AGREGADOS PARA MISTURAS BETUMINOSAS

Transcrição

1 Palestra sobre AGREGADOS PARA MISTURAS BETUMINOSAS Universidade Nova de Lisboa/Faculdade de Ciências e Tecnologia 8 de Junho de 2004 Ana Cristina Freire, Investigadora Auxiliar do LNEC Colaborações: Engª Maria de Lurdes Antunes, Engº Pedro Domingos e Engª Fátima Batista (LNEC( LNEC-DT/NIT) 1/51

2 Estrutura de um pavimento flexível [m] Betão betuminoso Macadame betuminoso Macadame betuminoso 0,05 0,09 0,09 Base granular 0,20 Leito do pavimentoi Camadas betuminosas Camadas granulares Camada de desgaste Camada de regularização Camada de base Solo de fundação 2/51

3 Misturas Betuminosas Algumas anomalias (I) Cavado de rodeiras Ninhos e peladas 3/51

4 Misturas Betuminosas Algumas anomalias (II) Fenda transversal Pele de crocodilo Exsudação de betume 4/51

5 Misturas betuminosas Tipos de aplicação: Camadas de desgaste Camadas de regularização Camadas de base Formas de fabrico: A quente A frio (com emulsão betuminosa) As misturas betuminosas podem ser: As misturas betuminosas podem ser: Fabricadas em central contínua ou descontínua Fabricadas in situ (p. ex.recicladas) 5/51

6 Misturas Betuminosas Exigências de Qualidade após a entrada em serviço Uma adequada estabilidade por forma a resistir à passagem dos veículos sem o aparecimento de cavados de rodeira; Uma adequada resistência à fadiga sob a passagem repetida dos rodados dos veículos; Uma adequada impermeabilidade, para protecção das camadas subjacentes; Uma flexibilidade que permita a adaptação das camadas betuminosas a assentamento graduais observados nas camadas inferiores, sem que se verifique o aparecimento de fendilhamento; Uma elevada durabilidade, para resistir ao desgaste causado pelo tráfego e pelos efeitos dos agentes atmosféricos. 6/51

7 Misturas Betuminosas Exigências de Qualidade após a entrada em serviço CAMADAS DE DESGASTE Um bom coeficiente de atrito (pneu/pavimento), quer para condições de piso seco, quer quando molhado; Um nível de ruído pneu/pavimento dentro dos limites exigidos, bem como adequadas características ópticas; Uma superfície regular, que possibilite a circulação em condições de conforto, economia e segurança; Uma adequada macro-textura para permitir o escoamento das águas. 7/51

8 Composição volumétrica de uma mistura betuminosa VMA = V bef + Vv VMA partículas de agregado V v V bef VMA V a +V ba Vv (vazios) betume efectivo (betume que garante a ligação entre as partículas do agregado excluindo a quantidade absorvida pelos poros do agregado) VMA- volume de vazios na mistura de agregados - o espaço entre as partículas dos agregados de uma mistura compactada, incluindo o volume de vazios e o volume de betume efectivo, expresso como percentagem do volume total. V v - percentagem volumétrica de vazios (porosidade); V A - percentagem volumétrica de agregados; V B - percentagem volumétrica de betume. 8/51

9 Misturas Betuminosas Exigências de Qualidade durante a Fase Construtiva 1. Boa trabalhabilidade durante a aplicação; 2. Manutenção das características iniciais, durante o fabrico e aplicação; 3. Facilidade de conservação e possibilidade de reciclagem dos materiais aplicados. 9/51

