estudos de agregados / 1 estudo de agregados para pavimentaÇÃo tt 051 – pavimentaÇÃo

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 1 ESTUDO DE AGREGADOS PARA PAVIMENTAÇÃO TT 051 – PAVIMENTAÇÃO TT 051 – PAVIMENTAÇÃO

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Page 1: ESTUDOS DE AGREGADOS / 1 ESTUDO DE AGREGADOS PARA PAVIMENTAÇÃO TT 051 – PAVIMENTAÇÃO

ESTUDOS DE AGREGADOS / 1

ESTUDO DE

AGREGADOS PARA

PAVIMENTAÇÃO

TT 051 – PAVIMENTAÇÃOTT 051 – PAVIMENTAÇÃO

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 2

ESCOPOESCOPO

1.1. Definição / AplicaçãoDefinição / Aplicação

2.2. ClassificaçãoClassificação

3.3. Produção de agregadosProdução de agregados

4.4. AmostragemAmostragem

5.5. Caracterização TecnológicaCaracterização Tecnológica(Propriedades / Ensaios)(Propriedades / Ensaios)

ESTUDO DE AGREGADOSESTUDO DE AGREGADOS

TT

051

- P

AV

IME

NT

ÃO

33

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 3

IMPORTÂNCIA E CONCEITUAÇÃO

A proporção de agregados em misturas asfálticas é de aproximadamente 93 a 97% em peso.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3

Pe

rce

ntu

al

Infl

nci

a (

%)

Agregado

Ligante

ATR Fadiga Trinc. Térmico

Influência do agregado e do ligante no desempenho de uma mistura asfáltica. Fonte: FHWA (2002).

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 4

Os materiais pétreos usados em pavimentação, conhecidos genericamente como agregados, podem ser naturais ou artificiais: encontrados diretamente na natureza ou passam por algum tipo de processo para sua adequação.

Exemplo: Areia, Seixo Rolado, Pedra Britada, Escória, etc.

AGREGADOSAGREGADOS

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 5

Revestimentos (CCP, CBUQ, Blocos de Concretos). Bases, sub-bases e reforço (Camadas Granulares).

AGREGADOS - CLASSIFICAÇÃO APLICAÇÕES

FUNÇÕES

Estabilidade mecânica dos revestimentos Resiste à abrasão superficial Suporta as tensões solicitantes do tráfego e as

transmite as camadas inferiores de forma atenuada.

TIPOS

Naturais Artificiais

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 6

SAIBROS

ALTERAÇÕES DE ROCHA

AREIAS

CASCALHOS

LATERITAS

AGREGADOS - CLASSIFICAÇÃO

AGREGADOS NATURAIS: Aplicados da maneira como são extraídos da natureza.

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 7

AGREGADOS ARTIFICIAIS ( BRITA )

ORIGEM

Classe Tipo Família Calcário Calcário Dolomita Folhelo Arenito

Sílex Conglomerado

Sedimentar Silício

Brecha Granito

Sienito

Diorito

Gabro Peridoto Piroxênio

Intrusivo (textura grossa)

Hornblendito Obsidiana Púmice Tufo

Riolito Traquito Andesito

Ígneo

Extrusivo (textura fina)

Basalto Gnaisse Xisto

Anfibolito Foliáceo

Ardósia Quartzito Mármore

Metamórfico

Não Foliáceo Serpnetinita

Fonte: Manual do Asfalto - AI (2002)

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 8

PEDRA BRITADA

– ROCHAS ÍGNEAS

• Formadas pelo resfriamento e cristalização da rocha fundida (magma)

• Granulação grossa esfriamento lento (GRANITO)• Granulação fina esfriamento mais rápido (BASALTO)• Muita variação de granulação, textura e densidade.• Rocha Ácida alto teor de sílica (má adesividade)

AGREGADOS ARTIFICIAIS

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 9

AGREGADOS ARTIFICIAIS

• PEDRA BRITADA

– ROCHAS ÍGNEAS

GRANULAÇÃO ÁCIDAS INTERMEDIÁRIAS BÁSICAS

Grossa(Plutônica)

