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2º W O R K S H O PSIMULAÇÃO DE TRÁFEGO, DRENAGEM DE
PAVIMENTOS E ASFALTOS MODIFICADOS POR POLÍMEROS
Coordenação: CPD/DT/DER/PR e CRH/DAF/DER/PR
26/04/2007 – Auditório do DER/PREnsaios de Desempenho Comparativos entre
Misturas Asfálticas com Asfaltos Modificados por Polímeros e Asfalto Convencional
Eng. Rafael Marçal Martins de ReisEng. Armando Morilha Jr
SELEÇÃO DO ASFALTOBASEADO EM PERFORMANCE
Seleção do asfalto convencional ou modificado por polímeros em função do clima, volume e velocidade do tráfego
Avaliação das propriedades da mistura em relação a resistência a deformações em altas temperaturas, trincamentos por fadiga e por baixas temperaturas
Avaliação das propriedades ligadas a durabilidade (resistência àação da água, ao desgaste e ao envelhecimento de curto e longo prazo)
GRAU PG x AC GRADES PARA ASFALTOS CONVENCIONAIS
100 1000 10000
Viscosidade
PG46 PG58 PG70
PG52 PG64
AC2.5 AC10 AC30 AC60
AC5 AC20 AC40
Performance do Pavimento - SUPERPAVE
AFUNDAMENTO OU TRILHA DE
RODAS
TRINCASDE
FADIGA
TRINCASÀ BAIXA
TEMPERATURA
%
AGREGADO
LIGANTE
VANTAGENS DA UTILIZAÇÃO DE AMP
Resistência e Durabilidade:
Maior resistência a trilhas de rodas
Maior resistência a trincas térmicas e de fadiga
Maior adesão e coesão do sistema
Maior resistência ao envelhecimento de curto e longo
prazo
Homogeneidade do ligante ao longo da obra
FATORES QUE AFETAM A DURABILIDADE DO PAVIMENTO
Seleção dos Agregados e do Ligante
CARACTERÍSTICAS
•Granulometria
•Forma
•Tamanho
•Limpeza
•Durabilidade
•Absorção de água
•Resistência a abrasão e ao polimento
•Materiais deletérios
•Qualidade do ligante asfáltico
Projeto de mistura
DESEMPENHO
•Resistência mecânica àação do tráfego
•Durabilidade à ação do clima (variação de temperatura e água
•Conforto (rolamento e ruído
•Segurança
•Custo da infra-estrutura e para a sociedade
•Meio ambiente
Requisito NominalMáximo do Agregado
VAM Mínimo%
9,5 mm 15,0
12,5 mm 14,0
19 mm 13,0
25 mm 12,0
37,5 mm 11,0
Requisitos SUPERPAVE
Graduação dos Agregados
FAIXAS GRANULUMÉTRICAS – CBUQ COMPARATIVO
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,1 1 10 100
FAIXA IV-B IA DNIT 031/2006 ES Faixa C DER-PR FAIXA C
ÍNDICE DE FORMA DOS AGREGADOS
ROCHASEIXO 1 SEIXO 2 (LAMELAR)
DEF
OR
MA
ÇÕ
ES P
ERM
AN
ENTE
S
%
CONTEÚDO DE VAZIOS
Fonte: 16° Encontro do Asfalto - RJ - 2002 Yves Brosseaud - LCPC Nantes
LIMITES MÁXIMOS ADMISSÍVEIS
LameralidadeDER/PR***
% máx.
Indice de formaDNITmin.
Partículas chatas e alongadas
Superpave** % máx.
