Estudo da formulação e avaliação do desempenho à deformação permanente de misturas asfálticas de módulo elevado utilizando ligante asfáltico altamente modificado HiMA

Abstract

O objetivo principal deste trabalho é realizar o estudo da formulação de misturas asfálticas de módulo elevado, do tipo Enrobé à Module Élevé (EME) e, avaliar o desempenho à deformação permanente das dosagens propostas, com foco principalmente na aplicação em camadas de base e sub-base de estruturas de pavimento de concreto asfáltico. A curva granulométrica foi elaborada seguindo os parâmetros da metodologia francesa, adaptada às condições brasileiras. Foram formuladas misturas asfálticas densas utilizando o ligante altamente modificado Highly Modified Asphalt (HiMA), compreendendo os teores de 4,54 %, 4,86 %, 5,18 %, 5,50 % e 5,82 %. As frações granulares foram oriundas de jazida localizada na região metropolitana de Joinville/SC, enquanto o ligante betuminoso de base, classificado por penetração como 50/70, foi modificado com 7,50 % de polímero Estireno-Butadieno-Estireno (SBS), fornecido por empresa distribuidora de Curitiba/PR. Foram seguidos os preceitos conceptivos da metodologia francesa para formulação de misturas asfálticas, avaliando parâmetros como a habilidade de compactação com o uso da Prensa de Compactação por Cisalhamento Giratório (PCG), a resistência à ação deletéria da água, a partir do ensaio de Duriez, e a resistência à deformação permanente. Os resultados obtidos até o nível de teste avaliado indicaram que as dosagens propostas atenderam adequadamente aos requisitos normativos para enquadramento das formulações EME nas Classes 1 e 2 previstas na metodologia francesa, com habilidade de compactação conforme em todos os casos analisados, conferindo boa compatibilidade entre o arranjo granulométrico e a matriz betuminosa com HiMA. A resistência à ação deletéria da água superou a marca de 85 % na totalidade das amostras testadas, devido à robustez da película de ligante formada em torno das frações granulares, aliada à adição de cal hidratada calcítica CH-1 na formulação. Ainda, o alto ponto de amolecimento e elevada recuperação elástica da matriz HiMA, em consonância ao intertravamento proporcionado pelo arranjo granulométrico concebido, permitiram obter afundamentos nas trilhas de roda abaixo da metade percentual permitida normativamente para misturas asfálticas do tipo EME, atestando a forte resistência das formulações propostas ao fenômeno da deformação permanente. Neste contexto, a dosagem de 5,50 % foi a que apresentou a melhor combinação de indicadores entre os parâmetros avaliados.

Abstract: The main goal of this research is to develop high modulus asphalt mix formulations, so-called Enrobé à Module Élevé (EME) and, to evaluate their performance regarding rutting resistance, aiming to be applied as base and sub-base layers of asphalt pavement structures. The aggregate gradation was conceived based on the parameters established by the French methodology, but adapted to the brazilian operational conditions. Dense gradations were formulated using Highly Modified Asphalt (HiMA), comprising asphalt binder contents such as 4.54%, 4.86%, 5.18%, 5.50% and 5.82%. Aggregate particles were obtained from a quarry located in the metropolitan region of Joinville/SC, while the base asphalt binder, qualified by penetration as 50/70, was modified with 7.5 % of Styrene-Butadiene-Styrene (SBS) polymer, being supplied by a distributor from Curitiba/PR. French methodology conceptive principles were followed to support the formulation of the asphalt mixes, evaluating parameters related to compaction ability with use of the Gyratory Compacting Shear Press, resistance to deleterious water action from Duriez test, besides rutting resistance. The results obtained, taken into account the levels tested, indicate that all proposed dosages accomplish the normative requirements for asphalt mixes qualified as EME Classes 1 and 2 predicted in French methodology, with suitable compaction ability in all cases analyzed, inferring good compatibility between the aggregate gradation and the bituminous matrix HiMA. The resistance to deleterious action of water exceeded 85% mark in all samples tested, due to robustness of the binder film surrounding the aggregate particles, allied to addition of hydrated calcitic lime CH-1 in the formulation. Furthermore, the high softening point and elastic recovering of the matrix HiMA, together with the interlocking provided by the granulometric gradation conceived, allowed to obtain rutting levels lower than the half percentage normatively admitted for EME asphalt mixes, attesting the strong resistance of the proposed formulation to that phenomenon. In this context, the dosage of 5,50% presented the best combination of results among the evaluated parameters.