Avaliação das propriedades de misturas asfálticas modificadas com borracha

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AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES DE 
MISTURAS ASFÁLTICAS MODIFICADAS COM 
BORRACHA 
 
EVALUATION OF PROPERTIES OF THE MIX ASPHALT MODIFIED 
WITH RUBBER 
 
 
ALEXANDRE VENÉRIO1, MATHEUS PERALTA DAL SECO2 
 
1. Acadêmico do curso de graduação em Engenharia Civil da Faculdade Ingá. 2. Especialista em Gerência de Vias. 
Docente do curso de Engenharia Civil da Faculdade Ingá 
R: Argentino Moreschi, 368 - Res. Moreschi, Maringá, Paraná, Brasil. CEP 87080-127. mpdseco@hotmail.com 
 
 
RESUMO 
O concreto asfáltico usinado à quente (CAUQ) é o principal insumo da pavimentação de estradas 
utilizado no mundo, apresentando custo elevado de produção em relação ao demais insumos (bases 
de brita, compactação de sub-leitos e afins), onde o domínio da tecnologia de sua produção é 
fundamental para o desempenho e maior vida útil do pavimento. Seu procedimento de dosagem, na 
maioria do globo, parte do Método Marshall, técnica de qualidade comprovada através de décadas 
de aplicação determinadas em laboratório, aferindo os principais parâmetros que influenciam 
diretamente o comportamento do CAUQ na pista de rolamento. Tal método baseia-se na 
granulometria dos agregados e no teor de ligante aplicado à mistura asfáltica, equacionando as 
variáveis em busca de um teor ótimo de ligante. No presente trabalho, procurou-se avaliar as 
propriedades das misturas asfálticas produzidas com asfalto convencional (CAUQ) e asfalto com 
adição de borracha de pneus inservíveis (CABUQ), através da análise dos parâmetros do Método 
Marshall, determinando a influência dos ligantes em suas propriedades reológicas, e a viabilidade 
técnica da utilização do CABUQ. Dos ensaios realizados, comprovou-se a viabilidade técnica da 
utilização do CABUQ, bem como evidenciou-se as vantagens, nos quesitos durabilidade e 
funcionalidade do asfalto-borracha em relação ao asfalto convencional. 
 
PALAVRAS-CHAVE: Concreto asfalto-borracha usinado à quente (CABUQ), concreto asfáltico 
usinado à quente (CAUQ), Método Marshall. 
 
 
 
 
ABSTRACT 
The hot mixture asphalt concrete (HMAC) is the main input of road paving used in the world, featuring 
elevated cost of production compared to other inputs (gravel base, compacting sub-beds and allied), 
where the field of production technology is critical to performance and longer service life of the 
pavement. Its dosing procedure in most of the world, part of the Marshall Method, is a quality proven 
technique by application through decades in the laboratory, gauging the main parameters that directly 
influence the HMAC behavior in roadway. This method is based on the granulometry of the aggregates 
and the binder amount used in the asphalt mixture, equating the variables in search of a great content of 
binder. In this study, we sought to evaluate the properties of asphalt mixtures produced with conventional 
asphalt (HMAC) and asphalt with added rubber scrap tires (RHMAC), by analyzing the Marshall Method 
parameters, determining the influence of the binders in their rheological properties, and technical 
feasibility of using RHMAC. From the tests carried out, it has proven the technical feasibility of using 
RHMAC as well as the advantages became apparent in the requisites of durability and functionality of the 
rubberized asphalt compared to conventional asphalt. 
 
KEYWORDS: Rubberized hot mix asphalt concrete (RHMAC), hot mix asphalt concrete (HMAC), 
Marshall Method. 
 
2 
 
1. INTRODUÇÃO 
O Brasil é um país que adotou o transporte rodoviário como seu principal modal, onde os 
pavimentos flexíveis compõem quase que a totalidade da malha pavimentada. As estruturas desses 
pavimentos executados com cimento asfáltico convencional têm apresentado um grau de deterioração 
acima do previsto em projeto, fruto do crescimento da economia e consequente aumento do trânsito 
solicitante e da deficiência da manutenção executada pelos órgãos responsáveis1. 
A otimização do desempenho dos pavimentos rodoviários é função de pesquisas condizentes 
com a realidades técnica e socioeconômica da obra, com projetos coerentes com as solicitações, uso 
adequado dos materiais de construção e métodos construtivos eficazes, condizentes com o estado da arte 
atual, assim como um plano inteligente de manutenções. 
 
CLASSIFICAÇÃO DOS PAVIMENTOS 
Segundo o Manual de Pavimentação do DNIT2, o pavimento de uma rodovia é formado por um 
sistema de camadas de espessuras finitas, baseado sobre um semi-espaço considerado em teoria como 
infinito, denominado subleito. 
Oda (2003)3 conceitua o pavimento de acordo com as seguintes funções: 
 Resistência aos esforços verticais do tráfego; 
 Resistência aos esforços horizontais; 
 Melhoria das condições de rolamento; 
 
Outros autores descrevem o pavimento de forma parecida, como SOUZA (1980)4, que ensina: 
“Pavimento é uma estrutura construída sobre 
a superfície do leito, após o serviço de terraplenagem, 
por meio de camadas de vários materiais de diferentes 
características de resistência e deformabilidade, cuja 
principal função é fornecer segurança e conforto ao 
usuário”. 
 
