Formulação de misturas betuminosas para camadas de desgaste: efeitos na macrotextura do pavimento

Abstract

Na presente dissertação é estudada uma metodologia que possibilita a criação de modelos da superfície da camada de desgaste de pavimentos rodoviários, com base nos seus parâmetros composicionais. O conhecimento das características superficiais dos pavimentos rodoviários por observação direta constitui um grande desafio, pelo que, é imprescindível conseguir métodos simples, que possibilitem a fácil obtenção de dados relativos a diferentes tipos de misturas betuminosas e estabeleçam correlações entre essas propriedades e a segurança rodoviária. A interação entre o pneu e o pavimento é resultado de vários fatores, entre os quais, a aderência entre as duas superfícies. Uma boa interação pneu-pavimento é determinante para obter, uma circulação com o trajeto definido e uma boa resistência à derrapagem, essenciais para adequados processos de aceleração e travagem. Baseado em formulações analíticas e gráficas foram determinados parâmetros granulométricos para três tipos de misturas betuminosas e, com base nesses parâmetros, foi possível determinar as percentagens de agregados, correspondentes a cada diâmetro esférico equivalente, e obter os indicies físicos necessários para estabelecer a composição nos modelos. Na elaboração dos modelos foram considerados os parâmetros composicionais que determinaram as características superficiais das misturas. Simulando por essa via as propriedades texturais (microtextura e macrotextura). Diferentes estados hídricos foram também considerados, traduzidos em lâminas de água de várias espessuras, para simular as propriedades dos pavimentos em diferentes estados, sem necessidade de recorrer à fabricação da mistura. Por fim, foram elaborados vários modelos, simulando algumas situações que ocorrem durante a vida útil de um pavimento, como o desgaste do agregado e a presença de água na macrotextura. Conclui-se, que estes modelos podem ser utilizados no futuro para ajudar a analisar e perceber as melhores combinações de materiais, bem como controlar os parâmetros que permitam obter mais segurança rodoviária.

In this dissertation, a methodology that allows the conception of models, which represent the characteristics of the worn-out surface of road pavements based on its compositional parameters, is presented. It is very difficult to know the surface characteristics of road pavements just by direct observation, so it is essential to find simple methods that collect data on mixtures that use different materials, and thus establish the relationship between their properties and safety. The interaction between the tyre and the pavement is the result of several factors, like the grip between the two surfaces. A good tyre-pavement interaction is crucial to obtain a well-defined driving path, and it is also necessary to have some resistance to skidding and friction to be able to achieve adequate acceleration and braking processes. The ideal granulometric spindle for three types of bituminous mixtures was determined based on analytical and graphic formulations. Based on this formulation, it was possible to determine the percentages of aggregates of different diameters present in the mixtures, and the necessary physical indices for the composition of the models too. In the model design, the compositional parameters that determined the surface characteristics of the mixtures were considered by simulating the textural properties of the surface, such as microtexture, macrotexture and different water levels with different thicknesses, so that it is possible to study their properties without having to manufacture the mixture. Finally, several models were developed to simulate some situations that occur during the pavement life cycle, such as worn-out aggregate and the presence of water in the macrotexture. It is concluded that these models can be used in the future to understand which combination of materials and parameters allow more road safety.