Principios do Projeto e Análise SUPERPAVE de Misturas Asfálticas

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PRINCÍPIOS DO PROJETO E ANÁLISE 
 
SUPERPAVE DE MISTURAS ASFÁLTICAS 
 
 
TRADUÇÃO COMENTADA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Laura Maria G. Motta - COPPE/UFRJ 
 
Ilonir Tonial - PETROBRAS/DEPIN 
 
Leni M. Leite - PETROBRAS/CENPES 
 
Rômulo S. Constantino - PETROBRAS/CENPES 
 
Prefácio 
 
ii. 
PREFÁCIO DA EDIÇÃO AMERICANA 
 
 De outubro de 1987 até março de 1993, o Programa Estratégico de Pesquisa 
Rodoviário (SHRP - Strategic Highway Research Program), investiu US$ 50 milhões 
em uma grande pesquisa a fim de desenvolver uma nova forma de especificar, testar e 
dimensionar materiais asfálticos. Próximo ao fim do SHRP, o Federal Highway 
Administration (FHWA) assumiu o controle da implementação da pesquisa SHRP. 
Uma importante parte da estratégia de implementação do FWHA foi desenvolver um 
esforço de treinamento nacional em centros educacionais e pessoal técnico de 
indústrias na aplicação e uso dos produtos finais do SHRP, coletivamente denominado 
SuperpaveTM. Este projeto foi administrado pelo Escritório de Tecnologia do FWHA e 
designado de Projeto de Demonstração 101, o Centro Nacional de Treinamento em 
Asfalto (NATC). 
 
 O NATC se localiza no Centro de Pesquisa do Instituto de Asfalto, em 
Lexington, Kentucky (EUA). Enquanto as atividades cotidianas do NATC são 
realizadas pelo corpo técnico do Instituto, o desenvolvimento de cursos, e direção 
técnica são tarefas compartilhadas pelo grupo de engenheiros do Instituto de Asfalto, 
Universidade Estadual da Pennsylvania, Universidade do Texas em Austin, NATC, 
Companhia de Petróleo Marathon e FHWA. 
 
 O objetivo do programa educacional é o de treinar estudantes nas aplicações 
práticas dos produtos asfálticos SHRP. Isto é composto de duas partes: tecnologia 
Superpave de ligante asfáltico e dimensionamento e análise Superpave de misturas 
asfálticas. 
 
 Esta apostila representa o livro texto para os estudantes usarem como 
referência durante as 40 horas de treinamento do dimensionamento e análise 
Superpave de misturas. Foram feitos esforços para as informações apresentadas 
serem as mais didáticas possíveis. Este material foi escrito para técnicos de 
laboratório e engenheiros sem nenhum treinamento prévio em Superpave, porém com 
conhecimento algum conhecimento em materiais asfálticos e dimensionamento de 
misturas. Outra fonte adicional de consulta são os métodos da AASHTO (quando 
disponíveis) e um texto explicativo sobre o compactador giratório Superpave. 
 
 O programa de treinamento consiste de 40 horas de aula. Nestas 40 horas, os 
estudantes recebem 12 horas de aulas teóricas, 16 horas de aulas práticas e 12 horas 
de discussão em grupo sobre os resultados obtidos. No final do curso, os estudantes 
estarão familiarizados com os equipamentos e procedimentos de mistura asfáltica do 
Superpave. Este curso dá ênfase (mas não se limita) ao dimensionamento e análise 
Superpave Nível 1. 
 
 O programa de treinamento e a apostila não apresenta nenhuma unidade no 
sistema Inglês. Os procedimentos de teste do Superpave foram desenvolvidos em 
unidades do Sistema Internacional ou métrico. A equipe do NATC acredita que seria 
contra producente, dificultando o aprendizado caso se desenvolvesse o material 
voltado para realidade dos EUA ao invés das unidades do SI ou métrica. Por exemplo, 
é mais fácil para um estudante entender e lembrar que a pressão de compactação 
usado no compactador giratório é de 600 kPa. Mostrar a conversão inglesa, tal como 
“600 kPa (86 psi)”, não tem utilidade, pois os estudantes não possuem experiência 
prévia destes valores nas unidades inglesas. A única exceção disto é que alguns 
programas de computador (software) baseados em testes de desempenho foram 
desenvolvidos (e permanecem) em unidades inglesas. A equipe do NATC não possui 
controle sobre estes produtos, mas incentiva aos programadores a desenvolverem 
produtos para a indústria e educação em unidades padronizadas (SI). 
Prefácio 
 
iii. 
 
 Os leitores irão perceber que não foram feitas referências bibliográficas ao 
longo do texto. Isto é devido ao fato da publicação deste manual ter sido feito no final 
de 1993, quando muito pouco material sobre o SHRP havia sido impresso. Os autores 
puderam fornecer grande quantidade de informação verbalmente ou a partir de 
rascunhos, relativos a diversas áreas que o SHRP abordou. Os autores agradecem a 
várias colaboradores que partilharam seus conhecimentos durante o início de 
funcionamento do NATC. Os estudantes são incentivados a adquirirem e lerem as 
referências citadas na Bibliografia para maior entendimento e compreensão do 
Superpave. 
 
 Quando esta edição foi preparada, o Superpave havia acabado de nascer. 
Muito dos procedimentos de teste da AASHTO estavam (e estão) em andamento. 
Adicionalmente, muitos dos equipamentos Superpave agora que se tornam 
disponíveis. Desta forma, algumas informações contidas aqui podem ainda mudar. Os 
estudantes deste material são encorajados a se manterem informados e atualizados 
sobre as novidades relativas aos resultados do SHRP. O NATC e o grupo de usuários 
Superpave são duas importantes fontes de informação. 
 
 O Sr. John R. Bukowski do Escritório de Aplicações Tecnológicas do FHWA 
(EUA) é o representante técnico do NATC. Co-autores deste manual foram: 
 
Mr. Robert B. McGennis 
Diretor de Pesquisa e Serviços de Engenharia do 
Asphalt Institute (USA) 
 
Mr. R. Michael Anderson 
Engenheiro de Sistemas Asfálticos do 
Asphalt Institute (USA) 
 
Dr. Thomas W. Kennedy 
Prof. de Engenharia de Fundações da Engenharia Civil da 
University os Texas at Austin (USA) 
 
Dr. Mansour Solaimanian 
Engenheiro de Pesquisas da 
University os Texas at Austin (USA) 
 
Novembro de 1994 
Lexington, KY (USA) 
 
 
 
 
 
 
 
 
SuperpaveTM é marca registrada do Startegic Highway Research Program 
Prefácio 
 
iv. 
PREFÁCIO DA EDIÇÃO BRASILEIRA 
 
 Este material é uma tradução livre, comentada e ampliada do original: 
“Background of SUPERPAVE asphalt mixture design and analysis” - publicação n° 
FHWA-SA-95-003. O programa SHRP produziu muitos documentos de trabalho e 
textos de divulgação. Mas, pelo didatismo e por não ter restrições à divulgação e 
cópia, foi escolhido este volume para compor as notas de aula deste curso introdutório 
sobre o Superpave, que é o resultado do SHRP para a dosagem de misturas asfálticas 
tipo CBUQ. 
 
 Procurou-se comentar, onde cabível, as semelhanças e diferenças entre o 
procedimento proposto e o usual no Brasil, além das especificações de materiais. 
 
 Foi incluído um novo anexo (G), que tenta esclarecer as diferenças 
encontradas na conceituação das faixas granulométricas usuais no Brasil e as 
propostas pelo SHRP. Um exemplo brasileiro de dosagem é também mostrado neste 
anexo. 
 
 Manteve-se a nomenclatura original e os símbolos em alguns procedimentos 
de cálculo, mas outros, que são de uso corrente no Brasil foram adaptados aos termos 
em português. 
 
 O Superpave Nível 1 é um programa de dosagem volumétrica de misturas já 
disponível no mercado. Os estudos complementares que vão desenvolver as 
equações de desempenho aplicáveis ao Nível 2 e 3 de dosagem ainda estão em 
andamento, com o programa LTPP (Long Term Pavement Performance). 
 
 Eventuais erros da edições brasileira são de responsabilidade dos professores 
do curso, responsáveis pela tradução. 
 
 
 
Rio de Janeiro, 12 de agosto de 1996. 
 
Equipe Técnica 
 
Prefácio 
 
v. 
ÍNDICE 
 
CAPÍTULO I 
COMO AS MISTURAS ASFÁLTICAS SE COMPORTAM 1 
 COMPORTAMENTO DO LIGANTE ASFÁLTICO 1 
 COMPORTAMENTO DO AGREGADO MINERAL 2 
 COMPORTAMENTO DA MISTURA ASFÁLTICA 6 
 DeformaçãoPermanente 6 
 Trincamento por fadiga 9 
 Trincamento a baixa temperatura 12 
 MANEIRA ATUAL DE SELECIONAR CIMENTOS ASFÁLTICOS 12 
 PROJETO ATUAL DE MISTURAS ASFÁLTICAS 14 
 
CAPÍTULO II 
A ALTERNATIVA SUPERPAVE 18 
 INTRODUÇÃO 18 
 LIGANTES ASFÁLTICOS 22 
 AGREGADOS MINERAIS 22 
 MISTURAS ASFÁLTICAS 24 
 COLOCANDO TUDO JUNTO 26 
 
CAPÍTULO III 
SELEÇÃO DE MATERIAIS 27 
 INTRODUÇÃO 27 
 LIGANTES ASFÁLTICOS 27 
 Base de dados de clima SUPERPAVE 28 
 Confiabilidade 28 
 Comece com a temperatura do ar 28 
 Converta para temperatura do pavimento 29 
 Seleção do tipo de ligante 30 
 Efeito da velocidade de carregamento na seleção do ligante 31 
 Efeito do volume de tráfego sobre a seleção do ligante 31 
 AGREGADO MINERAL 31 
 Propriedades de consenso 31 
 Angularidade de agregados graúdos 32 
 Angularidade de agregados miúdos 32 
 Partículas chatas e alongadas (Lameralidade) 33 
 Teor de argila 34 
 Propriedades de origem 35 
 Dureza 36 
 Sanidade 36 
 Materiais deletérios 36 
 Granulometria 36 
 MISTURAS ASFÁLTICAS 39 
 Requisitos volumétricos da mistura 39 
 Teor de finos 40 
 Sensibilidade a água 40 
 
CAPÍTULO IV 
MISTURA ASFÁLTICA VOLUMÉTRICA 42 
 INTRODUÇÃO 42 
 DIAGRAMA DE COMPONENTES 42 
 DENSIDADE REAL 44 
 CÁLCULOS - EXEMPLO 46 
 
Prefácio 
 
vi. 
 
