Para a camada de revestimento de um pavimento asfáltico, tanto o comportamento saturado quanto o comportamento não saturado é, na maioria das vezes, desprezado, pois acredita-se que essa camada do pavimento seja impermeável. Entretanto, revestimentos asfálticos, assim como solos, são materiais porosos que possuem vazios que podem armazenar e transportar água. Dessa forma, o comportamento não saturado também é observado em revestimentos asfálticos. A maior parte dos estudos já desenvolvidos para materiais granulares pode ajudar a compreender o comportamento hidráulico de misturas asfálticas quando os poros encontram-se parcialmente preenchidos com água. Kassem (2005) utilizou os conhecimentos já desenvolvidos sobre métodos para obter a sucção em solos e determinou experimentalmente a curva característica de diferentes misturas asfálticas, isto é, a relação entre a quantidade de água e a sucção. Segundo Kassem (2005), em misturas asfálticas, a sucção é função de diversos fatores que influenciam a presença de umidade no interior da mistura, tais como: a distribuição de vazios, a granulometria dos agregados, a energia de coesão do próprio filme de CAP e a energia de adesão existente entre os agregados e o CAP.
Dessa forma, o citado autor determinou experimentalmente a curva característica de algumas misturas asfálticas utilizando um psicrômetro para medir a sucção total. Para determinar a sucção foi utilizado um procedimento onde a amostra, inicialmente saturada, perde água parcialmente com o tempo. Para saturar as amostras, foi aplicado vácuo durante 20min, em seguida, a amostra foi mantida submersa em água por 2 horas. Depois de saturadas, as amostras foram colocadas dentro de uma sala com controle de temperatura (25˚C) e a cada período de tempo (estágios) as amostras foram retiradas para que fosse possível determinar a umidade e a sucção. Foram determinados 5 estágios (I-60min, II-75min, III-180min, IV-300min e V-480min). Após cada estágio, os psicrômetros foram inseridos nas amostras e as mesmas foram envolvidas com plástico e papel alumínio para ajudar a manter a temperatura e a
quantidade de água no interior da mesma. A umidade após cada estágio é obtida através da diferença entre o peso da amostra seca e o peso da amostra após um determinado estágio. A Figura 32 apresenta um exemplo dos procedimentos realizados por Kassem (2005).
Figura 32 - Método utilizado por Kassem (2005) para obter a sucção de misturas asfálticas
(a) Três psicrômetros inseridos na amostra (b) Amostra envolvida com papel alumínio
(c) Amostra dentro de um sistema com controle de temperatura
(d) Psicrômetros conectados ao sistema que registra os dados
Fonte: Kassem (2005)
Após o processo de saturação, três psicrômetros são inseridos na amostra (Figura 32a). Em seguida, a amostra é envolvida com um plástico (Figura 32a) e em papel alumínio (Figura 32b) com o objetivo de evitar a saída d’água do interior da mesma. A amostra é então colocada dentro de um sistema fechado (Figura 32c) para manter a temperatura constante durante todo o ensaio. Os psicrômetros são ligados a um sistema que registra os dados (Figura 32d). Para cada estágio, a sucção total é registrada por um período de 1.500 minutos. Esse período é suficiente para que o valor da sucção total se estabilize.
Foram avaliadas misturas asfálticas com agregados do tipo granítico e agregados do tipo calcário com diferentes granulometrias (graduação graúda e graduação miúda). Segundo o autor, experiências de campo mostraram que misturas asfálticas com agregado do tipo granítico apresentam menor resistência ao dano por umidade se comparadas a misturas com agregado do tipo calcário. Todas as amostras apresentavam Vv de aproximadamente 7%. Como o tamanho e a distribuição dos vazios podem afetar a sucção, por meio de tomografia computadorizada e análise de imagens foram determinados o tamanho e a distribuição dos vazios nas mesmas. O diâmetro de uma amostra foi dividido em três partes concêntrica (central, intermediária e externa). A Tabela 5 apresenta o valor médio do tamanho dos vazios para cada
uma das três partes avaliadas para as amostras com agregados do tipo granítico e para amostras com agregados do tipo calcário. Na identificação de cada mistura, a letra (F) indica mistura com granulometria fina, onde a curva granulométrica passa acima da zona de restrição. A letra (C) indica mistura com granulometria graúda, onde a curva granulométrica passa abaixo da zona de restrição. A sigla (F/C) indica mistura onde a curva granulométrica passa no meio da zona de restrição.
Tabela 5 - Tamanho médio dos vazios nas regiões central, intermediária e externa
Amostras Diâmetro (mm)
Central Intermediária Externa
Granito GA-C1 0,804 1,283 2,048 GA-C2 0,673 1,094 1,778 GA-C3 0,581 0,918 1,450 GA-F1 0,456 0,706 1,091 GA-F2 0,421 0,665 1,051 GA-F3/C4 0,531 0,850 1,359 Calcário WR-C1 0,602 0,957 1,522 WR-C2 0,554 0,890 1,429 WR-C3 0,488 0,780 1,246 WR-F1 0,425 0,655 1,009 WR-F2 0,387 0,609 0,958 WR-F3/C4 0,473 0,756 1,207
Fonte: Adaptado de Kassem (2005).
Analisando a Tabela 5, observa-se que o tamanho médio dos vazios aumenta à medida que amostras distantes do centro são avaliadas. Além disso, verifica-se que as misturas com agregados do tipo granito apresentam maiores (aproximadamente 20%) valores com relação ao tamanho dos vazios para a mesma graduação correspondente.
As curvas características das misturas asfálticas avaliadas por Kassem (2005) para as misturas com os dois tipos de agregados utilizados são apresentados na Figura 33. Os limites de sucção (4,68pF e 3,67pF) indicam a faixa de valores que podem ser medidos pelo equipamento.
Figura 33 - Curva característica das misturas asfálticas avaliadas por Kassem (2005)
(a) Misturas asfálticas com agregado do tipo calcário
(b) Misturas asfálticas com agregado do tipo granítico Fonte: Adaptado de Kassem (2005).
Valores de sucção abaixo do limite mínimo (3,67pF) foram considerados como tendo sucção igual a zero. Além disso, durante a realização do ensaio, uma amostra (GA-C1) foi danificada, então, os resultados não serão apresentados para essa amostra. No geral, observa- se que os valores de sucção das amostras com agregado do tipo calcário são maiores do que os valores de sucção encontrados para as amostras com agregado do tipo granítico. Esse fato pode ser explicado pelo tamanho dos vazios, pois as misturas com agregado do tipo calcário apresentam, em média, tamanho de vazios 20% menor que o tamanho dos vazios das misturas asfálticas com agregado do tipo calcário. Quanto menor o tamanho dos vazios, maior superfície de contato para que o fenômeno da capilaridade ocorra, consequentemente, maiores valores de
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Su cção (bar) Umidade Volumétrica -θ (%) WR-C1 WR-C2 WR-C3 WR-F1 WR-F2 WR-F3/C4 -10 0 10 20 30 40 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Su cção (bar) Umidade Volumétrica -θ (%)
sucção. Dessa forma, misturas com maior tamanho de vazios (graníticas) geraram valores de sucção menores, como era esperado.