Propriedades Mecânicas das Misturas Asfálticas

Aula 5 Propriedades Mecânicas das Misturas Asfálticas CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL DISCIPLINA TOPOGRAFIA E GEOTECNIA PROFESSOR MSC JOÃO PAULO BARBOSA CARVALHO SEMESTRE 20231 Conceitos Iniciais Fonte Alexandre Moreira 2022 Meio Ambiente Magnitude da carga Tempo de aplicação da carga Frequência das cargas Estados de tensões gerados Conceitos Iniciais Fonte DNIT Condições controladas Tensões controladas Temperatura controlada Mistura Asfáltica em Laboratório Conceitos Iniciais Fonte LAPAV Mudanças climáticas Velocidades diferentes Percurso da roda do veículo Tensões em todas as direções Mistura Asfáltica em Campo Resistência à Tração por Compressão Diametral RTCD Fonte Medina 1988 DNIT 136 2018 Determina a resistência à tração indireta de um corpo de prova cilíndrico de mistura asfáltica por meio do ensaio de compressão diametral com carregamento estático crescente até a ruptura Norma DNIT 1362018 ME Resistência à Tração por Compressão Diametral RTCD Fonte DNIT 136 2018 𝑅𝑇 2 𝐹 𝜋 𝐷 𝐻 Onde RT tensão de tração uniforme na direção X F força aplicada D diâmetro do cilindro H altura do cilindro Resistência à Tração por Compressão Diametral RTCD Fonte DNIT 136 2018 Tipo de Mistura Asfáltica Valores Típicos de RT CA com ligante convencional Mínimo de 065 MPa CAUQ após construção Entre 05 MPa e 20 MPa CPA Entre 05 a 08 MPa SMA Entre 08 a 12 MPa EME Entre 20 a 30 MPa Resistência à Tração por Compressão Diametral RTCD Fonte DNIT 136 2018 TMN do agregado Forma do agregado Tipo de rocha de origem Teor do ligante asfáltico Tipo de ligante asfáltico Volumetria Dosagem Temperatura do ensaio Resistência à Tração por Compressão Diametral RTCD Fonte Vasconcelos et al 2012 Módulo de Resiliência MR Fonte Medina 1988 Determina o módulo de resiliência de misturas asfálticas utilizando o equipamento de compressão diametral de carga repetida Resiliência é a energia armazenada num corpo deformado elasticamente a qual é devolvida quando cessam as tensões causadoras das deformações HVEEM 1955 MR é a relação entre a tensão horizontal resultante da carga cíclica e a correspondente deformação horizontal recuperável resiliente por ciclo Norma DNIT 1352018 ME Módulo de Resiliência MR Fonte Bernucci et al 2010 Módulo de Resiliência MR Fonte Bernucci et al 2022 Módulo de Resiliência MR Fonte DNIT 135 2018 Tipo de mistura Faixa granulométrica Tipo de ligante asfáltico Volumetria Dosagem Energia de compactação Temperatura de compactação Temperatura do ensaio Módulo de Resiliência MR Fonte Bernucci et al 2022 𝑀𝑅 𝜎𝑡 𝜖𝑡 𝐹 𝑡 09976 𝜇 02692 Onde MR módulo de resiliência MPa F carga vertical repetida aplicada no CP N deslocamento resiliente mm t altura do CP mm µ coeficiente de Poisson Valores típicos como ordem de grandeza para simples orientação do leitor podem ser considerados na faixa de 2000 a 12000 MPa para CAs a 25C sendo os menores correspondentes a misturas com asfaltos modificados por polímeros ou por borracha e os maiores a misturas com asfaltos de consistência dura Fadiga por compressão diametral a tensão controlada Fonte Romanelli Determina o comportamento de misturas asfálticas quanto à fadiga sob um carregamento repetido Fadiga é o processo da mudança estrutural permanente progressiva e localizada que ocorre em um ponto do material sujeito a tensões de amplitudes variáveis que produzem as fissuras que conduzem para totalizar a falha após um determinado número de ciclos ASTM 1979 Vida de fadiga de um revestimento asfáltico é definida pelo volume de tráfego expresso pelo número equivalente do eixo padrão N que o revestimento pode suportar antes que o dano observado em termos de quantidade de trincas atinja uma determinada porcentagem de área trincada admissível para cada tipo de via Norma DNIT 1832018 ME Fadiga por compressão diametral a tensão controlada Fonte Bernucci et al 2010 Região I onde as primeiras mudanças microestruturais ocorrem formamse microfissuras a densidade dos deslocamentos cresce e as zonas de danos irreversíveis se iniciam Região II caracterizada pelo surgimento das macrofissuras originadas da coalescência das microfissuras Região III crescimento das macrofissuras conduzindo rapidamente ao colapso total Fadiga por compressão diametral a