materiais de construção - ibracon - c43

Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

José Tadeu BalboUniversidade de São Paulo

CONCRETO ASFÁLTICO

Capítulo 42


São misturas asfálticas elaboradas a quente, compostas por material britado, fíler e por cimento asfáltico de petróleo puro ou modificado

• material de revestimento de vias públicas e de rodovias mais largamente empregado no país (revestimento de aproximadamente 98% das rodovias em extensão)

• material de alta qualidade, o que incorre em elevados custos

Conceituação dos Concretos Asfálticos


• Concreto asfáltico usinado a quente (CAUQ): mistura racionalmente proporcionada entre agregados britados graúdos e miúdos (ou em sua escassez, mesmo agregados naturais, como seixos, ou artificiais, como escórias), material de enchimento (fíler) e cimento asfáltico de petróleo (CAP) ou outro material betuminoso (como o CAP modificado).

• É elaborada em usinas apropriadas quando agregados e CAP são aquecidos e posteriormente misturados, formando um material trabalhável por meio de equipamentos convencionais de compactação.

• Após sua densificação e perda da temperatura de aplicação, apresenta resistência e durabilidade compatíveis com seu emprego como camada de rolamento ou de base de pavimento.

Definições


Tipos de Concretos Asfálticos

Quadro 1 – Tipos possíveis de concretos asfálticos

Designação Nomenclatura Agregados Cimento asfáltico empregado

Espessuras Típicas

(mm) Concreto Asfáltico

comum CAUQ Distribuição descontínua CAP comum 40 a 90

Concreto Asfáltico

modificado com Polímeros

CAMP Distribuição descontínua CAP modificado por polímeros 30 a 60

Concreto Asfáltico modificado

com Borracha Moída CAMB

Distribuição descontínua e eventual emprego de borracha triturada (se

uso de CAP comum)

CAP comum ou CAP modificado

por borracha triturada incorporada

30 a 60

Stone Matrix Asphalt1 SMA Distribuição contínua CAP modificado

por polímeros ou borracha triturada

40 a 60

Camada Porosa de Atrito CPA Distribuição contínua e elevado

índice de vazios CAP modificado

por polímeros 30 a 40

Pré-misturado a Quente PMQ Distribuição descontínua e

ausência de finos CAP comum 50 a 90

Areia-Asfalto a Quente AAQ Distribuição contínua e essencialmente areia CAP comum 20 a 50

Microrevestimento Asfáltico a Quente MRAQ Distribuição descontínua e

essencialmente com finos CAP modificado

por polímeros 5 a 20

Concreto Asfáltico

Reciclado a Quente

CARQ

Segue a distribuição original ou com pequenas alterações devido a quebras ou incorporação de

agregados virgens2

Pequena incorporação ou não de algum novo CAP

25 a 75


Distribuições granulométricas dos concretos asfálticos tradicionais

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.01 0.1 1 10 100

Abertura da peneira (mm)

Porc

enta

gem

que

pas

sa (%

)

Faixa A Faixa B Faixa C

Figura 1 – Faixas granulométricas tradicionais para o CAUQ (DNIT, 2004).


Distribuição granulométrica do Stone Matrix Asphalt (SMA)

Figura 2 – Exemplo de faixa granulométrica para o SMA (adaptado de Balbo, 2007).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 10 100


Por

cent

agem

que

pas

sa (%

)


Distribuições granulométricas para Camada Porosa de Atrito (CPA)

Figura 3 – Algumas faixas granulométricas para a CPA (DNER, 1999).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 10 100


Por

cent

agem

que

pas

sa (%

)

Faixa I Faixa II Faixa III Faixa IV Faixa V


Distribuições granulométricas para PMQ, AAQ e MRAQ

Figura 4 – Faixas granulométricas para alguns tipos de PMQ, AAQ e MRAQ (adaptado de: Balbo, 2007)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.1 1 10 100


Porc

enta

gem

que

pas

sa (%

)

PMQ Faixa A PMQ Faixa E AAQ Faixa A MRAQ


Diferenciação da Estrutura Granulométrica dos Concretos Asfálticos

Figura 5 – Estrutura interna do CAUQ, do SMA e do CPA (fonte:www.trainning.ce.washington.edu/WSDOT).