Os pavimentos são classificados em flexíveis, semirrígidos e rígidos: 
 Flexível: todas as camadas sofrem deformação elástica significativa quando da aplicação do 
carregamento, sendo a carga distribuída entre as camadas. Como exemplo temos um pavimento formado 
por uma base de brita revestido por concreto asfáltico; 
 Semirrígido: formado por base cimentada e revestimento asfáltico. 
 Rígido: a camada de revestimento apresenta elevada rigidez comparada às camadas de base, 
absorvendo grande parcela das tensões advindas do carregamento aplicado. No exemplo temos os 
pavimentos produzidos por lajes de concreto de cimento Portland2. 
 
De acordo com a NBR 7207 (ABNT, 1982)5, classificam-se as camadas do pavimento como: 
 Subleito: é o terreno de fundação do pavimento; 
 Sub-base: camada complementar à base, quando a resistência das camadas inferiores se 
apresenta inadequada para o carregamento a que se destina; 
 Base: camada cuja função é resistir e distribuir os esforços verticais provenientes do tráfego, e a 
qual receberá o revestimento; 
 Revestimento: recebe diretamente as tensões do tráfego e distribui para as camadas inferiores. 
Considerada impermeável, protege as camadas de base das ações nocivas da água; 
 
ASFALTOS DE PETRÓLEO 
O asfalto é um dos materiais mais versáteis utilizados pelo homem, conhecido desde a 
antiguidade. As aplicações desse material vão desde a agricultura até a indústria. Seu uso em obras de 
pavimentação flexível é um dos mais antigos e importantes. No decorrer do tempo demonstrou ser o 
insumo principal por excelência da pavimentação rodoviária. 
Há várias razões para o uso intensivo do asfalto em pavimentação, sendo as principais: 
 Proporciona forte união dos agregados, agindo como um ligante que permite flexibilidade 
controlável; 
 É impermeabilizante, durável e resistente à ação da maioria dos ácidos, dos álcalis e dos sais; 
 Pode ser utilizado aquecido ou emulsionado, em amplas combinações de esqueleto mineral, com 
ou sem uso de aditivos; 
 
O asfalto utilizado nas obras de pavimentação é um ligante betuminoso proveniente da destilação 
fracionada do petróleo nas torres da indústria petroquímica. Possui as propriedades adesiva, 
termoviscoelástica e baixa reatividade. Apresenta coloração variante entre preta e pardo escura, com 
3 
 
massa específica em torno de 1.030kg/m³ e odor característico. Sua baixa reatividade química, porém, não 
o torna invulnerável ao um processo de envelhecimento por oxidação lenta pelo contato com a umidade 
do ar e a água. Quando o asfalto se enquadra em uma determinada classificação,baseada em suas 
propriedades físicas que pretendem assegurar o bom desempenho do material na obra, passa a ser 
denominado pela sigla CAP – Cimento Asfáltico de Petróleo6. 
 
CIMENTOS ASFÁLTICOS 
O CAP é um ligante asfáltico que possui comportamento peculiar diante da variação de 
temperatura, apresentando-se semi-sólido a temperaturas baixas, viscoelástico à temperatura ambiente e 
líquido a altas temperaturas. Sua característica termoviscoelástica manifesta-se no comportamento 
mecânico, sendo suscetível à velocidade, ao tempo e intensidade de carregamento, e à temperatura de 
serviço. 
O CAP é um material quase totalmente solúvel em benzeno, tricloroetileno ou em bissulfeto de 
carbono, propriedade que será utilizada como um dos requisitos de especificação. Uma nova 
especificação foi regulamentada em 2005 pela Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e 
Biocombustíveis (ANP), substituindo especificações anteriores. Nessa especificação baseia-se no ensaio 
de penetração, onde uma agulha de massa padronizada (100g) penetra numa amostra de volume padrão de 
CAP, por 5 segundos, à temperatura de 25ºC. São realizadas três penetrações por ensaio e retirada a 
média entre os valores obtidos. A consistência do CAP é assim determinada, sendo inversamente 
proporcional a penetração da agulha7. 
 
CONCRETO ASFALTICO 
O Concreto Asfáltico Usinado à Quente (CAUQ) se trata de um produto resultante da mistura à 
quente, em usina apropriada, de agregado mineral, material de enchimento e CAP, espalhado e 
comprimido à quente. Sua produção no estado do Paraná é regulamentada pela Especificação de Serviço 
DER/PR ES-P 021/058. Seu projeto de dosagem consiste num estudo de seleção e percentual dos 
materiais constituintes com a finalidade de enquadrá-lo na especificação de serviço. É o mais nobre dos 
produtos utilizados como camada de revestimento, e como tal, também o insumo mais oneroso de uma 
obra de pavimentação, o que justifica as pesquisas voltadas a otimizar a relação custo/benefício do 
produto. 
A mistura asfáltica eleita como revestimento de um pavimento é função de diversas variáveis, 
entre elas, suas propriedades mecânicas e o intemperismo, com influência direta da umidade e da variação 
da temperatura. Uma das alternativas para a maximização do desempenho das misturas asfálticas é 
possível com a utilização de asfaltos modificados com adições, buscando alterar seu comportamento 
viscoelástico e melhorar sua qualidade e durabilidade. 
 
