem uma ação de micro
armadura (reticulado tridimensional) em conjunto com os polímeros presentes no ligante
betuminoso, aumentando assim a coesão do sistema. Sendo assim, possibilitam desta maneira
o uso do maior teor de ligante, sem riscos de exsudação ou perda da estabilidade mecânica.
Além das diferentes absorções de ligantes que cada tipo de fibra apresenta, as fibras
também possuem densidades diferentes, consequentemente volumes diferentes quando
adicionadas a uma mistura SMA. Fibras minerais de alta-densidade necessitam de uma alta
adição na mistura, usualmente na ordem de 0,4-0,6% em massa. Além disso, se o
estabilizador não funciona adequadamente, deve-se aumentar a sua quantidade, o que deve
melhorar a resposta ao escorrimento, porém deve-se levar em conta que o aumento na
percentagem de estabilizador pode diminuir a trabalhabilidade. Fibras plásticas, por exemplo,
tem pouco poder de absorção e produz um aumento da rigidez e baixa trabalhabilidade, pela
quantidade necessária para evitar o escorrimento (BLAZEJOWSKI, 2010).
As fibras mais utilizadas como estabilizadores são as de celulose, ocorrendo nas formas
de:
Fibras soltas, em formas irregulares formado de fios de celulose;
Fibras peletizadas sem ligante: são produtos granulados prensados para formar
grânulos sem agente ligante tipo betuminoso envolvendo as fibras;
Produtos granulados ou fibras peletizadas com ligante ou “pellets”, granulados
cilíndricos de 3-4mm de diâmetro e 3-5mm de comprimento que consistem em
fios de celulose cobertos com material betuminoso ou outro tipo de agente, como
cera ou plástico.
As fibras soltas têm como vantagem a sua efetividade imediata quando misturadas aos
agregados e ao cimento asfáltico, porém tem uma alta suscetibilidade a umidade, pois são
altamente hidrofílicas, e quando úmidas não absorvem o ligante de forma eficiente. São
fornecidas em sacos lacrados em diferentes pesos para facilitar o uso em usina, porém têm
grande volume. Os quesitos que devem ser levados em conta são: o tempo de mistura com os
99
agregados, pois um tempo muito alto pode levar a uma trituração excessiva, limitando a ação
anti-escorrimento, seu uso excessivo, e também o procedimento da fibra solta, pois deve ser
misturada antes do cimento asfáltico à mistura. As fibras peletizadas, sem ligantes, têm
características similares às fibras soltas, porém com a vantagem de serem mais compactas,
pois são prensadas, e sua aplicação fica facilitada na usina, podendo ser fornecidas em pacotes
grandes e armazenadas em silos específicos (BLAZEJOWSKI, 2010).
Quanto ao uso em laboratório, em geral, tanto as fibras soltas quanto as peletizadas sem
ligante podem ser misturadas sem necessidade de um misturador mecânico, com ressalvas
para as fibras peletizadas sem ligante, pois por serem fortemente prensadas e unidas podem
não se dispersar no ligante (HORST, 2000). No entanto, os pellets recobertos com agentes
devem ter um tratamento diferenciado ao serem misturados em laboratório, pois devido à
compressão dada aos grânulos durante a fabricação, é necessária uma força de cisalhamento
alta para distribuir convenientemente as fibras na mistura, precisando assim do uso de um
misturador mecânico. Para a mistura manual deve-se aquecer o produto granulado em estufa a
uma temperatura acima do ponto de amolecimento do material que recobre as fibras, caso
contrário o estabilizador não irá funcionar efetivamente. (BLAZEJOWSKI, 2010)
O uso de pelletes ou fibras granulares facilitam o uso em usina e são recomentados seu
uso para produção de médio e grande escala, pela facilidade de uso. O ligante betuminoso ou
outro material que recobre as fibras aumentam a resistência à umidade das mesmas. São
fornecidos em pacotes grandes, caminhões tanques específicos ou em silos próprios
(BLAZEJOWSKI, 2010).
Fibras peletizadas com ligante asfáltico oferecem várias vantagens sobre as fibras soltas e
as peletizadas sem ligante, como (HORST, 2000):
• Dispersão rápida e completa;
• Inodora e livre de pó;
• Insensibilidade contra umidade;
• Pode ser dosada automaticamente;
• Produz mistura mais homogênea;
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103
2009). Constitui de um processo de deterioração estrutural que sofre um material quando
submetido a um estado de tensões e deformações repetidas, que podem ser muito menores que
a resistência última do material, resultando em trincas, após um número suficiente de
repetições do carregamento: é a perda da resistência que sofre um material quando solicitado
repetidamente à flexão ou à tração (PINTO e MOTTA, 1995).
As fissuras podem ser subdivididas em duas grandes categorias: fissuração por ação de
carga e por não ação de carga. A fissuração por ação de carga associada tradicionalmente tem
sido denominada de trinca por fadiga. Neste cenário, as aplicações repetidas de tensões abaixo
da máxima resistência à tração do material, eventualmente, levam a trincas. Os fatores
associados com o desenvolvimento de trincas por fadiga devem incluir as propriedades in-situ
da seção estrutural, o ligante asfáltico, a temperatura e o tráfego. Os fissuramentos não
associados a carga tem sido tradicionalmente denominados de fissuras por baixa temperatura.
Durante os tempos de resfriamento rápido e baixas temperaturas, misturas asfálticas estão
submetidas a tensões que podem exceder a sua resistência à fissuras, levando ao trincamento
imediato. (TAM, 2006).
Os equipamentos laboratoriais para ensaios de carga repetida permitem a aplicação de
carregamentos cíclicos ao material mantendo em tensão constante ou controlada (TC) e de
deformação constante ou controlada (DC) (PINTO e PREUSSLER, 2002).
No ensaio de tensão controlada (TC), a carga aplicada é mantida constante e as
deformações resultantes aumentam no decorrer do ensaio, sendo que o critério de fadiga está
associado à fratura da amostra. A tensão é mantida constante ao longo do ensaio e as
deformações atingem um valor máximo até o estágio de colapso do corpo de prova. A vida de
fadiga (N) é definida como o número total de aplicações de uma carga necessária à fratura
completa da amostra (PINTO e PREUSSLER, 2002).
No ensaio de deformação controlada (DC) envolve a aplicação de cargas repetidas que
produzam uma deformação constante ao longo do ensaio, o que conduz a uma diminuição da
carga aplicada, para manter a deformação constante. O critério de fadiga não está
condicionado à ruptura completa do corpo de prova, pois para que a deformação seja mantida
constante ao longo do ensaio, é necessário que haja uma diminuição no carregamento
aplicado. Ambos os ensaios há uma redução da rigidez inicial do material a um nível que
pode ser pré-estabelecido, no sentido de definir o fim do ensaio.
Para este estudo utilizou-se o ensaio de tensão controlada (TC), pois segundo MEDINA
(1997) a solicitação a tensão controlada (TC) é a que ocorre em pavimentos de revestimento
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105
produção, que se dá de maneira semelhante ao do concreto asfáltico tradicional, porém deve-
se controlar melhor, em particular, o fracionamento dos agregados e os tempos de mistura
(MOURÃO, 2003) .
Segundo PROWELL et al. (2009), na Europa, o agregado geralmente é fracionado nas
frações das peneiras 8-11, 5-8, 2-5 e 0-2 mm, permitindo desta maneira um controle preciso
na graduação do SMA, principalmente nas peneiras críticas ou na peneira de parada
(breakpoint). Só se utilizar pilhas de estocagem de agregados misturados, em que uma alta
porção desta pilha é muito utilizada, deve-se dividir em duas pilhas, e se a graduação
fornecida pelo fornecedor durante a produção variar durante as entregas, desta maneira, pode-
se encontrar dificuldade na graduação da mistura e manter as propriedades volumétricas.
Aconselha-se utilizar peneiradores portáteis, que permitem fracionar o agregado em pilhas de
estocagem definidas, desta maneira aumentando o controle. NAPA (2002) acrescenta que o
agregado graúdo numa mistura SMA varia de 72-80% da mistura, o que causa um grande
diferencial na produção da mistura, deve-se enfatizar o controle, afim de manter o contato
grão a grão da mistura aplicada para o desempenho do SMA. Uma das formas de se realizar
este procedimento é efetuando a frequente medição e controle do material passante nas
peneiras #4,75mm (n° 4) e a #0,075mm (n° 200).
Os materiais de enchimento ou fíleres são, em geral, pouco utilizados na maioria dos
concretos asfálticos convencionais, porém as misturas SMA requerem em torno de 10% de
material passante na peneira #0,075mm (n°200). Mesmo com o retorno dos finos, dos
agregados miúdo e graúdo, dos filtros de mangas, geralmente há a necessidade da adição de
fíler comercial nas misturas SMA que, em geral fica torno de 5% no mínimo, o que pode
comprometer a taxa de produção da usina. Devido a esse diferencial, recomenda-se o estoque
em silo de grandes quantidades para reduzir o custo, e devem ser utilizados sistemas fechados
de transporte para o misturador (NAPA, 2002). Recomenda-se que o fíler a ser incorporado,
seja adicionado de maneira que não entre em contato com a corrente de ar quente e seja
sugado para dentro dos filtro de manga, e numa usina gravimétrica deve entrar direto no
misturador (pugmill). (PROWELL et al., 2009)
As fibras, em geral, são os estabilizantes mais utilizados nas misturas SMA e podem ser
fornecidas de variadas formas, desde soltas ou peletizadas, com ou sem cobrimento de algum
material, tipo cera ou betume. Desta forma, temos que para cada tipo de usina, seja
gravimétrica ou tipo fluxo contínuo, e dependendo do tipo e tamanho de seus misturadores,
pode-se tanto variar o tempo de inserção da fibra no misturador ou tambor, o tempo da
106
agitação da mistura seca (sem ligante) e também no tempo de agitação da mistura úmida
(com ligante). A incorporação deve ser realizada diretamente no misturador ou tambor, com
cuidados para não ser levados pelo fluxo de ar para os filtros de manga. A sequência mais
usual de inserção dos insumos do SMA para melhor homogeneização da mistura é a inserção
dos agregados graúdos e finos, seguido pelo fíler, do estabilizador (fibras) e por último do
ligante asfáltico. Há outros métodos somente para usinas gravimétricas que podem ser
utilizados, como por exemplo, o método KGO-III, que sugere a adição do agregado graúdo
(>4mm) e do ligante, seguido da adição do fíler para se dissolver o ligante e por último das
frações finas de agregado(0,063- 4mm) (BLAZEJOWSKI, 2010).
A densidade in situ é outra questão importante na construção de pavimentos SMA, desta
maneira, através do estudo de diversas normas e trabalhos técnicos, PROWELL et al. (2009)
verificou que há recomendações para que a densidade de campo seja maior que 94% da
máxima densidade medida (Gmm) ou que o teor de vazios seja no máximo 6% (NAPA, 2002),
desta maneira a assegurar a impermeabilidade do pavimento. Segundo BLAZEJOWSKI
(2010), na norma alemã Asphalt-StB 07, o valor de vazios deve ser abaixo ou igual a 5,0%,
fato esse comumente aplicado a países de clima frio, pois desta forma garante-se a
impermeabilidade, ações pela neve e uso de descongelantes. E em países onde a temperatura
não tenha significantes variações de temperaturas abaixo de 0°C, a percentagem de vazio,
tende a ser entre 5 -8%.
Segundo BLAZEJOWSKI (2010), a temperatura de produção do SMA pode ser definida
de três diferentes maneiras, sendo a primeira variante, e menos indicada, o uso para os
diversos tipos de CAP, a utilização de norma para definição da temperatura de produção, a
segunda variante é a utilizar as especificações da produtora do CAP, mais utilizada para
ligantes modificados e a terceira variante é através da relação viscosidade-temperatura,
definindo intervalos de temperatura para a produção. Segundo MOURÃO (2003), o
superaquecimento dos agregados prejudica a formação de filme espesso e estável de ligante
betuminoso em torno dos agregados o que pode se agravar se tiver pequeno teor de areia na
composição da mistura de agregados.
Segundo PROWELL et al. (2009), muitos estados dos Estados Unidos exigem o uso de
sistemas de transferência de massa (MTV – Materials Transfer Vehicles) para pavimentação
com SMA, com intuito de melhorar a uniformidade da densidade “in-situ”, a suavidade e a
redução da segregação. O uso deste sistema de transferência de massa permite a melhoria
efetiva da variação da temperatura na massa, pois promove uma uniformização da
107
temperatura de espalhamento, melhorando com isso as condições de compactação da camada
(CHAVES, 2010a).
A temperatura da massa asfáltica, na hora da compactação, não deve ser menor que
140°C, quando usado asfalto modificado e menor que 130°C, quando usado ligante
convencional (NAPA, 2002). Porém segundo LANCHAS(1999 apud MOURÃO, 2003) a
experiência mostra que se obtém melhores resultados quando a temperatura é de 130°C a
165°C.
Alguns países utilizam o “grit”, que é uma fina camada de agregado miúdo que deve ser
lançada e compactada sobre a superfície do SMA ainda quente, para aderir a superfície. O
grit é utilizado para aumentar o atrito inicial, que em geral é baixo após o lançamento e
compactação do SMA, causado pela camada de ligante que recobre os agregados da
superfície. O lançamento do grit e compactação ainda quente sobre a camada recém
compactada e ainda quente de SMA tem a finalidade de quebrar a camada de ligante sobre o
agregado graúdo e devido a microtextura do gritting lançado e compactado que ocorre a
quebra da película de água, aumentando a resistência a derrapagem do SMA. Sem a camada
de gritting o processo de desgate da camada de ligante sobre os agregados se dá com a
passagem do tráfego, porém mais lentamente. A FIG. 3.12 (a) apresenta o aspecto do grit
incorporado à camada de SMA, e a FIG. 3.12 (b) mostra um exemplo de aplicação do gritting,
com equipamento incorporado ao rolo compactador.
Segundo BLAZEJOWSKI (2010), o grit usualmente em diferentes tipos de agregados,
conforme TAB. 3.8, sempre lavado e aplicado quente, com temperatura acima de 110ºC, pois
abaixo desta temperatura não se consegue a adesão do grit com o ligante superficial do SMA.
Após a aplicação do gritting e a camada de SMA ter resfriado, deve-se executar a remoção do
excesso de gritting que não aderiu ao SMA.
108
(a) (b) FIG. 3.12 – (a) Partículas de gritting sobre a camada de SMA e (b) Aplicação e compactação da
camada de gritting (BLAZEJOWSKI, 2010).
TAB. 3.8 – Diferentes tipos e taxas de gritting que podem ser utilizados (BLAZEJOWSKI, 2010).
Granulometria Passando nas peneiras Retido nas peneiras Taxa de
Aplicação (kg/m²)mm ABNT mm ABNT
SMA 0/11 4 ou 5 # 5 ou #4 2 #10 1 a 2
SMA 0/5 ou 0/8 2 #10 0,25 #60 0,5 a 1,5
Todas Granulometrias 3 #7 1 #18 0,5 a 1,5
Para utilização em aeroportos o grit deve ser de granulometria ≤ 4,0mm, para reduzir o
risco de danos por objetos estranhos (Foreign Object Damage - FOD). O FOD também tem o
significado em inglês de detritos estranhos (Foreign Objects Debris) sendo desta forma
qualquer objeto localizado em local inadequado no ambiente aeroportuário que tem a
capacidade de provocar danos ao aeroporto, ao pessoal ou provocar danos às aeronaves. Pode
inclui uma ampla gama de materiais, incluindo peças soltas, fragmentos do pavimento,
suprimentos de abastecimento, materiais de construção, pedras, areia, peças de bagagem, e até
mesmo animais. O FOD deve ser prevenido das seguintes áreas: terminal de carga, áreas de
estacionamento, taxiways, PPD e cabeceiras (FAA, 2009). O uso do grit pode gerar uma
diminuição da macrotextura e possivelmente a utilização do grooving, elevando o risco de
FOD (PROWELL et al. 2009).