10 Fabrico em central betuminosa 10/51

11 Aplicação e compactação de misturas betuminosas fabricadas a quente (I) 11/51

12 Aplicação e compactação de misturas betuminosas fabricadas a quente (II) 12/51

13 Reciclagem in situ a frio 13/51

14 Misturas Betuminosas Extracção de amostras - Tarolos (I) 14/51

15 Misturas Betuminosas Extracção de amostras - Lajetas (II) 15/51

16 Metodologia para Avaliação do Comportamento à Fadiga Ensaio de Flexão Características do ensaio de flexão (Norma AASHTO TP 8 Standard test method for determining the fatigue life of compacted hot mix asphalt (HMA) subjected to repeated flexural bending) Dimensão da amostra Temperatura Frequência 90 x 90 x 500 mm 3 20,0 ± 0,5 C 5 a 10 Hz 16/51

17 Metodologia para Avaliação do Comportamento à Fadiga Ensaio de Flexão Extensão (x10-6) Vigas de mistura betuminosa convencional Vigas de mistura betuminosa com betume-borracha Número de aplicações de carga 17/51

18 Metodologia para Avaliação do Comportamento à Deformação Permanente Ensaio de Simulação em Pista de Laboratório pren Test methods for hot mix asphalt wheel tracking 18/51

19 Metodologia para Avaliação do Comportamento à Deformação Permanente Ensaio de Simulação em Pista de Laboratório Características do ensaio de simulação em pista de laboratório (Norma NLT 173/84 Resistencia a la deformación plástica de las mezclas bituminosas mediante la pista de ensaio de laboratorio) Dimensão da amostra Temperatura Pressão do pneu Área de contacto Frequência 300 x 300 x 50 mm 3 60 C 900 knm mm 2 0,8 ciclo/s 19/51

20 Metodologia para Avaliação do Comportamento à Deformação Permanente Ensaio de Simulação em Pista de Laboratório Pormenor do contacto roda/amostra em ensaio Amostra após ensaio 20/51

21 Metodologia para Avaliação do Comportamento à Deformação Permanente Ensaio de Simulação em Pista de Laboratório 2,0 1,8 Provete 1 Provete 2 Provete 3 Deformação acumulada (mm) 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0, Tempo de ensaio (minutos) 21/51

22 Metodologia para Avaliação do Comportamento à Deformação Permanente Ensaio de Compressão Uniaxial de Cargas Repetidas pren Test: Uniaxial Cyclic Compression Test. 22/51

23 Metodologia para Avaliação do Comportamento à Deformação Permanente Ensaio de Compressão Uniaxial de Cargas Repetidas F h = variável = 100 mm 23/51

24 Misturas Betuminosas Exigências de Qualidade após a entrada em serviço Durabilidade Resistência às acções climáticas; Resistência a produtos químicos; Resistência ao desgaste produzido pela passagem dos veículos; Resistência às acções internas (expansão, contracção); Compatibilidade entre o ligante e o agregado. 24/51

25 Propriedades dos agregados que afectam o comportamento das misturas Fase Construção Em serviço Comportamento das misturas Trabalhabilidade Manutenção das características durante o fabrico e aplicação Características estruturais Rigidez Resistência ao fendilhamento Resistência às deformações permanentes Características Superficiais Durabilidade Coeficiente de atrito Drenagem superficial Encandeamento e reflectividade Desgas te dos pneus, ruído e resistência ao rolamento Granulometria Propriedades dos agregados Resistência à fragmentação Resistência ao choque térmico Granulometria Dimensão máxima do agregado Dureza das partículas Resistência à fragmentação Textura Forma Forma Textura Dimensão máxima do agregado Resistência à fragmentação Resistência ao polimento Dimensão máxima do agregado Granulometria Propriedades ópticas Forma das partículas Textura Dimensão máxima do agregado Composição química Susceptibilidade à água Resistência ao gelo/degelo Adesividade betume/agregado Alterabilidade Massa volúmica 25/51

26 Agregados para misturas betuminosas NP NP EN EN 13043:2004 Agregados para para misturas betuminosas e tratamentos superficiais para para estradas, aeroportos e outras outras áreas áreas de de circulação A presente norma europeia especifica as propriedades dos agregados e dos fíleres obtidos a partir do processamento de materiais naturais, artificiais ou reciclados para utilização em misturas betuminosas e tratamentos superficiais a aplicar em estradas, aeroportos e outras áreas de circulação. Não sendo aplicável à utilização de produtos de demolição de misturas betuminosas. 26/51