CAPÍTULO V 
COMPACTAÇÃO GIRATÓRIA SUPERPAVE 50 
 INTRODUÇÃO 50 
 EQUIPAMENTO 50 
 PREPARAÇÃO DO CORPO DE PROVA 52 
 PROCEDIMENTO 53 
 ANÁLISE DOS DADOS E APRESENTAÇÃO 54 
 CALIBRAÇÃO E NORMALIZAÇÃO 56 
 
CAPÍTULO VI 
PROJETO DE MISTURA VOLUMÉTRICA 57 
 INTRODUÇÃO 57 
 SELEÇÃO DE MATERIAIS 58 
 Seleção do ligante 58 
 Seleção do agregado 60 
 Angularidade de agregados graúdos 60 
 Angularidade de agregados miúdos 61 
 Partículas chatas e alongadas (lameralidade) 61 
 Teor de argila (Equivalente de areia) 62 
 SELEÇÃO DO PROJETO ESTRUTURAL DO AGREGADO 62 
 SELEÇÃO DO TEOR DE LIGANTE ASFÁLTICO 82 
 AVALIAÇÃO DA SENSIBILIDADE A ÁGUA 90 
 
CAPÍTULO VII 
TESTES DE DESEMPENHO (NÍVEL 2 E 3 ) 92 
 INTRODUÇÃO 92 
 MODELOS DE DESEMPENHO 93 
 PARÂMETROS DE TESTE 94 
 Temperaturas de teste 94 
 Teor de ligante asfáltico 95 
 EQUIPAMENTO DE CISALHAMENTO SUPERPAVE (SST) 95 
 Aparelhagem de teste 96 
 Unidade de controle de teste 96 
 Câmara de controle ambiental 96 
 Sistema hidráulico 97 
 Preparação do corpo de prova e instrumentação 97 
 Procedimentos de teste 99 
 Teste volumétrico 99 
 Teste de deformação uniaxial 100 
 Teste de cisalhamento repetido a razão de tensão constante 101 
 Teste de cisalhamento repetido a altura constante 102 
 Teste de cisalhamento simples a altura constante 103 
 Teste de varredura de freqüência a altura constante 104 
 TESTE DE TRAÇÃO INDIRETA 105 
 Aparelhagem de teste 106 
 Sistema de Controle da Unidade e Aquisisção de Dados 106 
 Dispositivo de Medição de Carga 106 
 Camâra de Controle Ambiental 106 
 Preparação e Instrumentação do Corpo de Prova 106 
 Procedimentos de teste 107 
 Resistência e Creep IDT (análise de trincas a baixa temperatura) 107 
 Resistência IDT (análise de trincas por fadiga) 109 
 ANÁLISE E INTERPRETAÇÃO DOS DADOS 109 
 
Prefácio 
 
vii. 
 
ANEXO A 
ESPECIFICAÇÃO SUPERPAVE POR DESEMPENHO PELO TIPO DE LIGANTE 
ASFÁLTICO 
113 
 
ANEXO B 
REQUISITOS SUPERPAVE DA GRANULOMETRIA DE MISTURA ASFÁLTICA 114 
 TAMANHO NOMINAL DE 37.5 MM 114 
 TAMANHO NOMINAL DE 25 MM 116 
 TAMANHO NOMINAL DE 12.5 MM 117 
 TAMANHO NOMINAL DE 9.5 MM 118 
 
ANEXO C 
REQUISITOS DE CONSENSO DO AGREGADO SUPERPAVE 119 
 ANGULARIDADE DE AGREGADOS GRAÚDOS 119 
 ANGULARIDADE DE AGREGADOS MIÚDOS 119 
 PARTÍCULAS CHATAS E ALONGADAS (LAMERALIDADE) 120 
 TEOR DE ARGILA (EQUIVALENTE DE AREIA) 120 
 
ANEXO D 
ANÁLISE VOLUMÉTRICA DO CBUQ COMPACTADO 121 
 DESCRIÇÃO DOS TERMOS 121 
 CONVENÇÕES PADRÕES 122 
 CÁLCULOS 122 
 
ANEXO E 
LISTA DOS PASSOS DO PROJETO DE MISTURAS DO SUPERPAVE NÍVEL 1 125 
 I. SELEÇÃO DOS MATERIAIS 125 
 II. SELEÇÃO DO PROJETO ESTRUTURAL DO AGREGADO 125 
 III. SELEÇÃO DO TEOR DE LIGANTE ASFÁLTICO 126 
 IV. AVALIAÇÃO DA SENSIBILIDADE A ÁGUA DA MISTURA ASFÁLTICA PROJE-
TADA USANDO AASHTO T283 
126 
 
ANEXO F 
REQUISITOS DOS TESTES PARA SUPERPAVE 127 
 SUPERPAVE NÍVEL 1 127 
 SUPERPAVE NÍVEL 2 128 
 SUPERPAVE NÍVEL 3 129 
 
ANEXO G 
COMPARAÇÃO COM AS ESPECIFICAÇÕES BRASILEIRAS 130 
 
BIBLIOGRAFIA 148 
 
Capítulo I. Como as Misturas Asfálticas se Comportam 
 
- 1 - 
CAPÍTULO I. 
 
COMO AS MISTURAS ASFÁLTICAS SE COMPORTAM 
 
O concreto asfáltico (algumas vezes chamado de “concreto betuminoso usinado a 
quente” ou simplesmente CBUQ) é um material de pavimentação constituído de 
ligante asfáltico e agregado mineral. O ligante asfáltico, que pode ser cimento asfáltico 
ou cimento asfáltico modificado, atua como um elemento de ligação, colando as 
partículas minerais, formando uma massa coesa. Como o ligante é insolúvel em água, 
também atua como um agente impermeabilizante da mistura. O esqueleto mineral, 
quando unido por um ligante asfáltico, forma um sistema resistente ao impacto e 
tenaz. Como o CBUQ contém tanto agregado mineral quanto ligante asfáltico, o 
comportamento da mistura é afetado tanto pelas propriedades de seus componentes 
individuais, quanto pela relação entre eles. 
 
COMPORTAMENTO DO LIGANTE ASFÁLTICO 
 
O ligante asfáltico por si só é um material de construção muito interessante de se 
trabalhar. Sua principal característica, a susceptibilidade à temperatura, é ao mesmo 
tempo, uma virtude e algumas vezes, sua fraqueza. Isto é, suas propriedades são 
muito dependentes da temperatura. Por isso, quase toda a caracterização, tanto do 
ligante quanto sua mistura com agregados deve estar acompanhada da temperatura 
em que foi realizada. Não especificar a temperatura de referência de um teste significa 
inviabilizar a sua interpretação. O cimento asfáltico também é dependente do tempo 
de carregamento. O asfalto exibe diferentes propriedades, quando uma mesma carga 
é aplicada em tempos diferentes. Da mesma forma que a temperatura, os testes com 
cimento asfáltico devem especificar a taxa de carregamento. Como o asfalto depende 
tanto da temperatura quanto do tempo de carregamento, estes dois fatores podem ser 
intercambiados (Figura I-1). Ou seja, um carregamento lento pode simular altas 
temperaturas, enquanto um carregamento rápido pode simular baixas temperaturas. 
 
 
 
Figura I.1. Dependência do Tempo-Temperatura do Cimento Asfáltico 
 
Freqüentemente o cimento asfáltico é chamado de viscoelástico, pois apresenta, ao 
mesmo tempo, características elásticas e viscosas (Figura I-2). Em altas temperaturas, 
o cimento asfáltico se comporta quase que totalmente como um fluido viscoso. Em 
Capítulo I. Como as Misturas Asfálticas se Comportam 
 
- 2 - 
outras palavras, quando aquecido a temperaturas suficientemente altas (p.ex. > 
100°C), este apresenta a consistência de um óleo lubrificante automotivo. Em 
temperaturas muito baixas (p.ex. < 0°C), o cimento asfáltico se comporta quase como 
um sólido elástico. Isto é, este se comporta como um aro de borracha. Quando 
carregado, este estica ou se comprime, assumindo uma forma diferente. Quando 
descarregado, este retorna facilmentea sua posição original. Em temperaturas 
intermediárias, que é o que se espera que ocorra no pavimento, o cimento asfáltico 
possui tanto as características de um fluido quanto de um sólido elástico. 
 
Existe uma outra característica importante do cimento asfáltico. Como este é formado 
por moléculas orgânicas, este reage com o oxigênio do meio ambiente. Esta reação é 
chamada de “oxidação” e isto modifica a estrutura e composição das moléculas do 
asfalto. Quando o asfalto reage com o oxigênio, é formada uma estrutura mais dura e 
rígida, e esta é a origem do termo “endurecimento oxidativo” ou “endurecimento por 
envelhecimento”. A oxidação aumenta com o aumento da temperatura. Isto explica por 
que a oxidação é severa na usinagem (produção do CBUQ), quando o asfalto é 
aquecido para facilitar a mistura (com o agregado) e compactação. Este aspecto é 
muito importante na seleção e uso do asfalto em regiões quentes e clima desértico. 
 
 
 
Figura I.2. Propriedade Viscoelástica do Asfalto 
 
 
São produzidos ligantes asfálticos modificados objetivando alterar e melhorar as 
propriedades do asfalto, melhorando o desempenho a longo prazo dos pavimentos. 
Das diversas propriedades que os modificadores podem afetar, destacam-se a 
redução da dependência da temperatura (susceptibilidade térmica), do envelhecimento 
oxidativo do ligante asfáltico e da susceptibilidade à água das misturas asfálticas. 
 
 
 
 
COMPORTAMENTO DO AGREGADO MINERAL 
 
Tem-se utilizado uma larga gama de agregados minerais na produção do CBUQ. 
Alguns materiais são designados como agregados naturais, pois são simplesmente 
minerados de rios ou de depósitos glaciais e são usados sem processamentos 
adicionais. Agregrados processados podem incluir agregados naturais peneirados, 
Capítulo I. Como as Misturas Asfálticas se Comportam 
 
- 3 - 
lavados e moídos, ou qualquer outro tratamento a fim de melhorar certas propriedades 
do CBUQ. Entretanto, na maioria dos casos, os agregados são minerados, e o 
processamento principal consiste de britagem e peneiramento. 
 
Agregado sintético consiste de qualquer material que não é minerado ou extraído e, na 
maioria dos casos, representa um sub-produto industrial. Escória de alto forno é um 
exemplo. Ocasionamente, um agregado sintético é introduzido de modo a alterar uma 
determinada característica do CBUQ. Por exemplo, argilas expandidas de baixa 
densidade e xisto são usados como componentes para aumentar a resistência à 
derrapagem do CBUQ. 
 
