Procedimento de Dosagem do MRAF

O processo de dosagem consiste em selecionar os materiais adequados e definir os teores de projeto para cada material que compõe o MRAF através de ensaios normatizados utilizados para tal finalidade. Vale (2003) e Reis (2005), realizaram também alguns procedimentos para definição do teor de fíler e de água, porém não foram considerados neste trabalho.

Vale (2003) utilizou o ensaio de determinação das características de cura do MRAF através de ensaios de coesão (NBR 14798/2002) para definir o teor de projeto de fíler. Nesta dissertação esse ensaio será utilizado somente para avaliar o tempo de cura do MRAF quando se utiliza agregados alternativos, sendo mantido o mesmo teor de fíler.

Reis (2005) utilizou a técnica do cone de consistência, explicada na norma do ensaio WTAT (NBR 14746/2001), com a finalidade de definir o teor de projeto de água a ser empregado na fabricação do MRAF. Porém, definir em projeto o teor de água a ser empregado pode ser arriscado, pois durante a execução do programa experimental proposto na dissertação ocorreram casos de variações do teor de água da ordem de 2%, em função das variações das condições climáticas.

Segundo Vale (2003), a definição do teor de projeto de ligante pode ser realizada de duas maneiras distintas. A primeira é baseada nas normas estabelecidas pela ISSA, procedimentos que também são abordados nas especificações do DNIT e pelas normas da ABNT. O segundo é realizado através de um procedimento definido como Marshall modificado. Esse procedimento consiste na determinação da estabilidade Marshall e da Fluência, similar ao aplicado em misturas a quente como o Concreto Asfáltico (CA). Assim como foi adotado por Reis (2005), Castro (2011) e Vasconcelos (2013), será adotado o procedimento da ISSA para definição do teor de projeto da mistura, pois esse é o processo mais utilizado e os resultados aqui obtidos poderão ser comparados com os obtidos nos trabalhos aqui citados.

Escolhida a metodologia de dosagem, o teor de projeto de ligante do MRAF é obtido a partir dos resultados do ensaio de WTAT (NBR 14746/2001) e da determinação de excesso de asfalto e adesão de areia pela máquina LWT (NBR 14841/2002). Apesar dos procedimentos dos ensaios de WTAT e LWT realizados existirem especificações nacionais, eles também são baseados nas normas americanas ISSA TB-100/1990 e ISSA TB-109/1990, respectivamente, fazendo com que os resultados obtidos aqui possam ser comparados com outros trabalhos internacionais que seguiram a mesma normativa.

Para a determinação do teor de ligante, são moldados corpos de prova com teores distintos (geralmente com uma variação de 0,5%) e os mesmos são submetidos aos dois ensaios. Os resultados obtidos desses ensaios são apresentados em um mesmo gráfico onde a interseção das duas curvas obtidas determina o teor de projeto a ser adotado. Pode-se observar que, na Figura 53, conforme indicado pela seta, pode-se observar que o teor de projeto é obtido para valores próximos de 11%.

Figura 52 Exemplo de definição do teor de projeto de ligante

Fonte: Autor (2014)

No ensaio de perda por abrasão úmida (WTAT), mede-se o desgaste de um corpo de prova de MRAF e define-se também o teor mínimo de ligante a ser adotado. Inicia-se o ensaio pesando o corpo de prova e em seguida o mantém imerso em água durante 1h. Finalizado esse período de imersão, submete-se a amostra ao desgaste através do equipamento designado para o procedimento durante 5 minutos. Finalizado o tempo de desgaste, lava-se o corpo de prova para retirar todo o material solto e novamente a amostra é levada à estufa a uma temperatura de 60 ºC até atingir peso constante.

O resultado do ensaio é obtido calculando a perda de peso sofrida pela amostra submetida ao desgaste. O DNIT (DNIT ES 035/2005) estabelece uma perda máxima de 538 g/m². No caso da amostra ficar imersa em água por seis dias, a tolerância de desgaste se eleva para 807 g/m². Sabe-se que amostras com teores de ligante mais elevados têm uma tendência a sofrer um desgaste menor, pois os agregados nesse caso estão melhor envolvidos, dificultando o seu desprendimento durante a realização do ensaio. A realização desse processo está ilustrada na Figura 53.

Figura 53 Realização do ensaio WTAT

a) amostra curada b) imersão em água c) realização do ensaio

d) lavagem da amostra e) secagem na estufa f) aspecto da amostra ensaiada Fonte: Castro (2011)

A realização do ensaio de adesão de areia pela máquina LWT permite aferir a exsudação do corpo de prova e determina o teor máximo de ligante a ser empregado no MRAF. O procedimento é divido em duas partes. Na primeira parte, a amostra de MRAF é submetida à um carregamento de 56 kg durante 1000 ciclos na máquina LWT. Em seguida, lava-se a amostra e leva-se à estufa novamente a 60 ºC até atingir peso constante. A segunda parte consiste em medir a adesão de areia à amostra que varia de acordo com a taxa de ligante empregada. Pesa-se cerca de 200 g de areia de granulometria conhecida (fração média fina) e aquece a mesma até a temperatura de 80 ºC. Em seguida, essa areia aquecida é colocada sobre a amostra submetida à primeira parte e a mesma é submetida a mais 100 ciclos de carregamento na máquina LWT.