Tratamentos Superficiais
Misturas Asfálticas Densas
Misturas AsfálticasDescontínuas *
* SMA, CPA, BBM, BBTM, GG e Micro Aglomerados** (N>106 ESALs)*** (C + L) / E < 6,0
100,520
1025 0,5
0,520 10
EFEITO DA ADIÇÃO DE SBS NO CAP
AMP-SBS
Rígido
Viscoso
Temperatura ºC
Sólido Elástico
Líquido Viscoso
CAP-50/70
Clima Frio Clima Quente
CARACTERÍSTICAS DO PRODUTO
(propriedades modificadas)
0 1,5 3,0 4,5 6,0
Viscosidade**
Recuperação Elástica
ENSAIO DE PONTO DE AMOLECIMENTOABNT NBR-6560
Aquecimento: 5°C/min
PA AMP-SBS
PA CAP-50/70
∆PA = 10°C A 30°C
>AMP-SBS CAP-50/70
ENSAIO DE RECUPERAÇÃO ELÁSTICAABNT NBR-15086
Temperatura: 25°C
Alongamento máximo: 20,0 cm
Velocidade de alongamento: 5,0 cm/min
AMP-SBS 60/85
CAP-50/70
20
REVESTIMENTOS ASFÁLTICOS DELGADOS
CPACPA
Exemplos de Texturas dos Revestimentos
CBUQCBUQ
BBTMBBTM Fonte: 16° Encontro do Asfalto - RJ -2002 Yves Brosseaud - LCPC Nantes
REVESTIMENTOS ASFÁLTICOS DELGADOSComparação Misturas Contínuas X Descontínuas a Quente
Misturas Misturas Misturas Misturas CBUQ CPA SMA BBTM
Agregado graúdo (% ) 40 - 60 70 - 80 75 - 80 65 - 75Agregado miúdo (%) 40 - 60 10 - 20 20 - 25 25 - 35Fíler (%) 5 - 10 2 - 5 9 - 13 7 - 10 Ligante (%) 5 4,5 6,1 - 6,7 5,5Fibras (%) - - 0,3 - 0,5 -
Vazios (%) 3 - 5 18 - 25 3 - 5 > 4Macrotextura (Hs) 0,3 - 0,7 > 1,0 0,8 - 1,5 0,8 - 1,2
CAP 50/70 AMP AMPTipos de Ligante AMP
CBUQ SMACPATIPOS DE MISTURAS
BBTM
REVESTIMENTOS ASFÁLTICOS DELGADOSConceito e Princípio de Funcionamento do SMA
Resistência da Mistura
F
A estabilidade é obtida através doatrito interno dos agregados graúdosque formam o esqueleto da estrutura
CONCEPÇÃO DO PROJETO DE DOSAGEM - SMA
VCA drc AR 30- 40% de Volume
AgregadoGraúdo
Vazios na Fração de Agregado Graúdo (drc)
AR AR
Ligante Conteúdo Efetivo VAM Conteúdo EfetivoAsfáltico de Ligante Ligante de Ligante
VCA mix Asfáltico
AgregadoFino
Agregado Graúdo eMistura de Agregado FinoAgregados
AgregadoGraúdo
Vazios no Agregado Graúdo (mistura) Vazios no Agregado Mineral
CARACTERÍSTICAS DA FRAÇÃO GRAÚDA DO AGREGADO UTILIZADO NAS MISTURAS SMA (NAPA, 1999)
Ensaios Métodos Especificação Abrasão Los Angeles, % de perda AASHTO T96 30 máx % alongado-lamelar 3 para 1 5 para 1
ASTM D 4791
20 máx. 5 máx.
Absorção, % AASHTO T 85 2 máx. Durabilidade (5 ciclos), Sulfato de Sódio, % de perda Sulfato de Magnésio, % de perda
AASHTO T 104
15 máx. 20 máx.
Britagem, % Uma face Duas faces
ASTM 5821
100 mín. 90 mín.