GRANITO Diorito Gabro + Friável

Média (Hipoabissal)

Granófilo Pórfiro DIABÁSIO

Fina (Vulcânica) Riolito Andesito BASALTO - Friável

Cor Clara Cor Escura

Densidade Baixa Densidade Alta

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 10

CLASSIFICAÇÃO

Natural (areia, seixo rolado etc)

NATUREZA Artificial (areia de brita, pedra britada etc)

Reciclado (agregado de resíduo sólido )

Graúdo (retido na peneira de 2,0 mm)

Miúdo (passante na peneira de 2,0mm)

TAMANHO De enchimento (65% a 100% passante na peneira 200

e 100% passante na peneira 40)

Graduação Bem-graduada ou Densa

DISTRIBUIÇÃO Graduação Aberta

DOS GRÃOS Graduação Uniforme

Graduação em Degrau (descontínua)

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 11

Qualidade equipamentos

estocagem

maciço

PRODUÇÃO DE AGREGADOSPRODUÇÃO DE AGREGADOS

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 12

PRODUÇÃO DE AGREGADOSPRODUÇÃO DE AGREGADOS

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 13

PRODUÇÃO DE AGREGADOSPRODUÇÃO DE AGREGADOS

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 14

Esquema Simplificado do Processo de Britagem

PRODUÇÃO DE AGREGADOSPRODUÇÃO DE AGREGADOS

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 15

• Fase 1 – Britagem Primária – Britadores de Mandíbula

• Fase 2 – Britagem Secundária – Rebritadores de mandíbula / girosféricos (rebritadores de cone)

• Fase 3 - Britagem Terciária – Girosféricos (rebritadores de cone)

• Fase 4 – Britagem Quaternária – Hidrocônicos, girosféricos rocha/rocha, ou moinhos de barra ou de bola

AGREGADOS ARTIFICIAIS

• PRODUÇÃO – ESQUEMAS DE BRITAGEM

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 16

Impacto

Impacto

+

Desgaste por atrito

Tipos de britagemTipos de britagem

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 17

Impacto

+

Cisalhamento

+

Compressão

Impacto

+

Compressão

Tipos de britagemTipos de britagem

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 18

Fracionamento

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 19

Estocagem

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 20

BRITAGEM – MÉDIO PORTE

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 21

BRITAGEM – GRANDE PORTE

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 22

DNER PRO 120/97 e NBR NM 26 (NBR 7616)

Coleta de Amostra de Agregados

DNER PRO 199/94 e NBR NM 27 (NBR 9941)

Redução de Amostra de Campo de Agregados para Ensaios de laboratório

Amostragem de AgregadosAmostragem de Agregados

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 23

Agregado Graúdo

Amostragem – deve ser feita diretamente na correia transportadora ou em diversos pontos do monte, e então misturada e quarteada.

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 24

Redução de amostra

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 25

Quarteamento Manual

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 26

Redução de amostra

1 2

3 4

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 27

Caracterização Tecnológica

As características tecnológicas dos agregados servem para assegurar uma fácil distinção de materiais, de modo a poder comprovar sua homogeneidade, bem como selecionar um material que resista, de maneira adequada, às cargas e à ação ambiental às quais o pavimento irá sofrer.

Graduação

Limpeza

Resistência a abrasão, ao choque e ao desgaste

Textura superficial

Forma das partículas

Absorção de água

Sanidade

Adesividade

Massa específica real, aparente e efetiva

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 28

Agregado Graúdo

Amostragem – amostra deve ser representativa;

Segregação é maior;

Granulometria (Peneiramento);

Densidade e Massa específica real e aparente;

Perda por abrasão;

Forma;

Sanidade.

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 29

Agregado Miúdo

Amostragem – amostra deve ser representativa;

Segregação é menor;

Granulometria (igual ao graúdo);

Densidade e Massa específica real e aparente;

Angularidade (FAA);

Matéria Orgânica;

Equivalente de Areia.

