COMPARAÇÃO DO TEOR DE LIGANTE DE PROJETO DETERMINADO PELA DMT E DMM DE DIFERENTES MISTURAS ASFÁLTICAS

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1 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

2 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

3 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)

4 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.

5 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)

6 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 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.

7 6 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Trecho da RS 344 com excesso de ligante Figura 2 Pavimento deteriorado em trecho da RS Figura 3 Esquema das camadas constituintes de um pavimento Figura 4 Constituintes de uma mistura asfáltica compactada Figura 5 Volume considerado na determinação da densidade real de agregados e ligante asfático Figura 6 Volumes e vazios considerados na determinação da DMM Figura 7 Equipamento de aplicação de vácuo para a retirada do ar dos vazios da mistura Figura 8 Mapa do RS com a localização da origem dos agregados Figura 9 Composição Granulométrica Faixa C DNIT 031/ ES Figura 10 Corpos de provas preparados para serem encaminhados a estufa Figura 11 Corpo de prova na estufa Figura 12 Corpo de prova sendo destorroado 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 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 Figura 15 Sistema durante o processo do ensaio Rice, marcando a pressão no manômetro de 28 mmhg 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 Figura 17 Determinação do teor de ligante de projeto da mistura BBSC, a partir do volume de vazios calculado pelo DMT Figura 18 Análise da DMT e DMM Figura 19 Diferença numérica entre DMM e DMT Figura 20 Teor de ligante de projeto Figura 21 Diferença entre o teor de ligante de projeto determinado pela DMM e DMT Figura 22 Relação entre o teor de ligante de projeto determinado pela DMT e DMM Figura 23 Absorção de água e de asfalto pelo agregado Figura 24 Relação entre absorção de água e ligante pelo agregado com sua equação linear Figura 25 Teor de ligante de projeto e teor de ligante efetivo DMT Figura 26 Teor de ligante de projeto e teor de ligante efetivo DMM... 70

8 7 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Nomenclaturas e siglas das misturas Tabela 2 Abrasão los Angeles dos agregados Tabela 3 Absorção dos agregados Tabela 4 Resultados do ensaio de sanidade dos agregados Tabela 5 Resultados do ensaio de equivalente de areia Tabela 6 Resultados do ensaio índice de forma Tabela 7 Valores do índice de lamelaridade Tabela 8 Densidade dos agregados em g/cm³ Tabela 9 Propriedades do CAP 50/ Tabela 10 Resultados de DMM e DMT Tabela 11 Resultados de absorção de ligante pelos agregados... 65

9 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

10 9 Dap Densidade Aparente da mistura asfática Dcap Densidade do cap DE DR Densidade Efetiva do agregado 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 EA G Espírito Santo Equivalente de Areia Gramas g/cm³ Gramas por centímetro cúbico Ga Gag Massa específica real do asfalto Massa específica real do agregado graúdo Gam Massa específica real do agregado miúdo Gb Gsb Gse Gf Hg Kg Kgf Densidade do ligante asfáltico Densidade aparente da mistura dos agregados Densidade efetiva da mistura dos agregados Massa específica real do fíler Mercúrio Kilo grama Kilo grama força LMCC Laboratório de Materias de Construção Civil Mm Ms Msss Msss sub Milímetro Massa seca Massa do corpo de prova compactado na condição de superfície saturada seca 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 Razão entre a massa de ligante asfáltico e a massa da mistura Pb emporcentagem

11 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

12 11 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO Objetivo Objetivo geral Objetivos específicos Sistematização REVISÃO DA LITERATURA Pavimento Misturas asfálticas Dosagens de misturas pelo método Marshall Volume de vazios e teor de ligante de projeto Densidades das misturas asfálticas Densidade máxima teórica Densidade máxima medida Absorção de ligante METODOLOGIA Planejamento da pesquisa Materiais Agregados Ligante asfáltico Mistura asfáltica Densidade máxima teórica Densidade máxima medida Densidade aparente Absorção de ligante pelo agregado... 51

13 Teor de ligante de projeto Teor de ligante efetivo RESULTADOS Densidades das misturas asfálticas Teor de ligante de projeto Absorção de ligante pelo agregado e teor de ligante efetivo CONCLUSÕES Considerações finais Sugestões de trabalhos futuros REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 73

14 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 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 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).

15 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

16 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.

17 Objetivo 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 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.

18 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.

19 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.

20 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):

21 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).

22 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 37/8. 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;

23 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.

24 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.

25 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.