Um pavimento existente pode ser removido (fresado) e reprocessado (reciclado) para 
produzir novo CBUQ. Revestimento fresado1 tem se tornado uma fonte importante de 
agragado mineral para pavimentos asfálticos. 
 
Gradativamente, tem-se aumentado o uso de rejeitos como filer em revestimentos 
asfálticos. Pneu moído e vidro são dois dos mais conhecidos rejeitos que foram, com 
algum sucesso, incorporados em revestimentos asfálticos. Em alguns casos, rejeitos 
podem ser usados para incrementar certas características desejáveis no CBUQ. Em 
outros casos, basta que o problema ambiental de despejo de rejeito esteja resolvido, 
não importando que haja ganho de propriedade no CBUQ. Entretanto, espera-se que 
não haja perda de propriedade pela simples necessidade de dar fim em um rejeito. 
 
Independentemente da fonte, método de processamento, ou mineralogia, espera-se 
que o agregado seja resistênte (duro e durável), e que o esqueleto mineral resista a 
aplicação de cargas repetidas. Agregados cúbicos, de textura áspera proporcionam 
um maior inter-travamento do que agregados lisos e redondos (seixos rolados) (Figura 
I-3.). Mesmo que um agregado cúbico e um agregado redondo possuam a mesma 
dureza intrínseca, agregados cúbicos tendem a travarem entre si, resultando em uma 
massa de material mais forte. Os agregados arredondados, ao invés de intertravarem-
se, tendem a deslizar uns sobre os outros. 
 
 
Agregados Cúbicos Agregados Arredondados 
 
Figura I-3. Esqueleto de Agregados Pétreos 
 
Quando uma massa de agregados é carregada, pode ocorrer que uma camada de 
agregado começe a deslizar ou “cisalhar” uma em relação a outra (Figura I-4.), o que 
resulta em deformação permanente da massa. Neste, a tensão de cisalhamento 
excede a resistência ao cisalhamento da massa de agregado. A resistência ao 
cisalhamento do agregado é de importância crítica para o CBUQ. 
 
 
1 RAP ou Reclaimed Asphalt Pavement 
Capítulo I. Como as Misturas Asfálticas se Comportam 
 
- 4 - 
 
 
 
 
Antes do Carregamento 
 
Figura I-4. Comportamento do Agregado Quanto ao Carregamento Cisalhante 
 
Examinando-se duas pilhas distintas de agregados (uma de agregados cúbicos e a 
outra de agregados arredondados), percebe-se facilmente a diferença. A pilha de 
agregados cúbicos é mais estável e possui um ângulo de repouso maior (inclinação da 
pilha), em relação a agregados arredondados ou não-britados (Figura I-5). 
 
 
 
Figura I-5. Comportamento das Pilhas de Agregados Cúbicos e Arredondados 
 
Os engenheiros descrevem o comportamento cisalhante de um agregado (e outros 
materias) através da teoria de Mohr-Coulomb. Esta teoria diz que a resistência ao 
cisalhamento de uma mistura de agregados particulados é dependente de como estas 
partículas se travam (frequentemente chamado de coesão), da tensão que os 
agregados desenvolvem e o atrito interno dos agregados. A equação de Mohr-
Coulomb usada na descrição da resistência ao cisalhamento de um material é: 
 
τ σ φ= + ⋅c tg 
 
 
onde, τ = resistência ao cisalhamento, 
 c = coesão do agregado, 
 σ = tensão normal que o agregado está sujeito, 
 φ = ângulo interno de fricção. 
 
A resistência ao cisalhamento de um material genérico é expressa pela envoltória de 
Mohr-Coulomb, apresentada na Figura I-6. 
 
Capítulo I. Como as Misturas Asfálticas se Comportam 
 
- 5 - 
 
 
Figura I-6. Teoria de Mohr-Coulomb 
 
Uma massa de agregado possui coesão relativamente baixa ou nenhuma. Desta 
forma, a resistência ao cisalhamento de um material granular e devida basicamente ao 
atrito interno, oriundo dos agregados. Adicionalmente, quando carregado, a massa de 
agregados tende a se tornar mais rígida pois, a tensão resultante tende a manter as 
partículas mais próximas umas das outras. Em outras palavras, a resistência ao 
cisalhamento é aumentada. O ângulo de atrito interno de fricção indica a habilidade do 
agregado em intertravar-se, e assim, criar um esqueleto de agregados que é quase 
tão forte quanto os agregados individualmente. 
 
Uma última consideração no entendimento das propriedades cisalhantes do agregado 
é o conceito de dilatância. Quando um esqueleto de agregados é sujeito a tensões 
cisalhantes, as partículas de agregados podem quebrar-se ou sobreporem-se umas 
sobre as outras, se existir liberdade de movimento. Este fenômeno é chamado de 
dilatação pois resulta em um aumento de volume da massa do agregado (Figura I-7). 
Materiais duros são mais compactados e possuem altos valores de coeficiente de 
atrito interno e tendem a dilatar mais do que materias frágeis. 
 
 
Antes do cisalhamento Durante o cisalhamento 
 
Figura I-7. Dilatância de duas Partículas de Agregado Quando Cisalhadas 
 
 
Para assegurar misturas de agregados resistentes para CBUQ, os técnicos tem 
especificado propriedades de agregados que aumentem o atrito interno. Normalmente 
Capítulo I. Como as Misturas Asfálticas se Comportam 
 
- 6 - 
isto é conseguido especificando uma certa porcentagem de faces britadas da porção 
grossa da mistura de agregados. Como a areia natural tende a ser arredondada, com 
atrito interno pequeno, a quantidade deste componente é frequentemente limitada. 
 
COMPORTAMENTO DA MISTURA ASFÁLTICA 
 
Enquanto as propriedades individuais dos componentes do CBUQ são importantes, o 
comportamento da mistura asfáltica é melhor explicado considerando queo ligante e 
agregado mineral atuam como um sistema. Uma forma de entender o comportamento 
da mistura é considerar o tipo primário de defeitos que os técnicos tentam evitar: 
deformação permanente, trinca por fadiga e trinca a baixa temperatura. 
 
Deformação Permanente 
 
A deformação permanente é um defeito caracterizado por uma seção transversal que 
não está em sua posição original. Ela é dita “permanente” pois esta representa uma 
acumulação de pequenas parcelas de deformação que ocorrem a cada carregamento. 
Esta deformação não pode ser recuperada e ocorre nos primeiros anos de vida do 
pavimento. 
 
 O afundamento de trilha de roda é a forma mais comum de deformação 
permanente. Pode ter diversas causas (p.ex. camada inferior de CBUQ - Binder - 
enfraquecido pelo dano causado pela umidade, abrasão, densificação pelo tráfego), 
mas tem duas causas principais. Em um dos casos, o afundamento da trilha de roda é 
causada pela repetição de tensões aplicadas no subleito (solo original), sub-base, ou 
base abaixo da camada de base (Figura I-8), com contribuição relativa de cada uma 
destas camadas para a deformação permanente total. Embora materiais melhor 
compactados possam reduzir significativamente este tipo de afundamento, é consenso 
considerar este problema mais como estrutural do que um problema com materiais. 
Isto é resultado de seções de pavimento muito delgadas, onde a espessura do 
pavimento não consegue distribuir um carregamento compatível com a capacidade de 
carga do sub-leito, ocasionando uma deformação irrecuperável. Isto pode ser 
resultado da ação nociva da água que enfraquece o subleito. Neste caso, a 
acumulação de deformação ocorre muito mais em camadas de base, sub-base ou 
subleito do que nas camadas betuminosas. 
 
 
 
Figura I-8. Afundamento por Subleito Fraco 
Capítulo I. Como as Misturas Asfálticas se Comportam 
 
- 7 - 
 
Outro importante tipo de afundamento de trilha de roda (relativo ao assunto aqui 
tratado) resulta da acumulação de deformação nas camadas betuminosas. Este tipo 
de afundamento é causado por misturas que possuem pequena resistência ao 
cisalhamento, insuficiente para resistir a passarem as cargas repetidas que estão 
sujeitas (Figura I-9). Algumas vezes o afundamento ocorre em uma camada asfáltica 
superficial fraca. 
 
 
Figura I-9. Afundamento por Mistura Fraca 
 
Quando uma mistura asfáltica afunda, significa que esta possui baixa resistência ao 
cisalhamento. Cada vez que um caminhão pesado aplica carga, ocorre uma pequena, 
porém permanente, deformação cisalhante. Deformações cisalhantes são 
caracterizadas pelo afundamento e escorregamento lateral da mistura. O afundamento 
ocorre desde que seja aplicado uma carga suficiente. Um pavimento apresentando 
afundamento de trilha de roda representa perigo, pois pode acumular água, o que 
causa aquaplanagem (em climas frios, a presença de gelo) e aumento de 
irregularidade o que influi nos custos do usuário. 
 
O afundamento de trilha de roda em misturas betuminosas fracas é um fenômeno 
característico de altas temperaturas. Isto é, ocorre preferencialmente no verão, quando 
as temperaturas altas são evidentes. Embora isto possa sugerir que o afundamento 
seja um problema apenas do ligante asfáltico, é mais certo correlacioná-lo com o 
binômio agregado mineral-asfalto. De fato, a equação de Mohr-Coulomb 
anteriormente descrita (τ = c + σ ∗ tg φ) pode ser utilizada para ilustrar como ambos 
os materiais afetam o afundamento. 
 
Neste caso, τ é considerado a resistência ao cisalhamento da mistura. O termo ligado 
a coesão (c) pode ser considerado a contribuição global do cimento asfáltico sobre a 
resistência ao cisalhamento da mistura. Como o afundamento é a contribuição de 
pequenas deformações permanentes, uma forma de assegurar que o cimento asfáltico 
possua uma resistência ao cisalhamento “extra” é utilizar não só um asfalto mais duro, 
mas que se comporte como um sólido elástico a altas temperaturas de pavimento 
(Figura I-10). Desta forma, quando um carregamento é aplicado ao cimento asfáltico 
na mistura, ele tenda a se comportar mais como um elástico que retorne a sua posição 
original do que permaneça deformado. 
 
Capítulo I. Como as Misturas Asfálticas se Comportam 
 
- 8 - 
 
 
Figura I-10. Comparação entre Contribuições do Asfalto à Resistência ao 
Cisalhamento da Mistura 
 
Outra forma de aumentar a resistência ao cisalhamento de uma mistura é selecionar 
um agregado que possua alto valor de ângulo de atrito interno (φ). Isto é obtido 
selecionando-se um agregado cúbico, que possua superfície áspera e britada de 
modo a intensificar o contato partícula-partícula. A Figura I.11 apresenta uma 
comparação da contribuição do agregado a resistência ao cisalhamento da mistura. 
Quando um carregamento é aplicado a um agregado na mistura, os agregados se 
intertravam e agem não apenas como uma massa única de partículas individuais, mas 
como uma pedra maior, única e elástica. De forma semelhante ao asfalto, o agregado 
atuará como um corpo elástico e retornará a sua forma inicial, quando descarregado. 
Desta forma, deformações (permanentes) não se acumulam. 
 
