CARACTERIZAÇÃO MECÂNICA DE MISTURAS
ASFÁLTICAS RECICLADAS A FRIO
1
Iuri S. Bessa , Ana L. Aranha2, Kamilla L. Vasconcelos3,
Liedi L. B. Bernucci4, Amanda H. M. da Silva5,
José Mario Chaves6
Copyright 2014, Instituto Brasileiro de Petróleo, Gás e Biocombustíveis - IBP
Este Trabalho Técnico foi preparado para apresentação no 21º Encontro de Asfalto, realizado nos dias 12 a 14 de maio de 2014, no Rio
de Janeiro. Este Trabalho Técnico foi selecionado para apresentação pelo Comitê Técnico do evento, seguindo as informações contidas
na sinopse submetida pelo(s) autor(es). O conteúdo do Trabalho Técnico, como apresentado, não foi revisado pelo IBP. Os organizadores
não irão traduzir ou corrigir os textos recebidos. O material conforme, apresentado, não necessariamente reflete as opiniões do Instituto
Brasileiro de Petróleo, Gás e Biocombustíveis, seus Associados e Representantes. É de conhecimento e aprovação do(s) autor(es) que
este Trabalho Técnico seja publicado nos Anais do 21º Encontro de Asfalto.
Resumo
A reciclagem asfáltica a frio pode ser uma técnica de reabilitação de pavimentos asfálticos deteriorados, utilizando
materiais reciclados, também conhecidos como fresado, para substituir agregados convencionais provenientes das
pedreiras. Esse procedimento tem como objetivos reutilizar materiais que seriam descartados, preservar recursos naturais
escassos e diminuir o consumo de energia nas etapas da pavimentação. Apesar das vantagens econômicas e ambientais,
ainda não existe uma metodologia internacionalmente aceita sobre a dosagem e a produção desse tipo de mistura em
laboratório. Nesta pesquisa, foi adotada a compactação Marshall para a confecção de amostras com teor de emulsão
asfáltica variando entre 2, 3 e 4%, sendo acrescentados 3% de água e 1% de cimento. Para o teor de 3% de emulsão, foi
variado o percentual (1 e 2%) e o tipo de ligante hidráulico (cimento Portland e cal hidratada). Após a moldagem dos
corpos de prova (CPs), foram realizados ensaios de Módulo de Resiliência (MR) e Resistência à Tração (RT), verificandose ainda a resistência ao dano por umidade induzida das amostras com teores variáveis de emulsão, com o objetivo de
quantificar a perda dessas propriedades quando há a presença de água. No geral, o aumento no teor de emulsão levou a uma
pequena queda nos valores de MR e a um aumento nos valores de RT. Em relação ao ensaio de dano por umidade, os
resultados obtidos mostraram que, no geral, as misturas com 4% de emulsão foram aquelas que tiveram uma maior perda
de suas propriedades quando condicionadas. A mistura com 3% de emulsão teve a menor perda em termos de MR,
enquanto que a mistura com 2% foi a mais resistente em relação ao RT. Na variação do tipo e do teor dos ligantes
hidráulicos, não foi observada uma variação significativa nos resultados mecânicos.
Abstract
Cold recycling is a technique for the rehabilitation of old asphalt pavements by using recycled materials, also known as
RAP (Reclaimed Asphalt Pavement), in replacement of conventional aggregates obtained from quarries. The objectives of
cold recycling are the reuse of materials that would be discarded on nature, preserve scarce natural resources, and decrease
the energy consumption on each pavement construction operation. Despite of the environmental and economic advantages,
there is still lack of consensus on the best procedure to design this type of mix in laboratory. In this research, Marshall
compaction was used to produce mix samples with asphalt emulsion content varying between 2, 3 and 4%, with 3% of
water and 1% of cement added to the mixes. For the 3% of emulsion content, the percentage (1 and 2%) and the type of
hydraulic binder (Portland cement and hydrated lime) were varied. After the specimens were compacted, resilient modulus
(RM) and indirect tensile strength (ITS) tests were performed, and moisture damage resistance was also verified for
samples with different emulsion contents, with the objective of quantifying the loss of these properties in the presence of
water. In general, the increase in emulsion content led to a small decrease in the RM values and an increase in the ITS
values. In relation to the moisture damage resistance test, the results showed that, in general, the mixes with 4% of
emulsion were the ones with the highest loss on their proprieties after water conditioning. The mixes with 3% emulsion had
the lowest loss in terms of RM, while the mixes with 2% were the most resistant with respect to ITS. When varying the
type and content of the hydraulic binders, no significant variation on the results of mechanical tests was observed.