26 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 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. DMT= 100 %a %Ag %Am ( + + G G G a Ag Am + %f G f ) (1) Fonte: NBR 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

27 26 5. A densidade do ligante asfáltico considera apenas o volume da parte sólida (DNER-ME 193/96). Figura 5 Volume considerado na determinação da densidade real de agregados e ligante asfático Fonte: Bernucci et al., Densidade máxima medida Segundo Bernucci et al (2006) a DMM 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, conforme a Figura 6. 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 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 Uma grande vantagem desse método é a obtençãoo da densidade da mistura asfáltica sem a necessidade da obtenção

28 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.

29 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). DMM= B x0,99707 (B+ A C) (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).

30 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: Ms Dap= (10) (Ms+ Mimersa) 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

31 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: (2013), determina-se através da equação (4): 100x (Gse-Gsb) x Gb Pba= (4) (Gsbx Gse) 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. (5): Já para o teor de ligante asfáltico efetivo na mistura asfáltica (Pbe) utiliza-se a equação Pbax (100-Pb) Pbe= Pb (5) 100 Onde:

32 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.

33 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.

34 Materiais 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

35 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) Caçapava do Sul (RS) Constantina (RS) Eldorado do Sul (RS) Itaara (RS) Santo Antônio da Patrulha (RS) Brita Bagé Brita Caçapava Brita Constantina Brita Eldorado Brita Pinhal Brita Santo Antônio Brita Bagé sem cal BBSC Brita Bagé com 1,5% de Calcítica BBCC Brita Bagé com 1,5% de Dolomítica BBCD Brita Caçapava sem cal BCSSC Brita Caçapava com 1,5% de Calcítica BCSCC Brita Caçapava com 1,5% de Dolomítica BCSCD Brita Constantina sem cal BCSC Brita Constantina com 1,5% de Calcítica BCCC Brita Constantina com 1,5% de Dolomítica BCCD Brita Eldorado sem cal BESC Brita Eldorado com 1,5% de Calcítica BECC Brita Eldorado com 1,5% de Dolomítica BECD Brita Pinhal sem cal BPSC Brita Pinhal com 1,5% de Calcítica BPCC Brita Pinhal com 1,5% de Dolomítica BPCD Brita Santo Antônio sem cal BSASC Brita Santo Antônio com 1,5% de Calcítica BSACC Brita Santo Antônio com 1,5% de Dolomítica BSACD

36 35 Nos gráficos para apresentação dos resultados da pesquisa foram utilizados as siglas apresentadas na Tabela 1 para a melhor apresentação visual 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. Porcentagem Passante (%) Peneiras /8" 1/2" 3/4" Limites Faixa Trabalho Centro faixa Composição 0 0,01 0, Diâmetro dos Grãos (mm) Porcentagem Retida (%) Figura 9 Composição Granulométrica Faixa C DNIT 031/ ES

37 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.

38 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%.

39 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.

40 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.

41 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 Caçapava 2,54 - Brita Constantina 2,01 - Brita Eldorado 1,01 1,420 Brita Pinhal 0,99 1,360 Brita Santo Antônio 2,19 - 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.

42 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 Caçapava 14,70 - Brita Constantina 7,20 - Brita Eldorado 20,50 13,30 Brita Pinhal 7,20 14,60 Brita Santo Antônio 11,30 - 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.

43 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). DA + DR DE= (6) 2 Já para agregados com absorção de água maior que 1% considerou-se a Equação 7,

44 43 conforme Bernucci et al. (2006). 2xDA + DR DE= (7) 3 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 (%) Brita Bagé 1,499 Brita Caçapava Brita Constantina Brita Eldorado Brita Pinhal Brita Santo Antônio 0,616 1,717 0,448 2,774 1,599 Graúdo Miúdo Mistura Mineral Sigla DR DA DE DR DR DA DE 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 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 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 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 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 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

45 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 ,1 mm 50,0-70,0 62 Ponto de Amolecimento NBR C 46 -(-) 47,8 Ponto de Fulgor NBR C 235,0 -(-) >236,0 Visc. Brookfield a 135 C, SP21, 20RPM NBR Cp ,0 317,5 Visc. Brookfield a 150 C, SP21, 50RPM NBR Cp ,0 158,5 Visc. Brookfield a 177 C, SP21, 100RPM NBR Cp ,5 Densidade relativa à 20/4 C NBR Anotar - 1,005 Fonte: Betunel, Mistura asfáltica 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 (ABNT, 1993), Equação 8:

46 45 DMT = %a ( G a + %Ag G Ag %Am G Am + %f G f ) (8) Fonte: NBR 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 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.

47 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.

48 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.

49 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 adicionouse 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.

50 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.

51 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, DMM= B x0,99707 (B+ A C) (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