Aula 08 - Dosagem Asfáltica (1)

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18/01/2016
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Disciplina: Materiais de Construção II
Profa.: Verônica Castelo Branco
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE TECNOLOGIA
ENGENHARIA CIVIL
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES
AULA 4 – Dosagem de Misturas Asfálticas
do Tipo Concreto Asfáltico (CA)
Fortaleza, 03 de Novembro de 2014
Disciplina: Materiais de Construção II
Profa.: Verônica Castelo Branco
RESUMO DO CURSO:
3- Agregados
1- Conceituação de Pavimentos
2- Ligantes
Asfálticos
4- MISTURAS 
ASFÁLTICAS
 Pavimento Rígido
 Pavimento Flexível 
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Profa.: Verônica Castelo Branco
O QUE DEVEREMOS SABER AO FINAL DESTA 
AULA ???
 O que significa dosagem e quais são as variáveis deste processo?
 Qual o método de dosagem mais utilizado no Brasil e como é feita a compactação 
neste método de dosagem?
 Descrever a metodologia de dosagem Marshall.
 Quais as propriedades (ligantes e agregados) utilizadas diretamente no método 
de dosagem Marshall?
 Quais as temperaturas que precisam ser pré-determinadas antes da dosagem 
propriamente dita e como são determinadas estas temperaturas?
 Como é calculada a DMT da mistura no método Marshall?
 Quais os parâmetros mais utilizados para a obtenção do teor de projeto?
 Reconhecer vantagens e desvantagens do método Marshall.
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INTRODUÇÃO
Dosagem def.: escolha da proporção dos constituintes de modo 
a conseguir um bom desempenho da mistura em campo
Escolha do “teor ótimo”
Faixa granulométrica pré-definida
Teor de Projeto: f (método de dosagem, energia de 
compactação, tipo de mistura, temperatura, etc)
Compactação: impacto (Marshall), amassamento (Superpave), 
vibração (APA), rolagem (simulador tipo LCPC)
Amostras: cilíndricas, trapezoidais, retangulares, etc.
Teor de projeto
+
=
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COMPACTAÇÃO
Impacto
Amassamento
Rolagem
Vibração
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INTRODUÇÃO
+
=
O que se espera de uma mistura asfáltica
independente do método de DOSAGEM:
 Ligante Suficiente para Garantir Estabilidade
 Estabilidade Suficiente para Garantir Estabilidade 
ao Tráfego
 Suficiente Vv – Mínimo para Acomodar a 
Densificação do Tráfego e Máximo para Evitar o 
Envelhecimento Precoce
 Boa Trabalhabilidade
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MÉTODO DE DOSAGEM MARSHALL
 Idealizado por Bruce Marshall em 1930;
 Concebido durante a 2ª Guerra Mundial  resistir aos esforços de 
aeronaves militares;
 Método de dosagem mais utilizado no Brasil;
 Compactação manual ou automática – soquete de 10 libras (4,54 kgf);
 Norma DNER – ME 43/95: dois níveis de energia de compactação:
 50 golpes (tráfego leve): pressão de pneu até 7kgf/cm2;
 75 golpes (tráfego pesado): pressão de pneu entre 7 e 14 
kgf/cm2.
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METODOLOGIA MARSHALL - DETERMINAÇÃO DO TEOR DE PROJETO
1. Determinação das densidades reais dos constituintes da mistura: agregados
(ASTM, 1994) e CAP, geralmente assumida 1,02 (este valor é compatível com o
CAP produzido pela Petrobras/Lubnor).
DENSIDADES
Brita 3/4" 2,66
Brita 3/8" 2,67
Pó de pedra 2,65
Densidade ‐ CAP 1,02
Densidade – Agregado Miúdo
Densidade – Agregado Graúdo
 
Densidade – CAP
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METODOLOGIA MARSHALL - DETERMINAÇÃO DO TEOR DE PROJETO
2. Escolha da faixa granulométrica a ser utilizada (DNIT, aeronáutica, etc).
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METODOLOGIA MARSHALL - DETERMINAÇÃO DO TEOR DE PROJETO
DOSAGEM CONCRETO ASFÁLTICO - FAIXA C - DNIT
Peneiras 
(mm)
Brita 
3/4''
Brita 
3/8''
Pó de 
Pedra
L. 
