DNER-ME003-99 - penetração betume

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MT - DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM
DIRETORIA DE DESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO - IPR
DIVISÃO DE CAPACITAÇÃO TECNOLÓGICA
Rodovia Presidente Dutra km 163 - Centro Rodoviário, Parada de Lucas
Rio de Janeiro, RJ - CEP 21240-330
Norma rodoviária
Método de Ensaio
DNER-ME 003/99
p. 01/07
Material betuminoso - determinação da penetração
RESUMO
Este documento estabelece o procedimento para a
determinação da penetração de materiais betuminosos
semi-sólidos e sólidos, empregados em rodovias.
Descreve a aparelhagem, o procedimento a ser
aplicado e as condições para obtenção dos resultados.
ABSTRACT
This document presents the procedure for
determining the penetration of semi-solid and solid
betuminous materials to be used in highways. It also
describes the apparatus, testing and the requirements
for obtaining results.
SUMÁRIO
0 Prefácio
1 Objetivo
2 Referências
3 Definição
4 Aparelhagem
5 Procedimento
6 Resultados
0 PREFÁCIO
Esta Norma tem por fim a substituição da DNER-
ME 003/94, que adotava a ABNT NBR 6576/84 no
DNER pelo Processo de Referência, por outro texto
descritivo correspondente, e adaptado à DNER-PRO
101/97.
1 OBJETIVO
Fixar o modo de se proceder a determinação da
penetração de materiais betuminosos semi-sólidos e
sólidos.
2 REFERÊNCIAS
Na aplicação desta Norma é necessário consultar:
a) DNER-EM 204/95 - Cimentos asfálticos de
petróleo;
b) ABNT NBR 6560/85 - Materiais betuminosos -
Determinação do ponto de amolecimento;
Macrodescritores MT : ensaio de laboratório, material betuminoso
Microdescritores DNER : ensaio de laboratório, ligante betuminoso
Palavras-chave IRRD/IPR : betume (4963), método de ensaio (6288), materiais betuminosos (geral) (4955)
Descritores SINORTEC : ensaio de laboratório, materiais betuminosos
Aprovado pelo Conselho Administrativo em 21/12/99, Resolução nº 17/99, Sessão nº CA/08/99
Autor: DNER/DrDTc (IPR) Revisão da DNER-ME 003/94
Processo nº 20100010900/73-37
DNER-ME 003/99 p. 02/07
c) ABNT NBR 6576/98 - Materiais betuminosos - Determinação da penetração;
d) ASTM E 1:1995 - Specification for ASTM Thermometers.
3 DEFINIÇÃO
Para os efeitos desta Norma aplica-se a seguinte definição:
Penetração - distância em décimos de milímetro que uma agulha padrão penetra verticalmente na
amostra de material sob condições prefixadas de carga, tempo e temperatura.
4 APARELHAGEM
4.1 Recipiente
O recipiente, no qual a amostra vai ser ensaiada, deve ser de forma cilíndrica e fundo plano, de
metal, com as dimensões internas apresentadas na Tabela 1.
Tabela 1 - Dimensões do recipiente de ensaio
Para materiais de
penetração
Diâmetro interno
mm
Altura interna
mm
Menor que 200
 Maior que 200
 e menor que 350
55
70
35
55
4.2 Penetrômetro
4.2.1 Aparelho que permite o movimento da haste que suporta a agulha, sem fricção, e que seja
cuidadosamente calibrado, para dar resultados de acordo com a definição de penetração.
4.2.2 A massa da haste deve ser de (47,50 ± 0,05) g e a massa da haste mais agulha deve ser de
(50,00 ± 0,05) g. Massas de (50,00 ± 0,05) g e (100,00 ± 0,05) g devem estar disponíveis para
compor massas totais de 100 g e 200 g.
4.3 Agulha
4.3.1 Agulha, cujas dimensões são mostradas na Figura 1, deve ser de aço inoxidável tipo
AISI 440-C ou equivalente, revenido, com dureza HRC 54 a HRC 60, altamente polida no seu
acabamento final.
