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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
COMPARAÇÃO DO TEOR DE LIGANTE DE PROJETO DETERMINADO PELA DMT E DMM DE
DIFERENTES MISTURAS ASFÁLTICAS
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
Tailene Thomas
Santa Maria, RS, Brasil
2014
1
COMPARAÇÃO DO TEOR DE LIGANTE DE PROJETO
DTERMINADO PELA DMT E DMM DE DIFERENTES
MISTURAS ASFÁLTICAS
Tailene Thomas
Trabalho de conclusão de curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal de Santa Maria
(UFSM,RS), como requisito geral para obtenção do grau de Engenheira Civil.
Orientador: Prof. Dr. Luciano Pivoto Specht
Santa Maria, RS, Brasil
2014
2
Universidade Federal de Santa Maria Centro de Tecnologia
Curso de Engenharia Civil
A Comissão Examinadora, abaixo assinada, aprova o trabalho de conclusão de curso
COMPARAÇÃO DO TEOR DE LIGANTE DE PROJETO DETERMINADO PELA DMT E DMM DE DIFERENTES MISTURAS
ASFÁTICAS
elaborado por Tailene Thomas
como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheira Civil
COMISSÃO EXAMINADORA:
_______________________________________ Prof. Dr. Luciano Pivoto Specht
(Presidente/Orientador)
_______________________________________ Prof. Dra. Tatiana Cureau Cervo
(Avaliadora, UFSM)
_______________________________________ Prof. Dr. Rinaldo J. B.Pinheiro
(Avaliador, UFSM)
3
AGRADECIMENTOS
A Deus por ter me encaminhado para profissão de engenheira que tanto amo e admiro.
Aos meus pais José Libano e Jacinta Thomas, por toda a educação, apoio, incentivo,
ajuda financeira mesmo nos momentos difíceis.
A meu irmão mais velho Eng. Civil Edson R. Thomas que me apresentou o curso de
engenharia e sempre me passou o seu conhecimento. Ao meu irmão Éverson M. Thomas pelo
cainho e afeto.
Ao meu namorado e companheiro Fábio da Rocha que esteve ao meu lado nesses
cinco anos de graduação me dando amor, carinho e incentivo. Obrigada pela compreensão dos
muitos dias que tivemos que ficar afastados em benefício dos meus estudos. Obrigada por
fazer meus dias mais felizes.
Ao meu orientador, Prof. Dr. Luciano Pivoto Specht, agradeço pela oportunidade de
realizar esta pesquisa, por ter me escolhido para ser uma de suas bolsistas, pelo conhecimento
transmitido, pela compreensão, pela paciência, pela sabedoria, pela confiança e pela atenção
em todos os momentos que foram precisos.
Ao Prof. Dr. Rinaldo J. B. Pinheiro, meu primeiro orientador do 4° ao 6° semestre, que
me deu a oportunidade da primeira bolsa de pesquisa. Aos demais professores que tive
durante essa jornada da graduação que me passaram muitos conhecimentos, e em especial a
banca examinadora pelo convívio, ensinamentos, apoio e amizade que demonstraram ao longo
da minha jornada acadêmica.
Ao GEPPASV e seus mestrandos, bolsistas e voluntários que não hesitaram em me
ajudar ao longo da pesquisa, abdicando por vezes de momentos de lazer.
Aos meus colegas, agradeço pelo companheirismo e amizade demonstrados ao longo
da nossa trajetória.
A todos os meus amigos, agradeço pelo carinho, apoio e amizade, e que mesmo alguns
não sendo da área, contribuíram com o simples fato de existirem em minha vida. “Amigos vão
e vem, mas nunca abra mão dos poucos e bons!”.
A Universidade Federal de Santa Maria e seu corpo docente pela oportunidade de
aprendizado.
4
“Tente outra coisa. Tente ver as coisas de modo diferente. Tente outra cor e se não for amor, outro tipo de gente. Tente ver além do que você já tem à sua frente”
(Engenheiros do Hawai)
5
RESUMO
Trabalho de Conclusão de Curso Curso de Engenharia Civil
Universidade Federal de Santa Maria
COMPARAÇÃO DO TEOR LIGANTE DE PROJETO DETERMINADO PELA DMT E DMM DE DIFERENTES
MISTURAS ASFÁLTICAS AUTORA: TAILENE THOMAS
ORIENTADOR: PROF. DR. LUCIANO PIVOTO SPECHT Data e local da defesa: Santa Maria, 08 de Julho de 2014
O objetivo deste trabalho é comparar o teor de ligante de projeto e efetivo de misturas
tipo concreto asfáltico calculado pela densidade máxima teórica (DMT), determinada através
da ponderação das massas específicas reais dos materiais que compõem a mistura asfáltica,
seguindo a NBR 12891, com a densidade máxima medida (DMM), determinada pelo método
Rice que segue as instruções da norma brasileira de misturas asfálticas NBR 15619. Os seis
agregados estudados são provenientes das cidades gaúchas de Itaara, Eldorado do Sul,
Constantina, Caçapava do Sul, Bagé e Santo Antônio da Patrulha. Foram realizados ensaios
de caracterização física dos componentes da mistura asfáltica, conforme as normas em
vigência. Foram realizadas 96 dosagens utilizando a metodologia Marshall. Após a moldagem
dos corpos de prova determinou-se a DMM e a DMT para cada teor de ligante, o teor de
ligante de projeto e efetivo, e a absorção de ligante pelo agregado. A maior variação
encontrada entre a DMM e a DMT foi de 1,55%. A maior diferença de teor de ligante de
projeto, determinado a partir do volume de vazios de 4,00% para a DMM e a DMT foi de
0,60%. O agregado que obteve a maior absorção de ligante e a maior diferença entre o teor de
ligante de projeto e efetivo foi a Brita Pinhal com 0,62% e 0,6%, respectivamente. Escolher
um teor de projeto do ligante asfáltico ideal é de fundamental importância na construção de
um pavimento, pois o mesmo deve garantir a segurança do usuário na estrada.
Palavras chave: Densidade Máxima Teórica. Densidade Máxima Medida. Teor de Ligante. Absorção de Ligante.
6
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Trecho da RS 344 com excesso de ligante .............................................................. 14
Figura 2 – Pavimento deteriorado em trecho da RS 344 .......................................................... 15
Figura 3 – Esquema das camadas constituintes de um pavimento ........................................... 19
Figura 4 – Constituintes de uma mistura asfáltica compactada ............................................... 24
Figura 5 – Volume considerado na determinação da densidade real de agregados e ligante asfático ...................................................................................................................................... 26
Figura 6 – Volumes e vazios considerados na determinação da DMM ................................... 27
Figura 7 – Equipamento de aplicação de vácuo para a retirada do ar dos vazios da mistura ... 28
Figura 8 – Mapa do RS com a localização da origem dos agregados ...................................... 33
Figura 9 – Composição Granulométrica – Faixa C DNIT 031/2006 - ES ............................... 35
Figura 10 – Corpos de provas preparados para serem encaminhados a estufa......................... 46
Figura 11 – Corpo de prova na estufa ...................................................................................... 46
Figura 12 – Corpo de prova sendo destorroado ........................................................................ 47
Figura 13 – Processo de calibração do frasco Kitasato – a: Colocação da água; b: secagem do exterior do Kitasato; c: Colocação do Kitasato em cima da balança e preenchimento total com água. .......................................................................................................................................... 47
Figura 14 – a: Kitasato limpo e seco sobre a balança para ser tarado; b: Pesagem da amostra dentro do Kitasato; c: Colocação de água sobre a amostra; d: amostra coberta com água ...... 48
Figura 15 – Sistema durante o processo do ensaio Rice, marcando a pressão no manômetro de 28 mmHg .................................................................................................................................. 49
Figura 16 – a: Preenchimento do Kitasato com água a 25°C após passar pela mesa agitadora; b: Secagem externa do Kitasato; c: Pesagem final do ensaio ................................................... 50
Figura 17 – Determinação do teor de ligante de projeto da mistura BBSC, a partir do volume de vazios calculado pelo DMT. ................................................................................................ 53
Figura 18 – Análise da DMT e DMM ...................................................................................... 59
Figura 19 – Diferença numérica entre DMM e DMT .............................................................. 60
Figura 20 – Teor de ligante de projeto ..................................................................................... 62
Figura 21 – Diferença entre o teor de ligante de projeto determinado pela DMM e DMT. ..... 63
Figura 22 – Relação entre o teor de ligante de projeto determinado pela DMT e DMM......... 64
Figura 23 – Absorção de água e de asfalto pelo agregado. ...................................................... 67
Figura 24 – Relação entre absorção de água e ligante pelo agregado com sua equação linear. .................................................................................................................................................. 68
Figura 25 – Teor de ligante de projeto e teor de ligante efetivo – DMT .................................. 69
Figura 26 – Teor de ligante de projeto e teor de ligante efetivo – DMM ................................. 70
7
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Nomenclaturas e siglas das misturas ...................................................................... 34
Tabela 2 – Abrasão los Angeles dos agregados ....................................................................... 36
Tabela 3 – Absorção dos agregados ......................................................................................... 37
Tabela 4 – Resultados do ensaio de sanidade dos agregados ................................................... 38
Tabela 5 – Resultados do ensaio de equivalente de areia ......................................................... 39
Tabela 6 – Resultados do ensaio índice de forma .................................................................... 40
Tabela 7 – Valores do índice de lamelaridade .......................................................................... 41
Tabela 8 – Densidade dos agregados em g/cm³. ....................................................................... 43
Tabela 9 – Propriedades do CAP 50/70.................................................................................... 44
Tabela 10 – Resultados de DMM e DMT ................................................................................ 55
Tabela 11 – Resultados de absorção de ligante pelos agregados ............................................. 65
8
LISTA DE REDUÇÕES
Sigla/Símbolo Significado/Grandeza
A Massa do Kitasato com volume completo com água
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ATR Afundamento em trilha de rodas
B Massa da amostra seca ao ar
BBSC Brita Bagé sem cal
BBCC Brita Bagé com 1,5% de Calcítica
BBCD Brita Bagé com 1,5% de Dolomítica
BCSSC Brita Caçapava sem cal
BCSCC Brita Caçapava com 1,5% de Calcítica
BCSCD Brita Caçapava com 1,5% de Dolomítica
BCSC Brita Constantina sem cal
BCCC Brita Constantina com 1,5% de Calcítica
BCCD Brita Constantina com 1,5% de Dolomítica
BESC Brita Eldorado sem cal
BECC Brita Eldorado com 1,5% de Calcítica
BECD Brita Eldorado com 1,5% de Dolomítica
BPSC Brita Pinhal sem cal
BPCC Brita Pinhal com 1,5% de Calcítica
BPCD Brita Pinhal com 1,5% de Dolomítica
BSASC Brita Santo Antônio sem cal
BSACC Brita Santo Antônio com 1,5% de Calcítica
BSACD Brita Santo Antônio com 1,5% de Dolomítica
C Massa do Kitasato contendo a amostra submersa em água
CA Concreto Asfáltico
CAP Cimento Asfáltico de Petróleo
CBUQ Concreto Betuminoso Usinado à Quente
CNT Confederação Nacional do Transporte
CP Corpo de Prova
CPA Camada Porosa de Atrito
DA Densidade Aparente do agregado
9
Dap Densidade Aparente da mistura asfática
Dcap Densidade do cap
DE Densidade Efetiva do agregado
DR Densidade Real do agregado
DENATRAN Departamento Nacional de Trânsito
DMM Densidade Máxima Medida
DMT Densidade Máxima Teórica
DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
DNER – ME Departamento Nacional de Estradas de Rodagem - Método de Ensaio
DNIT Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes
ES Espírito Santo
EA Equivalente de Areia
G Gramas
g/cm³ Gramas por centímetro cúbico
Ga Massa específica real do asfalto
Gag Massa específica real do agregado graúdo
Gam Massa específica real do agregado miúdo
Gb Densidade do ligante asfáltico
Gsb Densidade aparente da mistura dos agregados
Gse Densidade efetiva da mistura dos agregados
Gf Massa específica real do fíler
Hg Mercúrio
Kg Kilo grama