Inferior
L. 
Superior
CURVA 
MÉDIA (%)
Curva de 
Projeto
3/4" 19,1 100,0 100,0 100,0 100 100 100 100,0
1/2" 12,7 41,2 100,0 100,0 80 100 90 88,2
3/8" 9,5 11,7 100,0 100,0 70 90 80 82,3
N° 4 4,8 2,4 37,1 98,6 44 72 58 52,3
N° 10 2,0 1,8 10,7 74,2 22 50 36 31,8
N° 40 0,4 1,4 4,9 36,8 8 26 17 15,7
N° 80 0,2 1,0 2,9 20,0 4 16 10 8,6
N° 200 0,1 0,5 1,5 9,1 2 10 6 4,0
20% 44% 36%
3. Escolha da composição dos agregados de forma a enquadrar a mistura destes
agregados nos limites da faixa granulométrica escolhida. Ou seja, é escolhido o
percentual em peso de cada agregado, %*, para formar a mistura. Note que neste
momento não se considera ainda o teor de CAP, portanto,  %n* = 100% (onde “n”
varia de 1 ao número de diferentes agregados na mistura).
0
20
40
60
80
100
0,0 0,1 1,0 10,0 100
Pa
ss
an
te
 (
%
)
Abertura das Peneiras (mm)
Faixa C
Brita 3/4''
Pó de Pedra
Brita 3/8''
Curva de Projeto
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4. Escolha das temperaturas de mistura e de compactação, a partir da curva 
viscosidade-temperatura do ligante escolhido.
Tligante na hora de ser misturado 
ao agregado  viscosidade 
entre 75 e 150SSF, de 
preferência entre 75 e 95SSF
ou 0,17±0,02Pa.s se medida 
com o viscosímetro rotacional. 
Tligante [107ºC; 177ºC]
Tagregados deve ser de 10 a 
15ºC acima da temperatura 
definida para o ligante, sem 
ultrapassar 177ºC. Tcompactação deve ser tal que o ligante 
apresente viscosidades na faixa de 
125 a 155SSF ou 0,28±0,03Pa.s.
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PREPARAÇÃO NO LABORATÓRIO
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PREPARAÇÃO NO LABORATÓRIO
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5. Determinação do número de grupos de corpos de prova a ser utilizado. Conforme
a experiência do projetista, para a granulometria selecionada, é sugerido um teor
(T, em %) de CAP para o primeiro grupo de corpos de prova. Os outros grupos terão
teores de CAP acima (T+0,5% e T+1,0%) e abaixo (T-0,5% e T-1,0%).
T% T + 0,5%c T + 1,0%T ‐ 0,5%T ‐ 1,0%
arP
imersoP
6. Para cada corpo de prova são determinados seus respectivos pesos no ar
(Par) e imerso em água (Pimerso).
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PREPARAÇÃO NO LABORATÓRIO
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7. A partir do teor de CAP do grupo de corpos de prova em questão (%CAP), ajusta-
se o percentual em peso de cada agregado, ou seja, %n = %n*  (100% - %CAP), onde 
%n é o percentual em peso do agregado “n” na mistura asfáltica já contendo o CAP. 
Note que enquanto  %n* = 100%, após o ajuste,  %n = 100% - %CAP.
METODOLOGIA MARSHALL - DETERMINAÇÃO DO TEOR DE PROJETO
Peneiras
Curva de Projeto CAP (%)
% Passante % Retida 0 4 4,5 5 5,5 6
19,1 3/4" 100 0 0 0 0 0 0 0
12,7 1/2" 95,0 5,0 5,0 4,8 4,8 4,8 4,7 4,7
9,5 3/8" 78,3 16,6 16,6 16,0 15,9 15,8 15,7 15,6
4,8 N° 4 48,9 29,4 29,4 28,2 28,1 27,9 27,8 27,6
2 N° 10 38,9 10,0 10,0 9,6 9,6 9,5 9,5 9,4
0,42 N° 40 21,8 17,1 17,1 16,5 16,4 16,3 16,2 16,1
0,18 N° 80 6,2 15,6 15,6 15,0 14,9 14,8 14,8 14,7
0.074 N° 200 2,7 3,5 3,5 3,3 3,3 3,3 3,3 3,3
Fundo 0,0 2,7 2,7 2,6 2,6 2,6 2,6 2,5
Total (%)l 100 100 100 100 100 100
Antes de adicionar a % de CAP, 100% é agregado!
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8. Com base em %n, %CAP, e nas densidades reais dos constituintes (Gn), determina-
se a densidade teórica máxima da mistura (DMT) correspondente ao teor de CAP
considerado. Esta densidade corresponde a é dada por:
fAmAga G
f
G
Am
G
Ag
G
a
DMT
%%%%
100


Onde:
%a = porcentagem de asfalto
%Ag, %Am e %f = porcentagem de agregado graúdo, 
agregado miúdo e fíler, respectivamente
Ga, GAg, GAm e Gf = massas específicas reais do asfalto, do agregado
graúdo,do agregado miúdo e do fíler, respectivamente.
METODOLOGIA MARSHALL - DETERMINAÇÃO DO TEOR DE PROJETO
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DMT
Densidade Real
CAP Brita 3/4'' Brita 3/8'' Pó de Pedra
1,027 2,664 2,663 2,646
MATERIAL %
5,5 6,0 6,5
% (%) / (D) % (%) / (D) % (%) / (D) 
CAP 0,0 5,5 5,36 6,0 5,84 6,5 6,33
Brita 3/4'' 20,00 18,9 7,09 18,8 7,06 18,7 7,02
Brita 3/8'' 44,00 41,58 15,61 41,36 15,53 41,14 15,45
Pó de Pedra 36,00 34,02 12,86 33,84 12,79 33,66 12,72
SOMA 100,00 100,00
DMT
100,00
DMT
100,00
DMT
2,44 2,43 2,41
TEOR ÓTIMO
MATERIAL %
7,0 7,50 6,50
% (%) / (D) % (%) / (D) % (%) / (D) 
CAP 0,0 7,0 6,82 7,5 7,30 6,5 6,33
Brita 3/4'' 20,00 18,6 6,98 18,5 6,94 18,7 7,02
Brita 3/8'' 44,00 40,92 15,37 40,7 15,28 41,1 15,45
Pó de Pedra 36,00 33,48 12,65 33,3 12,58 33,7 12,72
SOMA 100,00 100,00
DMT
100,00
DMT
100,00
DMT
2,39 2,37 2,41
METODOLOGIA MARSHALL - DETERMINAÇÃO DO TEOR DE PROJETO
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Fonte: Asphalt Institute, 1995
DEFINIÇÕES DE MASSA ESPECÍFICA PARA MISTURAS
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MASSA ESPECÍFICA APARENTE DA MISTURA 
ASFÁLTICA COMPACTADA
arefetivoaga
s
mb VVV
M
G



Onde:
Ms = massa seca do corpo-de-prova compactado, g;
Va = volume de asfalto, cm3;
Vag-efetivo = volume efetivo do agregado, cm3;
Var = volume de ar (vazios), cm3.
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MASSA ESPECÍFICA APARENTE DA MISTURA 
ASFÁLTICA COMPACTADA
ASTM D 2726-00
9971,0


subSSS
S
mb MM
M
G
DNER-ME 117/94
9971,0


subS
S
mb MM
M
G
Onde:
MSSS = massa do corpo-de-prova compactado na condição de superfície
saturada seca, g, que corresponde ao corpo-de-prova com os poros
superficiais saturados, sendo eliminado o excesso de água;
MSub = massa do corpo-de-prova compactado submerso em água, g.
