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1 Materiais Utilizados em Pavimentação 3.1. SOLOS 3.2. MATERIAIS PÉTREOS/ AGREGADOS SUMÁRIO 3.6. MATERIAIS ASFÁLTICOS Cimento asfáltico de petróleo (CAP) Asfaltos diluídos (AD) Alcatrões Emulsões asfálticas (EA) 3.2. MATERIAIS PÉTREOS/ AGREGADOS 3.2.1. AGREGADOS NA PAVIMENTAÇÃO ASFALTO CAMADAS ESTABILIZADAS GRANULOMETRICAMENTE 3.2. MATERIAIS PÉTREOS/ AGREGADOS • Conhecidos como MATERIAIS PÉTREOS; Definição geral: “Constituem uma mistura de pedregulhos, areias, pedras britadas, escórias ou outros materiais minerais, usada em combinação com um ligante para formar um concreto, uma argamassa, etc.” 3.2.1. DEFINIÇÕES 5 • A proporção de agregados em misturas asfálticas é de aproximadamente 93 a 97% em peso. • Possuem propriedades físicas e químicas que decorrem dos minerais constituintes e que podem ser afetadas pelo modo pelo qual são produzidos ou ocorrem na natureza. 6 3.2.1. DEFINIÇÕES (cont.) Aspectos: • Origem; • Britagem; • Granulometria; • Textura; • Forma; • Entre outros. 7 3.2.1. DEFINIÇÕES (cont.) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 2 3 Pe rc en tu al In flu ên ci a (% ) Agregado Ligante ATR Fadiga Trinc. Térmico Influência do agregado e do ligante no desempenho de uma mistura asfáltica. Fonte: FHWA (2002). 8 3.2.1. DEFINIÇÕES (cont.) Classe Tipo Família Calcário Calcário Dolomita Folhelo Arenito Sílex Conglomerado Sedimentar Silício Brecha Granito Sienito Diorito Gabro Peridoto Piroxênio Intrusivo (textura grossa) Hornblendito Obsidiana Púmice Tufo Riolito Traquito Andesito Ígneo Extrusi vo (textura fina) Basalto Gnaisse Xisto Anfibolito Foliáceo Ardósia Quartzito Mármore Metamórfico Não Foliáceo Serpnetinita Fonte: Manual do Asfalto - AI (2002) 9 Quanto à natureza das partículas: • Agregados naturais: constituídos de grãos provenientes da alteração das rochas pelos processos de intemperismo ou produzidos de britagem; Ex: pedregulhos, seixos, britas, areias, etc. 10 3.2.2. CLASSIFICAÇÃO 11 3.2.1. DEFINIÇÕES (cont.) • Explosões; • Perfuratrizes hidráulicas. Esquema Simplificado do Processo de Britagem 12 3.2.1. DEFINIÇÕES (cont.) 13 3.2.1. DEFINIÇÕES (cont.) (BERNUCCI et al., 2008) Goiânia: Micaxisto e Granulito 14 (BERNUCCI et al., 2008) 15 3.2.2. CLASSIFICAÇÃO (cont.) Quanto à natureza das partículas (cont.): • Agregados artificiais: aqueles onde os grãos são produzidos ou subprodutos de processo industrial por transformação física e química do material; Ex: escória de alto forno, argila calcinada, argila expandida. 16 3.2.2. CLASSIFICAÇÃO (cont.) Escória Argila calcinada Argila calcinada Quanto à natureza das partículas (cont.): • Agregados reciclados: Provenientes de reuso de materiais diversos. A reciclagem de revestimentos asfálticos vem crescendo. Muitos países já o têm como fonte principal de agregado. 17 3.2.2. CLASSIFICAÇÃO (cont.) Quanto à natureza das partículas (cont.) 18 3.2.2. CLASSIFICAÇÃO (cont.) Quanto ao tamanho individual dos grãos: • Agregados graúdo: retido na peneira nº 10 (2,0mm); Ex: britas, cascalhos, seixos, etc. • Agregado miúdo: passante na peneira nº 10 e retido na peneira nº 200 (0,075 mm); Ex: pó de pedra, areia, etc. • Material de enchimento ou filler: porcentagem passante na peneira nº 200 65%; Ex: cal extinta, cimento Portland, pó de chaminé, etc. 19 3.2.2. CLASSIFICAÇÃO (cont.) OBS.: • Tamanho máximo do agregado: é a menor abertura de malha de peneira através da qual passam 100% das partículas da amostra; • Tamanho nominal máximo: é a maior abertura da malha de peneira que retém alguma partícula do agregado, mas não mais de 10% em peso; • O tamanho máximo do agregado interfere no comportamento de misturas asfálticas (instabilidade, trabalhabilidade e segregação). 