ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE CONCRETOS BETUMINOSOS Ã QUENTE, FABRICADOS COM AGREGADOS GRAÚDOS CONVENCIONAIS E NÃO CONVENCIONAIS, QUANDO UTILIZADO O ENSAIO DE ESTABILIDADE MARSHALL.
NAIS E NÃO CONVENCIONAIS, QUANDO UTILIZADO O ENSAIO DE ES TABILIDADE MARSHALL.
DISSERTAÇÃO APRESENTADA AO CURSO DE MESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL DA UNI_ VERSIDADE FEDERAL DA PARAlBA, EM CUM PRIMENTO ÃS EXIGÊNCIAS PARA OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE.
ÃREA DE CONCENTRAÇÃO: GEOTECNIA
ORIENTADOR : HEBER CARLOS FERREIRA
CÕ-ORIENTADOR : FRANCISCO BARBOSA DE LUCENA
CAMPINA GRANDE A b r i l
- PARAÍBA
ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE CONCRETOS BETUMINO SOS A QUENTE, FABRICADOS COM AGREGADOS GRAÚDOS CONVENCIO-NAIS E NÃO CONVENCIOCONVENCIO-NAIS, QUANDO UTILIZADO O ENSAIO DE ESTABILIDADE MARSHALL.
FRANCISCO EDMAR BRASILEIRO
DISSERTAÇÃO APROVADA EM: 19 de a b r i l de 1983
HEBER CARLOS F E R R E I R A ORIENTADOR
FRANCISCO BARBOSA DE LUCENA CO-ORIENTADOR
GUNTER E . BAUER EXAMINADOR
RAIMUNDO LEIDIMAR BEZERRA EXAMINADOR
CAMPINA GRANDE-PARAÍBA A B R I L - 19 83
i
A G R A D E C I M E N T O S
Ao Dr. Heber C a r l o s F e r r e i r a , â orientação, confiança e estímulo, e sugestões ã p e s q u i s a .
Ao M e s t r e F r a n c i s c o Barbosa de Lucena, p e l o s ensinamen t o s e c o n s t a n t e a p o i o , t o r n a n d o possível a realização des t e t r a b a l h o .
Ao Departamento de E n g e n h a r i a C i v i l da U n i v e r s i d a d e Fede r a l da Paraíba, na pessoa do P r o f e s s o r A d e m i l s o n Montes F e r r e i r a , p e l o a p o i o p r e s t a d o .
Aos l a b o r a t o r i s t a s R u i P e r e i r a de O l i v e i r a , H e r m e n e g i l d o de Sousa e F r a n c i s c o de A s s i s e a u x i l i a r e s de l a b o r a -tório p e l a d e d i c a d a colaboração.
Aos P r o f e s s o r e s da área de g e o t e c n i a que c o n t r i b u i r a m c e m sugestões, i n c e n t i v o e s o l i d a r i e d a d e nos momentos mais necessários.
Ao d a t i l o g r a f o Washington F r a n k l i n P e d r e i r a da S i l v a , pe l a dedicação e p r e s t e z a .
A t o d o s os c o l e g a s e funcionários que d i r e t a ou i n d i r e t a mente, c o n t r i b u i r a m na execução d e s t e t r a b a l h o .
R E S U M O
E s t a dissertação e s t u d a o comportamento dos c o n c r e t o s b e t u m i n o s o s ã q u e n t e , f a b r i c a d o s com os agregados graú-dos c o n v e n c i o n a i s e não c o n v e n c i o n a i s quando s u b m e t i d o ao e n s a i o de e s t a b i l i d a d e M a r s h a l l . Duas m i s t u r a s de a g r e g a dos f o r a m u s a d a s , de g r a n u l o m e t r i a s contínua e descontínua, p a r a verificação da influência dessas g r a n u l o m e t r i a s , nos d i v e r s o s parâmetros o b t i d o s do e n s a i o M a r s h a l l . As m i s t u r a s de agregados f o r a m compostos de t a l maneira a a p r e s e n t a r e m as mesmas g r a n u l o m e t r i a s p a r a t o d o s os agregados usados.
