DURABILIDADE EM MISTURAS ASFÁLTICAS RECICLADAS COMPARAÇÃO EM FADIGA ENTRE TENSÃO E DEFORMAÇÃO CONTROLADA

David Fernado Bernal AcostaNovembro / 2012

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA

Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, FT

Programa de Pós-Graduação em Geotecnia

Professor: José Camapum de Carvalho

INTRODUÇÃO

O melhoramento de rodovias com reciclagem de pavimentos atinge todos os objetivos técnicos sociais e econômicos ao mesmo tempo em que reduz o impacto ambiental, apresentando menor consumo de energia comparada com a restauração convencional dos pavimentos, é inegável em termos ecológicos as fortes vantagens que pode trazer o reciclagem quanto à redução em exploração de novas jazidas e empréstimos de matérias para construção, restauração ou reconstrução de estradas

Técnicas Alternativas de Conservação

DESFIO: Novos Materiais Novas Tecnologias / Equipamento Proteção do Ambiente

Estudo de comportamiento das tecnicas. Minimizar Custos Ambientais Reciclagem de Materiais Utilização de Residuos como Materias não

convencionais

Promover

+ Qualidade

RECICLAGEM DE PAVIMENTOS

VantagensValorização Ambiental

Valorização Energética

Valorização Económica

Redução do impacte ambiental. Misturas retiradas dos pavimentos são

reaproveitadas. Redução na produção de resíduos.

Exploração da “pedreira”

O QUE É RECICLAGEM DE PAVIMENTOS

Transformar um pavimento degradado numa estrutura homogénea e adaptada ao tráfego que deverá suportar.

A mistura homogénea destes materiais, espalha-se, compacta-se e deixa-se curar adequadamente, constituindo uma base ou uma camada estruturalmente

resistente de um novo pavimento.

• Um Conglomerante ou aglomerante.• Água.• Eventualmente Agregados. • Algum aditivo, com uma dosificação obtida

mediante ensaios.

Objetivo

Adições

FORMAS DE RECICLAGEM DE PAVIMENTOS

Fresagem a Frio (FF). Reciclagem a Quente. Reciclagem a Quente In-Situ (RQI) Reciclagem a Frio (RF). Reciclagem Profunda (RP).

Reciclagem mais utilizados no

Brasil

RQI  • Reciclagem Superficial de

Capa RSC • Reciclagem Intermediaria de

Capa RIC • Reciclagem e Recapeamento

Simultâneos RRS

RF • Reciclagem a Frio In-Situ

(RFI)• Reciclagem a frio em

Usina Fixa (RFUF)

RP • Trituração.• Estabilização Mecânica.• Estabilização Betuminosa.• Estabilização Quimica.

DURABILIDADE

FATORES

AÇÃO DO CLIMA

TRANSITO

Fazendo uso da maior quantidade de asfalto.

Fazendo uso de uma gradação densa de agregado que possa resistir a separação.

Projetando e compactando a mistura para obter a máxima impermeabilização.

Prolongação da Durabilidade

Habilidade para resistir fatores como: Desintegração dos

materiais Câmbios nas

propriedades de asfalto (polimerização e oxidação)

Separação do filme de asfalto.

O que é?

DURABILIDADE

Rigidez

Deformabilidade Manutenções

Resistencia Durabilidade

Pavimentos ECONÔMICOS

Pavimentos com maior CAPACIDADE

VIDA DE FADIGA

Fadiga de uma mistura é definida em termos de vida de fratura ou vida de serviço.

Processo de mudança estrutural permanente, localizada e progressiva que ocorre no material quando este é submetido a condições de carregamento que produzem tensões e deformações repetidas em alguns pontos, resultando trincas ou fratura completa após um número suficiente de repetições com valor máximo menor que a resistência à tração do material. Preusller (1983)

Fadiga

Número de repetições necessárias à ruptura aos níveis de carregamento de 10, 20, 30 e 40% da Resistência a Tração.

VIDA DE FADIGA ENSAIOS

ESTATICOS DINAMICOS

Além de isso tem mais duas formas

Tensão Controlada TC

Deformação Controlada DC

É muito empregado em pavimentos com camada asfáltica de maior rigidez em relação ás camadas subjacentes do pavimento que lhes dão suporte e

maior espessura (acima de 10cm) (Motta, 1998).

É indicado nos casos em que os pavimentos possuem camada de asfalto fraca (baixa rigidez) em relação às camadas que o dão

suporte e pequenas espessuras (Motta, 1998).

