Mübaşir Tayini

São três os principais mecanismos de deterioração dos pavimentos flexíveis: a deformação permanente, causada pela ação combinada de densificação e deformação por cisalhamento, o trincamento por fadiga, decorrente das repetições de tensão e deformação horizontal na parte inferior do revestimento, e o trincamento a baixas temperaturas. Os próximos itens apresentam uma breve discussão sobre esses parâmetros de desempenho das misturas asfálticas.

3.5.1 - Deformação Permanente

Nos últimos anos, a ocorrência prematura e/ou excessiva de deformação permanente nos pavimentos asfálticos tem sido motivo de grande preocupação entre técnicos e pesquisadores brasileiros da área de pavimentação. As deformações, que aparecem sob a forma de depressões longitudinais nas trilhas de roda, são o resultado da acumulação de pequenos afundamentos que ocorrem toda vez que um carregamento é aplicado. Esse fenômeno tem se agravado devido, principalmente, ao aumento do número de veículos pesados e ao avanço tecnológico que possibilita a esses veículos rodarem com maior carga por eixo e maior pressão nos pneus (FERNANDES JR., 1994).

O afundamento da trilha de roda pode ser o resultado da escolha de espessuras indevidas das várias camadas que compõem o pavimento, resultando em carregamentos incompatíveis com a capacidade de suporte do subleito. O afundamento também pode ser causado por deformações nas camadas betuminosas, causadas por misturas que possuem pequena resistência ao cisalhamento. Nessas misturas, o afundamento pode ser associado à suscetibilidade térmica dos ligantes ou ao esqueleto mineral resultante de agregados com baixos ângulos de atrito interno.

Embora a seleção apropriada do ligante asfáltico possa minimizar a ocorrência de deformações permanentes, as propriedades dos agregados (tamanho, granulometria, formato das partículas, angularidade e textura superficial) também são muito importantes. Diversas pesquisas têm sido realizadas no sentido de determinar como esses materiais, analisados em termos qualitativos e quantitativos, influem nas misturas asfálticas. A Tabela 18 (SOUZA et al.,

19911 apud COELHO, 1996) apresenta um resumo dos principais fatores que influem na ocorrência das deformações permanentes nas misturas asfálticas preparadas a quente.

TABELA 18 - Fatores que influem nas deformações permanentes de concreto asfáltico (SOUZA et al., 19911 apud COELHO, 1996).

Fator Variação do Fator

Efeito na Resistência às

Deformações Permanentes

Textura Superficial Lisa para Rugosa Aumento

Granulometria Aberta para Contínua Aumento

Angularidade Redondo para Anguloso Aumento

Agregados

Tamanho Aumento do Tamanho

Máximo Aumento

Ligante Rigidez (a) Aumento Aumento

Quantidade de Ligante Aumento Redução

Volume de Vazios (b) Aumento Redução

Vazios dos Agr. Minerais Aumento Redução (c)

Mistura

Método de Compactação - (d) - (d)

Temperatura Aumento Redução

Estado de

tensão/deformação

Aumento da pressão de

contato dos pneus Redução

Repetições do

Carregamento Aumento Redução

Condições de Campo e de Ensaio

Água Seco para molhado

Redução, se a mistura for sensível à

água

(a) Refere-se à rigidez na temperatura em que a propensão às deformações permanentes está sendo determinada. A adição de produtos modificadores das características do ligante pode ser usada para aumentar a rigidez desse material nas temperaturas críticas.

(b) Quando o volume de vazios for inferior a 3%, a propensão às deformações permanentes aumenta. (c) Valores de VAM muito baixos (< 10%) devem ser evitados.

(d) O método de compactação, tanto no campo como em laboratório, pode influir na estrutura do material e, conseqüentemente, na sua propensão às deformações permanentes.

1

SOUZA, J. B.; CRAUSS, J.; MONISMITH, C. L. (1991). Summary Report on Permanent

Deformation in Asphalt Concrete. Publicação SHRP-A/IR-91-104. Strategic Highway

Afundamentos nas trilhas de roda também podem ocorrer, indiretamente, oriundos da desagregação prematura das camadas asfálticas e subseqüente deterioração e/ou consolidação. Pesquisas conduzidas pelo Programa SHRP têm mostrado que as propriedades físico-químicas dos agregados minerais são mais importantes que as propriedades do ligante asfáltico, em termos de adesão e desagregação induzida pela umidade (KANDHAL & PARKER JR., 1998). A presença de impurezas (pó ou argila) no agregado pode dificultar a coesão entre as partículas, levando ao rompimento das forças de ligação que ajudam a manter a integridade do concreto asfáltico.