PROWELL et al. (2009) analisou a capacidade do SMA em receber as ranhuras
características do grooving, para isso, uma placa de 51 x 51 cm com agregado granítico. Para
as medições de textura e atrito foram ASTM E 2157 - Medido de Textura Circular (CT) e a
norma ASTM E 1911 utilizando o equipamento Dynamical Friction Tester (DF Tester),
respectivamente. As ranhuras seguiram as normas da FAA (6 x 6 mm) e foram na forma
radial, de forma que as medições de atrito sejam medidas pelos dispositivos de forma como
se fossem medidas da forma norma ( a 90 graus) para o percurso da medição, a FIG. 3.13 (a)
ilustra a aplicação do grooving após o polimento com um dispositivo criado pela NCAT para
simular o desgaste em rodovias de alto tráfego, e que foi adequado para cargas de aeronaves,
passando a sobrecargas sobre as rodas de 20kg para 61kg, e os pneus foram inflados a uma
pressão de 345kPa (50psi), conforme FIG. 3.13 (b). Este ensaio foi utilizado comparações
com o DF Tester e utilizou-se também o método IFI, comparando ambos a 65km/h, sendo que
109
para antes do teste os valores foram baixos (0,12 e 0,16) respectivamente, porém após 250
ciclos do dispositivo os valores ficaram constantes e houve um aumento devido a retirada do
filme fino dos agregados, ficando valores após 20000 ciclos de ( 0,36 e 0,31) respectivamente.
Pode-se desse ensaio verificar que não houve evidencias de desintegração de agregados nem
soltura dos mesmos, porém os ensaios foram realizados em laboratório.
(a) (b) FIG. 3.13 – (a) Placa de SMA com grooving radial, após o polimento (b) tipo de polimento utilizado.
(PROWELL et al., 2009)
Segundo CAMPELL (1999) e de acordo com a Norwegian Civil Aviation Administration
– NCAA, no caso do uso do SMA, não há necessidade da utilização do grooving, sendo uma
das vantagens principais sobre o CA convencional, pois o SMA tem boas propriedades de
atrito e estabilidade. O SMA 11 muito utilizado pela NCAA tem uma profundidade de textura
(macrotextura) de 1,2 a 1,8mm dependendo do tamanho máximo dos agregados, da
temperatura e homogeneidade da mistura durante a compactação.
Antes de abrir uma seção de estrada recém-pavimentada com SMA para o tráfego, deve-
se confirmar seu arrefecimento adequado. Caso se permita o tráfego da camada de SMA ainda
estiver quente pode causar deformação de trilhas de rodas prematuras e a liberação do
mástique em forma de exudação. Alguns regulamentos determinam a abertura ao tráfego
somente após 24 horas depois do lançamento e compactação, ou pelo menos, quando a
temperatura no meio de uma camada seja pelo menos 30° C. A prática comum é somente
liberar o tráfego somente quando a temperatura do interior da camada seja equivalente a
temperatura do ar, e quando deseja-se uma abertura prematura, pode liberar o tráfego somente
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Nos primeir
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m. Devido
o para degel
mentos de CA
quantidade
o. Segundo
PD, sendo 1
MA (Aeropo
scedor em 1
permeabiliza
aeroporto d
M PAVIME
os em todo
a, Austrália
mentadas co
s que possu
ambém apr
dados foram
opera 46 ae
de paviment
ros três anos
A 11 mm. E
o a desinte
o. Estes pro
A convenci
e de aditivo
o CAMB
10 com SMA
orto de Mo
1997, 2000
ação (fog se
de Oslo Gard
ENTOS AE
o o mundo,
a e China, se
om SMA.
uem aeropo
resentadas a
m coletado
eroportos na
tação asfált
s utilizou-se
na sua últim
gração (ra
oblemas aco
onal.
os que foram
BELL (199
A 11, 5 com
lde, pavim
e 2005. Prá
eal) na man
dermoen.
EROPORTU
o uso do S
endo que N
ortos com p
as caracterís
os por CAM
a Noruega
tica. Desde
e a mistura
ma pista co
aveling) e u
onteceram t
m utilizados
99), 16 ae
m SMA 16
mentado em
ática que ve
anutenção d
UÁRIOS
SMA em
oruega e
pistas de
sticas de
MPBELL
com 7,6
1992, o
de SMA
onstruída
umidade
tanto nos
s variam
eroportos
e 1 com
m 1993),
m sendo
as pistas
Seg
Noruega
B3.8.2.
O S
pela Fle
uso em
aeropor
nos prim
Seg
utilizand
indicou
para o S
SMA co
em seu
D3.8.3.
O
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gundo LAN
a:
As me
SMA
Asfálti
O SMA
comum
O SM
compar
O pavi
chuva,
durante
BÉLGICA
SMA é util
emish Airpo
m alguns de
rtos apresen
meiros mese
gundo PRO
do SMA su
que aprox
SMA, em c
omo pavime
lugar.
DINAMAR
Aeroporto
imento de 3
NGE et al.
dições de a
11 possuem
co com gro
A é mais r
m;
MA necessit
rado ao CA
imento com
o que pod
e a tempora
izado na B
orts Author
e seus aer
ntam boas ca
es de uso fo
WELL et a
ua pista pr
imadamente
comparação
ento da sup
RCA
de Copen
3600m x lar
(1999 apu
atrito nas p
m as mesm
oving de TM
resistente a
ta de mais
A comum;
m SMA perm
de levar a
da de invern
élgica em 2
ity. Antes d
ódromos. S
aracterística
oi baixo.
al. (2009), o
rincipal, por
e o dobro d
o com a cam
erfície foi s
nhagen, na
rgura de 42
111
ud CAMBE
pistas com
mas proprie
MAS 11mm
a deformaç
s manutenç
manece mai
mais aplica
no, naquele
2 aeroporto
destes aerop
Segundo a
as de atrito c
o Aeroporto
rém o teste
da quantida
mada antide
suspensa e u
Dinamarca
2m). É relat
ELL, 1999)
SMA most
edades de
m;
ão permane
ção preven
s tempo na
ações de p
e país.
os regionais
portos, a Fo
Flemish A
com pista ú
o Internacio
e em labora
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errapante ut
uma camad
a, possui
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em seu e
raram que
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tiva nos 1
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rodutos par
, Antwerp
orça Aérea B
Airports Au
mida e seca
onal de Bru
atório com
nte de dege
tilizada, ass
a antiderrap
SMA na s
resultado do
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o concreto
10 primeiro
molhada" d
ra degelo n
e Ostend, o
Belga inicio
uthority, am
a, entretanto
uxelas, iria
Pêndulo B
elo seria ne
sim, a utiliz
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sua PPD p
o ensaio de
SMA na
cies com
Concreto
asfáltico
os anos,
depois da
na pista,
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mbos os
o o atrito
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Britânico
ecessário
zação do
xecutada
principal
mancha
de areia
reciclag
Na
anos de
mesmo
termos d
3.8.4.
Ape
utilizam
desenvo
duas gra
Asphalt
cargas.
uso de a
Na
granulo
ocasião
fibras d
F
a ficou entr
gem do SMA
pista princ
e serviço. A
após 20 an
de durabilid
ALEMANH
esar do SM
m concreto
olvido a “M
aduações de
t StB 01. S
A designaç
areia natura
Alemanha
métrica não
foi utilizad
e celulose.
FIG. 3.14 – Gem tracejado
re 0,64 e 0,
A na manut
cipal, a supe
A análise da
nos. Indican
dade.
HA
MA ter sido
asfáltico n
Mekblatt”, o
e SMA, 0/8
Sendo a gr
ção “S” é de
al nas mistur
o Aeroport
o típica do
do ligante c
Granulometrio uma granul
,70mm, o q
enção do pa
erfície foi s
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ndo que a g
inventado n
normal. Em
ou guia de c
8S e 0/11S,
aduação 0/
e “schwer”
ras SMA.
to de Hamb
SMA, isto
com políme
ia SMA utililometria típic
112
que é baixo
avimento de
selada com
uperfície in
grande quan
na Alemanh
m estudos d
construção
que são bas
/8S sugerid
de pesado
burgo foi re
o é, com m
ero Sasobit
izada no Aerca descontín
o em termos
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produto a
ndica que o
ntidade de l
ha, os aerop
desenvolvid
de aeropor
seadas nas e
da para loca
e refere-se
ecapeado em
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s de macrot
o das fibras
base de alc
ligante não
ligante é nu
portos alem
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rtos com as
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m 2001 com
scontinuidad
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textura. Nã
s.
catrão após
o envelhece
uma boa prá
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ões da norm
enor solicit
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m SMA, num
de (FIG. 3
e utilizado
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ão houve
10 a 15
u muito,
ática em
a maioria
005, foi
e sugere
ma ZTV-
tação de
mitido o
ma faixa
.14). Na
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), )
A
Spangda
substitu
granulo
(FOB)
pressuri
o SMA
formaçã
porém f
de ligan
O a
sua pist
SMA na
Concret
2 anos s
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SMA, e
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T
Tip
SM
B
AT
AT
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ão de bolha
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aeroporto co
ta Norte, co
a capa de ro
to Portland.
sem o seu f
as segundo
executou-se
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em Concre
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asfáltica
MA 0/11 S
BI 0/22 S
TS 0/32 CS
TS 0/32 CS
ITÁLIA
ea dos Est
Alemanha.
m recapeame
1. Na ocasiã
radas as
do a alguns
o volume de
as de peque
o o grit para
superfície p
om maior d
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olamento, m
A pista de
fechamento
as normas
todo pavim
a execução
eto Portland
Característica
ada
P
P
P
A
tados Unid
Em 2007,
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ão foi utiliz
partículas
s problemas
e vazios, po
eno diâmet
a aumentar
pelo tráfego
destaque na
omo Fraport
mas também
4000m de c
, com abert
alemãs, con
mento asfált
da capa asf
d, isto duran
as do projeto
(J. RETT
Tipo e
% Ligan
PMB 45A –
PMB 25A –
PMB 25A –
AC 30/45 –
113
dos utilizou
o revestim
A, de acord
zado o “grit
soltas do
s antes da ex
ode-se nota
tro na pista
o coeficien
o e pelas inte
a Alemanha
rt. Tornou-s
m pelo modo
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tura de 15m
nforme se o
tico, para is
fáltica SMA
nte o períod
o de pavimen
TENMAIER,
e
nte
– 6,7%
– 4,3%
– 4,2%
4,2%
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mento prim
o com a nor
t”, porém, p
“grit” so
xecução do
ar umidade
a. O groovi
nte de atrito
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com o uso
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o atípico de
nto pode 60
m de largura
observa na
sto se utiliz
A, incluindo
o um 7,5 ho
ntação do aer
, sem ano)
F
(T
VIATO
VIATO
VIATO
VIATO
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mário de 50
rma ZTV A
para evitar
olto com ja
SMA com
em alguns
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inicial até o
FRAGA, 200
de SMA é
não somente
reconstruçã
m de largur
a, executand
TAB. 3.9.
ando de cam
o a demoliç
oras
roporto de Fr
Fibras
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OP 66 – 0,5%
OP 66 – 0,5%
OP 66 – 0,5%
OP 66 – 0,5%
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0mm foi fr
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danos as ae
ateamento
m chuvas exc
pontos da p
utilizado n
o desgaste
07).
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e pela utiliz
ão da pista a
ra foi execu
do-se 4 cam
Além de u
madas bem
ão do trech
rankfurt/Mai
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%
%
%
%
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resado e
B 01 com
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pista e a
na pista,
do filme
kfurt, na
zação do
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utada em
madas de
utilizar o
abertas,
ho antigo
in
pessura
(cm)
4
12
24
24
Seg
Área do
1999, s
norma i
Um
durante
relatado
superfíc
comum
O d
pressuri
partícul
película
indicand
vistoria
Nã
refletida
se que a
foram o
continua
deterior
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R3.8.6.
O R
gundo FRA
os Estados U
eguindo ba
italiana, por
Porcen
Foi uti
VAM
menor
Não se
ma vistoria r
o 7 (sete)
o é bom, me
cie demora m
.
desemborra
izada, não m
as soltas. O
a de ligant
do que a mi
não resulto
ão foram ob
a do final d
a havia umi
observadas
ava a migr
ração nessas
u ser um gra
REINO UN
Reino Unido
GA (2007),
Unidos (USA
asicamente
rém com alg
ntagem de m
ilizada uma
aparenteme
r que o espe
e utilizou fib
realizada em
) primeiros
esmo o pav
mais para se
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mostrando s
O que pode
e. Na pista
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ou problema
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(em 2006
rar para a
s áreas man
ande problem
NIDO
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, a Base Aé
AF) a ser u
a norma U
guma exceç
material pas
compactaç
ente menor
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bras.
m 2006 con
anos, som
vimento não
ecar após um
é executado
sinais de de
e ser devido
a foi obser
está varian
as de desem
rincas e fis
concreto no
ando até a s
6) perto do
superfície d
nchadas, ass
ma.
algumas pis
114
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utilizado o S
UFGS 6S-32
ões por exe
sante na pe
ção de 75 go
que o espe
,4%);
nstatou que
mente desem
o contendo r
ma chuva, c
o na pista 2
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o ao uso d
rvada difer
ndo durante
mpenho.
ssuras longi
o final da pi
superfície d
o acostamen
durante per
sim que est
stas de aero
ano na Itáli
SMA, que r
2 12 17 par
emplo:
neira nº 8 fo
olpes ao inv
ecificado, re
e não foi re
mborracham
ranhuras (g
comparando
2 vezes ao
o desta form
do polímero
rença entre
a construçã
itudinais, so
ista. Durant
do pavimen
nto, indica
ríodos mais
te fluxo de
oportos pavi
a foi a prim
recebeu a ca
ra produzir
ora da faixa
és de 50 go
esultando n
ealizada nen
mento. O co
grooving). F
o-se com um
ano, com j
ma não apre
o SBS e a m
e as faixas
ão. Esse pro
omente um
te inspeção
nto. Alguma
ndo que u
s quentes d
água atravé
imentados c
meira pista d
amada de 50
r um SMA
a especificad
olpes;
num teor de
nhuma man
oeficiente d
Foi observad
m concreto
jateamento
esentando da
maior espe
de pavim
oblema até a
ma trinca tra
de 2000, ob
as manchas
um pouco
do ano. Nã
és da superf
com SMA,
da Força
0mm em
0/15 da
da;
e projeto
nutenção
de atrito
do que a
asfáltico
de água
anos por
ssura da
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ansversal
bservou-
de água
de água
o houve
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porém é
comum
juntas d
No
concreto
boa tex
rentabil
O A
2001. A
flexibili
Utilizou
O A
de pous
é usada
tratamen
espera-s
operacio
O A
40.000,0
de mistu
M3.8.7.
SM
Jalisco.
sobre a
pavimen
Am
uso de f
utilizado
todos o
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de pistas em
Reino Uni
o asfáltico
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idade.
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A pavimen
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u-se uma ca
Aeroporto d
so, que poss
a atualment
nto comple
se que aum
onais associ
Aeroporto
00 m² de SM
ura, e outro
MÉXICO
MA foi utiliz
A pavimen
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ntação com
mbos aeropo
fibras, em f
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s requisitos
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SMA para fa
m pequenas
ido, segund
tradicional
urabilidade
de Norwich
ntação teve
pavimentaçã
amada de 30
de Prestiwic
sui 1830m
te para est
eto, aceitará
mentar aind
iados a pavi
de St Ange
MA em 199
s fatores.
zado no Mé
ntação da pi
tiga de pla
SMA ocorr
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forma de pe
SBS. Os ag
s para uma
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são similar
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teve a sua
como objet
ão e apres
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ck recebeu
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acionar C5
á MD11 aer
da mais ao
imentação n
eo em Enn
99. Porém n
xico nos ae
sta de Mexi
acas de co
reu na em u
adalajara e
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gregados ut
boa mistur
tidade de p
115
dos nas cam
sta.
