Uma das possíveis aplicações das misturas densas de CBUQ é a sua aplicação como elemento impermeabilizante do núcleo central de barragens de enrocamento. Este tipo de aplicação de campo impõe à estrutura um estado triaxial de tensões, o que justifica a necessidade do conhecimento do comportamento mecânico das misturas, quando submetidos a tal carregamento.
Com o objetivo de avaliar o comportamento tensão-deformação e a resistência ao cisalhamento das misturas ensaiadas, foram realizados ensaios triaxiais confinados em misturas asfálticas com
agregados do tipo basalto para os três diferentes teores de ligante que compõem a faixa ótima (5,0 - 5,5 - 6,0%). Estes valores foram comparados com os resultados apresentados por Falcão (2003, 2007) e outros resultados obtidos na literatura (Strabag, 1990; Höeg, 1993; Weibiao & Höeg, 2002).
Como não há normas para a execução desse ensaio em misturas asfálticas, uma vez que os resultados encontrados para as misturas com o novo agregado estudado (basalto) foram comparados com os outros três tipos de misturas (calcário, granito e micaxisto), utilizou-se a mesma metodologia adotada por Falcão (2003, 2007). Os principais detalhes da metodologia adotada são descritos a seguir:
● os ensaios foram à compressão confinada convencional sendo executados à deformação controlada;
● a tensão confinante σ3 foi mantida constante, enquanto a tensão axial σ1 foi aumentada a
uma taxa de 2%/h (0,067 mm/min). Três diferentes níveis de σ3 foram utilizados 250, 500 e
1000 kPa. Os níveis de tensões confinantes aplicados durante os ensaios estão dentro da faixa de valores adotados por Weibiao & Höeg (2002) e Höeg (1993). Sendo que estes níveis de tensão são considerados compatíveis com os encontrados em grandes barragens de terra ou enrocamento (Höeg, 1993);
● os ensaios foram realizados à temperatura ambiente (20 – 25° C);
● o registro de drenagem interna do CP foi mantido fechado durante as fases de aplicação da tensão confinante e na fase de cisalhamento, como em um ensaio do tipo CU realizado em solos;
● a fase de cisalhamento começou logo após a estabilização das leituras de variação volumétrica da fase de confinamento;
● optou-se por utilizar membranas membrana impermeabilizante de borracha nos CPs para a realização do ensaio, pois Höeg (1993) afirma que pode ocorrer um significativo aumento na permeabilidade da mistura, a partir de 80% de mobilização da tensão de ruptura, devido à abertura de fissuras no corpo de prova.
Os ensaios foram executados no Laboratório de Ensaios Especiais de Furnas. A Figura 3.12 ilustra o procedimento de montagem e colocação da membrana. Foram compactados três CPs cilíndricos com dimensões de 10 cm x 20 cm, para cada teor de ligante que compõe a faixa ótima estudada, totalizando nove CPs. O procedimento de moldagem e a energia de compactação utilizada para a compactação dos CPs de 10 cm x 20 cm é detalhado no item 3.4.2.
Figura 3.12: Procedimento de colocação da membrana impermeável (Falcão, 2003). O equipamento utilizado é o mesmo das pesquisas de Falcão (2003, 2007). Sendo que a magnitude da tensão axial, a deformação axial e a deformação volumétrica foram calculadas com base nas medições das forças axiais, deslocamentos e variação de volume. Utilizou-se uma célula de carga com capacidade de 5000 kg para a medição da carga axial e um extensômetro com precisão de 0,01 mm para medição dos deslocamentos verticais.
Outra forma indireta de obtenção dos parâmetros mecânicos das misturas é a realização de ensaios de compressão simples e de resistência a tração por compressão diametral. Com o resultado desses ensaios são traçados os Círculos de Mohr na ruptura para cada situação, sendo que para o ensaio de compressão simples tem-se 1 igual à resistência a compressão e 3 igual a zero. Moraes et al. (2005) afirmam que no ensaio resistência a tração, de acordo com a teoria da elasticidade e com o critério de ruptura de Griffith, a tensão máxima de tração (t) é equivalente à resistência à tração uniaxial, e a tensão de compressão (c) apresenta um valor igual a três vezes o valor da tensão de tração. Com o auxilio de uma reta tangente a essas duas envoltórias pode-se mensurar o valor da coesão e do ângulo de atrito dessas misturas (Figura 3.13).
Esse procedimento foi realizado para a mistura de CBUQ que possui o agregado basalto nos três teores que compõem a faixa ótima estudada, sendo que para cada teor obteve-se valores específicos de coesão e ângulo de atrito. Os ensaios de resistência a tração foram realizados de acordo com os procedimentos descritos no item 3.5.1. Já os ensaios de compressão simples foram realizados com CPs não convencionais de 10x20 cm (os mesmos utilizados para os ensaios triaxiais) e rompidos na mesma prensa utilizada para os ensaios de RT. A resistência a compressão (RC) do CP é calculada pela Equação 3.19, em função das características geométricas do corpo de prova e da máxima carga vertical:
2 4 F F RC A d (3.19) onde:
RC: resistência a compressão simples do corpo de prova;
F: carga vertical aplicada ao corpo de prova; h: altura do corpo de prova;
d: diâmetro do corpo de prova.
Figura 3.13: Forma convencional de obtenção dos parâmetros mecânicos.
Os ensaios foram executados no Laboratório de Engenharia Rodoviário (LER/CEFTRU – UnB). Como não existem normas específicas para a realização do ensaio de compressão simples em misturas asfálticas, optou-se por realizar esses ensaios na mesma temperatura e velocidade do ensaio de resistência a tração (temperatura de 25º C e a uma velocidade do êmbolo de 0,8 mm/s ± 0,1 mm/s), uma vez que por se tratar de um material viscoelástico o comportamento da mistura asfáltica é fortemente influenciada pela temperatura e pela velocidade do carregamento. Foram compactados três CPs cilíndricos com dimensões de 10 x 20 cm, para cada teor de ligante que compõe a faixa ótima estudada (5,0 - 5,5 - 6,0%). Os valores médios obtidos a partir dos ensaios de resistência a tração e compressão simples foram os utilizados para a determinação dos parâmetros mecânicos da mistura.