3.5.2 - Trincamento por Fadiga

O fenômeno de fadiga em revestimentos asfálticos ocorre devido às solicitações repetidas do tráfego e se torna evidente na forma de trincamentos. Trincas por fadiga são causadas por vários fatores que ocorrem simultaneamente. Geralmente a ocorrência está associada à repetição de carregamentos pesados ou quando o número de aplicações de carga ultrapassa o valor previsto em projeto. O problema é agravado quando o subleito apresenta problemas de drenagem. As camadas asfálticas experimentam altas deformações quando as camadas subjacentes são enfraquecidas pelo excesso de umidade e trincam prematuramente. O aparecimento de trincas por fadiga também pode estar relacionado às falhas de projeto e/ou execução das camadas do pavimento (espessuras inadequadas) que, quando carregadas, estão propensas a altas deflexões (BROWN et al., 2001).

Misturas que apresentam elevado índice de vazios geralmente apresentam menores resistências ao aparecimento de trincas por fadiga. Logo, o volume de vazios afeta a resistência à fadiga e deve ser o menor possível (não inferior a

3%, no entanto). O teor de asfalto deve ser tão alto quanto possível, considerando-se, também, a estabilidade (resistência à deformação permanente) e a resistência ao atrito da mistura. O aumento do teor de asfalto acima de um determinado limite provoca a redução do módulo de rigidez da mistura e, conseqüentemente, a redução da resistência à deformação permanente (HARVEY & TSAI, 1996).

A graduação dos agregados minerais também apresenta um efeito significativo na rigidez (e, portanto, na vida de fadiga) dos pavimentos asfálticos. Agregados de graduação contínua são recomendados para uso em pavimentos espessos, buscando-se aumentar a rigidez da mistura; por outro lado, agregados de graduação descontínua são recomendados para pavimentos delgados, buscando-se a diminuição da rigidez da mistura.

O formato das partículas, a angularidade e a textura superficial também afetam a resistência à fadiga dos pavimentos asfálticos. Partículas angulares com textura superficial rugosa devem ser consideradas para aumentar a vida de fadiga. Segundo KANDHAL & PARKER JR. (1998), alguns materiais que passam na peneira de abertura 0,075 mm (#200) podem enrijecer excessivamente as misturas, o que contribui para a ocorrência de trincamentos por fadiga.

Ao contrário da trilha de roda, que pode ser evitável, a fadiga não pode ser evitada indefinidamente, devido à repetição das deformações elásticas resultantes do tráfego. Assim, pode-se prevenir os problemas de trincamento por fadiga tomando-se os seguintes cuidados (transcrito de OLIVEIRA, 1997):

• estimar o número de aplicações de carga durante a vida útil proposta; • manter o subleito seco;

• usar materiais pouco suscetíveis à umidade;

• usar materiais de pavimentação que possuam suficiente resiliência para suportar as deflexões.

3.5.3 - Trincamento a Baixa Temperatura

O trincamento por origem térmica é um fenômeno que ocorre mais devido às variações climáticas do que pela ação do tráfego, sendo caracterizado pelo aparecimento de fissuras perpendiculares à direção do tráfego, que ocorrem com um espaçamento praticamente constante. É um tipo de defeito encontrado em países que apresentam temperaturas muito baixas. O pavimento asfáltico sob baixa temperatura se contrai, criando tensões de tração ao longo da camada betuminosa. Quando essas tensões excedem a resistência à tração, a camada asfáltica se rompe.

Os agregados são pouco afetados pela baixa temperatura e, portanto, o trincamento térmico é controlado principalmente pelas propriedades do ligante asfáltico a baixa temperatura. Devem ser selecionados asfaltos com menor rigidez (asfaltos duros são mais propensos ao trincamento térmico) e que não oxidam facilmente (o controle de densidade no campo deve ser rigoroso para evitar a exposição excessiva do ligante ao ar).

Entretanto, se um ligante asfáltico suscetível a altas temperaturas for usado numa mistura contínua e numa mistura de graduação descontínua, a primeira terá alta rigidez e portanto apresentará maior probabilidade de desenvolver trincamento térmico quando comparada à segunda.