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DO SMA
• Resistência ao trincamento e desagregações
• Redução de ruído
• Boa micro e macro rugosidade (atrito e aderência pneu-pavimento)
• Elevada drenabilidade da água, redução da aquaplanagem, spray e reflexão da luz em período chuvosos
• Resistência à deformação permanente e qualidade de rolamento
PRINCIPAIS APLICAÇÕES – SMA
2000: Autódromo de Interlagos - SPManutenções em 2001, 2002, 2003, 2004,2005 e 2006
2001: Concessionária Ecovias - SPVia Anchieta – Curva da OnçaRodovia Manoel da Nóbrega
2002: Corredor Tecnológico - SPRodovia Presidente Dutra - SP
2003: Concessionária Colinas - Rodovia do Açúcar – SPAv. Brasil-RJ - acesso à Linha Amarela
PRINCIPAIS APLICAÇÕES – SMA
2004: Corredores de ônibus e Vias Urbanas naCidade de São Paulo - 10 km
2005: Betim – MG - 23 Km de pista dupla (0/11S)
2006: Concessionária Autovias – SP 330Anhanguera - 40 Km (0/8S)
Concessionária Ecovia – Curitiba/Paranaguá-PR(0/11S)
2007: Concessionária Intervias - Iniciando 50 km (0/8S)
2000: AUTÓDROMO DE INTERLAGOS:Modificado por polímero SBS – extensão: 4.890 m
Apud SA PAULISTA, 2000
CARACTERÍSTICAS FUNCIONAIS
Pêndulo Britânico - SRT
Norma: ASTM E 965-87
MACROTEXTURA
Mancha de Areia - Hs
Avaliação das Características Relacionadas à Segurança do Usuário
REVESTIMENTOS ASFÁLTICOS DELGADOS
Autódromo de Interlagos - SP
SMA sem uso
HS 0,80Dm 19,9
HS 1,08Dm 17,2
TEXTURA GROSSATEXTURA GROSSA
SMA com uso
SMA NA VIA ANCHIETA
Via Anchieta - “Curva da Onça” - km 44 + 400 m
Agosto/2001
Via Anchieta - Trecho da Serra -“Curva da Onça”- 1953
Fonte: Revista RODOVIARISMO - 1994
REVESTIMENTOS ASFÁLTICOS DELGADOS
Ensaio de mancha de areia
CBUQ (Hs = 0,36) SMA (Hs = 0,82 VRD = 66)
Novembro/2002
Vazios Internosnão Comunicantes
Vazios da Superfície Comunicantes
Vazios da Superfície Isolados
Agregados
Ligante e Finos
Seção CPA
REVESTIMENTOS ASFÁLTICOS DELGADOS
REVESTIMENTOS ASFÁLTICOS DELGADOS
Principais Vantagens da CPA
Excelente desempenho e aderência pneu/pista
Segurança:Evita derrapagens, “aquaplanagem” em dias de chuvaEvita o “Spray”Redução da reflexão da luzRedução dos ruídos do tráfego e do impacto ambientalMenor “Stress” do usuário
Maior percepção da sinalização vertical a noite
Seleção Tipo / Teor de Ligante Asfáltico e da Resistência ao Desgaste Cantabro (Durabilidade)
AMP-SBS ASFALTO CONVENCIONAL
SELEÇÃO TIPO / TEOR DE LIGANTE ASFÁLTICO E DA RESISTÊNCIA DE DEFORMAÇÃO PERMANENTE EM
TRILHAS DE RODA
Mesa Compactadora tipo LPC Simulador de Tráfego LPC
DEFORMAÇÃO X TEMPERATURA DO ENSAIO
0%
1%
2%
3%
4%
5%
6%
7%
8%
100 1000 10000 100000
Número de Ciclos
Porc
enta
gem
de
afun
dam
ento
na
trilh
a de
roda
.