______________________________
1
Doutorando, Engenheiro Civil – EPUSP
2
Mestre, Engenheira Civil – EPUSP
3
Ph.D., Engenheira Civil – EPUSP
4
Ph.D., Engenheira Civil – EPUSP
5
Mestre, Engenheira Civil – CDT/Arteris
6
Engenheiro Civil – CDT/Arteris
21º Encontro de Asfalto
1. Introdução
Os processos de urbanização e crescimento das cidades têm demandado novas construções e ampliação da
infraestrutura viária, o que exige, cada vez mais, a exploração de matérias-primas provenientes da natureza, em especial de
pedreiras fornecedoras de agregados minerais, e da indústria do petróleo. Com isso, existe uma preocupação em se
desenvolver novas técnicas sustentáveis, que sejam viáveis do ponto de vista técnico, ambiental e econômico. Entre os
diversos materiais reciclados que podem ser usados nas variadas áreas da engenharia civil, estão o Resíduo de Construção e
Demolição (RCD), a escória, o fresado, entre outros.
O material fresado, também conhecido como RAP (do inglês Reclaimed Asphalt Pavement) é um produto obtido
através do processo de fresagem de revestimentos asfálticos antigos deteriorados. Esse material pode ser incorporado a
misturas novas como forma de substituição de agregados convencionais virgens e, dependendo do tipo de mistura, pode
também substituir parte do ligante asfáltico novo que será adicionado à mistura.
Dentre os tipos de misturas asfálticas que podem ser produzidas com o uso do fresado, destaca-se neste trabalho a
mistura reciclada a frio, que é uma das técnicas de reabilitação de rodovias que mais cresce, principalmente devido a seu
custo-benefício e rapidez na sua produção. Esse método de reciclagem, realizado à temperatura ambiente, reduz o consumo
de energia e a emissão de gases poluentes durante a construção dos pavimentos asfálticos, apresentando desde vantagens
relacionadas à saúde, até benefícios ambientais.
Este trabalho tem como objetivo caracterizar mecanicamente misturas asfálticas recicladas a frio com a adição de
emulsão asfáltica, água e ligante hidráulico. Foi adotada a compactação Marshall para a produção das amostras, e foi
variado o teor de emulsão. Além disso, para um dos teores de emulsão, variou-se ainda o tipo e o teor de ligante hidráulico
entre cimento Portland e cal hidratada. Os corpos de prova (CPs) moldados no laboratório foram testados através de ensaios
de Módulo de Resiliência (MR) e Resistência à Tração (RT). As amostras com variação no teor de emulsão passaram ainda
pelo ensaio de dano por umidade induzida (DUI).
2. Revisão Bibliográfica
Reciclagem de pavimentos asfálticos significa o seu reaproveitamento quando deteriorados. Para isso, pode ser
realizada uma técnica de fresagem, na qual o produto final gerado é incorporado a novos materiais, de modo a compor
novas misturas restauradas. De acordo com o DNER (1998), os principais benefícios da reciclagem de pavimentos são a
conservação de agregados, de ligantes e de energia, e a preservação do meio ambiente. No Brasil, tem-se notícia de que a
primeira vez em que foi utilizada a técnica de reciclagem de pavimentos foi nos anos 60. Nos anos 80, houve um incentivo
ao processo de reciclagem in situ, e junto a isso, o DNER elaborou uma especificação de serviço para a aplicação de
misturas asfálticas do tipo concreto asfáltico a quente in situ, através da adaptação de tecnologias trazidas de países da
Europa (Castro, 2003).
