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UEM

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

GRUPO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES - GET

11 - MISTURAS BETUMINOSAS DENSAS

11.1 - INTRODUO

So misturas de agregado mineral graduado (de grado a fino), filler (material de enchimento) e betume, emusinas e a quente.

11.2 - DOSAGEM DE CONCRETOSASFLTICOS

Para dosagem dos concretos asflticos devem ser estudados os seguintes par-

metros:

a) GRANULOMETRIA: determinada segundo Fuller-Talbot, visando-se a densidade

mxima possvel para garantir a mxima estabilidade.

b) DENSIDADEAPARENTE DA MISTURA(d): obtida do Ensaio de Dosagem Marshall, que indica a % tima debetume na mistura, em funo de todos os parmetros controlados.

guaar

ar

M-M

Md =

onde: Mar= massa do corpo de prova ao ar

Mgua= massa do corpo de prova imerso em gua

c) DENSIDADE MXIMA TERICA(D): a densidade da mistura suposta sem vazios.

b

ca

am

ca

bfafag dP

dP-100

100

d%b

d%f

d%af

d%ag

100D

+

=

+++

=

onde: dag= densidade do agregado grado

daf= densidade do agregado fino

df = densidade do filler

db= densidade do betume

d) VOLUME DEVAZIOS(Vv): o volume de vazios existente na mistura em relao ao volume total da mistura

(Vt)

D

d)-(D100V

)V-(VV tv ==

e) VAZIOS DO AGREGADO MINERAL(VAM): a soma dos vazios no preenchidos (Vv com os vazios preenchi-

dos por betume (Vb)), ou seja, volume total de vazios da mistura.

bv

d

%bdVVAM

+=

V

Md = e

v

mdb =

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f) RELAO BETUMEVAZIOS(RBV): a relao entre o volume de betume e o volume total de vazios.

VAM

V100RBV b

=

g) ESTABILIDADE E FLUNCIA

ESTABILIDADE: a carga (kg) sob a qual o corpo de prova rompe quando submetido compresso diame-

tral. FLUNCIA: a deformao (em 0,01") que o corpo de prova sofre quando rompe no ensaio de compresso

diametral.

Os parmetros de ba gso obtidos do ensaio Marshall.

Para se determinar o teor timo de betume, esses parmetros devem atender algumas condies:

densidade mxima possvel para garantir mxima estabilidade;

fluncia entre certos limites para garantir flexibilidade;

volume de vazios (Vv) entre certos limites para garantir que no ocorra oxidao da massa pela ao da -

gua e/ou ar e que tambm no ocorra exsudao;

RBV entre certos limites para garantir que exista betume suficiente e que no ocorra exsudao.

11.2.1 - DOSAGEM MARSHALL

O Mtodo de Dosagem Marshall foi desenvolvido na dcada de 30, pelo engenheiro Bruce Marshall e tinha co-

mo objetivo determinar a quantidade tima de ligante para composio de misturas asflticas preparadas a

quente para fins de pavimentao rodoviria.

Devido a sua simplicidade, o mtodo foi adotado, durante a Segunda Guerra Mundial, pelo exrcito americano

para fins de dosagem e controle de qualidade de misturas betuminosas, preparadas a quente, para pavimenta-

o de pistas de aeroportos militares. Este mtodo foi divulgado pelo Corpo de Engenheiros do Exrcito Ameri-cano (United States ArmyCorpy of Engineers) pelo mundo e devido a grande experincia prtica adquirida com

o uso do mtodo, passou-se a associar os desempenhos dos pavimentos a determinados valores da estabilidade

e da fluncia Marshall, criando-se um critrio para a qualificao das misturas asflticas atravs dos resultados

obtidos no ensaio Marshall.

ESTABILIDADE DE UM CONCRETO BETUMINOSO= medida da capacidade de suportar os carregamentos oriundos do

trfego sem sofrer deformaes plsticas (permanentes e irreversveis)

ESTABILIDADE MARSHALL: resistncia mecnica que a mistura apresenta no

ensaio de compresso diametral = sinnimo de estabilidade mecnica =de resistncia mecnica s deformaes permanentes.

DETERMINAO DOS VALORES DE ESTABILIDADE E FLUNCIA PELO ENSAIO MARSHALL

Para determinar a estabilidade Marshall, a amostra colocada no molde e

submetida deformao, com um velocidade 2" por minutos, at que se

d a ruptura, medindo-se neste instante, a carga mxima que a produziu,

sendo esta o valor da estabilidade.

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Antes, deve ser submetida, durante 20 minutos, a um banho de gua

sob temperatura de 60oC. Conforme o teor de ligante asfltico au-

menta no sentido da porcentagem tima, ocorre um aumento da es-

tabilidade Marshall e um aumento da resistncia s deformaes. A

fluncia corresponde deformao da mistura betuminosa, ndice da

propriedade plstica ou da deformao da mistura, indicando se a

mistura vai se deformar sob a ao do trfego.

11.2.2 - PROCESSO DE RUTHFUCS

utilizado para estabelecer as propores que devem ser adicionadas de cada material para a obteno de

uma mistura granulomtrica que se enquadre na faixa especificada.

EXEMPLO: Determinar as propores de cada material na mistura de tal forma que sua granulometria se enqua-

dre na faixa especificada.