ELL (1999)
res, embora
SMA em
pista subsi
tivo de pro
sentar poten
pessura.
o SMA 0/1
mento com
5 Galaxy m
ronave. Me
o longo do
no aeródrom
niskillen na
não há dado
eroportos de
icali ocorre
oncreto Por
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postos de fib
tilizados no
ra SMA. O
pó passant
madas de CP
), os custos
a que os be
m longo pr
diária pavi
over benefíc
ncial resist
14 mm de g
um adicion
militar aeron
dições de a
o tempo. N
mo.
Irlanda do
os como ind
e Mexicali,
u em 2004
rtland. No
stas em 200
utilizaram p
bra e ligante
o México sã
O que chama
e na penei
PA, utilizaçã
s para o SM
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razo uma
imentada co
cios de supe
tência a tr
graduação n
nal de 150m
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o Norte foi
dicadores d
Baja Califo
e 2005 e o
Aeroporto
5.
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e asfáltico. E
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a atenção n
iro n° 200
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om SMA no
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mo atrito,
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nda pista
. A pista
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xecutado
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tendo co
O p
2,5 cm
camada
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Sendo q
percenta
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Con
pistas d
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material
12,5mm
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FAA, u
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SMA d
No
e 12,5 %
Utilizar
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Apó
juntas, m
As man
Em
elevaçõ
izada de 8 a
utilizados 7
omo projeto
pavimento d
de profundi
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ESTADOS
nforme rela
de pouso e
polis em 2
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m TMAS co
(Indiana
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% e 2 tipos
ram-se fibra
ndo numa m
ós a constr
mas não ao
nchas foram
m inspeção
es e manch
a 12 por cen
75 golpes d
o 4 por cent
do Aeroport
idade, próxi
quando sa
emas. Estas
contecido: b
er passante
UNIDOS
ata PROWE
e decolagem
2005, uma f
m de compri
olocar cerca
om 4,5 cm.
Section 410
o SMA 12
ada SMA 9,
e acordo co
utilizado um
s de calcári
as de celul
mistura de te
rução foram
o longo de t
atribuídas a
realizada p
has, porém
nto e no cas
do compact
to de volum
to de Guada
imo ao loca
aturada de u
s áreas satur
baixo VAM
na peneira n
ELL et al. (
m pavimen
faixa na pis
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a de 7 cm d
. Para o SM
0), porém,
2,5mm, poi
,5mm. A n
m a AASH
m ligante as
io para com
ose no teor
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m constatada
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a materiais
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muitas me
116
so foi utiliz
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me de vazios
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umidade. O
radas pela u
, alta energ
n°200.
(2009), até
ntados com
sta de taxia
pavimentad
de uma mist
MA foi util
pela espess
is a Indian
norma IND
HTO PP 41 e
sfáltico PG
mpor os fino
r de 0,3%.
to de 5,6% e
as algumas
a, algumas a
deletérios q
projetista e
enos relatad
zado a faixa
hall para a
.
sentou desa
aeronave na
s locais for
umidade ind
ia de comp
é aquela dat
m SMA. No
amento “H”
da com SM
tura Superpa
lizado a no
sura utiliza
na DOT (D
OT Section
e AASHTO
76-22, escó
os, formand
O VAM
e 4% de vaz
manchas b
acompanhad
que reagiram
em 2006, f
das após a
a de 3 a 6 p
compactaç
agregação de
a decolagem
ram corrigid
dicam baixa
actação em
ta não havia
o Aeroport
” de aproxim
MA. Que co
ave 19mm T
orma de est
da na pista
Department
n 410 espec
MP8.
ória de aciar
do uma mis
da mistura
zios.
brancas e m
das de pont
m com a águ
foram notad
construção
por cento. T
ção em lab
de aproxima
m sai do sol
dos com re
a densidade
m laboratório
am aeropor
to Internaci
madamente
onsistiu em
TMAS e um
tradas do es
a, recomend
of Transpo
cifica que a
ria com abr
stura de Gs
ficou com
marrons pró
tos que leva
ua do pavim
das ainda
o. Ensaios d
Também
oratório,
damente
o, pois a
emendos,
e in loco.
o e baixa
rtos com
ional de
30m de
fresar a
ma SMA
stado da
dação da
ortation)
a mistura
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b=3,223.
m 18,2%,
óximo as
antaram.
mento.
algumas
de atrito
realizad
do aerop
cobrime
Em
pistas a
Spangda
C3.8.9.
A C
pavimen
informa
de Pequ
foram p
benefíci
derrame
manuten
O A
Origina
espessu
silica no
de 50cm
época c
CA con
O d
1cm de
fechada
Um spr
remover
gelo.
GA
dos na pista
porto. Outr
ento do pav
mbora não se
aeroviárias p
ahlem AB (
CHINA
China é o p
ntos antigos
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uim (Beijing
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nção, reduç
Aeroporto
almente a p
ura nas bord
o concreto
m de largura
consistiu de
nvencional e
desempenho
e profundid
a em 2004 p
ray de água
r o acúmul
AGNON (2
de taxi “H
ro detalhe v
imento.
e tenha enc
pavimentad
(Alemanha)
aís que mai
s são recap
vil Aviation
g) foi pavim
os com SM
os para o u
o e combu
ão das trinc
Internacion
pista foi con
das e 35 cm
em 1996, f
a sobre toda
uma base
e uma capa d
o da pista é
ade no fina
para aplicaç
a de alta pre
o de borrac
2008) rela
H”, mostrara
verificado é
contrado pis
das com SM
).
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eados, o SM
n Administra
mentado com
MA num to
uso do SM
ustível, resi
cas por refle
nal de Beij
nstruída em
no meio da
foi realizado
as as juntas
de 8cm de
de 6cm de S
é considerad
al da pista
ção de mate
essão (sem
cha. Glicol
ata que os
117
am que o tre
que foi nec
stas com SM
MA. Segund
eroportos co
MA é a mis
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m SMA em
otal de 11
MA na Chin
istência à
exão, e men
jing foi o
m Concreto
a pista. Dev
o reparo, co
e fissuras e
CA conven
SMA-16.
do bom, ex
onde os a
erial selante
produtos q
é usado du
s menores
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cessária um
MA nos Es
do FRAGA
om pistas pa
stura norma
hina (CAAC
m 1999. Des
dos 22 aer
na são: resi
derrapagem
nor custo do
primeiro a
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mais sérios foram nas interseções da pista com a pista de taxiamento.
A pista oeste que fora construída em 1980 foi recapeada em 2000 com SMA. Foi
utilizado nos 200m finais da pista o asfalto natural do Lago de Trinidad com polímero SBS.
Ocorreram alguns problemas com controle de qualidade da mistura durante a construção, que
resultou em manchas provenientes do alto teor de pó acrescido na usina e também da areia
que estava sendo utilizada. Reparos foram feitos duas a três vezes no final da pista, mas a
pista não pode ser paralisada por tempo suficiente para fazer reparos com a profundidade
necessária. Como resultado, reparos com fresagem e remendos são usados em uma base
periódica para manter superfície em condições de operação. Os detalhes de projeto são os
seguintes:
CAP 100/120 modificado com 3% de Polietileno de baixa densidade (LDPE) e
3% do polímero SBS, produzindo assim um PG 70-22;
Agregado graúdo de basalto e agregados finos de calcário e areia natural;
Fíler de pó calcário;
Aditivos Estabilizantes: Fibras tipo Viatop 66 em péletes, fornecido em sacos
plásticos de 4,5kg e inseridos diretamente na tremonha de pesagem da usina
durante a produção de cada batelada. O tempo de mistura do agregado seco foi
aumentado de 5 a 15s e no ciclo molhado foi acrescido 5s para assegura uma
completa mistura.
Granulometria, conforme TAB. 3.10:
TAB. 3.10 – Granulometria do SMA utilizado no Aeroporto Internacional de Beijing.
Tamanho da peneira, mm (in) % Passando
19(3/4) 100 16(5/8) 95-100
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4,75(N°4) 25-40 2,36(N°8) 17-31
1,18(N°16) 14-26 0,6(N°30) 10-22 0,3(N°50) 8-17
0,15(N°100) 7-15 0,075(N°200) 7-11
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123
4 ESTUDO DE CASO – NOVO AEROPORTO DA GRANDE NATAL
Para realização deste estudo utilizaram-se dados e materiais provenientes do Aeroporto
da Grande Natal, situado em São Gonçalo do Amarante, localizado no Estado do Rio Grande
do Norte, que teve sua pista de pouso e decolagem executada pelo 1° Batalhão de Engenharia
de Construção, organização militar do Departamento de Engenharia de Construção do
Exército Brasileiro.
Utilizaram-se dados do projeto do pavimento do aeroporto, de maio de 2007, dados
provenientes do controle tecnológico durante a execução da pista pelo 1° Batalhão de
Engenharia de Construção, resultados de ensaios de atrito realizados na pista de pouso e
decolagem, foram utilizados os solos do subleito e sub-base e brita graduada da base para
realizar ensaios mecânicos e foram utilizados os agregados pétreos para estudo de traço de
SMA.
O aeroporto localiza-se em São Gonçalo do Amarante – RN, nas coordenadas 05° 47' 34"
S 35° 19' 44" O, apresenta clima de tropical úmido, com temperatura média em torno de 28
°C, com temperaturas máximas médias de 30,5ºC.
4.1. PROJETO ORIGINAL EXECUTADO
O projeto executado na pista do aeroporto de Natal é datado de maio de 2007, e foi
realizado baseando-se nos conceitos e orientações previstas pela Circular Consultiva
AC150/5320-6D, da Federal Aviation Administration (FAA) dos Estados Unidos da América,
que, de maneira geral, são baseadas na aeronave de projeto que será aquela que, em um pré-
dimensionamento para o tráfego previsto, venha a exigir maior espessura de pavimento.
No projeto de pavimentos de aeroportos pelo método utilizado neste caso deve-se levar
em conta o tipo do pavimento a ser utilizado. Neste caso será comentado e descrito somente
aquilo relativo ao projeto correspondente para pavimentos flexíveis objetivo específico deste
trabalho.
P4.1.1.
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126
Tipo do trem de pouso: Quatro Duplos Tandem
Peso máximo de decolagem: 397,80 toneladas.
As considerações dos projetistas com relação ao pré-dimensionamento devido ao uso de
novas aeronaves na metodologia utilizada seguem abaixo, problemas esses que foram
corrigidos na atualização da metodologia da FAA:
A espessura do pavimento flexível para o A380 foi calculada para 1.200
decolagens anuais, em vista de não ser possível calculá-lo para tráfegos menores e
não constar, ainda, dos programas da FAA.
O A380 apresenta gráficos diferenciados para o trem de pouso Duplo-Tandem e
Triplo-Tandem.
Os programas da FAA apresentam entradas diferentes para os trens de pouso
Duplo-Tandem e Rodas Duplas. Os valores lançados são os mais exigentes.
A Aeronave A320 não possui entrada específica nos programas da FAA, portanto,
não leva em consideração o maior afastamento existente entre os pneus em
relação às aeronaves de Rodas Duplas usuais, resultando espessuras elevadas para
os pavimentos, quando adotados os gráficos genéricos.
Seguindo-se a metodologia preconizada pela Circular Consultiva AC 150/5320-6D, os
trens de pouso das aeronaves componentes do mix de tráfego foram convertidos ao padrão do
trem de pouso da aeronave de projeto. Em seguida são convertidos os números de decolagem
para cada tipo de aeronave do mix de tráfego em decolagens equivalentes da aeronave de
projeto, seguindo-se a metodologia que majora para aeronaves wide-body para 300.000libras,
conduzindo a um número relativamente mais elevado de decolagens convertidas na aeronave
de projeto. Assim sendo, segue na TAB. 4.2 o cálculo do número de decolagens da aeronave
de projeto.
Para a continuação do dimensionamento do pavimento de projeto é imprescindível o
conhecimento pela metodologia aplicada o CBR do subleito, que foi encontrado CBR de
47%, que representa um solo de boa qualidade, porém para dimensionamento utilizou-se CBR
de 20%, para definir a espessura máxima do pavimento.
Aeronav
A310-30
A320-20
ATR43
B737-20
B737-30
B737-40
B737-70
B747-40
B757-20
B767-20
B767-30
DC-10-3
MD-11
B777-30
A380
A380
D4.1.3.
O
conside
tem com
projeto,
flexível
decolag
pavimen
TAB. 4.2 -
ve
Tipo do
Trem de
Pouso
F
T
00 DTW
00 DW
3 DW
00 DW
00 DW
00 DW
00 DW
00 DDTW
00 DTW
00 DTW
00 DTW
30 DDTW
1 DDTW
00 TDTW
TDTW
DTW
Totais
Númer
DIMENSIO
procedimen
rada conser
mo dados de
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para o aer
gem 12R – 3
nto flexível
- Cálculo do
Fator de
Trem de
Pouso
Decol
Anu
1 70
0.6 30
0.6 24
0.6 51
0.6 36
0.6 30
0.6 35
1 85
1 68
1 37
1 11
1 32
1 65
1 14
1 5
1 5
185
ro de decolag
ONAMENT
nto básico
rvativa nos
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o de decola
roporto fico
30L, pistas
.
Número de D
agens
uais
Decolage
Corrigid
01 701
37 1822
43 146
11 307
86 2212
04 1802
78 2147
52 852
88 688
70 370
97 1197
2 32
57 657
4 14
5 5
5 5
575 12652
ens da aerona
TO DO PAV
utilizado
seus result
CBR do su
agens anuais
ou de acord
de táxi e pá
127
Decolagens
ens
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Peso
Máximo
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317019
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557992
605500
661993
744048
497134
2
ave de projeto
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da Aeronave
Peso Máximo
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300000
300000
300000
300000
FLEXIVEL
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FIG. 4.1, ut
cionamento
e de Projeto (
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Máximo
por Roda
P
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35550
40272
9739
29899
32128
35321
35584
35025
29211
34613
35213
35625
35400
35213
35663
35663
Número
12809
L
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(B747-400)
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157.00
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116.10
143.80
181.74
253.11
274.66
300.28
337.50
225.50
Aerona
B747-4
AC 150/5
a utiliza ába
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Decolagens
a Aeronave
Padrão
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1944
76
282
2107
1800
2152
847
625
366
1194
32
657
14
5
5
ave
400
5320-6D,
acos que
onave de
avimento
pouso e
revisto o
128
FIG. 4.1- Seção típica básica para Pavimentos Flexíveis
Alguns comentários foram realizados pelos projetistas dentro delas que a solução básica
da FIG. 4.1 difere da estrutura projetada na espessura da base de brita graduada, ao qual foi
adotado uma espessura ligeiramente superior, de (20 cm) para (24 cm) para que o pavimento
dimensionado responda satisfatoriamente às solicitações do tráfego tendo em vista que o
método apresenta a base mínima para aeronaves com 385.700 kg, enquanto que a aeronave de
projeto apresenta o PMD de 397.800 kg; há previsão da operação de aeronaves mais pesadas,
ainda não incluídas no manual de dimensionamento; há contaminação sempre presente em
bases granulares quando executadas sobre solos finos, que tende a prejudicar o
comportamento no decorrer dos anos; e eventual diferença executiva para menos que poderia
prejudicar a capacidade de suporte total do pavimento.
Os resultados obtidos foram checados pelos programas, LEDFAA 1.3 – Método de
dimensionamento pelo método das camadas elásticas e F806FAA – Programa em Excel da
AC 150/5320-6D – pavimentos flexíveis, ao qual obtiveram resultados aproximados,
mostrando certas deficiências no mix de aeronaves.
Outro comentário pertinente ao projeto é o que o subleito deve ser controlado seguindo a
metodologia da FAA - AC 150/5320-6D, que determina que sejam observados determinados
graus de compactação ao longo da profundidade do subleito. Os projetistas com análises
realizadas com auxilio do programa FLAPS – Finite Layer Analysis Pavement Structures,
chegou a recomendação que os 80 cm superiores do subleito, seja em áreas de corte como em
áreas de aterro, terão uniformidade no grau de compactação, definido nas especificações
como de 100% da densidade obtida nos Ensaios de Compactação com a Energia do Proctor
Modificado e para as camadas inferiores foi removido até a cota - 60cm do topo do subleito e
compactado a 95% da densidade obtida nos Ensaios de Compactação com a Energia do
Proctor Modificado.