Entre os diversos tipos de reciclagem de pavimentos, podem ser citadas as reciclagens a quente, a frio, tanto em
usina como in situ, além da reciclagem profunda do pavimento. A reciclagem a frio in situ, especificamente, traz como
principais benefícios a alta produtividade, a economia de reservas naturais de agregados minerais, a redução na emissão de
gases poluentes e o destino adequado de materiais antigos que seriam descartados na natureza (Silva, 2011).
Apesar dessas vantagens, o projeto de misturas recicladas a frio não possui uma metodologia padrão totalmente
reconhecida e aceita no mundo todo, por isso os procedimentos de dosagem em laboratório para esse tipo de mistura variam
bastante, dependendo do país e do projetista. Diferentes métodos de compactação e ensaios vêm sendo utilizados para a
determinação dos teores ótimos de emulsão e de umidade desse tipo de mistura. Baker et al. (2000) utilizaram o ensaio de
compactação Proctor e determinaram o teor ótimo de umidade; Martínez et al. (2007) comparam esse mesmo método com
outros métodos de compactação (incluindo a compactação Marshall) com o objetivo de determinar em qual deles a massa
específica obtida era a que mais se aproximava daquela encontrada em campo. Além disso, utilizaram o compactador
giratório, variando o ângulo de compactação a pressão utilizados durante a compactação, com a mesma finalidade.
Brovelli e Crispino (2012) realizaram a dosagem de misturas recicladas a frio, utilizando um compactador
giratório, variando os teores de água e de cimento das misturas compactadas, de forma a obter as misturas com o maior
valor de massa específica aparente. Em seguida, adicionaram emulsão asfáltica nessas misturas, em teores que variavam de
1 a 2,5%, além de realizarem a cura das amostras em dois tempos distintos (3 e 7 dias). Através de ensaios mecânicos de
rigidez e RT, obtiveram o teor ótimo de emulsão, que foi aquele que gerou misturas com melhor comportamento em
relação aos ensaios realizados. Cross (1999) produziu misturas utilizando a compactação Marshall com número de golpes
de 50 e 75 por cada face das amostras. Seus resultados mostraram que quando se utilizava, como esforço de compactação,
75 golpes por face e o RAP era aquecido a aproximadamente 43°C, as massas unitárias das amostras se aproximavam
bastante àquelas obtidas por amostras extraídas de campo.
Jitsangiam et al. (2012) produziram misturas a frio através do compactador Marshall, variando o teor de emulsão
de suas amostras (3, 4 e 5%) e também variando a composição de agregados. Com essas misturas, foram realizados ensaios
2
21º Encontro de Asfalto
de MR e RT, além de ensaios de Resistência à Compressão Simples (RCS) em amostras de maiores dimensões,
compactadas através de um método modificado da compactação Marshall. A variação no teor de emulsão não trouxe uma
tendência clara em relação aos valores obtidos através da caracterização mecânica. Dependendo do tipo de agregado
utilizado, houve uma melhora nos resultados com o aumento no teor de emulsão, porém em alguns casos, aconteceu o
contrário, e ainda houve situações em que o teor intermediário de emulsão gerou melhores misturas em relação aos ensaios
realizados. Katman et al. (2012) avaliaram a propriedade de RT de misturas recicladas com diferentes teores de espuma de
asfalto, comparando-as com misturas tradicionais compostas por agregados convencionais. Seus resultados mostraram que
os valores de RT para as misturas recicladas foram menores, no entanto uma análise estatística mostrou que essa variação
não é significativa, podendo-se concluir, assim, que as misturas reciclada e convencional possuem resistências iguais.