20 3.2.2. CLASSIFICAÇÃO (cont.) Quanto à distribuição granulométrica: (BERNUCCI et al., 2008) 21 3.2.2. CLASSIFICAÇÃO (cont.) Influência: • Rigidez; • Estabilidade; • Durabilidade; • Permeabilidade; • Trabalhabilidade; • Resistência à fadiga; • Dano por umidade induzida; Quanto à distribuição granulométrica (cont.): (BERNUCCI et al., 2008) 22 Quanto à distribuição granulométrica (cont.): • Agregado de graduação densa ou bem graduada: apresentada uma curva granulométrica de material bem graduado e contínua, com qualidade de material fino, suficiente para preencher os vazios entre as partículas maiores; 23 3.2.2. CLASSIFICAÇÃO (cont.) Quanto à distribuição granulométrica (cont.): • Agregado de graduação aberta: apresenta uma curva granulométrica de material bem graduado e contínua, com insuficiência de material fino para preencher os vazios entre as partículas maiores; 24 3.2.2. CLASSIFICAÇÃO (cont.) Quanto à distribuição granulométrica (cont.): • Agregado tipo macadame: possui partículas de um único tamanho (“one size agregate”). Apresenta granulometria uniforme onde o diâmetro máximo é aproximadamente o dobro do diâmetro mínimo; 25 3.2.2. CLASSIFICAÇÃO (cont.) Quanto à distribuição granulométrica (cont.): • Agregado tipo macadame (cont.): • Diâmetro máximo = D95 • Diâmetro mínimo = D5 Ex: D95 = 1” = 25,4mm D5 = 3/8” = 9,5mm 26 3.2.2. CLASSIFICAÇÃO (cont.) Quanto à distribuição granulométrica (cont.): • Agregado de graduação uniforme: apresenta a maioria de suas partículas com tamanhos em uma faixa bastante estreita (a curva granulométrica é bastante íngreme); • Agregado de graduação com degrau ou descontínua: apresenta pequena porcentagem de agregados com tamanhos intermediários, formando um patamar na curva granulométrica; 27 3.2.2. CLASSIFICAÇÃO (cont.) (BERNUCCI et al., 2008) 28 3.2.2. CLASSIFICAÇÃO (cont.) Outros termos: • Pedra afeiçoada: pedra bruta trabalhada para ser utilizada em fins específicos. Ex: pedras para paralelepípedos, para meios-fios, etc; • Pedra marroada: pedra bruta fragmentada com dimensões tais que possa ser manuseada; 29 3.2.2. CLASSIFICAÇÃO (cont.) • Brita: material resultante da britagem da rocha; • Brita classificada ou graduada: obedece determinados limites de diâmetros (Brita 2, Brita 1, Brita 0); • Brita ou bica corrida: sem processo de separação granulométrica; 30 3.2.2. CLASSIFICAÇÃO (cont.) BICA CORRID A • Pedrisco: material proveniente da britagem tendo o diâmetro compreendido entre 6,4 mm e 2,0 mm; • Pó-de-pedra: produto da britagem com diâmetro das partículas menores que 2,0 mm. 31 3.2.2. CLASSIFICAÇÃO (cont.) PEDR ISCO PÓ DE PEDRA 3.2.3 MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS • Para atender a uma determinada faixa granulométrica (tanto em bases granulares como em misturas asfálticas): • Pode-se tornar necessário realizar misturas com dois ou mais agregados; • Ou fazer a decomposição por peneiramento de um agregado em frações. 32 3.2.3. MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS 3.2.3 MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS (cont.) Peneira % passanteem peso X Y M 1” 100 100 95 – 100 1/2” 86 77 70 – 85 nº 4 69 31 40 – 55 nº 10 51 23 30 – 42 nº 40 39 13 20 – 30 nº 100 30 7 12 – 22 nº 200 17 1 5 – 10 33 3.2.3. MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS (cont.) 3.2.3 MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS (cont.) Agregado Peneira % passante 3/4” 100 1/2” 98 3/8” 87 nº 4 75 nº 10 54 nº 40 28 nº 200 9 Peneira % passante ¾” 100 ½” 80 – 100 3/8” 70 – 90 nº 4 55 – 73 nº 10 40 – 55 nº 40 20 – 30 nº 200 4 – 10 Especificação 34 3.2.3. MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS (cont.) 3.2.3 MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS (cont.) Método Bailey: • Desenvolvido por Robert D. Bailey em Illinois; • Analisar e desenvolver combinações granulométricas; • Objetivo: Intertravamento; Combater a deformação permanente. (CUNHA, 2004) 35 3.2.3. MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS (cont.) 3.2.3 MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS (cont.) Método Bailey (cont.): • Cálculo em volume; • Influência nos resultados: • Tipo de agregado; • Formato das partículas; • Grau de compactação; • Textura da superfície; • Resistência. • Massa específica solta e compactada dos agregados. AASHTO T 19M/ T 19 ASTM C-29 36 3.2.3. MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS (cont.) 3.2.3 MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS (cont.) Método Bailey (cont.): • Tipo de mistura (CUNHA, 2004) 37 3.2.3. MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS (cont.) 3.2.3 MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS (cont.) Método Bailey (cont.): • Massas específicas e curvas granulométricas; • Tipo de mistura; • Cálculo do volume de vazios do