PENEIRA PORCENTAGEM PASSADAmm MATERIAL1 MATERIAL2 MATERIAL3 ESPECIFICAO CURVAMDIA

25,4 100 - - 100 1009,52 55 100 - 50 - 85 67,52,00 4 50 100 25 50 37,50,42 - 10 95 12 30 210,074 - 5 45 4 - 12 8

PROCEDIMENTO

a) Determina-se a curva mdia da faixa granulomtrica

especificada e constri-se um grfico onde as porcen-

tagens passadas esto nas ordenadas (escala linear) e

em abscissas esto os dimetros numa escala tal que a

curva mdia se apresente como reta.

0

20

40

60

80

100

0,074 0,42 9,52 25,42,00

b) Em seguida, lana-se as curvas granulomtri-

cas dos materiais disponveis.

0

20

40

60

80

100

0,074 0,42 9,52 25,42,00

c) Para cada material traa-se uma reta mdia que

represente sua curva granulomtrica de tal forma

que as reas circunscritas estejam balanceadas e

minimizadas.

d) Unem-se as extremidades opostas das retas

mdias. As intersees das retas de unio com

a reta correspondente distribuio

granulomtrica especificada (diagonal) for-

necem, em ordenadas, as propores dos

materiais.

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0

20

40

60

80

100

0,074 0,42 9,52 25,42,00 0

20

40

60

80

100

0,074 0,42 9,52 25,42,00

12%

38%

50%

Portanto devem ser utilizadas as seguintes porcentagens:

Material 1 = 50%

Material 2 = 38%

Material 3 = 12%

VERIFICAO

PORCENTAGEM PASSADA# mm Material 1 =50%

Material 2 =38%

Material 3 =12%

Soma (%) Especificao

25,4 50 38 12 100 1009,52 27,5 38 12 77,5 50 - 852,00 2 19 12 33 25 500,42 - 3,8 11,4 15,2 12 300,074 - 1,9 5,4 7,3 4 - 12

11.2.3 - ROTEIRO DE DOSAGEM MARSHALL

a) Aps fixada a granulometria da mistura, calcula-se o teor provvel de betume do Mtodo da Superfcie Es-

pecfica

0,17G + 0,33g + 2,3A + 12a + 135fS =

100

0,17x22,5 + 0,33x28,2 + 2,3x36,9 + 12x5,1 + 135x7,3=

100= 11,4

onde: S = superfcie especfica do agregado, em m2/kg

G = % retida na # 9,52 mm = 100 77,5 = 22,5

g = % passada na # 9,52 mm e retida na # 4,76 mm = 77,5 49,3 = 28,2

A = % passada na # 4,76 mm e retida na # 0,297 mm = 49,3 12,4 = 36,9

a = % passada na # 0,297 mm e retida na # 0,074 mm = 12,4 7,3 = 5,1

f = % passada na # 0,074 mm = 7,3

Tca= m.S1/5= 3,75x11,41/5= 6,1

com: m = mdulo de riqueza (3,75 - 4,00);

Tca= teor de betume em relao massa de agregado mineral

Corrige-se, se necessrio, o teor de asfalto devido densidade do agregado mineral:

Tca= 2,65 Tca/dam= 2,65x6,1 /2,65 = 6,1

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Com o teor de asfalto corrigido, calcula-se a porcentagem de asfalto em relao mistura:

100 + Tca

100 TcaPca= =

100 x 6,1

100 + 6,1= 5,7 %

b) Estimado o teor provvel de asfalto (Pca), moldam-se baterias de 3 corpos de prova cada para os seguintes

teores: Pca, Pca 0,5% e Pca 1,0%, ou seja, 4,7; 5,2; 5,7; 6,2 e 6,7.

c) Determinam-se as densidades (mdia de 3 para os diversos teores):

d =Mar

Mar Mgua

d) Submete-se os corpos de prova Compresso diametral, determinando-se, para cada teor, a estabilidade e

a fluncia (mdia de 3).

e) Calcula-se a densidade terica para cada teor de betume

db

D =100

%ag+

%af

daf+

%f

df+

%b

dag

100

100 - Pca=

2,65 1,24

Pca+

com %b = Pca

f) Com a densidade terica (D), calcula-se o volume de vazios (Vv) para cada teor:

Vv = 100 xD - d

D

g) Calcula-se o volume de betume (Vb) para cada teor:

Vb=d x %b

db

d x Pca1,24

=

h) Com Vve Vb, calcula-se a relao betume vazios (RBV) para cada teor de asfalto:

100 x VbVb+ Vv

100 x VbVAM

RBV = =

i) Lana-se, em grfico, o teor de betume versus as variveis: E, F, d, Vve RBV.

j) Determina-se a porcentagem de betume que satisfaa as seguintes condies:

E 750 kg

8 F 16 (0,01")

75% RBV 85%

3% Vv 5% dmxima possvel

11.3 - NORMAS - MTODO DE ENSAIO (ME) - DNER

ME 043/95 Misturas betuminosas a quente - ensaio MarshallME 053/94 Misturas betuminosas - percentagem de betumeME 107/94 Mistura betuminosa a frio, com emulso asfltica - ensaio MarshallME 117/94 Mistura betuminosa - determinao da densidade aparenteME 133/94 Misturas betuminosas - determinao do mdulo de resilinciaME 138/94 Misturas betuminosas - determinao da resistncia trao Por compresso diametral