Kgf Kilo grama força
LMCC Laboratório de Materias de Construção Civil
Mm Milímetro
Ms Massa seca
Msss Massa do corpo de prova compactado na condição de superfície saturada seca
Mssssub Massa de corpo-de-prova compactado na condição de superfície saturada seca e posteriormente submerso em água
NAPA National Asphalt Pavement Association
NBR Norma Brasileira
Pb Razão entre a massa de ligante asfáltico e a massa da mistura emporcentagem
10
Pba Teor de ligante asfáltico absorvido pelo agregado em porcentagem
Pbe Teor de ligante asfáltico efetivo
RBV Relação betume-vazios
RPM Rotações por minuto
RS Rio Grande do Sul
SMA Stone MasticAsphalt
UFSM Universidade Federal de Santa Maria
UNIT Unidade de Infraestrutura Terrestre
VAM Vazios do agregado mineral
Vv Volume de vazios da mistura compactada
Vv DMM Volume de vazios determinado pela densidade máxima medida
VvDMT Volume de vazios determinado pela densidade máxima teórica
% Porcentagem
%a Porcentagem de mistura asfáltica
%Ag Porcentagem de agregado graúdo
%Am Porcentagem de agregado miúdo
%f Porcentagem de fíler
°C Graus celcius
# Diâmetro da peneira
± Mais ou menos
11
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................... 13
1.1 Objetivo .......................................................................................................................... 16
1.1.1 Objetivo geral ........................................................................................................... 16
1.1.2 Objetivos específicos................................................................................................ 16
1.2 Sistematização ............................................................................................................... 16
2 REVISÃO DA LITERATURA .................................................................. 18
2.1 Pavimento ...................................................................................................................... 18
2.2 Misturas asfálticas ........................................................................................................ 19
2.3 Dosagens de misturas pelo método Marshall ............................................................. 20
2.4 Volume de vazios e teor de ligante de projeto ............................................................ 22
2.5 Densidades das misturas asfálticas .............................................................................. 24
2.5.1 Densidade máxima teórica ....................................................................................... 25
2.5.2 Densidade máxima medida ...................................................................................... 26
2.6 Absorção de ligante ....................................................................................................... 29
3 METODOLOGIA ....................................................................................... 32
3.1 Planejamento da pesquisa ............................................................................................ 32
3.2 Materiais ........................................................................................................................ 33
3.2.1 Agregados................................................................................................................. 33
3.2.2 Ligante asfáltico ....................................................................................................... 44
3.3 Mistura asfáltica ........................................................................................................... 44
3.3.1 Densidade máxima teórica ....................................................................................... 44
3.3.2 Densidade máxima medida ...................................................................................... 45
3.3.3 Densidade aparente .................................................................................................. 51
3.3.4 Absorção de ligante pelo agregado .......................................................................... 51
12
3.3.5 Teor de ligante de projeto......................................................................................... 52
3.3.6 Teor de ligante efetivo.............................................................................................. 53
4 RESULTADOS ........................................................................................... 55
4.1 Densidades das misturas asfálticas .............................................................................. 55
4.2 Teor de ligante de projeto ............................................................................................ 61
4.3 Absorção de ligante pelo agregado e teor de ligante efetivo ..................................... 65
5 CONCLUSÕES ........................................................................................... 71
5.1 Considerações finais ..................................................................................................... 71
5.2 Sugestões de trabalhos futuros .................................................................................... 72
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................ 73
13
1 INTRODUÇÃO
Os pavimentos são estruturas de múltiplas camadas, sendo o revestimento a camada
que se destina a receber a carga dos veículos e mais diretamente a ação climática. Portanto,
essa camada deve ser tanto quanto possível impermeável e resistente aos esforços de contato
pneu-pavimento em movimento, que são variados conforme a carga e a velocidade dos
veículos. Os requisitos técnicos e de qualidade de um pavimento asfáltico serão atendidos
com um projeto adequado da estrutura do pavimento e com o projeto de dosagem da mistura
asfáltica compatível com as outras camadas escolhidas. Essa dosagem passa pela escolha
adequada de materiais, proporcionados de forma a resistirem às solicitações previstas do
tráfego e do clima (Bernucci et al.,2006).
De acordo com a pesquisa realizada em 2013 pela CNT (Confederação Nacional dos
Transportes) o estado geral das rodovias brasileiras teve uma piora no último ano. Foram
pesquisadas toda a malha federal pavimentada e as principais rodovias estaduais, num total de
96.714 km de rodovias avaliadas. Das rodovias analisadas, 63,8% apresentam alguma
deficiência no pavimento, na sinalização ou na geometria da via.
O investimento em rodovias no Brasil ainda é baixo. No ano de 2013, o governo
federal autorizou a liberação de R$ 12,7 bilhões, valor muito inferior do que a CNT estima ser
o investimento ideal que é na ordem de R$ 355,2 bilhões. Segundo dados do Denatran a frota
de veículos no RS em dezembro de 2013 era de 5,8 milhões valor bem superior aos 4,8
milhões de veículos de dezembro de 2010. Não só no RS, mas em todo o Brasil teve um
considerável crescimento da quantidade de veículo nas ruas. Com esse crescimento, as vias
existentes estão cada vez mais degradadas e apresentando defeitos graves e precoces, como
fissuras, afundamento de trilho de roda, e os investimentos feitos pelo governo não
conseguem acompanhar essa necessidade.
Devido à importância socioeconômica para o desenvolvimento sustentável do país e o
grande patrimônio público representado pelas estradas, cabe à engenharia rodoviária o grande
desafio de inovar com tecnologias e formas de gerência que reduzam o custo total do
transporte do país, garantindo a manutenção e o fornecimento de uma maior extensão de
rodovias em boas condições para os usuários (Vasconcelos, 2004).
14
A necessidade de serem feitos pavimentos mais duráveis e seguros é cada vez maior
no Brasil. Escolher um teor de projeto do ligante asfáltico ideal é de fundamental importância
na construção de um pavimento, pois o mesmo deve garantir a segurança do usuário na
estrada. A escolha do teor de ligante de projeto pode ser determinada pela DMM (densidade
máxima medida) onde a densidade é dada pela razão entre a massa do agregado e a soma dos
volumes dos agregados, vazios impermeáveis, vazios permeáveis não preenchidos com asfalto
e total de asfalto, ou pela DMT (densidade máxima teórica) onde considera os constituintes da
mistura asfáltica na proporção que ocupam dentro da mistura, porém de forma separada,
sendo assim, não se leva em conta a penetração por parte do ligante nos agregados. A escolha
de um teor de ligante acima do ideal irá reduzir o volume de vazios, causando a instabilidade
da mistura e a exsudação do ligante asfáltico, conforme a Figura 1.
Figura 1 – Trecho da RS 344 com excesso de ligante
15
Caso seja utilizando um teor de ligante abaixo do ideal haverá um aumento do volume
de vazios, tornando o pavimento excessivamente permeável e acelerando o processo de
deterioração, conforme a Figura 2.
Figura 2 – Pavimento deteriorado em trecho da RS 344
A mistura ideal deve atender aos requisitos da norma, eliminar o risco de patologias e
garantir a segurança dos usuários da via. Sendo assim, deve-se ter muito cuidado na
determinação da densidade máxima de uma mistura asfáltica e posteriormente na
determinação do teor de ligante de projeto.
16
1.1 Objetivo
1.1.1 Objetivo geral
Comparar o teor de ligante de projeto de dezoito misturas asfálticas determinado pela
densidade máxima teórica e densidade máxima medida (Método Rice) e a absorção de ligante
pelos agregados de cada mistura.
1.1.2 Objetivos específicos
O estudo deste trabalho se propõe a realizar os seguintes objetivos específicos:
- Determinar a densidade máxima teórica e densidade máxima medida das diferentes
misturas.
- A partir de um volume de vazios de 4%, encontrar, analisar e comparar os teores de
ligante de projeto.
- Calcular a absorção de ligante asfáltico pelo agregado e o teor de ligante efetivo.
1.2 Sistematização
O presente trabalho está organizado em quatro capítulos. O primeiro capítulo
apresenta a introdução ao assunto que será discutido, de forma a situar o assunto dentro da
pavimentação e salientar a importância da pesquisa para atender as necessidades crescentes do
país em relação ao transporte.
17
No segundo capítulo é apresentada a revisão da literatura acerca de todos os conceitos
e normas sobre os ensaios empregados.
O terceiro capítulo discorre sobre a metodologia aplicada ao longo da pesquisa,
explicando todas as etapas dos ensaios com os agregados e misturas asfálticas.
O capítulo quatro apresenta os resultados numéricos e gráficos encontrados ao longo
da pesquisa, comparando os resultados das DMM e DMT, dos teores de ligante de projeto e
efetivo e a absorção de ligante pelos agregados, para cada mistura asfáltica.
O quinto e último capítulo consiste nas conclusões e considerações finais acerca da
pesquisa, juntamente com sugestões para que sejam realizadas pesquisas mais avançadas no
futuro.
Para finalizar o trabalho são apresentadas as referências bibliográficas utilizadas para
consulta durante o desenvolvimento da pesquisa.
18
2 REVISÃO DA LITERATURA
2.1 Pavimento
Pavimento é definido, segundo Nóbrega (2003), como uma estrutura constituída por
um sistema em camadas, assentes sobre a terraplanagem devidamente regularizada (subleito)
e que tem as funções de resistir e distribuir ao subleito as tensões verticais geradas pela ação
do tráfego; melhorar as condições de rolamento no que se refere à comodidade e segurança
dos seus usuários e por último, resistir aos esforços horizontais que nele atuam, no sentido de
proporcionar maior durabilidade à superfície de rolamento. Em outras palavras, a
pavimentação de uma rodovia tem como objetivo tornar possível o trânsito de veículos, de
forma segura e confortável, através da construção de uma estrutura durável e econômica, em
qualquer condição climática.
Segundo Balbo (2007), Bernucci et al. (2006) e DNIT (2006) o revestimento é a
camada superior de um pavimento, conforme ilustrado na Figura 3, estando em contato direto
com os veículos, com a função de receber as cargas sem sofrer deformações, desagregação
dos componentes ou perda de compactação. Há inúmeros materiais que podem compor este
revestimento, entretanto o que possui maior representatividade no Brasil é o concreto
asfáltico, com 95% das rodovias sendo revestidas com ele.
Cada camada do pavimento desempenha certas funções, de acordo com Balbo (2007),
seja agindo individualmente ou em conjunto. O revestimento asfáltico é a camada superior
destinada a resistir diretamente às ações do tráfego e transmiti-las de forma atenuada às
camadas inferiores, impermeabilizando o pavimento e melhorando as condições de rolamento.