27 Agregados para misturas betuminosas Nova norma de produto NP EN 13043: 2004 Definição de propriedades obrigatórias Definição de categorias/ Valores limite Revisão dos actuais Cadernos de Encargos de obras de pavimentação Novas normas de ensaio 27/51

28 Granulometria Percentagem de material passado Granulometria contínua Granulometria descontínua Granulometria uniforme Peneiro nº Agregado grosso: D<45 mm; d> Agregado fino: D < 2mm; maioria das partículas > 0,063mm; Filer: maioria das partículas < 0,063 mm. 28/51

29 Granulometria Betão betuminoso drenante - camada de desgaste Macadame betuminoso - Fuso B % DE MATERIAL PASSADO Betão betuminoso - camada de desgaste ,0 0,1 1,0 10,0 100,0 ABERTURA DOS PENEIROS Análise granulométrica (NP (NP EN EN 933-1: 2000; NP NP EN EN 933-2: 1999) 29/51

30 Granulometria Análise granulométrica (NP (NP EN EN 933-1: 2000; NP NP EN EN 933-2: 1999) 30/51

31 Limpeza Materiais prejudiciais ao desempenho e durabilidade das misturas betuminosas: Materiais que reagem com a água; Materiais de natureza orgânica; Excesso de finos; Presença de materiais argilosos. 31/51

32 Limpeza Ensaio do do Equivalente de de Areia (NP (NP EN EN 933-9: 2002) Ensaio do do Azul Azul de de Metileno (NP (NP EN EN 933-9: 2002) 32/51

33 Forma das partículas Trabalhabilidade Compactação Características estruturais Índice de achatamento Índice de forma Percentagem de superfícies esmagadas e partidas NP EN 933-3: 2002 NP EN 933-3: 2002 NP EN 933-4: 2002 NP EN 933-4: 2002 NP EN 933-5: 2002 NP EN 933-5: /51

34 Resistência ao desgaste, à fragmentação e ao polimento Resistência ao desgaste por atrito Resistência ao desgaste por atrito Ensaio Micro-Deval Ensaio Micro-Deval (NP EN : 2002) (NP EN : 2002) Manutenção das propriedades durante a fase construtiva Características estruturais Características superficiais Resistência à fragmentação Ensaio Ensaio de de Los LosAngeles (NP (NP EN EN : : 2002) 2002) 34/51

35 Resistência ao desgaste, à fragmentação e ao polimento Manutenção do coeficiente de atrito após entrada em serviço Determinação do do coeficiente de de polimento (PSV) (PSV) (EN (EN : : 1999) 1999) 35/51

36 Massa volúmica e absorção de água Massa Massa volúmica volúmica e absorção de de água água (EN (EN : : 2003) 2003) agregado volume impermeável do agregado (massa volúmica do material impermeável) volume efectivo do agregado (massa volúmica efectiva do material) Vv (vazios) volume aparente do agregado (massa volúmica do material seco) betume efectivo poros permeáveis à água e impermeáveis ao betume poros permeáveis à água e ao betume (betume absorvido) 36/51

37 Filer para misturas betuminosas Forma juntamente com o betume um mastique que liga as restantes partículas; Actua como material de enchimento; Rigidifica a mistura. 37/51

38 Filer para misturas betuminosas Propriedades habitualmente determinadas: Granulometria (peneiração por jacto de ar); Limpeza (azul de metileno); Teor em água; Massa volúmica das partículas. EN :2003 EN :2003 NP EN 933-9:2002 NP EN 933-9:2002 NP EN :2002 NP EN :2002 NP EN :2002 NP EN : /51

