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ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Asfaltos: Caracterização Brasileira Bloco 2.

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1 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Asfaltos: Caracterização Brasileira Bloco 2

2 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos As aulas contidas neste CD foram elaboradas pela seguinte equipe de professores: Autoria Liedi Légi Bariani Bernucci - Universidade de São Paulo Jorge Augusto Pereira Ceratti - Universidade Federal do Rio Grande do Sul Laura Maria Goretti da Motta - Universidade Federal do Rio de Janeiro Jorge Barbosa Soares - Universidade Federal do Ceará

3 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Este CD contém 30 aulas, em 10 blocos organizados por assunto: Lista dos assuntos do CD completo Bloco 1 – Introdução Bloco 2 – Asfaltos Bloco 3 – Agregados e Fíler Bloco 4 – Tipos de Revestimentos Asfálticos Bloco 5 – Dosagem de Misturas Asfálticas e de Tratamento superficial Bloco 6 – Propriedades Mecânicas de Misturas Asfálticas Bloco 7 – Materiais de Bases e Soluções de Pavimentação Asfáltica Bloco 8 – Técnicas Executivas Bloco 9 – Avaliação de Pavimentos Asfálticos Bloco 10 – Técnicas de Restauração e Reabilitação de Pavimentos Asfálticos

4 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Observação O conteúdo das aulas aqui apresentadas tem caráter educacional e foi elaborado pelos quatro autores a partir das respectivas experiências em ensino, pesquisa e extensão. As informações possuem a contribuição de alunos e profissionais envolvidos nestas atividades. Na melhor de suas possibilidades, os autores registraram o crédito devido nas diversas informações, incluindo fotos e figuras. Nenhuma informação deverá ser entendida como conselho ou recomendação de qualquer ordem. Os materiais referidos não poderão ser copiados, reproduzidos, adaptados, publicados ou distribuídos em qualquer forma sem o consentimento prévio dos autores.

5 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Cimento Asfáltico de Petróleo Classificado por penetração a 25ºC (até 2005) em algumas refinarias : 30/45 50/60 85/ /200 Classificado por viscosidade a 60°C (até 2005): CAP 7 CAP 20 CAP 40

6 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Cimento Asfáltico de Petróleo Classificado por penetração a 25ºC (a partir de 2005) : 30/45 50/70 85/ /200

7 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Classificação CAP 2005 Características da Tabela de Especificação com os métodos de ensaio: Penetração NBR Materiais betuminosos - Determinação da penetração. ASTM D 5 - Determinação de penetração de materiais betuminosos (Penetration of Bituminous Materials). Ponto de Amolecimento NBR Materiais betuminosos - Determinação do ponto de amolecimento - Método do anel e bola. ASTM D 36 - Determinação do ponto de amolecimento (método do anel e bola) (Softening Point of Bitumen (Ring-and-Ball Apparatus).

8 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Classificação CAP 2005 Características da Tabela de Especificação com os métodos de ensaio: Viscosidade Saybolt-Furol e Viscosidade Brookfield NBR Materiais betuminosos - Determinação da viscosidade Saybolt Furol. ASTM E Determinação da Viscosidade Saybolt Furol de materiais betuminosos a temperaturas elevadas (Standard Test Method for Saybolt Furol Viscosity of Bituminous Materials at High Temperatures). ASTM D Determinação da viscosidade do asfalto a temperaturas elevadas usando um viscosímetro rotacional (Viscosity Determination of Asphalt at Elevated Temperatures Using a Rotational Viscometer).

9 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Tabela de Especificação - seguintes métodos de ensaio (cont.): Ponto de Fulgor NBR Derivados de petróleo - Determinação dos pontos de fulgor e de combustão em vaso aberto Cleveland. ASTM D 92 - Determinação dos pontos de fulgor e de combustão em vaso aberto Cleveland (Flash and Fire Points by Cleveland Open Cup Tester). Solubilidade em Tricloroetileno NBR Materiais betuminosos - Determinação da solubilidade em tricloroetileno. ASTM D Solubilidade de materiais betuminosos em tricloroetileno (Solubility of Asphalt Materials in Trichloroethylene). Classificação CAP 2005

