Métodos de dosagens aplicáveis em misturas asfálticas

A dosagem de uma mistura asfáltica é feita através de procedimentos laboratoriais, para determinar um teor ideal de ligante para uma determinada composição granulométrica. Segundo Senço (2001), o projeto de um concreto asfáltico para pavimentação nada mais é que um estudo de

_____________________________________________________________________________________________ seleção e dosagem dos materiais constituintes, com a finalidade de enquadrá-los nas especificações de concreto asfáltico.

Para Balbo (2007) há diversos objetivos que englobam a dosagem de uma mistura asfáltica:

 Obter-se uma mistura satisfatoriamente trabalhável e estável sobre ação de cargas;

 Obter-se uma mistura durável com teor de ligante adequado e resultar em baixa deformação permanente;

 Resultar em pouca vulnerabilidade à fissuração por fadiga e, não apresentar vazios excessivos;

2.1.4.1 Método Marshall

O método de dosagem Marshall se resume em determinar a massa específica do CAP e dos agregados constituintes na mistura, enquadrar a composição granulométrica de acordo com as normas do órgão competente e adotar a composição que se enquadra em uma faixa limite determinada. Determinam-se as temperaturas de mistura e compactação, a partir da curva de viscosidade versus temperatura do ligante. Com esses dados, moldam-se os corpos de prova com diferentes teores de ligante.

Segundo Senço (2001), o método de Marshall foi desenvolvido na década de 1930 durante a Segunda Guerra Mundial, onde não se dispunha de um tipo de ensaio simples nem esquemas de trabalho para o projeto e controle de campo para pavimentos betuminosos. A partir de então, Bruce G. Marshall do Mississipi State Highway Departament (Departamento de Estradas de Rodagem do Estado do Mississipi, EUA), concebeu este método e o adotou.

Com o passar de alguns anos, o U.S. Corps of Engineers (Corpo de Engenheiros dos EUA) estabeleceu critérios levando em conta estabilidade, densidade, vazios preenchidos e não preenchidos, além da fluência, obtidos com a execução do ensaio Marshall para obtenção do teor ótimo de betume.

Ceratti; Reis (2011) revelam que para a utilização da metodologia Marshall de dosagem, deve-se definir alguns parâmetros básicos: tipo e destino da mistura; granulometria, massa

específica real e aparente dos agregados; escolha de uma faixa granulométrica de projeto e, em função do tráfego previsto, escolher qual será a energia de compactação dos corpos de prova. Ainda, a norma atualizada DNIT 178/2018 – PRO, define parâmetros quanto a preparação de corpos de prova para ensaios mecânicos usando o compactador giratório Superpave ou o Marshall, e explica quanto ao molde, padronizado 100 mm de diâmetro, que pode ser utilizado para mistura com agregados de dimensão máxima nominal de 25 mm. Os corpos de prova podem ser usados para ensaios mecânicos diversos no projeto de dosagem da mistura asfáltica e na avaliação e controle das misturas asfálticas produzidas em usina.

A norma DNER-ME 43/1995, criado durante a Segunda Guerra Mundial, define as propriedades de estabilidade e fluência. Assim sendo, garante o conceito de estabilidade como “resistência máxima à compressão radial, apresentada pelo corpo de prova (CP), quando moldado e ensaiado de acordo com o processo estabelecido neste método, expressa em N (kgf)” isto é, é a carga máxima que o corpo de prova resiste sem haver a ruptura. A seguir, é ilustrado o equipamento no qual se verifica o ensaio, disposto junto ao Laboratório de Engenharia Civil (LEC) da Unijuí (Figura 6).

Figura 6 - Equipamento para obtenção da estabilidade e fluência

Fonte: Autoria Própria (2020)

Já a fluência fica definida como “deformação total pelo CP, desde a aplicação da carga inicial nula até a aplicação da carga máxima, expressa em décimos de milímetro”, ou seja, a

_____________________________________________________________________________________________ Além disso, conforme os autores Ceratti; Reis (2011), é esquematizada uma sequência dos procedimentos da dosagem Marshall, conforme resumo abaixo:

 Determinação das massas específicas do CAP e agregados;

 Determinação da faixa granulométrica, de acordo com o tipo de tráfego;

 Escolha da composição dos agregados de forma a enquadrar na faixa granulométrica escolhida;

 Escolha da temperatura de mistura e compactação, onde esta não deve ser inferior a 107°C e nem superior a 177°C para o ligante e os agregados devem estar entre 10 a 15°C acima da temperatura do ligante, mas sem ultrapassar os 177°C;

 Adoção de teores de asfalto para os grupos de corpos de prova, sugerindo-se um teor de asfalto (T em %) para os primeiros grupos de CP´s e os demais grupos com teores acima (T+0,5% e T+1,0%) e abaixo (T-0,5% e T-1,0%);

 Após a desmoldagem, obtêm-se as dimensões dos CP´s (diâmetro e altura), as massas secas, massas submersas em água, massas especificas aparentes, chegando-se a relações volumétricas típicas de dosagem;

 A partir do teor de asfalto, ajusta-se o percentual em massa de cada agregado;

 Cálculo da densidade máxima teórica correspondente ao teor de asfalto considerado;

 Cálculo dos parâmetros de dosagem para cada corpo de prova;

 Por fim, os CP´s são submersos em banho-maria a 60°C por 30 a 40 minutos e são submetidos aos ensaios de estabilidade e fluência.