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 30

Material de Enchimento - Fíler

Material a granel ou ensacado

Sem problemas de segregação

Evitar grumos;

Densidade Real – Frasco Le Chatelier;

Superfície específica;

Exemplo: Cal, Cimento, Pó calcáreo, Pó de pedra .

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 31

Tamanho e Graduação

Pode ser com ou sem lavagem.

Manual ou em peneirador automático.

Análise Granulométrica

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 32

Exemplo de Frações Típicas de Agregados utilizados em Misturas ( BGS ou CBUQ)

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 33

GRADUAÇÕES

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 34

GRANULOMETRIAS CONTÍNUAS

– Equação de Talbot

Tamanho e Graduação

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 35

CLASSIFICAÇÃO DAS CURVAS CONTÍNUAS

– Graduação aberta• Bem graduado / sem finos• Percentual de vazios > 30%• 0,55 < n < 0,75

– Graduação densa• Bem graduado / quantidade suficiente de finos• Baixo percentual de vazios • 0,35 < n < 0,55

Tamanho e Graduação

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 36

CLASSIFICAÇÃO DAS CURVAS CONTÍNUAS

– Graduação uniforme• Mau graduado / diâmetro máximo e mínimo muito

próximos• Elevado percentual de vazios • n > 0,75• “Permeabilidade”

Tamanho e Graduação

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 37

Equivalente de Areia (EA)

Limpeza

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 38

Equivalente de Areia (EA)

Tem por finalidade a identificação de finos plásticos no agregado miúdo.

Colocar o material na proveta com solução padronizada; deixar em repouso; agitar; ler a altura da suspensão (h1) e da sedimentação

(h2). Para misturas asfálticas,

EA>55%.

Agregado

Sedimentad

Argila em

suspensão

Solução

Floculad

Proveta graduada

Leitura da suspensão h1

Leitura da sedimentação h2

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 39

Matéria Orgânica

Comparação de coloração de uma amostra com branco após 24 horas de imersão em ácido tânico.

Em misturas a quente, a matéria orgânica é queimada no secador da usina.

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 40

A perda por abrasão Los Angeles consiste em submeter cerca de 5.000g de agregado a 500 até 1.000 revoluções no interior do cilindro de uma máquina Los Angeles (v = 33 rpm).

10 esferas padronizadas de aço são adicionadas ao agregado, causando um efeito danoso.

Perda por Abrasão

Parâmetro fundamental em Tratamentos Superficiais e Britas Graduadas.

LA = Perda por abrasão Los Angeles (%)

mi = massa inicial (mat.retido na # n˚ 8)

mf = massa final (mat. Retido na # n˚ 12)

Bases – LA 50% Revestimentos - LA 40%

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 41

Utilização da Máquina Los Angeles

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 42

Exemplos da Máquina Los Angeles

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 43

– Ensaio de Tenacidade Treton– Simula a resistência ao impacto (choque) quando

submetido a golpes de soquete em um cilindro– Importante para aeroportos

- Esmagamento– Simula a resistência a ação de cargas estáticas

quando submetido a pressão de um êmbolo em um cilindro

– Importante para áreas de estacionamento

Resistência ao choque e ao esmagamento

- Choque

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 44

O ensaio de impacto ou choque

consiste em dar uma série de golpes

com um soquete padrão no agregado

colocado dentro do cilindro do aparelho

Treton. Calcula-se a perda de massa

após o impacto.

Resistência ao Choque - DNER ME 399/99

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 45

TretonTreton

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 46

O ensaio de esmagamento mede a resistência do

agregado submetido à compressão de uma carga

variável de até 40tf, aplicada uniformemente sobre

os agregados colocados dentro de um cilindro. A

razão de carga é de 4tf/min. Determina-se a carga

que conduz a uma quebra de 10% do material.

Esmagamento - DNER ME 197/97

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 47

10% finos

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 48

A resistência ao cisalhamento depende da textura superficial.

Superfície específica alta – maior consumo de ligante asfáltico.