39 Filer para misturas betuminosas Outras propriedades: Susceptibilidade à água; Índice de vazios Rigden; Aumento da temperatura de amolecimento em ensaio de anel e bola. EN :2002 EN :2002 EN :2003 EN :2003 pren /51

40 Filer para misturas betuminosas Cal Granito Fornelos + Cal Granito S.João da Ribeira + Cal Granito M angualde/ Celorico Granito Fornelos Granito Évora Granito Sortes (2) Granito Sortes (1) Granito M angualde/ Celorico + Cimento Granito S.João da Ribeira Granito Porrais Cimento Calcáreo Índice de vazios Rigden (%) Quaresma, L.; Antunes, M. L. Fíler granítico em misturas betuminosas, Relatório LNEC 62/02, Janeiro /51

41 Filer para misturas betuminosas Granito Fornelos + Cal Granito S.João da Ribeira + Cal Granito Fornelos Granito M angualde/ Celorico Granito Sortes (2) Granito Sortes (1) Granito S.João da Ribeira Granito Porrais Granito M angualde/ Celorico + Cimento Granito Évora Cimento Calcáreo Variação da temperatura de amolecimento (ºC) Quaresma, L.; Antunes, M. L. Fíler granítico em misturas betuminosas, Relatório LNEC 62/02, Janeiro /51

42 Requisitos para agregados grossos e finos NP EN Misturas betuminosas Propriedade EN de ensaio Tipo de prop. Secção Requisitos Descrição Frequências mínimas Descrição petrog. EN Ident. 7.1 S Tipo de agregado Dimensões EN Ident. 7.1 S d/d Granulometria EN Genérica S Categorias 1 por semana Teor em finos EN Genérica QR Categorias 1 por semana Qualidade dos finos EN Genérica QR; % finos entre 3 e 10 Categorias 2 por ano Req. filer 5 % finos>10 Antunes, M. L. NP EN Agregados para misturas betuminosas, Seminário de Normalização sobre Agregados, IEP, 29 Abril /51

43 Requisitos para agregados grossos e finos NP EN Misturas betuminosas Propriedade EN de ensaio Tipo de prop. Secção Requisitos Descrição Frequências mínimas Índice de achatamento EN Genérica QR Categorias 1 por mês Índice de forma EN Genérica QR Categorias 1 por mês Percentagem de superíficies britadas EN Genérica QR; Só para agregados naturais Categorias 1 por mês Angulosidade agreg. Fino Genérica QR; Só para agregado fino Categorias 1 por mês Antunes, M. L. Requisitos físicos e químicos, Seminário de Normalização sobre Agregados, IEP, 29 Abril /51

44 Requisitos para agregados grossos e finos NP EN Misturas betuminosas Propriedade EN de ensaio Tipo de prop. Secção Requisitos Descrição Frequências mínimas Resistência à fragmentação EN Genérica QR Categorias 1 por ano Resistência ao polimento EN Rel. com a utilização espec QR Categorias 1 por ano Resistência à abrasão superficial EN Anexo A Rel. com a utilização espec QR Categorias 1 por ano Resistência ao desgaste EN Genérica QR Categorias 1 por ano Resistência ao desgaste provocado por pneus pitonados EN Rel. com a utilização espec QR Categorias 1 por ano Antunes, M. L. Requisitos físicos e químicos, Seminário de Normalização sobre Agregados, IEP, 29 Abril /51

45 Requisitos para agregados grossos e finos EN Misturas betuminosas Propriedade EN de ensaio Tipo de prop. Secção Requisitos Descrição Frequências mínimas Massa volúmica e absorção de água EN Genérica S Val. Declarado 1 por 2 anos Baridade EN Genérica QR Val. Declarado? Resistência ao gelodegelo / Absorção de água EN Genérica QR Categorias 1 por 2 anos Resistência ao gelodegelo EN EN Genérica QR Categorias 1 por 2 anos Resistência ao choque térmico EN Genérica QR Val. Declarado 1 por ano Afinidade dos agregados grossos aos ligantes betuminosos pren Genérica QR Val. Declarado 1 por ano Antunes, M. L. Requisitos físicos e químicos, Seminário de Normalização sobre Agregados, IEP, 29 Abril /51

