Material betuminoso - determinação da penetração

Transcrição

1 MT - DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM DIRETORIA DE DESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO - IPR DIVISÃO DE CAPACITAÇÃO TECNOLÓGICA Rodovia Presidente Dutra km Centro Rodoviário, Parada de Lucas Rio de Janeiro, RJ - CEP Norma rodoviária Método de Ensaio DNER-ME 003/99 p. 01/07 Material betuminoso - determinação da penetração RESUMO Este documento estabelece o procedimento para a determinação da penetração de materiais betuminosos semi-sólidos e sólidos, empregados em rodovias. Descreve a aparelhagem, o procedimento a ser aplicado e as condições para obtenção dos resultados. ABSTRACT This document presents the procedure for determining the penetration of semi-solid and solid betuminous materials to be used in highways. It also describes the apparatus, testing and the requirements for obtaining results. SUMÁRIO 0 Prefácio 1 Objetivo 2 Referências 3 Definição 4 Aparelhagem 6 Resultados 0 PREFÁCIO Esta Norma tem por fim a substituição da DNER- ME 003/94, que adotava a ABNT NBR 6576/84 no DNER pelo Processo de Referência, por outro texto descritivo correspondente, e adaptado à DNER-PRO 101/97. 1 OBJETIVO Fixar o modo de se proceder a determinação da penetração de materiais betuminosos semi-sólidos e sólidos. 2 REFERÊNCIAS Na aplicação desta Norma é necessário consultar: a) DNER-EM 204/95 - Cimentos asfálticos de petróleo; b) ABNT NBR 6560/85 - Materiais betuminosos - Determinação do ponto de amolecimento; 5 Procedimento Macrodescritores MT : ensaio de laboratório, material betuminoso Microdescritores DNER : ensaio de laboratório, ligante betuminoso Palavras-chave IRRD/IPR : betume (4963), método de ensaio (6288), materiais betuminosos (geral) (4955) Descritores SINORTEC : ensaio de laboratório, materiais betuminosos Aprovado pelo Conselho Administrativo em 21/12/99, Resolução nº 17/99, Sessão nº CA/08/99 Autor: DNER/DrDTc (IPR) Revisão da DNER-ME 003/94 Processo nº /73-37

2 DNER-ME 003/99 p. 02/07 c) ABNT NBR 6576/98 - Materiais betuminosos - Determinação da penetração; d) ASTM E 1: Specification for ASTM Thermometers. 3 DEFINIÇÃO Para os efeitos desta Norma aplica-se a seguinte definição: Penetração - distância em décimos de milímetro que uma agulha padrão penetra verticalmente na amostra de material sob condições prefixadas de carga, tempo e temperatura. 4 APARELHAGEM 4.1 Recipiente O recipiente, no qual a amostra vai ser ensaiada, deve ser de forma cilíndrica e fundo plano, de metal, com as dimensões internas apresentadas na Tabela 1. Tabela 1 - Dimensões do recipiente de ensaio Para materiais de penetração Menor que 200 Maior que 200 e menor que 350 Diâmetro interno mm Altura interna mm Penetrômetro Aparelho que permite o movimento da haste que suporta a agulha, sem fricção, e que seja cuidadosamente calibrado, para dar resultados de acordo com a definição de penetração A massa da haste deve ser de (47,50 ± 0,05) g e a massa da haste mais agulha deve ser de (50,00 ± 0,05) g. Massas de (50,00 ± 0,05) g e (100,00 ± 0,05) g devem estar disponíveis para compor massas totais de 100 g e 200 g. 4.3 Agulha Agulha, cujas dimensões são mostradas na Figura 1, deve ser de aço inoxidável tipo AISI 440-C ou equivalente, revenido, com dureza HRC 54 a HRC 60, altamente polida no seu acabamento final Deve ter de comprimento 50,8 mm e um diâmetro compreendido entre 1,00 mm e 1,02 mm. Um de seus extremos deve ter o seu diâmetro reduzido simetricamente, de modo a formar um cone cujo ângulo deve estar compreendido entre 8º40 e 9º40 de eixo coincidente com o eixo da agulha, dentro de uma tolerância máxima de 0,2 mm. Esse cone deve ser truncado perpendicularmente ao eixo da agulha, com uma tolerância de 2º, de modo que a base menor do cone tenha um diâmetro compreendido entre 0,14 mm e 0,16 mm. A superfície da parte truncada deve ser polida a um grau