A Tabela I.1 mostra exemplos de valores de c e φ obtidos para algumas misturas 
asfálticas, a título ilustrativo. 
Capítulo I. Como as Misturas Asfálticas se Comportam 
 
- 9 - 
 
Tabela I.1- Exemplo de Parâmetros de Resiliência ao Cisalhamento 
de Misturas Asfálticas 
 
Rocha Resist. Abrasão LA c φ 
Granito 27 85 52 
Micro-granito 18 100 53 
Gnaisse 24 75 49 
Arenito 22 70 55 
 
 
Figura I-11. Comparação entre Contribuições de Agregados à Resistência ao 
Cisalhamento da Mistura 
 
Apesar da maior parcela de importância da deformação permanente ser relativa ao 
agregado, a porção devida ao ligante é muito importante. Asfaltos que possuem 
características cisalhantes fracas devido a composição ou temperatura, reduzem a 
coesão, e de uma certa forma, reduzem a resistência ao cisalhamento. Assim, a 
mistura se comporta mais como uma massa de agregados desunida (sem ligante). 
 
Trincamento por Fadiga 
 
Da mesma forma que o afundamento de trilha de roda, o trincamento por fadiga é um 
problema que ocorre pela repetição da aplicação de cargas pesadas. Um primeiro 
sinal de fadiga consiste no aparecimento de trincas interrompidas longitudinais ao 
sentido do tráfego. A trinca por fadiga é um problema progressivo, porque, em um 
determinado instante, as trincas iniciais se unirão e, pela reação em cadeia, formarão 
mais trincas. Um estágio intermediario de trincas por fadiga é chamado de “couro de 
jacaré”, pois estas lembram a pele deste animal (Figura I-12). Em alguns casos 
extremos, o estágio final do processo de fadiga é a dterioração do pavimento com 
formação de “panelas”. As panelas se formam quando vários pedaços do revestimento 
são deslocados e removidos pela ação do tráfego. 
 
Capítulo I. Como as Misturas Asfálticas se Comportam 
 
- 10 - 
 
 
Figura I.12- Trinca por Fadiga tipo Couro de Jacaré. 
 
A muito se sabe que misturas asfálticas muito rígidas, não podem ser aplicadas a 
pavimento cuja estrutura apresenta deflexões elevadas. Materiais rígidos com 
pequena espessura, altas deflexões e altos níveis de tensão conduzem a pequena 
vida de fadiga. 
 
Enquanto o mecanismo de fadiga é de fácil entendimento, suas causas não o são. 
Não se pode relacionar apenas como sendo um problema dos materiais. A trinca por 
fadiga é causada por vários fatores que ocorrem simultaneamente. Claro que a 
repetição de cargas pesadas deve estar presente. Alguns engenheiros creem que 
problemas de drenagem do subleito, resultam em um pavimento muito deformável, de 
alta deflexão, sendo esta a principal causa da trinca por fadiga. Camadas de 
pavimento mau projetadas e/ou executadas estão propensas a altas deflexões quando 
carregadas, contribuindo assim, para o trincamento por fadiga. Assim, camadas finas 
e muito rígidasde pavimento, sujeitas a altas deflexões quando solicitadas 
repetidamente por carregamento pesado, são mais susceptíveis a fadiga. É preciso 
compatibilizar os materiais para fazer um projeto adequado de um pavimento e da 
mistura asfáltica a ser empregada no revestimento. 
 
Em alguns casos, as trincas por fadiga são apenas um sinal de que o pavimento já 
recebeu o número de aplicações de carga previstos no projeto. Consequentemente, é 
necessário uma reabilitação (planejada). Supondo que a ocorrência de trincas por 
fadiga coincidam aproximadamente com a vida útil de projeto, isto não deve ser 
considerado uma falha, mas um processo natural de degradação do pavimento, 
conforme proposto. Se trincas ocorrerem muito antes do fim da vida útil programada 
do pavimento, isto é sinal que o pavimento pode ter recebido um número de 
carregamentos maior antes do período esperado. 
 
Desta forma, as melhores maneiras de previnir o problema de trincamento por fadiga 
são: 
 
• Estimar adequadamente o número de carregamentos que vão solicitar o trecho 
durante a vida útil proposta, 
Capítulo I. Como as Misturas Asfálticas se Comportam 
 
- 11 - 
• manter o subleito seco, usando quaisquer meios disponíveis (de forma geral os 
subleitos brasileiros estão sempre abaixo da umidade ótima, quando o pavimento é 
bem constituído, com drenagem adequada), 
• compatibilizar espessura e rigidez dos materiais, 
• usar materiais pouco susceptíveis à umidade, 
• usar materiais de pavimentação que possuam suficiente resiliência para suportar as 
deflexões normais. 
 
Misturas asfálticas são impermeáveis e geralmente pouco ou nada afetadas pela 
umidade. Entretanto, em alguns casos extremos, o vapor d’água se mostra capaz de 
descolar a camada de cimento asfáltico da superfície do agregado. Embora a remoção 
de asfalto de uma camada betuminosa inferior (binder) possa se manifestar como 
trinca na camada asfáltica superior, isto não é normalmente considerado trinca por 
fadiga. Uma idéia melhor aceita sobre trinca por fadiga causada por uma base 
enfraquecida pela água, é que esta camada sem ligante possui muito particulado fino 
que impede a drenagem rápida da umidade. A seleção de bases sem ligantes devem 
ser feitas de modo a não reterem água. 
 
Apenas o último item, seleção de materiais adequadamente resilientes, pode ser feito 
estritamente sob o ponto de vista de seleção de materiais. Quando uma carga é 
aplicada, ocorrem tensões horizontais de tração na fibra inferior da camada asfáltica 
(Figura I-13). Fica evidente que o material das vizinhanças deve ser forte, com 
suficiente resistência a tração de modo a suportar a tensão aplicada. Entretanto, a fim 
de prevenir a trinca por fadiga, o material de vizinhança deve ser também resiliente. 
Neste contexto, resiliência significa que o material deve suportar várias aplicações de 
carga, em níveis de tensão menores que a sua resistência a tração estática, sem 
romper. 
 
 
 
Figura I-13. Tensões de Tração na Fibra Inferior do CBUQ. 
 
Assim, a fim de prevenir o trincamento por fadiga do ponto de vista de materiais, o 
CBUQ selecionado deve ser tal que se comporte como um sólido elástico maleável. 
Visto que o comportamento quanto à tração do CBUQ é fortemente influenciado pelo 
Capítulo I. Como as Misturas Asfálticas se Comportam 
 
- 12 - 
cimento asfáltico, deve-se selecionar um asfalto adequado, tendo em vista a situação 
estrutural onde a mistura irá ser empregada. 
 
Trincamento a Baixa Temperatura 
 
Como o nome indica, trincas a baixa temperatura é um problema que ocorre mais por 
condições ambientais adversas do que pela ação do tráfego. É caracterizado pelo 
aparecimento de trincas transversais (i.e. perpendiculares à direção do tráfego), que 
ocorrem com um espaçamento praticamente constante (Figura I-14). 
 
As trincas a baixa temperatura ocorrem quando uma camada betuminosa se contrai 
em clima frio. Quando o pavimento se contrai, tensões de tração se formam ao longo 
da camada. Em algum ponto ao longo do pavimento, a tensão de tração excede a 
resistência à tração e a camada asfáltica se rompe. Portanto, a trinca a baixas 
temperaturas ocorrem no primeiro ciclo de temperaturas baixas. Entretanto, alguns 
pesquisadores acreditam que isto é um fenômeno de fadiga, cujos efeitos vão se 
acumulando a cada ciclo de frio. 
 
 
 
Figura I-14. Trincas a baixa temperatura 
 
Ambos os grupos acreditam que o asfalto desempenha o papel principal neste 
fenômeno. Em geral, asfaltos duros são mais propensos a trincarem a baixas 
temperaturas do que asfaltos moles. Ligantes asfálticos que se oxidam 
excessivamente, tanto por característica própria ou por sua mistura conter alto teor de 
vazios após a construção, ou ambos, são mais susceptíveis a sofrerem trincas a 
baixas temperaturas. Desta forma, para prevenir o problema de trincas a baixas 
temperaturas, devem ser selecionados asfaltos moles, não facilmente oxidáveis e o 
controle de densidade em campo deve ser rigoroso, de modo a evitar a exposição 
excessiva do ligante ao ar. 
 
 
MANEIRA ATUAL DE SELECIONAR CIMENTOS ASFÁLTICOS 
 
A maneira atual de caracterizar a consistência de cimentos asfálticos é feita tanto 
pelos testes de penetração quanto viscosidade, conforme apresentado na Figura I-15. 
Ambos os testes são usados para medir o efeito da temperatura no comportamento do 
Capítulo I. Como as Misturas Asfálticas se Comportam 
 
- 13 - 
asfalto. Isto é feito medindo-se a viscosidade2 ou penetração a duas temperaturas e 
plotando-se os resultados como mostrado na Figura I-16. 
 
Neste exemplo, todos os asfaltos possuem o mesmo grau de viscosidade (p.ex. CAP 
20), porque são relativos a temperatura fixa de 60°C. Enquanto os Asfaltos A e B 
apresentam a mesma dependência com a temperatura, eles possuem consistencias 
diferentes em toda a faixa de temperatura. Os Asfaltos A e C tem consistência 
semelhante a baixa temperatura, porém possuem consistência bastante distinta a alta 
temperatura. O Asfalto B possui a mesma consistência a 60°C, mas não possui 
qualquer outra semelhança com o Asfalto C. Como estes asfaltos são do mesmo grau 
de viscosidade, pode-se erroneamente esperar que estes apresentem as mesmas 
características durante a construção e desempenho em clima frio ou quente. 
 
 
 
Figura I-15. Testes de Penetração e Viscosidade 
 
Embora a viscosidade seja fundamental para a medição da fluidez, este parâmetro 
apenas provê informações sobre o comportamento viscoso a alta temperatura, 
nenhuma outra informação sobre o desempenho a média e a baixa temperatura é 
fornecida. A penetração apenas descreve a consistência a uma temperatura 
intermediária, 25°C. Nesta classificação não é medida nenhuma propriedade a baixa 
temperatura. Frequentemente, os testes de penetração ou viscosidade não são 
capazes de revelar possíveis vantagens ou desvantagens de alguns asfaltos 
modificados. 
 