46 Requisitos para agregados grossos e finos EN Misturas betuminosas Propriedade EN de ensaio Tipo de prop. Secção Requisitos Descrição Frequências mínimas Sonnenbrand do basalto EN EN Rel. com a origem (Quando existem indícios) Categorias 2 por ano Composição química EN932-3 Genérica QR Val. Declarado 1 por ano Contaminantes orgânicos leves EN Genérica QR Categorias 1 por ano Const. que afectam a estabilidade volum. das escórias EN EN Rel. com a origem Rel. com a origem e QR Val. Declarado 2 por ano QR Categorias 2 por ano Antunes, M. L. Requisitos físicos e químicos, Seminário de Normalização sobre Agregados, IEP, 29 Abril /51

47 Requisitos para fíleres Propriedade EN de ensaio EN Misturas betuminosas Tipo de prop. Secção Requisitos Descrição Teor em água EN Genérica S Val. Limite Massa volúmica das partículas EN Genérica S Val. Declarado Vazios do filer seco compactado (Rigden) EN QR Categorias Var. temp.anel e bola de filer para misturas betuminosas Propriedades relacionadas com o poder EN rigidificante QR Categorias Antunes, M. L. Requisitos físicos e químicos, Seminário de Normalização sobre Agregados, IEP, 29 Abril /51

48 Requisitos para fíleres Propriedade Solubilidade em água Susceptibilidade à água Teor em carbonato de cálcio do fíler calcário Teor em hidróxido de cálcio EN de ensaio Tipo de prop. Secção Requisitos Descrição Frequências mínimas EN Genérica QR Categorias 1 por 2 anos pren Genérica QR Val. Declarado 1 por 2 anos EN Rel. com a origem EN Misturas betuminosas QR Categorias 1 por ano EN Genérica QR Categorias 1 por ano Antunes, M. L. Requisitos físicos e químicos, Seminário de Normalização sobre Agregados, IEP, 29 Abril /51

49 Requisitos para fíleres Propriedade Número do betume Perda ao fogo (cinzas) Massa volúmica das partículas do filer de adição Baridade (em querosene) Ensaio de Blaine EN de ensaio EN Misturas betuminosas Tipo de prop. Secção Requisitos Descrição EN QR Categorias EN Avaliação da consistência da QR Val. Declarado produção; pelo EN menos uma destas QR Val. Declarado propriedades EN deve ser determinada QR Val. Declarado EN S Val. Declarado Frequências mínimas 1 por semana Antunes, M. L. Requisitos físicos e químicos, Seminário de Normalização sobre Agregados, IEP, 29 Abril /51

50 NP EN Principais aspectos específicos Agregados grossos e finos: Resistência ao polimento, à abrasão superficial e ao desgaste por pneus pitonados, quando aplicados em camadas de desgaste; Resistência ao choque térmico; Afinidade com os ligantes betuminosos. As propriedades referentes aos fíleres são tratadas separadamente dos restantes agregados Filer: Propriedades relacionadas com o poder rigidificante; Solubilidade em água e susceptibilidade à água; Propriedades para avaliação da consistência da produção. 50/51

51 Considerações finais As características dos agregados apresentam uma influência significativa no comportamento das misturas betuminosas, condicionando o seu desempenho e a sua durabilidade, quando aplicadas em pavimentos rodoviários e aeroportuários; Por forma a assegurar a garantia de qualidade das misturas betuminosas são especificados valores limites para algumas das propriedades dos seus constituintes, nos cadernos de encargos das obras de pavimentação; A implementação da Directiva dos Produtos da Construção, a aprovação das normas harmonizadas e a adopção de novos métodos de ensaio conduzem à necessidade da revisão dos cadernos de encargos presentemente em vigor. 51/51