O Departamento Nacional de Infraestruturas de Transportes (DNIT -2006) classifica
os pavimentos rígidos como sendo aqueles em que o material que compõe o revestimento
possui uma rigidez elevada se comparada às demais camadas, absorvendo grande parte das
tensões causadas pelo carregamento aplicado. Já os semi-rígidos caracterizam-se por uma
base cimentada com algum aglutinante que possui propriedades cimentícias. Nos pavimentos
flexíveis todas as camadas sofrem deformações elásticas consideráveis à um carregamento,
distribuindo os esforços de forma equivalente por todos os materiais.
19
Figura 3 – Esquema das camadas constituintes de um pavimento
Segundo Bernucci et al. (2008), os pavimentos flexíveis, em geral associados aos
pavimentos asfálticos, são compostos por camada superficial asfáltica (revestimento), apoiada
sobre camadas de base, de sub-base e de reforço do subleito, constituídas por materiais
granulares, solos ou misturas de solos, sem adição de agentes cimentantes. Dependendo do
volume de tráfego, da capacidade de suporte do subleito, da rigidez e espessura das camadas,
e condições ambientais, uma ou mais camadas podem ser suprimidas.
2.2 Misturas asfálticas
A mistura asfáltica a quente (CBUQ) consiste na combinação de agregados
uniformemente misturados e recobertos com asfalto. O concreto asfáltico é um tipo de mistura
que deve satisfazer a requisitos rigorosos, apresentar massa densa, uniforme e de alta
qualidade (Manual de Asfalto, 1989). O projeto de misturas asfálticas, assim como o projeto
de outros materiais de engenharia, é uma questão de escolha e proporcionamento de materiais,
a fim de obter a qualidade e propriedades desejadas. O objetivo final é a determinação de uma
combinação e graduação de agregados econômica (dentro dos limites especificados) e do teor
de asfalto correspondente, de modo a obter uma mistura com as seguintes características
(Manual de Asfalto, 1989):
20
- Asfalto suficiente para assegurar um pavimento durável;
- Estabilidade suficiente que satisfaça a demanda de tráfego sem distorções ou
deslocamentos;
- Vazios em quantidade suficiente na mistura compactada total de modo a permitir a
expansão térmica do asfalto e agregado nas temperaturas de verão, contudo, em pequena
quantidade que evita efeitos danosos do ar e umidade;
- Trabalhabilidade suficiente que permita a colocação adequada da mistura sem
segregação.
Segundo Bernucci et al. (2006), na maioria dos pavimentos brasileiros usa-se
revestimento com misturas asfálticas, que se for processada de forma adequada proporciona
impermeabilidade, flexibilidade, estabilidade, durabilidade, resistência à derrapagem,
resistência à fadiga e ao trincamento térmico, de acordo com o clima e tráfego previstos em
projeto.
As misturas asfálticas podem ser misturadas a frio ou a quente, segundo Bernucci et al.
(2006) e Patriota (2004). O primeiro grupo são os pré-misturados a frio, em que se empregam
as emulsões asfálticas como ligante, já as misturas a quente distinguem-se em diversos tipos
de acordo com a granulometria empregada, teor de ligante, percentagem de vazios e função
que desempenhará na estrutura do pavimento. Estas podem ser designadas como Concreto
Asfáltico (CA), também chamado de Concreto Betuminoso Usinado à Quente (CBUQ),
Camada Porosa de Atrito (CPA) e Stone Mastic Asphalt (SMA).
2.3 Dosagens de misturas pelo método Marshall
A dosagem de uma mistura asfáltica constitui um processo de formulação no qual se
busca uma granulometria de agregados com naturezas específicas juntamente com a adição de
CAP, de forma que, após a mistura à temperatura adequada e subsequente compactação,
formem um material que ofereça condições mecânicas adequadas para suportar cargas que
solicitam a um dado pavimento, e cujo material não apresente deterioração precoce quando
submetido às variações climáticas e de tráfego (Balbo, 2007).
21
Durante a evolução dos procedimentos de dosagem, segundo Bernucci et al. (2006),
diversas formas de compactação de amostras vêm sendo desenvolvidas, variando desde a
forma dos corpos de prova (CP) até o método de compactação, que pode ser realizada através
de amassamento, vibração, impacto e rolagem. O teor de projeto de ligante asfáltico varia de
acordo com o método de dosagem empregado, e é função de parâmetros como energia de
compactação, tipo de mistura, temperatura a qual o pavimento estará submetido, entre outros.
Segundo Bernucci et al. (2006), o método de dosagem mais utilizado no Brasil, foi
desenvolvido na década de 40 por Bruce Marshall durante a 2ª Guerra Mundial, de forma a
descobrir uma proporção ligante-agregado que resistisse às cargas de roda e pressão de pneus
das aeronaves militares. Originalmente o método utilizava compactação de 25 golpes com o
soquete Proctor, seguido de aplicação de uma carga estática de 5000 libras (2268kgf) durante
dois minutos, visando nivelar a superfície do corpo de prova (CP), pois o soquete tinha um
diâmetro menor que o molde. Com o passar do tempo verificou-se que o pavimento dosado
com o método apresentava exsudação devido a pós compactação causada pelo tráfego. Com
base nisso houve estudos que modificaram o método, que passou a utilizar peso de 10 libras
(4,54kgf), 50 golpes e diâmetro de 3 7/8”.
Este método considera os seguintes parâmetros (Bertollo, 2002, apud Patriota, 2004,
pg. 25):
- Granulometria: a granulometria adotada deve ter a densidade máxima possível para
garantir a máxima estabilidade;
- Densidade aparente da mistura: calculada com os corpos de prova da mistura
compactada;
- Densidade máxima teórica da mistura: densidade da mistura supostamente sem
vazios;
- Percentagem de vazios da mistura compactada (Vv): volume de ar existente entre
cada partícula de agregado recoberto com CAP na mistura compactada em relação ao volume
total do corpo de prova;
- Percentagem de vazios do agregado mineral (VAM): porcentagem do volume de
espaço intergranular de uma mistura asfáltica compactada, que inclui o volume de ar e de
asfalto, em relação ao volume total do corpo de prova;
- Relação betume-vazios (RBV): porcentagem de VAM que é preenchido com CAP;
22
- Estabilidade: máxima carga sob a qual o corpo de prova é submetido até romper,
estando sob compressão radial semi confinada;
- Fluência: deformação total do corpo de prova após romper durante o ensaio de
estabilidade.
O método de dosagem Marshall ainda é o mais utilizado no país, tendo a norma DNER
043/95 estabelecendo como deve ser realizado seu procedimento. A norma indica que para
que sejam determinado o teor ótimo de ligante de uma certa mistura é necessário determinar a
estabilidade e a fluência da mistura. A Estabilidade Marshall é definida como a “resistência
máxima à compressão radial, apresentada pelo corpo de prova, quando moldado e ensaiado”,
enquanto que a Fluência Marshall é a “deformação total apresentada pelo corpo-de-prova,
desde a aplicação da carga inicial nula até a aplicação da carga máxima, expressa em décimos
de milímetros”.
2.4 Volume de vazios e teor de ligante de projeto
Segundo Soares et al. (2000), a dosagem de uma mistura asfáltica tipo concreto
betuminoso usinado à quente (CBUQ) tem consistido até hoje na escolha, através de
procedimentos experimentais, de um teor dito “ótimo” de ligante, embora a definição do que
vem a ser um teor ótimo não seja simples. É possível que este termo tenha sido escolhido por
analogia ao teor ótimo de umidade de um solo, que, para uma determinada energia, é função
somente da massa específica. Porém no caso das misturas asfálticas, são vários os aspectos a
serem considerados, e o teor "ótimo" varia conforme o critério de avaliação.
A determinação do teor ótimo, denominado teor de projeto, de CAP em misturas
asfálticas é convencionalmente realizada no Brasil através do método de dosagem Marshall
do DNER-ME 043/64. Neste método, são moldados cinco grupos de três corpos de prova com
diferentes teores de ligante. A experiência do projetista pode sugerir um teor de CAP para o
primeiro grupo de três corpos de prova com base na faixa granulométrica considerada. Os
outros quatro teores são determinados com incrementos de 0,5% e 1,0% a partir do primeiro
teor.
23
Mesmo utilizando o procedimento Marshall para dosagem, existem diferentes métodos
de escolha do teor ótimo, sendo que todos utilizam o volume de vazios da mistura para a sua
determinação.
O volume de vazios (Vv) é a propriedade volumétrica mais importante do concreto
asfáltico. Sempre são necessários vazios de ar dentro da mistura compactada para permitir a
expansão térmica dos ligantes e suportar a leve compactação causada pelo tráfego. Volumes
de vazios muito baixos (menores que 3%) comprometem o desempenho das misturas quanto
ao ATR (Afundamento em Trilha de Rodas) e muito altos (maiores que 8%) comprometem a
durabilidade (Instituto do Asfalto, 1998).
A escolha da metodologia Marshall nos da a opção de diferentes métodos de escolha
do teor de ligante de projeto para os mesmos procedimentos de caracterização:
- Tomando como base somente o Vv. O teor de projeto é escolhido como aquele
correpondente a um Vv de 4%, ou o Vv correspondente à média das especificações (NAPA,
1982);
- Baseado na estabilidade Marshall, peso específico e Vv. Neste caso, o teor de projeto
é uma média de três teores, correspondentes aos teores associados à máxima estabilidade, ao
peso específico máximo da amostra compactada e a um Vv de 4% (ou média das
especificações) (Roberts et al., 1996).
- Tomando como base um valor selecionado a partir dos teores obtidos para atender
aos limites de Vv e RBV. Este método era adotada pelo 3° Unidade de Infraestrutura Terrestre
(UNIT) / Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT).
Nas pesquisas de Castelo Branco (2004), Marques (2004) e Vasconcelos e Soares
(2005) encontrou-se diferenças consideráveis nos valores de teor de ligante de projeto de
misturas asfálticas utilizando os dois métodos estudados. Para Castelo Branco (2004) a
diferença de teor de ligante chegou a 0,6% para uma dada mistura, já para Marques (2004) a
maior diferença foi de 0,80% de teor de ligante de projeto e para Vasconcelos e Soares (2005)
foi de 0,3% para os dois métodos de determinação de densidade máxima estudada nessa
pesquisa.Verificou-se também que as maiores diferenças foram para agregados de maior
absorção.
24
2.5 Densidades das misturas asfálticas
Segundo Vasconcelos (2004), a densidade máxima teórica (DMT) é um dos
parâmetros de grande relevância na determinação do teor de projeto das misturas asfálticas,
visto que no Brasil o teor de projeto é geralmente baseado em parâmetros volumétricos.
Apesar de existir uma definição já estabelecida de DMT, conforme mencionado por Roberts
et al. (1996), existem diferentes procedimentos para o cálculo e/ou determinação desse
parâmetro.
Um dos procedimentos é através da ponderação das densidades reais dos materiais
constituintes da mistura (DMT - NBR 12891), e o outro através da aplicação de vácuo (NBR
15619), que aqui foi denominada de densidade máxima medida (DMM).
A Figura 4 apresenta com detalhes os parâmetros físicos da mistura asfáltica que serão
utilizados para o cálculo das massas específicas, aparente e efetiva, dos vazios de ar e do teor
de asfalto absorvido em uma mistura asfáltica compactada.
Figura 4 – Constituintes de uma mistura asfáltica compactada
Fonte: Asphalt Institute, 1995.
25
2.5.1 Densidade máxima teórica
A determinação da DMT é realizada através de uma ponderação das massas
específicas reais dos materiais que compõem a mistura asfáltica, segundo a NBR 12891. A
partir dos dados das massas específicas reais de todos os materiais e suas respectivas
proporções, faz-se uma ponderação para a determinação da DMT da mistura para os
diferentes percentuais de ligante (Bernucci et al., 2006). O ensaio de densidade nesses
agregados é feito segundo o DNER: para agregado graúdo - DNER- ME 81/98 e para
agregado miúdo - DNER-ME 84/95. A equação abaixo apresenta a fórmula adotada para o
cálculo da DMT.
