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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


com asfalto e total de asfalto, conforme a Figura 6.


ão divirjam ± 0,02 da média. A diferença entre dois ensaios



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



ão divirjam ± 0,02 da média. A diferença entre dois ensaios



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 Pinhal 0,99 1,360


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 Pinhal 7,20 14,60


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)


% 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)


% 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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