3 DNER-ME 003/99 p. 03/07 de 0,2 µm a 0,3 µm (8 µ pol. a 12 µ pol.). O outro extremo da agulha deve ser coberto por uma luva metálica, cilíndrica, coaxial com a agulha, tendo aproximadamente as medidas apresentadas na Figura 1, de modo que a parte exposta da agulha seja de cerca de 40 mm a 45 mm. O suporte deve ter um diâmetro de (3,20 ± 0,05) mm e um comprimento de (38 ± 1) mm. A agulha deve ser rigidamente montada no suporte. O desvio, em toda a extensão da agulha, não deve exceder de 1 mm em relação ao eixo do suporte A massa do conjunto agulha mais luva deve ser de (2,50 ± 0,05) g e permitindo-se, para controle da massa do conjunto, um orifício cilíndrico na extremidade da luva. As agulhas devem ter gravado o seu número na luva de fixação, e cada uma deve ter um certificado de aferição de valor legal. 3,20 entre 8º 40 e 9º 40 Dimensões em mm Figura 1 - Agulha para penetração

4 DNER-ME 003/99 p. 04/ Banho d água O banho para conter o recipiente com amostra deve ter capacidade mínima de 10 litros, tendo uma prateleira perfurada situada pelo menos a 50 mm do fundo, devendo a lâmina de água sobre a amostra ter não menos de 100 mm e ser capaz de manter a temperatura de ensaio com precisão de ± 0,1 ºC O uso de água destilada é recomendado. Evitar sua contaminação por agentes surfactantes ou dispersantes de outros produtos químicos, pois sua presença pode afetar os valores obtidos. 4.5 Cuba de transferência Deve ser cilíndrica, de vidro, possuindo no seu interior um dispositivo que dê suporte ao recipiente da amostra e evite o seu deslocamento durante o ensaio. Deve ter o diâmetro interno mínimo de 90 mm e uma altura livre acima da amostra de 20 mm, no mínimo. 4.6 Termômetros Devem ser graduados em 0,1 ºC e apresentar um erro máximo, na temperatura do ensaio, de ± 0,1 ºC. Devem ser usados os termômetros ASTM 17 C, 63 C e 64 C da ASTM E 1: Dispositivos para medida de tempo Deve ser usado um cronômetro graduado em 0,1 segundos ou contador audível de segundos com precisão ± 0,1 segundos, para intervalos de 60 segundos Alternativamente pode ser usado um sistema automático apropriado que seja acoplado ao penetrômetro. 5 PROCEDIMENTO 5.1 Precauções de segurança Para a execução do ensaio devem ser aplicados os procedimentos apropriados de segurança, manuseio dos materiais e operação dos equipamentos. 5.2 Preparação do corpo-de-prova Aquecer a amostra cuidadosamente, em estufa, para evitar superaquecimento local, até que ela se torne fluída. Em seguida, com agitação constante, elevar a temperatura do asfalto de, no máximo, 90ºC acima do Ponto de Amolecimento (ABNT NBR 6560/85). Não aquecer a amostra por mais de 30 minutos. Evitar a inclusão de bolhas de ar. A seguir derramar a amostra no recipiente de penetração de modo a ter uma altura de material, após o resfriamento, de no mínimo 10 mm maior que a penetração esperada. Quando variarem as condições de ensaio preparar uma amostra para cada variação Colocar a tampa no recipiente para proteger a amostra contra poeira e deixar esfriar numa atmosfera cuja temperatura esteja entre 15 ºC e 30 ºC, durante o tempo de 60 minutos a 90 minutos para o recipiente menor, e de 90 minutos a 120 minutos para o recipiente maior.