10 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Tabela de Especificação - seguintes métodos de ensaio (cont.): Dutilidade NBR Materiais betuminosos - Determinação da dutilidade. ASTM D Dutilidade de materiais betuminosos (Ductility of Bituminous Materials). Variação em Massa NBR – Materiais asfálticos – Determinação do efeito do calor e do ar em uma película delgada rotacional. ASTM D Effect of Heat and Air on a Moving Film of Asphalt (Rolling Thin-Film Oven Test). Classificação CAP 2005

11 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Tabela Especificação 2005 (*) relação entre a penetração após o efeito do calor e do ar em estufa RTFOT e a penetração antes do ensaio. CaracterísticasUnidade LimitesMétodos CAP 30-45CAP 50-70CAP CAP ABNTASTM Penetração (100g, 5s, 25, o C)0,1mm30 a 4550 a 7085 a a 200NBR 6576D 5 Ponto de Amolecimento oCoC NBR 6560D 36 Viscosidade Saybolt-Furol s NBR E 102 a 135 o C a 150 o C a 177 o C40 a a a 60 Viscosidade Brookfield cP NBR D 4402 a 135 o C, SP 21, 20rpm mín a 150 o C, SP 21, mín a 177 o C, SP 21 mín76 a a a 114 Índice de Susceptibilidade Térmica (-1,5) a (+0,7) -- Ponto de Fulgor mín. oCoC235 NBR D 92 Solubilidade em tricloroetileno, mín % massa99,5 NBR D 2042 Ductilidade a 25 o C, mín.cm NBR 6293D 113

12 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Tabela Especificação 2005 (cont.) (*) relação entre a penetração após o efeito do calor e do ar em estufa RTFOT e a penetração antes do ensaio. Efeito calor e ar a 163 o C, 85 mín D 2872 Variação em massa, máx% massa0,5 Ductilidade a 25 o Ccm NBR 6293 D113 Aumento do Ponto de Amolecimento oCoC8888 NBR 6560 D 36 Penetração Retida (*)% NBR 6576 D 5 (*) relação entre a penetração após o efeito do calor e do ar em estufa RTFOT e a penetração antes do ensaio.

13 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos CAP Ensaios correntes da classificação brasileira

14 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Penetração Ensaio de classificação de cimentos asfálticos. Medida de consistência. Ensaio a 25ºC, 100 g, 5s NBR Presente em especificações ASTM e européias.

15 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Penetração Equipamento Amostra a 25 o C

16 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Penetração (ASTM D5-94 e NBR 6576) Ensaios de Consistência Profundidade, em décimo de milímetro, que uma agulha de massa padronizada (100 g) penetra numa amostra de cimento asfáltico (por 5 segundos) à temperatura de 25 C.

17 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Solubilidade (Pureza) Em tricloroetileno NBR 14855

18 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Solubilidade (Pureza) Foto:PBS (1) Materiais e equipamentos (2) Cadinho com papel filtro (esq) Amostra antes da filtragem (dir) (3) Amostra dissolvida em tricloroetileno (4) Filtragem com auxílio de vácuo

19 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Ponto de Amolecimento Ensaio classificatório de especificações européias Especificação NBR 6560 Empregado para estimativa de susceptibilidade térmica. Presente em especificações de asfaltos modificados e asfaltos soprados.

20 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Ensaios de Consistência Uma bola de aço de dimensões e peso especificados é colocada no centro de uma amostra de asfalto em banho. O banho é aquecido a uma taxa controlada de 5 C/minuto. Quando o asfalto amolece, a bola e o asfalto deslocam-se em direção ao fundo. Ponto de Amolecimento - Anel Bola

21 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Ponto de Amolecimento Início do ensaioFinal do ensaio

22 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Viscosímetros para Fluídos Newtonianos Necessário para: Especificação de CAP (garantir bombeamento). Determinação da temperatura de usinagem e compactação. Por capilar – viscosidade cinemática. Determinação do tempo de escoamento em tubos / orifícios calibrados: Saybolt Furol ASTM D 88 e ASTM E 102. Cannon Fenske e Zeithfuchs ASTM D Brookfield (atual - mais moderno) Saybolt Furol

23 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Viscosidade Capilar a Vácuo a 60ºC Ensaio da classificação brasileira de cimento asfáltico até 2005 NBR 5847 Presente em especificações ASTM e européias. Medida de consistência.