ASFALTO-BORRACHA 
Uma dessas alternativas de adição ao cimento asfáltico de petróleo (CAP), visando maximizar 
suas propriedades, concomitante à redução de problemas ambientais, é a utilização de borracha de pneus 
descartados6. Segundo o IBP (2013)9, o Concreto Asfáltico Borracha Usinada à Quente (CABUQ), 
também chamado asfalto-borracha é um asfalto modificado por borracha moída de pneus, Neste processo 
emprega-se grande volume desse resíduo que de outra forma, seria um problema para a sociedade e 
otimiza-se propriedades importantes dessas misturas, assim como o desempenho do revestimento 
asfáltico. A aplicação é das misturas asfálticas com asfalto-borracha é feita por equipamentos 
convencionais de pavimentação. Sua utilização como ligante é regulamentada pela Especificação de 
Serviço DER/PR ES-P 028/0510. 
São utilizados dois processos de incorporação da borracha triturada de pneus às misturas 
asfálticas: 
 Processo úmido (wet process): processo no qual a borracha é finamente triturada e adicionada ao 
CAP já aquecido, dando origem a um ligante modificado. Esse ligante, chamado asfalto-borracha, tem 
sua utilização em produtos como: concreto asfáltico, camada porosa de atrito, Stone Matrix Asphalt 
(SMA) e tratamentos superficiais. Nesse processo teor pó de borracha de pneus fica em torno de 15 à 20% 
da massa de ligante. 
● Processo seco (dry process): nesse processo a borracha é triturada e incorporada ao agregado 
pétreo da mistura, dando origem ao produto agregado-borracha. Esse tipo de processo só deverá ser 
utilizado em misturas asfálticas a quente, tipo concreto asfáltico, não sendo recomendado seu uso em 
misturas a frio6. 
 
Apesar de recente no país, o uso de borracha de pneu mistura aos ligantes asfálticos teve seu 
início no ano de 1963 nos Estados Unidos, pelo Eng.º Charles H. Mcdonald11. No estado americano do 
Arizona as experiências com asfalto-borracha demonstraram um aumento da ductilidade, resiliência e 
ponto de amolecimento e diminuição da susceptibilidade térmica12. Essas técnicas já foram implantadas 
4 
 
em vários trechos de pavimentação no Brasil, entre eles, as rodovias SP-075 e SP-127 com resultados 
animadores. Ainda que não desfrutem de nenhum incentivo fiscal, as concessionárias responsáveis pela 
administração das rodovias resolveram investir nessa tecnologia visando os benefícios futuros, como a 
diminuição de custos com manutenção13. Além desses benefícios, a utilização de pneus inservíveis atua 
sobre o passivo ambiental gerado pela sua produção. Segundo a Associação Nacional da Indústria de 
Pneumáticos – ANIP14, em 2013 foram produzidos no país cerca de 69 milhões de pneus, sendo 
exportados pouco mais de 17%. Do total consumido no mercado interno, 30 milhões de pneus são para 
reposições, donde se vislumbra a enorme quantidade de pneus descartados, grande parte em aterros 
sanitários a céu aberto, beiras de estrada e fundos de vales. A utilização do asfalto-borracha pode 
contribuir muito para a diminuição desse passivo ambiental, uma vez que são consumidos em torno de 
mil pneus por quilometro linear de rodovia15. 
Zanzotto e Svec (1996)16, enumera as principais características do asfalto borracha: 
 Redução da suscetibilidade térmica; 
 Melhora da adesividade em relação aos agregados; 
 Otimização da flexibilidade; 
 Aumento da resistência ao envelhecimento; 
 Maior resistência à propagação de trincas; 
 Maior resistência à deformação plástica permanente; 
 Otimização da aderência entre pneu e pavimento; 
 Redução do ruído produzido pelo tráfego em mais de 50%; 
Tais características positivas implicam em aumento da vida útil do pavimento e 
consequentemente redução de manutenção. 
Specht (2004)13, em seus trabalhos, concluiu que apesar da elevação do custo inicial com a 
aplicação de cimento asfáltico com adição de borracha em relação ao CAP convencional, sua utilização se 
mostra economicamente viável à partir da redução dos custos com manutenção, uma vez que a mistura 
asfáltica tem sua resistência à fadiga e ao trincamento térmico aumentada, assim como uma otimização 
quanto à resistência à abrasão superficial. Tais características influem diretamente na realização de 
manutenções, diminuindo sua periodicidade e abrangência. 
Da mesma forma, Oda (2001)17 afirma que a mistura asfalto-borracha pode ser benéfica aos 
pavimentos, otimizando sua resistência ao acumulo de deformação permanente e à formação de trincas 
por fadiga. 
A tabela 1 abaixo traz as principais especificações técnicas dos cimentos asfálticos de petróleo 
em uso no país: 
Tabela 1. Especificações técnicas dos cimentos asfálticos de petróleo (ANP, 2005/2008)18 e 19. 
Características Unidade 
Limites Métodos 
CAP 50/70 ECOFLEX AB 22 ABNT 
Penetração (100g, 5s, 25°C) 0,1mm 50 a 70 30 a 70 NBR 6576 
Ponto de amolecimento °C 46 55 NBR 6560 
Viscosidade Brookfield 
à 177ºC, SP 21 cP 57 a 285 - NBR 15184 
à 175ºC, 100 rpm cP - 2200 - 4000 NBR 15529 
Ponto de fulgor, mín. °C 235 235 NBR 11341 
Recuperação elástica 
Ductilômetro (25°C, 10cm), mín. % - 55 NBR 15086 
Recuperação elástica 
Torciômetro (25°C, 30cm), mín. % - 55 NLT 329* 
Ductilidade a 25°C, mín. cm 60 - NBR 6293 
*Ensaio não especificado pela ANP, maspresente em normas dos DER’s. 
MÉTODO MARSHALL 
Em nosso país, a grande maioria dos projetos de misturas asfálticas usinadas a quente são 
desenvolvidos de acordo com o Método Marshall. Tal método, também denominado Ensaio Marshall, 
surgido na década de 1930, foi criado pelo engenheiro Bruce G Marshall, do Departamento de 
Transportes do Estado do Mississipi, nos Estados Unidos20. No Brasil o Método Marshall é 
regulamentado pela norma do DNER-ME 043/9521. 
5 
 
Em suma o Método Marshall busca determinar o teor ótimo de ligante em função das 
propriedades volumétricas, estabilidade e fluência da mistura asfáltica para a composição de concretos 
destinados a pavimentação rodoviária22. 
Quando da aplicação do Método Marshall determina-se os seguintes parâmetros1: 
 Granulometria dos agregados: com o uso do método das tentativas de resolução de sistemas e 
auxílio de ferramentas gráficas busca-se adequar a mistura de agregados dentro das faixas de trabalho 
para cada fração granulométrica requerida. 
 Densidade aparente da mistura (d): determinada através do ensaio Marshall, indica o teor ótimo 
de betume na mistura; 
 Volume de vazios (%V): percentual de vazios existente na mistura asfáltica em relação ao 
volume total; 
 Vazios do agregado mineral (VAM): volume total de vazios na mistura; 
 Relação betume-vazios (RBV): relação entre volume de betume e volume total de vazios na 
mistura; 
 Estabilidade (E): medida em kgf, indica a carga máxima suportada pelo corpo de prova quando 
submetido à compressão diametral na prensa; 
 Fluência (F): deformação sofrida pelo corpo de prova no decorrer da aplicação da carga na 
prensa, medida em intervalos de 0,1mm; 
Esses parâmetros são indicativos da qualidade e durabilidade da massa asfáltica, onde a 
densidade máxima garante a máxima estabilidade, o volume de vazio indica os limites entre o espaço 
necessário para a expansão térmica da massa asfáltica, bem como a oxidação pela ação da umidade. A 
relação betume-vazios apresenta limites onde existe betume suficiente para a composição adequada da 
massa e por outro lado, previnem o excesso que desencadeará a exsudação. A fluência determina a 
flexibilidade da massa asfáltica em questão e a estabilidade, sua resistência ao tráfego, satisfazendo assim, 
as necessidades de projeto. 
Cabe aqui mencionar o fator temperatura quando da produção do CBUQ, uma vez que o uso dos 
ligantes asfálticos em suas temperaturas indicadas reduzem os efeitos do craqueamento e da oxidação 
impostos à mistura asfáltica, com o consequente aumento da vida útil do pavimento23. 
Segundo Senço (2001)20, deve-se ressalvar que os critérios utilizados pela Engenharia das Forças 
Armadas Americanas quanto ao Ensaio Marshall, são aplicáveis apenas para as misturas para as quais 
essas correlações foram estabelecidas, devendo portanto, a extrapolação desses critérios para outras 
misturas e granulometrias, serem aplicadas com os devidos cuidados, verificando-se a realidade entre 
resultados de ensaios em laboratórios e comportamento das misturas sob a ação do tráfego. Ainda, 
segundo ele, em razão da desconsideração dessa realidade, o método têm recebidos críticas severas 
recentemente, apesar de extremamente difundido pelo mundo e comprovadamente eficiente quanto ao 
projeto e controle de milhões de quilômetros de pavimentação nas últimas décadas. 
Pela própria natureza inerente à uma obra de pavimentação asfáltica relativa ao seu alto custo, 
deve-se dedicar atenção especial aos fatores que influenciam seu desempenho, tais como: processo 
construtivo, plano de manutenção, características dos materiais e dosagem da mistura asfáltica, sendo esse 
último o fator estudado no presente trabalho. Objetiva-se com o mesmo, avaliar as propriedades da 
mistura asfáltica produzida com asfalto-borracha em relação à produzida com asfalto convencional, 
através de ensaios de laboratório com o emprego do Método Marshall de dosagem, e determinar sua 
viabilidade técnica. 
2. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
Quando da confecção de corpos-de-prova para a determinação dos parâmetros solicitados pelo 
Método Marshall, iniciam-se os trabalhos no laboratório com a determinação das densidades reais e 
aparentes dos agregados. À seguir adota-se a faixa granulométrica do CAUQ/CABUQ a serem 
trabalhados, o teor provável de asfalto e moldam-se os corpos-de-prova (cp’s) necessários à 
experimentação. Uma vez moldados, são determinadas as densidades e dimensões dos cp’s, e em seguida, 
realiza-se o rompimentos dos mesmos em prensa hidráulica específica. 
 De posse dos dados adquiridos, procede-se os cálculos para a determinação dos parâmetros 
solicitados (propriedades volumétricas, estabilidade e fluência) e, em função destes, o teor ótimo de 
ligante. 
Deve-se determinar a porcentagem de ligante que satisfaça às seguinte condições para camadas 
de rolamento21: 
 Densidade aparente: máxima possível; 
 Volume de vazios: 3% ≤ Vv ≤ 5%; 
 Relação betume-vazios: 70% ≤ RBV ≤ 82%; 
6 
 
 Estabilidade: ≥ 850kgf; 
 Fluência: 20 ≤ F ≤ 40 (0,1mm) 
 Em função da importância da temperatura dos insumos e da mistura, dedicou-se um rigoroso 
controle da temperatura dos ligantes, agregados e mistura quando da produção dos corpos-de-prova dessa 
pesquisa, com aquecimento dos ligantes à 165ºC, dos agregados à 175ºC e temperatura de compactação 
na faixa de 150ºC. 
 Para o cumprimento do objetivo da pesquisa as especificações das misturas asfálticas foram 
baseadas nos projetos da obra de duplicação da PR-323, trecho entre Maringá e Paiçandú, gentilmente 
cedidos pela Extracon Mineração e Obras, empresa responsável pela execução da obra. Tratam-se de 
misturas de mesma granulometria, padronizada pelo DER/PR, porém utilizando-se dois tipos de ligantes 
asfálticos: CAP 50/70 convencional e ECOFLEX B (teor de pó de borracha moída de 15%), oriundos da 
Refinaria Presidente Getúlio Vargas (REPAR), de Araucária/PR e Fábrica de Asfaltos do Paraná 
(FASFPAR), de Ponta Grossa/PR, respectivamente. Desse modo, possibilita-se a comparação do 
comportamento das misturas asfálticas entre si em função do tipo de ligante, e posteriormente a 
comparação da mistura produzida com asfalto-borracha com outras dispostas na literatura. 
Os agregados minerais (britas) provenientes de rocha basáltica utilizados no trabalho foram 
fornecidos pela Pedreira Extracon Mineração e Obras, localizada no município de Maringá-PR. A areia 
quartzoza é originária do Porto São José, no estado do Paraná, às margens do rio Paraná. Trata-se o filler 
de cal hidratada de marca comercial Colombo Cal, do município de Colombo-PR. 
 A definição do teor ótimo de ligante para as misturas asfálticas iniciou-se com a determinação 
da densidade real dos agregados graúdo e miúdo, e densidade aparente do agregado graúdo, através de 
ensaios de laboratório, de acordo com as equações 1, 224 e 325. 
 
 
𝐷𝑟 = 
𝑀𝑠
𝑀𝑠𝑎𝑡− 𝑀𝑖
 eq. 1 
Onde: 
 Dr – densidade real agregado graúdo 
 Ms – massa agregado seco 
 Msat – massa agregado saturado superfície seca 
 Mi – massa agregado saturado imerso 
 
 
 
𝐷𝑎 = 
𝑀𝑠
𝑀𝑠− 𝑀𝑖
 eq. 2 
Onde: 
 Da – densidade aparente agregado graúdo 
 Ms – massa agregado seco 
 Mi – massa agregado saturado imerso 
 
 
 
𝐷𝑡 = 
𝑃2 − 𝑃1
(𝑃4−𝑃1)−(𝑃3−𝑃2)
 eq. 3 
Onde: 
 Dt – densidade real agregado miúdo 
P1 – massa picnômetro 
 P2 – massa picnômetro + agregado seco 
 P3 – massa picnômetro + agregado + água 
 P4 – massa picnômetro + água 
 P5 – massa agregado seco 
 
 
A seguir determinou-se a faixa granulométrica do concreto asfáltico a ser trabalhado, sendo essa 
a Faixa E – Engelog 12,5mm - Camada de Rolamento, do DER-PR8 e 10. 
A composição dos agregadosdosados na mistura foi a seguinte: 27% de brita 1/2”; 23% de brita 
3/8”; 35% de brita 3/16”; 14% de areia grossa e 1% de filler cal hidratada CH-I. 
A distribuição granulométrica dos agregados foi graficamente expressa na tabela à seguir, 
apresentando as faixas da mistura, limites e de trabalho: 
 
 
 
7 
 
Tabela 2. Granulometria da mistura dos agregados 
 
De posse dos percentuais de agregados graúdos e miúdos da mistura fornecido pelo gráfico, 
mensurou-se as densidades real, aparente e média da mistura (eqs. 4, 5 e 6). 
 
𝐷𝑟𝑚 = 
100
%𝑎𝑔
𝐷𝑟
+ 
%𝑎𝑚
𝐷𝑡
 
 eq. 4 
Onde: 
 Drm – densidade real da mistura 
 %ag – percentual de agregado graúdo na mistura 
 %am – percentual de agregado miúdo e finos na mistura 
 
 
𝐷𝑎𝑚 = 
100
%𝑎𝑔
𝐷𝑎
+ 
%𝑎𝑚
𝐷𝑡
 eq. 5 
Onde: 
 Dam – densidade aparente da mistura 
 
 
𝐷𝑚 = 
𝐷𝑟𝑚+ 𝐷𝑎𝑚
2
 eq. 6 
Onde: 
 Dm – densidade média da mistura 
 
Para a determinação do teor ótimo de ligante, procede-se a confecção de corpos-de-prova com 
teores dentro de um gradiente tendo a prática laboratorial como base, partindo-se de um ponto central, 
chamado Percentual estimado de asfalto (Pea), sendo: Pea, Pea ± 0,5%, Pea ± 1,0%. 
 Em função do problema proposto no presente trabalho adotou-se dois tipos de ligantes asfálticos 
para fins de comparação: CAP 50/70 (asfalto convencional) e ECOFLEX B (asfalto-borracha), 
trabalhando ambos com cinco teores distintos, sendo 4,0; 4,5; 5,0; 5,5 e 6,0% para o asfalto convencional 
e 5,0; 5,5; 6,0; 6,5 e 7,0% para o asfalto-borracha, utilizando-se a mesma composição mineral para ambas 
as misturas, visando maximizar a confiança dos ensaios. À partir desses teores e massas de asfalto e os 
valores das densidades reais e aparente das misturas, determinou-se as densidades teóricas das massas 
asfálticas (eq. 7). 
 
𝐷 = 
100
%𝑎𝑔
𝐷𝑟𝑚
+
%𝑎
𝑑𝑎
 eq. 7 
Onde: 
 D – densidade teórica da massa asfáltica 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.010 0.100 1.000 10.000 100.000
P
a
ss
a
n
te
 (
%
)
Peneiras (mm)
Limites Mistura Faixa de trabalho Faixa de trabalho
8 
 
 %ag – percentual agregados 
 %a – percentual asfalto 
 Drm – densidade real da mistura 
 da – densidade asfalto 
 
 
Foram moldados três cp’s (corpos-de-prova) para cada teor de ligante asfáltico, conforme 
recomendado pela literatura. Para a preparação dos corpos de prova pesou-se separadamente cada porção 
suficiente para a moldagem de um corpo de prova, que devem ter de cerca de 1.260,0g. Em seguida, os 
agregados e ligantes foram aquecidos separadamente à temperatura de 175ºC e 165ºC, respectivamente, e 
moldados com a temperatura da mistura na faixa de 150ºC. Os cp’s, foram moldados em formas 
cilíndricas com 4” de diâmetro e 2,5” de altura, pré-aquecidas em estufa. A compactação foi realizada 
com o uso de soquete normalizado, com peso de 4,54kg, com altura de queda padrão de 18”. Foram 
aplicados 75 golpes por face dos cp’s, conforme requerido pelo ensaio21. 
Após um período de resfriamento de 24h, os cp’s foram desmoldados e realizou-se as medições 
de cada cp, aferindo com o uso de paquímetro, seu diâmetro e sua altura, e em seguida pesados, ao ar e 
imersos. Aplicando-se o recurso da média aritmética nos resultados dos três cp’s de cada teor de ligante, 
determinou-se a densidade aparente da massa asfáltica (eq. 8)21. 
 
𝑑 = 
𝑀𝑐𝑝 𝑎𝑜 𝑎𝑟
𝑀𝑐𝑝 𝑎𝑜 𝑎𝑟− 𝑀𝑐𝑝 𝑖𝑚𝑒𝑟𝑠𝑜
 eq. 8 
 
Onde: 
 d – densidade aparente da massa asfáltica 
 Mcp ao ar – massa corpo de prova ao ar 
 Mcp imerso – massa corpo de prova imerso 
 
 
Conhecendo-se a densidade aparente de massa asfáltica de cada teor de ligante, equacionou-se os 
dados adquiridos, obtendo-se o %V (eq. 9), VAM (eq. 10) e RBV (eq. 11). 
 
%𝑉 = ( 
𝐷−𝑑
𝐷
 ) 𝑥 100 eq. 9 
Onde: 
 %V – percentual de vazios 
 
𝑉𝐴𝑀 = (1 − ((
𝑑
𝐷𝑎𝑚
) 𝑥 %𝑎)) 𝑥 100 eq. 10 
Onde: 
 Dam – densidade aparente da mistura 
 %a – percentual de agregados 
 
 
 𝑅𝐵𝑉 =
𝑉𝐴𝑀−%𝑉
𝑉𝐴𝑀
 eq. 11 
 
Onde: 
 RBV – relação betume-vazio 
 VAM –vazios do agregado mineral 
 
 
Na sequência do ensaio, os cp’s foram imersos em banho-maria, mantidos a 60ºC por cerca de 
40min. De imediato após a retirada da imersão, foram colocados no interior do molde de compressão e 
levados à prensa Marshall, onde aplicou-se continuamente uma carga ao longo da superfície do cilindro 
(diametral), com um deslocamento do pistão da prensa de 2” /min, até o seu rompimento. Concomitante à 
aplicação da carga, realizou-se a medição do deslocamento vertical dos cp’s, valor esse que determina a 
fluência do material21. 
 
 
3. RESULTADOS 
 
Dos Ensaios Marshall realizados foram obtidos os resultados apresentados nos quadros à seguir: 
 
9 
 
Quadro 1. Massa Específica Aparente - CAUQ e CABUQ 
 
 
 
 
 
Quadro 2. Volume de Vazios – CAUQ e CABUQ 
 
 
 
 
 
Quadro 3. Relação Betume-Vazios – CAUQ e CABUQ 
 
 
 
 
 
 
2.460
2.480
2.500
2.520
2.540
2.560
2.580
2.600
4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
M
a
ss
a
 E
sp
ec
 A
p
a
re
n
te
 (
g
/c
m
³)
Teor de Ligante (%)
CAUQ
CABUQ
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
V
o
lu
m
e 
d
e 
V
a
zi
o
s 
(%
)
Teor de Ligante (%)
CAUQ
CABUQ
45.0
50.0
55.0
60.0
65.0
70.0
75.0
80.0
85.0
90.0
4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
R
el
a
çã
o
 B
et
u
m
e
-V
a
zi
o
s 
(%
)
Teor de Ligante (%)
CAUQ
CABUQ
10 
 
Quadro 4. Estabilidade - CAUQ e CABUQ 
 
 
 
 
Quadro 5. Fluência - CAUQ e CABUQ 
 
 
 
Partindo-se da máxima densidade possível, estabeleceu-se os teores que satisfizessem as 
condições supra mencionadas, encontrando-se os seguintes valores: 
 
Tabela 3. Resultados obtidos do Método Marshall – CAUQ e CABUQ 
Parâmetro Unidade CAUQ CABUQ 
Teor de ligante % 5,4 6,4 
Densidade máx. aparente g/cm³ 2,578 2,510 
Volume de vazios % 3,5 3,7 
Relação Betume-Vazios % 77 78 
Estabilidade kgf 1.090,0 1.100,0 
Fluência mm 3,4 3,7 
 
 
4. DISCUSSÃO 
 
Dos resultados obtidos nos ensaios do Método Marshall, denotou-se as seguintes proporções: 
 O CABUQ apresentou um consumo de ligante 18,5% superior ao CAUQ; 
 A densidade da mistura asfáltica se mostrou muito próxima para os dois tipos de ligantes, 
atendendo os parâmetros requeridos nas especificações de serviços; 
 Os ensaios apontaram um volume de vazios do CAUQ, 5,4% menor do que o CABUQ; 
 A estabilidade também resultou semelhante, tendo a massa asfáltica com asfalto convencional se 
apresentado apenas 1,0% inferior ao asfalto-borracha. Ambas as misturas alcançaram com folga o valor 
mínimo determinado pela norma de 850kgf; 
1,000
1,050
1,100
1,150
1,200
1,250
1,300
1,350
1,400
1,450
1,500
4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
E
st
a
b
il
id
a
d
e 
(k
g
f)
Teor de Ligante (%)
CAUQ
CABUQ
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
3.0
3.2
3.4
3.6
3.8
4.0
4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
F
lu
ên
ci
a
 (
m
m
)
Teor de Ligante (%)
CAUQ
CABUQ
11 
 
 A fluência do CABUQ foi superior 8,8% em relação ao CAUQ, sendo este último mais 
susceptível à deformações por fadiga; 
Dos dados obtidos observa-se um consumo mais elevado de ligante no CABUQ em relação ao 
CAUQ. Sendo o asfalto-borracha um produto modificado, apresenta um custo maior do que o asfalto 
convencional,no entanto, pressupõe-se uma maior resistência dos pavimentos produzidos com asfalto-
borracha à fadiga e consequentemente, às trincas inerentes dessa fadiga, em relação ao asfalto 
convencional. As trinca dos pavimentos são enormemente prejudiciais à sua vida útil, uma vez que 
permitem a infiltração de água, desestabilizando as camadas inferiores do pavimento. 
Em relação aos resultados de modo geral, estes correspondem com o encontrado por ocasião 
deste trabalho, na literatura especializada e outros trabalhos científicos realizados. Specht (2004)13 
demonstrou que a incorporação de borracha em um ligante asfáltico causa aumento de consumo, redução 
da massa específica e aumento da fluência. 
Em um estudo de caso realizado neste trabalho, verificou-se através de inspeção visual a 
superioridade do pavimento executado com CABUQ em relação ao CAUQ, no trecho em obras de 
duplicação da PR-323, entre Maringá e Paiçandú, onde se utilizou os projetos das misturas asfálticas que 
serviram de base para este trabalho. 
Neste trecho de pavimentação observou-se a resistência as deformações plásticas e ao 
trincamento em função das propriedades elásticas do ligante-borracha, proporcionando maior conforto ao 
usuário e concomitamente, baixo índice de manutenção. 
 
 
5. CONCLUSÃO 
 
O Método Marshall de dosagem de misturas asfálticas demonstrou que a incorporação de 
borracha no ligante resulta em aumento no consumo deste, redução da massa específica e aumento da 
fluência. Esse aumento de consumo se relaciona proporcionalmente ao teor de borracha incorporado ao 
ligante. 
O CABUQ, através da avaliação dos resultados obtidos em laboratório, se mostrou tecnicamente 
viável à utilização em obras de pavimentação asfáltica, agregando os benefícios do comportamento 
reológico viscoelástico da borracha ao pavimento. 
A Metodologia Marshall, não obstante ser consagrado como método seguro e eficaz quanto a 
projeção e controle de pavimento asfálticos, deve ser realizado dentro do mais rígido padrão possível, 
minimizando-se as incongruências nos resultados, haja visto as profundas variações de valores dos 
parâmetros encontradas em pesquisas com misturas similares. Apesar das propriedades reológicas das 
misturas asfálticas se alinharem com aquilo que a literatura expressa, o teor de ligante em um mistura é 
fator preponderante para o sucesso da empreitada, diante do custo elevado do produto. Outrossim, não 
pode-se perder de vista a questão ambiental, donde o cimento asfáltico de petróleo, proveniente de fontes 
de recursos não-renováveis deve ser consumido com responsabilidade e bom senso. 
Em se tratando de produto com forte apelo ecológico e comprovadamente eficaz quanto à 
aceitação de incorporação de borrachas oriundas de pneus inservíveis, diminuindo sensivelmente esse 
passivo ambiental, o asfalto-borracha tem potencial para se tornar o asfalto do futuro. Apesar de inúmeros 
trechos de pavimentação na região noroeste do estado do Paraná já contar com essa tecnologia, ainda 
foram realizados poucos estudos quanto à caracterização das manutenções exigidas por esse tipo de 
pavimento: sua periodicidade, sua abrangência e seu custo. Tal aspecto relevante da vida útil de um 
pavimento pode ser tema de futuros estudos, nos quais um acompanhamento constante revelará o real 
custo/benefício da utilização desse insumo em nossa região. 
 
6. REFERÊNCIAS 
 
[1] Fontana CE, Fim GM, Cunha LC, Dal Seco MP. Avaliação de concreto asfáltico convencional e com utilização 
de borracha reciclada de pneus. [Trabalho de Conclusão de Curso] São Paulo: Instituto de Pesquisas 
Energéticas e Nucleares; 2004. 
[2] Brasil, Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes. Manual de Pavimentação. 3ª ed. Rio de 
Janeiro: Instituto de Pesquisas Rodoviárias; 2006. 
[3] Oda S. Pavimentação. [Notas de Aulas] Maringá: Departamento de Engenharia Civil – Universidade Estadual 
de Maringá; 2003. 
[4] Souza ML. Pavimentação rodoviária. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos; 1980. 
[5] Associação Brasileira de Normas Técnicas. Terminologia e classificação de pavimentação. ABNT/NBR 7207. 
Rio de Janeiro, 1982. 
[6] Bernucci LB, Motta LMG, Ceratti JAP, Soares JB. Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros. 
Rio de Janeiro: ABEDA – Petrobrás; 2006. 
12 
 
[7] Associação Brasileira de Normas Técnicas. Materiais betuminosos: determinação da penetração. ABNT/NBR 
6576. Rio de Janeiro, 1998. 
[8] Departamento de Estradas de Rodagem do Estado do Paraná. Especificação de Serviços Rodoviários. 
Pavimentação: concreto asfáltico usinado à quente. DER ES – P 21/05. Curitiba, 2005. 
[9] Instituto Brasileiro do Petróleo. Informações básicas sobre materiais asfálticos. Rio de Janeiro: Comissão de 
Asfalto – IBP; 1999. 
[10] Departamento de Estradas de Rodagem do Estado do Paraná. Especificação de Serviços Rodoviários. 
Pavimentação: concreto asfáltico usinado à quente com asfalto borracha. DER ES – P 28/05. Curitiba, 2005. 
[11] Faxina AL. Estudo em laboratório do desempenho de concreto asfáltico usinado à quente empregando ligante 
tipo asfalto borracha. [Dissertação] São Carlos: Escola de Engenharia de São Carlos – Universidade de São 
Paulo; 2002. 
[12] Choubane B. A ten-year performance evaluation of asphalt-rubber surface mixes. Washington, DC: 
Transportation Research Record nº 1681; 1999. 
[13] Specht LP. Avaliação de misturas asfálticas com incorporação de borracha reciclada de pneus. [Tese] Porto 
Alegre: Universidade Federal do Rio Grande do Sul; 2004. 
[14] Associação Nacional da Indústria de Pneumáticos. Relatório de produção 2013. [Acesso em 20 jun 2015] 
Disponível em http://www.anip.com.br/arquivos/producao_vendas.pdf 
[15] Grupo Greca Asfaltos. Inform: Você sabe qual a importância do asfalto no ciclo da borracha de pneus?. [Acesso 
em 22 jun 2015]. Disponível em http://www.asfaltoborracha.com.br/index.php/2-art-ciclo-da-borracha-de-pneu 
[16] Zanzotto L, Svec O. Utilization of recycled tire rubber in asphalt pavement. Ottawa: Transportation Association 
of Canadá; 1996. 
[17] Oda S, Fernandes Júnior JL. Borracha de pneus como modificador de cimentos asfálticos para uso em obras de 
pavimentação. Maringá: Departamento de Engenharia Civil – Universidade Estadual de Maringá; 2001. 
[18] Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis. Regulamento Técnico nº 3/2005: Especificações 
de cimentos asfálticos de petróleo (CAP) – Classificação por penetração. Rio de Janeiro: ANP; 2005. 
[19] Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis. Regulamento Técnico nº 5/2005: Especificações 
de cimentos asfálticos de petróleo modificados por borracha moída de pneus – Classificação por penetração. 
Rio de Janeiro: ANP; 2005. 
[20] Senço W. Manual de técnicas de pavimentação. 2º vol. São Paulo: Editora Pini; 2001. 
[21] Departamento Nacional de Estradas de Rodagem. Misturas betuminosas à quente – Ensaio Marshall. DNER-ME 
043/95. Rio de Janeiro, 1995. 
[22] Oda S. Análise da viabilidade técnica da utilização do ligante asfalto-borracha em obras de pavimentação. 
[Tese] São Carlos: Escola de Engenharia de São Carlos – Universidade de São Paulo; 2000. 
[23] Sindicato da Indústria da Construção Pesada do Estado de São Paulo (Sinicesp). Temperatura de manuseio dos 
asfaltos. [Acesso em 22 jun 2015] Disponível em http://www.sinicesp.com.br/materiais/2012/bt02a.htm 
[24] Associação Brasileira de Normas Técnicas. Agregado graúdo: determinação de massa específica, massa 
específica aparente e absorção de água. ABNT/NBR-NM 53. Rio de Janeiro, 2003. 
[25] Departamento Nacional de Estradas de Rodagem. Agregado miúdo: determinação da densidade real. DNER-ME 
084/95. Rio de Janeiro, 1995.