Os CAUQ são dosados em geral com teores de asfalto entre 4 e 9% (faixa A com 4 a 7%; faixa B com 4,5 a 7,5%; faixa C com 4,5 a 9%), segundo o DNIT (2004).Tais valores tendem a ser mais restritos em termos de faixa de variação quando se emprega CAP modificado com polímeros (DNER, 1999).Os SMA tendem a possuir teores mínimos superiores ao CAUQ (6 – 6,5%). Misturas mais abertas têm seu teor de asfalto bastante dependente da distribuição granulométrica escolhida.

Teor de asfalto nos concretos asfálticos


Efeitos Gerais do Teor de Asfalto nos CAUQs

• A resistência (medida pela estabilidade) do CAUQ aumenta com o incremento do teor de asfalto até determinado valor, em que atinge um pico, decrescendo posteriormente com aumentos sucessivos nesse teor;

• Quanto maior o teor de asfalto, maior será a fluência apresentada pela mistura asfáltica, consideradas estruturas granulométricas idênticas;

• A densidade do material também aumenta até um valor máximo, para depois decrescer, com o incremento do teor de ligante;

• A porcentagem ou volume de vazios no CAUQ diminui, tendendo para um patamar mínimo, com o aumento de ligante na mistura.




Figura 6 – Efeitos do teor de asfalto (betume) em CAUQs (Monismith et al.,1989)


Aplicações dos CA em camadas de pavimentos

Figura 7 – Nomenclatura das camadas dos pavimentos (adaptado de Balbo, 2007).



Tipo de mistura asfáltica

Camada do pavimento onde

se emprega Observações e associações

Revestimento

Também emprega-se a denominação geral “capa asfáltica ou de rolamento”, menos técnica que revestimento asfáltico. Evite sempre o uso da expressão “pano asfáltico”. O CAUQ pode, inclusive, ser o revestimento de uma base em concreto de cimento Portland, solução conhecida por “blacktopping” ou pavimento rígido-híbrido.

CAUQ

Camada de ligação

Também denominada “binder”, muitas vezes é composta por CAUQ sem material de enchimento (fíler), o que gera um PMQ mais aberto. Quando se faz reforço em concreto asfáltico (no popular, “recapeamento” ou “recape”), muitas vezes se emprega uma camada de ligação intermediária que tem por função um nivelamento da pista antes de aplicação do novo revestimento. A essa camada dá-se o nome de camada de nivelamento ou de “reperfilamento”.

Quadro 2 – Aplicações dos concretos asfálticos em camadas de pavimentos.




Camada do pavimento onde se

emprega Observações e associações

Base

Em relação a bases de pavimentos asfálticos, o caso mais relevante é para a base de pavimentos perpétuos1 (Balbo, 2007), quando o CAP empregado deverá ter consistência elevada. Inclusive para bases de pavimentos de concreto, há a vantagem de proporcionar uma perfeita conformação superficial para lançamento da camada superior em concreto.

CAUQ

Sub-base

A aplicação como sub-base refere-se aos pavimentos perpétuos; em geral, emprega-se CAP modificado com polímero que garanta grande flexibilidade à mistura e boa resistência à fadiga.






Camada do pavimento onde

se emprega Observações e associações

SMA Revestimento

É usado como camada de revestimento por suas funções de aderência, resistência ao cisalhamento e microdrenagem superficial mais eficiente.

CPA Revestimento

É usado como camada de revestimento por suas funções de aderência e de rápida drenagem superficial com escoamento vertical. O uso desse revestimento, em geral, exige uma mistura asfáltica densa como camada de ligação para que a água não percole para as camadas inferiores do pavimento.


Requisitos de Desempenho para Concretos Asfálticos

Quadro 3 – Requisitos de desempenho do CAUQ.

Requisitos de desempenho

Parâmetro de controle Razão e Associações

Aderência/Atrito

Nas camadas de revestimento superficiais, os concretos asfálticos devem apresentar aderência adequada com o rolamento, consideradas as velocidades de operação das vias. Essa aderência não apenas se dá em especial pela textura superficial, como também é influenciada pela microtextura dos agregados graúdos empregados.

Drenabilidade

É a capacidade da superfície ou toda a estrutura de uma mistura asfáltica em criar situação favorável à rápida eliminação de águas pluviais sobre o revestimento asfáltico. Essa capacidade está relacionada à textura superficial (SMA) e também à porosidade da mistura asfáltica (CPA).

Funcionais

Refletância

Especialmente para a visão noturna, as superfícies de revestimentos com misturas asfálticas apresentam maior ou menor capacidade de reflexão e difusão da luz em função da cor dos agregados empregados e também da própria cor dos asfaltos que podem ser modificada para melhor atender a essa necessidade.



De construção Trabalhabilidade

Associam-se, aqui, condições como tipo e teor de ligante, temperatura de aplicação e distribuição granulométrica dos agregados da mistura. As misturas devem ser facilmente aplicáveis e atingir o grau de compactação adequado durante a construção.


Requisitos de Desempenho para Concretos Asfálticos

Quadro 3 – Requisitos de desempenho do CAUQ.



Retração

Os concretos asfálticos herdam a suscetibilidade térmica dos cimentos asfálticos, de maneira que são materiais sujeitos a fissuração quando há queda importante de temperatura (climas temperados). O requisito, aqui, é a diminuição de sua retração, o que pode ser realizado com abaixamento do ponto de vitrificação do CAP, empregando modificação por polímeros.

Flexibilidade

Convencionalmente, as misturas asfálticas são tomadas como flexíveis e como revestimento de pavimentos flexíveis. Misturas asfálticas para bases poderão ser mais rígidas, com módulo de resiliência da ordem de 15.000-20.000 MPa dependendo da viscosidade do CAP a temperaturas típicas de operação de pavimentos.

Fluência Retrata a capacidade de o CAUQ resistir às deformações de natureza plástica impostas por pressões elevadas, pois assim se evitariam escorregamentos relacionados ao seu emprego pelo tráfego.

Estabilidade Capacidade de resistência à ruptura por compressão frente às pressões impostas por veículos.

Resistência à tração

A resistência à tração é uma importante característica na mistura, pois as camadas de concretos asfálticos são submetidas a esforços de tração na flexão durante a passagem de veículos, que devem ser suportadas convenientemente. Além disso, afeta sua resistência à fadiga.

Resistência ao cisalhamento

Mesmo quando não sujeitos à tração na flexão, os revestimentos asfálticos operam por cisalhamento com as passagens de cargas, o que também é causa de deformações plásticas e mesmo fadiga por ações cisalhantes.

Estruturais

Resistência à fadiga

A repetição de cargas impõe no material a ocorrência de microfissurações progressivas que desencadeiam um processo de fissuração intensa em sua superfície, o que, por sua vez, permite a infiltração de água e posterior manifestação de outras formas de degradação.


Critério de Bruce MARSHALL(U.S. Corps of Engineers – USACE)

O critério ou método mais tradicional de dosagem (Método Marshall) foi concebido na época da Segunda Grande Guerra Mundial pelo engo. Bruce Marshall do Bureau of Public Roads dos EUA. Foi, em seguida, assumido como padrão e alvo de melhorias de procedimentos pelo United States Army Corp of Engineers (USACE).

Dosagem dos Concretos Asfálticos


Massa específica real média de uma mistura de agregados

Conhecidas as massas (mi) e as massas específicas reais (μi) dos agregados (graúdos, miúdos e fíler) que comporão a mistura asfáltica, bem como seus volumes (vi) e a composição porcentual da mistura em massa (x%, y% e z%) para os três materiais granulares, com base na distribuição granulométrica (curva) escolhida, respectivamente, pode-se escrever:




321 mmmM ++=

321 vvvV ++=

zyx%100 ++=

Sabe-se que a massa do agregado graúdo m1 está para sua porcentagem x assim como o valor da massa total de agregados M está para 100%. Essa relação pode ser escrita para todos os três agregados, de maneira que se tem:



Considerando-se que a massa específica real média da mistura () é dada pela relação entre a massa total e o volume total de agregados, pode-se escrever sucessivamente:

100x.Mm1 = 100

y.Mm2 =100

z.Mm3 =

3213

3

2

2

1

1321

321

.100z.M

.100y.M

.100x.M

)zyx(.100M

mmm

)zyx(.100M

vvvmmm

VM

μ+

μ+

μ

++=

μ+

μ+

μ

++=

++++

==μ



Assim, se as massas específicas reais dos agregados graúdo e miúdo fossem idênticas de 2,65 g/cm3 e o material de enchimento fosse cimento Portland com 3,15 g/cm3, e as proporções em massa fossem respectivamente de 45%, 50% e 5%, a massa específica média da mistura seria de 2,67 g/cm3.

321321

zyx100

zyx)zyx(.

μ+

μ+

μ

=

μ+

μ+

μ

++=μ


Massas específicas, densidades e vazios na mistura asfáltica

Figura 8 – Massas e volumes na mistura asfáltica compactada (adaptado de Balbo, 2007).

Para a composição da massa total da mistura, a massa de ar é considerada desprezível, embora esteja presente exatamente nos vazios da mistura de agregados que não tenham sido preenchidos pelo cimento asfáltico (CAP), de tal maneira que se pode escrever a massa total (Mt ) como:


Massas Volumes (ar) Vazios vv

ma Asfalto Va mf fíler vf

mam agregado miúdo vam Mt

mag agregado graúdo vag

Vt Vc


Quanto aos volumes, V é o volume total que compreende o volume de vazios, que já não é desprezível como no caso de sua massa. Tem-se, portanto, volume de vazios não preenchidos dos agregados minerais (ou preenchidos pelo ar) e uma parte do volume de vazios dos agregados da mistura preenchidos pelo asfalto, ao qual se chama de volume de vazios preenchidos por asfalto, de tal forma que se poderia também definir um volume total de vazios não preenchidos por agregados minerais (graúdos, miúdos e fíler) como sendo os Vazios do Agregado Mineral (V.A.M) e um volume de agregado mineral (VAM). O volume total de tudo aquilo que não é ar na mistura é chamado de volume de cheios (Vc).


agamfat mmmmM +++=


Por massa específica aparente (μap ) de uma mistura asfáltica se define o quociente entre a massa total da mistura (Mt ) e o volume total da mistura (Vt ), conforme definidos na Figura 8. Por densidade aparente (δap ) da mistura asfáltica entende-se o quociente entre a massa total da mistura (Mt ) pela massa de água correspondente ao volume total (Vt ) ocupado pela mistura asfáltica. Tem- se, portanto, que:


agamfav

agamfa

t

tap vvvvv

mmmmVM

++++

+++==μ


sendo que Mtar e Mi são, respectivamente, a massa total

da mistura asfáltica pesada ao ar e a massa total da mistura asfáltica pesada imersa, empregando-se para tanto o método da balança hidrostática.Esses parâmetros são definidos à temperatura de 25oC.


iart

art

apMM

M

−=δ


A massa específica real teórica (μr ) da mistura asfáltica é dada pela relação entre a massa total da mistura (Mt ) e o volume de cheios (Vc ) na mistura asfáltica, ou seja, o volume total reduzido do volume de vazios (Vv ) na mistura, conforme Figura 8, de tal sorte que pode ser escrito:


agamfa

agamfa

vt

tr vvvv

mmmmvV

M+++

+++=

−=μ


Considerando as relações entre massa específica real de cada componente da mistura com suas massas e volumes, e considerando-se as massas individuais em termos porcentuais (para uma massa total de 100%), a equação anterior pode ser reescrita na forma:


agamfaag

ag

am

am

f

f

a

a

agamfar AG%AM%F%A%

100mmmm

mmmm

μ+

μ+

μ+

μ

=

μ+

μ+

μ+

μ

+++=μ


Na equação anterior, as porcentagens em massa de CAP, de fíler, de agregado miúdo e de agregado graúdo são representadas respectivamente por %A, %F, %AM e %AG. Esta expressão é facilmente transformada em termos de densidades (recorde-se que a massa específica é o produto da densidade pela massa específica da água a 25oC em todos os casos), sendo que resulta em:


agamfa

r AG%AM%F%A%100

δ+

δ+

δ+

δ

=δ


A porcentagem de vazios na mistura é representada por %Vv, sendo o volume de vazios na mistura em termos de porcentagem do volume total da mistura (Vt ), em outras palavras, referente aos vazios preenchidos com ar. O volume total é, assim, tomado como 100%, e a porcentagem de vazios será:


t

vv V

v.100V% =


Em face da relação expressa para a massa específica real da mistura em função de massas e volumes de componentes, determina-se em cascata que:


r

ttv

MVv

μ−=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

μ

μ−=

μ

μ−=

μ−=

μ−

=r

ap

r

ap

tr

t

t

r

tt

v 1.100.100100V.M.100100

V

MV.100V%


Os vazios totais dos constituintes minerais (agregados e fíler) são parcialmente preenchidos pelo asfalto na mistura. Chama-se porcentagem de vazios nos agregados minerais (%V.A.M.) ao conjunto de vazios ocupados pelo ar e pelo asfalto presentes na mistura. Tal porcentagem é expressa em termos de uma porcentagem do volume total (Vt) da mistura. Diante do exposto, pode ser escrito:


av V%V%.M.A.V% +=

t

aa V

v.100.V% =


Tendo em vista que o volume de asfalto é também descrito pelo quociente entre a massa de asfalto e a massa específica real do asfalto, então:


ta

aa V.

M.100.V%μ

=

A porcentagem de asfalto é obtida por:

t

aMM

.100.A% =


Substituindo uma na outra as duas equações anteriores tem-se:


Por substituição da porcentagem de vazios na equação acima determina-se a porcentagem de vazios nos agregados minerais:

a

ap

t

t

ata

t

a .A%VM

.A%V.

100M.A%

.100.V%μ

μ=

μ=

μ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

=

a

ap

r

apav .A%1.100V%V%.M.A.V%

μ

μ+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

μ

μ−=+=


Define-se por relação betume-vazios (RBV) o volume ocupado pelo asfalto (Va) expresso em porcentagem dos vazios do agregado mineral (V.A.M.), ou seja, é a % do volume de vazios totais ocupada pelo asfalto:


Conhecidos o teor de asfalto na mistura, a massa específica do asfalto, a massa específica aparente da mistura e a massa específica real da mistura, ficam determinados os valores de %Vv, a %V.A.M. e a relação R.B.V.(%).

a

ap

r

ap

a

ap

aa

.A%1.100

.A%.100

M.A.V%v%

.100.M.A.V

v.100(%).V.B.R

μ

μ+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

μ

μ−

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

μ

μ

===


O critério de dosagem é empregado para misturas que comportem agregados com diâmetro máximo de 25 mm. O método Marshall requer a preparação de misturas em corpos-de-prova de 101,6 mm de diâmetro por 63,5 mm de altura (para outras alturas são necessárias correções no valor de estabilidade medido).As medidas mecânicas realizadas com as amostras compactadas são sua estabilidade e fluência, o que requer em geral 15 corpos-de-prova, pois são três corpos-de-prova para obtenção de um valor médio para cada teor de asfalto; mais 5 corpos-de-prova são empregados para as medidas da densidade máxima teórica em cada teor de asfalto.São preparados corpos-de-prova para uma mistura de agregados prefixada, sendo variado o teor de asfalto, em geral em 0,5 pontos porcentuais.

Dosagem pelo Método Marshall


O método requer que a mistura dos agregados com o asfalto seja realizada para temperatura correspondente à viscosidade do asfalto de 170±20 centiStokes e sua compactação em temperatura correspondente a 280±30 centiStokes.Normalmente, na atualidade, são aplicados 75 golpes por face do corpo-de-prova com emprego de um soquete cilíndrico com 4,54 kg caindo livremente de uma altura de 457,2 mm sobre a seção plena do cilindro onde se encontra a mistura.Os corpos-de-prova são assim preparados para cada teor de asfalto, cuja variação deverá ser realizada pelos engenheiros com base em sua experiência acumulada, pois não existem padrões rígidos para o estudo da variação do teor de asfalto nas misturas.



