Figura 2.2: Classificação das misturas asfálticas em função da graduação dos agregados (USACE, 2000)
A figura 2.3 apresenta exemplos de graduações dos agregados de misturas densas, abertas e descontínuas, a curva de cada mistura corresponde ao centro de cada faixa especificada por alguns órgãos.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,010 0,100 1,000 10,000 100,000
Diâmetro dos grãos (mm)
Po rc en ta ge m q ue pa ss a (% ) CBUQ FAIXA " C" AAUQ FAIXA " C" SMA Padrão DMN=12,5mm SMA Convencional LARGE ST ONE POROSA
Base Tratada Com Asfalto
Figura 2.3: Exemplos de graduações de Agregados representativas de Misturas Asfálticas de vários tipos.
• Propriedades Volumétricas
As propriedades volumétricas das misturas asfálticas são de grande relevância, quando da elaboração das dosagens. Na década de 1940, Marshall propôs a incorporação conceitual de volume de vazios e de grau de saturação dos vazios da mistura por asfalto (relação betume- vazios). Atualmente, as propriedades volumétricas das misturas asfálticas foram subdivididas e passaram a ser classificadas como parâmetros volumétricos primários e secundários (COREE, 1999).
• Parâmetros Volumétricos Primários
Os parâmetros volumétricos primários estão relacionados diretamente com os volumes relativos dos componentes individuais das misturas:
Var: Volume de ar;
Vag: Volume de agregados;
Vb: Volume de asfalto.
Com a absorção de asfalto pelo agregado, as cavidades porosas do agregado (espaço poroso) e o asfalto absorvido passam a compartilhar um mesmo espaço, ou seja, a soma dos
volumes (Vb + Vag) são maiores que os seus volumes combinados (Vb + ag). Isso gera uma
subdivisão dos parâmetros primários em:
Vbef: Volume de asfalto efetivo, volume de asfalto não absorvido pelo agregado;
Vba: Volume de asfalto absorvido, volume de asfalto absorvido pelos poros do agregado;
Vap: Volume aparente do agregado, volume do agregado que inclui o volume dos poros
permeáveis à água e o volume dos poros permeáveis ao asfalto;
Vef: Volume efetivo do agregado, volume do agregado que inclui o volume dos poros
permeáveis à água sem o asfalto;
Vr: Volume real do agregado, apenas o volume sólido do agregado, não incluindo o volume
dos poros permeáveis à água ou ao asfalto.
• Parâmetros Volumétricos Secundários
Os parâmetros volumétricos secundários (ou propriedades volumétricas das misturas), o Vv,
VAM e RBV, são obtidos com base nos parâmetros volumétricos primários.
Vv: Volume de vazios, é o volume de ar (Var) existente entre as partículas do agregado
envoltas pelo filme de asfalto, expresso como uma porcentagem do volume total da mistura compactada;
VAM: Vazios do agregado mineral, é a soma do volume de vazios (Vv) e do volume de
asfalto efetivo (Vbe), expresso como uma porcentagem do volume total da mistura
compactada;
RBV: Relação betume-vazios, é o grau de preenchimento do VAM por asfalto, expresso em percentagem.
Segundo Kandhal et al (1998), o VAM obtido para misturas densas dosadas pelo método Marshall é o mínimo requisitado pelo Superpave. A especificação de VAM mínimo visa garantir a durabilidade da mistura, através de uma quantidade mínima de asfalto na mesma. No entanto, a durabilidade de misturas asfálticas está estreitamente ligada à espessura da película de ligante asfáltico que recobre o agregado. Sendo assim, o VAM mínimo deveria ser baseado na espessura de película de asfalto que recobre os agregados, pois a espessura varia de acordo com a graduação da mistura.
