Resumo Na análise mecanicista das misturas asfálticas, o módulo complexo é um parâmetro de importância fundamental para formulação de modelos constitutivos de sua estrutura, pois retrata tanto a parcela do comportamento elástico, decorrente dos agregados, quanto o comportamento viscoso, advindo do ligante asfáltico. A primeira é representada pelo módulo dinâmico e a segunda pelo ângulo de fase. Ambos os parâmetros dependem da temperatura e da frequência de carregamento. Como não é possível medi-los para toda temperatura e carregamento, obtêm-se funções que representem esses parâmetros, utilizando-se tanto ajustes genéricos como modelos de previsão do comportamento. Analisou-se a viabilidade de diversas modelagens referente ao módulo dinâmico de compósitos asfálticos com argila calcinada, obtidos mediante ensaios de flexão a quatro pontos. Observou-se que podem ser utilizados com eficiência tanto regressões múltiplas não lineares quanto as curvas mestras, com translação entre frequência e temperatura. Equações fenomenológicas também podem ser empregadas com precisão, por meio das quais é possível extrapolar os dados, obtendo-se o valor de equilíbrio do módulo dinâmico quando a frequência tende ao infinito.

Abstract In the mechanistic analysis of asphalt mixtures, the complex modulus is a fundamental parameter for the formulation of constitutive models of its structure, since it represents the portion of elastic behavior, typical of the aggregate of the mixture, as well the viscous behavior, due to the asphaltic binder. The first is represented by the dynamic modulus and the second by the phase angle. Both parameters depend on the temperature and the loading rate. As it is not possible to measure them for all temperature and loading, functions that represent these parameters are obtained, using both generic fitting as predictive models. Various models for the dynamic modulus of asphalt composites with calcined clay, obtained by four-point bending tests, were analyzed. It is observed that both method, multiple nonlinear regressions as well mastercurves, can be used efficiently, with translation of frequency and temperature. Phenomenological equations can also be used accurately, by which it is possible to extrapolate the data, yielding the equilibrium value of the dynamic modulus when the frequency tends to infinity.

O presente estudo tem como principal objetivo a determinação do módulo dinâmico uniaxial, propiciando a obtenção de uma propriedade viscoelástica capaz de simular uma condição mais realística do que ocorre nos pavimentos, por força da demanda do tráfego. Trata-se de pesquisa inédita, com a participação do agregado sinterizado de argila calcinada (ASAC) em misturas asfálticas, visando a fomentar opção factível à pavimentação de vias urbanas no município de Manaus. Utilizaram-se, também, os seguintes materiais: seixo rolado, substituto regional à carência de material pétreo (referência), duas areias naturais, além de uma areia artificial proveniente da britagem de argila calcinada e o cimento asfáltico de petróleo 50/70 comercializado no estado do Amazonas. Na composição mineral das misturas, empregou-se o método Bailey, a enfatizar o intertravamento de seu esqueleto pétreo, a fim de se assegurar maior resistência à deformação permanente, principal patologia apresentada pelos pavimentos locais. Os resultados revelaram que, em altas temperaturas e em baixas frequências, as misturas com ASAC apresentaram-se mais rígidas relativas às misturas com seixo, indicando menos susceptibilidade às deformações permanentes, enquanto que, em baixas temperaturas e em altas frequências, o processo se inverteu e os compósitos com o agregado aluvionar passaram a expor valores de módulo dinâmico superiores aos das misturas com material alternativo. A avaliação mecânica, por meio do ensaio de Lottman, evidenciou que ambos os compósitos (com seixo e ASAC), apesar de apresentarem discretas perdas de resistência, preservaram suas estruturas, em consequência do efeito da umidade induzida. A inserção de areia artificial nas misturas asfálticas, a par de satisfatória quanto ao desempenho mecânico, minimiza a extração do recurso natural.

The present study has as main objective the determination of uniaxial dynamic module, allowing obtaining viscoelastic properties able to simulate a more realistic condition that occurs in pavements, under the traffic demand. This is an original research, with the participation of the sintered calcined clay aggregate (SCCA) in asphalt mix, in order to promote feasible option for paving urban roads in the city of Manaus. We used also the following materials: river bed pebbles, substitute, given the lack of regional stone material (reference), two natural sands, plus artificial sand from the crushing plant calcined clay and asphalt cement 50/70 sold in the state of Amazonas. For mineral composition of the mixtures, we used the Bailey method, to emphasize the interlocking of their stony skeleton in order to ensure greater resistance to permanent deformation, primary pathology presented by local pavements. The results revealed that, at high temperatures and low frequencies, mixtures with SCCA were more rigid than those mixed with pebble, indicating less susceptibility to permanent deformation, while at low temperatures and at high frequencies, the process is reversed and composites with added alluvial began to expose dynamic modulus values higher than those of mixtures with alternative material. The mechanical evaluation by means of the Lottman assay, showed that both composites (with pebble and SCCA) techniques, although with slight loss of resistance, preserved their structures, due to the effect of moisture induced. The insertion of artificial sand in asphalt mix, beyond satisfactory on the mechanical performance, minimizes natural resource extraction.

Um dos grandes defeitos ocorrentes no pavimento, ao longo de sua vida útil, é o trincamento por fadiga. Este problema, em geral, se inicia na base do revestimento asfáltico e se propaga para a sua superfície. A caracterização das misturas asfálticas, realizada comumente no Brasil, é baseada no número de ciclos que causam a ruptura no ensaio de fadiga. No entanto, tal número não é um parâmetro mecânico, podendo variar para diferentes condições de contorno. O objetivo do presente artigo é identificar parâmetros mecânicos, referentes ao trincamento por fadiga, do compósito asfáltico com agregado sintético de argila calcinada (ASAC). Para tanto, foi utilizado um modelo viscoelástico de dano contínuo, fundamentado em trabalhos de Shapery, Kim e Lee. Os resultados com o compósito estudado (ASAC) mostraram que a perda de rigidez, baseada em uma variável interna de estado, pode ser um critério de fadiga; que o ensaio pode ser realizado para um nível de tensão; a cura de microtrincas durante os períodos de não solicitação da estrutura.

One of the major distresses in flexible pavings, throughout its useful life, is the fatigue cracking. This problem, in general, initiates in the base of the asphalt layer and propagates for its surface. The characterization of the asphalt mixtures, carried out in Brazil, is based on the number of cycles that cause the rupture in the fatigue test. However, such number is not a mechanical parameter, varying for different boundary conditions. The objective of the present article is to identify mechanical parameters, referring fatigue cracking, of the asphalt composite with synthetic calcinated clay aggregates (SCCA). To this end, a continuum damage viscoelastic model was used based works from Shapery, Kim and Lee. The results with the composite studied (SCCA) had shown: that the loss of rigidity, based on an internal state variable, can be a fatigue criterion; that the test can be carried through for one stress level; the healing of micro cracks during the rest periods in the structure.