Santagata et al. (2009) caracterizam amostras de misturas recicladas a frio compostas por 50% de fresado e 50%
de reciclado proveniente de uma camada de base tratada com cimento. Esses autores variaram os teores de emulsão e
cimento incorporados a suas misturas, e os resultados obtidos mostraram que o aumento no teor de emulsão asfáltica pode
diminuir muito a rigidez dos materiais, enquanto que o aumento no teor de cimento ajuda nessa propriedade. No entanto,
em termos de vida de fadiga, a mistura que se comportou melhor foi aquela com o maior de emulsão e menor teor de
cimento. O aumento no número de ciclos necessários para levar as amostras à ruptura foi de 100% quando se aumentou o
teor de emulsão de 2,5 para 3%, fixando-se o teor de cimento.
Ameri et al. (2012) variaram o teor de emulsão asfáltica de misturas recicladas a frio e obtiveram os valores de
massa específica, volume de vazios e estabilidade Marshall dessas amostras. As misturas com valores intermediários de
emulsão tiveram melhores resultados em termos de estabilidade, o que correspondia também às misturas com maiores
valores de massa específica. Acredita-se que o aumento no teor de emulsão ajuda no comportamento mecânico das
misturas, porém, em certo ponto, esse aumento pode deixar as misturas mais frágeis, devido ao excesso de fluido (ligante
asfáltico + água) incorporado, gerando muitas vezes um maior volume de vazios após a cura.
3. Materiais e Métodos
Todas as misturas produzidas nesta pesquisa tiveram 100% de sua distribuição de agregados composta por
material fresado. Através da metodologia de compactação Marshall, foram produzidas inicialmente misturas com teores de
emulsão asfáltica (do tipo RR-2C-E) variando entre 2, 3 e 4%, além de 1% de cimento Portland. Em seguida, fixou-se o
teor de 3% de emulsão, porém variou-se a quantidade de cimento em 0, 1 e 2%. Por fim, esse tipo de ligante hidráulico foi
substituído por cal hidratada nas mesmas quantidades já utilizadas. Todos os CPs produzidos nesta pesquisa tiveram tempo
de cura de aproximadamente 28 dias, porém não houve um controle rigoroso em relação a isso. Além disso, a cura foi
realizada à temperatura ambiente.
As amostras compactadas foram caracterizadas em relação a seu comportamento mecânico através de ensaios de
MR e RT. Inicialmente, esses ensaios foram realizados de forma não condicionada, e, em seguida, as misturas com teores
variáveis de emulsão também foram ensaiadas tendo seus CPs condicionados em água a 60°C durante o período de 24h. A
Figura 1 apresenta a composição granulométrica do material fresado incorporado às misturas produzidas.
Porcentagem passante
100
80
Fresado
60
40
20
0
0,01
0,1
1
Abertura das peneiras (mm)
10
100
Figura 1. Composição granulométrica do material fresado
3
21º Encontro de Asfalto
Foi verificado, para as misturas com diferentes teores de emulsão, o Volume de Vazios (VVs) de cada um dos CPs
compactados. Acredita-se que essa informação tenha relevância no que diz respeito à susceptibilidade das misturas em
relação à entrada e à saída de água, processo que pode afetar a adesividade entre os materiais constituintes e,
consequentemente, sua estabilidade em pista. A Figura 2a apresenta o procedimento de pesagem hidrostática usado para
determinar os VVs das amostras, enquanto a Figura 2b traz a média dos resultados obtidos para os VVs. É possível
perceber que há uma tendência de aumento no VV com o aumento do teor de emulsão, o que pode ter sido ocasionado por
uma quantidade superior de fluido, que após a cura gerou os valores mais elevados de VV. Porém, considerando o desvio
padrão para cada grupo de amostras, observa-se que os valores médios são próximos, independente do teor utilizado.
Volume de Vazios (%)
22
21
20
19
18
17
2
3
Teor de emulsão (%)
(a)
4
(b)
Figura 2. (a) Determinação do VV das amostras e (b) relação entre os VVs e a variação no teor de emulsão asfáltica
Para a caracterização mecânica das misturas, foi utilizada uma prensa do tipo MTS (Material Testing System), que
possui sistema hidráulico de aplicação de cargas. Os ensaios de MR e RT foram feitos por compressão diametral, através
das normas ASTM D 7369-09 e ASTM D 6931-07, respectivamente. A Figura 3 ilustra a configuração utilizada para os
CPs em cada ensaio.