agregado graúdo; • Quantidade de agregado fino; • Consideração da parcela inferior a 0,075mm; • Contribuição em % de volume de cada material; • Transformação para % de massa; 38 3.2.3. MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS (cont.) 3.2.3 MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS (cont.) PCP = TNM x 0,22 Agregado graúdo Porção graúda do ag. Fino PCS = PCP X 0,22 Porção fina do ag. Fino PCT = PCS X 0,22 PCP PCS Peneiras de controle PM = TNM/2 (CUNHA, 2004) 39 3.2.3. MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS (cont.) 3.2.3 MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS (cont.) Método Bailey (cont.): • Análise Parâmetro Expressão de cálculo Intervalo recomendado AG (PM-PCP) /(100-PM) 0,50 - 0,65 (TNM 12,5 mm) 0,60 - 0,75 (TNM 19,0 mm) GAM PCS/PCP 0,35 - 0,50 FAM PCT/PCS 0,35 - 0,50 (FERREIRA; SOARES; BASTOS, 2015) 40 3.2.3. MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS (cont.) • Desenvolvido por Kim (2006) na Califórnia; • Analisar quanto à deformação permanente; 3.2.3 MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE • Componentes da mistura: • Componentes intersticiais; • FAD; • Agregados flutuantes. (FERREIRA; SOARES; BASTOS, 2016) Faixa de agregados dominantes (FAD): 41 3.2.3. MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS (cont.) 3.2.3 MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS (cont.) Faixa de agregados dominantes (FAD) (cont.): • Diagrama de interação (FERREIRA; BASTOS; SOARES, 2015) 42 3.2.3. MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS (cont.) 3.2.3 MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS (cont.) Faixa de agregados dominantes (FAD)(cont.): • Porosidade FAD • Porosidade FAD (Greene et al.): – 38% a 48% (Bom); – 48 % a 52% (Marginais); – > 52 % (Ruim). (FERREIRA; SOARES; BASTOS, 2016) 43 3.2.3. MISTURAS E DECOMPOSIÇÃO DE AGREGADOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS a) Amostragem • A amostra que será utilizada nos ensaios deve ser representativa (DNER – PRO 120/97; NBR 7616); • Geralmente, coleta-se material aleatoriamente em vários pontos do depósito e assim forma-se a amostra; • A amostra é misturada e quarteada (DNER – PRO 199/94; NBR 9941). 44 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) a) Amostragem (cont.) 45 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 46 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) b) Granulometria • Peneiramento; • Enquadramento nas faixas do DNIT entrosamento. c) Limpeza • Materiais deletérios: vegetação, conchas e grumos de argila; • Inspeção visual, granulometria com lavagem e ensaio de equivalente de areia (agregado miúdo) DNER-ME 054/97 47 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) Agregado sedimentado Argila em suspensão Solução floculada Proveta graduada Leitura da suspensão h1 Leitura da sedimentação h2 48 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) Ensaio de equivalente de areia – Solução de cloreto de cálcio-glicerina e formaldeído. O EA deve ser de pelo menos 55% para uso em concreto asfáltico. 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 49 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) d) Resistência à abrasão • Degradação mecânica; • Existem vários tipos de ensaios normalizados; • Abrasão Los Angeles (DNIT ME 35/98): • Entre 40 e 55%. • Quando os valores obtidos no ensaio são maiores que os definidos como limite superior, podem ser realizados outros ensaios também normalizados; 50 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) d) Resistência à abrasão (cont.) Peneira n. 12 (1,7 mm) 51 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) (BERNUCCI et al., 2008) 52 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) e) Textura superficial • Agregados com elevada rugosidade não é bom; • Não existem métodos consagrados; • Avaliação indireta. f) Forma das partículas • Ensaio de cubicidade: medir a forma dos grãos • Crivos redutores; • Índice de forma: 0 < f < 1,0, sendo 1 ótima cubicidade. 