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ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Estabilidade: carga máxima (unidade de força) indicativa da resistência do corpo.

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1 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Estabilidade: carga máxima (unidade de força) indicativa da resistência do corpo de prova à compressão diametral confinada (modo de falha não definido); Fluência: deslocamento máximo (unidade de distância) apresentado pelo corpo de prova correspondente à aplicação da carga máxima. Estabilidade Marshall

2 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Metodologia para a Determinação do Teor Ótimo Segue uma explicação passo-a-passo do método de determinação do teor ótimo de ligante convencionalmente usado DNER. 1. Determinação das massas específicas reais dos constituintes da mistura: agregados (ASTM, 1994) e CAP, geralmente assumida 1,02 (este valor é compatível com CAPs produzidos no país pela Petrobras). 2. Escolha da faixa granulométrica a ser utilizada (DNER, Aeronáutica, Órgão estaduais ou Municipais, etc). 3. Escolha da composição dos agregados de forma a enquadrar a mistura de agregados nos limites da faixa granulométrica escolhida. Ou seja, é escolhido o percentual em peso de cada agregado, %*, para formar a mistura. Procedimento Marshall

3 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Procedimento Marshall 3. Escolha da composição dos agregados: Note que neste momento não se considera ainda o teor de CAP, portanto, %n* = 100% (onde n varia de 1 ao número de diferentes agregados na mistura).

4 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos 4. Escolha das temperaturas de mistura e de compactação, a partir da curva viscosidade-temperatura do ligante escolhido. T ligante na hora de ser misturado ao agregado viscosidade entre 75 e 150SSF, de preferência entre 75 e 95SSF ou 0,17±0,02Pa.s se medida com o viscosímetro rotacional. T ligante [107ºC; 177ºC] T agregados deve ser de 10 a 15ºC acima da temperatura definida para o ligante, sem ultrapassar 177ºC. T compactação deve ser tal que o ligante apresente viscosidades na faixa de 125 a 155SSF ou 0,28±0,03Pa.s. Procedimento Marshall

5 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Procedimento Marshall 5. Adoção de teores de asfalto para os diferentes grupos de CPs a serem moldados. Cada grupo deve ter no mínimo 3 CPs. Conforme a experiência do projetista, para a granulometria selecionada, é sugerido um teor de asfalto (T, em %) para o primeiro grupo de CPs. Os outros grupos terão teores de asfalto acima (T+0,5% e T+1,0%) e abaixo (T-0,5% e T-1,0%).

6 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos 6. Após o resfriamento e a desmoldagem dos CPs, obtém-se as dimensões do mesmo (diâmetro e altura). Determinam-se para cada CP suas massas seca (M S ) e submersa em água (M Ssub ). Com estes valores é possível obter a massa específica aparente dos CPs (Gmb), que por comparação com a massa específica máxima teórica (Gmm = DMT), vai permitir obter as relações volumétricas típicas da dosagem. Procedimento Marshall Ms Balança Psub

7 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos 7. A partir do teor de asfalto do grupo de CPs em questão (%a), ajusta-se o percentual em peso de cada agregado, ou seja, %n = %n* (100% - %a) onde %n é o percentual em peso do agregado n na mistura asfáltica já contendo o asfalto. Note que enquanto %n* = 100%, após o ajuste, %n = 100% - %a. Ajuste do percentual em peso dos agregados em função do teor de asfalto Procedimento Marshall

8 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos 8.Com base em %n, %a, e nas MASSAS ESPECÍFICAS REAIS dos constituintes (G i ), calcula-se a Densidade Máxima Teórica da mistura (DMT=G mm ) correspondente ao teor de asfalto considerado. Esta densidade corresponde a massa específica Gmm e é dada por: Procedimento Marshall

9 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos 8. Melhor seria DETERMINAR a massa específica Gmm: Procedimento Marshall VAM = f(Gsb) aparente VAM = f(Gse) efetiva VAM = f(Gsa) real VAM f(Gse) efetiva VAM f(Gsa) real VAM f(Gsb) aparente > >

10 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos 8. Melhor seria DETERMINAR a massa específica Gmm: Vv = f(Gsb) aparente Vv = f(Gse) efetiva Vv = f(Gsa) real Vv f(Gse) efetiva Vv f(Gsa) real Vv f(Gsb) aparente > >

11 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos 9. Cálculo dos parâmetros de dosagem para cada CP: Volume dos corpos de prova: Massa Específica Aparente da mistura: Procedimento Marshall Relação betume-vazios Vazios do agregado mineral Volume de vazios Vazios com betume

12 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos 10.Após as medidas volumétricas, os CPs são submersos em banho- maria a 60 C por 30 a 40 minutos. Retira-se cada CP colocando-o imediatamente dentro do molde de compressão. Procedimento Marshall Determinam-se por meio da prensa Marshall, os seguintes parâmetros mecânicos resultantes da curva obtida: Estabilidade (N): carga máxima Fluência (mm): deslocamento máximo. No Brasil, grande parte dos laboratórios dispõe de prensas Marshall que usam anel dinamométrico para leitura da carga e um medidor mecânico de fluência, não permitindo a obtenção da curva mostrada, tendo, portanto, pouca precisão nos parâmetros.