129
5 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS E ENSAIOS REALIZADOS
No final de março de 2011, foi realizada visita às obras de pavimentação da infraestrutura
do Aeroporto da Grande Natal, situado em São Gonçalo do Amarante/RN, com intuito de
coletar os materiais utilizados efetivamente em todas as camadas do pavimento, corpos de
prova asfálticos e executar ensaios na pista de pouso e decolagem do aeroporto.
A coleta dos materiais teve por finalidade moldar corpos de prova em laboratório com
características similares as das camadas do pavimento, desta forma não necessitando de
realizar retroanálise na pista, podendo realizar estudos mecanísticos e simular o
comportamento mecânico da estrutura através de softwares específicos.
Os corpos de prova retirados da pista foram fornecidos pela Seção Técnica do 1°
Batalhão de Engenharia de Construção enquanto da execução da pista para ensaios de
densidade aparente e para fluência e estabilidade Marshall, sendo que os fornecidos foram os
corpos de prova reservas.
Os ensaios de mancha de areia e de pêndulo britânico foram realizados para determinar
uma medição de atrito pelo método IFI (International Friction Index), que apesar de não ser o
método utilizado pelos órgãos internacionais aeronáuticos pode-se comparar as informações
de aderência em uma escala idêntica em todos os países, e contribuir para segurança (APS,
2006 apud WAMBOLD et al., 1995).
A partir da realização dos ensaios fundamentais da mecânica dos pavimentos, os chamados
ensaios de cargas repetidas para a obtenção do módulo resiliente e avaliação da deformação
permanente, é possível simular o comportamento tensão versus deformação da estrutura, bem
como acompanhar sua variação ao longo do período de operação da pista de pouso e
decolagem.
Assim, se ganha à possibilidade de um melhor controle de qualidade na execução da obra,
no projeto da estrutura e gera-se um importante banco de dados para a elaboração de projetos
de restauração/manutenção futuros.
130
5.1. COLETA DOS MATERIAIS
Durante os trabalhos de campo foram coletados materiais pétreos utilizados nas camadas
de “binder” e na capa da pista de pouso, isto é, utilizados nas camadas asfálticas. Os materiais
pétreos foram coletados conforme normas DNER-PRO 120/97, nos depósitos de agregados
do canteiro de obras, conforme FIG. 5.1.
FIG. 5.1- Depósito de Agregados, separados por paredes de concreto no canteiro de obras do
Aeroporto de São Gonçalo do Amarante/RN
Quanto aos solos eles foram coletados de maneiras distintas, o subleito foi coletado in
loco durante a escarificação de uma das pistas de acesso rápido do aeroporto, durante sua
execução, e o material da sub-base foi coletado diretamente da jazida, conforme observado na
FIG. 5.2.
O ligante asfáltico, CAP 50-70 utilizado na obra foi coletado diretamente da usina
durante execução de trecho do aeroporto, sendo coletado em um latão de 18l.
FI
5.2. C
C5.2.1.
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5.1- Índices
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132
TAB. 5.2 - Composição Granulométrica dos Solos
Composição Granulométrica (%) – Escala ABNT
Material Solo Subleito
Solo Sub-base
Brita Base BGS
Argila < 0,002 (mm)
2,7 2,3 0,4
Silte 0,002 – 0,06 (mm)
71,8 39,8 3,5
Areia
Fina 0,06 - 0,2 (mm)
25,5 43,4 5,2
Média 0,2 – 0,6 (mm)
- 14,5 8,9
Grossa 0,6 – 2 (mm)
- - 23,4
Pedregulho 2 – 60 (mm)
- - 58,6
A TAB. 5.3 apresenta as classificações dos materiais dos pavimentos flexíveis do
Aeroporto, sendo que os solos do subleito e sub-base ambos apresentaram classificação
Laterítico Arenoso (LA’), segundo a classificação MCT (Miniatura Compactado Tropical).
Segundo a classificação SUCS (Sistema Unificado de Classificação de Solos) o solo do
subleito apresenta classificação de Areia Siltosa (SM), o solo da sub-base tem classificação de
Areia bem graduada siltosa (SW-ML) e para a Brita Graduada uma classificação de
Pedregulho bem graduado. Na classificação HRB, o subleito ficou enquadrado como um solo
siltoso (A-4), que tem seu comportamento tido como regular a pobre, a sub-base de areia
argilosa (A-2-6) e o material da base de pedra britada (A-1a), de acordo com esta
classificação os materiais tem comportamento excelente a bom. Ambos materiais, do subleito
e sub-base, mostraram-se siltosos, porém com IP baixo ou NP, favorável à utilização em
pavimentos.
A classificação LA’ para o subleito e sub-base constitui um fator favorável, não tendo
sido relatado pelos executores da obra a existência de trincamentos. Este aspecto favorável
pode ser resumido em elevados valores de módulo resiliente, conforme mostrado na
sequencia e baixos valores de deformação permanente.
TAB. 5.3. Classificação MCT, USCS e HRB
Classificação Solo Subleito
Solo Sub-base
Brita BGS Base
MCT LA’ LA’ -
USCS SM SW-ML GW
HRB A-4 A-2-6 A-1a
A T
BGS pa
no muni
D
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Os
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TAB. 5.4. - R
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133
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TAB. 5.5, t
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Retido 12,5 mm
100,0
-
-
-
-
-
-
-
-
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0,30 0,18 0,15
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100,0
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134
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100,0
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100,0
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sugerida
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100
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80
70
60
50
40
30
20
10
0
135
pelo programa da Airfield Asphalt Pavement Technology Program (AAPTP), SMA 12,5mm,
que será apresentado posteriormente. Os materiais utilizados nos pavimentos flexíveis da obra
do aeroporto foram utilizados para se usinar Concretos Asfálticos convencionais, de acordo
com a normas da INFRAERO, utilizando-se a faixa granulométrica número 2 (dois) para a
capa asfáltica e faixa número 7 (sete) para o binder. Os resultados dos ensaios da capa
asfáltica e composição granulométrica utilizados são apresentados nas TAB. 5.6 e TAB. 5.8.
TAB. 5.6 – Composição Granulométrica da Capa Asfáltica e do binder da PPD
Peneira % em massa, passando Peneira (mm)
Peneira ASTM
Faixa 2 Projeto Capa
Asfáltica Faixa 7
Dosagem binder
25 1” 100 100 100 100 19 ¾” 80-98 94 72-96 86
12,5 ½” 68-93 73 61-89 73 4,8 nº 4 45-75 53 38-66 49 2,0 nº 10 32-62 35 25-50 33
0,42 nº 40 16-37 20 12-28 17 0,18 nº 80 10-24 12 7-18 11
0,075 nº 200 3-8 7 3-7 5
TAB. 5.7 – Resultado dos Ensaios Tradicionais da Capa Asfáltica e binder da PPD
ITEM INSUMO Traço Capa Asfáltica
Traço Binder
1 CAP 50/70 4,2 % 3,50% 2 Brita 25mm 14,0% 28,0% 3 Brita 19mm 17,0% - 4 Bica de 1/2” 67,0% 23,0% 5 Areia Artificial - 48,0% 6 Filer (Cimento) 2,00 % 1,00%
TAB. 5.8 – Resultado dos Ensaios Tradicionais da Capa Asfáltica da PPD
ITEM ENSAIO RESULTADOS OBTIDOS
ESPECIFICAÇÕES DA INFRAERO
1 Estabilidade (Kgf) 1.789,00 ≥ 816 2 Índice De Vazios (%) 3,64 3 a 5 3 Fluência (Mm) 3,18 ≤ 4,00 4 Densidade Aparente (g/cm3) 2,403 - 5 Densidade Máxima Teórica (g/cm3) 2,494 - 6 Relação Betume Vazios (%) 73,00 70 a 80 7 Vazios Agregado Mineral (%) 13,46 ≥ 13
Através das diversas composições que podem ser geradas através dos materiais coletados
não se obteve êxito no enquadramento granulométrico para a mistura SMA AAPTP 12,5mm,
pelo fato dos materiais serem enquadrados especificadamente para os traços utilizados na
136
obram que são granulometrias densas. Desta forma, houve a necessidade de britagem dos
materiais pétreos, tomando-se os devidos cuidados para não se perder material, como o pó-de-
pedra gerado pela britagem, material este que era necessário para compor os finos da mistura
SMA, que se utiliza em média de 10% de material de enchimento passante na peneira
0,075mm. Conforme ilustrado na FIG. 5.4, Os insumos foram britados no Laboratório do
DNIT/IPR no Rio de Janeiro/RJ, com um britador de mandíbulas que possui regulagem de
abertura, colocando-se assim a menor abertura possível, possibilitando a britagem do material
necessário suficiente para execução da dosagem do SMA.
FIG. 5.4 – Material Britado e Britador de Mandíbulas do DNIT/IPR
Os insumos britados foram separados pelas peneiras padrões da granulometria do SMA
12,5mm, conforme TAB. 5.9. Porém só foram utilizados os materiais entre as peneiras
12,5mm e 2,4mm e o passante na peneira 0,075mm, pois se utilizou as misturas do canteiro,:
pedrisco e bica corrida ½”, para compor os vazios necessários e enquadrando a composição
na faixa granulometria da mistura SMA desejada.
TAB. 5.9 – Padrões de peneiras utilizadas na composição do SMA AAPTP 12,5mm.
Pol./ABNT 1'' 3/4'' 1/2'' 3/8'' 4 8 200
mm 25,0 19,0 12,5 9,5 4,8 2,4 0,075
Seguindo os procedimentos da manual da PETROBRAS (2010) foram realizados os
ensaios apresentados na TAB. 5.10, incluindo as densidades de todos os materiais pétreos,
seguindo metodologia própria para SMA da rede de asfalto da Petrobrás.
TAB. 5.10 – Ensaios realizados nos materiais pétreos
EnsaioAbrasãPartícu3:1 5:1
AbsorçDurabide SódEnsaio Uma faDuas fa
EnsaioDurabide SódAngulaDensidGsa Gsb Gssss Absorç
MateriMateriaMateriaMateriaMateriaBica dePedriscPó Min
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Um
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138
granulado é informada como sendo 0,52±0,05g/cm³. Porém utilizando-se os ensaios de
densidade real da fibra conforme determinação da densidade real (DNER-ME 093/94) com
uso de picnômetro de 50ml e determinação da massa específica real (DNER-ME 085/94),
com uso do frasco Le Chatelier, encontrada foi de 1,3 g/cm³, de forma que esta foi utilizada,
problema este relatado por MOURÃO (2003) e VASCONCELLOS (2004).
TAB. 5.11 – Ficha Técnica da Fibra VIATOP 66. Fonte: ServBrax
Características dos Pellets de VIATOP 66
Cor e formato Cinza em pellets cilíndricos
Conteúdo de fibras ARBOCEL ZZ 8 – 1 65 - 70 %
Comprimento médio do pellet 2 -10 mm Espessura Média do pellet 5 ± 1 mm
Densidade aparente 490 – 550 g/l ou 0,49 – 0,55 g/cm³ Análise granulométrica: mais finas do que 3,55 mm Max. 5%
Toxicidade Não tóxico e fisiologicamente seguro. Características do ARBOCEL® ZZ 8-1
Cor e formato Cinza, fibras finas soltas e longas de celulose
Matéria prima básica Fibra crua de celulose Teor de Celulose 80 ± 5%
Valor de pH (5 g/100 ml) 7,5 ± 1 Comprimento médio das fibras 1100 µm
Espessura média das fibras 45 µm Características do ligante utilizado
Ligante para construção rodoviária de acordo com a norma DIN 1995. Penetração (de acordo com DIN 52010) a 25°C em 1/10mm 70-100
Ponto de amolecimento (anel e bola, de acordo com DIN 52011) em °C
44-49
Segundo BLAZEJOWSKI (2010) poderá acontecer escorrimento inesperado durante os
testes em laboratório, no qual os componentes, incluindo o estabilizador tipo pellet, são
misturados com um pequeno misturador ou manualmente. Isto pode ser causado pela forma
como o estabilizador tipo pellets foi preparado antes de misturá-lo com agregados. Como os
grânulos contem uma pequena quantidade de asfalto ou cera esta camada torna-os menos
sensíveis à umidade e torna a administração mais fácil, pelo fato de não haver perdas de finos
das fibras e ter um volume menor. No entanto, esta camada também exige bastante força de
cisalhamento e uma temperatura alta o suficiente para liberar as fibras durante a mistura.
Nos testes das primeiras misturas SMA moldadas no Laboratório do IME, foi verificado
esse problema, devido à pouco energia exercida manualmente preparando-se as misturas
asfálticas. Para evitar esse problema as fibras utilizadas em laboratório foram aquecidas e
139
maceradas, desta maneira as fibras se soltaram, conforme FIG. 5.6. As misturas posteriores
foram realizadas com as fibras soltas previamente, apresentando resultados verdadeiros de
escorrimento.
FIG. 5.5- Aspecto geral dos pellets de fibras VIATOP 66.
FIG. 5.6 – Fibras VIATOP 66 maceradas com aquecimento a 170°C
Devem-se ter cuidados quanto ao uso de estabilizadores desconhecidos, tanto em
laboratório quanto em campo, devendo os mesmos serem testados antes de qualquer ensaio.
Quanto aos estabilizadores, deve-se saber sobre a temperatura adequada de mistura e os
detalhes
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contrado
142
Ensaios Resultados Normas / Especificações Observações
Densidade relativa (g/cm3) 1,04 ABNT NBR 6296/2004 -
Perda por aquecimento (em
massa) 0,27% ABNT NBR 15235/2009 Envelhecimento acelerado
Penetração normal (0,1mm) 52 DNIT 155/2010-ME
ABNT-NBR 6576/2007 -
Penetração após aquecimento
(RTFOT) (0,1mm) 24
DNIT 155/2010-ME
ABNT-NBR 6576/2007
* % de penetração 46,15% <
55% mín
Viscosidade
Brookfield (cPs)
135°C – 535
NBR 15184
ASTM D 4402
- 150°C – 234
177°C – 88,5
*135°C – 712
* Após RTOF *150°C – 316
*177°C - 107
Viscosidade
Saybolt Furol ()
135 - 231°C DNER-ME 004-94
ABNT NBR 14756/2001 - 150 - 140°C
170 - 56°C
Ponto de amolecimento 45,7ºC
52,8°C rtfot DNIT 131/2010-ME -
Resistência elástica 16,5 apos
Ductilidade 25°C > 100cm
DNER-ME 163/98 Normal
42cm *Após ensaio RTFOT
Ponto de fulgor, °C 306°C DNER-ME 148/94 < 315°C
O CAP Stylink é um ligante modificado por polímero fabricado pela Empresa Betunel,
que não fornecem a informação quanto aos modificadores que são utilizados. Segundo a
fabricante não requer alteração nos procedimentos operacionais aplicados aos asfaltos
convencionais, possuindo estabilidade na estocagem, resistência a oxidação e boas
propriedades físicas. (BETUNEL, 2011). A escolha deste ligante modificado para este
trabalho se deu pelo fato que a empresa já utilizou o referido ligante na execução de SMA,
como pode ser visto no seu sítio na internet, em que relaciona casos desta utilização, como:
SMA com Stylink PG 76-22, na concessionária Autovias, na S-300 em junho de 2007, na
concessionaria TEBE, na SP-326 em agosto de 2007, na concessionária Ecovias, na BR-
277(PR), em Agosto de 2006, entre outros.
