Caracterização reológica e avaliação da resistência à fadiga de betumes com o reómetro de corte dinâmico

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Construção

O desempenho dos pavimentos rodoviários flexíveis em condições de serviço depende em grande medida dos betumes utilizados na sua constituição. Deste modo, é essencial caracterizar adequadamente o comportamento reológico destes materiais e avaliar a sua resistência às solicitações previstas. O reómetro de corte dinâmico é um equipamento que permite a caracterização reológica de betumes numa ampla gama de temperaturas e tempos de carregamento e, mais recentemente, tem também sido utilizado para a avaliação da sua resistência à fadiga e da sua capacidade auto- -regeneradora. Assim, numa primeira fase deste trabalho exploraram-se as potencialidades do referido equipamento para a caracterização reológica de betumes. Para esse propósito foram utilizados um betume puro e um betume modificado com polímeros e recorreu-se às disposições da norma EN 14770 para determinação do seu módulo complexo e ângulo de fase. Foram construídas diversas representações gráficas destas propriedades e realizou-se um ajustamento aos resultados experimentais com um modelo mecânico conhecido por 2S2P1D. Numa segunda fase, o mesmo equipamento foi utilizado para se avaliar a resistência à fadiga e a capacidade auto-regeneradora dos betumes com base em algumas metodologias propostas na literatura e que se materializaram na realização de ensaios cíclicos a deformação constante com carregamento contínuo e intermitente, e de ensaios com incremento sucessivo de deformação. Os resultados da caracterização reológica mostram, tal como seria de esperar, que o betume modificado com polímeros apresenta um melhor comportamento (menor módulo complexo a baixas temperaturas e maior módulo complexo a elevadas temperaturas, e maior elasticidade) que o betume puro. Além disso, o betume modificado com polímeros evidencia uma resistência à fadiga significativamente superior à do betume puro. Contudo, as condições de ensaio e o método utilizado para determinar a resistência à fadiga conduzem a diferenças significativas na estimativa da vida à fadiga dos betumes. Comparativamente ao betume puro, o betume modificado com polímeros evidencia um maior potencial de auto-regeneração durante os períodos de repouso. O reómetro de corte dinâmico demonstrou ser um equipamento com potencialidades para caracterizar o comportamento reológico e mecânico de diferentes betumes.