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MASSA ESPECÍFICA APARENTE DA MISTURA 
ASFÁLTICA COMPACTADA
Pesagem
convencional
Pesagem
hidrostática
Após retirada
da imersão
em água
Remoção da água
na superfície do
CP com toalha
absorvente
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9. Cálculo dos parâmetros de dosagem para cada corpo de prova:
 Volume dos corpos de prova;
 Densidade aparente da mistura (Gmb); 
VT = 1
METODOLOGIA MARSHALL - DETERMINAÇÃO DO TEOR DE PROJETO
Vazios de agregado mineral
Vazios com betume
Relação betume/vazios
Volume de vazios
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9. Cálculo dos parâmetros de dosagem para cada corpo de prova
TEOR ÓTIMO DE CAP
Teor de Ligante 6,5
Densidade Máxima Teórica (DMT) 2,409 Densidade do CAP (Ga) 1,027
CP 1 CP 2 CP 3 MÉDIAS
Massa Seca - Ms (g) 1155,2 1155,3 1157,6 1156,0
Massa Submersa - Mssub (g) 654,5 656,0 657,5 656,0
Volume do CP - V 500,7 499,3 500,1 500,0
Densidade Aparente do CP - Gmb 2,31 2,31 2,31 2,31
Volume de Vazios - Vv 4,2 3,9 3,9 4,0
Vazios com Betume – VCB 14,6 14,6 14,7 14,6
Vazios do Agregado Mineral – VAM 18,8 18,6 18,6 18,7
Relação Betume / Vazios – RBV 77,6 78,8 79,0 78,5
METODOLOGIA MARSHALL - DETERMINAÇÃO DO TEOR DE PROJETO
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 Os parâmetros determinados no passo 9 são correspondentes a cada
corpo de prova. Os valores de cada grupo são as médias dos valores dos
corpos de prova com o mesmo teor de CAP.
METODOLOGIA MARSHALL - DETERMINAÇÃO DO TEOR DE PROJETO
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10. Após as medidas volumétricas, os CPs são submersos em banho-
maria a 60C por 30 a 40 minutos. Retira-se cada CP colocando-o 
imediatamente dentro do molde de compressão. 
11. Obtenção de parâmetros mecânicos utilizando a prensa Marshall:
 Estabilidade (N): carga máxima - indicativa da resistência do 
corpo de prova à compressão diametral confinada (modo de falha 
não definido);
 Fluência (mm): deslocamento máximo.
METODOLOGIA MARSHALL - DETERMINAÇÃO DO TEOR DE PROJETO
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12. Com todos os valores dos parâmetros volumétricos e mecânicos determinados, 
são plotadas 6 curvas em função do teor de asfalto, que podem ser usadas na 
definição do teor de projeto
METODOLOGIA MARSHALL - DETERMINAÇÃO DO TEOR DE PROJETO
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13. A metodologia utilizada pelo DNER seleciona o teor ótimo a partir dos parâmetros de
dosagem Vv e RBV. Com os cinco valores de Vv e RBV obtidos nos grupos de corpos de prova é
possível traçar um gráfico do teor de CAP (no eixo “x”) versus Vv (no eixo “y1”) e RBV (no eixo
“y2”).
14. Adicionam-se então linhas de
tendência para os valores dos dois
parâmetros.
15. O gráfico deve conter
ainda os limites específicos
das duas variáveis indicados
pelas linhas tracejadas.
METODOLOGIA MARSHALL - DETERMINAÇÃO DO TEOR DE PROJETO
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16. A partir da interseção das linhas de tendência do Vv e do RBV com os limites respectivos
de cada um destes parâmetros, são determinados quatro teores de CAP (X1, X2, X3 e X4).
17. O teor ótimo é
selecionado tomando a
média dos dois teores
centrais, ou seja, teor
ótimo = (X2 + X3) / 2.
teor de projeto = 
(X2 + X3) / 2
METODOLOGIA MARSHALL - DETERMINAÇÃO DO TEOR DE PROJETO
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Baseado somente no volume de vazios, qual o teor de CAP que você escolheria ? Por que ?