13 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Com todos os valores dos parâmetros volumétricos e mecânicos determinados, são plotadas 6 curvas em função do teor de asfalto, que podem ser usadas na definição do teor de projeto Marshall

14 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Escolha do Teor Ótimo O método de dosagem Marshall pode apresentar diversas alternativas para escolha do teor de projeto de ligante asfáltico. NAPA (1982): escolha primordialmente para camadas de rolamento em concreto asfáltico baseada somente no Vv (4%), ou o Vv correspondente à média das especificações. No Brasil, a escolha do teor de projeto correspondente a um Vv de 4% também é adotada no estado de São Paulo pela DERSA. Observa-se distinção de procedimentos para definição do teor de projeto dependendo do órgão, empresa ou instituto de pesquisa. É comum a escolha se dar a partir da estabilidade Marshall, da massa específica aparente e do Vv. Nesse caso, o teor de projeto é uma média de 3 teores, correspondentes aos teores associados à máxima estabilidade, à massa específica aparente máxima da amostra compactada e a um Vv de 4% (ou média das especificações)

15 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Os parâmetros determinados no passo 9 são correspondentes a cada corpo de prova. Os valores de cada grupo são as médias dos valores dos corpos de prova com o mesmo teor de CAP. Representação esquemática dos grupos de corpos de prova Procedimento Marshall

16 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos A metodologia utilizada seleciona o teor ótimo a partir dos parâmetros de dosagem Vv e RBV. Com os cinco valores de Vv e RBV obtidos nos grupos de corpos de prova é possível traçar um gráfico do teor de CAP (no eixo x) versus Vv (no eixo y1) e RBV (no eixo y2). Adicionam-se então linhas de tendência para os valores dos dois parâmetros. O gráfico deve conter ainda os limites específicos das duas variáveis indicados pelas linhas tracejadas e apresentados na Tabela 5. A partir da interseção das linhas de tendência do Vv e do RBV com os limites respectivos de cada um destes parâmetros, são determinados quatro teores de CAP (X 1, X 2, X 3 e X 4 ). O teor ótimo é selecionado tomando a média dos dois teores centrais, ou seja, teor ótimo = (X2 + X3) / 2. Procedimento Marshall

17 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Limites de Vv e RBV para diferentes faixas granulométricas Teor de CAP versus Vv e RBV Procedimento Marshall Ampliar + +

18 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Limites de Vv e RBV para diferentes faixas granulométricas Procedimento Marshall Voltar <

19 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Teor de CAP versus Vv e RBV Procedimento Marshall Voltar < RBV mín Vv máx Vv mín Vv RBV máx RBV Tótimo X1 X2 X3 X4

20 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Considere um CAP 50/60 com densidade 1,02. Três corpos de prova (CP1, CP2 e CP3) de um CBUQ são moldados com este CAP com teores 5,5%, 6,0% e 6,5%, respectivamente (um corpo de prova com cada teor). Os resultados da densidade teórica máxima de cada mistura, juntamente com os pesos dos corpos de prova seco e imerso, são apresentados na Tabela abaixo. Determine o volume e a densidade aparente dos corpos de prova, bem como os demais parâmetros usados na determinação do teor ótimo ( Vv, VCB, VAM, RBV ). Exercício Baseado somente no Vv, qual o teor de CAP que você escolheria? Por quê?

21 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos 507,5 505,1 504,9 Exercício - Resolução

22 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos 507,5 505,1 504,9 2,229 2,334 2,349 Exercício - Resolução

23 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Exercício - Resolução 507,5 505,1 504,9 2,229 2,334 2,349 4,5 3,6 2,3

24 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Exercício - Resolução 507,5 505,1 504,9 2,229 2,334 2,349 4,5 3,6 2,3 1,02 g/cm 3 12,6 13,7 15,7

25 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Exercício - Resolução 507,5 505,1 504,9 2,229 2,334 2,349 4,5 3,6 2,3 12,6 13,7 15,7 17,0 17,3 17,2