(a)
(b)
Figura 3. Ensaio de (a) MR e (b) RT por compressão diametral
4. Resultados e Discussões
4.1. Variação no Teor de Emulsão Asfáltica
Nesta primeira etapa, foram testados quatro CPs por teor de emulsão, para cada um dos ensaios mecânicos. Os
resultados médios de MR e RT encontram-se resumidos na Tabela 1. A Figura 4 apresenta os resultados com barras de
erros ( 1 desvio padrão) indicando a variação dos resultados dentro de um mesmo teor de emulsão. Os resultados obtidos
indicam que, no geral, valores mais elevados de MR são obtidos para as misturas com o menor teor de emulsão (2%), e
4
21º Encontro de Asfalto
que, para os outros dois teores, não há uma diferença clara para essa propriedade. Para os resultados de RT, o maior teor de
emulsão (4%) gerou misturas com melhores valores para essa propriedade. No entanto, as diferenças observadas para as
duas propriedades (MR e RT) para os três teores de emulsão podem ser consideradas pequenas. É importante ressaltar que,
como não há um estudo estatístico aprofundado em relação a esses resultados, essas conclusões indicam apenas o
comportamento geral das misturas observado através dos resultados obtidos.
Teor de
emulsão
MR (MPa)
RT (MPa)
Média
Desvio padrão
Média
Desvio padrão
2%
3%
4%
1.515
1.397
1.383
137
120
52
0,30
0,33
0,35
0,05
0,04
0,03
2000
0,50
1600
0,40
RT (MPa)
MR (MPa)
Tabela 1. Resultados de MR e RT para variação no teor de emulsão
1200
800
400
0,30
0,20
0,10
0
0,00
2
3
Teor de emulsão (%)
(a)
4
2
3
Teor de emulsão (%)
(b)
4
Figura 4. Resultados de (a) MR e (b) RT para misturas com teor variável de emulsão
Os gráficos apresentados mostram que há variabilidade nos valores obtidos para as diversas amostras em cada teor
de emulsão utilizado, independente do teor. Apesar disso, a média indica uma tendência para os dois parâmetros analisados.
No caso do MR, seus valores tendem a diminuir com o aumento do teor de emulsão, enquanto que o inverso é observado
para os resultados de RT. Acredita-se que o aumento no valor de RT com a incorporação de mais ligante pode ter ocorrido
devido à existência de uma maior coesão dos agregados nas misturas, o que promove uma maior estabilidade de seu
esqueleto mineral. No caso dos valores de MR, acredita-se que os vazios das misturas tiveram uma influência mais
relevante do que o teor de emulsão. Behiry (2012) fez correlações entre os vazios de misturas asfálticas a quente e suas
propriedades mecânicas, e seus resultados mostraram que quanto maior a quantidade de vazios nas misturas, menor era sua
rigidez.
Jenkins et al. (2004) produziram misturas recicladas a frio com teor de cimento fixo em 1% e teores de emulsão
variando entre 1,5, 2,3, 3 e 3,8%. Resultados de RT indicaram que, independente do teor de emulsão utilizado, os valores
dessa propriedade mecânica foram muito similares. As diferenças observadas estariam muito próximas da variabilidade do
próprio ensaio. Brovelli e Crispino (2012) obtiveram resultados que indicavam que quanto maior era o teor de emulsão,
maior era também o valor de RT de suas misturas, no entanto, a partir de determinado teor os valores de RT começavam a
cair, existindo assim um teor ‘ótimo’ no qual a resistência seria máxima. Martinéz et al. (2007) produziram misturas
recicladas a frio, através da compactação Proctor, com teores de emulsão variando de 2 a 4%, e o aumento do teor também
levou a maiores valores de RT. As misturas com maior teor de emulsão tiveram, aproximadamente, resultados 34%
superiores àqueles obtidos para as misturas com menor teor. Lee et al. (2009) produziram misturas recicladas a frio com
teores variáveis de emulsão através da compactação Marshall e obtiveram amostras com valores de RT entre 0,13 e
0,20MPa. Quando essas mesmas misturas foram compactadas através do compactador giratório Superpave, foram obtidos
valores de RT de 0,28MPa.