)f
G
%f
AmG
%Am
AgG
%Ag
aG
%a(
100 =DMT
+++
(1)
Fonte: NBR 12891.
Onde:
DMT = densidade máxima teórica (g/cm³);
%a = porcentagem de asfalto;
%Ag, %Am, %f = porcentagem de agregado graúdo, agregado miúdo, fíler (cal)
respectivamente, expressas em relação à massa total da mistura asfáltica.
Ga, Gag, Gam, Gf = massas específicas reais do asfalto, do agregado graúdo, do
agregado miúdo e do fíler (cal) respectivamente. As massas específicas reais do asfalto e do
agregado miúdo foram determinadas pelo picnômetro. Já as do agregado graúdo e do fíler
(cal) foram através do cesto metálico e do Frasco de Le Chatelier.
A densidade real dos agregados é numericamente igual a razão entre a massa da parte
sólida e a soma do volume de agregados e vazios impermeáveis, conforme ilustrado na Figura
5. A densidade do ligante asfáltico considera apenas o volume da parte sólida (DNER
193/96).
Figura 5 – Volume considerado na determinação da densidade real de agregados e liganteasfático
Fonte: Bernucci et al.,2006
2.5.2 Densidade máxima m
Segundo Bernucci et al
soma dos volumes dos agregados, vazios impermeáveis, vazios permeáveis não preenchidos
com asfalto e total de asfalto, conforme a Figura
Conforme a NBR 15619, a DMM da mistura asfáltica deve ser a média de no mínimo
três determinações que não divirjam ± 0,02 da média. A diferença entre dois ensaios
sucessivos, obtidos pelo mesmo operador, com a mesma aparelhagem, sob condições
constantes de operação e em amostras de materiais idênticos, com a execução correta e
normal deste método, pode exce
Para a densidade máxima medida
instruções da norma brasileira de misturas asfálticas
desse método é a obtenção da densidade da mistu
. A densidade do ligante asfáltico considera apenas o volume da parte sólida (DNER
Volume considerado na determinação da densidade real de agregados e ligante
2006.
Densidade máxima medida
et al (2006) a DMM é dada pela razão entre a massa do
soma dos volumes dos agregados, vazios impermeáveis, vazios permeáveis não preenchidos
com asfalto e total de asfalto, conforme a Figura 6.
Conforme a NBR 15619, a DMM da mistura asfáltica deve ser a média de no mínimo
ão divirjam ± 0,02 da média. A diferença entre dois ensaios
sucessivos, obtidos pelo mesmo operador, com a mesma aparelhagem, sob condições
constantes de operação e em amostras de materiais idênticos, com a execução correta e
normal deste método, pode exceder o valor de 0,023 somente em um caso em 20.
Para a densidade máxima medida (DMM), determinada pelo método Rice, segue as
instruções da norma brasileira de misturas asfálticas NBR 15619. Uma grande vantagem
é a obtenção da densidade da mistura asfáltica sem a necessidade da obtenção
26
. A densidade do ligante asfáltico considera apenas o volume da parte sólida (DNER-ME
Volume considerado na determinação da densidade real de agregados e ligante
) a DMM é dada pela razão entre a massa do agregado e a
soma dos volumes dos agregados, vazios impermeáveis, vazios permeáveis não preenchidos
Conforme a NBR 15619, a DMM da mistura asfáltica deve ser a média de no mínimo
ão divirjam ± 0,02 da média. A diferença entre dois ensaios
sucessivos, obtidos pelo mesmo operador, com a mesma aparelhagem, sob condições
constantes de operação e em amostras de materiais idênticos, com a execução correta e
der o valor de 0,023 somente em um caso em 20.
(DMM), determinada pelo método Rice, segue as
NBR 15619. Uma grande vantagem
ra asfáltica sem a necessidade da obtenção
27
das densidades dos seus constituintes separadamente, além de já considerar a absorção de
ligante pelos agregados (Bernucci et al., 2006).
Figura 6 – Volumes e vazios considerados na determinação da DMM
Fonte: Bernucci et al.,2006.
A DMM é determinada através de um equipamento utilizando uma bomba de vácuo
conforme ilustrado na Figura 7.
28
Figura 7 – Equipamento de aplicação de vácuo para a retirada do ar dos vazios da mistura
Após a aplicação de vácuo na mistura asfáltica, determina-se a DMM da mistura
através da equação (2).
99707,0)(B
B =DMM x
CA −+ (2)
Onde:
DMM: densidade máxima medida, expressa em gramas por centímetros cúbicos
(g/cm³);
A: massa do Kitasato com volume completo com água, expresso em gramas (g);
B: massa da amostra seca ao ar, expressa em gramas (g);
C: massa do recipiente contendo a amostra submersa em água, expressa em gramas
(g);
Nota: a constante 0,99707 refere-se a densidade da água a 25°C expressa em gramas
por centímetro cúbico (g/cm³).
29
2.5.3 Densidade aparente
Além da obtenção da DMT e da DMM, deve-se determinar também a densidade
aparente (Dap) das amostras compactadas conforme equação (3), para a determinação do
volume de vazios:
)Mimersa (Ms
Ms Dap
+
=
(10)
Onde:
Dap = densidade aparente da mistura asfáltica (g/cm³)
Ms = massa do corpo de prova ao ar, g.
Mimersa = massa de corpo de prova imerso em água, g;
2.6 Absorção de ligante
Quando a absorção de ligante pelo agregado ocorrer em pequena porcentagem, esta
absorção pode influenciar positivamente quando levado em consideração a adesividade, pois
há uma melhora no intertravamento da mistura. Caso contrário, ou seja, quando o agregado
absorve muito ligante, haverá uma diminuição da espessura de ligante sobre os agregados,
tornando a mistura asfáltica mais frágil às ações nocivas da água. As principais propriedades
dos agregados em relação ao processo da absorção são a porosidade, a distribuição do
tamanho dos poros e a composição química e mineral do agregado segundo LEE et al. (1990
apud GOUVEIA.L.T et al, 2004).
Pode haver uma alteração na composição dos asfaltos devido à absorção seletiva, que
causa modificações no asfalto absorvido e no não absorvido (ou efetivo). Alguns
componentes do asfalto podem penetrar nos poros de forma diferenciada, dependendo do
30
tamanho do poro. Por exemplo, grandes moléculas, como as dos asfaltenos, ficam
concentradas no filme de asfalto efetivo, enquanto moléculas menores, como as dos maltenos,
são preferencialmente absorvidas dentro do poro. Portanto, o filme de asfalto que cobre o
agregado pode ter suas propriedades reológicas, físicas, químicas e de envelhecimento
diferentes das do asfalto original adicionado à mistura, LEE et al. (1990 apud GOUVEIA.L.T
et al, 2004).
A absorção de ligante pelos agregados, segundo o 1º Projeto de Norma 34:000.01-047
(2013), determina-se através da equação (4):
)Gse x (Gsb
Gb x Gsb) - (Gse x 100 Pba = (4)
Onde:
Pba = Teor de ligante asfáltico absorvido pelo agregado em porcentagem
Gse = Densidade efetiva da mistura dos agregados
Gsb = Densidade aparente da mistura dos agregados
Gb = Densidade do ligante asfáltico
Pb = Razão entre a massa de ligante asfáltico e a massa da mistura em porcentagem.
Já para o teor de ligante asfáltico efetivo na mistura asfáltica (Pbe) utiliza-se a equação
(5):
100
Pb) - (100 x Pba PbPbe −= (5)
Onde:
31
Pb = Razão entre a massa de ligante asfáltico e a massa da mistura asfáltica em
porcentagem.
Pba = Razão entre a massa de ligante asfáltico absorvido e a massa de agregado em
porcentagem.
32
3 METODOLOGIA
3.1 Planejamento da pesquisa
O presente trabalho foi realizado através de três etapas:
- Inicialmente houve uma pesquisa onde foram coletados dados e especificações
referentes a projetos asfálticos, bem como informações referentes aos demais temas
envolvidos na pesquisa;
- Em seguida teve início a etapa de laboratório, onde foram feitos ensaios de
caracterização dos agregados e ligante e em seguida foram moldados 288 corpos de prova que
passaram por ensaios de Rice
- Após, com os dados obtidos nos ensaios, foram determinadas as densidades máxima
teórica e máxima medida, e a determinação do teor de ligante de projeto e efetiva de cada
método e a absorção de ligante pelos agregados.
Todas as pesquisas e procedimentos foram realizados de acordo com as especificações
do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT) e normas brasileiras. Os
experimentos foram realizados no Laboratório de Materiais de Construção Civil (LMCC) da
Universidade Federal de Santa Maria (UFSM).
A partir dos resultados encontrados e de sua análise, foram gerados gráficos e tabelas
que serão apresentados neste trabalho.
33
3.2 Materiais
3.2.1 Agregados
Foram utilizadas na dosagem Marshall seis tipos de agregados provenientes de
diferentes regiões do estado do Rio Grande do Sul como pode ser observado na Figura 8. Os
agregados são provenientes das cidades gaúchas de Bagé, Caçapava do Sul, Constantina,
Eldorado do Sul, Itaara e Santo Antônio da Patrulha e foram denominados sucessivamente
como Brita Bagé, Brita Caçapava, Brita Constantina, Brita Eldorado, Brita Pinhal e Brita
Santo Antônio.
Figura 8 – Mapa do RS com a localização da origem dos agregados
34
Os agregados utilizados possuem as seguintes origens geológicas:
- Itaara: rocha vulcânica ácida
- Eldorado do Sul: rocha granítica (granito)
- Caçapava do Sul: rocha metamórfica (mármore)
- Bagé: rocha vulcânica (diabásio / basalto)
- Santo Antônio da Patrulha: rocha vulcânica
- Constantina: rocha vulcânica (micro gabro/ diabásio)
Além da mistura asfáltica utilizando somente os agregados provenientes dessas
regiões, foram também realizadas outras misturas com esses agregados substituindo 1,5% de
material fino por 1,5% de cal do tipo calcítica ou do tipo dolomítica. A nomenclatura e siglas
das misturas são apresentadas na Tabela 1.
Tabela 1 – Nomenclaturas e siglas das misturas
Origem Agregado Nomenclatura Mistura Sigla
Bagé (RS) Brita Bagé Brita Bagé sem cal BBSC
Brita Bagé com 1,5% de Calcítica BBCC
Brita Bagé com 1,5% de Dolomítica BBCD
Caçapava do Sul (RS) Brita Caçapava
Brita Caçapava sem cal BCSSC
Brita Caçapava com 1,5% de Calcítica BCSCC
Brita Caçapava com 1,5% de Dolomítica BCSCD
Constantina (RS) Brita Constantina
Brita Constantina sem cal BCSC
Brita Constantina com 1,5% de Calcítica BCCC
Brita Constantina com 1,5% de Dolomítica BCCD
Eldorado do Sul (RS) Brita Eldorado
Brita Eldorado sem cal BESC
Brita Eldorado com 1,5% de Calcítica BECC
Brita Eldorado com 1,5% de Dolomítica BECD
Itaara (RS) Brita Pinhal Brita Pinhal sem cal BPSC
Brita Pinhal com 1,5% de Calcítica BPCC
Brita Pinhal com 1,5% de Dolomítica BPCD
Santo Antônio da Patrulha (RS)
Brita Santo Antônio
Brita Santo Antônio sem cal BSASC
Brita Santo Antônio com 1,5% de Calcítica BSACC
Brita Santo Antônio com 1,5% de Dolomítica BSACD
35
Nos gráficos para apresentação dos resultados da pesquisa foram utilizados as siglas
apresentadas na Tabela 1 para a melhor apresentação visual.