• Estabilidade Marshall, que se trata do valor de carga máxima que o corpo-de-prova é capaz de suportar antes de romper. A taxa de aplicação de carga é de 51 mm/minuto a uma temperatura de 60oC, o que exige que os corpos-de-prova permaneçam em banho com água nessa temperatura até estabilidade térmica, imediatamente antes do teste. A medida é realizada em kN.

• Fluência, que é a medida da deformação vertical durante o teste até a ruptura do corpo-de-prova, medida em quarto de milímetros (0,25 mm).


Figura 9 – Ilustração do teste de corpo-de-prova Marshall em prensa manual (fonte: http://cee.wpi.edu).


O critério de seleção do teor de asfalto para a mistura de agregados no método, após a determinação dos parâmetros físicos e mecânicos dos corpos-de-prova, embora passível de modificações, foi estabelecido pelo USACE:

• Determinação do teor de ligante para o valor máximo de estabilidade;

• Determinação do teor de ligante para o valor máximo de densidade aparente;

• Determinação do teor de ligante para a média entre os limites estabelecidos para a %Vv na mistura;

• Determinação do teor de ligante para a média entre os limites estabelecidos para a R.B.V. na mistura;

• Determinação da média dos valores determinados nos quatro itens acima.




Figura 10 – Conjunto de gráficos para Dosagem Marshall.

Estabilidade X Teor de Asfalto

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

7.0

3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5Teor de asfalto (%)

Esta

bilid

ade

(kN)

Fluência X Teor de Asfalto

0

5

10

15

20

25

3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5Teor de asfalto (%)

Fluê

ncia

(0,2

5 m

m)

Volume de Vazios X Teor de Asfalto

0

1

2

3

4

5

6

7

3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5Teor de asfalto (%)

Vv

(%)

Densidade Máxima Teórica X Teor de Asfalto

2.432.442.452.462.472.482.492.502.512.52

3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5Teor de asfalto (%)

r (%

)

Relação Betume-Vazios X Teor de Asfalto

50556065707580859095

100

3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5Teor de asfalto (%)

RBV

(%)

Vazios no Agregado MIneral X Teor de Asfalto

15.015.215.415.615.816.016.216.416.616.817.0

3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5Teor de asfalto (%)

V.A

.M (%

)

Com base nos critérios acima expostos para uma camada de rolamento, os teores de asfalto para cada gráfico levado em conta na dosagem do teor, conforme exposto, seriam de 6,7% (estabilidade), 4% (densidade máxima), 4,65% (%Vv) e 5% (R.B.V.), o que conduz a uma média de 5,1% no teor de asfalto. Note-se que, com tal valor médio, a fluência fica dentro dos limites estabelecidos (≈12 x 0,25 mm), o que confirma 5,1% como o teor de asfalto de dosagem encontrado.



•Quadro 4 – Limites para dosagem Marshall de algumas misturas asfálticas a quente•(segundo várias normas vigentes do DNIT e indicadas nas referências).

Índice CAUQ CAUQ CAMP CAMP CPA MRAQ AAQ

Emprego Camada de rolamento

Camada de ligação

Camada de rolamento

Camada de ligação

Camada de rolamento

Camada de rolamento

Camada de rolamento

Estabilidade mínima (kN) 50 50 50 50 - 20 a 70 25

Fluência (mm) - - 2 a 4,5 2 a 4,5 - 2 a 5 2,5 a 4,5 %Vazios 3 a 5 4 a 6 3 a 5 4 a 6 18 a 25 8 a 14 3 a 8 RBV (%) 75 a 82 65 a 72 75 a 82 65 a 72 - - 65 a 82

Norma DNIT 031/2004/ES DNER ES 385/99 DNER ES 386/99

DNER ES 388/99

DNER ES 387/99


Procedimentos complementares e suplementares de dosagem

•Figura 11 – Esquema do ensaio de compressão diametral

•Resiliência e resistência dos concretos asfálticos

( )2734,0..tFMr +μδ

= .t.d.F.2

t π=σ



•Quadro 6 – Valores para módulo de resiliência e resistência à tração para•misturas asfálticas obtidos em laboratórios (adaptado de Balbo, 2007).