60oC
25oC
SELEÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO - SMA
AMP - SBS60/85
CAP-20AMP - SBS55/75
Deformação Permanente em Trilhas de Roda
SELEÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO - SMA
100 1000 10000 1000000
2
4
6
8
10
12
14
VALOR LIMITE
CAP-20
AMP SBS 55/75
AMP SBS 60/85
porc
enta
gem
de
afun
dam
ento
na tr
ilha
de ro
da
número de Ciclos
Deformação Permanente em Trilhas de Roda
SMA – STONE MATRIX ASPHALT
100 1000 10000 1000000
2
4
6
8
10
12
14
AMP SBS 60/85Teor = 6,0%Teor = 6,3%Teor = 6,5%Teor = 7,0%
% d
e D
efor
maç
ão P
erm
anen
te
Número de ciclos
Variação no teor ótimo do ligante asfáltico
RESISTÊNCIA AO TRINCAMENTO POR FADIGA E POR VARIAÇÕES TÉRMICAS
Equipamento de determinação do módulode resiliência por compressão diametral
Equipamento de determinação da resistência à tração por compressão
diametral
CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS
MÓDULO DE RESILIÊNCIA: Mede a deformação elástica do material sob carregamento cíclico (60pulsos/minuto-duração de 0,1s), na temperatura de 25 + 0,5 ºC.
RESISTÊNCIA A TRAÇÃO NA COMPRESSÃO DIAMETRAL:
* Ruptura diametral do CP na temperatura de 25 + 0,5ºC.
* Mede a coesão da mistura.
MÓDULO DE RESILIÊNCIA
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
20 30 40 500
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
20 30 40 50 60
SBS 60/85CAP 20
Módulo deResiliência(kgf/cm²)
Temperatura Ensaio (ºC)Temperatura Ensaio (ºC)
Módulo de resiliência CBUQ
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
CAP 20 SBS SBR EVA
Tipo de ligante asfáltico
Mód
ulo
de re
siliê
ncia
(MPa
)
COMPORTAMENTO DE MISTURAS ASFÁLTICASUSINADAS A QUENTE EM FUNÇÃO DO GRAU DE
MODIFICAÇÃO POR POLÍMERO SBS
Fonte: Nascimento et al., 2006
PROPOSTA DE ESPECIFICAÇÃO DO IBPASFALTOS MODIFICADOS - SBS
Grau (Pto de amolecimento mínimo e Recuperação Método 50/65 55/75 60/85 65/90Elástica mínima) ABNT - NBREnsaios na amostra virgem: Limite da especificaçãoPenetração 25ºC, 5s, 100g, dmm 6576 45-70 45-70 40-70 40-70Ponto de amolecimento mín., ºC 6560 50 55 60 65Ponto de Fulgor, mín., ºC 11341 235 235 235 235Visc. Brook. a 135ºC, spindle 21, 20 RPM, máx, cP 15184 1500 3000 3000 3000Visc. Brook. a 150ºC, spindle 21, 50 RPM, máx, cP 15184 1000 2000 2000 2000Visc. Brook. a 177ºC, spindle 21, 100 RPM, máx, cP 15184 500 1000 1000 1000Estabilidade à Estocagem, máx., ºC 15166 5 5 5 5Recuperação Elástica a 25ºC, 20 cm, mín, % 15086 65 75 85 90Ensaios no resíduo do RTFOTVariação de massa, máx., % 15235 1 1 1 1Aumento do PA, ºC, máx. 6560 6 7 7 7Redução do PA, ºC, máx. 6560 3 5 5 5Percentagem de Penetração Original, mín. 6576 60 60 60 60Percentagem de Rec. El. Original a 25ºC, mín. 15086 80 80 80 80
Fonte: Nascimento et al., 2006
TRAÇO ESTUDADO - FAIXA C / DNIT
COMPOSIÇÃO GRAN ULOMÉTRICA