143
TAB. 5.15 - Ensaios realizados com a amostra CAP Stylink
Ensaios Resultados Normas / Especificações Observações
PG 76-22 Superpave Fornecido pelo fabricante
Densidade relativa (g/cm3) 1,01 ABNT NBR 6296/2004 -
Perda por aquecimento (em
massa) 0,05% ABNT NBR 15235/2009 -
Penetração normal (0,1mm) 50 DNIT 155/2010-ME
ABNT-NBR 6576/2007 Entre 40-70
Penetração após aquecimento
(RTFOT) (0,1mm) 29
DNIT 155/2010-ME
ABNT-NBR 6576/2007 -
Viscosidade
Brookfield (c.Ps)
135°C – 1372 NBR 15184
ASTM D 4402 Atende especificação 150°C – 527
177°C – 238
Viscosidade
Saybolt Furol
DNER-ME 004-94
ABNT NBR 14756/2001 Não foi realizado.
Ponto de amolecimento 51,6ºC DNIT 131/2010-ME
Entre 60/85 – Somente foi
realizado após ensaios, ficha
da empresa 69ºC
55,8ºC Após RTFOT
Ductilidade 25°C > 100cm DNER-ME 163/98 Não realizado após RTFOT
Recuperação elástica (%) 82,5
57,5 NBR 15086
Normal
Após RTFOT
Ponto de fulgor, °C 299°C DNER-ME 148/94 < 315°C
6 ME
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145
(2010) cita como principais métodos de dosagem de misturas SMA os seguintes métodos:
Método Alemão, Método Americano, Método Tcheco, Método Holandês, Método do Ponto
de Dilatação, Método Escocês, Método das Iterações Sucessivas e o Método de Bailey.
Neste trabalho optou-se pelo método americano de dosagem, em particular as
recomendações da AAPTP 04-04 (PROWELL et al., 2009), formuladas exclusivamente para
pavimentos aeroviários, tendo como base as normas rodoviárias daquele país.
As recomendações da AAPTP 04-04 são originais de estudos desenvolvidos por
PROWELL et al. (2009), em que através de inúmeros ensaios chegaram a tais
recomendações. As especificações de SMA nos Estados Unidos foram desenvolvidas pela
FHWA SMA TWG (Federal Highway Administration SMA Technical Work Group) e a
pesquisa foi conduzida através da NCHRP 9-8. Uma especificação provisória para SMA foi
desenvolvida pela AASHTO em 1999, desde então tem atualizado suas especificações, que
atualmente são as seguintes: AASHTO M325-08 (Standard Specification for Stone Matrix
Asphalt) e AASHTO R46-08 (Standard Practice for Designing Stone Matrix Asphalt). Em
2004, foi desenvolvida pela UFGS (Unified Facilities Guide Specifications) uma
especificação de SMA específica para Aeroportos, que no ano de 2008 foi revisada (UFGS-
32 13 17).
O aspecto essencial deste método é o contato grão-a-grão, ou o contato direto entre as
partículas de agregados graúdos. Desta maneira os grãos ativos (agregado graúdo) formam
uma forte matriz e fornece a mistura de SMA uma boa resistência a deformação permanente.
As recomendações da AAPTP (PROWELL et al., 2009) para a utilização de SMA em
aeroportos são apresentadas nas TAB. 6.1, TAB. 6.2, TAB. 6.3 e TAB. 6.4.
Na TAB. 6.1 podem ser vistas as principais recomendações propostas por (PROWELL et
al., 2009) para execução do SMA em pavimento aeroportuários, separados pelo tipo do
esforço que o pavimento deve resistir, isto é, pelo tipo da aeronave que deve utilizar o
aeródromo e as respectivas pressões dos pneus.
146
TAB. 6.1- Recomendações dos Agregados Graúdos (PROWELL et al., 2009).
Propriedade Pavimento de Aeroporto com
aeronaves com peso bruto <
27.216 kg (60.000lbs) e pressão
de pneus < 689kPa (100psi)
Pavimento de Aeroporto com
aeronaves com peso bruto >
27.216 kg (60.000lbs) e pressão
de pneus > 689kPa (100psi)
Abrasão Los Angeles, ASTM C131,
%
301 301
Ensaio de Partículas longas e
achatadas (F&E), ASTM D4791,
% > que 5:1,3:1
5, 202 5, 202
Ensaio de Faces fraturadas, ASTM
D5821,
% > 2FF, > 1 FF
85, 95 90, 100
1 Pode-se estudar caso a caso agregados graúdos com perdas Los Angeles maiores. 2 Ensaios de laboratório indicam que mistura com porcentagens de partículas longas e achatadas maiores do que
determinados. A capacidade de execução para estas misturas não foram testadas. Deve-se permitir agregados
que não excedam 10% 5:1 e 50% 3:1.
TAB. 6.2 – Granulometrias das misturas SMA para aeroportos segundo (PROWELL et al., 2009)
PENEIRA % Passando em massa (TMN)
ASTM mm SMA 9,5 mm SMA 12,5 mm SMA 19,0 mm1
3/4'' 19,0 100 100 90-100
1/2'' 12,5 100 90-100 50-88
3/8'' 9,50 70-95 50-85 25-60
4 4,75 26-40 20-32 20-28
8 2,36 20-28 16-24 16-24
200 0,075 8-12 8-12 8-11 1 Não recomendado para uso na capa de rolamento. Utilizado com sucesso aeroportos na China e
rodovias nos Estados Unidos como camada de binder “ligação”.
Na TAB. 6.2, PROWELL et al. (2009) elencaram 3 granulometrias recomendadas para
execução do SMA em pavimentos aeroportuários, sendo as denominações das granulometrias
dadas pelo TMN (Tamanho Máximo Nominal) que definido como uma peneira acima do
tamanho nominal máximo, sendo este último definido como o tamanho de peneira maior que
a primeira peneira que retém mais que 10% de material. As 3 granulometrias propostas foram
SMA 9,5mm, SMA 12,5mm e SMA 19,0mm, sendo que segundo o autor o SMA 19 mm não
é recomendado para uso na capa asfáltica, porém já foi utilizado como camada de binder na
147
China e em rodovias norte americanas.
Na TAB. 6.3 observam-se as recomendações de PROWELL et al., (2009) para os
ligantes para uso em SMA, recomendações relacionadas a dosagem Superpave que depende
do PG dos ligantes e que podem variar conforme a temperatura do local. Segundo
BLAZEJOWSKI (2010), no continente Europeu, segue-se para especificação de ligantes para
SMA as normas EN 12591 e EN 14023, sendo para ligantes convencionais e modificados
respectivamente. A norma EN 14023 também especifica os ligantes utilizados em cada país
da comunidade europeia. No Brasil poucas normas e especificações foram encontrados,
dentre elas a PETROBRAS (2010) dentro do manual de trechos monitorados, DER/SP e
DER/PR.
Na TAB. 6.4, estão apresentados os requisitos de uma mistura asfáltica SMA em
laboratório e também sobre sua compactação in loco. Sobre a compactação em laboratório
dos corpos de prova o método fornece as opções de compactação por golpes de soquete
Marshall e por quantidade de giros do Compactador Giratório Superpave (CGS).
TAB. 6.3 – Recomendações de ligantes para o SMA (PROWELL et al., 2009)
Carga esperada Ligante recomendado PG
Pavimento de Aeroporto com aeronaves com peso bruto
< 27.216 kg (60.000lbs) e pressão de pneus < 689kPa
(100psi)
Recomendado o mesmo PG de ligante como se fosse
dimensionado para pavimento rodoviário com
ESALS (Numero “N”) menor que 10 milhões.
Exceção para ligantes com PG com temperatura
baixa maior que PG XX-22), ficando a cargo do
projetista.
Pavimento de Aeroporto com aeronaves com peso bruto
> 27.216 kg (60.000lbs) e pressão de pneus > 689kPa
(100psi) mas < 1.378 kPa(200psi)
Aumenta 2 graduações para a alta temperatura,
exemplo: PG 64-22, com o aumento dimensiona-se
76-22.
Pistas Taxi ou finais de PPD sujeitos a para Pavimento
de Aeroporto com aeronaves com peso bruto > 27.216 kg
(60.000lbs) e pressão de pneus > 689kPa (100psi) mas <
1.378 kPa(200psi) ou pista de aeródromos com projetos
para pressões de pneus > 1.378 kPa(200psi)
Aumenta 2 graduações para a alta temperatura,
exemplo: PG 64-22, com o aumento dimensiona-se
76-22.
148
TAB. 6.4 – Requisitos de uma mistura asfáltica SMA (PROWELL et al., 2009)
Propriedade Requisito
Fibras Requerido (tipicamente se utiliza 0,3% em peso
total da mistura)
Escorrimento, ASTM D 6390, a 13,9ºC abaixo da
temperatura de produção
< 0,3%
Eficiência de compactação 50 golpes Marshall ou 65 giros CGS
Teor de vazios para teor ótimo, % (v/v) 4,0
Faixa de aceitação do teor de vazios, % 2,8 a 4,2
Vazios no agregado mineral, VAM, % (v/v) ≥ 17,0
VCAMIX< VCADRC (ASTM C 29) < 1,0
Limite de tolerância para densidade in loco da massa* 96,8% - Gmb ou 93,5 - Gmm
Limite de tolerância para densidade in loco nas juntas* 93,9% - Gmb ou 90,5 - Gmm
*As especificações de tolerância são baseadas no critério para a aceitação das características de densidade, para
cada lote de mistura compactada, será baseado no método da Percentagem Dentro dos Limites – PDL (DIRENG-
MC 01 ou PWL da FAA). Uma média de densidade da massa de 95% de Gmm ou 98,4 de Gmb com desvio padrão
de 1,3% ou menos assim produzindo 90 PDL. Uma média de densidade nas juntas de 93% de Gmm ou 96,4 de
Gmb com desvio padrão de 2,1% ou menos assim produzindo 90 PDL.
PROWELL et al. (2009) com base na literatura, utilizou-se do número de golpes do
soquete Marshall, isto é, 50 golpes por face, para ser o padrão de energia de compactação
para o estudo da equivalência de eficiência de compactação com o CGS, que foi verificada
por meio da comparação do VAM (Vazios no Agregado Mineral), tomando-se como verdade
que misturas com os mesmos agregados e VAM devem ter os mesmos teores de ligante,
desta forma se utilizando de vários ensaios, com agregados diferentes, chegou a Equação (EQ.
6.1). Assim o número equivalente de giros do compactador Supervape ficaria dependendo do
Ensaio de Perdas pelo ensaio de abrasão Los Angeles (%) e do Ensaio de Partículas longas e
achatadas (F&E) que excedam 3:1 (%).
117 1,72 % 0,944 & 3: 1 (EQ. 6.1)
Onde: NEG = o número de giros que equivale ao mesmo VMA do corpo de prova
compactado com 50x2 golpes Marshall;
% Perda LA = Ensaio de Perdas pelo ensaio de abrasão Los Angeles (%) e ;
F&E = Ensaio de Partículas longas e achatadas (F&E) que excedam 3:1 (%).
Apesar da Equação (EQ. 6.1), o número recomendado de giros pela AAPTP 04-04
(PROWELL et al., 2009), é 65 giros, pois é considerado um número conservativo, devido a
análises
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6.1) e os en
149
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A (2002),
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APTP 04-
), tem se
150
que os agregados atendem as recomendações.
Para uma análise mais detalhada dos materiais pétreos, inclusive para os fíleres
complementaram as recomendações de PROWELL et al. (2009) com os requisitos da norma
da NAPA(2002) descritos na TAB. 6.5, sendo que alguns se repetem.
TAB. 6.5 – Requisitos dos Agregados (Graúdo, finos e fíleres) para SMA (NAPA, 2002)
Propriedade Requisito
Agregados graúdos Ensaio de Abrasão Los Angeles, % de perda (AASHTO T 96)
≤ 30
Forma das partículas: Partículas longas e achatadas, % (ASTM D 4791)
≤20 para 3:1 ≤5 para 5:1
Determinação da Porcentagem de Partículas Fraturadas para Agregados Graúdos, % (ASTM D 5821)
100%, uma face ≥ 90,0%, duas faces
Absorção (AASHTO T 85), % ≤ 2 Sanidade, 5 ciclos (AASHTO T 104) ≤ 15 em sulfato de sódio,
≤ 20 em sulfato de magnésio Agregados finos
Sanidade, 5 ciclos (AASHTO T 104) ≤ 15 em sulfato de sódio, ≤ 20 em sulfato de magnésio
Angularidade, % (AASHTO T 304, método A) ≥ 45 Limites de Atterberg Limite de Liquidez (AASHTO T 89),%
25
Limite de Plasticidade (AASHTO T 90),% Não plástico Absorção (AASHTO T 85), % ≤ 2 Equivalente em areia, % (ASTM D 2419) ≥ 45
Fíleres Índice de Plasticidade(AASHTO T 90),% < 4 Vazios de Rigden modificado, % < 50 (Recomendado)
E em comparação com os agregados utilizados, todos requisitos foram cumpridos.
Segundo BLAZEJOWSKI (2010), os requisitos das normas americanas para SMA, tendem a
um compromisso entre as condições de alta qualidade dos materiais e a de ter uma mistura
asfáltica econômica, pois seus requisitos são limitados quando comparados com as normas
europeias de SMA pela EN 13043 (Aggregates for Bituminous Mixtures and Surface
Tratments for Roads, Airfiels, and Other Trafficked Areas). Observa-se na FIG. 6.1 todos
agregados separados por peneira, desde a peneira 12,5mm até a passante na peneira Nr 200,
incluindo a fibra.
151
FIG. 6.1 – Agregados separados por peneiras retidas utilizadas na misturas SMA
Quanto à escolha do CAP, o método da AAPTP 04-04, para o Novo Aeroporto da Grande
Natal, recomenda CAP com PG aumentada de 2 graduações para a alta temperatura, e
segundo a NAPA(2002) a norma não amarra quando a 1 ou 2 graduações acima da alta
temperatura PG recomendada para área geográfica Superpave. A PG do ligante é
recomendada pela Equação (EQ.6.2):
0,00618. 0,2289 42,2 . 0,9545 17,78 (EQ.6.2)
Onde: Tmax20mm = temperatura máxima de projeto do revestimento asfáltico à profundidade de
20mm abaixo da superfície, ºC;
Tmaxar = média das temperaturas máximas do ar dos sete dias consecutivos mais quentes
do ano, ºC;
Lat = latitude geográfica do local do projeto em graus.
Por se tratar de clima tropical não foi realizado o cálculo para temperatura mínima
Superpave, e realizando os cálculos para Tmax20mm, com a Latitude da cidade de São Gonçalo
do Amarante – RN e para a Tmaxar adotou-se a média das temperaturas máximas do ano de
2011 (31ºC), por não encontrar a média das temperaturas máximas do ar dos sete dias
consecutivos mais quentes do ano, desta forma Tmax20mm ficou igual a 53,2ºC. Conforme
norma ASTM 6373/2007 - Determinação do Grau de Desempenho (PG) de Ligantes, que
caracteriza o Cimentos Asfálticos de Petróleo por suas PG, dentre os requisitos de norma,
assim verifica-se que há variação de PG no intervalos de 46 a 82, com cada graduação de 6ºC,
desta fo
segundo
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O
caracter
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Con
mistura)
tempera
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Stylink
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FIG.
Viscosidade Brookfield (cP)‐log
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CAP 50-7
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-150°C e pa
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de 167-173
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500
130
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1000
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535
135 14
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CAP 50‐70 LUBNO
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0 145
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152
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157-163°C,
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254
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175
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P e para
do CAP
Assim
o a faixa
ornecido
a mistura
ºC acima
SMA.
5
180
153
6.1.2.2. VERIFICAÇÃO DA GRANULOMETRIA
A granulometria escolhida para execução dos ensaios com SMA, foi a recomendada pela
AAPTP 04-04, SMA 12,5mm, que segundo PROWELL et al. (2009), é a granulometria que
se destaca como tendência de utilização para aeroportos. Normas alemãs utilizam
granulometrias TMN 8 e 11mm, sendo o SMA 11mm naquela país o utilizado para maiores
solicitações de cargas. A UFGS S-32 01 11.52, somente especificou a granulometria de TMN
12,5mm. A China utiliza SMA 13 e 15mm TMN em suas pistas de aeroportos. Na TAB. 6.6
podem-se observar algumas granulometrias SMA 12,5mm.
