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A necessidade de métodos de formulação de misturas betuminosas mais eficazes, que permitissem colmatar as lacunas dos métodos empíricos, como o método de Marshall, levou à procura de novas soluções que dêem maior ênfase ao desempenho das misturas betuminosas. Como exemplo pode referir-se a adopção da metodologia SUPERPAVE nos Estados Unidos da América (EUA) ou o método de formulação utilizado em França. Na metodologia SUPERPAVE a formulação das misturas betuminosas é realizada através das suas propriedades volumétricas, determinadas em provetes produzidos num compactador giratório, não tendo como base qualquer ensaio de determinação de propriedades mecânicas das misturas. No entanto, a possibilidade de variar os parâmetros de formulação e simular de modo mais adequado a compactação que ocorre em obra, permite obter misturas com melhor desempenho quando em serviço. Para atingir esse objectivo, a definição dos parâmetros de formulação que melhor permitam simular o comportamento das misturas em serviço é fundamental, pois estes podem variar com o tipo de mistura, o tráfego previsto e as temperaturas de serviço. Este trabalho procura avaliar a adequação do método de formulação volumétrico às propriedades dos componentes e misturas correntemente utilizados em Portugal atendendo à experiência existente com o compactador giratório noutros países. Indicam-se algumas recomendações com vista a uma possível aplicação duma nova metodologia de formulação de misturas betuminosas em alternativa ao procedimento indicado na recente normalização adoptada em Portugal, que mantém o método de Marshall complementado por um estudo de sensibilidade à água e por outro de avaliação do comportamento da mistura em simulador de tráfego em laboratório.

The achievement of a desired level of bituminous mixtures’ performance is an important issue to increase the durability of pavements and to reduce maintenance costs as well as its impacts. A decisive stage is the mixture design process, in particular the choice of bitumen content to be used. This parameter can affect all the major performance properties of the mixtures. In Portugal, the Marshall method is used for bituminous mixtures design. This is an empirical method which has some drawbacks in the design of non-traditional mixtures as well as some limitations to represent in-service conditions (for example the compaction of the mixtures). Many countries have been using a volumetric design method to overcome these drawbacks. The adoption of a more efficient design methodology can improve the durability of pavements, leading to important costs saving and environmental impact reduction throughout the pavement’s life cycle. However, there is a great experience with the use of the current mix design methods and the mixture’s in-service performance is thought to be generally adequate in most cases. Therefore, the compositions obtained with the current methods are regarded as a reference in the analysis of the volumetric design method. In this project a Portuguese typical dense graded bituminous mixture used in base and binder layers as well as a Stone Mastic Asphalt (SMA) mixture were formulated by the Marshall method and by the volumetric design method. The mixture’s volumetric properties were evaluated and compared with threshold values from available standards and other specifications. The results of the design processes are compared regarding the volumetric properties of the mixtures.

As misturas SMA (Stone Mastic Asphalt) foram desenvolvidas na Alemanha na década de 1960. A sua resistência à deformação permanente e durabilidade levaram a que a sua utilização como camada de desgaste se difundisse primeiro na Europa e depois nos EUA, aqui na década de 1990. Estas misturas apresentam uma granulometria descontínua com a utilização de percentagens em betume elevadas quando comparadas com misturas betuminosas densas ou abertas. Por esse motivo é necessária a utilização de um aditivo para fixar o betume. Devido a estas características particulares a formulação de misturas SMA na Europa tem por base metodologias do tipo “receita”. O objectivo deste trabalho passa por procurar relacionar as características das misturas SMA e o seu desempenho de modo a se poder incluir na formulação parâmetros volumétricos. Deste modo, foram formuladas misturas SMA de acordo com a norma EN 13108-5 utilizando metodologias de formulação corrente, com a percentagem óptima de betume definida através da porosidade em provetes Marshall e utilizando a formulação volumétrica SUPERPAVE, com a percentagem óptima em betume a ser definida em provetes obtidos por compactação giratória. As misturas foram realizadas utilizando agregado granítico, betume asfáltico 35/50 e fibras celulósicas. Para as misturas determinaram-se os diferentes valores dos parâmetros volumétricos com interesse para o seu comportamento. A análise dos valores obtidos indica que a formulação volumétrica das misturas SMA, utilizando o compactador giratório, apresenta-se como uma alternativa à utilização de provetes com compactação Marshall. Os valores obtidos para um Ndesign de 50 giros foram próximos dos obtidos pela formulação tradicional.

Comunicação apresentada no XVII Congresso Ibero-Latino Americano del Asfalto que decorreu de 17 a 22 de novembro na Antigua Guatemala

Diversos estudos propõem a avaliação da trabalhabilidade de misturas betuminosas utilizando as curvas de compactação obtidas em laboratório. Utilizou-se um compactador giratório para produzir provetes de duas misturas, uma densa do tipo AC, e uma de granulometria descontínua, do tipo SMA. Foram determinados diversos parâmetros provenientes da modelação das curvas de compactação. Os resultados indicam uma adequação dos diversos parâmetros na caracterização das misturas, embora apresentem limitações na comparação de misturas de diferentes tipologias. Os resultados mostram que estes índices podem ser úteis em aplicações onde estas propriedades sejam importantes.

Neste trabalho realiza-se uma avaliação da utilização de diferentes procedimentos de determinação das baridades de misturas betuminosas. Utilizou-se uma mistura densa, do tipo AC 20, e uma mistura de granulometria descontínua do tipo SMA 12,5. Fabricaram-se em laboratório provetes Marshall, com compactação por impactos, e provetes SUPERPAVE, obtidos por compactação giratória. Os resultados indicam que a mistura SMA 12,5 apresenta uma textura superficial significativa mas o seu interior é fechado e os vazios não apresentam interligação significativa. Existe uma variação significativa das propriedades determinadas para as misturas com os diferentes procedimentos, com impacto significativo nos resultados da sua formulação.

The purpose of this paper is to shed light on the impact of laboratory procedures for air void content determination on the design and mechanical performance of an asphalt mixture. A dense-graded AC20 and gap-graded SMA12.5 mixtures were designed using empirical and volumetric design methods. Volumetric properties are determined based on several bulk gravity procedures: dry, SSD (saturated surface dry), paraffin coated, vacuum-sealed and dimensions. Relationships between the mixtures designed with bulk specific gravity procedures and their performance made it possible to analyze the impact of these procedures on the properties and performance of the mixtures. Global performance variations were relevant, although the differences were moderate considering the common procedures (less than 10%). Impact on a determined performance property can be considerable, with variations up to 70%. For specific applications, this can have a significant effect on the overall in-service performance.

A utilização de misturas mais trabalháveis e compactáveis facilita a obtenção em obra dos requisitos exigidos às misturas betuminosas na fase de construção e permite um desempenho adequado destas. Neste trabalho realizou-se uma análise dos valores obtidos para índices determinados com base em curvas de compactação com o objetivo de avaliar estas propriedades. Os valores foram obtidos com base nos resultados provenientes da utilização de uma prensa de corte giratório na compactação de duas misturas, uma densa do tipo AC20, e uma de granulometria descontínua, do tipo SMA12,5. Os resultados foram modelados utilizando uma análise de regressão linear múltipla e de regressão polinomial evolutiva. Os resultados indicam que parâmetros como a porosidade, o VMA e o VFB mostram uma boa relação com os índices determinados. Este tipo de análise permite identificar quais as propriedades das misturas que podem ser controladas de modo a permitir obter misturas com trabalhabilidade adequada.

Dissertação