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0,01 0,10 1,00 10,00 100,00
M ate rial Passante
Pen
eira
s (m
m)
S em are iaFa ixa C - L im In fe rio rFa ixa C - L im S uperio r
Fonte: Nascimento et al., 2006
APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS
1.000 3.000 10.000 30.000
CAP-20 2,10 3,53 6,23 10,46
50-65 2,06 3,14 4,99 7,60
55-75 1,12 1,74 2,82 4,39
60-85 1,30 1,86 2,75 3,96
65-90 1,68 2,17 2,89 3,74
Ciclos% de Deformação PermanenteTipo de Ligante
asfàltico
ENSAIO DE DEFORMAÇÃO PERMANENTE
Fonte: Nascimento et al., 2006
APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS
ENSAIO DE MÓDULO DE RESILIÊNCIATipo de Ligante CAP 50/70 50-65 55-75 60-85 65-90
Média (Mpa) 9015 6822 5682 4966 5152Temp.25°C - Aplicação da Carga: 0,1 s - Repouso: 0,9 sNormas: AASHTO TP-031/94 e ASTM D-4123
ENSAIO DE RESIST. À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRALTipo de Ligante CAP 50/70 50-65 55-75 60-85 65-90
Média (Mpa) 1,35 1,29 1,36 1,28 1,34Temperatura 25°C - Norma: ABNT/NBR 15087-2004
Fonte: Nascimento et al., 2006
APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS FADIGA
10
100
1000
10000
100000
1000000
0,00001 0,00010 0,00100
ε
N (c
iclo
s)
CAP 50-7050-6555-7560-8565-90
Fonte: Nascimento et al., 2006
APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS
RELAÇÃO MÓDULO RESILIENTE / RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
Tipo de Ligante CAP 50/70 50-65 55-75 60-85 65-90
Média 6,67 5,29 4,18 3,87 3,84
Estudo Comparativo de Revestimentos AsfálticosUsinados a Quente Utilizando Avaliação Funcional e
Estrutural de Pistas-Teste
CORREDOR TECNOLÓGICO
• Cinco tipos de soluções de revestimento asfáltico:
Seção 1 CBUQ – Faixa III da Pref. São Paulo com CAP 20Seção 2 CBUQ – Faixa III da DERSA com CAP 20Seção 3 CBUQ – Faixa IVb do Inst. Asfalto com CAP 20Seção 4 CBUQ – Faixa IVb do Inst. Asfalto com AMPSeção 5 SMA – Faixa 0/11S com AMP
Avaliação de Campo
⇒ Macrotextura⇒ Microtextura⇒ Irregularidade longitudinal⇒ Deflectometria
Avaliação de Laboratório
⇒ Resistência ao afundamento em trilha de roda⇒ Resistência à tração por compressão diametral⇒ Módulo de resiliência
SEÇÃO TIPO
4 cm REVESTIMENTO - TIPOS 1 A 5 REVESTIMENTO - TIPOS 1 A 5 4 cm
6 cm BINDER - FAIXA II DA PMSP REVESTIMENTO - FAIXA III DA PMSP Variável
20 cm BASE - BRITA GRADUADA SIMPLES BASE - BRITA GRADUADA SIMPLES 30 cm
25 cm SUB-BASE - MACADAME SECO (RACHÃO) SUB-LEITO
PISTA NOVA - DESCENDENTE PISTA EXISTENTE - ASCENDENTE
DETERMINAÇÃO DOS TEORES DE LIGANTE
Tipo de MisturaAsfáltica
Seção – Teste noCorredor Tecnológico
Tipo deLigante
Teor deProjeto (%)
Faixa III - PMSP 1 CAP 20 5,2Faixa III - DERSA 2 CAP 20 5,5
Faixa IV-b I.A. 3 CAP 20 5,1Faixa IV-b I.A. 4 AMP (SBS) 5,1
SMA 5 AMP (SBS) 6,5
Tipo de MisturaAsfáltica