TAB. 6.6 - Faixas de SMA 12,5 mm de outras especificações PROWELL et al. (2009)
PENEIRA % Passando em massa (TMN) ASTM mm AAPTP ALEMANHA UFGS AASHTO CHINA
3/4'' 19,0 100 100 100 100 100 1/2'' 12,5 90-100 93-100 90-100 90-100 82-94 3/8'' 9,50 50-85 80 50-85 50-80 45-65
4 4,75 20-32 29-39 20-40 20-35 22-34 8 2,36 16-24 22-29 16-20 16-24 18-27
16 1,18 14-22 30 0,600 14-19 12-19 50 0,300 10-16
100 0,150 9-14 200 0,075 8-12 8,7-12,6 8-11 8-11 8-12
Seguindo as orientações NAPA (2002), realizaram-se 3 misturas granulométricas com os
materiais constantes na TAB. 5.5, visando enquadrar na faixa granulométrica da AAPTP
04-04, SMA TMN 12,5mm. O uso desta granulometria de SMA, segundo a TAB. 6.7,
observa-se que para cada TMN da mistura utilizada é definido pela metodologia que existe
uma peneira de parada, que faz distinção entre o material graúdo e os outros materiais. O
SMA é muito sensível à mudanças nesta respectiva peneira, pois valores passando excessivos
reduzem a fração de agregado graúdo o que causará perda no contato grão-a-grão, desta forma
devem-se tomar os cuidados necessários para manutenção da fração graúda NAPA (2002).
154
TAB. 6.7 – Definição da fração de agregado graúdo nas misturas SMA
Tamanho máximo do nominal do agregado
Porção de agregado Retido na peneira de parada
pol mm pol mm 1” 25,00 #4 4,75
3/4'' 19,0 #4 4,75 1/2'' 12,5 #4 4,75 3/8'' 9,50 #8 2,46
4 4,75 #16 1,18
A finalidade desta verificação de granulometrias é verificar a existência do contato grão-
a-grão nas misturas e decidir por análises volumétricas qual a mistura ideal para realizar o
estudo mais aprofundado para o próximo passo das orientações, que é a seleção do teor ótimo
de ligante. Para assegurar o contato grão-a-grão adequado ao SMA, foi estabelecido pelo
método a comparação do VCAMIX com o VCADRC, sendo respectivamente, os vazios no
agregado graúdo da mistura SMA compactada e os vazios no agregado graúdo compactado a
seco (dry-rodded). O VCADRC é especificado pela norma AASHTO T 19, que no Brasil pode-
se seguir a DNER-ME 153/97. São apresentados nas Equações (EQ.6.3) e (EQ.6.4),
VCADRC e VCAMIX, respectivamente (NAPA, 2002):
. 100
(EQ.6.3)
100 .
(EQ.6.4)
Onde: VCADRC = Vazios na condição de agregado graúdo compactado seco, %;
= densidade aparente do agregado graúdo;
= massa específica aparente da fração graúda do agregado seco compactado,
g/cm³;
= massa específica da água, 0,998 g/cm³;
VCAMIX = Vazios da fração graúda do agregado na mistura compactada, %;
= densidade aparente da mistura compactada;
= porcentagem de fração graúda do agregado em relação ao peso total da
mistura.
Segue na TAB. 6.8, o resumo e quantidades dos materiais empregados em cada uma das
três misturas realizadas e na TAB. 6.9 segue o resumo das granulometria encontradas.
155
TAB. 6.8 – Porcentagem de cada tipo de agregado utilizados em cada uma das três misturas.
Mistura % em massa, utilizado em cada mistura.
Retido #12,5mm
Retido #9,5 mm
Retido #4
Bica ½” Pedrisco Pó
Mineral Cal
CH-I C 5,0 29,0 31,0 17,5 10,0 6,0 1,5 D 5,0 32,5 38,5 16,0 - 6,5 1,5 F 5,5 31,5 34,0 22,0 - 5,5 1,5
TAB. 6.9 – Granulometria das misturas ensaiadas.
Peneiras# Granulometria da mistura
Média SMA
12,5 mm (pol.) (mm) C D F
3/4'' 19,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100 1/2'' 12,5 94,8 95,0 94,3 94,7 90-100 3/8'' 9,5 65,0 62,5 61,8 63,1 50-86
4 4,8 29,1 24,0 21,9 25,0 20-33 8 2,4 22,6 18,9 16,8 19,4 16-25
16 1,2 18,6 16,0 17,3 30 0,6 16,1 14,1 15,1 50 0,3 13,1 12,4 12,7
200 0,1 10,1 9,4 8,7 9,4 8-12 Gsb 2,608 2,624 2,625
*Gsb = Densidade específica do agregado
Para realização dos ensaios da massa específica teórica (Gmm) e da massa específica
aparente (Gsm), foram utilizadas as normas ASTM D 2041/00 (Método de Rice), conforme
observa-se na FIG. 6.3 e para massa específica aparente da mistura (Gsm) utilizou-se o
método ASTM D 1188.
156
FIG. 6.3 – Equipamento previsto para método Rice (ASTM D 2041/00), Laboratório do IME.
Conforme sugerido em NAPA (2002), para os ensaios de granulometria utilizou-se um
teor de 6,5% do CAP 50-70 LUBNOR, que havia disponível em maior quantidade para todas
as misturas, incluíram-se as fibras no teor de 0,3% para evitar o escorrimento, conforme
revisão da literatura. Na TAB. 6.10 observa-se o resumo dos ensaios realizados nas 3
misturas, onde se pode verificar que a mistura C não atente a restrição do VCADRC ser maior
que o VCAMIX, desta maneira descarta-se a mistura. Para a mistura D, verifica-se que o VAM
é menor que a restrição de 17%, e que o Vv é menor que o encontrado na mistura F, desta
forma escolheu-se a mistura F para continuar os ensaios.
TAB. 6.10 – Resumo dos ensaios de granulometria com teor de CAP 50-70 LUBNOR de 6,5%
Mistura VCADRC VCAMIX VCAMIX/
VCADRC
Dens.
(kg/m3) Gmm Gmb Vv VAM
C 39,60 41,80 1,056 1,673 2,379 2,332 2,00 17,20
D 39,80 36,40 0,915 1,567 2,403 2,336 2,80 16,80
F 39,70 34,80 0,877 1,565 2,396 2,325 2,90 17,20
Como pode ser observado, o método da NAPA (2002) de dimensionamento do projeto de
SMA difere em partes com o método convencional, como a moldagem de corpos de prova
para estudo da granulometria, ensaios de compactação do agregado graúdo a seco e ensaios
157
com o método Rice requerem uma quantidade adicional de todos os materiais empregados,
desde os materiais pétreos, fibra, a cal e o próprio ligante utilizado. Desta forma optou-se por
não realizar os ensaios do VCAMIX utilizando-se o CAP Stylink, pelo fato de receber uma
quantidade limitada do material do fornecedor.
6.1.2.3. PROJETO DA MISTURA
Todas as moldagens dos corpos de prova de SMA foram executadas manualmente, com
utilização de fogareiro e tacho apropriado, conforme FIG. 6.4. Todos os corpos de prova
moldados foram executados com a energia determinada para misturas SMA de 50 golpes por
face do compactador Marshall, para um CP de aproximadamente 1200g, com dimensões de
100 mm de diâmetro e 63,5mm ± 1,3mm de altura.
FIG. 6.4 – Mistura manual dos corpos de prova
Foram seguidas algumas prescrições da PETROBRAS(2010) como o condicionamento
da mistura em estufa na temperatura de compactação ±3°C por um período de 2h±10 minutos,
de acordo com ABNT NBR 15785/2010 e a AASHTO R 30-02-06. Para isso foram
primeiramente utilizados formas de alumínio descartáveis, porém mesmo com o uso de fibras,
o mástique aderia as paredes do alumínio (FIG. 6.5-a), de forma que havia muitas perdas na
colocação da massa no molde Marshall, que foi levado a utilizar vasilhas de porcelana que
tiveram resultado melhor que o anterior (FIG. 6.5-b), sendo que o procedimento não faz
158
alusão do tipo de recipiente. Fez-se uma análise da perda de mástique após o
condicionamento, que segue na TAB. 6.11, que foi considerada alta, tendo em vista que pode
ser interpretada como um escorrimento do mástique, pois ultrapassa a 0,3%, valor máximo
permitido para o escorrimento.
(a) (b) FIG. 6.5 – (a) Material aderido as paredes do recipiente de alumínio e (b) Material aderido ao
recipiente de porcelana
TAB. 6.11 – Perda do mástique por aderência nas paredes do recipiente após o condicionamento.
Ensaio Peso do
recipiente (g)
Peso recipiente
utilizado (g) Peso Amostra (g) Diferença (g) Perda Mástique
1 956,2 958,6 1.200,00 2,40 0,200% 2 999,8 1005,1 1.200,00 5,30 0,442% 3 959,9 963,9 1.200,00 4,00 0,333% 4 970,6 975 1.200,00 4,40 0,367% 5 957,7 961,7 1.200,00 4,00 0,333%
Em continuidade com o método NAPA (2002), para seleção do teor ótimo de ligante,
foram moldados mais 3 corpos de prova, para os teores de ligante de 5,5% e 6,0%, utilizando
o mesmo CAP 50-70 LUBNOR, sendo que estas amostras foram denominadas de “1F”. Com
a mesma granulometria tipo “F” e utilizando o CAP Stylink, foram moldados 3 corpos de
prova para cada teor, sendo eles: 6,0%, 6,2% e 6,5%, e estas amostras denominadas de “2F”.
O resumo dos resultados das duas misturas são apresentadas na TAB. 6.12.
159
TAB. 6.12 – Resumo dos ensaios SMA 1F e 2F
MISTURA SMA “1F”
Propriedade Teor de ligante, %
5,5 6,0 6,5 Gmb 2,254 2,313 2,323 Gmm 2,406 2,391 2,379 Vv, % 6,3 3,3 2,4
VMA, % 18,9 17,2 17,3 VCA, % 36,2 34,9 35,0
MISTURA SMA “2F”
Propriedade Teor de ligante, %
6,0 6,2 6,5 Gmb 2,297 2,297 2,325 Gmm 2,405 2,399 2,396 Vv, % 4,5 4,2 2,9
VMA, % 17,8 17,9 17,2 VCA, % 35,2 35,3 34,8
Segundo NAPA (2002), deve-se plotar os gráficos do volume de vazios(Vv), vazios no
agregado mineral (VAM) e vazios no agregado graúdo (VCA) para se determinar o teor de
ligante ótimo para cada mistura. Observando-se a constância do VAM e VCA, apenas
plotando o volume de vazios, e adotou-se o valor de 4% como valor corresponde ao teor
ótimo de ligante asfáltico, conforme pode ser visto na FIG. 6.6. Desta forma, adotou-se o teor
ótimo da mistura SMA 1F como 5,9% e para a mistura SMA 2F como 6,2%.
Apesar da metodologia NAPA (2002) de dosagem do SMA indicar que a mistura deverá
ter no mínimo 6,0%, pode-se diminuir na dependência do Gsb da mistura.
FIG. 6.6 – Gráfico do volume de vazios das misturas SMA 1F e 2F.
160
6.1.2.4. AVALIAÇÃO QUANTO À SUSCETIBILIDADE À UMIDADE E
ESCORRIMENTO
A metodologia NAPA (2002) prevê que devem ser realizados os ensaios de perda por
umidade induzida e de escorrimento, segundo as normas AASHTO T283 e AASHTO T 305-
97 respectivamente. Segundo BERNUCCI et al. (2007) a avaliação do dano nas misturas
asfálticas causado pela umidade é de grande importância, uma vez que afeta o desempenho e
a vida de serviço dos pavimentos, evidenciando possíveis problemas de adesividade
agregado-ligante.
Para análise da suscetibilidade da mistura quanto à umidade, utilizou-se o método de
Lothman (AASHTO T 283), conforme descrito no método NAPA (2002), que pode ser
descrito da seguinte forma:
Moldar seis CPs similares com 1.200g de mistura asfáltica na faixa de projeto e
teor de ligante asfáltico de projeto com teor de vazios entre 5 e 7%;
Separar um primeiro conjunto de três corpos-de-prova, colocando-os dentro de
sacos plásticos para proteção e imersão em banho de água a 25°C por 2 ± 1h;
Separar um segundo conjunto de três desses CPs, colocando-os em um recipiente
com água destilada e aplicando-se vácuo a uma pressão de 250 – 650mmHg por 5
a 10 minutos, a fim de obter grau de saturação dos vazios entre 70 e 80% de água;
Envolver os CPs em filme plástico e colocar cada CP dentro de um saco plástico
com 10ml de água adicionais, vedando-os em seguida; colocar o segundo
conjunto de três CPs para congelamento (-18°C) por um período mínimo de 16h;
Imergir este conjunto de três CPs em um banho de 60°C por um período de 24 ±
1h, retirando-se os CPs dos sacos plásticos e do filme logo após a imersão;
Retirar o conjunto de três CPs do banho a 60°C e imergi-los em um banho a 25°C
por um período de 2 ± 1h;
Realizar ensaio de resistência à tração no primeiro conjunto de três CPs
não-condicionados (RT) e no segundo conjunto de três corpos-de-prova após todo
ciclo de condicionamento (RTu);
Calcular a resistência à tração retida por umidade induzida, que é a razão entre
RTu e RT.
Para execução dos CPs para o ensaio com o método Marshall de compactação foram
161
realizados ensaios nos CPs com no teor ótimo de ligante e número de golpes reduzido, tendo
em vista encontrar um teor de vazios variando entre 5 e 7%, conforme pode ser observado
pela FIG. 6.7, onde o volume de vazios mínimo exigido para o ensaio foi adotado, chegando-
se a um número de golpes muito baixo em ambas as misturas. Devido a esse número baixo de
golpes, 16, encontrado, os corpos de prova após a compactação não tinham seus agregados
unidos e durante o resfriamento desagregavam os agregados, conforme pode ser observado
na FIG. 6.8.
FIG. 6.7 – Ensaios para verificar o numero de golpes para obter um teor de vazios entre 5-7%
FIG. 6.8 – Corpo de prova que desagregou após compactação com 16 golpes durante resfriamento, om o CAP Stylink
0,00%
1,00%
2,00%
3,00%
4,00%
5,00%
6,00%
7,00%
0 5 10 15 20 25 30 35 40
VOLU
ME DE VAZIOS
NÚMERO DE GOLPES
CAP 50‐70 LUBNOR CAP STYLINK
162
Os ensaios de umidade induzida foram considerados baixos para o CAP Stylink,
conforme pode ser visto pela TAB. 6.13. O que pode ter acontecido por problemas no ensaio
e também pelo fato de que a compactação foi deficiente.
TAB. 6.13 – Resultados do ensaio de dano e umidade induzida das misturas.
Ensaio Dano pode umidade induzida (RTR)
MISTURA 1F CAP 50-70 LUBNOR
MISTURA 2F CAP Stylink
1 35,1% 39,6% 2 104,6% 41,46% 3 99,58% 40,0%
De acordo com NAPA (2002) para verificar o valor de escorrimento do ligante
asfáltico seguiu-se e a norma AASHTO T 305-97 (BERNUCCI et al., 2007). O ensaio de
escorrimento é utilizado para determinar a quantidade de ligante asfáltico que potencialmente
poderá escorrer da mistura de SMA. É estabelecido um valor máximo admitido no
ensaio laboratorial de forma a evitar perda de ligante no transporte, na aplicação e na
compactação do SMA. O ensaio consiste em inserir uma amostra de 1.200g de SMA usinado,
utilizando a faixa granulométrica, teor de ligante e teor de fibras que se deseja testar, em um
cesto cilíndrico confeccionado com tela metálica de abertura 6,3mm, com fundo suspenso,
afastado do fundo, FIG. 6.9. Pesa-se e insere-se o conjunto apoiado em um papel-filtro, dentro
de uma estufa regulada na temperatura de compactação por 1h±1min. Transcorrido o tempo,
retira-se o conjunto da estufa e pesa-se a folha de papel-filtro novamente que poderá conter
ligante escorrido da mistura.