Material Ligante asfáltico Mr (MPa) RT (MPa) CAP-20 3.850 1,30

Betuflex 60/60 3.780 1,10 SMA Betuflex 80/60 3.600 1,37

CAP-40 (sem borracha) 5.700 1,28 CAP-40 + 12% borracha + 10% AR-5 2.515 0,52

CAUQ com CAP modificado com

borracha CAP-40 + 20% borracha + 15% AR-5 1.885 0,52 Faixa C sem borracha 3.650 0,97

2,5% em peso de borracha c/ digestão 2.700 0,57 CAUQ com agregado-borracha

2,5% em peso de borracha s/ digestão 2.450 0,80 Faixa C sem borracha 3.205 1,07

1% em peso de borracha c/ digestão 2.953 0,90 2% em peso de borracha c/ digestão 2.302 0,80

CAUQ com agregado-borracha

3% em peso de borracha c/ digestão 1.539 0,70 Blocos de CAUQ + 0,5% de CAP mod. 11.440 3,01

Fresados de CAUQ 25.495 2,42 CAUQ reciclado

a quente (100% de agregados reciclados) Fresados de CAUQ + 0,75% de CAP mod. 10.394 2,50

Faixa C, CAP 50/60 5.517 1,20 CAUQ modificado com EVA Faixa C, CAP 50/60 + 4% EVA 16.540 2,39

CAUQ modificado com RASF Faixa C, CAP produzido por desasfaltação com propano 43.775 4,33



•Figura 12 – Comportamento

à fadiga de CAUQ e CAUQ modificado com polímero SBS (DNER, 1998).

•Fadiga dos concretos asfálticos033,0

r

65,2

t

9f M

111007,9N−

−⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ε

××=

1.E-05

1.E-04

1.E+01 1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05

Número de ciclos à fadiga (Nf)

Defor

maç

ão esp

ecífica

de traç

ão (m

m/m

m)

CAP-20 CAP-20 + 4% SBS CAP-20 + 6% SBS



•Figura 14 – Resultados de ensaios de fluência com CAUQ.

•Visco-elasticidade

0.1

1

10 100 1000 10000

Tempo (s)

Def

orm

ação

esp

ecífi

ca a

xial

em tr

ação

(%)

CAUQ na Faixa B do DNER CAUQ na Faixa C do DNER



•Deformação plástica

Modelos de evolução da deformação plástica (ou permanente) para CAUQ talvez sejam aqueles menos explorados na literatura internacional, embora existam trabalhos excelentes sobre o assunto.Diversos tipos de ensaio são empregados nesse caso, desde simples ensaio de compressão axial dinâmica até sofisticados simuladores de tráfego (com pneus sobre placas de CAUQ) em laboratório.

25,0cep N49,4 ×ε×=ε


Execução do concreto asfáltico

FabricaçãoUsinas para elaboração de concreto asfáltico modernas são, geralmente, de dois tipos: descontínuas (gravimétricas) e de tambor misturador (drum mixer).

•Figura 15 – Esquema de usina gravimétrica para misturas asfálticas a quente (de www.ncat.org).



FabricaçãoSilos frios : áreas, cobertas ou não, onde são depositados os agregados de diversas frações granulométricas para a composição da mistura.Correia transportadora (abaixo dos silos) que encaminha os agregados para um tambor rotativo que possui a função primordial de secagem dos agregados. Este secador possui uma chama direcional, e os agregados são nele introduzidos em contrafluxo (contra as chamas) ou em fluxo paralelo, sendo aquecidos previamente à mistura com o ligante asfáltico (CAP).Nas usinas gravimétricas, os agregados, após sofrerem o aquecimento e a secagem, seguem para uma torre de mistura por meio de uma esteira elevatória, onde são primeiramente separados granulometricamente, permanecendo em silos quentes, de onde serão proporcionados em massa para um misturador de pás cilíndrico. Neste ponto, são misturados com o CAP aquecido à temperatura de pelo menos 175oC, o que pode variar em função do tipo de CAP. Após a mistura, o material é lançado em caçambas de caminhões que transportam o material para a pista. Tais caminhões são pesados ao deixarem a usina para controle de massa transportada.



