Ensaio Marshall

Para o desenvolvimento do ensaio e conteúdo sobre o mesmo foram utilizadas as normas DNER ME 043/94 (ANEXO B) e DNIT 031/2006 – ES, o livro Pavimentação Asfáltica – materiais, projeto e restauração e o livro Pavimentação Asfáltica – Formação básica para engenheiros. O ensaio foi feito no laboratório da empresa concedente.

Foram coletados 10 kg de asfalto de cada via, diretamente da usina, material suficiente para a realização dos ensaios. O asfalto coletado é reaquecido até a temperatura mínima de 150 ºC, devido ao resfriamento sofrido no caminho da usina até o laboratório.

Para este ensaio foram determinadas quatro amostras, compactadas em cilindros de metal aquecidos na estufa a uma temperatura de 130 ºC (Figura 17). A compactação é realizada com um soquete de 4,536 kg que cai livremente de uma altura de 46 cm, sendo aplicados 75 golpes, conforme figura 18.

FIGURA 17 – Amostras compactadas.

FIGURA 18 – Compactação das amostras com o soquete.

FONTE: O autor.

Após a compactação, as amostras são pesadas, obtendo os valores expressos na tabela 6.

TABELA 6 – Peso das amostras compactadas.

VIAS URBANAS Peso das amostras compactadas (g)

Acesso Sul

Amostras 1 = 1201,20 Amostras 2 = 1199,20 Amostras 3 = 1151,10 Amostras 4 = 1214,20

Av. Santa Catarina

Amostras 1 = 1208,30 Amostras 2 = 1207,00 Amostras 3 = 1204,30 Amostras 4 = 1207,40 R. Campos Sales Amostras 1 = 1203,80 Amostras 2 = 1206,90 Amostras 3 = 1204,10 Amostras 4 = 1203,90 FONTE: Elaborado pelo autor.

É necessário determinar o volume das amostras, parra isso, faz-se a pesagem submersa das amostras. A balança é adaptada a receber uma haste de metal, que segura os corpos de prova dentro do receptáculo, com água abaixo, sendo possível sua pesagem submersa, como mostra a figura 19.

FIGURA 19 – Pesagem submersa das amostras.

FONTE: O autor.

TABELA 7 – Peso dos corpos de prova submersos em água.

VIAS URBANAS Peso dos corpos de prova (g)

Acesso Sul

Amostras 1 = 718,80 Amostras 2 = 720,00 Amostras 3 = 693,20 Amostras 4 = 730,80

Av. Santa Catarina

Amostras 1 = 725,10 Amostras 2 = 722,40 Amostras 3 = 723,20 Amostras 4 = 724,40 R. Campos Sales Amostras 1 = 722,50 Amostras 2 = 723,80 Amostras 3 = 722,60 Amostras 4 = 723,70 FONTE: Elaborado pelo autor.

Feita a pesagem ao ar e submersa pode-se determinar o volume dos corpos de prova pela equação:

Volume dos CP’s = Peso ao ar – Peso submerso Equação (5)

Os valores para o volume podem ser observados na tabela 8. TABELA 8 – Volume dos corpos de prova.

VIAS URBANAS Volume dos CP’s (cm³)

Acesso Sul

Amostras 1 = 482,40 Amostras 2 = 479,20 Amostras 3 = 457,90 Amostras 4 = 483,40 Av. Santa Catarina Amostras 1 = 483,20 Amostras 2 = 484,40 FONTE: Elaborado pelo autor.

CONTINUAÇÃO TABELA 8

Av. Santa Catarina Amostras 3 = 481,10 Amostras 4 = 483,00 R. Campos Sales Amostras 1 = 481,30 Amostras 2 = 483,10 Amostras 3 = 481,50 Amostras 4 = 480,20 FONTE: Elaborado pelo autor.

A densidade aparente é a relação entre o peso e volume, ou seja, podemos determinar a densidade através da equação 6. Os resultados estão dispostos no capítulo 4.

Equação (6) Através da densidade aparente, podemos determinar todas as outras características físicas da mistura, sendo elas: grau de compactação, densidade teórica, volume de vazios, vazios cheios de betume e os vazios do agregado mineral. Com exceção do grau de compactação, todos os outros resultados estão dispostos no capítulo 4. Esta distinção ocorre, devido os valores serem os resultados finais, e estão apresentados nas normas. As características físicas podem ser determinadas pelas equações:

Equação (7)

Obs.: A densidade de projeto é determinada pelo laboratório da usina fornecedora da mistura asfáltica. A densidade de projeto é igual a 2,494 kgf/cm³.

O valor desejável para o grau de compactação deve ser maior ou igual a 100%, os resultados encontrados são expressos na tabela 9. Os resultados que estão inferiores a 100% não interferem na qualidade da mistura asfáltica, a diferença é mínima.