163
FIG. 6.9 – Tela para ensaio de escorrimento AASHTO T 305.
Os passos foram seguidos e para ambas as misturas chegou-se a um valor de 0,3% de
fibras VIATOP 66, na FIG. 6.10 observa-se o escorrimento do ligante para uma porcentagem
e fibras de 0,10% para o CAP Stylink.
(a) (b) FIG. 6.10 – Papel filtro mostrando o escorrimento do mástique para o CAP Stylink (a) 0,1% de fibras
e (b) com fibras 0,3%.
164
6.2. MOLDAGEM DE PLACAS ASFÁLTICAS PARA ENSAIOS FUNCIONAIS
Para execução de ensaios funcionais como atrito pelo pendulo britânico e macrotextura
do SMA foram moldadas placas para se calcular International Friction Index – IFI (Sp, F60)
para cada mistura analisada, conforme descrito no item 2.1.6.
Para confecção das placas elaborou-se um molde metálico de 50x50x4cm, com chapa
superior para compactação e inferior com alça para transporte, conforme FIG. 6.11(a) e para
mistura dos materiais para cada placa utilizou-se o misturador da COPPE/UFRJ, conforme
FIG. 6.11(b). Para chegar a densidade aparente (Gmb) requerida compactou-se até a chapa
superior ficar impedida de descer pela forma lateral.
(a) (b) FIG. 6.11- (a) Molde metálico para confecção das placas (50x50x4cm) e (b) Misturador da
COPPE/UFRJ com mistura SMA
O aspecto da mistura SMA pode ser observado na FIG.6.12, após a compactação com uso
de placa vibratória sobre o chapa metálica.
165
FIG.6.12 - Aparência da placa após a compactação
Para a análise funcional procedeu-se ensaios de mancha de areia, FIG.6.13-(a) e de
pêndulo britânico, FIG.6.13-(b), nas placas moldadas, desta forma podendo-se analisar o
aspecto funcional do SMA, de acordo como método IFI.
(a) (b) FIG.6.13 – Execução do ensaio de mancha de areia (a) e execução de ensaio de Pendulo Britânico (b)
166
7 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
Este capítulo tem pode finalidade apresentar os resultados de todos os ensaios mecânicos
e convencionais dos solos e agregados coletados, das camadas do pavimento, além dos
resultados das misturas asfálticas descritas no capítulo anterior de acordo com as
metodologias descritas. Também são apresentados e analisados os resultados dos ensaios
realizados para avaliação das propriedades funcionais e mecânicas das misturas em
estudo.
Para o estudo das camadas do pavimento foram utilizados os parâmetros dos ensaios do
acompanhamento controle tecnológico de campo, tais como umidades ótimas, compactação,
densidades e CBR dos solos e britas, apresentados também neste capítulo.
Para fins de nomenclatura, os ensaios a seguir são referentes a duas misturas SMA
12,5mm com diferentes tipos de ligantes e teores. São chamadas de 1F e 2F, sendo referentes
a CAP 50-70 LUBNOR e CAP Stylink, nos teores de ligante de 5,9% e de 6,3%,
respectivamente.
7.1. ENSAIOS CONVENCIONAIS E MECANÍSTICOS PARA SOLOS E BRITAS
Como metodologia para realização dos ensaios foi utilizado em parte o Procedimento
Rede 03/2010 e 04/2010 (PETROBRAS, 2010), pois não havia condições de trazer para o
laboratório a quantidade de material solicitado em os procedimentos. Assim sendo, amostras
de 25 kg de cada um dos materiais: subleito, sub-base, pedrisco e de brita graduada simples,
todos utilizados na infraestrutura da obra em São Gonçalo do Amarante – RN foram trazidas
para o laboratório de solos do IME, e postas a secar ao ar.
Os solos do subleito e sub-base foram destorroados e subdivididos em amostras de 4,5kg
em sacos plásticos, porém, no solo da sub-base foi efetuado mistura de 20% de pedrisco em
peso de solo seco do material utilizado e homogeneizado, conforme executado in loco. Para a
brita graduada simples (BGS) não houve destorroamento, somente umedecimento na umidade
ótima de projeto utilizada in loco.
Depois, foram retiradas as amostras de 4,5 kg cada e acondicionadas em sacos plásticos
167
fechados e levadas para a câmara úmida do laboratório, onde permaneceram até a realização
do ensaio na COPPE/UFRJ. Tal procedimento teve objetivo garantir que todas as amostras
tivessem a mesma umidade.
Os ensaios de Módulo Resiliente e Deformação Permanente foram realizados com
energias equivalentes a do proctor modificado com os materiais das respectivas camadas
colocados na sua umidade ótima de projeto, esta fornecida pelo executante, porém para o
material britado da base do pavimento, a brita graduada simples, notou-se que durante o
umedecimento da BGS que o valor de umidade fornecido pelo executante estava muito alto, e
foi utilizada a umidade de 5,3% para o BGS.
A partir daí, os solos foram moldados em corpos-de-prova de dimensões 10 x 20 (cm x
cm), com energia equivalente à do ensaio proctor modificado, e realizados ensaios triaxiais de
cargas repetidas para se obter o módulo resiliente (MR) das mesmas. O material de base
(BGS) foi utilizado o molde de dimensões 15x30 (cm x cm), para o ensaio de módulo
resiliente (MR) tendo em vista que para a sua granulometria não era possível a execução sem
o escalpo para o CP de dimensões 10 x 20 (cm x cm), conforme previsto nos procedimentos
supracitado. Observa-se o corpo de prova 15x30 (cm x cm) na FIG. 7.1.
FIG. 7.1 – Vista superior do CP de BGS (15x 30cm)
Os ensaios de deformação permanente foram conduzidos em corpos-de-prova moldados
com energia equivalente ao ensaio proctor modificado somente para os solos do subleito e
sub-base. Seguiu o procedimento da rede temática de asfalto, no que diz respeito ao processo
de preparação da amostra e realização do ensaio propriamente dito, porém foi utilizado apenas
um estado de tensões para cada material (σd = σ3 = 70 kPa). A ideia da execução do projeto
foi som
de tensõ
E7.1.1.
O
Engenh
para o r
expansi
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Expansão
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168
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m 20% de
dos três
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e materiais eestudados n
FIG. 7.2
FIG
FIG. 7.4
o presente t
2 - Curva de
G. 7.3 - Curva
4 - Curva de
169
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a de compact
compactação
o do solo do
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o da camada
subleito.
b-base
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Sub
B
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TAB. 7.2
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ção numéric
AB. 7.2 - Parâ
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1 2 3
1 2 3
1 2 3
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M
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o ão)
6
9
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411
170
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005).
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MR k . σ
k . σ .
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io (MPa);
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664,21 828,8 922,8
477,68 770,96 834,8
481,69 1070,7 1140,7
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0,016 0,0644
0,24
0,1231 0,2648
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0,56
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(E
e coeficie
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Q. 7.3), apr
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8
4
3
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adas três
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EQ. 7.1)
EQ. 7.2)
EQ. 7.3)
entes de
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R2
0,02 0,17 0,89
0,24 0,73 0,92
0,67 0,95 0,99
171
Considerando apenas as variações do módulo resiliente em função apenas de uma das
tensões de ensaio, o solo do subleito não apresentou bom enquadramento, enquanto que o
material de sub-base apresentou enquadramento melhor enquadramento (R2 = 0,73) para
variação em função da tensão confinante.
A FAA (2009) se utiliza das Equações (6.4) ou (6.5) para estimar o módulo do solo do
subleito (E), assumindo que seja de espessura infinita, desta maneira correlaciona o valor do
módulo com o CBR para utilizar no programa de dimensionamento FAARFIELD. Conforme
relação da Equação 5 o módulo do subleito seria fixo para o seu valor de CBR de 47% e no
valor de 485,98 MPa.
1500 , (EQ. 7.4)
E 10,34 x CBR, E emMPa (EQ. 7.5)
A partir das FIG. 7.5, FIG. 7.6 e FIG. 7.7, pode-se analisar o efeito simultâneo da tensão
desvio e confinante, do subleito, sub-base e base. O elevado módulo resiliente do solo do
subleito pode ser explicado parcialmente pela sua classificação MCT (LA’), mas
provavelmente a umidade ótima de projeto não é exatamente a umidade ótima da amostra de
solo ensaiado em laboratório. Isto pode ter acontecido em função das mudanças de
características físicas ao longo do perfil de ocorrência do solo de subleito.
O módulo resiliente do subleito mostrou-se pouco dependente da tensão desvio, e mais
dependente da tensão confinante, conforme pode ser constatado na FIG. 7.5.
FIG. 7.5 - MR do Subleito. Energia Proctor Modificado, Modelo Combinado.
172
O módulo resiliente do material de sub-base mostrou-se dependente tanto da tensão desvio
quanto da tensão confinante, conforme pode ser observado na FIG. 7.6.
FIG. 7.6 - MR da Sub-base. Energia Proctor Modificado. Modelo Combinado.
Analogamente o módulo resiliente do material de base mostrou-se dependente de ambas as
tensões, apresentando valores bem baixos (abaixo de 150 MPa) para os níveis mais baixos de
tensões utilizados no ensaio. Tal constatação não é incomum quando se trata de brita
graduada simples, que constitui um tipo de material cujo comportamento resiliente é bastante
dependente do enquadramento granulométrico.
Os gráficos que apresentam a variação do módulo resiliente em função de ambas as tensões
simultaneamente são mais adequados para a descrição do comportamento do material,
entretanto uma melhor visualização dos resultados é observada quando se analisa a variação
do módulo em função de cada uma das tensões isoladamente, caso das FIG. 7.8 e FIG. 7.9,
conforme descrito anteriormente, onde observa-se baixos valores de R².
FIG. 7.8
FIG. 7
8 - Análise c
7.7 - MR da B
comparativa d
c
Base. Energi
do MR varia
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173
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r Modificado
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) para os três tipos de
FIG. 7
D7.1.3.
Na F
materiai
utilizada
7.9 - Análise
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Ep
(m
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comparativa
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0,10
0,20
0,30
0,40
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0,60
0,70
0,80
0E+0
A
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Permanente
8E+4 1
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permanente
reparo das a
E+5
tal
nte (σ3)
e para os
amostras
175
Somente foram executados dois ensaios, tendo sido adotado o mesmo estado de tensões (d
= 70kPa e 3=70 kPa) em ambos. Neste caso, o objetivo principal foi a obtenção de uma ideia
geral da tendência à deformação permanente que os materiais apresentam.
Na análise deste tipo de ensaio dois aspectos são os mais importantes. O primeiro se refere
ao valor total da deformação observado no ensaio, conduzido em CP´ de 20 cm de altura e 10
cm de diâmetro, tendo sido constatado em ambos os casos valor de deformação permanente
total inferior a 1,00 mm, considerando-se 80.000 ciclos de aplicação de carga. Este valor é
muito baixo, indicando que os materiais tendem a apresentar bom comportamento quanto à
deformação permanente, muito embora mais ensaios com diferentes tensões devam ser
realizados.
Outro aspecto se refere à forma da curva pxN que os materiais apresentam, conforme
constatado na FIG. 7.10. Para o material do subleito existe uma nítida tendência à
acomodação da deformação permanente, caracterizada pelo fato da curva tornar-se
praticamente paralela ao eixo “x”, a medida que se aumenta o número de ciclos de aplicação
de carga. Este fato é favorável ao pavimento, conforme descrito por GUIMARÃES (2009).
No caso do material de sub-base, a curva mostrou-se ligeiramente mais inclinada, indicando
que a taxa de acréscimo da deformação permanente é não nula, embora pequena, mesmo para
elevado valores de N.
7.2. CORPOS DE PROVA DE CBUQ COLETADOS NO AEROPORTO
Durante os trabalhos de campo a capa asfáltica da PPD principal do Aeroporto já havia
sido executada e a fiscalização local da INFRAERO vetou a extração de corpos de prova da
PPD para que fosse realizado relatório fotográfico do procedimento e recolhimento do
material. Por causa disso o Laboratório de Ensaios Técnicos do 1° Batalhão de Engenharia
de Construção cedeu para o presente estudo 5 (cinco) corpos de prova extraídos da PPD e 6
corpos de prova moldados durante a execução da capa da PPD na época da execução,
conforme pode ser observado na FIG. 7.11.
Os corpos de prova de CA convencionais extraídos da pista necessitaram ser cortados
para atingir dimensões para que se pudessem executar os ensaios de resistência a tração
(Ensaio Brasileiro) e de compressão diametral com cargas repetidas, obtendo-se assim os
176
respectivas resistências a tração e módulos resilientes, ao qual foram realizados no laboratório
da COPPE-UFRJ. Estes valores são apresentados na TAB. 7.3.
FIG. 7.11 – Aspecto geral dos Corpos de Prova retirados na pista (acima) e (abaixo) CPs moldados
durante execução da Capa Asfáltica com uso de Soquete Marshall
TAB. 7.3 – Ensaios de MR e RT nos corpos de prova coletados no Aeroporto de Natal/RN
Ensaio Corpo de Prova
Módulo Resiliente
(MPa)
Desvio-padrão
Resistência a tração-
RT (MPa)
MR/RT
Corpos de prova moldados no
laboratório do canteiro de obras
1 11.472,6 4.606,2 1,24 9.234,4 2 6.941,0 1.574,1 1,21 5.757,8 3 6.043,0 261,8 1,27 4.763,8 4 6.351,0 675,3 1,38 4.586,7 5 5.117,3 179,1 1,16 4.398,1 6 7.918,3 3.475,3 1,21 6.558,1
Média 7.307,2 1.795,3 1,25 5.883,2
Corpos de prova extraídos da pista
7 6.959,6 4.134,3 1,34 5.206,6 8 8.105,3 835,5 0,96 8.458,7 9 13.514,6 2.108,7 0,81 16.656,9
10 13.461,0 703,9 1,14 11.825,2 11 9.608,6 541,5 1,05 9.159,2
Média 10.329,8 1.664,8 1,06 10.261,3
177
Notam-se valores elevados dos Módulos e das razões MR/RT, isto pode ser devido ao
enrijecimento do ligante pelo seu envelhecimento, o que pode ser visto pelo resultado de
percentagem de penetração retida, que foi menor que o mínimo de norma, ou o ligante foi
aquecido demasiadamente durante o processo de usinagem, há também a influência do
intervalo de tempo da moldagem ou extração dos corpos de prova até o ensaio, que foram de
aproximadamente 6 meses.
Nos corpos de prova moldados no laboratório do canteiro de obras, apenas 1 amostra
(11.472,6 MPa), destoou das demais, que variaram entre 5.117,3MPa e 7.918,3 MPa. Estes
valores são elavados, porém compativeis com o esperado para concreto asfáltico, tratando-se
de um indicativo consistente da qualidade da obra. No caso dos corpos-de-prova extraídos da
pista, os valores de MR obtidos foram mais elevados, fato que pode ser explicado pela ampla
exposição a luz e outros fatores já comentados.
Não foram moldados em laboratório corpos de prova com o mesma traço utilizado em
campo na pista do aeroporto, tampouco da camada de binder, ao qual poderiamos ter um
resultado mais preciso da camada, equiparando os resultados. A camada de binder será
considerado o mesmo Módulo Resiliente da camada de capa, visto ter mesmo teor de asfalto
ligeiramente menor e granulometria similar.
7.3. ANÁLISE DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DAS MISTURAS ASFÁLTICAS
No presente trabalho, o comportamento mecânico das misturas asfálticas foi
avaliado por meio dos ensaios de resistência à tração estática por compressão diametral,
módulo de resiliência e fadiga por compressão diametral a tensão controlada.