4.2. Variação no Teor e no Tipo de Ligante Hidráulico
Nesta etapa da pesquisa, foram ensaiadas misturas com teor fixo de emulsão asfáltica (3%) e teor variável de
cimento (1 e 2%), além de misturas sem cimento. Os resultados para as propriedades de MR e RT foram obtidos através da
5
21º Encontro de Asfalto
média de quatro CPs, que se encontram resumidos na Tabela 2. A Figura 5 apresenta os gráficos comparando os valores
encontrados, além de barras de erros que correspondem ao desvio padrão do ensaio dentro de uma mesma mistura. Os
resultados mostram que os valores médios de RT tendem a diminuir com o aumento no teor de cimento, porém percebe-se
uma grande variabilidade nos resultados para os teores de 0 e 2%, indicando uma semelhança de comportamento para
qualquer teor de cimento. Em relação aos valores de MR, é possível perceber que não há uma grande variação à medida em
que se varia o teor de cimento incorporado às misturas.
Teor de
cimento
MR (MPa)
RT (MPa)
Média
Desvio padrão
Média
Desvio padrão
0%
1%
2%
1.253
1.276
1.235
119
22
142
0,30
0,26
0,25
0,05
0,01
0,05
2000
0,50
1600
0,40
1200
0,30
RT (MPa)
MR (MPa)
Tabela 2. Resultados de MR e RT para variação no teor de cimento
800
0,20
400
0,10
0
0,00
0
1
Teor de cimento (%)
(a)
0
2
1
Teor de cimento (%)
(b)
2
Figura 5. Resultados de (a) MR e (b) RT para misturas com teor variável de cimento
A partir dos dados apresentados, pode-se concluir que os valores de MR e RT não sofreram grandes variações
quando se altera o teor de cimento incorporado às misturas. Recases et al. (2000) obtiveram resultados similares para suas
amostras que curaram durante sete dias. Os valores de MR para misturas com quantidades variáveis de cimento foram
muito próximos independente do teor, enquanto que os valores de RT também foram próximos, porém as amostras que
possuíam teor mais elevado de cimento tiveram uma melhor média de resultados, ao contrário do que foi observado no
presente estudo. Xu et al. (2011) produziram misturas sem cimento e com teores variados desse material. Seus resultados
mostraram que o acréscimo de cimento nas misturas aumentava significativamente o valor de RT, porém quando o teor
subia de 1,5 a 2,5%, os resultados não variavam muito, tendo valores bem próximos para ambos os teores.
Na etapa seguinte desta pesquisa, o tipo de ligante hidráulico foi alterado. Foram produzidas novas misturas com
3% de emulsão, porém com a incorporação de cal hidratada ao invés de cimento. Os teores utilizados foram os mesmos ( 1
e 2%, além da mistura sem ligante hidráulico anteriormente apresentada). Os valores médios para as propriedades de MR e
RT encontram-se resumidos na Tabela 3. A Figura 6 apresenta os resultados com as barras de erro indicando o desvio
padrão dos resultados em cada grupo de amostras.
Tabela 3. Resultados de MR e RT para variação no teor de cal
Teor de cal
0%
1%
2%
MR (MPa)
RT (MPa)
Média
Desvio padrão
Média
Desvio padrão
1.253
1.410
1.263
119
34
80
0,30
0,29
0,27
0,05
0,03
0,02
6
2000
0,50
1600
0,40
RT (MPa)
MR (MPa)
21º Encontro de Asfalto
1200
800
0,30
0,20
400
0,10
0
0,00
0
1
Teor de cal (%)
(a)
0
2
1
Teor de cal (%)
(b)
2
Figura 6. Resultados de (a) MR e (b) RT para misturas com teor variável de cal
Cross (1999) realizou ensaios mecânicos em misturas recicladas a frio com e sem a adição de cal hidratada. Os
ganhos obtidos para as misturas que possuíam esse material em sua composição foram pequenos para as misturas que
foram produzidas com emulsão asfáltica de ruptura média, porém foi possível observar um ganho elevado na resistência ao
dano por umidade induzida dessas misturas. Khan et al. (2012) compararam o comportamento mecânico de misturas
asfálticas a quente convencionais, sem a adição de qualquer ligante hidráulico, com o de misturas recicladas a frio que
possuíam 2% de cal em sua composição. Os resultados obtidos não mostraram diferenças significativas (menos do que
15%) em termos de MR para os dois tipos de mistura, com valores próximos a 1.000MPa, o que está próximo dos valores
obtidos na presente pesquisa.