2 As especificações atuais de CAP do Brasil são apresentadas no Anexo G. 
Capítulo I. Como as Misturas Asfálticas se Comportam 
 
- 14 - 
 
 
Figura I-16. Susceptibilidade Térmica de Três Asfaltos Classificados por 
 Viscosidade ou Penetração 
 
 
Devido a estas deficiências, muitos Departamentos de Transporte dos EUA tem 
incluido procedimentos ou especificações que sejam mais adequados às condições 
locais. Em algumas localidades, a proliferação de testes e/ou especificações tem 
trazido dificuldade para os fabricantes de asfaltos que desejam comercializar os 
mesmos produtos em diversos estados. Frequentemente, Estados com materiais e 
condições similares especificam asfaltos bastante diferentes. No método atual de 
especificação de asfalto, os testes são realizados em amostras não-envelhecidas 
(conforme fornecidas pelos fabricantes) e na amostra envelhecida no laboratório, 
simulando a usinagem. Entretanto, não é realizado nenhum teste quesimule o 
envelhecimento em campo e o desempenho do asfalto nesta situação. 
 
PROJETO ATUAL DE MISTURAS ASFÁLTICAS 
 
A maioria dos DOTs, firmas de consultoria e projeto e etc. utilizam o método de projeto 
de mistura Marshall. Este é, de longe, o método de dosagem de CBUQ mais 
largamente usado no mundo. Este método foi desenvolvido por Bruce Marshall do 
Departamento de Transporte do Estado do Mississipi (EUA), na década de 40. O 
Corpo de Engenheiros do Exército Americano refinou e acrescentou certas 
características a abordagem inicial proposta por Marshall e formalizou o método 
através do ASTM D 1559, Resistência à Deformação Plástica de Misturas 
Betuminosas Usando a Aparelhagem Marshall. O método Marshall se baseia em um 
experimento laboratorial destinado a dimensionar uma mistura asfáltica através da 
análise da estabilidade/fluência e densidade/vazios. 
 
Uma das virtudes do método Marshall é o seu cuidado com as propriedades 
densidade/vazios dos materiais asfálticos. A análise garante que as proporções 
volumétricas dos constituintes da mistura estão em um nível tal que se obtem um 
CBUQ durável. Outra vantagem do método Marshall é que o equipamento é 
relativamente barato e portátil, permitindo um controle de qualidade em campo. 
Infelizmente, acredita-se que a compactação usada em laboratório não simula a que 
Capítulo I. Como as Misturas Asfálticas se Comportam 
 
- 15 - 
ocorre, de fato, no campo. Além disso, o parâmetro de resistência usados nesta 
abordagem, a estabilidade Marshall (Figura I-17), não estima adequadamente a 
resistência ao cisalhamento do CBUQ. Estas duas situações podem resultar em 
misturas susceptíveis a formar afundamento. Consequentemente, existe um crescente 
sentimento entre os projetistas que o método Marshall já está ultrapassado como 
método de dosagem de misturas asfálticas modernas. 
 
 
 
Figura I.17. Estabilidade Marshall 
 
O procedimento de projeto de mistura Hveem foi desenvolvido por Francis Hveem, 
engenheiro de Materiais e Pesquisa do Departamento de Transporte (DOT) da 
California (EUA). Hveem e colaboradores desenvolveram um procedimento e o 
refinaram durante um longo período. O procedimento está descrito no ASTM D 1560, 
Resistência à Deformação e Coesão de Misturas Betuminosas Usando o Aparato de 
Hveem, e ASTM D 1561, Preparação de Corpos de Prova de Mistura Betuminosa 
Usando o Compactador Califórnia (Kneading). Seu uso está restrito aos Estados da 
costa oeste americana. 
 
O método Hveem realiza uma análise de densidade/vazios e estabilidade. Também é 
determinada a resistência da mistura ao inchamento em água. O método Hveem 
possui duas vantagens reais. Primeiramente, o método de compactação pulsante em 
laboratório é vista pelos técnicos como a melhor simulação do adensamento que 
ocorre com o CBUQ em campo. Segundo, o parâmetro de resistência, a estabilidade 
Hveem (Figura I-18), é uma medida direta dos componentes de atrito interno da 
resistência ao cisalhamento. Este mede a capacidade de um corpo de prova resistir a 
deformação lateral quando uma carga vertical é aplicada. 
 
Capítulo I. Como as Misturas Asfálticas se Comportam 
 
- 16 - 
 
 
Figura I-18. Estabilidade Hveem 
 
A desvantagem do procedimento Hveem é que o equipamento, particularmente o 
compactador e o estabilômetro Hveem, são mais caros que o equipamento Marshall 
além de serem pouco portáteis. Além disso, algumas importantes propriedades 
volumétricas de mistura, relacionadas a durabilidade, não são rotineiramente 
determinadas pelo procedimento Hveem. Alguns técnicos acreditam que o método de 
determinação do teor de asfalto é muito subjetivo e podem resultar em misturas não 
duráveis e um CBUQ com baixo teor de asfalto. 
 
Existem outros procedimentos de mistura comumente usados, além do Marshall e 
Hveem. Por exemplo, o método que utiliza o compactador giratório Texas, 
correntemente usado pelos DOTs do Texas, Oklahoma e Colorado. Este procedimento 
reúne os elementos de análise volumétrica do Marshall e determinação de estabilidade 
do método Hveem. Este procedimento se diferencia dos demais pelo método de 
compactação: utiliza o compactador giratório Texas, que segundo acreditam alguns, é 
um método adequado para simular a densificação pelo tráfego. O método de 
dimensionamento pelo compactador giratório Texas elimine algumas das 
desvantagens dos métodos Marshall e Hveem, embora alguns acreditam que o 
compactador careça de refinamentos de modo a se adequar a uma variedade maior 
de projetos. 
 
Os DOTs americanos tem adicionado a seus procedimentos de dosagem de mistura 
testes de resistência empíricos. Estes testes são ditos empíricos pois geram uma 
resposta do tipo aceito, não-aceito, baseados na experiência prática dos DOTs obtida 
a partir de testes calibrados em trechos reais. Um exemplo deste teste é o simulador 
de tráfego Georgia (Georgia Loaded Wheel Tester - GALWT). O GALWT submete uma 
vigota de CBUQ a aplicação de tensões pneumáticas repetidas de uma roda de carga 
que percorre uma mangueira pressurizada (Figura I-19). Após um número requerido 
de aplicações, o afundamento da vigota é determinado e a mistura é aceita ou 
rejeitada. 
 
Capítulo I. Como as Misturas Asfálticas se Comportam 
 
- 17 - 
 
 
Figura I-19. Principio do Simulador de Trágefo Georgia 
 
A vantagem dos testes empíricos de resistência é que os DOTs podem estabelecer 
critérios precisos de aceitação/rejeição, respaldados a partir de dados de pavimentos 
reais. Isto é também uma desvantagem, pois os DOTs tem que investir recursos 
consideráveis de modo a obter esta experiência. Além disso, esta experiência só é 
válida para as condições ambientais e de materiais testados Assim, como os 
resultados dos testes empíricos de resistência são do tipo aceita/rejeita e nenhum 
grau de desempenho é medido, estes são difíceis de usar em comparações 
econômicas de materiais alternativos. 
 
Capítulo II.A Alternativa do Superpave 
 
- 18 - 
CAPÍTULO II. 
 
A ALTERNATIVA DO SUPERPAVE 
 
INTRODUÇÃO 
 
Em 1987, o Programa Estratégico de Pesquisa Rodoviária - SHRP1 iniciou o 
desenvolvimento de um novo sistema de especificação de materiais asfálticos. O 
produto final do programa de pesquisa SHRP é o novo sistema denominado 
Superpave2. O programa de computador Superpave foi concebido para auxiliar os 
engenheiros na seleção de materiais e projeto de misturas. Entretanto, o termo 
“Superpave” significa mais do que apenas um programa de computador. Mais 
importante, este representa um sistema capaz de especificar materiais, projetar e 
analisar misturas asfálticas, e prever desempenho de pavimentos. O sistema inclui 
equipamento de teste, métodos e critérios. 
 
LIGANTES ASFÁLTICOS 
 
Uma parte do Superpave é a nova especificação de ligante asfáltico, com um conjunto 
novo de testes a serem realizados. O documento é chamado especificação de ligante 
pois este funciona tão bem com ligantes modificados quanto não modificados. Uma 
parte da especificação de ligante asfáltico é apresentado no Anexo A. 
 
O novo sistema de especificação de ligante asfáltico é o único que se baseia no 
desempenho do material. Este especifica ligante com base no clima e temperatura do 
pavimento aonde se pretende usar o ligante. Os requisitos quanto às propriedades 
físicas permanecem as mesmas, porém muda a temperatura em que o ligante deve 
atende-las. Por exemplo, a altas temperaturas, a rigidez de um ligante não 
envelhecido (G*/sen δ) deve ser de no mínimo 1,0 kPa. Mas este requisito deve ser 
obtido a temperaturas mais elevadas, caso se deseje usar este ligante em um clima 
mais quente que outro. 
 
O grau de desempenho (PG3) dos ligantes são denominados como, por exemplo, PG 
64-22. O primeiro número, 64, é freqüentemente chamado de “grau a alta 
temperatura”. Isto significa que o ligante possui propriedades físicas adequadas até 
64°C. Esta pode ser a temperaturamais elevada de pavimento, correspondente ao 
clima, que se espera que o ligante resista. Da mesma forma, o segundo número (-22) 
é freqüentemente chamado de “grau a baixa temperatura” e significa que o ligante 
possui propriedades físicas adequadas no pavimento até a temperatura de -22°C. São 
feitas considerações adicionais em termos de volume de tráfego (caminhões pesados) 
e tempo de aplicação de carga (autopistas, corredores de ônibus etc.), para se 
especificar adequadamente o ligante em cada caso. 
 
Outro ponto fundamental na avaliação do sistema Superpave é que propriedades 
físicas também são medidas em ligantes que sofreram envelhecimento em laboratório, 
de forma a simular o que ocorre no pavimento real. Algumas propriedades físicas são 
determinadas no ligante não-envelhecido. Outras propriedades físicas são realizadas 
em ligantes que sofreram envelhecimento em estufa de filme fino rotativo (RTFOT4), 
que simula o envelhecimento do ligante que ocorre durante a usinagem e 
 
1 SHRP- Strategic Highway Research Program 
2 SUperior PERformance Asphalt PAVements - Pavimentos Asfálticos de Desempenho 
Superior 
3 PG - Performance Grade 
4 RTFOT - Rolling Thin Film Oven Test 
Capítulo II.A Alternativa do Superpave 
 
- 19 - 
compactação da mistura. O vaso de envelhecimento sob pressão (PAV5) simula o 
endurecimento oxidativo que ocorre no ligante, ao longo da vida útil do pavimento 
(Figura II-1). 
 