2.1.4.2 Método Hubbard-Field

O Método Hubbard-Field foi o primeiro método formal de dosagem a considerar aspectos de avaliação relacionados à resistência das misturas, por volta dos anos 1920. Desenvolvido para misturas areia-asfalto com 100% das partículas de agregado menores que 4,75mm. Apesar de ser uma inovação e tanto, em função das mudanças ocorridas no volume do tráfego e peso dos veículos

distribuídos em diferentes eixos, o mesmo foi substituído em meado dos anos 1950 pelos métodos Marshall e Hveem (ROBERTS; MOHAMMAD; WANG, 2002).

Baseia-se em um ensaio para medir a resistência à extrusão do corpo de prova moldados com a mistura betuminosa. Inicialmente moldavam-se corpos-de-prova com agregados que satisfizessem as seguintes condições: diâmetro máximo inferior a 3/4" (19,1mm) e porcentagem passante na peneira nº10 superior a 65% (SENÇO, 2001)

O ensaio para misturas tipo Sheet-asphalt, descrito por Senço (2001), provoca um tipo de ruptura correspondente ao cisalhamento, consistindo em determinar a carga máxima resistida por um corpo-de-prova de 2" - 5,08 cm -, de diâmetro por 1" - 2,54 cm - de altura, e forçada através de um orifício de 1,75"- 4,45 cm - de diâmetro. Essa carga é considerada o valor da estabilidade Hubbard-Field determinada em corpos-de-prova compactados à temperatura de 60°C. Essa temperatura era adotada por ser considerada a mais severa que o pavimento normalmente estaria sujeito em campo.

2.1.4.3 Método Hveem

O método de dosagem de Hveem foi desenvolvido baseado nas propriedades de coesão e atrito dos corpos de prova compactados, onde a densidade e os vazios dos CPs são estabelecidos antes da medição da estabilidade com o estabilômetro, cujo protagonista deste método se destaca Francis N. Hveem (IA, 2001).

Os ensaios e as análises aos quais os corpos de prova são submetidos pelo método Hveem, descritos pelo Instituto do Asfalto (2001), são realizados seguindo a ordem:

 Ensaio de estabilidade;

 Determinação da densidade aparente;

 Ensaio de expansão.

2.1.4.4 Método Superpave

_____________________________________________________________________________________________ trincamento por fadiga e por baixas temperaturas. Dentre estas características, foram designadas duas categorias: as propriedades de consenso e as de origem. As primeiras estão relacionadas com a angularidade do agregado graúdo e miúdo, partículas alongadas e achatadas e teor de argila.

Bernucci et al. (2008), diferenciam os métodos Marshall e Superpave citando dois aspectos incomum entre eles. A primeira se refere à forma de compactação, enquanto na dosagem Marshall realizada por impactos (golpes), na dosagem Superpave é realizada por amassamentos (giros). A segunda, diz respeito à forma de escolha da granulometria da mistura de agregados, na qual a metodologia Superpave incluiu conceitos de pontos de controle e zonas de restrição.

Marques (2004) disserta que a aplicação do sistema SUPERPAVE depende do volume de tráfego, onde foram desenvolvidos 3 níveis de projeto de misturas, sendo o primeiro para tráfego abaixo de 10 6_{, o segundo para tráfego entre 10} 6 _{e 10} 7 _{e o terceiro para tráfego acima de 10} 7_{. O}

autor observa que o procedimento utiliza critérios volumétricos para a definição da dosagem, assim como o Marshall, porém também não avalia as características resilientes da mistura.

2.1.4.5 Método Triaxial Smith

O método de dosagem Triaxial Smith desenvolvido por V. R. Smith, é o ensaio segundo o

Asphalt Institute (AI), que melhor correlaciona o confinamento quase que total que as laterais de

um maciço recebe na natureza, onde, em laboratório é aplicada uma pressão lateral nos corpos de prova e, posteriormente, são submetidos a pressões verticais (SENÇO, 2001). Ainda conforme com o autor, isso representa um avanço no aperfeiçoamento dos métodos de dimensionamento de misturas asfálticas.