5 DNER-ME 003/99 p. 05/ A seguir, colocar a amostra e a cuba de transferência no banho d água, mantido na temperatura de ensaio ± 0,1ºC, durante os mesmos intervalos de tempo citados para resfriamento à temperatura ambiente. 5.3 Condições do ensaio Quando não mencionadas, subentendem-se como 25ºC, 100 g e 5 segundos. Outras condições podem ser indicadas, como, por exemplo, as da Tabela 2. Nestes casos, as condições do ensaio devem ser relatadas. Tabela 2 - Condições opcionais de ensaio Temperatura (º C) Execução do ensaio Carga (g) Tempo (s) Examinar o suporte da agulha e a haste, para verificar a ausência de água e outros materiais estranhos. Limpar a agulha com solvente adequado, secar com pano limpo e inserir no penetrômetro A menos que sejam especificadas condições especiais, colocar o peso de 50 g acima da agulha, fazendo com que a carga total seja de 100,0 g para o conjunto de penetração, inclusive a agulha. Colocar o recipiente da amostra dentro da cuba de transferência, encher a cuba com água do banho d água de tal modo que a amostra fique totalmente submersa. Colocar a cuba de transferência sobre o prato do penetrômetro e executar o ensaio imediatamente. Ajustar a agulha já devidamente carregada à superfície da amostra, fazendo com que coincidam exatamente a imagem da agulha refletida pela amostra com a sua imagem verdadeira. A imagem refletida deve ser obtida usando-se uma fonte de luz que ilumine adequadamente a amostra Anotar a leitura do mostrador do penetrômetro ou trazer o seu ponteiro para a posição zero. Após o ajuste da agulha à superfície da amostra e da leitura do mostrador do penetrômetro, liberar rapidamente a agulha durante o tempo especificado, ajustar o instrumento para medir a distância penetrada e anotar esse valor. Caso o recipiente da amostra, à medida que a agulha é aplicada, sofra algum movimento, abandonar o resultado Fazer pelo menos três determinações em pontos da superfície da amostra, distantes entre si e da borda do recipiente de 1 cm, no mínimo Depois de cada penetração, retirar a cuba de transferência e o recipiente da amostra, do penetrômetro; recolocá-los no banho à temperatura especificada. Limpar a agulha com solvente apropriado, enxugar com um pano limpo e seco e repetir a operação já descrita Para valores de penetrações maiores que 200, utilizar no mínimo três agulhas, deixando-as na amostra até completar as determinações.

6 DNER-ME 003/99 p. 06/07 6 RESULTADOS 6.1 Indicação Anotar a média obtida, aproximada até a unidade, de no mínimo três penetrações, cujos valores não se afastem mais que os indicados na Tabela a seguir. Tabela 3 - Critérios para indicação de resultados Penetração 0 até até até Diferença máxima entre o valor mais alto e valor mais baixo das determinações Precisão Repetitividade (r) A diferença entre resultados de ensaios sucessivos, obtidos pelo mesmo operador, com a mesma aparelhagem, sob condições constantes de operação e em amostras de material idêntico, com a execução correta e normal deste método, pode exceder os valores da Tabela 4, somente em um caso em vinte. Tabela 4 - Critérios de precisão de repetitividade Repetitividade Condição do ensaio Desvio padrão (δ) ou coeficiente de variação (CV) ou (CV%) Faixa aceitável de resultados de dois ensaios penetração abaixo de 50 unidades 0,35 1 penetração de 50 ou acima, porcentagem da média 1,1 3

7 DNER-ME 003/99 p. 07/ Reprodutibilidade (R) A diferença entre dois resultados de ensaios, individuais e independentes, obtidos por operadores diferentes, trabalhando em laboratórios distintos e em amostras de material idêntico, com a execução correta e normal deste método, pode exceder os valores da Tabela 5, somente em um caso em vinte. Tabela 5 - Critérios para precisão de reprodutibilidade Condição do ensaio Reprodutibilidade Desvio padrão (δ) ou coeficiente de variação (CV) ou (CV%) Faixa aceitável de resultados de dois ensaios penetração abaixo de 50 unidades 1,4 4 penetração de 50 ou acima, porcentagem da média 2,8 8