Textura ou Microtextura

macrotextura

microtextura

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 49

– Máquina Dorry (CPA) ou Pêndulo Britânico (VRD)

– Simula a resistência do agregado ao polimento pela ação do tráfego (revestimentos)

– Avaliam a textura superficial do agregado – Microtextura

– Importante para a resistência à derrapagem em pista seca e baixas velocidades

- Resistência ao Polimento e Coeficiente de atrito procedimentos de avaliação indireta

Textura ou Microtextura

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 50

Importante para avaliar indiretamente o contato entre grãos e a resistência ao cisalhamento

Formas– Agregados Cúbicos – preferíveis– Agregados Lamelares – indesejáveis ( Relação a/b > 6)

Ensaio de Cubicidade – determinação do Índice de Forma (f)

– f = 1,0 – Agregado cúbico (calcáreo)– f = 0,0 – Agregado lamelar (basalto)

Recomendação – f > 0,5

Forma de Agregados

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 51

Placa de Lamelaridade

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 52

Agregados porosos absorvem água e asfalto e necessita uma quantidade adicional de ligante para preencher os vazios e promover coesão.

Absorção = massa após imersão 24 h / massa inicial seca

Cuidados quando absorção for superior a 2 %.

Absorção

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 53

– Ensaio de Adesividade

– Simula a resistência do agregado em manter a película betuminosa e a capacidade de adsorção pela imersão em água aquecida.

– Materiais ácidos (granito) HIDROFÍLICOS – não têm boa adesividade com água

– Materiais básicos (basalto) HIDROFÓBICOS - têm boa adesividade com água

Adesividade

Page 54: ESTUDOS DE AGREGADOS / 1 ESTUDO DE AGREGADOS PARA PAVIMENTAÇÃO TT 051 – PAVIMENTAÇÃO

ESTUDOS DE AGREGADOS / 54

Capacidade de uma mistura de se manter coesa durante toda sua vida de serviço.

Adesividade

Ensaios visuais – DNER ME 078/94 e ME 079/94.

Ensaios mecânicos – Lottman Modificado, AASHTO T-283, entre outros.

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 55

• Sólidos– Cal hidratada

– Pós calcáreos

– Cimento Portland

• Líquidos– Alcatrões (10%)

– Dopes a base de amina (0,5 a 2,5%)

Corretivos de adesividade

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 56

Visa determinar a resistência do agregado à desintegração química – intemperismo;

O basalto, por exemplo, se deteriora formando argila que não é desejável em uma mistura asfáltica;

O ensaio consiste em atacar o agregado com uma solução saturada de MgSO4 (Sulfato de Magnésio) ou Na2SO4 (Sulfato de

Sódio) por cinco ciclos de 16 a 18 horas a 21ºC. O resultado é expresso como a perda de peso que deve ser inferior a 12%.

Sanidade -DNER ME 089/94

Page 57: ESTUDOS DE AGREGADOS / 1 ESTUDO DE AGREGADOS PARA PAVIMENTAÇÃO TT 051 – PAVIMENTAÇÃO

ESTUDOS DE AGREGADOS / 57

Sanidade

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 58

Sanidade

ApósAntes

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ESTUDOS DE AGREGADOS / 59

Massa Específica Real, Aparente e Efetiva do Grão

Page 60: ESTUDOS DE AGREGADOS / 1 ESTUDO DE AGREGADOS PARA PAVIMENTAÇÃO TT 051 – PAVIMENTAÇÃO

ESTUDOS DE AGREGADOS / 60

Massa específica Real do Grão e Aparente do Grão

Massa específica real do grão

)( 3cmg

VVV

MGsb

pppis

Massa específica aparente do grão

)( 3cm

gVV

MGsa

pis

)( 3cmg

VVV

MGsb

pppis

)( 3cmg

VVV

MGse

ppnpis

Massa específica efetiva do grão

Vppn= volume de poros permeáveis não preenchidos com asfalto

Page 61: ESTUDOS DE AGREGADOS / 1 ESTUDO DE AGREGADOS PARA PAVIMENTAÇÃO TT 051 – PAVIMENTAÇÃO

ESTUDOS DE AGREGADOS / 61

AGREGADO GRAÚDO

DNER-ME 081/98 e

ASTM C 127-88

Ensaios para Determinação da Densidade de AgregadosEnsaios para Determinação da Densidade de Agregados

