Materiais e ensaios de caracterização empregados

3.2.1.1. Agregados

Os agregados empregados nesta pesquisa foram 2 agregados minerais, de pedreiras distintas, e o agregado siderúrgico (AS), todos oriundos da Região Metropolitana de Fortaleza (RMF). Quanto à origem da rocha, o agregado 1 trata-se de um gnaisse, enquanto o agregado 2 trata-se de um fonolito. Os agregados minerais utilizados nessa pesquisa são frequentemente utilizados em obras rodoviárias. Sobre o uso do AS, no estado do Ceará, alguns estudos, relatados anteriormente no Capítulo 2, já comprovaram o seu uso na área da pavimentação, entre eles: Parente et al. (2003), Castelo Branco (2004), Santos Neto (2007), Loiola (2009), Pereira (2010) e Cavalcante, Pereira e Barroso (2011).

A Figura 36 ilustra os agregados minerais empregados nesta pesquisa e a Figura 37 ilustra o agregado siderúrgico. A Figura 38 mostra a localização das pedreiras, além da localização da empresa fornecedora do agregado siderúrgico.

Figura 36 – Agregados minerais utilizados na pesquisa.

(a) agregado 1; (b) agregado 2.

Figura 37 – Agregado mineral utilizado na pesquisa.

Fonte: Silva Filho (2013).

Figura 38 – Ilustração da localização dos agregados investigados.

Fonte: Google com adaptações do autor (2013).

Os agregados minerais e siderúrgico foram submetidos aos seguintes ensaios de caracterização: granulometria, abrasão Los Angeles, índice de forma, absorção, densidade, durabilidade e adesividade. Os ensaios foram realizados conforme as normas do DNIT, para verificar se os mesmos podem ser empregados em pavimentação. Além dos ensaios citados foi realizado no agregado siderúrgico o ensaio de avaliação do potencial de expansão de escória de aciaria, conforme o método de ensaio DNIT 113/2009 ME.

A análise granulométrica dos agregados obedeceu ao disposto no método de ensaio DNER-ME 083/98: “Agregados, análise granulométrica” que estabelece o procedimento para a análise dos agregados graúdos e miúdos por peneiramento. A partir desse ensaio, determina-se a curva granulométrica da amostra de agregado, observando

a porcentagem retida em cada peneira. Outros ensaios como abrasão Los Angeles, índice de forma e durabilidade utilizam o resultado da análise granulométrica. A Figura 39 ilustra o equipamento empregado no ensaio de análise granulométrica de agregado e o aspecto da amostra após o peneiramento.

Figura 39 – Análise Granulométrica.

(a) peneirador mecânico; (b) aspecto do agregado após peneiramento.

Fonte: do autor (2013).

O ensaio de desgaste dos agregados foi avaliado através do método de ensaio DNER-ME 035/98: “Agregados – Determinação da abrasão Los Angeles” que determina o desgaste sofrido pelo material quando colocado no equipamento Los Angeles, juntamente com uma carga abrasiva (esferas de aço), submetido a um número de revoluções deste equipamento à velocidade de 30rpm a 33rpm. O desgaste é convencionalmente expresso pela porcentagem, em peso, do material que passa, após o ensaio, pela peneira de malha 1,7mm (ABNT nº 12). A Figura 40 apresenta o equipamento do ensaio de abrasão Los Angeles.

Figura 40 – Equipamento empregado no ensaio de Abrasão Los Angeles.

A forma das partículas dos agregados foi determinada pelo ensaio de índice de forma, conforme estabelece o método de ensaio DNER-ME 086/94: “Agregados – Determinação do índice de forma”. Através desse ensaio pode-se verificar a cubicidade do agregado, característica essa ideal para a pavimentação, ou seja, quanto mais cúbico o agregado melhor, pois ocorre melhor intertravamento entre os grãos. Conforme descrito no método DNER-ME 086/94, o índice de forma (f) varia de 0,0 a 1,0, sendo o agregado considerado de ótima cubicidade quando f = 1,0 e lamelar quando f = 0,0. É adotado o limite mínimo de f = 0,5 para aceitação de agregados quanto à forma. A Figura 41 ilustra o equipamento usado para realização do ensaio de índice de forma.

Figura 41 – Equipamentos empregados no ensaio de índice de forma.

Fonte: do autor (2013).

O ensaio de absorção e densidade dos agregados obedeceu ao método de ensaio DNER-ME 081/99. A porosidade de um agregado está relacionada à quantidade de água que o mesmo absorve quando imerso. Um agregado poroso irá também absorver mais ligante asfáltico, devendo ser considerada uma quantidade adicional de ligante para compensar esse consumo. A absorção é a relação entre a massa de água absorvida pelo agregado graúdo após 24 horas de imersão à temperatura ambiente e a massa inicial de material seco, sendo determinada para permitir o cálculo das massas específicas, real e aparente, do agregado (BERNUCCI et al. 2010). A Figura 42 ilustra o ensaio de absorção e densidade sendo realizado.

Figura 42 – Ilustração do ensaio de absorção e densidade.

Fonte: do autor (2013).

