MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL VIAS DE COMUNICAÇÃO. Luís de Picado Santos Misturas Betuminosas

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1 MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL VIAS DE COMUNICAÇÃO Luís de Picado Santos Misturas Betuminosas Formulação de misturas betuminosas 1/20 1

2 Composição duma mistura Volumes Massas VMA Vv Vb Ar Betume M v 0 M b Vb Vv V a M t V a Agregado M a 2/20 2

3 Composição duma mistura (continuação) BARIDADE MÁXIMA TEÓRICA ρ max = M b + M a 1 = V b + V a p n b p + ai 100xρ b i =1100xρ ai (g/cm 3 ) [Bt] POROSIDADE ( ) n = V t V b + V a V t x100 = ρ max ρ ρ max x100 (%) [ρ = Bm] TEOR VOLUMÉTRICO EM BETUME TVB= V b V t x100 = p bx ρ ρ b x100 (%) [ρ = Bm] VOLUME DE VAZIOS NO AGREGADO Volumes VMA V v V b Ar Betume Massas M v 0 M b V b V v Va VMA = V b + V v V t x100 = n + TVB (%) V a Agregado M a M t GRAU DE SATURAÇÃO EM BETUME Satb = V b V b + V v x100 = TVB VMA (%) [Satb = Sb] 3/20 3

4 Objectivos a atingir para uma mistura Suficiente quantidade de ligante para assegurar uma boa durabilidade; Uma quantidade moderada de ligante que não prejudique a resistência às acções mecânicas; Uma elevada percentagem de vazios de modo a evitar a exsudação do betume mas, não tão elevada que provoque pós-compactação; Uma suficiente trabalhabilidade que permita o espalhamento da mistura; Boas características de desempenho estrutural e funcional. 4/20 4

5 Metodologia de Marshall Selecção dos agregados e do betume Fabrico dos provetes Baridade aparente Ensaio de compressão Força de Rotura Deformação Estudo adicional Baridade máxima teórica Porosidade V. M. A. Grau de Sat. em Bet. Wheel Tracking Sensibilidade à água Percentagem de betume Fabrico Trecho Experimental 5/20 5

6 Agregados - características abertura das malhas de peneiros UNE (mm) % acumulada do material que passa Betume 50/70 35/50 10/ , , , Exemplo de propriedades exigíveis para os agregados - % de material britado = 100% - perda por desgaste na máquina de Los Angeles (granulometria B) 20% - índices de lamelação e alongamento 25% - coeficiente de polimento acelerado 0,50 - EA da mistura de agregados (sem adição de filer comercial) 60% - valor de azul de metileno (material de dimensão inferior a 75 µm) 0,8 - absorção de água por fracção granulométrica componente 2% 6/20 6

7 Agregados - escolha da composição abertura das malhas (mm) ,5 0,125 0,063 Caderno Encargos min 100, max 100, a) Gravilha 10/ ,0 65,0 32,5 1,1 0,9 0,7 0,5 0,3 b) Gravilha 6/ ,0 100,0 90,5 6,6 1,6 1,0 0,8 0,5 c) Areia 0/ ,0 100,0 100,0 96,8 63,9 25,1 16,7 8,9 d) Filer Comercial 2 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 99,8 97,7 78,1 Curva Final ,00 87,75 74,19 42,62 28,24 12,51 8,99 5,34 100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 0,01 0, /20 7

8 Fabrico de provetes EN (fabrico da mistura) EN (compactação de provetes) 8/20 8

9 Determinação da baridade aparente AMOSTRA 9 MASSA DA AMOSTRA SECA (g) MASSA DA AMOSTRA DENTRO DE ÁGUA (g) MASSA DA AMOSTRA COM A SUPERFÍCIE SECA (g) TEMPERATURA DA ÁGUA (ºC) FACTOR DE CORRECÇÃO VOLUME DA AMOSTRA (cm 3 ) ABSORÇÃO DE ÁGUA (%) BARIDADE DA AMOSTRA (g/cm 3 ) BARIDADE DA AMOSTRA A 25ºC (g/cm 3 ) A 1196,0 C 706,0 B 1197,0 T 23,0 K 1,00050 V = B - C 491,0 Ab = 100 (B - A) / V 0,2% ρ MB = A / V 2,436 ρ MBF = K. γ MB 2,437 EN /20 9

10 Ensaio de compressão EN FORÇA de ROTURA 60ºC ± 1 ºC DEFORMAÇÃO 10/20 10

11 Ensaio de compressão EN S Força de Rotura (Stability) em kn: 1 na figura F Deformação (Flow) em mm: 2 na figura 11/20 11

12 Determinação da baridade máxima teórica EN AMOSTRA MASSA DA AMOSTRA SECA (g) MASSA DO PICNÓMETRO CHEIO DE ÁGUA (g) MASSA DO PICNÓMETRO COM AMOSTRA CHEIO DE ÁGUA (g) TEMPERATURA DA ÁGUA (ºC) FACTOR DE CORRECÇÃO VOLUME DA AMOSTRA (cm 3 ) BARIDADE MÁXIMA TEÓRICA DA AMOSTRA (g/cm 3 ) BARIDADE MÁXIMA TEÓRICA DA AMOSTRA A 25ºC (g/cm 3 ) 9 e 10 A 2378,0 D 11652,0 E 13072,0 T 23,0 K 1,00050 V = A + D - E 958,0 γ maxmb = A / V 2,482 γ maxmbf = K. γ MB 2,483 12/20 12