Estufa de Filme Fino Rotativo (RTFOT) Vaso de Envelhecimento Pressurizado (PAV) 
 
Figura II-1. Estufas de Envelhecimento do SHRP 
 
As propriedades físicas do ligante são medidas com quatro aparelhos: 
• reômetro de cisalhamento dinâmico, 
• viscosímetro rotacional, 
• reômetro de fluência em viga, e 
• prensa de tração direta. 
 
O reômetro de cisalhamento dinâmico (DSR6) é usado para caracterizar as 
propriedades viscoelásticas do ligante. Este mede o módulo complexo de 
cisalhamento (G*) e o ângulo de fase (δ), submetendo uma pequena quantidade de 
ligante a tensões de cisalhamento oscilatórias, entre duas placas paralelas (Figura II-
2), 
 
 
 
Figura II.2 - Reômetro de Cisalhamento Dinâmico 
 
 
5 PAV - Pressure Aging Vessel 
6 DSR - Dinamic Shear Rheometer 
Capítulo II.A Alternativa do Superpave 
 
- 20 - 
A Figura II-3 apresenta os valores de G* e δ medidos pelo DSR via resposta a uma 
deformação cisalhante em torque constante de uma amostra. Nesta ilustração, a 
resposta à deformação cisalhante de uma amostra de ligante está “defasada” em 
relação a tensão aplicada por um certo intervalo de tempo ∆t. Este intervalo de tempo 
representa o atraso na deformação obtida. A fase em atraso é expressa em medida 
angular como o tempo de atraso (∆t) multiplicado pela freqüência angular (ω) para 
atingir o ângulo de fase (δ). Para materiais completamente elásticos, não existe atraso 
entre a tensão cisalhante aplicada e a deformação cisalhante obtida e δ é 0°. Para 
materias totalmente viscosos, a deformação obtida está completamente defasada e δ 
vale 90°. Materiais viscoelásticos, tais como ligantes asfálticos, possuem angulo de 
fase variando entre 0° e 90°, dependendo da temperatura. A altas temperaturas, δ 
tende a 90° e a baixas temperaturas δ tende a 0°. A especificação de ligante usa o 
parâmetro G*/sen δ para temperaturas altas (> 46°C), G* sen δ (= G”) para 
temperaturas intermediárias (entre 7°C e 34°C) como forma de controlar a rigidez do 
asfalto. 
 
Viscoelástico: 0 < δ < 90° 
 
 
Figura II-3. Cálculo do G* e δ 
 
Controlando a rigidez a altas temperaturas, a especificação de ligante assegura que o 
asfalto fornece resistência ao cisalhamento global da mistura em termos de 
elasticidade a altas temperaturas. Da mesma forma, a especificação assegura que o 
ligante não contribua para o trincamento por fadiga controlando sua rigidez a 
temperaturas intermediárias. 
 
O viscosímetro rotacional (RTV7) caracteriza a rigidez do asfalto a 135°C, onde ele 
age quase que inteiramente como um fluido viscoso. É um viscosímetro rotacional de 
cilindros coaxiais, que mede a viscosidade através do torque necessário para rodar um 
spindle imerso na amostra de asfalto quente (Figura II-4), à velocidade constante. A 
especificação de ligante requer que este tenha uma viscosidade inferior a 3 Pa.s (3000 
cP) a 135°C. Isto assegura que o ligante pode ser bombeado e facilmente usinado. 
 
 
7 RTV - Rotational Viscometer ou Viscosímetro Brookfield 
Capítulo II.A Alternativa do Superpave 
 
- 21 - 
 
 
Figura II-4. Viscosímetro Rotacional 
 
O reômetro de fluência em viga (BBR8) é usado na caracterização da rigidez do ligante 
a baixa temperatura. Este mede a rigidez estática (S) e o logaritmo do módulo de 
relaxação (m). Estas propriedades são determinadas a partir da resposta ao 
carregamento estático (creep) sobre uma vigota de ligante a baixas temperaturas 
(Figura II-5). Conhecendo-se a carga aplicada sobre a vigota e medindo-se a deflexão 
ao longo do teste, a rigidez estática pode ser determinada, usando-se os fundamentos 
da mecânica. A especificação de ligante estabelece limites para S e m em função do 
clima aonde o ligante será usado. Ligantes que possuam baixa rigidez estática não 
trincarão em clima frio. De igual forma, ligantes que possuam altos valores de m, são 
mais eficientes na dissipação das tensões formadas durante a contração do ligante, 
quando a temperatura do pavimento cai abruptamente, minimizando a formação de 
trincas e fissuras. 
 
 
 
Figura II-5. Reômetro de fluência em viga 
 
 
8 BBR - Bending Beam Rheometer 
Capítulo II.A Alternativa do Superpave 
 
- 22 - 
Alguns ligantes, particularmente alguns modificados com polímero, podem exibir uma 
rigidez estática a baixa temperatura maior do que o desejado. Entretanto, estes podem 
não trincar devido a capacidade de deformar sem romper a baixa temperatura. Desta 
forma, a especificação permite que o ligante possua uma rigidez maior, desde que se 
comprove, através do teste de tração direta (DTT9), que este possui dutilidade 
suficiente a baixas temperaturas. A resposta do DTT é a tensão de deformação na 
fratura, que é medido a partir do estiramento de uma amostra, com formato de 
gravatinha, a baixa temperatura, até que esta rompa (Figura II-6). De modo 
semelhante ao BBR, o DTT assegura que a resistência a ruptura do ligante, a baixa 
temperatura, seja maximizada. 
 
 
 
Figura II-6. Teste de Tração Direta 
 
 
AGREGADOS MINERAIS 
 
Os pesquisadores do SHRP também concluíram que os agregados minerais possuem 
fundamental importância nas propriedades do CBUQ. Embora não tenham 
desenvolvido nenhum procedimento novo para a a avaliação dos agregados, os 
procedimentos atuais foram refinados de modo a se adequarem ao sistema 
Superpave. São especificados dois tipos de propriedades de agregados no sistema 
Superpave: propriedades de consenso e propriedades de origem. 
 
Propriedades de consenso são aquelas que os pesquisadores acreditaram serem 
críticas na obtenção de propriedades de alto desempenho no CBUQ. Estas 
propriedades devem ser atingidas em diversos níveis, dependendo do tráfego e 
estrutura do pavimento. Alto volume de tráfego e revestimentos de baixa espessura 
requerem valores mais restritos das propriedades de consenso. Muitos DERs já 
utilizam correntemente estas propriedades como requisito de qualidade dos agregados 
usados em seus CBUQs. Estas propriedades são10: 
 
• angularidade de agregados grossos, 
• angularidade de agregados finos, 
 
9 DDT - Direct Tension Tester 
10 No Brasil a maioriadestes requisitos faz parte das especificações, conforme indicado no 
Anexo G. A questão é que nem sempre são executados e cumpridos, lamentavelmente. 
Capítulo II.A Alternativa do Superpave 
 
- 23 - 
• partículas chatas e alongadas, e 
• teor de argila. 
 
Especificando-se a angularidade de agregados finos e grossos, os pesquisadores do 
SHRP estavam buscando obter CBUQs com alto valor de coeficiente interno de atrito 
e assim, alta resistência ao cisalhamento para resistir ao afundamento por trilha de 
roda. Limitando-se agregados longos evita-se que, durante a usinagem, compactação 
e passagem do tráfego, haja quebra de agregados presentes no CBUQ. Limitando-se 
o teor de argila nos agregados, a adesividade entre o ligante asfáltico e o agregado é 
reforçada ou pelo menos melhorada. 
 
Propriedades de origem são aquelas que os DOTs geralmente usam para qualificar 
as fontes de agregado. Os pesquisadores do SHRP acreditaram que estas 
propriedades são importantes, porém não especificaram valores limites, porque estas 
são muito dependentes da fonte. Estas propriedades são11: 
 
• dureza, 
• sanidade, e 
• materiais deletérios. 
 
A dureza é medida pelo ensaio abrasão Los Angeles. Sanidade é medida pelo ataque 
do agregado pelo sulfato de magnésio ou sódio. Materias deletérios são medidos 
pelos testes de materiais friáveis e torrões de argila. Estes testes são muito comuns 
em alguns DERs americanos. 
 
Para especificação da granulometria dos agregados (Anexo B), os pesquisadores do 
SHRP refinaram procedimentos existentes já usados em muitos DOTs. Optou-se pelo 
diagrama de potência 0,45 com limites de controle e zona restrita (Figura II-7) para o 
desenvolvimento do projeto de estrutura do agregado. 
 
 
 
Figura II-7. Limites Superpave de Granulometria de Mistura 12,5 mm 
 
 
11 Nas especificações brasileiras também constam estes ensaios, conforme mostra o Anexo G. 
Da mesma forma, muitas vezes, infelizmente não são executadas. 
Capítulo II.A Alternativa do Superpave 
 
- 24 - 
Um projeto de esquelo de agregado pelo Superpave deve passar entre dois limites de 
controle, evitando a zona restrita, simultaneamente. A granulometria de densidade 
máxima é marcada a partir do agregado que passa 100% na peneira de tamanho 
máximo até a origem do gráfico. O tamanho máximo do agregado é definido como um 
tamanho maior do que o tamanho nominal máximo do agregado. O tamanho nominal 
máximo é definido como sendo um tamanho maior do que o primeiro tamanho de 
peneira que retém mais de 10%. A zona restrita é usada pelo Superpave a fim de 
evitar misturas que tenham uma alta proporção de areia fina em relação a areia total, 
que sigam a linha de potência 0,45, que geralmente não possuem teor adequado de 
vazios (VAM) no agregado mineral. De modo geral, a zona restrita desencoraja o uso 
de areia natural fina na mistura de agregado e aponta para o uso de areia limpa 
manufaturada. A abordagem de projeto da estrutura de agregado assegura que os 
agregados formarão um esqueleto mineral adequado, que possua forte resistência a 
deformação permanente, garantindo um teor de vazios tal que favoreça a durabilidade 
da mistura. 
 
