Os concretos asfálticos produzidos durante 50 anos, entre 1940 e meados de 1990, foram projetados usando os conceitos da metodologia Marshall.
O incremento do volume de tráfego e cargas mais pesadas causam danos significativos aos pavimentos e a metodologia Marshall não consegue dar respostas aos projetistas de quais caminhos seguir para evitá-los. Partiu-se praticamente para um voo cego.
Essa iniciativa de medir o desempenho e prever os danos (Deformação e Fadiga) ao pavimento tornou-se estratégica para a Highway Research Program (SHRP) em 1988. Após cinco anos de esforços, um novo modelo de dosagem das misturas foi desenvolvido e batizado de Método Superpave.
O Método Superpave leva em consideração os fatores que contribuem e são responsáveis pelo desconforto típico em pavimentos asfálticos: deformações, fadiga térmica e trincas.
A metodologia Superpave vem substituindo o Método Marshall gradativamente em boa parte do Mundo, sendo para nós no Brasil o grande empecilho, os altos custos dos equipamentos que executam os ensaios previstos no método.
O método foi baseado principalmente nas experiências e análises estatísticas. As seções de pavimentos asfálticos concebidas utilizando o Método Marshall tiveram grande sucesso nas décadas passadas devido à má compreensão do mecanismo de falha, que levou a adoção de espessuras elevadas e portanto ante econômicas.
No Brasil a alta intensidade de tráfego em termos de veículos comerciais, sendo o nosso principal modal, para transporte de cargas, o rodoviário, a sobrecarga dos caminhões com poucos pontos de controle e a variação significativa na temperatura diária e sazonal dos pavimentos num País com dimensões continentais no sentido das Latitudes, são responsáveis pelo início do desenvolvimento das deformações, fadiga térmica e trincas.
Tão logo se exigiu mais dos pavimentos asfálticos, com acréscimo de cargas e volume de tráfego, aliado à escassez de recursos que geraram pavimentos mais esbeltos, eles começaram a falhar precocemente.
A Metodologia Marshall é baseada na obtenção de massas e volumetrias, tanto dos agregados individuais quanto da mistura com CAP (Cimento Asfáltico de Petróleo), direcionando para a obtenção da Estabilidade e Fluência da mistura, que dará a mistura o parâmetro de resistir ao surgimento de deformações geradas pelo tráfego.
Estabilidade e Fluência não são parâmetros estudados na Metodologia Superpave, mas conceitualmente em dosagens iguais as dosadas pelo Superpave devem apresentar maior estabilidade e menor fluência quando comparadas ao Método Marshall.
As restrições na concepção das granulometrias adotadas na Metodologia Superpave tem se mostrado benéficas na estruturação das misturas, porque levam em consideração o volume de tráfego e linhas de alta densificação definidas pelo maior tamanho nominal do agregado
O Método Marshall se limita a conceber uma dosagem que atenda uma determinada faixa granulométrica, com restrições pouco claras, subjetivas e que ficam à mercê do ponto de vista e sensibilidade do projetista.
As densidades alcançadas pelo Método Superpave são ligeiramente superiores ao Método Marshall, demonstrando dessa forma que, um estudo conceitual das misturas de agregados passa a ser relevante no seu desempenho em campo.
Algumas normas de Dosagem Marshall pedem um fracionamento dos materiais pétreos entre graúdos, médios e miúdos. Outras já estabelecem valores passantes e retidos, cabendo ao projetista determinar a linha de corte, costumeiramente entre as peneiras de malha #10 ou #4. Essa diferença de conceito tem grande impacto nos resultados finais da dosagem. Num concreto asfáltico o teor de ligante é altamente dependente das características dos agregados, que envolve a graduação e absorção.
Geralmente as misturas dosadas pelo Método Superpave requerem menos ligante asfáltico quando comparadas com as Dosagens Marshall. Os valores de VAM (Volume de Agregado Mineral) nas dosagens Marshall são superiores aos encontrados na Metodologia Superpave.
