Estudo comparativo da formulação de esqueletos minerais na dosagem de misturas de concreto asfáltico densas

Abstract

O objetivo principal do presente trabalho é determinar e comparar parametricamente a dosagem de misturas asfálticas densas, com base em um estudo de caso prático aplicado em campo, a partir da formulação de esqueletos minerais por duas metodologias distintas: tentativa e teórico. O método por tentativa é utilizado de forma corrente na produção de misturas asfálticas no país, visando enquadrar as curvas granulométricas formuladas em faixas limítrofes normatizadas pelo Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT). Entretanto, a utilização de frações granulares comerciais de graduação heterogêneas e mal distribuídas que advêm dos processos de beneficiamento nas pedreiras, torna-se um entrave à composição de esqueletos minerais de qualidade, contribuindo para a má dosagem das misturas asfálticas, que se mostram incapazes de garantir bom desempenho frente aos esforços mecânicos aplicados no campo durante a vida útil de serviço. Em contrapartida, a metodologia teórica, utilizando a equação de Füller-Talbot, em que são fixados os parâmetros característicos da curva granulométrica que se deseja formular, permite o controle das frações granulométricas pelo projetista, dispensando o uso de faixas granulométricas, tornando possível o preenchimento gradual dos vazios gerados pelos agregados de maior diâmetro, propiciando melhor densificação do esqueleto mineral. Para tanto, ensaios laboratoriais de caracterização dos materiais pétreos de origem granítica e do ligante betuminoso CAP 50/70, bem como a dosagem Marshall das misturas asfálticas, foram realizados no Laboratório de Desenvolvimento e Tecnologia em Pavimentação (LDTPav) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). A metodologia Marshall foi escolhida, pois é o procedimento adotado de forma oficial no Brasil pelo DNIT para a finalidade descrita. Os resultados obtidos indicam que a formulação concebida a partir da metodologia teórica apresenta melhores resultados tanto técnicos quanto econômicos quando comparada à metodologia por tentativa, alcançando maior resistência mecânica, menor deformabilidade, além de apresentar um menor consumo de ligante betuminoso.

The main aim of this research is to determine and to compare parametrically the dosage of dense asphalt mixes, based on a practical study-case, conceived on the formulation of aggregate gradations by using two distinct methods: trial and theoretical. The method by trial is currently used for producing asphalt mixes in Brazil, aiming to fit the formulated granulometric curves to the limits of the gradation bands standardized by Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT). However, the use of heterogeneous and poorly distributed commercial granular fractions provided from quarry processes, contribute for obtaining unsuitable aggregate gradations and, consequently, undesirable asphalt mix dosages, which are not capable to ensure good performance against the mechanical efforts applied in the field during their service lives. On the other hand, the theoretical method, by using Füller-Talbot equation, in which the designer fixes the characteristic parameters of the granulometric curve, is not based on the suitability to the aggregate band limits, enabling individual control of the grain sizes and gradual filling of voids formed by the larger diameter particles, thus, providing better densification of the aggregate gradation. A laboratory campaign was carried out in the Laboratório de Desenvolvimento e Tecnologia em Pavimentação (LDTPav) of Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), in order to characterize the granitic crushed rock particles and the bituminous binder 50/70, the hydrated lime CH-1, as well as to realize the Marshall dosage of the asphalt mixes. The Marshall method was chosen due to be the official procedure adopted in Brazil by the DNIT. The results obtained indicate the formulation conceived by the theoretical method presents better technical and economical results when compared to that formulated by trial, reaching higher mechanical resistance, minor deformations, besides a lower consumption of asphalt binder.