26 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Exercício - Resolução 507,5 505,1 504,9 2,229 2,334 2,349 4,5 3,6 2,3 12,6 13,7 15,7 17,0 17,3 17,2 73,8 79,2 86,8

27 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos 507,5 505,1 504,9 2,229 2,334 2,349 4,5 3,6 2,3 12,6 13,7 15,7 17,0 17,3 17,2 73,8 79,2 86,8 Exercício - Resolução

28 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Exercício - Resolução

29 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos X3X1X2X4 Faz-se a média dos termos centrais Exercício - Resolução Portanto o teor de projeto de CAP determinado graficamente é de 5,9%. (X1 + X3)/2 = (5,65 + 6,15)/2 = 5,9

30 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Tomando como base somente o volume de vazios, adotamos um valor de 4%. Vv (%) < 4% Observa-se uma deformação permanente excessiva. Vv (%) > 4% Observa-se problemas de envelhecimento devido à oxidação e à troca excessiva de calor. 5,8% Valor ótimo do teor de CAP encontrado graficamente. Exercício - Resolução

31 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Procedimento Marshall Virtudes Análise volumétrica criteriosa Equipamento portátil e relativamente barato Permite controle de qualidade em campo Falhas Compactação não simula a que ocorre em campo O parâmetro mecânico adotado (Estabilidade Marshall) não estima adequadamente a resistência da mistura Não assegura projetos de misturas não susceptíveis a afundamento Crescente sentimento no mundo que o método já está ultrapassado

32 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos A seguir: aspectos recentes Alguns estudos sobre novas tendências em dosagem de misturas asfálticas: –Uso da tomografia para avaliar a compactação laboratório x campo –Misturas preparadas com temperaturas mais baixas que as usuais visando diminuir o envelhecimento do ligante na usinagem: misturas mornas.

33 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Simulação 1 – Superpave 150 e 100mm Simulação 2 – Superpave Núcleo e Marshall Uso da Tomografia Computadorizada para o Estudo de Misturas Asfálticas Distribuição dos vazios com ar Nascimento et al., 2006 (CENPES) CPs Marshall x Superpave x Campo: Estrutura interna bem diferente Orientação dos agregados mais vertical e randômica Distribuição dos vazios mais aleatória Efeito de borda lateral: CPs extraídos densificação Moldados elevado teor de vazios

34 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Superpave 100mm: Verticalmente distribuição simétrica com forte densificação no meio do CP Radialmente maiores densificações nas regiões central e intermediária Superpave 100mm Distribuição dos Vazios com Ar Marshall Marshall: Verticalmente distribuição randômica com maior densificação na parte inferior do CP Radialmente distribuição relativamente uniforme com menor densificação na região externa Externa Intermediária Central Todo CP

35 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Superpave Núcleo: Distribuição muito uniforme e porcentagem muito baixa de vazios quando comparado com a amostra original Superpave 150mm: Muito similar ao Superpave 100mm, porém com densificação mais gradual na direção radial Superpave Núcleo Superpave 150mm Marshall Superpave 100mm Externa Intermediária Central Todo CP

36 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos CPs oriundos da pista: Verticalmente distribuição muito parecida com a dos CPs Superpave Radialmente efeito de borda inverso ao dos CPs de laboratório colmatação Pista Marshall Superpave 100mm Superpave Núcleo Superpave 150mm Externa Intermediária Central Todo CP

37 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Misturas Mornas As zeólitas englobam um grande número de minerais naturais e sintéticos que apresentam características comuns. São alumino-silicatos hidratados altamente cristalinos de metais alcalinos ou alcalinos terrosos. São compostas de uma rede tridimensional de tetraedros de AlO4 e SiO4 ligados entre si nos vértices pelos átomos de oxigênio, originando assim uma estrutura microporosa do tipo TO4 (T = Si, Al, etc), compensada eletronicamente por outros cátions, como por exemplo Na, K, Ca, Mg

38 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Misturas Mornas

39 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Misturas Descontínuas

40 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos S M A CA

41 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Misturas Tipo SMA O que difere na dosagem em relação ao que foi visto na dosagem Marshall de um concreto asfáltico é basicamente a curva granulométrica diferente e a presença de fibras adicionadas. Para dosar a fibra existem métodos especiais: um deles é o de escorrimento, mostrado a seguir. Utiliza-se compactador Marshall, 50 golpes por face. Normalmente CAP modificado por polímero. Exemplo ilustrativo a seguir (Mourão, 2003).

