Influência das propriedades das misturas betuminosas na resistência ao rolamento

Abstract

Os impactos ambientais associados às estradas começam a ser vistos não só pela sua construção e manutenção, mas também pelo seu período de utilização, nomeadamente os impactos causados pelo tráfego rodoviário. As entidades governamentais têm realizado esforços no sentido de mitigar esses impactos ambientais, onde está inserido o uso eficiente dos recursos limitados, designadamente a energia proveniente de combustíveis fósseis. Este trabalho apresenta um estudo laboratorial dos consumos energéticos associados à resistência ao rolamento no contacto pneu/pavimento. Estudos recentes têm demonstrado que as características dos pavimentos rodoviários podem influenciar a economia de combustível, sendo que os pavimentos de rugosidade elevada originam consumos de combustível mais altos, enquanto os pavimentos mais rígidos podem economizar cerca de 2% de energia em relação aos pavimentos flexíveis. Neste trabalho pretende-se propor um método laboratorial relativamente simples que consiga estudar o contributo que as características mecânicas e superficiais das misturas betuminosas têm na resistência ao rolamento dum pneu em contacto com a mistura. Deste modo, produziram-se três misturas que diferem nos parâmetros de rigidez e de textura: um betão betuminoso, um betão betuminoso com ligante modificado com polietileno (PEAD) e um betão betuminoso rugoso ou stone mastic asphalt (SMA). Em seguida, procedeu-se a ensaios de caracterização das misturas betuminosas, destacando-se o ensaio de mancha de areia, o ensaio de pêndulo britânico e o ensaio de módulo de rigidez. Finalmente, a resistência ao rolamento foi obtida no equipamento do ensaio de pista (wheel tracking test), onde foi instalado um multímetro com capacidade de realizar leituras da potência elétrica consumida nos ensaios. Para além dessas misturas betuminosas, foram ensaiados materiais de calibração que evidenciam os parâmetros em estudo. Analisando os resultados verificou-se que o método adotado para a leitura de consumos energéticos devido à resistência ao rolamento não revelou diferenças claras nos consumos de energia para materiais com diferente rigidez. Ao nível da textura, verificou-se que a área de contacto entre o pneu e a superfície foi o fator com mais influência nos consumos.

The environmental impacts associated to roads are starting to be considered not only according to their construction and maintenance, but also according to their use, including the impacts caused by road traffic. Governmental authorities have been struggling to reduce those environmental impacts, which include an efficient use of limited resources, namely fossil fuel-based power. This work presents a laboratory study regarding the energy consumption related to rolling resistance in the tire/pavement contact. Recently conducted studies have shown that the differences in pavement characteristics may have an influence in fuel saving. A very rough pavement is generally associated with higher fuel consumption, while the rigid pavements can save up to 2% of energy when compared to a flexible pavement. This work aims to study the contribution that mechanical and superficial characteristics of the asphalt mixtures have on the tire’s rolling resistance when in contact with the mixture by using a relatively simple laboratory procedure proposed in this work. Thus, three different mixtures with different stiffness modulus and texture patterns were produced: a asphalt concrete, a asphalt concrete with polyethylene modified binder (HDPE) and finally a stone mastic asphalt (SMA). Then, tests were carried out regarding the characterization of the asphalt mixtures, in which the sand patch test, the British pendulum test and the stiffness modulus test must be highlighted. Finally, the rolling resistance was obtained in the wheel tracking test, in which a multimeter capable of reading electric power during the tests was installed. In addition to these asphalt mixtures, calibration materials that provide evidence of this study’s parameters were also tested. When analyzing the results of the tests, it was noticed that the method used to determine rolling resistance, when reading the energy consumption, did not show clear differences for materials with different stiffness levels. Concerning the texture, it was noticed that the contact area between the tire and the surface was the most influential factor in the consumptions.