Ao final do segundo ciclo, o corpo de prova é pesado novamente e a diferença de peso é determinada pela areia aderida. O DNIT (DNIT ES 035/2005) especifica uma adesão máxima de 538 g/m², indicando para esse nível o teor máximo de ligante a ser adotado. Amostras com teores de ligante mais elevados exsudam mais facilmente, facilitando uma maior quantidade de areia aderida. A realização desse processo está ilustrado na Figura 54.

Figura 54 Realização do ensaio de adesão de areia

a) amostras curadas b) realização dos 1000 ciclos c) amostra ensaiada (1ª parte)

d)realização 100 ciclos c/areia (2ª parte) e) amostras após adesão da areia Fonte: Castro (2011)

Definido o teor de ligante para o MRAF, a verificação da compatibilidade ligante- agregado é feita seguindo as diretrizes estabelecidas no ensaio de determinação da adesividade da mistura (NBR 14757/2001). Essa norma, baseada na norma americana ISSA TB-114/1990, determina a resistência à água do asfalto residual aderido ao agregado. A execução do procedimento consiste em submeter uma amostra curada de MRAF colocada em um béquer preenchido com 400 mL de água destilada em ebulição durante 3 minutos, conforme ilustrado na Figura 55. Em seguida, aguarda-se a secagem da amostra para posterior verificação da mesma.

O resultado desse ensaio é dado através de análise visual, verificando-se a área que se manteve recoberta pelo resíduo asfáltico. No caso de verificação de 90% ou mais de área recoberta, considera-se uma adesividade satisfatória. Já entre 75% e 90%, considera-se uma adesividade razoável e abaixo de 75% é considerada não satisfatória.

Figura 55 Ensaio de adesividade

Fonte: Vasconcelos (2013)

O teor de aditivo é calculado através do ensaio de determinação do tempo mínimo de misturação (NBR 14758/2001). Essa norma é baseada na norma americana ISSA TB- 113/1990 e consiste em aferir o tempo de ruptura da emulsão através da realização de uma mistura feita em laboratório. Para a realização desse ensaio, são necessários cerca de 300g de agregado. Confecciona-se uma amostra de MRAF, mantendo sua consistência fluida através de movimentos circulares a uma velocidade de aproximadamente 60RPM e com um cronômetro inicia-se a contagem do tempo do tempo de realização do ensaio.

Durante a execução do procedimento, o MRAF que inicialmente possui indicando o rompimento da emulsão, não sendo possível continuar misturando o material. A tendência é de que a mistura se consolide nesse momento, como está ilustrado na Figura 56. Quando ocorre esse fenômeno, significa que a emulsão rompeu, devendo ser registrado o tempo que decorreu do início da mistura até o momento da ruptura da emulsão. Esse tempo é definido como o tempo mínimo de misturação.

Figura 56 Aspecto do MRAF após realização do ensaio de tempo mínimo de misturação

Fonte: Castro (2011)

A NBR 14758/2001 estabelece um tempo mínimo de 120 segundos para que se inicie o processo de rompimento da emulsão. Caso o tempo aferido seja menor, o que deve ser

feito é acrescentar uma quantidade de aditivo à água de modo que se atinja o tempo de 120 segundos. Após conversas com alguns técnicos e especialistas da área de pavimentação, foi constatado que esse tempo de 120 segundos preconizado pela norma não é suficiente para garantir a fluidez desejada para espalhamento do MRAF no campo. Eles alegam que o ensaio é realizado em laboratório em condições de temperatura e umidade controladas, não representando a realidade de regiões de clima muito quente como no estado do Ceará.

Sabe-se que a elevação da temperatura provoca uma redução do tempo de ruptura da emulsão. Um tempo de misturação de 120 segundos em laboratório será reduzido quando a mistura for concebida sob condições de forte calor. O rompimento precoce da emulsão acarreta em prejuízos durante o processo de aplicação do MRAF.

Baseado nisso, técnicos e especialistas em MRAF, assim como Ceratti e Reis (2011), indicam que o tempo de misturação em laboratório deve estar compreendido entre 180 a 300 segundos, garantindo assim um tempo adequado para o rompimento da emulsão nas aplicações de campo. Com base no que foi citado anteriormente, o tempo considerado neste trabalho foi de 240 segundos.