Porém, estudos têm demonstrado que a durabilidade da mistura asfáltica está diretamente relacionada à espessura da película do ligante (Kandhal, e Khan, 1996). E, a espessura do filme de ligante está diretamente relacionado à durabilidade e suscetibilidade à umidade ( HMAChadbourn, et al;1999) e esses fatores depõem a favor da Dosagem Marshall.Kandhal sugeriu um valor ótimo da espessura do filme betuminoso de 8 mícrons (Kandhal;et al, 1998). Seria conveniente na dosagem esse valor ser verificado e até servir como um parâmetro de garantia da durabilidade futura da mistura.
É consenso que a alta permeabilidade, volume de vazios elevados e fina película de ligante sobre as partículas de agregados são as principais causas do envelhecimento excessivo (Kandhal;et al, 1998).
A nossa realidade, nosso dia-a-dia, seja no campo ou em laboratórios, ainda é dosar as misturas asfálticas pelo Método Marshall. Mas também é muito importante que alguns conceitos da Metodologia Superpave possam ser implantados, e vejo as mais importantes na concepção das misturas dos agregados e nas especificações dos ligantes asfálticos.
Temos que sair das “Planilhas Excel” para graduar nossos materiais pétreos e temos que abandonar ensaios de penetração e recuperação elástica para definir qualidade dos ligantes, esses fatores não garantem desempenho da mistura, são meramente indicativos de consistência e presença de algum modificador. Temos que entrar nos laboratórios e apurar nossas sensibilidades. Estudar curvas e não simplesmente as enquadrar em faixas granulométricas de misturas pré-concebidas por critérios pouco eficazes a nossa nova realidade, estudar o comportamento reológico dos ligantes para entender em qual momento, para qual carregamento e qual temperatura irão falhar.
Fazer estudos comparativos entre a subdivisão das frações de agregados. Será que devemos obedecer o fracionamento entre graúdos, médios e finos ou podemos adotar as linhas de corte entre material passante e retido numa determinada peneira? O que dá um melhor rearranjo (imbricamento) dos agregados?
Temos que inserir em nossos estudos, ensaios de performance da mistura dosada, avaliar seu comportamento sob a ação do clima, da água e do tráfego para termos um mínimo de previsibilidade dos estudos.
Se pudermos garantir em laboratório que as misturas asfálticas tenham boa densificação, que os agregados e o ligante asfáltico possuam afinidades, que a película gerada na mistura seja suficiente para evitar o dano da umidade vamos avançar muito mesmo com todas as limitações orçamentárias. Na sequência devemos estabelecer esses parâmetros em campo, partindo das usinas e concluindo na execução. Temos que diminuir o fator campo/laboratório.
Sugestões para quem não tem, ainda como dosar por completo a mistura asfáltica pelo Método Superpave:
– estude os agregados e a mistura deles usando as duas metodologias;
– observe as diferenças de uma e outra concepção de mistura (Marshall x Superpave) e compare os resultados finais.
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Referências Bibliográficas:
1.Instituto de asfalto, (1996), mistura Superpave ” design ” , Superpave series No.2 (P -2 ) .
2.(ASTM, 1989), Livro Anual da Sociedade Americana para testes e materiais , Seção , Vol. 4 padrão de 04,03.
3.Chade W. Hawkins , EH. (Dezembro, 2004), Avaliação do uso de asfalto compactado gyratory espécimes para resistência à tração (TSR) determinação”,South Carolina Department of Transportation .
4.Kandhal P.S. e S. Khan, (Janeiro de 1996), “Efeito de Asfalto de espessura de filme no curto e longo envelhecimento da pavimentação de asfalto misturas”, NCAT Relatório No.96-1, Centro Nacional de Tecnologia de asfalto, Auburn, Al.
5.Chadbourn, B.A. et al, (1999), ” o efeito de vazios no agregado Mineral (VMA) em pavimentos de Asfalto Hot-Mix”, Minnesota Department of Transportation, St. Paul, Minnesota.
6.Kandhal, P.S,K.Y.Foo, e R. B. Mallick, (Janeiro de 1998), “uma análise crítica dos requisitos no VMA Superpave. ” NCAT Relatório No.98-1, Centro Nacional de Tecnologia de asfalto, Auburn, Al.
