Reciclagem profunda de pavimentos asfálticos com emulsão : aplicação da metodologia de dosagem sul-africana a nível nacional

Abstract

A reciclagem profunda de pavimentos, também conhecida como Full-Depth Reclamation (FDR), proporciona benefícios econômicos e ambientais significativos. Em nível nacional, são escassas as normas e pesquisas que abordam essa técnica com emprego de emulsão asfáltica como agente estabilizante. Sendo assim, existem poucos parâmetros de resistência e deformabilidade disponíveis para o dimensionamento de estruturas rodoviárias com esse tipo de material. A presente pesquisa teve como objetivo principal a determinação de parâmetros de resistência e deformabilidade – coesão, ângulo de atrito interno e módulo de resiliência – de duas misturas estabilizadas com emulsão asfáltica para emprego em pavimentos flexíveis. A dosagem das misturas (compostas por BGS, RAP e cimento) foi feita mediante a realização de ensaios de resistência à tração indireta, tendo sido adicionados quatro teores de emulsão: 2,9%, 3,1%, 3,3% e 3,5%. Os percentuais de RAP incorporados foram de 20% e 40%, sendo o conteúdo de cimento fixado em 1%. A resistência ao cisalhamento na compressão triaxial também foi avaliada. Foi analisada a influência do tempo de cura no módulo de resiliência triaxial. O processo de serragem realizado permitiu mapear a heterogeneidade provocada pela compactação vibratória na resistência à tração indireta e no índice de vazios ao longo do perfil dos corpos de prova 15x30 cm. De forma adicional, foi possível apurar se os parâmetros de dosagem foram, de fato, atendidos. A metodologia de dosagem aplicada foi a da República da África do Sul, constante no TG2. Os resultados obtidos mostraram que o aumento no teor de RAP promoveu uma melhoria na resistência à tração indireta. Em se tratando da resistência ao cisalhamento, a mistura com maior teor de RAP (40%) obteve um melhor comportamento, com valores de coesão e ângulo de atrito interno de 307 kPa e 40°, respectivamente. Já a mistura contendo 20% de RAP apresentou um aumento de coesão (409 kPa) e uma redução no ângulo de atrito interno (32°). Com relação aos módulos de resiliência, o aumento no conteúdo de RAP resultou em uma menor rigidez, tornando o material mais elástico. Para o menor período de cura, a mistura composta por 40% de RAP obteve um módulo médio de 1.012 MPa, enquanto a mistura com 20% de RAP alcançou 1.135 MPa. Pôde ser observado que um maior período de cura proporcionou um aumento na rigidez de ambas as misturas, devido aos processos de evaporação da água e ruptura da emulsão. No caso da mistura contendo 40% de RAP, a média do módulo foi elevada para 1.084 MPa, enquanto a mistura com 20% de RAP em sua composição atingiu um valor médio de 1.200 MPa. Os valores mais elevados de módulo de resiliência para o período de cura estendida podem ter sido influenciados pelo fenômeno da sucção. Ambos os materiais apresentaram um comportamento resiliente dependente do estado de tensões, reforçando que as misturas a frio estabilizadas com emulsão, ao receberem a incorporação de baixos teores de cimento (1% nesse caso), comportam-se como materiais granulares. Foi verificado que existe uma redução do índice de vazios e um aumento da resistência à tração indireta, com o aumento da profundidade, ao longo do perfil de um mesmo corpo de prova.

Full-depth Reclamation, also known as FDR, provides significant economic and environmental benefits. At the national level, there are few norms and research that address this technique using asphalt emulsion as a stabilizing agent. Therefore, there are few resistance and deformability parameters available for the design of road structures with this type of material. The present research had as its main objective the determination of resistance and deformability parameters – cohesion, angle of internal friction and modulus of resilience – of two mixtures stabilized with asphalt emulsion for use in flexible pavements. The dosage of the mixtures (composed of BGS, RAP and cement) was carried out by carrying out indirect tensile strength tests, with four emulsion contents added: 2.9%, 3.1%, 3.3% and 3.5%. The percentages of incorporated RAP were 20% and 40%, with the cement content set at 1%. The shear strength in triaxial compression was also evaluated. The influence of curing time on the triaxial resilience module was analyzed. The sawing process carried out allowed mapping the heterogeneity caused by the vibratory compaction in the indirect tensile strength and in the voids index along the profile of the 15x30 cm specimens. Additionally, it was possible to determine whether the dosing parameters were, in fact, met. The applied dosage methodology was that of the Republic of South Africa, constant in TG2. The obtained results showed that the increase in the RAP content promoted an improvement in the indirect tensile strength. In terms of shear strength, the mixture with the highest RAP content (40%) performed better, with cohesion values and internal friction angles of 307 kPa and 40°, respectively. The mixture containing 20% RAP showed an increase in cohesion (409 kPa) and a reduction in the internal friction angle (32°). Regarding resilience modules, the increase in RAP content resulted in lower stiffness, making the material more elastic. For the shortest curing period, the mixture composed of 40% RAP obtained an average modulus of 1012 MPa, while the mixture with 20% RAP reached 1135 MPa. It could be observed that a longer period provided an increase in the rigidity of both mixtures, due to the processes of water evaporation and emulsion rupture. In the case of the mixture containing 40% RAP, the average modulus was increased to 1084 MPa, while the mixture with 20% RAP in its composition reached an average value of 1200 MPa. The higher resilience modulus values for the extended curing period may have been influenced by the suction phenomenon. Both materials showed a resilient behavior dependent on the state of stress, reinforcing that the cold mixtures stabilized with emulsion, when receiving the incorporation of low cement contents (1% in this case), behave like granular materials. It was found that there is a reduction in the void ratio and an increase in indirect tensile strength, with increasing depth, along the profile of the same specimen.