42 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Exemplo: Asfalto-Borracha em Fortaleza

43 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Exemplo de Materiais de Mistura SMA Projeto da Mistura Misturas Asfálticas de Alto Desempenho Tipo SMA – Por: Fabricio Augusto Lago Mourão Traço Médio Estudado Limite Inferior – SMA 0/11S Limite Superior – SMA 0/11S Passante em Peso (%) Abertura das Peneiras (mm) Limites da faixa SMA 0/11S alemã

44 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Misturas Asfálticas de Alto Desempenho Tipo SMA – Por: Fabrício Augusto Lago Mourão Exemplo de Materiais de Mistura SMA Projeto da Mistura Gerando 6 misturas diferentes.

45 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos SMA – Faixa 0/11S ALEMÃ CBUQ – Faixa B do DNER CPA – Faixa III do DNER Passante em Peso (%) Abertura das Peneiras (mm) Comparação entre as Faixas Granulométricas Misturas Asfálticas de Alto Desempenho Tipo SMA – Por: Fabricio Augusto Lago Mourão Exemplo de Materiais de Mistura SMA Projeto da Mistura

46 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Misturas Asfálticas de Alto Desempenho Tipo SMA – Por: Fabrício Augusto Lago Mourão Exemplo de Materiais de Mistura SMA Projeto da Mistura

47 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Ensaios nas Misturas Asfálticas SMA Determinação das características de escorrimento de Misturas Asfálticas Não Compactadas – AASHTO T 305/97 Misturas Asfálticas de Alto Desempenho Tipo SMA – Por: Fabrício Augusto Lago Mourão

48 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Determinação das características de escorrimento de Misturas Asfálticas Não Compactadas – AASHTO T 305/97 Misturas Asfálticas de Alto Desempenho Tipo SMA – Por: Fabrício Augusto Lago Mourão Ensaios nas Misturas Asfálticas SMA

49 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Determinação das características de escorrimento de Misturas Asfálticas Não Compactadas – AASHTO T 305/97 Misturas Asfálticas de Alto Desempenho Tipo SMA – Por: Fabrício Augusto Lago Mourão Ensaios nas Misturas Asfálticas SMA

50 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Determinação das características de escorrimento de Misturas Asfálticas Não Compactadas – AASHTO T 305/97 Misturas Asfálticas de Alto Desempenho Tipo SMA – Por: Fabrício Augusto Lago Mourão Ensaios nas Misturas Asfálticas SMA

51 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Determinação das características de escorrimento de Misturas Asfálticas Não Compactadas – AASHTO T 305/97 Misturas Asfálticas de Alto Desempenho Tipo SMA – Por: Fabrício Augusto Lago Mourão Ensaios nas Misturas Asfálticas SMA

52 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Determinação da Resistência de Misturas Asfálticas Compactadas ao Dano por Umidade Induzida – AASHTO T 283/89 Misturas Asfálticas de Alto Desempenho Tipo SMA – Por: Fabrício Augusto Lago Mourão Para Mistura 1A RRT = 0,87 Para Mistura 1B RRT = 0,88 Ensaios nas Misturas Asfálticas SMA

53 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Determinação da Densidade Máxima Medida de Misturas Asfálticas, G mm (DMM Método Rice) – ASTM D Misturas Asfálticas de Alto Desempenho Tipo SMA – Por: Fabrício Augusto Lago Mourão Ensaios nas Misturas Asfálticas SMA

54 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Determinação da Densidade Máxima Medida de Misturas Asfálticas, G mm (DMM Método Rice) – ASTM D Misturas Asfálticas de Alto Desempenho Tipo SMA – Por: Fabrício Augusto Lago Mourão Ensaios nas Misturas Asfálticas SMA

55 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Características físicas dos corpos de prova Misturas Asfálticas de Alto Desempenho Tipo SMA – Por: Fabrício Augusto Lago Mourão Densidade Teórica: Média ponderada Densidade Aparente: DNER ME 117/94 DMM: ASTM D 2041/00; Densidade Aparente: ASTM D 2726/00 Ensaios nas Misturas Asfálticas SMA Ampliar + +

56 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Ensaios nas Misturas Asfálticas SMA Densidade Teórica: Média ponderada Densidade Aparente: DNER ME 117/94 Voltar <

57 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Voltar < Ensaios nas Misturas Asfálticas SMA DMM: ASTM D 2041/00 Densidade Aparente: ASTM D 2726/00

58 ASFALTOS Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos Determinação da Resistência à Tração por Compressão Diametral - RT Misturas Asfálticas de Alto Desempenho Tipo SMA – Por: Fabrício Augusto Lago Mourão Temperatura de ensaio: 25°C Ensaios nas Misturas Asfálticas SMA Relação RT X Misturas Mistura Resistência à Tração – RT (Mpa) 1A1B2A2B3A3B


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