Fabricação

•Figura 16 – Tambor secador rotativo (centro) e torre de mistura (esquerda)•fonte: www.jtsystemsinc.com



Aplicação em Pista - EspalhamentoO material, ao chegar à obra, é depositado sobre a alimentadora frontal de um equipamento denominado vibro-acabadora que permite uma nova homogeneização, distribuição e pré- compactação com nivelamento da mistura.

• Figura 17 – Esquerda: lançamento da mistura na vibro-acabadora e sucessiva distribuição e compactação (fonte: www.hawaiiasphalt.com). Direita: esquema dos componentes da vibro-

acabadora (fonte: www.madehow.com).



Aplicação em Pista - Compactação

Compactação com rolos metálicos lisos e os rolos de pneusA rolagem é iniciada da borda da pista para o centro, sempre paralela a seu eixo, empregando-se um procedimento de cobertura de 1/3 da faixa anteriormente compactada em uma passada posterior lateral.A compactação prossegue até o momento em que as passadas não imprimem mais marcas sobre a superfície.Os rolos são mantidos umedecidos (sem excesso) para evitar aderência ao CAUQ em pista.Normalmente, espera-se o resfriamento da massa asfáltica para sua liberação ao tráfego. Na prática, o tempo de espera decorrido está entre 4 a 6 horas após final de compactação.



Aplicação em Pista - Compactação

•Figura 18 – Compactação de misturas asfálticas a quente (fonte: www.hawaiiasphalt.com).


Controle Tecnológico do concreto asfáltico

Usina

• Umidade dos agregados após secagem em tambor rotativo (< 1%) • Análise granulométrica de agregados em silos quentes • Temperatura de aquecimento dos agregados (110-170oC) • Temperatura de aquecimento do ligante asfáltico (120-170oC) • Temperatura da massa após mistura (mínimo de 150oC) • Teor de asfalto da mistura (± 0,2% em relação ao projeto de mistura) • Estabilidade (± 20% em relação ao projeto de mistura) e fluência da mistura (limite máximo

acima de 0,8 mm em relação ao projeto de mistura) • Massa específica aparente (± 1% em relação ao projeto de mistura) • Análise granulométrica dos agregados e fíler



Transporte e lançamento

• Peso da carga na caçamba • Unção da caçamba para evitar aderência do CAUQ • Cobertura com lonas para proteção • Temperatura de chegada à pista • Temperatura de lançamento do CAUQ na vibro-acabadora (≥ 120oC) que será a temperatura de

espalhamento • Extração de ligante (teor de asfalto) com amostras recolhidas da vibro-acabadora (± 0,2% em

relação ao projeto de mistura) • Análise granulométrica das amostras acima coletadas • Ensaio Marshall e resistência à tração com amostras acima coletadas por jornada de 8 h de

trabalho



Compactação

• Controle das pressões de rolos pneumáticos e de pesos de rolos lisos com base experimental verificada na obra

• Controle de entrada de rolos lisos e pneumáticos • Umedecimento de superfícies de rolagem para evitar aderência • Controle de sobre-passes • Controle do número de passadas por faixa de compactação • Controle visual da qualidade superficial de compactação • Controle de temperaturas durante a compactação (120-150oC) • Controle de densidade do material após compactação (extração de amostras ou métodos in

situ), que deverá estar entre 92 a 96% da densidade máxima teórica no mínimo (depende das especificações locais). O DNIT exige 97% da densidade de projeto

• Controle de variações na espessura (tolerância de ± 5 % em relação ao projeto de engenharia)

materiais de construção - ibracon - c43

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