VIDA DE FADIGA COM TENSÃO CONTROLADA

A frequência de carregamento pulsante teve uma duração de 0,1s e 0,9s de repouso, simulando o efeito do carregamento dinâmico provocando pela passagem do tráfego

Determinar o número de golpes necessários para romper os corpos de provas segundo os

seus planos diametrais para três níveis de tensão analisados (20%, 30% e 50% da

resistência a tração RT, determinada previamente para c/u das misturas).

MISTURA I (0%)

MISTURA II (10%)

MISTURA III (30%)

MISTURA IV (50%)

COMPARAÇÃO DAS MISTURAS

VIDA DE FADIGA COM DEFORMAÇÃO CONTROLADA

O nível de tensão é aproximadamente 600 microstrains e uma frequência de carga de 10 Hz, se utilizarem até someter a amostra um mínimo de 10000 ciclos de carregamento.

Durante cada ciclo de carga deflexões foram medidas no centro da viga para calcular a tensão de tração máxima, o ângulo de fase, rigidez, energia e a energia dissipada acumulada.

VIDA DE FADIGA COM DEFORMAÇÃO CONTROLADA

Vida de fadiga é definido como o numero de ciclos que correspondem ao 50% da redução da rigidez inicial

-50% Rigidez Inicial

Numero de Ciclos

VIDA DE FADIGA COM DEFORMAÇÃO CONTROLADA - RDEC

Carpenter fiz a proposta de usar RDEC (razão entre a variação da energia dissipada entre dois ciclos vizinhos dividida pela energia dissipada do primeiro ciclo), na determinação da resistência a fadiga.

Na zona 3, o valor aumenta RDEC com o ciclo de trabalho, o que indica que a fonte de energia cada vez mais, os danos e, finalmente, a mistura perde a sua capacidade de carga.

O RDEC no ciclo em que a rigidez do material se reduz para 50% da sua rigidez inicial é definido como o “plateau value”, PV

VIDA DE FADIGA COM DEFORMAÇÃO CONTROLADA - Resultados

Pode ser visto que as misturas HMA incorporando mais RAP tem maiores “Plateau Valeu” (fig. a) o que indica que eles sofreram mais danos e resultaria em menor vida fadigada.

No entanto, a partir da (fig. b) as misturas com contendo percentuais mais elevados de RAP apareceu para experimentar uma vida mais longa a fadiga.

COMPARAÇÃO DE OTROS PARAMETROS

CBUQ (Concreto Betuminoso Usinado a Quente) HMA pelas suas siglas em inglês (hot-mix asphalt)

Resistencia a Tração

Pavimento

Resistencia a TraçãoTeste de resistência à tração indireta

Pavimento

Modulo de ResilenciaModulo de Resilencia

CONCLUSÕES

A sustentabilidade é uma tendência mundial que liga os componentes de desenvolvimiento social dos povos, para atingir soluções ás que forneçam proteção do médio ambiente e dos recursos naturais.

 O Reciclagem de Pavimentos é um tratamento alternativo que visa melhorar as

condições dos pavimentos deteriorados, além de isso constitui um processo econômico e principalmente ecológico.

Este trabalho apresentou os resultados obtidos para ensaio de fadiga de um HMA pelas suas siglas em inglês (hot-mix asphalt) em dois condições de controle diferentes no primero com Tensão controlada e na segunda Deformação controlada, tendo uma temperatura igual de 25ºC. Deve-se aclarar que os resultados presentados são de dois pesquisadores diferentes.

CONCLUSÕES

No primer caso os resultados obtidos para a vida de fadiga mostraram um aumento no número de golpes necessários para levar os corpos-de-prova ao trincamento aumentando com a quantidade de fresado presente na mistura. Ou seja, misturas com maior teor de fresado apresentaram maior vida de fadiga para cada nível de tensão analisado.

O método de avaliação da resistência à fadiga baseado no conceito do grau de energia dissipada por ciclo e consequente plateau value parece ter aplicação desde que o grau de energia dissipada seja avaliado a partir da energia dissipada acumulada ao longo do ensaio, utilizando-se para o efeito determinados ciclos de carga. A lei obtida entre o plateau value e a vida à fadiga recomenda a utilização de níveis de extensão preferencialmente altos, onde a correlação é maior.

A durabilidade é uma característica que vai-se ver afetada pelo trafego é por isso que uma correta avaliação da vida de fatiga pode dar fornecer dados de durabilidade para fazer uma correta avaliação econômica e dar viabilidade ás novas tendências construtivas. 

OBRIGADO PELA ATENÇÃO