Para concluir o estudo com as misturas recicladas a frio com adição de cimento ou cal, foi produzido um novo tipo
de mistura, que continha 1% de cada um dos dois tipos de ligante hidráulico. A Tabela 4 apresenta os resultados dos
ensaios mecânicos realizados nessas misturas, em comparação com aqueles obtidos para as misturas com adição de 2% de
cimento ou 2% de cal. A Figura 7 apresenta os valores médios com as barras de erro indicando o desvio padrão para cada
caso. Os resultados mostram que a adição de cimento e cal, em conjunto, não modificou os valores da caracterização
mecânica das misturas, em comparação com aquelas misturas quem continham esses materiais incorporados isoladamente.
A diferença no valor médio de MR e RT ficou dentro da variabilidade existente entre as amostras analisadas.
Tabela 4. Resultados de MR e RT para misturas com variação no teor de cimento e cal
Material incorporado
2% de cimento
2% de cal
1% de cimento + 1% de cal
MR (MPa)
RT (MPa)
Média
Desvio padrão
Média
Desvio padrão
1.235
1.263
1.278
142
80
59
0,25
0,27
0,26
0,05
0,02
0,03
7
2000
0,50
1600
0,40
RT (MPa)
MR (MPa)
21º Encontro de Asfalto
1200
800
400
0,30
0,20
0,10
0
0,00
cimento
cal
cimento + cal
Tipo de ligante hidráulico
(a)
cimento
cal
cimento + cal
Tipo de ligante hidráulico
(b)
Figura 7. Resultados de (a) MR e (b) RT para misturas com e sem adição de cimento e cal
4.3. Dano por Umidade Induzida (DUI)
O ensaio de DUI foi realizado nas misturas com teores variáveis de emulsão (e 1% de cimento) com o objetivo de
identificar problemas de adesividade entre os agregados e o ligante asfáltico adotado. Foram moldados oito CPs, sendo
todos eles submetidos ao ensaio não destrutível de MR. Em seguida, metade das amostras foi submetida a um
condicionamento em água por 24 horas a 60°C, de acordo com a metodologia descrita na norma ASTM D 1075-11 (Figura
8), enquanto que a outra metade foi levada ao ensaio de RT. Os quatro CPs condicionados foram, sem seguida, submetidos
ao ensaio de MR e na sequência de RT. A Tabela 5 apresenta as porcentagens para os valores de MR e RT retidos. Os
resultados médios obtidos para cada teor de emulsão e cada grupo de amostras encontram-se na Figura 9.
(a)
(b)
Figura 8. (a) Câmara de condicionamento de CPs e (b) CPs imersos em água
Tabela 5. Resultados de MR e RT retidos para o ensaio de DUI
Teor de
emulsão
2%
3%
4%
MR retido (%)
RT retido (%)
93
97
85
110
97
80
8
21º Encontro de Asfalto
2000
Não condicionado
0,50
Condicionado
Não condicionado
0,40
RT (MPa)
MR (MPa)
1600
Condicionado
1200
800
400
0,30
0,20
0,10
0
0,00
2
3
Teor de emulsão (%)
(a)
4
2
3
Teor de emulsão (%)
(b)
4
Figura 9. Resultados de (a) MR e (b) RT não condicionados e condicionados para misturas com teor variável de emulsão
Os resultados apresentados mostram que a maior perda de propriedade foi observada para as misturas cujo teor de
emulsão asfáltica foi 4%, provavelmente devido ao maior volume de vazios dessa mistura. Para o MR, a melhor mistura em
termos de dano por umidade induzida foi aquela com 3% de emulsão, enquanto que para a RT, a mistura com 2% de
emulsão apresentou um incremento de resistência, o que também foi observado por Jenkins et al. (2004), em suas misturas,
para teores mais baixos de emulsão.