4.3.2 Deve ter de comprimento 50,8 mm e um diâmetro compreendido entre 1,00 mm e 1,02 mm.
Um de seus extremos deve ter o seu diâmetro reduzido simetricamente, de modo a formar um cone
cujo ângulo deve estar compreendido entre 8º40’ e 9º40’ de eixo coincidente com o eixo da agulha,
dentro de uma tolerância máxima de 0,2 mm. Esse cone deve ser truncado perpendicularmente ao
eixo da agulha, com uma tolerância de 2º, de modo que a base menor do cone tenha um diâmetro
compreendido entre 0,14 mm e 0,16 mm. A superfície da parte truncada deve ser polida a um grau
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de 0,2 µm a 0,3 µm (8 µ pol. a 12 µ pol.). O outro extremo da agulha deve ser coberto por uma luva
metálica, cilíndrica, coaxial com a agulha, tendo aproximadamente as medidas apresentadas na
Figura 1, de modo que a parte exposta da agulha seja de cerca de 40 mm a 45 mm. O suporte deve
ter um diâmetro de (3,20 ± 0,05) mm e um comprimento de (38 ± 1) mm. A agulha deve ser
rigidamente montada no suporte. O desvio, em toda a extensão da agulha, não deve exceder de
1 mm em relação ao eixo do suporte.
4.3.3 A massa do conjunto agulha mais luva deve ser de (2,50 ± 0,05) g e permitindo-se, para
controle da massa do conjunto, um orifício cilíndrico na extremidade da luva. As agulhas devem ter
gravado o seu número na luva de fixação, e cada uma deve ter um certificado de aferição de valor
legal.
Figura 1 - Agulha para penetração
 3,20
entre
8º 40’
e
9º 40’
Dimensões em mm
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4.4 Banho d’água
4.4.1 O banho para conter o recipiente com amostra deve ter capacidade mínima de 10 litros, tendo
uma prateleira perfurada situada pelo menos a 50 mm do fundo, devendo a lâmina de água sobre a
amostra ter não menos de 100 mm e ser capaz de manter a temperatura de ensaio com precisão de
± 0,1 ºC.
4.4.2 O uso de água destilada é recomendado. Evitar sua contaminação por agentes surfactantes ou
dispersantes de outros produtos químicos, pois sua presença pode afetar os valores obtidos.
4.5 Cuba de transferência
Deve ser cilíndrica, de vidro, possuindo no seu interior um dispositivo que dê suporte ao recipiente
da amostra e evite o seu deslocamento durante o ensaio. Deve ter o diâmetro interno mínimo de
90 mm e uma altura livre acima da amostra de 20 mm, no mínimo.
4.6 Termômetros
Devem ser graduados em 0,1 ºC e apresentar um erro máximo, na temperatura do ensaio, de
± 0,1 ºC. Devem ser usados os termômetros ASTM 17 C, 63 C e 64 C da ASTM E 1: 1995.
4.7 Dispositivos para medida de tempo
4.7.1 Deve ser usado um cronômetro graduado em 0,1 segundos ou contador audível de segundos
com precisão ± 0,1 segundos, para intervalos de 60 segundos.
4.7.2 Alternativamente pode ser usado um sistema automático apropriado que seja acoplado ao
penetrômetro.
5 PROCEDIMENTO
5.1 Precauções de segurança
5.1.1 Para a execução do ensaio devem ser aplicados os procedimentos apropriados de segurança,
manuseio dos materiais e operação dos equipamentos.
5.2 Preparação do corpo-de-prova
5.2.1 Aquecer a amostra cuidadosamente, em estufa, para evitar superaquecimento local, até que
ela se torne fluída. Em seguida, com agitação constante, elevar a temperatura do asfalto de, no
máximo, 90ºC acima do Ponto de Amolecimento (ABNT NBR 6560/85). Não aquecer a amostra
por mais de 30 minutos. Evitar a inclusão de bolhas de ar. A seguir derramar a amostra no recipiente
de penetração de modo a ter uma altura de material, após o resfriamento, de no mínimo 10 mm
maior que a penetração esperada. Quando variarem as condições de ensaio preparar uma amostra
para cada variação.
5.2.2 Colocar a tampa no recipiente para proteger a amostra contra poeira e deixar esfriar numa
atmosfera cuja temperatura esteja entre 15 ºC e 30 ºC, durante o tempo de 60 minutos a 90 minutos
para o recipiente menor, e de 90 minutos a 120 minutos para o recipiente maior.
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5.2.3 A seguir, colocar a amostra e a cuba de transferência no banho d’água, mantido na
temperatura de ensaio ± 0,1ºC, durante os mesmos intervalos de tempo citados para resfriamento à
temperatura ambiente.
5.3 Condições do ensaio
Quando não mencionadas, subentendem-se como 25ºC, 100 g e 5 segundos. Outras condições
podem ser indicadas, como, por exemplo, as da Tabela 2. Nestes casos, as condições do ensaio
devem ser relatadas.
Tabela 2 - Condições opcionais de ensaio
Temperatura
(º C)Carga
(g)
Tempo
(s)
0
4
35
45
200
200
50
50
60
60
5
5
5.4 Execução do ensaio
5.4.1 Examinar o suporte da agulha e a haste, para verificar a ausência de água e outros materiais
estranhos. Limpar a agulha com solvente adequado, secar com pano limpo e inserir no
penetrômetro.
5.4.2 A menos que sejam especificadas condições especiais, colocar o peso de 50 g acima da
agulha, fazendo com que a carga total seja de 100,0 g para o conjunto de penetração, inclusive a
agulha. Colocar o recipiente da amostra dentro da cuba de transferência, encher a cuba com água do
banho d’água de tal modo que a amostra fique totalmente submersa. Colocar a cuba de transferência
sobre o prato do penetrômetro e executar o ensaio imediatamente. Ajustar a agulha já devidamente
carregada à superfície da amostra, fazendo com que coincidam exatamente a imagem da agulha
refletida pela amostra com a sua imagem verdadeira. A imagem refletida deve ser obtida usando-se
uma fonte de luz que ilumine adequadamente a amostra.
5.4.3 Anotar a leitura do mostrador do penetrômetro ou trazer o seu ponteiro para a posição zero.
Após o ajuste da agulha à superfície da amostra e da leitura do mostrador do penetrômetro, liberar
rapidamente a agulha durante o tempo especificado, ajustar o instrumento para medir a distância
penetrada e anotar esse valor. Caso o recipiente da amostra, à medida que a agulha é aplicada, sofra
algum movimento, abandonar o resultado.
5.4.4 Fazer pelo menos três determinações em pontos da superfície da amostra, distantes entre si e
da borda do recipiente de 1 cm, no mínimo.
5.4.5 Depois de cada penetração, retirar a cuba de transferência e o recipiente da amostra, do
penetrômetro; recolocá-los no banho à temperatura especificada. Limpar a agulha com solvente
apropriado, enxugar com um pano limpo e seco e repetir a operação já descrita.
5.4.6 Para valores de penetrações maiores que 200, utilizar no mínimo três agulhas, deixando-as
na amostra até completar as determinações.
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6 RESULTADOS
6.1 Indicação
6.1.1 Anotar a média obtida, aproximada até a unidade, de no mínimo três penetrações, cujos
valores não se afastem mais que os indicados na Tabela a seguir.
Tabela 3 - Critérios para indicação de resultados
Penetração 0 até 49
0,1 mm
50 até 149
0,1 mm
150 até 249
0,1 mm
≥ 250
0,1 mm
Diferença máxima entre o valor
mais alto e valor mais baixo das
determinações.
2 4 12 20
6.2 Precisão
6.2.1 Repetitividade (r)
A diferença entre resultados de ensaios sucessivos, obtidos pelo mesmo operador, com a mesma
aparelhagem, sob condições constantes de operação e em amostras de material idêntico, com a
execução correta e normal deste método, pode exceder os valores da Tabela 4, somente em um caso
em vinte.
Tabela 4 - Critérios de precisão de repetitividade
Condição do ensaio Desvio padrão (δ) ou coeficiente
de variação (CV) ou (CV%)
Faixa aceitável de
resultados de dois ensaios
Repetitividade
- temperatura de 25ºC e
penetração abaixo de 50
unidades
- temperatura de 25ºC e
penetração de 50 ou acima,
porcentagem da média
0,35
1,1
1
3
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6.2.2 Reprodutibilidade (R)
A diferença entre dois resultados de ensaios, individuais e independentes, obtidos por operadores
diferentes, trabalhando em laboratórios distintos e em amostras de material idêntico, com a
execução correta e normal deste método, pode exceder os valores da Tabela 5, somente em um caso
em vinte.
Tabela 5 - Critérios para precisão de reprodutibilidade
Condição do ensaio Desvio padrão (δ) ou coeficiente
de variação (CV) ou (CV%)
Faixa aceitável de
resultados de dois ensaios
Reprodutibilidade
- temperatura de 25ºC e
penetração abaixo de 50
unidades
- temperatura de 25ºC e
penetração de 50 ou acima,
porcentagem da média
1,4
2,8
4
8