tensão controlada Fonte Bernucci et al 2010 Fadiga por compressão diametral a tensão controlada Fonte DNIT 183 2018 Fadiga por compressão diametral a tensão controlada Fonte Bernucci et al 2010 𝑁 𝑘1 1 𝜎𝑡 𝑛1 𝑜𝑢 𝑁 𝑘2 1 𝜎 𝑛2 Onde N número de repetições do carregamento necessário à ruptura completa da amostra 𝜎𝑡 tensão de tração repetida solicitante 𝜎 diferença algébrica entre as tensões horizontal de tração e vertical de compressão no centro da amostra Ki ni constantes obtidas na regressão linear dos pares N e σt ou σ determinados em ensaios em escalas logarítmicas Fadiga por compressão diametral a tensão controlada Fonte Bernucci et al 2010 Fadiga por compressão diametral a tensão controlada Fonte DNIT 005 2003 Vida de fadiga Modo de Carregamento Método de compactação Viscosidade do ligante Rigidez da mistura Porcentagem de ligante utilizado Granulometria dos agregados Volume de vazios Temperatura e umidade Frequência do carregamento Distribuição de tensões Deformação permanente Uniaxial de carga repetida Fonte Sindetransrp Determina a deformação permanente de um corpo de prova cilíndrico de mistura asfáltica resultante da aplicação de carregamento de compressão uniaxial vertical repetido Flow Number FN é o ciclo da curva de deformação plástica vertical acumulada por número de ciclos onde começa a zona terciária definido como o ponto onde a taxa de deformação é mínima durante o ensaio uniaxial de carga repetida Norma DNIT 1842018 ME Deformação permanente Uniaxial de carga repetida Fonte Dongré at al 2009 Deformação permanente Uniaxial de carga repetida Fonte DNIT 184 2018 Deformação permanente Uniaxial de carga repetida Fonte DNIT 184 2018 Zona primária as deformações crescem a uma taxa decrescente Nesta primeira fase há uma boa representação da densificação do material sendo associada tipicamente à mudança volumétrica também é responsável pelo elevado nível inicial de deformação que é correlacionado ao primeiro e ao segundo ano da vida de serviço do pavimento Deformação permanente Uniaxial de carga repetida Fonte DNIT 184 2018 Zona secundária as deformações crescem a uma taxa com pequenas variações A deformação permanente acumulada nesta fase é tipicamente menor que a observada na fase primária contudo a deformação ainda é associada a pequenas variações volumétricas para pavimentos com bom desempenho Esperase que as deformações fiquem dentro desta etapa além de sua vida útil Deformação permanente Uniaxial de carga repetida Fonte DNIT 184 2018 Zona terciária as deformações crescem a uma taxa crescente Nesta etapa a deformação é causada principalmente por deformação cisalhante havendo um alto nível de deformação permanente acumulada desassociada de alterações volumétricas Deformação permanente Uniaxial de carga repetida Fonte DNIT 184 2018 Deformação permanente Uniaxial de carga repetida Fonte DNIT 2010 Deformação permanente Simulador LCPC Fonte Bernucci et al 2010 Aferição do afundamento da trilha de roda ATR 1000 3000 10000 20000 e 30000 ciclos Deformação permanente Simulador LCPC Fonte Bernucci et al 2010 Deformação permanente Simulador LCPC Fonte Bernucci et al 2002 Deformação permanente Simulador LCPC Fonte Merighi et al 1996 Deformação permanente Fonte Bernucci et al 2010 No Revestimento No Sistema Deformação permanente Fricção entre agregados recobertos por ligante fmineralogia dureza e propriedades do ligante Intertravamento entre os agregados dilatação fconfinamento granulometria angularidade e forma dos agregados Adesão e Coesão formação de trincas fpropriedades reológicas do ligante e propriedades químicas dos agregados Densificação Deformação por Cisalhamento Dosagem compatibilização do projeto da mistura e usinagem fteor de ligante asfáltico granulometria dos agregados Deformação permanente Camada mal compactada Densificação da camada decréscimo de volume Deformação por cisalhamento Afundamento por Stripping Afundamento por fluência do revestimento asfáltico Afeta o conforto dos usuários custos operacionais Afeta a segurança viária aquaplanagem Dificulta manutençãoreabilitação de pavimentos Obrigado Dúvida pelo email joaopbarbosaanimaeducacaocombr CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL DISCIPLINA TOPOGRAFIA E GEOTECNIA PROFESSOR MSC JOÃO PAULO BARBOSA CARVALHO SEMESTRE 20231