3.2.1.1 Granulometria
Primeiramente foi realizado o ensaio de granulometria dos agregados seguindo as
especificações da Norma DNER 083/98. A partir de duas amostras foi executado o ensaio de
granulometria utilizando as peneiras #3/4, #1/2, #3/8, #4, #10, #40, #80 e #200, calculando a
média para cada valor encontrado.
As granulometrias dos agregados foram ajustadas para que a granulometria ficasse
exatamente no centro da Faixa C do DNIT (2006), conforme Figura 9.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
1000
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,1 1 10
Por
cent
agem
Ret
ida
(%)
Por
cent
agem
Pas
sant
e (%
)
Diâmetro dos Grãos (mm)
Limites
Faixa Trabalho
Centro faixa
Composição
200 80 40 10 4Peneiras 3/4"3/8" 1/2"
Figura 9 – Composição Granulométrica – Faixa C DNIT 031/2006 - ES
36
3.2.1.2 Abrasão los Angeles
Através do ensaio de Abrasão Los Angeles, determinou-se a porcentagem de desgaste
sofrido pelo agregado após ser submetido à rotações em uma velocidade de 30 rpm,
juntamente com uma carga abrasiva.Este desgaste é medido através da porcentagem, em peso,
de material que passa pela malha da peneira n°12. O ensaio seguiu a norma do DNER-ME
035/98.
De acordo como apresentado, os agregados foram ajustados dentro da faixa ‘C’,
portanto, foi utilizada uma amostra de, aproximadamente, 5kg que, juntamente com uma
carga abrasiva de 11 esferas metálicas, foi submetida à 500 rotações do tambor. Após
realizado o ensaio foi feito o peneiramento e a pesagem do material, obtendo as perdas por
abrasão conforma Tabela 2.
Tabela 2 – Abrasão los Angeles dos agregados
Agregado Desgaste ou Perda à Abrasão (%)
Agregado Graúdo Agregado Miúdo Brita Bagé 26,79 -
Brita Caçapava 14,79 - Brita Constantina 16,87 -
Brita Eldorado 21,3 28,53
Brita Pinhal 10,67 14,41 Brita Santo Antônio 9,88 -
Segundo especificações do DNIT e do DAER, o limite máximo quanto à abrasão para
a utilização do agregado em misturas asfálticas é de 50 e 40%, respectivamente. Para os
agregados estudados, todos se enquadram dentro do limite especificado.
37
3.2.1.3 Absorção
Segundo a Norma DNER-ME195/97, o ensaio de absorção determina a porcentagem
de aumento de massa do agregado quando este está com seus poros preenchidos de água. A
absorção é de fundamental importância para as misturas asfálticas, pois quanto maior a
absorção do agregado, maior a quantidade de ligante absorvido, e consequentemente, maior
será o teor de ligante da mistura para torná-la a condição “ótima”.
Para a realização do ensaio, basta submergir uma amostra de agregado na água por um
período aproximado de 24h, retirando-a em seguida e secando os agregados superficialmente
com um pano, de forma a obter a massa da amostra saturada com superfície seca. Em seguida
a amostra é seca em estufa até sua massa estar estabilizada, de forma a obter a massa do
agregado seco. Com estas duas medidas pode-se calcular a porcentagem de absorção do
agregado.
Para os agregados utilizados nessa pesquisa os resultados de absorção seguem na
Tabela 3.
Tabela 3 – Absorção dos agregados
Agregado Absorção (%) Brita Bagé 1,499
Brita Caçapava 0,616 Brita Constantina 1,717
Brita Eldorado 0,448 Brita Pinhal 2,774
Brita Santo Antônio 1,599
Segundo apresentado na Tabela 3, o agregado Brita Pinhal é o que apresenta a maior
absorção, acima de 2%, e os agregados Brita Caçapava e Eldorado são os de menores
absorções, abaixo de 1%.
38
3.2.1.4 Sanidade
Este ensaio determina a resistência à desintegração dos agregados submetidos à ação
do tempo, que é simulada através de cinco ciclos de imersão da amostra em solução de sulfato
de sódio durante 19h, seguidos de secagem em estufa. O ensaio é regulamentado pela DNER-
ME 89/94.
Para os agregados estudados segue a Tabela 4 com os resultados encontrados para o
ensaio de sanidade.
Tabela 4 – Resultados do ensaio de sanidade dos agregados
Agregado Sanidade (%)
Agregado Graúdo Agregado Miúdo
Brita Bagé 19,34 -
Brita Caçapava 4,32 -
Brita Constantina 1,22 -
Brita Eldorado 0,636 -
Brita Pinhal 1,521 -
Brita Santo Antônio 3,47 -
Segundo as especificações do DNIT e DAER, o limite máximo quanto à sanidade para
a utilização do agregado em misturas asfálticas é de 12 e 10%, respectivamente. Para os
agregados estudados, com exceção do agregado Brita Bagé, todos se enquadram dentro do
limite especificado.
39
3.2.1.5 Equivalente de areia
O ensaio equivalente de areia (EA) segue a norma DNER-ME 54/97. Através do
ensaio é possível determinar a proporção relativa de materiais como argila ou pó em
determinada amostra de agregados miúdos. Segundo a norma, equivalente de areia é a relação
volumétrica que corresponde à razão entre a altura do nível superior de areia e a altura do
nível superior da suspensão argilosa de uma determinada quantidade de solo ou de agregado
miúdo.
Utilizou-se aproximadamente 110g de material passante na peneira de 4,8 mm, que
passou pelos processos de agitação e repouso de maneira que as partículas de argila ou pó
desloquem-se para cima da amostra. Os valores encontrados para os diferentes agregados
encontram-se na Tabela 5.
Tabela 5 – Resultados do ensaio de equivalente de areia
Agregado Miúdo Equivalente de Areia (%)
Brita Bagé 62,23
Brita Caçapava 75,53
Brita Constantina 69,93
Brita Eldorado 66,13
Brita Pinhal 67,18
Brita Santo Antônio 62,08
Quando levado em consideração o equivalente de areia dos agregados, todos ficam
acima do limite mínimo especificado pela DNIT e DAER, que é de 55 e 50%,
respectivamente, para concretos asfálticos.
40
3.2.1.6 Índice de forma
É o índice que permite avaliar a qualidade do agregado graúdo em relação à forma dos
grãos. A forma das partículas tem influência na trabalhabilidade e resistência ao cisalhamento
das misturas asfálticas, alterando também a energia de compactação necessária para alcançar a
densidade pretendida. Quanto mais irregular e/ou angular for o agregado melhor é o seu
intertravamento quando compactado, e quanto mais cúbico forem as partículas há um
aumento desse índice, Bernucci et al. (2006).
Para a realização do ensaio fez-se o uso de um paquímetro e uma amostra de
aproximadamente 200 pedras, onde foram medidos o seu comprimento (maior dimensão) e a
sua espessura (menor dimensão). Através dessas medidas calculou-se a média da divisão entre
o comprimento e espessura da pedra. Para os agregados estudados, foram encontrados os
valores conforme a Tabela 6.
Tabela 6 – Resultados do ensaio índice de forma
Agregado Graúdo Agregado Graúdo Agregado Miúdo
Brita Bagé 2,51 -
Brita Caçapava 2,54 -
Brita Constantina 2,01 -
Brita Eldorado 1,01 1,420
Brita Pinhal 0,99 1,360
Brita Santo Antônio 2,19 -
Todos os agregados estudados apresentam índice de forma acima de 0,5, que é o limite
mínimo para a utilização do agregado para concretos asfálticos.
41
3.2.1.7 Lamelaridade
O ensaio da lamelaridade segue as orientações da norma DAER/RS-EL 108/01, que
possui o objetivo de analisar o quão lamelar o agregado é, através de uma placa onde se passa
uma amostra pelas aberturas desta, de acordo com a granulometria do material. A análise é
feita através da pesagem da amostra total e da quantidade de material passante pela abertura
da placa, obtendo um resultado através da análise feita pela porcentagem de material passante
em conjunto com a granulometria.
Segundo Soares et al. (2009) a utilização de agregados com formas planas e/ou
alongadas em misturas asfálticas pode causar vários problemas, dentre eles a quebra de
agregados durante a compactação e a diminuição da trabalhabilidade da mistura.
Após o ensaio e a análise dos valores, os resultados encontrados são apresentados na
Tabela 7.
Tabela 7 – Valores do índice de lamelaridade
Agregado Graúdo Agregado Graúdo Agregado Miúdo
Brita Bagé 13,00 -
Brita Caçapava 14,70 -
Brita Constantina 7,20 -
Brita Eldorado 20,50 13,30
Brita Pinhal 7,20 14,60
Brita Santo Antônio 11,30 -
Os maiores valores de lamelaridade são para os agregados Brita Eldorado e Caçapava.
Segundo especificação do DAER o valor máximo da lamelaridade é de 50, portanto, todos os
agregados se enquadram dentro desse limite para a utilização do mesmo em concretos
asfálticos.
42
3.2.1.8 Massa específica
Há várias designações para massa específica dos materiais, sendo a mais comum a
relação entre massa e volume de determinada amostra de agregados. Algumas das
denominações são massa específica real e massa específica aparente, ou densidade real (DR) e
densidade aparente (DA).
A DR é definida através da relação entre a massa seca do agregado e o volume real,
desconsiderando o volume de qualquer poro da sua superfície, que são preenchidos com água
após 24h. A DA é determinada quando se considera apenas a sua forma aparente, sem
desconsiderar os vazios. É definida pela relação entre a massa seca e o volume aparente do
agregado, sendo este o volume sólido do agregado mais o volume de seus poros preenchidos
com águana condição de superfície saturada seca.
O ensaio da massa específica real do agregado graúdo foi realizada utilizando o cesto
metálico, seguindo-se a norma DNER-ME 081/98.Já para o agregado miúdo as densidades
foram determinadas através do picnômetro, seguindo as orientações da norma DNER 084/95,
onde apresenta que as amostras devem passar por fervura durante 15min em um picnômetro
com água para expulsar o ar existente, sendo completado com água e pesado em seguida.
Após isto, deve-se resfriar até uma temperatura de, aproximadamente, 25°C quando,
novamente, é completado com água até a marca indicada e pesado. Para a determinação da
máxima específica real do fíler (cal) foi utilizado a Frasco de Le Chatelier, seguindo as
orientações da norma DNER 085/94.
Após a realização dos ensaios foram calculadas as densidades efetivas (DE) do
material graúdo e miúdo. Para agregados com absorção de água até 1%, considerou-se a
seguinte relação, Equação 6, segundo Bernucci et al. (2006).
2
DR DA DE
+=
(6)
Já para agregados com absorção de água maior que 1% considerou-se a Equação 7,
43
conforme Bernucci et al. (2006).
3
DR 2xDA DE
+= (7)
Outros autores utilizam limites diferentes de absorção para o cálculo da densidade
efetiva. O DAER utiliza a equação 6, para absorção até 2%; considera 25% da DR e 75% da
DA para absorção de 2 a 3%; para agregados acima de 3% despreza a densidade real e
considera a densidade aparente sendo igual a densidade efetiva.