Corpos de Prova CP1 CP2 CP3
Teor de CAP (%) 5,5 6,0 6,5
Densidade teórica máxima da mistura 2,438 2,421 2,403
Peso no ar do corpo de prova (g) 1182,2 1178,7 1185,9
Peso imerso do corpo de prova (g) 674,7 673,6 681
DADO:
Volume (cm
3
)
Densidade aparente
Volume de Vazios (%)
V.C.B. (%)
V.A.M. (%)
R.B.V. (%)
PEDE-SE:
Exemplo
Considere um CAP 50/60 com densidade 1,02. Três corpos de prova (CP1, CP2 e CP3) de um CA 
são moldados com este CAP com teores 5,5%, 6,0% e 6,5%, respectivamente (um corpo de prova 
com cada teor). Os resultados da densidade teórica máxima de cada mistura, juntamente com os 
pesos dos corpos de prova seco e imerso são apresentados na Tabela abaixo. Determine o volume 
e a densidade aparente dos corpos de prova, bem como os demais parâmetros usados na 
determinação do teor de projeto (Volume de Vazios, VCB, VAM, RBV).
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Corpos de Prova CP1 CP2 CP3
Teor de CAP (%) 5,5 6 6,5
Densidade teórica da mistura asfáltica 2,438 2,421 2,403
Peso no ar do corpo de prova (g) 1182,2 1178,7 1185,9
Peso imerso do corpo de prova (g) 674,7 673,6 681
DADO:
Volume (cm
3
)
Densidade aparente
Volume de Vazios (%)
V.C.B. (%)
V.A.M. (%)
R.B.V. (%)
PEDE-SE:
Pimerso- Par V 
507,5 505,1 504,9
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Corpos de Prova CP1 CP2 CP3
Teor de CAP (%) 5,5 6 6,5
Densidade teórica da mistura asfáltica 2,438 2,421 2,403
Peso no ar do corpo de prova (g) 1182,2 1178,7 1185,9
Peso imerso do corpo de prova (g) 674,7 673,6 681
DADO:
Volume (cm
3
)
Densidade aparente
Volume de Vazios (%)
V.C.B. (%)
V.A.M. (%)
R.B.V. (%)
PEDE-SE:
507,5 505,1 504,9
V
Par
Gmb 
2,329 2,334 2,349
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Corpos de Prova CP1 CP2 CP3
Teor de CAP (%) 5,5 6 6,5
Densidade teórica da mistura asfáltica 2,438 2,421 2,403
Peso no ar do corpo de prova (g) 1182,2 1178,7 1185,9
Peso imerso do corpo de prova (g) 674,7 673,6 681
DADO:
Volume (cm
3
)
Densidade aparente
Volume de Vazios (%)
V.C.B. (%)
V.A.M. (%)
R.B.V. (%)
PEDE-SE:
507,5505,1 504,9
2,329 2,334 2,349
DMT
G-D
Vv mb
MT

4,5 3,6 2,3
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Corpos de Prova CP1 CP2 CP3
Teor de CAP (%) 5,5 6 6,5
Densidade teórica da mistura asfáltica 2,438 2,421 2,403
Peso no ar do corpo de prova (g) 1182,2 1178,7 1185,9
Peso imerso do corpo de prova (g) 674,7 673,6 681
DADO:
Volume (cm
3
)
Densidade aparente
Volume de Vazios (%)
V.C.B. (%)
V.A.M. (%)
R.B.V. (%)
PEDE-SE:
507,5 505,1 504,9
2,329 2,334 2,349
4,5 3,6 2,3
CAP
CAP
G
% Gmb
VCB


1,02 g/cm3
12,6 13,7 15,7
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Corpos de Prova CP1 CP2 CP3
Teor de CAP (%) 5,5 6 6,5
Densidade teórica da mistura asfáltica 2,438 2,421 2,403
Peso no ar do corpo de prova (g) 1182,2 1178,7 1185,9
Peso imerso do corpo de prova (g) 674,7 673,6 681
DADO:
Volume (cm
3
)
Densidade aparente
Volume de Vazios (%)
V.C.B. (%)
V.A.M. (%)
R.B.V. (%)
PEDE-SE:
507,5 505,1 504,9
2,329 2,334 2,349
4,5 3,6 2,3
12,6 13,7 15,7
VCBVv VAM 
17,0 17,3 17,2
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Corpos de Prova CP1 CP2 CP3
Teor de CAP (%) 5,5 6 6,5
Densidade teórica da mistura asfáltica 2,438 2,421 2,403