Seção – Teste noCorredor Tecnológico
Tipo deLigante
Teor deProjeto (%)
Faixa III - PMSP 1 CAP 20 5,5Faixa III - DERSA 2 CAP 20 5,3
Faixa IV-b I.A. 3 CAP 20 5,5Faixa IV-b I.A. 4 AMP (SBS) 5,5
SMA 5 AMP (SBS) 6,3
Projeto Marshall
Valores adotados na execução
AVALIAÇÃO DA DEFORMAÇÃO PERMANENTE
Deformação Permanente
5,5
7,1
4
5,45,5
7,1
3,24,54,5
5,3
0
2
4
6
8
10000 30000
Ciclos
% d
e af
unda
men
to
12235
SeçãoTeste
1
2
3
4
5
Valores de MR em função da Temperatura
0
5000
10000
15000
1 2 3 4 5
Seção Teste
MR
( MPa
)
Módulo de resiliência 25°C Módulo de resiliência 35°C
MR - SENSIBILIDADE À TEMPERATURA
MR - AVALIAÇÃO DE CAMPO
Avaliação de MR- Lab. X Campo
02000400060008000
100001200014000
1 2 3 4 5
Seção Teste
MR
( MP
a )
Módulo de resiliência25°CMódulo de resiliência35°CMódulo de resiliência25°C- Campo
RT - AVALIAÇÃO DE CAMPO
Avaliação da RT- Lab. X Campo
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
1 2 3 4 5
Seção Teste
RT
( MPa
)
Resistência a Tração25°CResistência a Tração35°CResistência a Tração25°C- Campo
RELAÇÕES MR / RT
SEÇÃO MR / RT(25°C)
MR / RT(35°C)
MR / RT (CP’s) (25°C)
1 6181 7479 48052 6144 5440 57823 6210 7585 65334 4381 4110 49295 5058 3733 3838
COMPARATIVO DE DEFLEXÃO APÓS EXECUÇÃO DO REVESTIMENTO
ESTACA DEFLEXÃO MÁXIMA (0,01 mm) RAIO DE CURVATURA DA BACIA (m)
1a. Campanha(Binder)
2a. Campanha(Binder + Capa)
1a. Campanha(Binder)
2a. Campanha(Binder + Capa)
28 68 25 129 34633 55 35 217 21236 72 25 242 23743 61 28 149 71153 43 29 194 27258 51 29 120 27265 165 115 59 10468 118 68 88 178
RESISTÊNCIA À AÇÃO DA ÁGUA
Descolamento da Descolamento da PelPelíícula do Asfaltocula do Asfalto
Agregado Totalmente Agregado Totalmente RecobertoRecoberto
DANOS POR UMIDADE INDUZIDA AASHTO T283
Parâmetro de teste Requisito do teste
Envelhecimento a curto-prazo Mistura não compactada (1): 16h @ 60°C
Teor de Vazios dos CPs compactados 6 a 8%
Agrupamento dos CPs O teor de vazios deve ser igual em ambos os grupos
Saturação 55 a 80%
Determinação do inchamento Nenhum
Congelamento Mínimo de 16h @ -18°C (opcional)
Tratamento em água quente 24h @ 60°C
Propriedade de resistencia Resistencia a tração indireta
Velocidade de carregamento 51 mm/min @ 25°C
Precisão do ensaio Não determinada
(1) O método de envelhecimento de curto prazo AASHTO T283 não corresponde ao método do Superpave.Sugere-se o uso do método T283 por 16h @ 60°C.
DETERMINAÇÃO DO DANO POR UMIDADE INDUZIDA
0%20%40%60%80%
100%120%
C.B.U.Q.CAP-20
C.B.U.Q.AMP - SBS
68%
99.8%
C.B.U.Q.CAP-20
C.B.U.Q.
RR
T
*Agregado granito
AASHTO T283
DETERMINAÇÃO DO DANO POR UMIDADE INDUZIDA
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1R
esis
tênc
ia à
traç
ão (M
Pa)
sem condicionamento
com condicionamento
CAP 20 CAP 20 + 1% cal EVA + 1% cal
corpos de prova com 8% de vazios
FONTE: CENPES