Após os cálculos seguindo as equações 6 e 7 apresentadas, considerando a absorção de
cada agregado, foram encontrados os resultados das densidades (g/cm³) conforme a Tabela 8.
Tabela 8 – Densidade dos agregados em g/cm³.
Agregado Absorção Agregado (%)
Sigla Graúdo Miúdo Mistura Mineral DR DA DE DR DR DA DE
Brita Bagé 1,499 BBSC 2,748 2,640 2,676 2,745 2,747 2,677 2,700 BBCC 2,748 2,640 2,676 2,735 2,743 2,673 2,697 BBCD 2,748 2,640 2,676 2,741 2,745 2,675 2,699
Brita Caçapava
0,616 BCSSC 2,837 2,788 2,813 2,765 2,811 2,780 2,795 BCSCC 2,837 2,788 2,813 2,756 2,807 2,776 2,792 BCSCD 2,837 2,788 2,813 2,761 2,809 2,778 2,794
Brita Constantina
1,717 BCSC 2,995 2,848 2,897 2,965 2,984 2,889 2,921 BCCC 2,995 2,848 2,897 2,950 2,979 2,884 2,916 BCCD 2,995 2,848 2,897 2,955 2,981 2,886 2,918
Brita Eldorado
0,448 BESC 2,633 2,602 2,617 2,501 2,584 2,565 2,574 BECC 2,633 2,602 2,617 2,497 2,582 2,563 2,573 BECD 2,633 2,602 2,617 2,505 2,585 2,566 2,576
Brita Pinhal
2,774 BPSC 2,658 2,476 2,537 2,509 2,602 2,488 2,527 BPCC 2,658 2,476 2,537 2,505 2,601 2,486 2,525 BPCD 2,658 2,476 2,537 2,513 2,604 2,489 2,528
Brita Santo Antônio
1,599 BSASC 2,824 2,705 2,745 2,793 2,813 2,736 2,762
BSACC 2,824 2,705 2,745 2,782 2,809 2,732 2,758 BSACD 2,824 2,705 2,745 2,788 2,811 2,734 2,760
44
3.2.2 Ligante asfáltico
Para esta pesquisa foi utilizado o ligante asfáltico mais comumente utilizado no país,
sem adição de polímeros, o CAP 50/70, cujas propriedades foram retiradas dos dados
fornecidos pelo fabricante e são apresentadas na Tabela 9.
Tabela 9 – Propriedades do CAP 50/70
Ensaio Método Umidade Limites Resultados Penetração a 25°C , 5s, 100g NBR - 6576 0,1 mm 50,0 - 70,0 62
Ponto de Amolecimento NBR - 6560 °C 46 - (-) 47,8 Ponto de Fulgor NBR - 11341 °C 235,0 - (-) >236,0
Visc. Brookfield a 135°C, SP21, 20RPM NBR - 15184 Cp 274 - 3000,0 317,5
Visc. Brookfield a 150°C, SP21, 50RPM NBR - 15185 Cp 112 - 2000,0 158,5 Visc. Brookfield a 177°C, SP21, 100RPM NBR - 15186 Cp 57 - 285 59,5
Densidade relativa à 20/4°C NBR - 6296 Anotar - 1,005
Fonte: Betunel, 2013.
3.3 Mistura asfáltica
3.3.1 Densidade máxima teórica
A partir das densidades dos agregados e do CAP e as suas respectivas porcentagens na
mistura asfáltica, a densidade máxima teórica (DMT) foi calculada de acordo com a norma
brasileira NBR 12891 (ABNT, 1993), Equação 8:
45
)f
G
%f
AmG
%Am
AgG
%Ag
aG
%a(
100 =DMT
+++
(8)
Fonte: NBR 12891
Onde:
DMT = densidade máxima teórica (g/cm³);
%a = porcentagem de asfalto;
%Ag, %Am, %f = porcentagem de agregado graúdo, agregado miúdo, fíler(cal)
respectivamente, expressas em relação à massa total da mistura asfáltica.
Ga, Gag, Gam, Gf = massas específicas reais do asfalto, do agregado graúdo, do
agregado miúdo, do fíler (cal) respectivamente. As massas específicas reais do asfalto e do
agregado miúdo foram determinadas pelo picnômetro. Já as do agregado graúdo e do fíler
(cal) foram através do cesto metálico e do Frasco de Le Chatelier.
3.3.2 Densidade máxima medida
A densidade máxima medida (DMM) foi determinada de acordo com a norma brasileira
NBR 15619, com a exceção que a norma seria para misturas não compactadas e para o ensaio
foram utilizadas amostras compactadas.
Primeiramente colaram-se os corpos de prova em uma bandeja, Figura 10, e em seguida
levados para a estufa na temperatura de compactação por duas horas previamente ao ensaio,
Figura 11, sempre com o corpo de prova identificado com seu respectivo número de
moldagem.
46
Figura 10 – Corpos de provas preparados para serem encaminhados a estufa
Figura 11 – Corpo de prova na estufa
A amostra consistindo em mistura a quente de agregados e ligante teve suas partículas
separadas ainda quentes em uma bandeja metálica com auxílio de uma espátula, com cuidado,
para evitar a quebra dos grãos. As partículas contendo agregado miúdo não devem
permanecer em grumos maiores do que 6 mm, Figura 12.
47
Figura 12 – Corpo de prova sendo destorroado
Durante o tempo que a amostra se encontrava na estufa foi realizado a calibração do
frasco Kitasato. Preencheu-se com água a (25 °C ± 1) o frasco tendo o cuidado para não ficar
nenhuma bolha de ar e a parte exterior do Kitasato completamente seca e limpa, Figura 13.
Pesou-se o conjunto em uma balança com precisão de 0,1g e designou-se esta medida como
A.
(a) (b) (c)
Figura 13 – Processo de calibração do frasco Kitasato – a: Colocação da água; b: secagem do
exterior do Kitasato; c: Colocação do Kitasato em cima da balança e preenchimento total com
água.
48
Com a amostra seca, a temperatura ambiente e com grumos menores que 6 mm,
colocou-se a amostra dentro do Kitasato (limpo e seco) que se encontrava tarado na balança
de precisão. A massa da amostra seca em ar foi designada por B. Após a pesagem adicionou-
se água ao Kitasato a temperatura (25°C ± 1) até cobrir totalmente a amostra, Figura 14.
(a) (b) (c) (d)
Figura 14 – a: Kitasato limpo e seco sobre a balança para ser tarado; b: Pesagem da amostra
dentro do Kitasato; c: Colocação de água sobre a amostra; d: amostra coberta com água
Em seguida foi colocado a tampa no Kitasato e levado sobre a mesa de agitação orbital
de bancada com controlador de velocidade. Após o Kitasato estar ancorado e o sistema
fechado, ligou-se a bomba de vácuo. Iniciou-se a agitação e imediatamente começou a
remoção de ar da amostra pela aplicação da pressão de vácuo até que a pressão indicada no
manômetro de pressão residual absoluta chegasse a 27,5 ± 2,5 mm de Hg. Aguardou-se 2 min
para a pressão estabilizar-se dentro da faixa de pressão residual designada. Manteve-se essa
condição por 15 min, Figura 15.
49
Figura 15 – Sistema durante o processo do ensaio Rice, marcando a pressão no manômetro de
28 mmHg
Após a aplicação de pressão de vácuo por 15 min, diminuiu-se a pressão
gradativamente, utilizando a válvula de alívio. Completou-se o volume do recipiente com
água a temperatura de (25°C ± 1), tomando cuidado para evitar a inclusão de bolhas de ar.
Depois de o kitasato estar com seu exterior completamente seco, o conjunto (Kitasato com
tampa, mistura asfáltica e água) foi pesado, e designou-se a massa por C, Figura 16.
50
(a) (b) (c)
Figura 16 – a: Preenchimento do Kitasato com água a 25°C após passar pela mesa agitadora;
b: Secagem externa do Kitasato; c: Pesagem final do ensaio
Por fim, determinou-se a densidade máxima medida (DMM) pela aplicação da
Equação 9, conforme a norma brasileira NBR 15619, 2008.
99707,0)(B
B =DMM x
CA −+ (9)
Onde:
DMM : densidade máxima medida, expressa em gramas por centímetros cúbicos
(g/cm³);
A: massa do Kitasato com volume completo com água, expresso em gramas (g);
B: massa da amostra seca ao ar, expressa em gramas (g);
C: massa do recipiente contendo a amostra submersa em água, expressa em gramas
(g);
Nota: a constante 0,99707 refere-se a densidade da água a 25°C expressa em gramas
51
por centímetro cúbico (g/cm³).
Segundo a NBR 15619, a massa específica máxima medida da mistura asfáltica deve
ser a média de no mínimo três determinações que não divirjam ± 0,02 da média. Para a
pesquisa foram ensaiados um total de 288 corpos de prova de mistura asfáltica.
3.3.3 Densidade aparente
Além da obtenção da DMT e da DMM, foi determinada também a densidade aparente
das amostras compactadas conforme Equação 10:
)Mimersa (Ms
Ms Dap
+
=
(10)
Onde:
Dap = densidade aparente da mistura asfáltica (g/cm³)
Ms = massa do corpo de prova ao ar, g.
Mimersa = massa de corpo-de-prova imerso em água, g;
3.3.4 Absorção de ligante pelo agregado
Com os resultados da densidade efetiva e aparente da mistura dos agregados pode-se
calcular o teor de ligante asfáltico absorvido pelos agregados com a Equação 11.
DA x DE
Dcap x DA) - (DE x 100 Pba =
(11)
52
Onde:
Pba = teor de ligante asfáltico absorvido pelo agregado (%)
DA = densidade aparente da mistura dos agregados (g/cm³)
DE = densidade efetiva da mistura dos agregados (g/cm³)
Dcap = densidade do ligante asfáltico
3.3.5 Teor de ligante de projeto
Com os resultados da DMM determinada pelo Método Rice foram calculados os
volumes de vazios para cada teor de ligante das diferentes misturas, conforme a Equação 12.
100DMM
DA-DMM =VvDMM x
(12)
O volume de vazios calculado utilizando a densidade máxima teórica (DMT) e a
densidade aparente (DA) foi determinado através da Equação 13.
100DMT
DA-DMT =VvDMT x
(13)
O teor de ligante de projeto foi determinado graficamente, considerando-se o volume
de vazios de 4%, conforme exemplo na Figura 17.
53
Figura 17 – Determinação do teor de ligante de projeto da mistura BBSC, a partir do volume
de vazios calculado pelo DMT.
Para cada uma das dezoito misturas estudadas, foi feito dois gráficos, sendo um
determinado pela DMM e o outro pela DMT, totalizando 36 gráficos como o da Figura 15
para a determinação do teor de ligante de projeto.
3.3.6 Teor de ligante efetivo
Com os valores do teor de ligante de projeto e a absorção de ligante pelo agregado,
pode-se calcular o teor de ligante asfáltico efetivo na mistura asfáltica (Pbe), através da
Equação 14.
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5
Vv
DM
T
% CAP
BBSC
54
100
Pb) -(100 x Pba - Pb =Pbe
(14)
Onde:
Pbe = teor de ligante asfáltico efetivo na mistura asfáltica(%)
Pb = teor de ligante de projeto da mistura asfáltica (%)
Pba = teor de ligante asfáltico absorvido pelo agregado (%)
55
4 RESULTADOS
4.1 Densidades das misturas asfálticas
A partir das amostras das misturas foram determinadas a DMT, DMM, Dap,
porcentagem de volume de vazios determinado pela DMT (VvDMT) e pela DMM (VvDMM)
para cada porcentagem de CAP estudada, conforme Tabela 10. O valor da DMM é a média a
partir de três resultados do ensaio Rice de mesma mistura asfáltica.