A mistura com 3% de emulsão foi aquela que apresentou, no geral, melhores valores para o ensaio de DUI, além
de uma menor variabilidade nos resultados. Não existem especificações para limites mínimos de MR e RT retidos para
misturas asfálticas recicladas a frio, porém acredita-se que os resultados obtidos sejam suficientes para o uso das misturas
produzidas, uma vez que todos os valores ficaram acima de 70%, o que é normalmente recomendado para misturas
asfálticas a quente. É importante lembrar que os valores foram baseados na média de quatro CPs por tipo de mistura.
5. Conclusões e Recomendações
Esta pesquisa teve como principal objetivo apresentar a caracterização mecânica, através de ensaios de MR, RT e
DUI, de misturas asfálticas recicladas a frio com adição de emulsão, cimento e cal em teores variáveis. A forma de
compactação utilizada foi através do compactador Marshall. Os resultados obtidos para as misturas com variação no teor de
emulsão mostram que o aumento nesse teor levou a misturas com menores valores de MR, explicado pela presença da
maior quantidade de fluido na fabricação das amostras. Para os valores de RT, houve uma relação diretamente proporcional
com o aumento no teor de emulsão, provavelmente devido a uma melhor coesão entre os componentes da mistura, e
consequentemente uma melhor estabilidade.
Em relação às misturas com variação no teor de cimento e no teor de cal, não foi possível observar diferenças
significativas nos resultados mecânicos. A incorporação de ambos os ligantes hidráulicos em uma mesma mistura também
não resultou em resultados melhores quando comparados àqueles obtidos para as misturas sem adição de cal, nem cimento.
Uma possível explicação para esses resultados, que foram todos próximos independente do teor de cal e cimento utilizados,
é o processo de cura, que não foi controlado com detalhes neste estudo. Acredita-se que os dois materiais podem melhorar
o comportamento das misturas produzidas, principalmente utilizando-se temperaturas de cura mais elevadas, o que não foi
feito neste estudo. Outra explicação seria o tipo de compactação utilizado, que pode ter gerado misturas semelhantes,
possuindo comportamento mecânico também similar independente de sua composição. Além disso, o elevado volume de
vazios das misturas apresentadas neste trabalho pode ter sido um fator que se sobrepôs à incorporação da cal e do cimento,
impedindo que esses materiais ajudassem no ganho de resistência das amostras caracterizadas.
Em relação aos ensaios que caracterizaram as misturas com variação no teor de emulsão em relação ao dano por
umidade, foi possível perceber que para todos os teores analisados, os resultados obtidos foram satisfatórios. Na maioria
dos casos observados, o percentual de perda de MR e RT foi inferior a 10%, exceto para as misturas com 4% de emulsão,
que tiveram uma perda mais significativa (causada provavelmente pelo maior volume de vazios).
Como recomendações para trabalhos futuros, inclui-se o estudo dos diferentes processos de cura, variando o
número de dias e a temperatura utilizada. Além disso, a utilização de outros métodos de dosagem, incluindo outras formas
de compactação, deve ser estudada para um estudo mais aprofundado sobre as diferentes metodologias de projeto de
misturas recicladas a frio.
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21º Encontro de Asfalto
6. Agradecimentos
Os autores agradecem à ANTT pelo financiamento desta pesquisa, e à Autopista Fernão Dias e ao Centro de
Desenvolvimento Tecnológico (CDT) da Arteris pelo apoio na realização de algumas etapas deste trabalho.
Agradecimentos também são feitos à CAPES e ao CNPq pelo auxílio financeiro em forma de bolsas de pesquisas aos
autores.
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