Page 62: ESTUDOS DE AGREGADOS / 1 ESTUDO DE AGREGADOS PARA PAVIMENTAÇÃO TT 051 – PAVIMENTAÇÃO

ESTUDOS DE AGREGADOS / 62

Cesto metálico e balança com dispositivo para pesagem hidrostática

No Laboratório

Dr = massa específica real

Da = massa específica aparente

a = absorção (%)

Page 63: ESTUDOS DE AGREGADOS / 1 ESTUDO DE AGREGADOS PARA PAVIMENTAÇÃO TT 051 – PAVIMENTAÇÃO

ESTUDOS DE AGREGADOS / 63

Agregados Graúdos: ASTM C127 - AASHTO T85

DNER ME 081/94 - NBR 9937

Gsa = A Densidade Real

A - C

Gsb = A Densidade Aparente

B - C

a = (B - A) x 100 Absorção

A

A – Peso do agregado seco em estufa

B – Peso do agregado na condição Saturada

Superfície Seca

C – Peso do agregado imerso em água

Ensaios para Determinação da Densidade de AgregadosEnsaios para Determinação da Densidade de Agregados

Page 64: ESTUDOS DE AGREGADOS / 1 ESTUDO DE AGREGADOS PARA PAVIMENTAÇÃO TT 051 – PAVIMENTAÇÃO

ESTUDOS DE AGREGADOS / 64

No Laboratório - Enxugamento da superfície dos Agregados

Page 65: ESTUDOS DE AGREGADOS / 1 ESTUDO DE AGREGADOS PARA PAVIMENTAÇÃO TT 051 – PAVIMENTAÇÃO

ESTUDOS DE AGREGADOS / 65

Densidade Real dos Grãos (Dr)

Utilização do Picnômetro

Onde: A: Picnômetro vazio

B: Picnômetro + Material

C: Picnômetro + Material + Água (ºC)

D: Picnômetro + Água (ºC)

Page 66: ESTUDOS DE AGREGADOS / 1 ESTUDO DE AGREGADOS PARA PAVIMENTAÇÃO TT 051 – PAVIMENTAÇÃO

ESTUDOS DE AGREGADOS / 66

AGREGADO MIÚDO

DNER-ME 084/95 (Picnômetro de 500 ml)

Densidade Real dos Grãos (Dr)Densidade Real dos Grãos (Dr)

A

B

C

Page 67: ESTUDOS DE AGREGADOS / 1 ESTUDO DE AGREGADOS PARA PAVIMENTAÇÃO TT 051 – PAVIMENTAÇÃO

ESTUDOS DE AGREGADOS / 67

Massa Aparente

É a relação entre a massa e o volume do material, sem levar em conta os vazios de ar;

Utilizado para transformar unidades volumétricas em gravimétricas e vice-versa;

Utilizar caixa de madeira com 12cm de lado.

Page 68: ESTUDOS DE AGREGADOS / 1 ESTUDO DE AGREGADOS PARA PAVIMENTAÇÃO TT 051 – PAVIMENTAÇÃO

ESTUDOS DE AGREGADOS / 68

É a relação entre a massa e o volume do

material sem levar em conta os vazios de ar.

Utilizado para transformar unidades

volumétricas em gravimétricas e vice-versa.

Massa Específica Aparente – DNER ME 195/97

Page 69: ESTUDOS DE AGREGADOS / 1 ESTUDO DE AGREGADOS PARA PAVIMENTAÇÃO TT 051 – PAVIMENTAÇÃO

ESTUDOS DE AGREGADOS / 69

Densidade Efetiva – (dosagem de mistura asfáltica) – NBR 12891

quando absorção <1%

quando absorção >1%