Tabela 10 – Resultados de DMM e DMT
(continua)
Mistura Cap Dap DMT DMM VvDMT VvDMM
% g/cm³ g/cm³ g/cm³ % %
BBSC 4 2,389 2,530 2,544 5,55 6,08 BBSC 4,5 2,408 2,510 2,530 4,04 4,80 BBSC 5 2,430 2,490 2,503 2,41 2,89 BBSC 5,5 2,442 2,471 2,483 1,19 1,67
BBSC 6 2,437 2,452 2,469 0,63 1,32 BBCC 4 2,374 2,527 2,534 6,04 6,32 BBCC 4,5 2,387 2,507 2,508 4,80 4,85 BBCC 5 2,421 2,488 2,491 2,69 2,81 BBCC 5,5 2,428 2,468 2,478 1,62 2,02 BBCC 6 2,431 2,450 2,461 0,75 1,22 BBCD 4 2,373 2,528 2,541 6,14 6,60 BBCD 4,5 2,395 2,509 2,512 4,54 4,66 BBCD 5 2,420 2,489 2,496 2,77 3,05 BBCD 5,5 2,424 2,470 2,476 1,88 2,14 BBCD 6 2,432 2,451 2,460 0,78 1,13 BCSSC 4 2,480 2,609 2,617 4,97 5,25 BCSSC 4,5 2,481 2,588 2,616 4,12 5,15
BCSSC 5 2,503 2,567 2,591 2,47 3,40 BCSSC 5,5 2,516 2,546 2,574 1,17 2,23 BCSSC 6 2,518 2,525 2,562 0,30 1,71
56
(continuação)
Mistura Cap Dap DMT DMM VvDMT VvDMM
% g/cm³ g/cm³ g/cm³ % %
BCSCC 4 2,470 2,606 2,623 5,23 5,84 BCSCC 4,5 2,481 2,585 2,613 4,03 5,04 BCSCC 5 2,508 2,564 2,580 2,17 2,79 BCSCC 5,5 2,519 2,543 2,564 0,95 1,78 BCSCC 6 2,525 2,523 2,552 0,00 1,04 BCSCD 4 2,471 2,608 2,627 5,24 5,93 BCSCD 4,5 2,485 2,586 2,594 3,91 4,17 BCSCD 5 2,518 2,565 2,584 1,83 2,54 BCSCD 5,5 2,528 2,545 2,585 0,66 2,20 BCSCD 6 2,527 2,524 2,554 -0,10 1,06 BCSC 4 2,554 2,714 2,714 5,88 5,86 BCSC 4,5 2,549 2,690 2,700 5,24 5,57 BCSC 5 2,562 2,667 2,668 3,92 3,97 BCSC 5,5 2,575 2,644 2,649 2,59 2,79 BCSC 6 2,580 2,621 2,627 1,57 1,77 BCCC 4 2,534 2,710 2,706 6,49 6,34 BCCC 4,5 2,540 2,686 2,673 5,45 4,98 BCCC 5 2,546 2,663 2,653 4,39 4,03 BCCC 5,5 2,584 2,640 2,672 2,11 3,29 BCCC 6 2,579 2,617 2,638 1,47 2,24 BCCD 4 2,544 2,711 2,703 6,16 5,87 BCCD 4,5 2,547 2,688 2,688 5,23 5,24 BCCD 5 2,567 2,664 2,662 3,63 3,56 BCCD 5,5 2,586 2,641 2,652 2,09 2,47 BCCD 6 2,579 2,619 2,631 1,52 1,98 BESC 4 2,276 2,423 6,063 2,43 6,50 BESC 4,5 2,284 2,405 5,031 2,42 5,76 BESC 5 2,309 2,388 3,291 2,40 3,95 BESC 5,5 2,311 2,371 2,519 2,39 3,32 BESC 6 2,337 2,354 0,708 2,38 1,65 BECC 4 2,244 2,422 2,417 7,35 7,19 BECC 4,5 2,285 2,404 2,393 4,96 4,52 BECC 5 2,290 2,387 2,376 4,06 3,61 BECC 5,5 2,316 2,369 2,354 2,26 1,63 BECC 6 2,332 2,353 2,340 0,88 0,33 BECD 4 2,263 2,424 2,410 6,64 6,07 BECD 4,5 2,274 2,407 2,400 5,52 5,27 BECD 5 2,302 2,389 2,377 3,64 3,13 BECD 5,5 2,302 2,372 2,362 2,94 2,52 BECD 6 2,322 2,355 2,342 1,40 0,85
57
(conclusão)
Mistura Cap Dap DMT DMM VvDMT VvDMM
% g/cm³ g/cm³ g/cm³ % %
BPSC 4 2,155 2,382 2,398 9,53 10,12 BPSC 4,5 2,168 2,366 2,384 8,34 9,07 BPSC 5 2,197 2,349 2,360 6,48 6,91 BPSC 5,5 2,205 2,333 2,345 5,47 6,00 BPSC 6 2,195 2,316 2,330 5,23 5,80 BPSC 6,5 2,174 2,300 2,281 5,49 4,68 BPSC 7 2,197 2,285 2,281 3,85 3,69 BPCC 4 2,148 2,381 2,381 9,77 9,75 BPCC 4,5 2,141 2,364 2,376 9,44 9,90 BPCC 5 2,163 2,348 2,356 7,87 8,20 BPCC 5,5 2,191 2,331 2,338 6,02 6,30 BPCC 6 2,199 2,315 2,318 5,02 5,13 BPCC 6,5 2,195 2,299 2,282 4,53 3,79 BPCC 7 2,191 2,283 2,268 4,07 3,42 BPCD 4 2,132 2,384 2,372 10,57 10,12 BPCD 4,5 2,167 2,367 2,350 8,46 7,80 BPCD 5 2,179 2,350 2,323 7,29 6,23 BPCD 5,5 2,189 2,334 2,315 6,18 5,42 BPCD 6 2,191 2,317 2,300 5,46 4,73 BPCD 6,5 2,176 2,301 2,281 5,43 4,57 BPCD 7 2,192 2,286 2,264 4,12 3,20
BSASC 4 2,405 2,581 2,583 6,82 6,88 BSASC 4,5 2,403 2,560 2,561 6,15 6,16
BSASC 5 2,424 2,540 2,532 4,56 4,26 BSASC 5,5 2,452 2,520 2,528 2,69 3,00 BSASC 6 2,456 2,500 2,512 1,74 2,22 BSACC 4 2,402 2,578 2,579 6,84 6,88 BSACC 4,5 2,402 2,557 2,558 6,06 6,09 BSACC 5 2,420 2,537 2,531 4,61 4,40 BSACC 5,5 2,441 2,517 2,513 3,01 2,87 BSACC 6 2,448 2,497 2,499 1,95 2,05 BSACD 4 2,407 2,580 2,575 6,71 6,56 BSACD 4,5 2,408 2,559 2,564 5,88 6,07 BSACD 5 2,439 2,538 2,540 3,91 3,98 BSACD 5,5 2,462 2,518 2,526 2,24 2,53 BSACD 6 2,458 2,498 2,511 1,61 2,10
A partir dos resultados da Tabela 10, foram traçados gráficos onde foram relacionados
58
os valores de DMT e DMM encontrados para cada mistura levando em consideração os
diferentes teores de ligante, conforme Figura 18.
Na Figura 18 percebe-se que os valores de DMM foram na maioria das misturas
compostas com agregado Brita Bagé e Brita Caçapava do Sul, maiores que a DMT, fazendo
com que a linha de tendência para esses agregados ficasse acima da linha de 45° que
representa a igualdade das densidades máximas estudadas. Já para as misturas compostas por
agregado Brita Pinhal e Brita Constantina, para alguns teores de ligante a DMM é maior que a
DMT e para outros é menor, fazendo com que a linha de tendência ficasse em alguns trechos
abaixo e outros acima da linha de 45°.
Para as misturas compostas com agregados Brita Eldorado e Santo Antônio da
Patrulha, a linha de tendência praticamente coincidiu com a linha de 45°, ou seja, para a
mistura contendo esse agregado a tendência é que a DMM seja igual a DMT.
Conforme encontrado por Marques (2004), os valores de DMM e DMT tendem ser
iguais para agregados de baixa absorção. Para o agregado Brita Eldorado essa análise se
confirma, porém para outra mistura de baixa absorção (Brita Caçapava do Sul) não podemos
fazer essa mesma afirmação.
Para a melhor análise da diferença numérica entre os valores das densidades máximas,
foi traçado um gráfico trazendo apenas a diferença entre DMM menos a DMT, conforme
Figura 19.
59
Figura 18 – Análise da DMT e DMM
2,25
2,30
2,35
2,40
2,45
2,50
2,55
2,60
2,65
2,70
2,75
2,25 2,30 2,35 2,40 2,45 2,50 2,55 2,60 2,65 2,70 2,75
DM
M (
g/cm
³)
DMT (g/cm³)
BRITA BAGE BRITA CAÇAPAVA DO SUL
BRITA CONSTANTINA BRITA ELDORADO
BRITA PINHAL BRITA SANTO ANT. DA PATRULHA
Figura 19 – Diferença numérica entre DMM e DMT
-0,030
-0,020
-0,010
0,000
0,010
0,020
0,030
0,040
0,050
4 4,5
Dif
eren
ça e
ntr
e D
MM
e D
MT
(g/
cm³)
Diferença numérica entre DMM e DMT
5 5,5 6 6,5
% CAP
60
7
BBSC
BBCC
BBCD
BCSSC
BCSCC
BCSCD
BCSC
BCCC
BCCD
BESC
BECC
BECD
BPSC
BPCC
BPCD
BSASC
BSACC
BSACD
61
Analisando a Figura 19, percebemos que para a mistura contendo o agregado de
Caçapava do Sul, de baixa absorção, apresenta todos os valores de DMM maiores que os de
DMT, e em especial a mistura BCSCD (Brita Caçapava do Sul com Dolomítica) com 5,5% de
ligante, é a que apresenta a maior diferença (aproximadamente 0,04 g/cm³) entre DMM e
DMT de todas as misturas analisadas, resultando em uma diferença de 1,55%.
Já as combinações contendo o agregado Brita Pinhal, de alta absorção, foram as que a
DMT foi significativamente maior que o DMM comparado as outras misturas. Para a
combinação de BPCD (Brita Pinhal com Dolomítica) com 5% de ligante, apresentou-se uma
diferença de aproximadamente 0,027g/cm³, sendo essa a maior diferença em que a DMM é
menor que a DMT.
4.2 Teor de ligante de projeto
Com os dados da DMM e DMT foram traçados gráficos, como exemplificado na
Figura 17, para cada mistura onde encontrou-se o teor de ligante de projeto a partir da DMM e
da DMT para um volume de vazios de 4,0 %, Figura 20. A Figura 22 relaciona os resultados.
Na Figura 20, observa-se que a mistura que apresentou o maior teor de ligante é a
composta por Brita Pinhal sem cal (determinada pela DMT) e a de Brita Pinhal com adição de
1,5 % de dolomítica (determinada pela DMT) onde o valor encontrado para o teor de projeto
de ligante foi respectivamente de 6,95% e 7,05%.