MISTURAS ASFÁLTICAS 
 
As duas peças-chave do sistema Superpave são os teste de compactação laboratorial 
e o teste de desempenho. A compactação em laboratório é realizada com o auxílio do 
Compactador Giratório Superpave (SGC). Embora este equipamento guarde alguma 
semelhança com o compactador giratório Texas, este possui funcionamento e 
características operacionais inteiramente novas. Sua principal finalidade é produzir 
corpos de prova (CP). Contudo, através da aquisição de dados durante a 
compactação com o SGC, o projetista é capaz de apreender informações sobre a 
compatibilidade do CBUQ. O SGC pode ser usado para projetar misturas que não 
exibam característica de pós compactação pelo tráfego, que geram CBUQs perigosos, 
de baixo teor de vazios. 
 
As propriedades do CBUQ imediatamente após a conclusão da obra é influenciado 
pelas propriedades da mistura, resultantes da usinagem e compactação. Desta forma, 
o sistema Superpave incorporou um método de envelhecimento de curta duração. 
Assim, a mistura antes da compactação no SGC, é deixada em uma estufa a 135°C 
por 4 horas. 
 
Talvez o desenvolvimento mais importante obtido a partir do programa de pesquisa em 
asfalto SHRP foi desenvolver testes baseados em desempenho e modelos de 
predição de desempenho do CBUQ. A resposta destes testes podem ser usados na 
previsão detalhada do desempenho real do pavimento (Figura II-8). Em outras 
palavras, os procedimentos de teste e modelos de previsão de desempenho foram 
desenvolvidos de modo a permitir que o projetista estime a vida útil de um CBUQ 
hipotético em termos de número de passagens do eixo equivalente (ESALs12) ou o 
tempo necessário para atingir um certo nível de afundamento de trilha de roda, 
trincamento por fadiga ou trincamento a baixa temperatura. 
 
 
 
 
12 ESALs - Equivalent Axle Loads 
Capítulo II.A Alternativa do Superpave 
 
- 25 - 
Figura II-8. Previsão de desempenho de pavimentos Superpave 
 
Foram desenvolvidos dois novos procedimentos baseados no desempenho, o 
Equipamento de Cisalhamento Superpave (SST13) e o Equipamento de Tração Indireta 
(IDT14). O resultado destes ensaios é o ponto de partida dos modelos de previsão de 
desempenho real do pavimento do Superpave (p.ex. milímetros de afundamento). 
 
O SST é um equipamento que realiza seis ensaios no CBUQ, a saber: 
 
• teste volumétrico, 
• teste de deformação uniaxial, 
• teste de cisalhamento simples a altura constante, 
• teste de cisalhamento repetido a tensão constante, 
• teste de varredura de freqüência a altura constante, e 
• teste de cisalhamento repetido a altura constante (opcional). 
 
Os dois primeiros ensaios envolvem teste do CP sob pressão confinante. Para 
conseguir isto, o SST possui uma câmara pressurizada a ar comprimido. A 
temperatura da câmara também é cuidadosamente controlada. O SST possui 
atuadores horizontais e axiais acompanhados de transdutores diferenciais de variação 
linear (LVDT15), que medem a resposta do CP ao carregamento. Os testes são 
realizados em sistema fechado de retroalimentação. Isto significa que a resposta de 
um CP ao carregamento de um atuador é medido por um LVDT. O outro atuador usa o 
sinal deste LVDT para responder quando solicitado. Por exemplo, no teste de 
cisalhamento simples a altura constante, uma tensão de cisalhamento é aplicada ao 
CP pelo atuador horizontal. Quando o CP é cisalhado, este tende a dilatar-se. O LVDT 
vertical detecta esta dilatação e interpreta como aumento na altura do CP e um sinal é 
enviado ao atuador vertical que aplica uma sobrecarga vertical de modo a compensar 
este aumento de altura do CP. Desta forma a dilatação é combatida. São realizados 
testes com o SST a várias temperaturas, simulando a condição real do pavimento. 
Embora uma parte dos testes auxiliem na prevenção de trincas por fadiga, a maior 
utilidade do SST é no projeto de misturas resistentes a deformação permanente. 
 
O IDT é usado na determinação da fluência estática (creep compliance) e resistência 
a tração do CBUQ. Este teste usa apenas um atuador para carregar um CP em seu 
plano diametral. É usado no projeto de CBUQ resistentes a fadiga e trincas a baixa 
temperatura. 
 
 
13 SST- Superpave Shear Tester 
14 IDT - Indirect Tensile Tester 
15 LVDT - Linear Variable Differential Transducers 
Capítulo II.A Alternativa do Superpave 
 
- 26 - 
No sistema Superpave, as respostas dos testes SST e IDT são dados de entrada dos 
modelos preditivos de desempenho.Usando estes modelos, os projetistas podem 
estimar o efeito combinado dos ligantes asfálticos, agregados, e traço da mistura. Os 
modelos levam em conta a estrutura, condição e propriedades de um pavimento 
existente (se aplicável) e o volume de tráfego que se espera que o pavimento esteja 
sujeito durante a vida útil deste. A saída dos modelos preditivos de desempenho são 
milímetros de afundamento, porcentagem de área trincada e espaçamento (em 
metros) de trincas a baixa temperatura. Através desta abordagem, o sistema 
Superpave, diferente de qualquer outro procedimento de projeto, estima a interação 
entre as propriedades dos materiais, propriedades estruturais do pavimento visando 
prever propriedades de desempenho de pavimentos. Assim, o benefício (ou malefício) 
de novos materiais, diferentes projetos de mistura, modificadores de asfalto, e 
qualquer outro produto podem ser quantificados em termos de custo comparado ao 
desempenho previsto. 
 
COLOCANDO TUDO JUNTO 
 
Como o sistema Superpave é mais complexo que os demais métodos atualmente em 
uso, sua aplicação depende do volume de tráfego ou outra classificação funcional do 
pavimento que se pretenda usar. Desta forma, foram desenvolvidos três níveis de 
projeto de mistura. A Tabela II-1 apresenta a aplicabilidade e requisitos de teste de 
cada nível. 
 
Tráfego, ESALs Nível do 
projeto 
Testes requeridos1 
ESALs ≤ 106 1 projeto volumétrico 
106 < ESALs ≤ 107 2 projeto volumétrico + testes de predição de 
desempenho 
ESALs > 107 3 projeto volumétrico + testes de predição de 
desempenho estendidos 
1 Em todos os casos, é testada a susceptibilidade à umidade usado o teste AASHTO T283 
 
Embora muitos recursos do SHRP tenham sido investidos no desenvolvimento dos 
ensaios SST e IDT, bem como em seus procedimentos e modelos preditivos, o projeto 
volumétrico de mistura ocupa papel chave no Sistema Superpave. O projeto 
volumétrico, único requisito do Nível 1, engloba a moldagem dos CPs usando o SGC, 
a seleção do teor de ligante com base no teor de vazios, vazios do agregado mineral 
(VAM), vazios preenchidos com asfalto (RBV), e razão filer/asfalto para o teor efetivo 
de asfalto. Devem ser determinadas as propriedades de consenso e de origem. 
 
Um projeto de mistura Nível 2 usa o projeto volumétrico como ponto de partida. Uma 
bateria de testes SST e IDT é realizada para determinar uma série de predições de 
desempenho tipo aceita/rejeita. 
 
Um projeto de mistura Nível 3 engloba muito dos passos dos Níveis 1 e 2. São 
realizados testes adicionais SST e IDT em uma faixa mais ampla de temperatura. O 
projeto de mistura Nível 3 é o único que especifica testes SST com CP confinado. O 
Nível 3 oferece uma previsão de desempenho mais confiável pois parte de um grupo 
maior de testes e resultados. 
 
 
Capítulo III. Seleção de Materiais 
 
- 27 - 
CAPÍTULO III. 
 
SELEÇÃO DE MATERIAIS 
 
INTRODUÇÃO 
 
O Superpave utiliza um sistema inteiramente novo de testes, especificação e seleção 
de ligantes asfálticos. Embora nenhum novo ensaio de agregado tenha sido 
desenvolvido, métodos atuais de seleção e especificação de agregado foram 
aperfeiçoados e incorporados no sistema de projeto de mistura Superpave. Os 
requisitos de mistura asfáltica Superpave foram estabelecidos a partir de critérios 
correntemente usados. 
 
LIGANTES ASFÁLTICOS 
 
A nova especificação de ligantes asfálticos SHRP (uma parte deste é apresentado no 
Anexo A) é a única que se baseia em desempenho, selecionado a partir do clima onde 
se intensiona aplicá-lo. Os requisitos das propriedades físicas (tais como rigidez 
estática, G*/sen δ etc.) são constante para todos os ligantes. 
 
O que difere entre os diversos tipos de ligantes é a temperatura em que estes 
requisitos passam. Por exemplo, um ligante classificado como PG 64-22, significa que 
suas propriedades físicas de alta temperatura são aceitáveis até 64°C e suas 
propriedades físicas de baixa temperatura são aceitáveis até -22°C. 
 
A Tabela III-1 mostra os tipos correntes de ligantes da especificação SHRP. Nesta 
tabela, os tipos PG 76 e 82 são necessários em climas muito quentes ou em locais de 
carregamento lento ou estático ou ainda tráfego excessivo de caminhões pesados. 
 
Tabela III-1 Tipos de Ligante Superpave 
 
Classificação a alta 
temperatura 
Classificação a baixa temperatura 
PG 46- 34, 40, 46 
PG 52- 10, 16, 22, 28, 34, 40, 46 
PG 58- 16, 22, 28, 34, 40 
PG 64- 10, 16, 22, 28, 34, 40 
PG 70- 10, 16, 22, 28, 34, 40 
PG 76- 10, 16, 22, 28, 3, 
PG 82- 10, 16, 22, 28, 34 
 
Existe um módulo no programa Superpave que auxilia os usuários na seleção do tipo 
de ligante. O Superpave possui três métodos que o usuário pode usar para selecionar 
um ligante: 
 
• por área geográfica: um DER pode desenvolver um mapa mostrando o tipo 
de ligante a ser usado pelo projetista baseado no clima e/ou em normas e 
orientações. 
• por temperatura de pavimento: o projetista pode necessitar conhecer a 
temperatura de projeto que atuarão no pavimento. 
• por temperatura do ar: o projetista determina a temperatura de projeto do ar 
da região, que pode ser convertido em temperatura de projeto de pavimento. 
 
Banco de Dados de Clima Superpave 
Capítulo III. Seleção de Materiais 
 
- 28 - 
 
O programa Superpave possui um banco de dados de clima com informação relativa a 
6500 estações meteorológicas dos Estados Unidos e Canadá, que permite aos 
usuários americanos selecionarem o tipo de ligante mais apropriado ao clima em 
função da localização do projeto. Foi determinado o período mais quente de 7 dias 
consecutivos e a temperatura média das máximas do ar destes 7 dias consecutivos, 
para cada estação meteorológica. Foram determinados a média e desvio padrão anual 
de todas as estações (com mais de 20 anos de uso). De igual forma, foi determinada a 
temperatura mais baixa e calculada a média e desvio padrão. 
 
