Deformação Permanente em Misturas Asfálticas

CARACTERIZAÇÃO DA DEFORMAÇÃO PERMANENTE
Da mesma forma que a fadiga, a deformação permanente é um dos principais defeitos que ocorrem nos pavimentos brasileiros. A norma DNIT 005/2003-TER, que define os termos técnicos empregados em defeitos que ocorrem nos pavimentos flexíveis, classifica o afundamento como sendo a deformação permanente caracterizada por depressão da superfície do pavimento, acompanhada ou não de solevamento, podendo se apresentar sob a forma de afundamento plástico ou de consolidação. De acordo com essa norma, a deformação permanente é classificada considerando a sua ocorrência, seja nas
camadas de revestimento ou nas camadas do pavimento ou subleito. Quando o defeito ocorre nas camadas asfálticas, o defeito pode ser denominado ainda como ondulação ou corrugação. O Quadro 1 apresenta o resumo da deformação permanente ou afundamento.


O afundamento de trilha de roda é a forma mais comum de deformação permanente e pode ter diversas causas, como o enfraquecimento da camada de binder e a repetição de tensões aplicadas ao subleito, sub-base ou base, com contribuição relativa de cada uma dessas camadas para a deformação total (Figura 1a). Outro tipo de afundamento por trilha de roda resulta na acumulação de deformação nas camadas asfálticas. Este tipo de afundamento é causado por misturas que possuem pequena resistência ao cisalhamento, insuficiente para resistir à passagem das cargas repetidas (Figura 1b) (FHWA, 1994). Nessa edição do Fatos & Asfaltos, será dada ênfase à deformação permanente causada essencialmente pelas misturas asfálticas.


FATORES QUE AFETAM A DEFORMAÇÃO PERMANENTE
O estudo da deformação permanente tem sido realizado por diversos pesquisadores. A investigação conduzida por Hofstra & Klomp (1972) em pistas experimentais indicou que a deformação de cisalhamento ocorre primeiro do que a densificação como mecanismo de deformação permanente.
Eisenmamm & Hilmer (1987) concluíram que a deformação permanente era causada principalmente pela deformação de fluência sem mudança de volume. Na abertura ao tráfego, denominada fase inicial, o aumento da deformação irreversível que ocorre nos flancos dos pneus é claramente superior do que nas zonas de irrompimento. Nesta fase inicial de abertura ao tráfego a compactação das camadas do pavimento pelo tráfego tem uma grande importância na deformação permanente.
Após a fase inicial, o volume do material nas trilhas de rolamento é aproximadamente igual ao volume das zonas de irrompimento adjacentes. Isto é uma indicação que a compactação devida ao tráfego está completa e que, a partir dessa fase, a deformação permanente é causada essencialmente por deslocamento com volume constante. Essa fase é considerada representativa do comportamento da deformação permanente durante a vida do pavimento (Eisenmamm & Hilmer, 1987).
A deformação permanente em misturas asfálticas é um fenômeno característico de altas temperaturas e ocorre preferencialmente no verão. Apesar da parcela de importância da deformação permanente ser relativa ao agregado, a porção devida ao ligante é muito importante. Asfaltos que possuem características cisalhantes fracas (pela composição ou temperatura) reduzem a coesão da mistura, que tende a se comportar como uma massa de gregados
desunida (FHWA, 1994).
As características das misturas asfálticas que afetam a deformação permanente são apresentadas no Quadro 2 (Sousa et al., 1991).