Segundo Roberts et al (1991) a espessura de ligante asfáltico pode ser determinada da seguinte forma:
TF = Vbef x 1000 (2.1) AS x Ma
Onde:
TF : Espessura do filme de ligante asfáltico(μm)
Vbef: Volume efetivo de ligante asfaltico (cm³);
AS : Área superficial de agregado (m²/Kg); Ma : Massa do agregado na mistura (g);
O RBV é definido como sendo a porcentagem de VAM que contém asfalto. O RBV afeta a durabilidade e a flexibilidade do revestimento asfáltico e, portanto, as misturas asfálticas devem se enquadrar numa faixa de RBV para a garantia de uma quantidade suficiente de asfalto que assegure uma adequada película de asfalto recobrindo as partículas de agregado, de forma a evitar o envelhecimento e endurecimento, mas sem excesso, pois ligante demais também é prejudicial a mistura, além de aumentar o custo.
Geralmente o valor ótimo de RBV é atingido quando a mistura se enquadra nos valores de VAM especificados em função do diâmetro máximo nominal. Misturas com RBV menor que 65% podem levar ao endurecimento prematuro ou excessivo de misturas asfálticas projetadas para rodovias com volume de tráfego médio a alto, causando trincas por fadiga e desgaste do revestimento asfáltico. Já misturas com RBV maior que 85% são propensas à exsudação, corrugação e deformação permanente.
Uma partícula de agregado possui vazios superficiais e vazios internos, assim como as misturas asfálticas, definindo-se a densidade aparente do agregado ρap, como a razão entre a
massa seca do agregado, Ma, pelo seu volume aparente, conforme equação 2.2. O volume
aparente da partícula de agregado, Vap, inclui o volume dos vazios superficiais permeáveis à
água e ao asfalto, assim como os vazios internos (vazios impermeáveis).
ρap = Ma (2.2)
Para a mistura asfáltica, a densidade aparente da mistura, Da é a massa da mistura, Mt,
dividida por seu volume aparente, como apresentado na equação 2.3:
Da = Mt (2.3)
Vap
A densidade real do agregado, ρr, corresponde à razão entre a massa seca da partícula, Ma,
pelo seu volume real (Equação 2.4). O volume real Vr, inclui os vazios impermeáveis
somente, ou seja, não inclui o volume de qualquer poro ou capilar que se encontre preenchido com água após 24 horas de imersão (vazios permeáveis), por definição.
ρr = Ma (2.4)
Vr
A densidade máxima teórica da mistura, DMT é a razão entre a massa total da mistura, Mt, que compreende a soma das massas do asfalto e do agregado utilizados na mistura pelo volume dos sólidos, Vs, que corresponde ao volume do agregado mais o volume do asfalto na
mistura. O volume dos sólidos é calculado utilizando as densidades dos constituintes da mistura.
DMT = Mt (2.5)
Vs
A densidade efetiva do agregado, ρef, é a razão entre a massa seca do agregado, Ma, pelo seu
volume efetivo, como mostra a Equação 2.6. O volume efetivo da partícula do agregado, Vef,
inclui o volume dos vazios superficiais permeáveis à água mas não asfalto, assim como os vazios internos (vazios impermeáveis).
ρef = Ma (2.6)
Vef
A DMM, que é a razão dimensional entre a massa total da mistura, Mt, que compreende a soma das massas do asfalto e do agregado utilizadas na mistura, pelo volume dos sólidos efetivo, Vsef, que corresponde ao volume efetivo do agregado mais o volume do asfalto na
mistura.
DMM = Mt (2.7)
2.1.1.1 Misturas Densas e Contínuas
Estas Misturas têm como características apresentar baixos valores de volume de vazios (em torno de 4%) e uma distribuição contendo todas as frações de agregados em sua curva de distribuição granulométrica sem mudanças de curvatura.
O Departamento Nacional de Infra-Estrutura de transportes (DNIT) adota basicamente dois tipos de misturas densas e contínua a quente, denominadas de Concreto Betuminoso Usinado a Quente (CBUQ) e Areia Asfaltica Usinada a Quente (AAUQ). A tabela (2.1) apresenta as faixas granulométricas do CBUQ. ESP-313/97 – DNER, CBUQ ESP-031/2006 – DNIT, que substituiu a anterior e AAUQ.
Tabela 2.1 Faixas do DNER/DNIT para CBUQ, e para AAUQ