53 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) Perda de trabalhabilidade 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) f) Forma das partículas (cont.) • Quanto menor, mais lamelar é o agregado; • Especificações: f ≥ 0,50. (SOLOTEST, 2005) 54 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) f) Forma das partículas (cont.) (PAZOS; SACRAMENTO; MOTTA, 2015) 55 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) f) Forma das partículas (cont.) • Outra maneira: paquímetro • Comprimento (a); • Largura (b); • Espessura (c). (BERNUCCI et al., 2008) 56 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) f) Forma das partículas (cont.) (BERNUCCI et al., 2008) 57 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) f) Forma das partículas (cont.) 58 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) Angularidade do agregado miúdo Lamelaridadedo agregado graúdo 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) g) Absorção • DNER-ME 081/98; • Relação entre a massa de água absorvida pelo agregado graúdo após 24h de imersão em água e a massa inicial de material seco; • É necessária para o cálculo das massas específicas do agregado. • Quanto maior a absorção, maior o consumo de ligante asfáltico. 59 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) h) Adesividade • Adesividade do ligante asfáltico no agregado em presença de água; • Método mais comum: mistura asfáltica não compactada imersa em água avaliação visual da cobertura; 60 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) h) Adesividade (cont.) • Outros métodos (cont.): • Lottman modificado: • Amostras compactadas cilíndricas; • Parcialmente saturadas; • Congeladas e depois descongeladas; • Resistência à tração por compressão diametral de amostras congeladas-descongeladas x resistência de amostras comuns. 61 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) i) Sanidade • Resistência à desagregação química; • Ataque ao agregado com solução saturada de sulfato de sódio ou magnésio em ciclos de imersão; • Avalia-se a perda de massa depois do procedimento. 62 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) i) Sanidade (cont.) Após Antes 63 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) j) Densidade/Massa específica • Massa específica real (g/cm3): • Desconsidera o volume de poros na superfície; (BERNUCCI et al., 2008) 64 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) j) Densidade/Massa específica (cont.) • Massa específica aparente (g/cm3): • Volume aparente: sólido + poros; (BERNUCCI et al., 2008) 65 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) j) Densidade/Massa específica (cont.) • Massa específica efetiva (g/cm3): • Presença de misturas asfálticas; (BERNUCCI et al., 2008) 66 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) j) Densidade/Massa específica (cont.) • Massa específica efetiva (g/cm3): • Não é medida diretamente; • Geralmente, é a média entre a massa real e a aparente (só para agregados de baixa absorção, < 2%). 67 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) j) Densidade/Massa específica (cont.) • Ensaios para agregado graúdo: • Massa seca (A); • Massa na condição superfície saturada seca (B); • Massa imersa (C). 68 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) (BERNUCCI et al., 2008) AGREGADO GRAÚDO DNER-ME 081/98 e ASTM C 127-88 69 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 70 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) j) Densidade/Massa específica (cont.) • Ensaios para agregado miúdo: • Semelhante ao do solo (picnômetro); (BERNUCCI et al., 2008) 71 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) j) Densidade/Massa específica (cont.) quando absorção <1% quando absorção >1% 72 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) j) Densidade/Massa específica (cont.) • Ensaios para agregado miúdo (cont.): • Outro método: ASTM C 127; • Superfície saturada seca moldagem de um tronco de cone padronizado; • Mantém-se intacto após ser desmoldado; • Possibilita também o cálculo da absorção dos agregados miúdos. 73 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) (BERNUCCI et al., 2008) 74 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 3.2.4 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) j) Densidade/Massa específica (cont.) • Ponderação das massas específicas para composição de diferentes agregados: 75 3.2.4. CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS E ENSAIOS (cont.) 76
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