AVALIAÇÃO DA DEFORMAÇÃO PERMANENTE EM LABORATÓRIO
Em laboratório, diversos ensaios podem ser realizados para avaliar a resistência à deformação permanente das misturas asfálticas. Dentre os ensaios mais utilizados podemos citar os seguintes:
• ensaios de compressão simples, com a aplicação de cargas estáticas ou repetidas;
• ensaios de compressão triaxial, com aplicação de cargas estáticas ou repetidas;
• ensaios de cisalhamento, com aplicação de cargas estáticas ou repetidas; e,
• ensaios com cargas rolantes, em laboratório ou em escala real.
No Brasil, a Universidade de São Paulo (USP) dispõe de equipamento desenvolvido pelo LCPC (Laboratoire Central des Ponts et Chaussées), na França, denominado l’orniéreur type LPC, do tipo cargas rolantes e simula a passagem sucessiva das rodas dos veículos possibilitando assim avaliar o comportamento à deformação permanente de misturas asfálticas.
O ensaio é realizado submetendo corpos de prova prismáticos a um número elevado de ciclos à ação da roda do equipamento, à freqüência de 1Hz, à temperatura de 60ºC. As medidas da deformação são realizadas para os ciclos 100; 1.000; 3.000; 10.000; 30.000. O afundamento é determinado pela média de 15 pontos de leitura. A carga adotada é a de uma pressão equivalente a 5,6kg/cm2. O limite da deformação, medido no ciclo 30.000, é de, no máximo, 10% da altura do corpo de prova.
O SHRP (Strategic Highway Research Program) estabeleceu um procedimento para avaliação das deformações permanentes através das deformações de cisalhamento plásticas que ocorrem nas misturas asfálticas. O ensaio, denominado ensaio de cisalhamento simples cíclico à altura constante (RSST-CH, Repetitive Simple Shear Test at Constant Height), é padronizado pela AASHTO TP7-01 e tem sido largamente utilizado no estudo da resistência às deformações permanentes de misturas asfálticas.
O ensaio foi desenvolvido a partir dos estudos de Sousa et al. (1994) que concluíram que a deformação permanente que ocorre nas camadas asfálticas se
deve essencialmente ao fenômeno de deformação plástica por cisalhamento sem variação de volume, causada por tensões de cisalhamento existentes
junto ao limite da área de contato entre os pneus dos veículos pesados e o pavimento. O fenômeno de deformação plástica por cisalhamento sem variação de volume é bem representado pelo ensaio RSST-CH.
INFLUÊNCIA DO TIPO DE LIGANTE NA DEFORMAÇÃO PERMANENTE
Para mostrar a influência do tipo de ligante na deformação permanente fez-se uma série de ensaios no RSST-CH. A mistura A foi confeccionada com asfalto convencional CAP-50/70 e a mistura B foi produzida com o asfalto borracha do tipo terminal blend com 15% de borracha incorporada. Os ensaios foram conduzidos na Universidade do Minho (Portugal) e os asfaltos foram fornecidos pela GRECA ASFALTOS.
Nos ensaios RSST-CH os corpos de prova cilíndricos possuem o diâmetro e a altura de acordo com o diâmetro máximo do agregado e podem ser extraídos com sondas rotativas em campo ou de placas produzidas em laboratório. Nos ensaios realizados nesse estudo, foram utilizados corpos de prova com diâmetro de 150mm e altura de 50mm.
O ensaio RSST CH é realizado utilizando dois atuadores mecânicos, um horizontal e outro vertical, conforme esquema mostrado na Figura 2. O atuador horizontal controla a magnitude das tensões de cisalhamento aplicadas horizontalmente enquanto que o atuador vertical garante que o corpo de prova, ensaiado sob tensão controlada, mantenha a altura constante durante o ensaio. São realizadas oito repetições para cada mistura.


O carregamento imposto ao corpo de prova é caracterizado por um período de carga de 0,1s e por um período de repouso de 0,6s. Uma tensão de cisalhamento de 70kPa é o valor recomendado a ser utilizado no ensaio RSST CH. A temperatura do ensaio foi de 60ºC.
De acordo com a norma AASHTO TP7-01, o ensaio RSST CH deve ser conduzido até o corpo de prova atingir a deformação específica de cisalhamento de 0,04545, que equivale a um valor limite para a trilha de roda de 12,7mm. O ensaio RSST CH permite estabelecer uma lei de deformação permanente das misturas asfálticas em função da temperatura a qual a mistura estará submetida no pavimento. Os resultados são apresentados relacionando o ESAL (número máximo de ciclos do eixo padrão de 80kN) estimado que gera uma trilha de roda de 12,7mm nas misturas.
A Figura 3 apresenta os resultados de resistência à deformação permanente, determinados através do ensaio RSST CH, relacionando o ESAL (eixos de
80kN) que gerou uma trilha de roda de 12,7mm nas misturas A (convencional) e B (asfalto-borracha).


Os resultados mostraram que a mistura com asfalto borracha apresenta uma maior resistência à deformação permanente em relação à mistura
convencional. Esse ensaio foi desenvolvido pelo SHRP e, portanto, a profundidade das trilhas de roda é admitida para 12,7mm. Para o caso de uma
profundidade permitida superior, o valor da vida à deformação permanente será maior.
CONCLUSÕES
O ensaio RSST CH carece ainda de calibração para os materiais e condições regionais da dosagem de misturas asfálticas. Entretanto, do ponto de vista de laboratório, o ensaio mostra que é possível avaliar a influência dos diferentes tipos de ligante na deformação permanente das misturas asfálticas na fase de projeto da mistura. Para as misturas utilizadas neste estudo, os resultados mostram que o asfalto borracha aumenta de forma significativa a resistência à deformação permanente da mistura.
Futuramente o Fatos & Asfaltos abordará a influência do tipo de ligante na deformação permanente avaliada utilizando-se ensaios com cargas rolantes.

Prof. Dr. Glicério Trichês – Professor da Universidade Federal de Santa Catarina
Eng.ª Liseane P. T. da Luz Fontes – Doutoranda da Universidade Federal de Santa Catarina Universidade do Minho, Portugal
tecnologia@grecaasfaltos.com.br

Leia a matéria completa no informativo Fatos&Asfaltos nº13

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