Para a avaliação das misturas preparadas durante a realização dos ensaios exploratórios, foram considerados os ensaios tradicionais, normalmente realizados no Laboratório de Estradas do Departamento de Transportes da Escola de Engenharia de São Carlos da USP: método Marshall, para determinação da estabilidade e fluência, e o ensaio de fluência por compressão uniaxial estática (static creep test), para avaliação de misturas em termos de resistência à deformação permanente.
Deve-se destacar as limitações do ensaio de creep estático para caracterizar materiais não convencionais. Trata-se de um método de ensaio empírico pois não simula, em laboratório, as verdadeiras condições de tensão que ocorrem com os materiais no campo.
Para a realização do ensaio de creep estático utilizou-se uma prensa de adensamento de solos adaptada. O ensaio consiste basicamente em submeter
um corpo-de-prova a uma carga estática de valor constante, durante um determinado período de tempo, sob condições de temperatura previamente fixada e mantida constante durante o ensaio. Neste trabalho, considerou-se um carregamento de 4,0 kgf/cm2, com tempo de carregamento de 60 minutos e tempo de recuperação de 60 minutos (15 minutos para a mistura de controle), para que fossem traçadas as curvas de fluência e recuperação. Os ensaios foram realizados na temperatura de 40oC.
Inicialmente, trabalhou-se com as partículas maiores de borracha (granulometria G) que, devido ao menor tempo de processamento e, conseqüentemente, menor custo energético, apresentam menor custo de aquisição quando comparadas ao pó de pneu. Para facilitar a análise dos resultados, buscou-se trabalhar com 3 frações de borracha denominadas G’, C’ e F’. A borracha “grossa” (G’) é a fração passando na peneira 3/8” (9,5 mm) e retida na peneira # 4 (7,75 mm); a “fina” (F’) é a fração de borracha passada na peneira # 16 (1,18 mm) e retida na peneira # 30 (0,60 mm) e a “contínua” (C’) acompanha a faixa do DNER, no trecho entre as peneiras 3/8” e # 30.
No início dos experimentos buscou-se determinar o teor máximo de borracha passível de ser incorporado no centro da faixa “C” do DNER. Preparou-se material para moldar corpos-de-prova utilizando borracha na granulometria C’ (3/8” - #30) e teor de 6%, substituindo o agregado pétreo por borracha em equivalência de volume. Após os primeiros 75 golpes do soquete compactador, verificou-se que as misturas não sofriam compactação. Ao se inverter o cilindro, a massa no interior do molde vinha a cair. Procurou-se então trabalhar com um teor máximo de 4% para a borracha.
Outro problema na fase inicial foi determinar a melhor maneira de substituir o agregado pétreo por borracha. A bibliografia internacional cita várias situações em relação a esse aspecto: o sistema PlusRide® utiliza agregados que
apresentam descontinuidade na sua curva de distribuição granulométrica e a borracha é adicionada nos teores especificados; no sistema genérico, utiliza-se curvas granulométricas densas onde o agregado é substituído por baixos teores de borracha; em alguns casos, simplesmente é adicionada borracha em concentrações muito pequenas.
Procurou-se analisar as duas formas de substituição dos agregados pétreos por borracha: adicionar a borracha retirando a massa equivalente de agregado ou adicionar a borracha retirando o volume equivalente de agregado. Para facilitar a análise dos resultados, fixou-se o teor de borracha em 4% e buscou- se trabalhar com as 3 frações de borracha: G’ (3/8” - #4), C’ (3/8” - #30) e F’ (#16 - #30). Todas as misturas destinadas aos ensaios para determinação da estabilidade e fluência Marshall e compressão uniaxial estática foram moldadas com um teor de asfalto necessário para a obtenção de um teor de vazios em torno de 4%, por ser este valor usualmente recomendado na literatura técnica.
Verificou-se o aumento no valor da estabilidade Marshall para todas as misturas preparadas com a substituição do agregado em “volume” quando comparadas com as misturas com substituição em “peso”. Para confirmar o melhor comportamento das misturas onde a substituição do agregado é feita por equivalência de volume, foram realizados os ensaios de fluência por compressão uniaxial estática. Todas as misturas que tiveram substituídos os agregados por borracha em equivalência de volume apresentaram valores de deformação axial inferiores aos valores obtidos nas misturas que utilizaram substituição em peso.
Em seguida, foram analisadas misturas preparadas com 2% de borracha (teor recomendado na literatura). Pretendeu-se assim verificar a influência do tamanho e da graduação da borracha nas propriedades da mistura. As misturas
preparadas com 4% de borracha apresentaram as maiores taxas de deformação (curvas mais inclinadas). Baseado nos critérios de ruptura da literatura corrente (LITTLE et al., 1993) e analisando os resultados dos ensaios, verificou-se que os corpos-de-prova preparados com 4% de borracha apresentaram deformação superior ao limite máximo estabelecido após 60 minutos de carregamento. Deste modo, para as etapas seguintes foi estabelecido um teor máximo de 2% para a borracha.
Verificou-se também que a substituição de uma única fração (G’ ou F’) de agregado pétreo por borracha não permitiu que fosse identificado o real efeito do diâmetro das partículas sobre o desempenho das misturas. Deste modo, constatou-se a necessidade de também investigar a incorporação de partículas menores de borracha, distribuídas continuamente na curva granulométrica dos agregados pétreos (a exemplo da granulometria C’).
A última etapa dos ensaios exploratórios envolveu a investigação dos fatores tempo de digestão e teor de ligante, considerando as misturas preparadas com 2% de borracha nas granulometrias G e F. As misturas foram submetidas aos ensaios para determinação de módulo de resiliência e resistência à tração (investigação do tempo de digestão) e deformação permanente nas trilhas de roda (investigação do teor de ligante). Os resultados obtidos encontram-se nos itens 6.5 e 6.6 deste capítulo.
Aplicou-se a Análise de Variância como metodologia estatística para verificar a existência de diferenças significativas entre as misturas estudadas, nos diversos ensaios realizados. Essa análise testa a hipótese de igualdade das médias (Ho), através da estimativa de variância entre tratamentos (S ) e da
estimativa de variância dentro de tratamentos (S ). A razão entre essas duas variâncias (F) é comparada com um valor de referência (F
2 E 2
R
Snedecor), ao qual está associado um nível de significância (α) e os graus de liberdade da amostra. Assim, não se rejeita a hipótese Ho se F ≤ Fα e rejeita-se
essa hipótese se F > Fα.
Quando a análise de variância leva à conclusão que os tratamentos não são iguais (hipótese Ho rejeitada), admite-se que pelo menos uma das médias é
diferente das demais. Segundo GIBRA (1973), no caso de comparações múltiplas entre amostras de tamanhos iguais, o método proposto por Tukey parece ser o procedimento mais eficiente para determinar quais médias devem ser consideradas diferentes de quais outras. O método de Tukey utiliza valores críticos da amplitude studentizada (q) e recomenda considerar distintas as médias cujas diferenças superem o valor obtido na equação
n S q 2 R , u , k α ,
onde n é o número de elementos em cada tratamento, o valor de q tabelado em função do número de tratamentos (k), do nível de significância (α) e dos graus de liberdade da amostra.