A durabilidade do agregado se dá pela imersão do mesmo em uma solução durante 5 ciclos de molhagem (16 a 18 horas) e secagem (em estufa), conforme o método DNER-ME 089/94: “Agregados – Avaliação da durabilidade pelo emprego de solução de sulfato de sódio ou de magnésio”. Este método fixa o modo pelo qual se determina a resistência à desintegração dos agregados sujeitos à ação do tempo, pelo ataque de soluções saturadas de sulfato de sódio ou de magnésio. A Figura 43 apresenta algumas etapas do ensaio de durabilidade.

Figura 43 – Ensaio de durabilidade.

Fonte: do autor (2013).

A adesividade do agregado ao ligante foi determinada através do método de ensaio DNER-ME 078/94: “Agregados – Adesividade a ligante betuminoso”. Conforme o método de ensaio, a adesividade do agregado ao material betuminoso é a propriedade que tem o agregado de ser aderido pelo material betuminoso. Essa adesão é verificada caso não haja deslocamento da película betuminosa que recobre o agregado, quando a

mistura agregado-ligante é submetida a uma temperatura de 40oC, à ação de água destilada, durante 72 horas. A adesividade é considerada satisfatória quando não houver nenhum descolamento de ligante e não satisfatória quando houver total ou parcial descolamento da película betuminosa nesse mesmo tempo. No estado do Ceará, em serviços de misturas asfálticas com uso de CAP, geralmente os ensaios apresentam resultados insatisfatórios, sendo necessário um melhorador de adesividade ou dope. Já as emulsões catiônicas apresentam boa adesividade com agregados eletronegativos (granito, gnaisse, quartzito, arenito, etc.) e eletropositivos (basalto, diabásio, calcáreo, etc). A Figura 44 ilustra o ensaio de adesividade ao ligante.

Figura 44 – Ensaio de adesividade ao ligante.

Fonte: do autor (2013).

Além dos ensaios tradicionais de caracterização dos agregados, foi realizado com o agregado siderúrgico o ensaio para determinação do seu potencial de expansão, conforme consta em DNIT-ME 113/2009 – ME: “Pavimentação rodoviária – Agregado Artificial – Avaliação do potencial de expansão de escória de aciaria – Método de Ensaio”. Esse método determina o potencial de expansão da escória de aciaria, quando compactada e testada em laboratório. Atualmente a expansão da escória é uma grande preocupação para o seu emprego em pavimentação, sendo necessária uma cura adequada do agregado. A Figura 45 apresenta alguns detalhes do ensaio de expansão da escória sendo realizado.

Figura 45 – Ensaio de expansão da escória de aciaria.

Fonte: do autor (2013).

Verificou-se com a realização dos ensaios de caracterização, a serem apresentados no próximo Capítulo 4, que todos os agregados envolvidos no presente estudo atendiam aos parâmetros para uso em pavimentação, e em especial, para uso em tratamentos superficiais por penetração.

3.2.1.2. Emulsão Asfáltica

Foram empregadas nesta pesquisa as emulsões asfálticas catiônicas do tipo RR-2C, por ser a emulsão mais usada nas construções dos TSPs, e a emulsão modificada por polímero SBS, RR2C-E como ligante alternativo. A emulsão asfáltica, em substituição ao CAP e ao asfalto diluído, já vem sendo empregado em serviços de TSP há várias décadas por suas amplas vantagens em comparação aos outros dois tipos de ligantes. Segundo Loiola (2009), a emulsão asfáltica tem se tornado uma excelente alternativa para a pavimentação urbana e rural, pelas suas características de manuseio à temperatura ambiente.

Ambas as emulsões foram fornecidas pela empresa cearense Asfaltos Nordeste, localizada a 21km da capital cearense. A Figura 46 apresenta alguns detalhes da coleta e a empresa fornecedora da emulsão asfáltica.

Figura 46 – Coleta da emulsão e vista da empresa.

Fonte: Pereira (2010).

As emulsões asfálticas foram submetidas aos seguintes ensaios de caracterização:

 ABNT IBP P-MB-167-71 (1971): Determinação da ductilidade de materiais betuminosos;

 ABNT IBP MB-164-72 (1972): Determinação do ponto de amolecimento em materiais betuminosos;

 ABNT NBR 14376 (1999): Emulsões asfálticas – determinação do resíduo por evaporação – método expedito;

 ABNT NBR 14393 (1999): Emulsões asfálticas – determinação da peneiração;

 DNER-ME 003/99 (1999): Material betuminoso – determinação da penetração;

 DNER-ME 382/99 (1999): Determinação da recuperação elástica de materiais asfálticos modificados por polímeros, pelo método do ductilômetro;

 ABNT NBR 6567 (2000): Emulsões asfálticas – determinação da carga de partícula;

 ABNT-NBR 14491 (2000): Emulsões asfálticas – determinação da viscosidade Saybolt Furol;

 DNER-ME 006/2000 (2000): Emulsões asfálticas – determinação da sedimentação.

Após a fase de caracterização, verificou-se que as emulsões asfálticas estudadas atendiam aos valores especificados em norma.