24 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Ensaio de Viscosidade Absoluta Uso de tubos capilares especiais com referências. Banho a 60 o C. Uso de vácuo para empurrar o asfalto no tubo: 300 mm de Hg. Marca-se o tempo entre referências. Viscosidade expressa em Pa.s (Poise). Foto: IPT

25 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Tipos de Tubos de Medida de Viscosidade Asphalt Institute Tube Zietfuchs Cross-Arm Tube

26 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Ensaios de Consistência - Viscosidade Viscosímetro Saybolt Furol Viscosímetro Cannon Fenske e Zeithfuchs

27 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Viscosímetro Rotacional (Brookfield) MEDIDAS: propriedades relacionadas ao bombeamento e estocagem. ABNT (2004) ASTM D 4402 (2002) RESULTADOS: comportamento do fluido viscosidade x taxa de cisalhamento x tensão de cisalhamento; viscosidade dinâmica (cP); gráfico temperatura-viscosidade para projeto de mistura.

28 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Viscosímetro Rotacional (Brookfield)

29 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Ensaios de Consistência Dutilidade A dutilidade é dada pelo alongamento em centímetros obtido antes da ruptura de uma amostra de CAP com o menor diâmetro de 1 cm 2, em banho de água a 25 C, submetida pelos dois extremos à tração de 5 cm/minuto.

30 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Dutilidade Resistência à tração do ligante. Empregado para ensaios de retorno elástico de asfaltos modificados.

31 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Ensaios de Segurança Ponto de Fulgor Menor temperatura, na qual os vapores emanados durante o aquecimento do material asfáltico se inflamam quando expostos a uma fonte de ignição.

32 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Ponto de Fulgor (Segurança) Termômetro Cápsula cheia de amostra Ponta ligada ao gás

33 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Ponto de Fulgor Requisito de segurança. Vaso aberto Cleveland.

34 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Simula o envelhecimento da usinagem; Temperatura: 163°C; Tempo: 5h; Determina a perda ou ganho de peso; Especificação ASTM D 1754; Especificação ABNT Estufa de Efeito de Calor e Ar: Película Delgada (TFOT) Ensaio de Durabilidade: Efeito do Calor e do Ar

35 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Estufa de Película Fina Vista da estufa fechada Placa rotativa Prato Termômetro Prato com asfalto Foto: Patricia Barboza da Silva

36 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Ensaios de Durabilidade Estufa de Filme Fino Rotativo (Rolling Thin Film Oven Test - RTFOT) - ABNT e ASTM 2872 Neste ensaio, uma fina película de asfalto é continuamente girada numa jarra de vidro a 163 C por 85 minutos, com uma injeção de ar a cada 3 a 4 segundos. Estufa de filme rotativo

37 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Estufa de Película Fina Rotativa

38 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Estufa de Película Fina Rotativa Cilindro para colocar a amostra de ligante

39 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos RTFOT Recipiente para ligante na RTFOT Antes do preenchimento após do preenchimento com ligante Recipiente coberto após ensaio RTFOT

40 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Ensaio de massa específica do ligante Picnômetro com asfalto e água Determinação da massa do picnômetro totalmente preenchido com água a 25°C Determinação da massa do picnômetro preenchido até a metade com asfalto a 25°C Determinação da massa do picnômetro preenchido metade com água e metade com asfalto, a 25°C ABNT 6296 ETAPAS:

41 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Etapas do ensaio de massa específica do ligante (1) Picnômetros com asfalto e com água (2) Massa do picnômetro com água a 25 o C (3) Massa do picnômetro com asfalto até a metade (4) Massa do picnômetro com metade asfalto e metade água Fotos: Patricia B. Silva

42 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Antiga Especificação para CAP no Brasil ( ) De acordo com as Especificações Brasileiras DNC 1992, os CAP eram classificados quanto à viscosidade até 2005 em: CAP 7, CAP 20, CAP 40. Métodos CaracterísticasUnidadesCAP - 7CAP - 20CAP - 40ABNTASTM Viscosidade a 60ºCP700 a a a 8000MB-827D 2171 Viscosidade SayboltS100 min.120 min.170 min.MB-517E 102 Furol a 135ºCD 2170 a 177ºCs15 a 6030 a a 150D 2161 (1) Efeito do calor e do ar (ECA) a 163ºC por 5h - Variação em massa%1,0 máx.1,0 máx. 1,0 máx.MB-425D Relação de viscosidade4,0 máx.4,0 máx.4,0 máx.(2) - Ductilidade a 25ºCcm50 min.20 min.10 min.MB-167D 113 Índice de susceptibilidade térmica(-1,5) a (+1)(-1,5) a (+1)(-1,5) a (+1)(3) Penetração (100g, 5s, 25ºC) 0,1mm90 min.50 min.30 min.MB-107D 5 Ponto de fulgorºC220 min.235 min.235 min.MB-50D 92 Solubilidade em tricloroetileno% massa99,5 min.99,5 min.99,5 min.MB-166D 2042 Valores