O ensaio de resistência à tração por compressão diametral estática foi conduzido para
estimativa aproximada da tensão máxima de ruptura das misturas, além de estimar as tensões que
poderiam ser utilizadas nos ensaios de módulo de resiliência e fadiga por compressão diametral
dinâmica. Seguem na
TAB. 7.4 os resultados dos ensaios de resistência à tração conforme metodologia
apresentada, observa-se que a mistura 2F, com o CAP Stylink, possui uma RT superior a da
mistura 1F.
178
TAB. 7.4 – Ensaios de resistência a tração de uma amostra de 3 CPs
CP Resistência à tração (MPa)
MISTURA 1F (CAP LUBNOR, 5,9%)
MISTURA 2F (CAP Stylink, 6,2%)
CP 1 0,75 1,12 CP 2 0,69 1,09 CP 3 0,69 1,10
Média 0,71 1,10 Desvio-Padrão 0,04 0,02
O módulo de resiliência das misturas foi determinado em corpos de prova ensaiados a
25°C, e o resultado foi obtido da deformação instantânea, sendo utilizados os parâmetros dos
ensaios de compressão diametral, com tempo de aplicação de carga de 0,1 segundo e
freqüência de 1 Hz, realizados no laboratório da COPPE. Observa-se na TAB. 7.5 que
apesar da Mistura 2F apresentar MR superior a 1F, os resultados estão na mesma ordem de
grandeza. Em seu estudo, MOURÃO (2003), encontrou módulo de resiliência para o seu
estudo de SMA na faixa de 2500 MPa para 25°C, utilizando compactador giratório.
VASCONCELLOS (2004) encontrou módulo resilientes para SMA da faixa de 3.397 a 4.747
MPa, com uso do compactador giratório. Observa-se que os resultados estão dentro das faixas
encontradas na literatura.
TAB. 7.5 – Ensaios de módulo resiliente de uma amostra de 3 CPs
CP Módulo Resiliente (MPa)
MISTURA 1F (CAP LUBNOR, 5,9%)
MISTURA 2F (CAP Stylink, 6,2%)
CP 1 3818 4374
CP 2 3082 3961
CP 3 2866 3133
Média 3255 3823
Desvio-Padrão 499 632
Foram realizados ensaios de Estabilidade e Fluência, com intuito de verificar valores
destes ensaios, sendo apresentados na TAB. 7.6. Verifica-se que as misturas, apesar de
atenderem os requisitos NAPA (2002) de estabilidade, de 620 kgf, mínima, o ensaio não vem
sendo utilizado para dimensionamento do SMA.
179
TAB. 7.6 – Ensaios de módulo resiliente de uma amostra de 3 CPs
CP MISTURA 1F MISTURA 2F
Estabilidade (kgf) Fluência (mm) Estabilidade (kgf) Fluência (mm)
CP 1 852,1 16 710,3 16
CP 2 709,4 17 816,6 18
CP 3 709,4 18 649,3 17
Média 790,0 17 725,4 17
Desvio-Padrão 71,6 1 84,7 1
Os ensaios de fadiga à compressão diametral em corpos de prova cilíndricos foram
realizados em condição de carga dinâmica à tensão controlada (TC) por compressão diametral
à tração indireta, à frequência de 1Hz e tempo de carregamento de 0,1s, onde as cargas
verticais devem induzir tensões de tração horizontais no centro da amostra entre 7,5% e 40%
da resistência à tração estática, a uma temperatura de 25°C ± 0,5°C. Os corpos de prova
cilíndricos foram moldados com soquete Marshall, 50x2 golpes, no Laboratório da
COPPE/UFRJ, com 63 mm de altura e 100mm de diâmetro aproximadamente, seguindo os
procedimentos descritos anteriormente.
O gráfico referente a comparação das amostras pode ser observado na FIG. 7.12, onde
verifica-se na análise de tensões uma maior influência do CAP modificado, com uma vida de
fadiga significativamente mais elevada que a do CAP convencional.
FIG. 7.12 – Vida de fadiga x diferença de tensões para as misturas asfálticas estudadas.
y = 1978,7x-3,404
R² = 0,8454
y = 36976x-6,242
R² = 0,9402
1,00E+02
1,00E+03
1,00E+04
1,00E+05
1,00E+06
1,00E+07
0,1 1 10
Núm
ero
de a
plic
açõe
s, N
Diferença de tensões, Δσ (MPa)
VIDA DE FADIGA x DIFERENÇA DE TENSÕES
1 F 2 F
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R7.4.1.
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8 13 18 23 28 33 38 43 48 53 58 63 68 73 78 83
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73,4 74,4 80,8 80 81
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77,2 79,4 79,3
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misturas
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38
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44
48
52
182
Definidos então, Sp e F60, pode-se finalmente calcular o IFI (International Friction
Index) de cada misturas a qualquer velocidade de passeio S, por meio Equação (EQ. 2.4).
A partir dos valores calculados e visando conhecer o comportamento do atrito para
diferentes velocidades, foi determinado o IFI para cada mistura avaliada, sendo o gráfico
apresentado na FIG. 7.13. Pode-se observar que a condição de atrito, considerando os
cálculos baseados na teoria do International Friction Index, para medições de mancha de
areia (Sp) e pêndulo britânico (FR60) para as cinco misturas: Placa SMA 1F, PPD do
Aeroporto e AZR, DZR e BZR.
Uma vez que na TAB. 2.10 não consta o equipamento do pêndulo britânico como
referência para se classificar uma PPD de acordo com a ANAC (2009), não se pode comparar
os resultados obtidos com o método IFI com nenhuma das velocidades previstas no teste,
65km/h ou 95km/h. Assim sendo, para realizar se obter um parâmetro de classificação dos
valores IFI encontrados, se calculou o valor de F65, para cada mistura, com a utilização da
Equação (EQ. 2.4), e com base nos dados da TAB. 2.10, que trata dos parâmetros mínimos
aos ensaios de medição de atrito, utilizou-se os dados das colunas [6], [7] e [8] dos
equipamentos Griptester e Skiddometer para a velocidade de 65km/h. Com estes dados, foram
calculados os coeficientes mínimos de atrito mínimos (pista nova, nível de manutenção e
nível aceitável) para cada equipamento e para cada mistura, pois cada mistura tem um
coeficiente de velocidade (Sp) diferente, fazendo-se a conversão dos coeficiente utilizando-se
os dados da TAB. 2.15, que trata da relação dos equipamentos calibrados para obtenção do
F60, que possui os dois equipamentos calibrados. Desta forma, verificou-se que as duas
conversões de valores apresentaram as mesmas classificações de pista, para os valores
encontrados, conforme ilustrado na TAB. 7.10.
Pela literatura esperava-se que a mistura SMA obtivesse uma resultado de atrito (IFI
neste caso) inferior a de uma mistura convencional, em razão microtextura dos agregados
estar impregnada de ligante asfáltico, porém conforme pode ser observado na TAB. 7.10 que
a mistura obteve uma classificação de pista como segura não supervisionada. Espera-se
conforme prevê a literatura, um aumento do valor do atrito com o tempo, em decorrência do
desgaste dessa camada de ligante, expondo seus agregados.
As misturas AZR, DZR e BZR correspondem a faixa 2 da DIRENG, executadas por
ARAUJO (2009), analisando misturas acima, dentro e abaixo da Zona de Restrição da
metodologia Superpave de dosagem do Concreto Asfáltico, mostraram-se como pista segura
não supervisionada, com exceção da mistura (BZR) que obteve classificação de pista nova.
183
A mistura da Pista de Pouso e Decolagem do aeroporto de São Gonçalo, obteve
classificação de segura e não supervisionada, com seu índice acima do nível de manutenção,
apesar de ser uma pista nova que ainda não entrou em operação.
FIG. 7.13 – Comportamento do atrito global das misturas
TAB. 7.10 – Classificação dos pavimentos utilizando-se o método IFI e coeficientes de atrito mínimo
convertidos para os equipamento Griptester e Skiddometer, para cada tipo de mistura
Mistura Sp F65 EquipamentoPav
Novo*
Nível
Manut.*
Nível
Aceitável*Classificação
PPD 74,7 0,36 Griptester 0,39 0,31 0,26
pista segura não supervisionada Skiddometer 0,38 0,29 0,24
Placa
SMA 1F 125,9 0,43
Griptester 0,48 0,36 0,31 pista segura não supervisionada
Skiddometer 0,47 0,39 0,29
AZR 133,81 0,42 Griptester 0,54 0,41 0,35
pista segura não supervisionada Skiddometer 0,52 0,39 0,32
DZR 122,45 0,46 Griptester 0,51 0,38 0,33
pista segura não supervisionada Skiddometer 0,50 0,37 0,32
BZR 104,27 0,50 Griptester 0,48 0,36 0,31
pista nova Skiddometer 0,47 0,34 0,30
*Observação: Valores da TAB. 2.10convertidos, utilizando-se dados da TAB. 2.15 e Sp de cada mistura.
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,800
0,900
1,000
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340
IFI
Velocidade (km/h)
PLACA SMA 1F
PPD Aeroporto
AZR
DZR
BZR
184
8 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
8.1. CONCLUSÕES
Este trabalho tem caráter inedistista no Brasil, estudando a utilização do SMA em
pavimentos aeroportuários, verificando assim a potencialidade de sua utilização em PPD do
Brasil, onde de acordo com as qualidades atribuídas ao SMA pela experiência rodoviária e
pela experiência internacional em utilização em aeroportos.
De acordo com os objetivos deste trabalho foram analisados casos da experiência
internacional em pavimentação asfáltica em aeroportos utilizando-se a mistura tipo Stone
Matrix Asphalt (SMA), e como objetivos específicos foram propostos estudos nas camadas
do pavimento da pista de pouso e decolagem do Aeroporto da Grande Natal – RN, em
construção pelo 1° Batalhão de Engenharia de Construção, organização militar do Exército
Brasileiro.
A pista de pouso do Aeroporto da Grande Natal – RN apresentou macrotextura inferior a
recomendada de 1mm, o que levou a preocupação quanto aos testes de atrito dinâmico, que
seriam efetuados pela contratante. Esta preocupação com o atrito e macrotextura é eminente
em obras aeroportuárias com pavimentação asfáltica, o que poderia ser minimizado,
utilizando-se uma mistura que prove uma macrotextura dentro das especificações e a um bom
atrito, como no caso do SMA, motivação suficiente para elaboração deste trabalho.
De acordo com o objetivo principal deste trabalho que consistiu em estudo da mistura
tipo Stone Matrix Asphalt (SMA) para pavimentos aeroportuários, pode-se concluir que a
mistura possui propriedades superiores aos CA convencionais.
Quanto aos resultados dos ensaios das características geotécnicas dos materiais
empregados em parte do pavimento do Aeroporto da Grande Natal:
Do ponto de vista do comportamento resiliente dos materiais constatou-se que o
Modelo Composto para descrição do módulo resiliente apresentou o melhor ajuste
quando comparado com os outros modelos utilizados nesta pesquisa;
O material do subleito apresentou valores de módulo resiliente superiores às demais
camadas do pavimento;
A deformação permanente total dos materiais de subleito e sub-base apresentou-se
185
baixa para o estado de tensões adotado.
Quanto aos resultados dos ensaios das misturas SMA com os agregados locais da região do
Aeroporto da Grande Natal:
Da análise de ambas as misturas, se destacou a mistura com Asfalto Modificado,
CAP Stylink, que obteve melhor desempenho com relação em Resistência a
Tração, ao Módulo de Resiliência e à Fadiga. Quanto ao ensaio de dano por
umidade induzida, o ensaio deve ser repetido para constatar a deficiência
encontrada, o que não deveria acontecer com CAP modificado.
Devido ao alto teor de ligante da mistura SMA são necessários estabilizantes, e
comumente utilizam-se fibras de celulose;
Houve necessidade da utilização de muitos finos na mistura, passantes na peneira
#200, o que é uma característica do SMA. Foram utilizados finos do próprio
agregado e cal hidratado (1,5%), porém para utilização de quantidades maiores de
cal e utilização de outros fíleres, recomenda-se proceder o ensaio de Rigden.
Quanto ao grooving no SMA, não se realizaram ensaios nas placas, porém conforme
revisão da literatura, já foram ensaiados em laboratório obtendo resultados satisfatório. O
grooving deve ser utilizado em pistas testes ou trechos em taxis em operação, monitoradas
quando a presença de FOD e desagregação que são alguns dos problemas que podem gerar
um pavimento aeroportuário de SMA.
Quando ao ensaio de atrito em placas utilizando-se o método IFI, com uso do pêndulo
britânico e ensaio de mancha de areia, pode-se constatar que o valor obtido pela placa do
SMA é compatível com a literatura, prevendo um atrito inicial menor, porém seria exigido
testes posteriores colocando–se a placa em serviço ou ao desgaste de alguma equipamento
simulando o tráfego para que se possa após o desgaste inicial da película de ligante, haver um
aumento do significativo do teste de pêndulo britânico. Porém apesar da presença desta
película a placa SMA apresentou uma classificação de pista segura não supervisionada, o que
dentre as outra pesquisa utilizada para referencia 2 de 3 foram também classificadas de forma
semelhante. Cabe lembrar das pistas testes do aeroporto de Johanesburgo, em que o atrito na
seção de SMA apresentou elevação do valor de atrito, pela perda do filme fino de ligante.
Quanto os procedimentos executivos destacam-se o desuso de rolos pneumáticos,
utilizando-se de rolos lisos vibratórios, a elevada porcentagem de fíler que pode ser um
gargalo na produção do SMA em usinas tradicionais, além do uso de fibras, a criteriosa
seleção da granulometria dos agregados e também a temperatura de compactação, que deve
186
ser criteriosa, evitando-se assim quebra de materiais e o melhor arranjo do esqueleto pétreo.
8.2. RECOMENDAÇÕES PARA PESQUISAS FUTURAS
Para continuidade desta pesquisa, recomenda-se:
Localizar agregados e materiais alternativos regionais nas proximidades do
Aeroporto da Grande Natal/RN, com a finalidade de se estudar o comportamento
e economicidade com materiais regionais como calcário e cal hidratada;
Coletar agregados diretamente do britador com granulometrias que possam ser
utilizadas nas faixas granulométricas específicas para o SMA, sem a necessidade
de britagem posterior;
Complementar a campanha de ensaios mecânicos para as misturas SMA,
incluindo ensaios de deformação permanente, e de preferencia com simulador de
tráfego;
Quanto ao estudo do SMA em aeroportos, realizar pistas teste ou trechos
monitorados para verificar as características em campo da mistura, impregnação
por borracha e facilidade de limpeza;
Realizar campanha de ensaios de deformação permanente para o solos do local;
Analisar mecanicamente possíveis corpos-de-prova retirados das placas, para
comparação das influências do tipo de compactação utilizada;
Testar os fíleres quanto a sua superfície especifica e realizar o Ensaio de Rigden,
constatando sua adequação quanto a utilização em misturas SMA;
Realizar ensaios nas placas com utilização do gritting, verificando sua utilidade
para melhoria do atrito inicial do SMA;
Realizar os ensaios nas placas com outros equipamentos de atrito como CT
Meter, Drenabilidade, DF Tester e o medidor de atrito dinâmico portátil (micro
griptester), desta forma podendo-se chegar a correlações eficientes para o teste de
atrito em laboratório, sem a necessidade de executar várias pistas teste.
Método IFI utilizando o asfalto modificado
Comparação dos resultados mecanísticos com a compactação CGS, analisando
187
diferenças atribuídas aos processos de compactação;
Testar outros tamanhos máximo nominais (TMN) de agregados;
Estudo de ruído do SMA;
Estudo do grooving no SMA;
188
9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Highway and Transportation Officials, 1991.
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Aviação Civil, 2009.
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-03/2005. Brasília. Agencia Nacional do Petróleo. 2005.
ANP. Resolução Nr 32 de 21 de setembro de 2010, da ANP – Regulamento Técnico ANP
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