Estudo do comportamento mecânico de uma BGTC e impacto no dimensionamento mecanístico-empírico de pavimentos asfálticos

Abstract

A brita graduada tratada com cimento (BGTC) tem sido amplamente empregada na construção de pavimentos semirrígidos para enfrentar o aumento do tráfego e das cargas por eixo. Contudo, no contexto brasileiro, são escassos os estudos que abordam a influência desses fatores na resistência e, especialmente, na rigidez dessas composições. Este trabalho teve como objetivo o estudo do comportamento mecânico deste material, a fim de realizar um posterior dimensionamento mecanístico-empírico, comparando comportamentos elásticos. Após a definição dos teores de 3 e 6%, foram moldados corpos de prova para os ensaios de resistência à tração na flexão e resistência à compressão simples. Todos os corpos de prova foram rompidos aos 28 dias de cura. A partir dos ensaios de RTF, foi possível obter os resultados para o módulo de elasticidade na flexão (MEF) e deformação de ruptura na flexão. Os resultados de RTF e de RCS demonstraram um aumento na resistência da mistura, conforme o acréscimo do teor de cimento. Ainda, os valores obtidos para a RCS permitiram configurar a mistura analisada como sendo um concreto magro. A partir dos resultados obtidos na etapa laboratorial, foi possível realizar o dimensionamento mecanístico-empírico de pavimentos asfálticos utilizando camadas de base e sub-base de BGTC. O estudo ressalta a influência significativa da escolha entre estas duas estruturas para o dimensionamento de pavimentos asfálticos. A seleção adequada da estrutura é crucial para considerar as características específicas da estrutura em análise, bem como atender às demandas de segurança e desempenho. Observou-se que as camadas de base convergiram para um único mecanismo de degradação, sendo este a vida de fadiga efetiva da camada cimentada, com valores para o Ncrítico muito próximos entre si. Em paralelo, para as camadas de sub-base, a análise dos dados também convergiu para um mesmo mecanismo de degradação, porém sendo a vida de fadiga da camada de concreto asfáltico. No entanto, apesar desse comportamento unificado, uma disparidade nos valores do Ncrítico foi observada para a camada de sub-base, apresentando um coeficiente de variação de 73% entre as estruturas analisadas. Em resumo, o estudo enfatiza a necessidade de uma análise abrangente ao selecionar o tipo de estrutura para o dimensionamento de pavimentos asfálticos, considerando não apenas as propriedades dos materiais, mas também o comportamento esperado da estrutura como um todo.

The cement-treated crushed stone (CTCS) has been widely employed in the construction of semi-rigid pavements to cope with increased traffic and axle loads. However, in the Brazilian context, studies addressing the influence of these factors on the strength and, especially, the stiffness of these compositions are scarce. This study aimed to investigate the mechanical behavior of this material to subsequently perform mechanistic-empirical design, comparing elastic behaviors. After defining the contensts of 3% and 6% contents, specimens were molded for flexural tensile strength and unconfined compressive strength tests. All specimens were broken after 28 days of curing. From the flexural tensile strength tests, results for flexural modulus of elasticity (FME) and flexural strain at break were obtained. The FTS and UCS results demonstrated an increase in mixture strength with increasing cement content. Additionally, the UCS values allowed characterizing the analyzed mixture as lean concrete. Based on the laboratory results, mechanistic-empirical design of asphalt pavements using CTCS base course and sub-base layers was conducted. The study highlights the significant influence of choosing between these two structures for asphalt pavement design. Proper selection of the structure is crucial to consider the specific characteristics of the structure under analysis as well as to meet safety and performance requirements. It was observed that the base course layers converged to a single degradation mechanism, which is the effective fatigue life of the cemented layer, with very close values for the critical N. Meanwhile, for sub-base layers, data analysis also converged to the same degradation mechanism, but with the fatigue life of the asphalt concrete layer. However, despite this unified behavior, a disparity in critical N values was observed for the sub-base layer, showing a coefficient of variation of 73% among the analyzed structures. In summary, the study emphasizes the need for comprehensive analysis when selecting the type of structure for asphalt pavement design, considering not only the properties of the materials but also the expected behavior of the structure as a whole.