43 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos De acordo com as Especificações Brasileiras DNC 1992, os CAP eram classificados quanto à penetração até 2005 em: CAP 30-45, CAP 50-60, CAP , CAP Antiga Especificação para CAP no Brasil ( ) Métodos CaracterísticasUnidadesCAP 30/45CAP 50/60CAP 85/100 CAP 150/200ABNTASTM Penetração (100g, 5s, 25ºC)0,1 mm30 a 4550 a 6085 a a 200MB-107D 5 Ductilidade a 25ºCcm60 min.60 min.100 min.100 min.MB-167D 113 Efeito do calor e do ar (ECA) a 163ºC por 5h - Penetração(1)50 min.50 min.47 min.40 min.MB-107D 5 - Variação em massa%1,0 máx.1,0 máx.1,0 máx.1,0 máx.MB-425D 1757 Índice de susceptibilidade térmica(-1,5) a (+1)(-1,5) a (+1)(-1,5) a (+1)(-1,5) a (+1)(2) Ponto de fulgorºC235 min.235 min.235 min.220 min.MB-50D 92 Solubilidade em tricloroetileno% massa99,5 min.99,5 min.99,5 min.99,5 min.MB-166D 2042 Viscosidade Saybolts110 min.110 min.85 min.70 min.MB-517E 102 Furol a 135ºCD 2170 e D 2161 (3) Valores

44 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos IP 87 - Ponto de Ruptura Fraass - Especificação Alemã Depende da consistência da matéria-prima – CAP. Adição de SBS, SBR e BMP reduz no máximo 7ºC do Fraass do CAP original. Ensaio que apresenta correlação com resultados do BBR e T g.

45 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Comportamento do Asfalto Comportamento Viscoelástico Correlação entre tempo/temperatura

46 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Usos do Cimento Asfáltico Matéria-prima de asfaltos diluídos, emulsões asfálticas, asfaltos modificados, asfalto espuma e asfaltos soprados. Aplicações rodoviárias a quente – concreto betuminoso a quente – CBUQ e misturas especiais – CPA, SMA, BBTM, Gap-graded, etc.

47 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Bitumen Test Data Chart - BTDC

48 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Tolerância Prevista pela SHELL em °C Ponto de Amolecimento = Pen 800 Ponto de Ruptura Fraass dmm Viscosidade 60°C, P xx Viscosidade P TIPO W S Parâmetro = PA – T 13000P < 8ºC Parâmetro correlaciona com frações cristalizáveis - DSC

49 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos BTDC de um Asfalto Convencional e um Modificado por Polímero °C Ponto de Amolecimento Ponto de Ruptura Fraass Asfalto Polímero Asfalto Convencional (CAP 20) dmm Viscosidade 60°C, P

50 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Defeitos Associados a Temperaturas de Serviço

51 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Deformação Permanente Ocorre a temperaturas altas No Brasil, entre 62 e 70 ºC Influência predominante do agregado Influência menor do ligante

52 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Trincas por Fadiga Ocorre a temperaturas intermediárias No Brasil, entre 25 e 40 ºC Nos EUA, entre 20 e 30ºC Efeito do agregado e do ligante

53 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Trincas Térmicas Ocorre somente em países frios, geralmente em temperaturas inferiores a -10 º C Influência predominante do ligante Influência menor do agregado

54 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Requisitos das Especificações de AC 20 (EUA) e CAP 20 (BR) FADIGA PEN VISC MÍNIMO 50 MÍNIMO TIPO S º C DEFORMAÇÃO

55 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Efeito da Baixa Penetração PEN VISC TIPO S º C

56 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Efeito da Viscosidade Baixa PEN VISC TIPO S º C

57 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Equivalência das Temperaturas Relativas à Fadiga PEN VISC TIPO S º C BRASIL EUA


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