Peso no ar do corpo de prova (g) 1182,2 1178,7 1185,9
Peso imerso do corpo de prova (g) 674,7 673,6 681
DADO:
Volume (cm
3
)
Densidade aparente
Volume de Vazios (%)
V.C.B. (%)
V.A.M. (%)
R.B.V. (%)
PEDE-SE:
507,5 505,1 504,9
2,329 2,334 2,349
4,5 3,6 2,3
12,6 13,7 15,7
17,0 17,3 17,2
VAM
VCB
RBV 
73,8 79,2 86,8
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Corpos de Prova CP1 CP2 CP3
Teor de CAP (%) 5,5 6 6,5
Densidade teórica da mistura asfáltica 2,438 2,421 2,403
Peso no ar do corpo de prova (g) 1182,2 1178,7 1185,9
Peso imerso do corpo de prova (g) 674,7 673,6 681
Volume (cm3) 507,5 505,1 504,9
Densidade aparente 2,329 2,334 2,349
Volume de Vazios (%) 4,5 3,6 2,3
V.C.B. (%) 12,6 13,7 15
V.A.M. (%) 17 17,3 17,2
R.B.V. (%) 73,8 79,2 86,8
Disciplina: Materiais de Construção II
Profa.: Verônica Castelo Branco
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5,5 5,6 5,7 5,8 5,9 6 6,1 6,2 6,3 6,4 6,5
V
o
lu
m
e
 d
e
 V
a
zi
o
s
 (
V
v
) 
(%
)
Teor de CAP (%)
- Tomando como base somente o Vv, adotamos um valor de 4%.
5,8%
Valor ótimo 
do teor de 
CAP 
encontrado
graficamente
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Profa.: Verônica Castelo Branco
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
5,3 5,5 5,7 5,9 6,1 6,3 6,5
72
74
76
78
80
82
84
86
88
90
V
o
lu
m
e 
d
e 
V
az
io
s 
(V
v)
 (
%
)
Teor de CAP (%)
R
B
V
 (
%
)
X3X1X2 X4
Faz-se a média 
dos termos centrais
Portanto o teor de projeto de CAP
determinado graficamente é de 5,9%.(X1 + X3)/2 = (5,65 + 6,15)/2 = 5,9
- Tomando como base o Vv e o RBV
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Vantagens
 Análise Volumétrica Criteriosa;
 Equipamento Prático e Barato;
 Permite o Controle de Qualidade em Campo.
Desvantagens
 Compactação não simula o que ocorre em campo;
 Sem consideração da absorção de ligante por parte 
dos agregados;
 Uso de fórmula para calcular a DMT, esse parâmetro 
pode ser obtido (método Rice);
 O parâmetro mecânico utilizado (estabilidade) não 
estima adequadamente a resistência do material.
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INFORMAÇÕES EXTRAS – Metodologia Superpave
fAmAga G
f
G
Am
G
Ag
G
a
DMT
%%%%
100


Densidade da mistura medida 
experimentalmente
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INFORMAÇÕES EXTRAS – Problemas
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Profa.: Verônica Castelo Branco
O QUE DEVEREMOS SABER AO FINAL DESTA 
AULA ???
 O que significa dosagem e quais são as variáveis deste processo?
 Qual o método de dosagem mais utilizado no Brasil e como é feita a 
compactação neste método de dosagem?
 Descrever a metodologia de dosagem Marshall.
 Quais as propriedades (ligantes e agregados) utilizadas diretamente no 
método de dosagem Marshall?
 Quais as temperaturas que precisam ser pré-determinadas antes da dosagem 
propriamente dita e como são determinadas estas temperaturas?
 Como é calculada a DMT da mistura no método Marshall?
 Quais os parâmetros mais utilizados para a obtenção do teor de projeto?
 Reconhecer vantagens e desvantagens do método Marshall.
Disciplina: Materiais de Construção II
Profa.: Verônica Castelo Branco
22/07/2010
veronica@det.ufc.br