As maiores diferenças encontradas de teor de ligante de projeto determinado pela
DMM e DMT, conforme Figura 21, foram de - 0,6% de CAP (sendo o maior teor pela DMT)
e 0,38% (maior teor dela DMM) para as misturas BPCD e BCSSC, respectivamente. Nas
demais misturas essa diferença, apesar de significativa se encontram dentro do limite de erro
(tolerância) de produção que é de 0,3%, segundo as especificações vigentes do DAER e
DNIT; de acordo com Vasconcelos e Soares (2005), que encontrou diferença máxima de 0,3%
e que foi extrapolada pelos resultados dos ensaios de Castelo Branco (2004) e Marques (2004)
que foi de 0,6 e 0,8% de diferença de teor de ligante de projeto determinado pela DMT e
DMM, respectivamente. A boa concordância entre os resultados de DMM e DMT demonstra
que os ensaios foram realizados com excelente representação da realidade.
62
Figura 20 – Teor de ligante de projeto
4,46
4,64
4,63
4,42
4,41
4,37
4,98
5,01
4,84
4,85
4,92
4,99
6,95
6,86
7,05
5,19
5,21
4,984,63
4,68
4,71
4,80
4,66
4,55
5,06
5,04
4,86
5,12 4,76
4,84
6,90 6,6
6,45
5,19
5,18
5,06
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00%
CA
P
Mistura
Teor de Ligante de Projeto (DMT) Teor de Ligante de Projeto (DMM)
63
Figura 21 – Diferença entre o teor de ligante de projeto determinado pela DMM e DMT.
0,17
0,040,08
0,38
0,25
0,18
0,080,03 0,02
0,27
-0,16 -0,15 -0,05 -0,26
-0,60
0,00
-0,03
0,08
-0,70
-0,60
-0,50
-0,40
-0,30
-0,20
-0,10
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
BBSC
BBCC
BBCD
BCSSC
BCSCC
BCSCD
BCSC
BCCC
BCCD
BESC
BECC
BECD
BPSC
BPCC
BPCD
BSASC
BSACC
BSACD
Dif
eren
ça d
o te
or d
e li
gan
te -
% C
AP
Mistura
BBSC BBCC BBCD BCSSC BCSCC BCSCD BCSC BCCC BCCD
BESC BECC BECD BPSC BPCC BPCD BSASC BSACC BSACD
64
Figura 22 – Relação entre o teor de ligante de projeto determinado pela DMT e DMM
4,00
4,50
5,00
5,50
6,00
6,50
7,00
7,50
4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 6,50 7,00 7,50
Teo
r d
e L
igan
te d
e P
roje
to (
DM
M)
-%
CA
P
Teor de Ligante de Projeto (DMT) - % CAP
BBSC BBCC BBCD BCSSC BCSCC BCSCD BCSC BCCC BCCD
BESC BECC BECD BPSC BPCC BPCD BSASC BSACC BSACD
65
65
Fazendo a análise da Figura 22, com exceção da mistura contendo Brita Pinhal, todas
as outras misturas apresentam o maior teor de ligante determinado pela DMM para as
misturas sem adição de cal. Os menores teores, observando o tipo de agregado, para a maior
parte das misturas foram aquelas contendo cal do tipo dolomítica.
Para as misturas com maiores teores de ligante o que foi determinado pela DMT foi
maior ou muito próximo ao teor determinado pela DMM.
4.3 Absorção de ligante pelo agregado e teor de ligante efetivo
A partir do teor de ligante de projeto pode-se calcular o teor de ligante efetivo, depois
de calculado o quanto o agregado absorveu de ligante na mistura.
Para o cálculo da absorção de ligante leva-se em consideração a densidade efetiva e
aparente da mistura mineral e também a densidade do ligante asfáltico, ou seja, nesse caso não
teremos uma absorção de ligante calculada através de dados obtidos pela DMM ou DMT.
Na Tabela 11 segue os resultados da absorção de ligante e de água pelo agregado.
Tabela 11 – Resultados de absorção de ligante pelos agregados
(continua)
Mistura Absorção de água do agregado (%) Teor de Asfalto Absorvido (%)
BBSC 1,499 0,3278 BBCC 1,499 0,3267 BBCD 1,499 0,3279 BCSSC 0,616 0,2011 BCSCC 0,616 0,2009
BCSCD 0,616 0,2009 BCSC 1,717 0,3820 BCCC 1,717 0,3823 BCCD 1,717 0,3823 BESC 0,448 0,1449 BECC 0,448 0,1450
66
66
(conclusão)
Mistura Absorção de água do agregado (%) Teor de Asfalto Absorvido (%) BECD 0,448 0,1450 BPSC 2,774 0,6208 BPCC 2,774 0,6214 BPCD 2,774 0,6214
BSASC 1,599 0,3436 BSACC 1,599 0,3434 BSACD 1,599 0,3434
Como podemos analisar na Figura 23, os agregados mais porosos são os que
consequentemente obtiveram os maiores valores de teor de asfalto absorvido. No caso, o
agregado Brita Pinhal e o Constantina foram os que absorveram mais ligante.
O contrário acontece com os agregados Caçapava do Sul e Eldorado que absorveram
pouco asfalto por serem agregados de baixa absorção.
A Figura 24 apresenta a relação entre a absorção de água e ligante pelo agregado,
juntamente com a sua linha de tendência e a equação linear da análise.
Utilizando os resultados apresentados na Tabela 11, foram calculados o teor de ligante
efetivo da mistura, ou seja, descontando a absorção de ligante do teor de ligante de projeto,
encontrou-se o teor de ligante real da mistura asfáltica. A Figura 25 e a Figura 26 apresentam
o comparativo do teor de ligante de projeto e o teor de ligante efetivo para a DMT e para a
DMM respectivamente.
Observando os resultados apresentados nas Figuras 25 e 26, percebemos que a maior
diferença do teor de ligante efetivo para o teor de ligante de projeto é das misturas contendo
Brita Pinhal, onde a diferença chega aproximadamente a 0,6%. As que apresentam as menores
diferenças são aquelas que possuem agregados de menor absorção, a Brita Eldorado e Brita
Caçapava do Sul onde a maior diferença entre o teor de ligante de projeto e teor de ligante
efetivo chegou a apenas 0,2%.
67
Figura 23 – Absorção de água e de asfalto pelo agregado.
1,499
1,499
1,499
0,616
0,616
0,616
1,717
1,717
1,717
0,448
0,448
0,448
2,774
2,774
2,774
1,599
1,599
1,599
0,3278
0,3267
0,3279
0,2011
0,2009
0,2009
0,3820
0,3823
0,3823
0,1449
0,1450
0,1450
0,6208
0,6214
0,6214 0,3436
0,3434
0,3434
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
Ab
sorç
ão (
%)
Misturas
Absorção de água pelo agregado Teor de Asfalto Absorvido (%)
68
Figura 24 – Relação entre absorção de água e ligante pelo agregado com sua equação linear.
y = 0,195x + 0,054
0,0000
0,1000
0,2000
0,3000
0,4000
0,5000
0,6000
0,7000
0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000
Ab
sorç
ão d
e L
igan
te (
%)
Absorção de água (%)
Absorção do agregado Linear (Absorção do agregado)
69
Figura 25 – Teor de ligante de projeto e teor de ligante efetivo – DMT
4,46
4,64
4,63
4,42
4,41
4,37
4,98
5,01
4,84
4,85
4,92
4,85
6,95
6,86
7,05
5,19
5,21
4,98
4,15
4,33
4,32
4,23
4,22
4,18
4,62
4,65
4,48
4,71
4,78
4,71
6,37
6,28
6,47
4,86
4,88
4,65
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00%
CA
P
Mistura
Teor de Ligante de Projeto (DMT) Teor de Ligante Efetivo (DMT)
70
Figura 26 – Teor de ligante de projeto e teor de ligante efetivo – DMM
4,63
4,68
4,71
4,80
4,66
4,55
5,06
5,04
4,86
5,12 4,76
5,12
6,90 6,60
6,45
5,19
5,18
5,06
4,32
4,37
4,40
4,61
4,47
4,36
4,70
4,68
4,50
4,98 4,62
4,98
6,32 6,02
5,87
4,86
4,85
4,73
0
1
2
3
4
5
6
7
8%
CA
P
Mistura
Teor de Ligante de Projeto (DMM) Teor de Ligante Efetivo (DMM)
71
5 CONCLUSÕES
5.1 Considerações finais
Pode-se separar a pesquisa em três etapas, a primeira sendo a determinação da
densidade máxima teórica e densidade máxima medida, a segunda sendo a determinação dos
teores de ligante de projeto pelo método teórico e o Rice, e a terceira sendo a determinação e
análise da absorção de ligante pelo agregado e do teor de ligante efetivo.
Na primeira etapa, foram determinadas a densidade máxima teórica e a densidade
máxima medida (Método Rice). As maiores diferenças encontradas entre DMM e DMT foi de
0,04 g/cm³ para a mistura Brita Caçapava do Sul com 1,5% de Dolomítica e 0,027 g/cm³ para
a mistura Brita Pinhal com 1,5% de Dolomítica, misturas essas em que os agregados
apresentam baixa e alta porosidade respectivamente. Após análise de todos os resultados,
conclui-se que as diferenças entre DMM e DMT dependem muito do tipo de agregado e da
mistura empregada e que nem sempre a DMM vai ser maior que a DMT.
Na segunda etapa foi feita a determinação de dois teores de ligante de projeto para
cada mistura: um determinado para um volume de vazios de 4% obtido a partir da DMT e
outro da DMM. Os resultados demonstram que os ensaios foram cuidadosamente realizados
conforme especificam as normas. Todos os resultados, com exceção das misturas Brita Pinhal
com 1,5% de Dolomítica e da Brita Caçapava do Sul sem cal que obtiveram diferenças entre
os dois teores de ligante de 0,6 e 0,38% respectivamente, conferem com o método utilizado
pelo DAER e DNIT que especifica um erro de produção de 0,3% de diferença de teor de
ligante de projeto. Essa diferença apesar de significativa não afeta a qualidade da mistura
ideal que atende aos requisitos da norma, eliminando o risco de patologias e garantindo a
segurança dos usuários da via.
Na terceira parte da pesquisa foi realizado o cálculo da absorção de ligante pelo
agregado e o teor de ligante efetivo. Concluiu-se segundo os dados apresentados na Tabela
11, que a adição de calcítica e dolomítica, material fino, praticamente não interfere na
absorção de ligante pelo agregado, pois a diferença da mistura sem e com adição de cal
72
apresenta diferença na terceira casa decimal. A maior diferença do teor de ligante de projeto
para o efetivo foi de 0,580% para a mistura Brita Pinhal com 1,5% de Calcítica com valores
determinados a partir da DMM, e a menor diferença foi de 0,137% para a mistura Brita
Eldorado sem Cal com valores também determinados a partir do método Rice.
Através da análise podemos afirmar que não conseguimos prever um valor como
resultado de uma mistura, pois eles não seguem uma linearidade. Cada agregado tem
características diferenciadas e os resultados dependem também da adição de outros
componentes na mistura, como por exemplo, a adição de cal.
5.2 Sugestões de trabalhos futuros
Como sugestão, para dar continuidade a este trabalho, a realização de ensaios que
possam identificar como a cal do tipo calcítica e do tipo dolomítica agem na mistura, para
darem resultados diferenciados.
E também a realização de mais ensaios com diferentes agregados para a verificação do
comportamento dos mesmos com os encontrados nessa pesquisa.
Como o ensaio ainda é relativamente novo no Brasil existem poucos resultados para
comparação. Analisar os resultados encontrados com a de outros autores futuramente.
73
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