TABELA 9 – Grau de compactação.

VIAS URBANAS Grau de compactação (%)

Acesso Sul

Amostras 1 = 99,84 Amostras 2 = 100,36 Amostras 3 = 100,80 Amostras 4 = 100,72

Av. Santa Catarina

Amostras 1 = 100,24 Amostras 2 = 99,88 Amostras 3 = 100,36 Amostras 4 = 100,20 R. Campos Sales Amostras 1 = 100,28 Amostras 2 = 100,16 Amostras 3 = 100,28 Amostras 4 = 100,52 FONTE: Elaborado pelo autor.

A densidade máxima teórica é dada pela razão entre a massa do agregado mais ligante asfáltico e a soma dos volumes dos agregados, vazios impermeáveis, vazios permeáveis não preenchidos com asfalto e total de asfalto e pode ser calculada pela equação 8. (BALBO, 2011, p.175)

Equação (8) A porcentagem de vazios na mistura compactada será dada, pela diferença relativa entre sua massa específica máxima e sua massa específica real, conforme equação 9. (BALBO, 2011, p.175)

Segundo Balbo (2011, p.175), “Dentro do volume dos agregados compactados, coexistem vazios preenchidos com asfalto (betume) e os vazios não preenchidos”. A porcentagem de vazios cheios de betume é determinada pela equação.

Equação (10) Sendo:

- Densidade do CAP = 1,012

- % CAP = Ter de betume encontrado no ensaio de extração

De acordo com Bernucci (2008, p.216), O VAM numa mistura representa o que não é agregado, ou seja, vazios com ar e asfalto, pode ser calculado através da equação:

Equação (11)

A relação entre os vazios do agregado mineral e o volume de vazios, também conhecido com RBV, pode ser determinada pela equação:

Equação (12)

As expressões apresentadas permitem a determinação dos parâmetros necessários para elaboração do ensaio Marshall, seja empregado em dosagens para formulação de misturas asfálticas, seja para controle tecnológico dessas misturas. (BALBO, 2011, p.175)

Para determinação dos da estabilidade e fluência, os corpos de prova são levados a um banho aquecido a temperatura constante de 60 ºC, e permanecem por cerca de 30 minutos, até atingir temperatura indicada, conforme figura 18.

FIGURA 20 – Amostra no repouso em banho aquecido.

Após o repouso em banho aquecido os corpos de prova são colocados em um molde de compressão (Figura 19) e rompidos numa prensa (Figura 20), com anel dinanométrico devidamente calibrado (para medição da força aplicada durante o teste). É aplicada uma carga diametral, pela imposição de deslocamento no pistão da prensa à taxa de 50,8 mm por minuto, até o rompimento do corpo de prova. Durante o ensaio, são registrados os valores de força vertical máxima aplicada (comprimida diametralmente) que leva a amostra a ruptura (Estabilidade), e de deformação vertical sofrida pela amostra imediatamente antes da ruptura (Fluência). (BALBO, 2011, p.173)

FIGURA 21 – Molde de compressão.

FONTE: O autor.

FIGURA 22 – Prensa para rompimento dos corpos de prova.

As leituras obtidas pelo anel dinanométrico e pelo medidor mecânico de fluência são dispostos na tabela 10.

TABELA 10 – Leituras obtidas pelos medidores da prensa. VIAS URBANAS AMOSTRAS FORÇA MAX. APLICADA (kgf) LEITURAS DO ANEL DINAN. MEDIDAS FLUÊNCIA Acesso Sul 1 1028,33 520 360 2 1048,11 530 280 3 1038,22 525 300 4 1008,56 510 290 Av. Santa Catarina 1 978,90 495 300 2 1008,56 510 270 3 1038,22 525 310 4 1028,33 520 270 R. Campos Sales 1 1194,84 530 280 2 1131,66 525 310 3 1194,84 530 320 4 1183,57 525 280

FONTE: Elaborado pelo autor.

Através dos dados dispostos na tabela 10 pode-se calcular a estabilidade, pela equação 13. As leituras do medidor de fluência são convertidas para mm ou centésimos de polegadas.

Equação (13) Onde:

F.C = fator de correção

A carga necessária para o rompimento da amostra à temperatura especificada é anotada como “estabilidade lida”. O valor deverá ser corrigido de acordo com a espessura do corpo de prova ensaiado, multiplicando-o por um fator de correção em função da espessura do corpo de prova. (DNER, 1995, p.06)

A constante da prensa é a deformação do anel dinanométrico, na compressão dos corpos de prova.

Os resultados da estabilidade e fluência estão dispostos no capítulo 4, comparado às especificações das normas asfálticas.

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES