Aula 8 Misturas asfálticas

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Planejamento e Construção de 
Obras Viárias
Dosagem de misturas asfálticas
Histórico 
✓ Primero procedimento de dosagem para misturas asfálticas:
método Hubbard-Field, originalmente desenvolvido para misturas
de areia e asfalto (agregados miúdos + ligante), posteriormente
modificado para aplicação em misturas com agregados graúdos.
✓ Entre 1940 e metade dos anos 1990, 75% dos departamentos de
transportes nos EUA utilizavam o método Marshal e 25% o método
Hveem.
✓ Método Superpave vem gradativamente substituindo estes dois
últimos. No entanto, no Brasil, o Superpave ainda se restringe a
pesquisas no âmbito acadêmico e o método Marshall ainda é o
mais utilizado.
Histórico
✓ Desenvolvido por Bruce Marshal para o Mississipi Highway
Department, em 1930.
✓ US Army Corps os Engineers (USACE) inicia uso em 1943, em
função da 2ª Guerra (aeroportos):
✓ Soquete de 10 libras, 50 golpes/face, queda de 18”.
✓ Vv = 4% após tráfego
✓ Tem por finalidade determinar o teor ótimo de ligante.
✓ Norma DNER-ME 43/95.
Procedimento Marshall
✓ Fabricação dos corpos de prova (75 ou 50
golpes/face).
✓ Características volumétricas dos corpos de prova:
✓ Medição da massa específica aparente (g/cm3).
✓ Cálculo dos vazios (seco) (%).
✓ Cálculo dos vazios (mistura) (%).
✓ Ruptura dos corpos de prova a 60ºC e 0,8
mm/segundo.
✓ Determinação da estabilidade (N).
✓ Determinação da fluência (mm).
✓ Representação gráfica dos resultados.
✓ Análise das curvas.
✓ Determinação do teor ótimo de asfalto (ligante).
Procedimento Marshall
✓ Dimensões do
corpo de prova:
✓ Altura de 2 ½”
(63,5 mm)
✓ Diâmetro de 4”
(101,6 mm)
Procedimento Marshall
Prensas Marshall, Bernucci et al (2008)
Procedimento Marshall
Esquema de componentes em uma mistura asfáltica compactada, Bernucci et al (2008)
Procedimento Marshall
✓ Conhecimento das faixas granulométricas e massas específicas dos agregados.
✓ Seleção da faixa granulométrica a ser utilizada de acordo com a mistura
asfáltica (DNIT, órgãos estaduais, municipais etc.)
Faixas granulométricas e requisitos para concreto asfáltico, DNIT 031/2004-ES
Procedimento Marshall
✓ Escolha das temperaturas de mistura a partir da curva de
viscosidade do ligante escolhido.
✓ A temperatura de mistura deve ser tal que a viscosidade do ligante
esteja entre 75 e 150SSF (segundos Saybolt-Furol),
prefencialmente entre 75 e 95SSF.
✓ A temperatura do ligante não deve ser inferior a 107ºC nem
superior a 177ºC.
✓ A temperatura dos agregados deve ser de 10 a 15ºC acima da
temperatura definida para o ligante, sem ultrapassar 177ºC.
✓ A temperatura de compactação deve ser tal que o ligante apresente
viscosidade na faixa de 125 a 155SSF.
Procedimento Marshall
Procedimento Marshall
Procedimento Marshall
✓ Adição de teores de asfalto para diferentes grupos de corpos de
prova. A depender da experiência do projetista, para a
granulometria selecionada, sugere-se um teor de asfalto (em %)
para o primeiro grupo de CPs.
✓ Os outros grupos terão teor de asfalto acima (+0,5%) ou abaixo (-
0,5%).
Moldagem de corpos de prova tipo Marshall, Bernucci et al (2008)
Procedimento Marshall
Moldagem de corpos de prova tipo Marshall, Bernucci et al (2008)
Procedimento Marshall
✓ Ajuste do percentual em massa de cada agregado (%n) a partir do
teor de asfalto (%a) de cada grupo de corpos de prova:
%n = %n * (100% - %a)
✓ Onde %n é o percentual em massa do agregado ‘n’ na mistura
asfáltica já contendo o asfalto.
✓ Antes da adição do asfalto ∑%n = 100%, após o ajuste, ∑%n =
100% - %a.
Procedimento Marshall
✓ A partir do percentual em massa de agregados e asfalto e,
conhecidas as massas específicas reais dos agregados, calcula-se
a DMT (massa específica máxima teórica) correspondente ao teor
de asfalto considerado (%a)
𝐷𝑀𝑇 =
100
%𝑎
𝐺𝑎
+
%𝐴𝑔
𝐺𝐴𝑔
+
𝐴𝑚
𝐺𝐴𝑚
+
%𝑓
𝐺𝑓
Onde:
%a = porcentagem de asfalto, expressa em relação à massa total da mistura
asfáltica.
%Ag, %Am, %f = porcentagens de agregado graúdo, agregado miúdo e fíler,
respectivamente, expressas em relação à massa total da mistura asfáltica.
Ga, GAg, GAm e Gf = massas específicas reais do asfalto, do agregado graúdo, do
agregado miúdo e do fíler, respectivamente.
Procedimento Marshall
✓ Após resfriamento e desmoldagem dos corpos de prova, obtêm-se
suas dimensões (altura e diâmetro) e se determinam, para cada
CP, suas massas secas (MS) e submersa em água (MSsub).
✓ Estes valores serão necessários para determinação da massa
específica aparente dos corpos de prova (Gmb), que será
comparada com a massa específica máxima teórica (DMT).
✓ A comparação destas massas específicas permitirá obter as
relações típicas de dosagem.
✓ Volume dos CPs: V = MS – MSsub
✓ Massa específica aparente da mistura: 𝐺𝑚𝑏 =
𝑀𝑆
𝑉
Procedimento Marshall
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑧𝑖𝑜𝑠 ⇒ 𝑉𝑣 =
𝐷𝑀𝑇 − 𝐺𝑚𝑏
𝐷𝑀𝑇
𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑔𝑒𝑚 𝑒𝑚 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜𝑠 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜𝑠 ⇒෍%𝑛 = 100 −%𝑎
𝑉𝑎𝑧𝑖𝑎 𝑑𝑜 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 𝑚𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙 ⇒ VAM = 100 − (
𝐺𝑚𝑏 ∗ σ%𝑛
𝐺𝑠𝑏
)
𝑅𝑒𝑙𝑎çã𝑜 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑏𝑒𝑡𝑢𝑚𝑒 𝑒 𝑣𝑎𝑧𝑖𝑜𝑠 ⇒ 𝑅𝐵𝑉 = 100 ∗
𝑉𝐴𝑀 − 𝑉𝑣
𝑉𝐴𝑀
Procedimento Marshall
✓ Após as medidas volumétricas, os CPs são submersos em banho-
maria a 60ºC por 30 a 40 minutos. Após a imersão, eles são
retirados e imediatamente colocados dentro do molde de
compressão.
Procedimento Marshall, Bernucci et al (2008)
Procedimento Marshall
✓ Por meio da prensa Marshall, os seguintes parâmetros mecânicos são obtidos:
✓ Estabilidade (N): carga máxima à qual o corpo de prova resiste antes da
ruptura, definida como um deslocamento ou quebra de agregado de modo a
causar diminuição na carga necessária para manter o prato da prensa se
deslocando a uma taxa constante (0,8 mm/segundo).
✓ Fluência (mm): deslocamento na vertical apresentado pelo corpo de prova
correspondente à aplicação da carga máxima.
Procedimento Marshall, Bernucci et al (2008)
Procedimento Marshall
Exemplos de curvas dos parâmetros determinados na dosagem Marshall, Bernucci et al (2008)
Procedimento Marshall
Exemplos de curvas dos parâmetros determinados na dosagem Marshall, Bernucci et al (2008)
Determinação do teor de asfalto
Comum se adotar um volume de vazios de 4% (DERSA) ou fazer a
escolha a partir da estabilidade Marshall, da massa específica aparente e
do volume de vazios.
Neste caso, o teor de projeto é uma média de três teores,
correspondentes aos teores associados à máxima estabilidade, à massa
específica aparente máxima da amostra compactada e a um Vv de 4%.
Outra forma de se obter o teor de projeto é fazendo uso somente de dois
parâmetros volumétricos, Vv e RBV.
Determinação do teor de asfalto
A partir de 5 valores médios de Vv e RBV, é possível traçar um gráfico.
Teor de asfalto versus VV e RBV, Bernucci et al (2008)
Determinação do teor de asfalto
Exemplos de limites para diferentes faixas granulométricas de CAP, Bernucci et al (2008)
Especificações (CBUQ)
Especificações
Exercício
Dosagem de uma mistura asfáltica, na seguinte proporção, com massas
específicas reais conhecidas:
- Brita ¾”: 25% (2,656 g/cm3)
- Brita 3/8”: 36% (2,656 g/cm3)
- Pó-de-pedra: 20% (2,640 g/cm3)
- Areia de campo: 18% (2,645 g/cm3)
- Fíler: 1% (2,780 g/cm3)
- Teor de asfalto inicial de 5,5% com mais três teores para ensaio. (1,0268 
g/cm3)
- Massa específica aparente de agregado: 2,653 g/cm3
- Fornecidos dados das massas secas e submersas para os CPs, conforme 
planilha abaixo.