13 Grandezas determinadas Provete Peso Agregado Peso betume % Betume Baridade Aparente Barid. Max. Teórica Força de Rotura Deformação nº Pa (g) Pb (g) Pbe Bm (g/cm 3 ) Bt (g/cm 3 ) Fr (kn) Def (mm) ,292 8,15 3, ,040 2,291 2,483 7,53 3, ,323 8,89 3, ,327 10,32 3, ,045 2,354 2,475 10,50 3, ,333 10,61 3, ,368 11,50 3, ,050 2,370 2,477 10,90 3, ,359 11,30 3, ,368 11,10 3, ,055 2,356 2,463 10,05 3, ,367 10,30 3, ,351 9,73 3, ,060 2,344 2,430 9,92 3, ,321 9,86 3,5 13/20 13

14 Determinação das grandezas necessárias Mistura % Betume Barid. Max. Teórica Baridade Aparente Poros. Teor Volum. Betume Grau de Vol. Vazios Satura. Esquel. (Vazios com Agreg. ) Betume Força de Rotura Defor (Bt-Bm)/Bt (BmxPbe)/γb n+tvb TVB/VMA - - nº Pbe Bt (g/cm 3 ) Bm (g/cm 3 ) n (%) TVB (%) VMA (%) Sb (%) Fr (kn) Def (mm) 1 0,040 2,483 2,302 7,3 8,941 16,2 55,1 8,19 3,0 2 0,045 2,475 2,338 5,5 10,214 15,8 64,8 10,48 3,1 3 0,050 2,477 2,366 4,5 11,485 16,0 71,9 11,23 3,2 4 0,055 2,463 2,363 4,0 12,621 16,7 75,7 10,48 3,4 5 0,060 2,430 2,338 3,8 13,622 17,4 78,3 9,83 3,6 14/20 14

15 Determinação da percentagem de betume Força de Rotura (kn) 12,00 11,00 10,00 9,00 8,00 7,00 6,00 0,035 0,04 0,045 0,05 0,055 0,06 0,065 0,050 % de betume Baridade Aparente (g/cm ) 3 2,390 2,370 2,350 2,330 2,310 2,290 2,270 2,250 0,035 0,040 0,045 0,050 0,055 0,060 0,065 0,052 % de Betume Porosidade (%) 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 0,035 0,040 0,045 0,050 0,055 0,060 0,065 0,055 % de Betume ado (%) Vol. de Vazios Esqueleto Agrega 20,0 19,0 18,0 17,0 16,0 15,0 14,0 0,035 0,040 0,045 0,050 0,055 0,060 0,065 % de Betume Deformação (mm) 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 0,035 0,040 0,045 0,050 0,055 0,060 0,065 % de Betume 0,05 + 0, ,055 % de Betume = = 0,052 3 Número de pancadas em cada extremo do provete 50 Força de rotura 7,5 a 15 kn Deformação 2 a 4 mm Valor de VMA mínimo 14% Porosidade 3-5% Cociente Marshall min 3 kn/mm 15/20 15

16 Determinação da percentagem de betume 16/20 16

17 Sensibilidade à água EN provetes (podem ser Marshall preparados com 25 pancadas em cada lado) com baridades (chegar a valores esperados em obra) e dimensões semelhantes; 3 provetes ao ar (20±5 ºC) 3 provetes na água (40±1 ºC) durante 68 a 72 horas EN Provetes ensaiados no ensaio de tracção indirecta a 25ºC ITSR (%) quociente de ITS ITS w (kpa) ITS do grupo que foi à água (wet) ITS d (kpa) ITS do grupo seco (dry) 17/20 17

18 Wheel tracking EN Permite avaliar a susceptibilidade à deformação permanente medindo a profundidade de rodeira formada pela passagem repetida do. Ensaio até aplicar ciclos de carga ou até ser alcançada uma profundidade de rodeira de 20 mm. 60ºC Tempo Profundidade de rodeira Taxa de deformação em ensaio de pista: WTS = - Percentagem de profundidade de rodeira: PRD - Profundidade de rodeira AIR AIR ( d -d ) equipamento pequeno, procedimento B em ar 18/20 18

19 Fabrico e Trecho Experimental 19/20 19

20 FORMULAÇÃO (misturas a quente/marshall) Principais vantagens Execução muito conhecida; Aplicado há muitos anos. Principais limitações Temperatura de realização do ensaio; Representatividade dos provetes; Dimensão nominal máxima do agregado é 25 mm; Desadequado perante novos materiais e novas exigências em termos de pavimentos rodoviários, já que não se baseia nas propriedades fundamentais, intrínsecas e de desempenho, das misturas betuminosas. 20/20 20