Confiabilidade 
 
Confiabilidade, conforme definido no Superpave, é a probabilidade percentual que, em 
um determinado ano, a temperatura real não exceda a temperatura de projeto. A 
seleção de ligante do SHRP é bastante flexível, de modo que diferentes níveis de 
confiabilidade podem ser utilizados para selecionar ligantes pelos tipos a alta ou baixa 
temperatura. Por exemplo, considere a temperatura do ar no verão em Topeka, 
Kansas, EUA, que possui uma temperatura máxima de ar consecutiva de 7 dias de 
36°C e um desvio padrão (σ) de 2°C. A Figura III-2 apresenta a distribuição dos dados. 
Na média do ano, existe 50% de chance da temperatura máxima de ar consecutiva de 
7 dias exceder a 36°C. Porém, existe apenas 2% de chance desta temperatura ser 
superior a 40°C. Assim, a temperatura de projeto do ar de 40°C representa um nível 
de confiabilidade de 98%. 
 
 
 
Figura III-1. Distribuição anual da média máxima de temperatura de 7 dias 
consecutivos em Topeka, KS, EUA. 
 
Comece com a Temperatura do Ar 
 
Será apresentado um exemplo prático se seleção de ligante tomando o caso de 
Topeka. A Figura III-2 mostra a distribuição de temperaturas altas e baixas do ar de 
projeto. Em um verão típico, a média da temperatura máxima de 7 dias consecutivos é 
de 36°C com σ=2°C. Em um inverno típico, a temperatura média mais baixa é de -
31°C com σ=4°C. 
 
Capítulo III. Seleção de Materiais 
 
- 29 - 
 
 
Figura III-2. Distribuição das Temperaturas Altas e Baixas do Ar de Projeto 
 
Converta para Temperatura do Pavimento 
 
O programa Superpave calcula a temperatura máxima do pavimento 20 mm abaixo da 
superfície e a temperatura mínima na superfície do pavimento. Para um revestimento 
superficial aberta em Topeka, as temperaturas do pavimento são 56°C e -23°C para 
um nível de confiabilidade de 50% e 60°C (56°C + 2σ) e -31°C para um nível de 
confiabilidade de 98% (Figura III-3). 
 
 
 
Figura III-3. Distribuição dasTemperaturas Altas e Baixas 
do Pavimento de Projeto 
 
No Superpave, a temperatura mais alta de pavimento de projeto à 20 mm de 
profundidade é calculada pela seguinte equação: 
 
T20mm = 0,9545 (Tar - 0,0061 lat2 + 0,2289 lat + 42,2) - 17,78 
 
onde, T20mm = temperatura do pavimento à 20 mm de profundidade em °C, 
 Tar = média da temperatura máxima de 7 dias consecutivos em °C, 
 lat = latitude de projeto em graus. 
 
Existe dois modos de determinar a temperatura inferior de pavimento no Superpave. A 
primeira é admitir que a temperatura do pavimento é igual a temperatura do mínima ar. 
Este foi o modo originalmente recomendado pelo SHRP. Esta é uma recomendação 
bastante conservativa, pois geralmente a temperatura do pavimento é superior a do ar. 
Capítulo III. Seleção de Materiais 
 
- 30 - 
Esta recomendação foi adotada no exemplo de Topeka. O segundo modo utiliza a 
seguinte fórmula desenvolvida por pesquisadores canadenses do SHRP: 
 
Tmin = 0,859 Tar + 1,7° 
 
onde, Tmin = temperatura mínima de pavimento de projeto em °C, 
 Tar = temperatura mínima do ar em um ano típico em °C. 
 
Usando esta abordagem no exemplo de Topeka, a temperatura mínima de pavimento 
de projeto passa a ser de -18°C. O segundo modo de cálculo da temperatura inferior 
de pavimento tem ganho adeptos entre a comunidade de asfalto americana. 
Entretanto, o primeiro método ainda é o adotado pelo Superpave. 
 
Seleção do Tipo de Ligante 
 
Considerando o nível de confiabilidade de 50%, o grau superior de ligante para 
Topeka deveria ser PG 58. Na verdade a seleção do PG 58 para Topeka garante um 
nível de confiabilidade de 85%, devido aos arredondamentos (para cima) envolvidos 
no cálculo do PG. O PG anterior (PG 52) está abaixo do nível de confiabilidade de 
50%. O grau a baixa temperatura deve ser um PG XX-28. De igual modo para altas 
temperaturas, o arredondamento do grau a baixas temperaturas representa quase 
90% de confiabilidade. Para o nível de 98% de confiabilidade, é necessário um PG 64 
para a alta temperatura. O grau a baixa temperatura deveria ser um PG XX-34. Ambos 
os critérios utilizam o cálculo segundo o critério Superpave de temperatura do ar igual 
a temperatura do pavimento, a baixas temperaturas. Utilizando-se o procedimento 
alternativo, o grau selecionado seria PG 58-28 para 50% de confiabilidade e PG 64-34 
para 98% de confiabilidade. O método de converter temperatura mínima ar igual a 
temperatura do pavimento tem um profundo efeito sobre o processo de seleção do 
ligante1. 
 
 
Figura III-4. Diferentes Tipos de Ligante para Topeka, KS, EUA. 
 
O projetista não deve se preocupar com a manipulação de distribuição de freqüências 
de temperatura. O programa Superpave realiza todos os cálculos. Para qualquer 
estado americano, o usuário pode entrar com a confiabilidade mínima e o Superpave 
calculará o tipo de ligante asfáltico requerido. Alternativamente, o usuário pode 
especificar um tipo de ligante e o programa irá calcular qual o grau de confiabilidade 
daquele tipo, para aquela região específica. 
 
1 No caso do Brasil esta consideração não é tão relevante já que não temos problemas de 
temperaturas tão baixas quanto as necessárias para induzir trincas térmicas. 
Capítulo III. Seleção de Materiais 
 
- 31 - 
 
Efeito da Velocidade de Carregamento na Seleção do Ligante 
 
A seleção do ligante SHRP por clima admite que o ligante está sujeito a carregamento 
de caminhões a velocidades altas. A velocidade de carregamento no DSR é de 10 
rad/s, que corresponde a um tráfego aproximadamente de 90 km/h. Em determinados 
locais, tais como paradas de ônibus, pedágios, estacionamentos etc. a velocidade de 
carregamento é muito mais lenta. Nestes casos, o ligante deve exibir uma rigidez 
maior para suportar estas baixas velocidades de carregamento. 
 
Para compatibilizar estas situações, o Superpave requer que o grau a alta 
temperatura seja elevado de 1 a 2 PGs. Por exemplo, se o ligante selecionado foi o 
PG 64-22, para acomodar baixas velocidades de carregamento, o projetista poderia 
subir um grau, chegando ao PG 70-22. Se está previsto carregamento estacionário, o 
projetista poderia selecionar o PG 76-22. A velocidade de carregamento não possui 
efeito sobre o grau a baixa temperatura. Os tipos PG 76 e 82 não correspondem a 
nenhuma condição climática dos Estados Unidos. Eles existem quando a rigidez do 
PG 70 (máxima seleção em função do clima) não suporta as solicitações de 
carregamento existentes2. 
 
Efeito do Volume de Tráfego sobre a Seleção do Ligante 
 
O Superpave recomenda que o volume de tráfego seja levado em consideração na 
seleção do ligante. Quando o volume de tráfego exceder a 10 milhões de ESALs, o 
projetista é encorajado a considerar o aumento de 1 PG no grau a quente. Quando o 
volume de tráfego exceder a 30 milhões de ESALs, o projetista deverá aumentar de 1 
PG no grau quente. Não há nenhum efeito sobre o grau a baixa temperatura, do 
mesmo modo que na velocidade de carregamento. Para o exemplo de Topeka, que a 
seleção por clima indicou um PG 58-28, um projeto em que o tráfego seja muito 
intenso requer utilização de um PG 64-28. 
 
Agregado Mineral 
 
Durante o SHRP, os especialistas em pavimento foram consultados acerca das 
propriedades mais importantes dos agregados. Houve um consenso geral que as 
propriedades dos agregados influenciam diretamente na deformação permanente. O 
trincamento por fadiga e trincas a baixa temperatura são menos influenciadas pelas 
características do agregado mineral. Os pesquisadores do SHRP identificaram duas 
categorias de propriedades do agregado que foram incorporadas ao sistema 
Superpave: as propriedades de consenso e as propriedades de origem. 
Adicionalmente, foi desenvolvida uma nova forma de especificar granulometria dos 
agregados. É chamado de projeto de estrutura do agregado (esqueleto mineral). 
 
Propriedades de Consenso 
 
Foi consenso entre os especialistas de pavimentação que certas propriedades dos 
agregados são críticas e devem ser atendidas em todos os casos a fim de gerar 
CBUQs de desempenho satisfatório. Estas propriedades são ditas de “consenso” pois 
foram resultado de um amplo entendimento entre seu uso e valores de especificação. 
Estas propriedades são: 
 
• angularidade do agregado graúdo, 
 
2 Talvez estes valores devam ser ampliados para o Brasil, que no caso tem temperaturas 
máximas maiores. 
Capítulo III. Seleção de Materiais 
 
- 32 - 
• angularidade do agregado miúdo, 
• partículas planas e alongadas, e 
• teor de argila. 
 
Existem padrões para estas propriedades dos agregados minerais. Os padrões de 
consenso não são uniformes. Estes são baseados em volume de tráfego e posição (da 
camada) em relação à estrutura do pavimento. Os requisitos dos materiais colocados 
junto à superfície do pavimento requerem especificações mais restritivas. Há uma 
tendência de usar as especificações mais em mistura de agregados do que como 
componentes individuais. Entretanto, muitos DOTs atualmente aplicam estes 
requisitos em agregados individuais, de tal sorte que tais componentes indesejáveis 
possam ser identificados. 
 
 Angularidade de Agregados Graúdos3 
 
Esta propriedade assegura que exista um alto grau de atrito interno no agregado e 
resistência à deformação. É definido como a porcentagem em peso de agregado 
maior que 4,75 mm que tenha uma ou mais faces fraturadas. 
 
Muitos DOTs possuem normas em relação a angularidade de agregados graúdos. 
Estas geralmente envolvem contagem manual de partículas a fim de determinar as 
faces fraturadas. Uma face fraturada é definida como sendo qualquer superfície 
fraturada que ocupe mais do que 25% da área do agregado visível nesta orientação. 
Um exemplo