Os agregados graúdos u t i l i z a d o s foram os s e g u i n t e s : a) agregado graúdo granítico denominado de agregado graúdo c o n v e n c i o n a l p o r s e r de uso comum na região e apre s e n t a características de aceitação em obras de c o n c r e t o be t u m i n o s o ;
b) Agregados graúdos p r o v e n i e n t e s de b r i t a g e m de con creções lateríticas, r o c h a s calcáreas e s e i x o s , p o r não se rem de uso comum na região e apresentarem algumas c a r a c t e -rísticas não comuns ao agregado graúdo c o n v e n c i o n a l .
Os r e s u l t a d o s o b t i d o s , permitem c o n c l u i r que o compor tamento das m i s t u r a s usando os agregados graúdos c o n v e n c i o
-n al e não c o n v e n c i o n a i s f o i idêntico. I s t o i n d i c a que há
p o s s i b i l i d a d e de utilização de agregados graúdos não conven c i o n a i s em c o n c r e t o s b e t u m i n o s o s ã q u e n t e .
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A B S T R A C T
T h i s t h e s i s s t u d i e s t h e b e h a v i o u r o f h o t b i t u m i n o u s c o n c r e t e made w i t h c o n v e n t i o n a l and m a r g i n a l c o u r s e a g g r e g a t e s when t e s t e d w i t h t h e M a r s h a l l s t a b i l i t y t e s t . Two m i x t u r e s were used h a v i n g continous and d i s c o n t i n o u s g r a n u l o m e t r i c c u r v e s i n o r d e r t o e v a l u a t e t h e i n f l u e n c i e o f t h e g r a i n s i z e d i s t r i b u t i o n on t h e d i f f e r e n t parameters o b t a i n e d f r o m t h e M a r s h a l l t e s t . The d i f f e r e n t m i x t u r e s were combined i n such a way t h a t t h e y p r e s e n t t h e same
g r a i n s i z e d i s t r i b u t i o n c u r v e s f o r a l l t h e aggregates used. The c o a r s e a g g r e g a t e s used were t h e f o l l o w i n g : i ) g r a n i t i c c o a r s e a g g r e g a t e o f t e n named as conventional coarse a g g r e g a t e due t o i t s comnon use and i t s comnon use i n b i t u m i n o u s c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n , i i ) Coarse a g g r e g a t e s
f r o m c r u s h e d l a t e r i t i c c o n c r e t i o n s , l i m e s t o n e and pebbles, g e n e r a l n o t c o n s i d e r e d c o n v e n t i o n a l a g g r e g a t e s due t o i t s s c a r c e use i n o u r r e g i o n and some o f i t s c a r a c t e r i s t i c s which a r e d i f f e r e n t f r o m t h o s e o f c o n v e n t i o n a l m a t e r i a l .
The r e s u l t s o b t a i n e d a l l o w t o c o n c l u d e t h a t t h e b e h a v i o u r o f t h e m i x t u r e s u s i n g c o n v e n t i o n a l and non c o n v e n t i o n a l a g g r e g a t e s were s i m i l a r . This i n d i c a t e s t h a t i t i s t h e r e f o r e p o s s i b l e t o use t h e non c o n v e n t i o n a l aggregates i n h o t b i t u m i n o u s m i x t u r e s .
I N D I C E
CAPITULO I CAPITULO I I CAPITULO I I I CAPITULO IV pagina INTRODUÇÃO 1 OBJETIVO DA PESQUISA 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 4 3.1 INTRODUÇÃO 4 3.2 UTILIZAÇÃO DE AGREGADOS GRAÚDOS CONVENCIONAIS NA FABRICAÇÃO DE CONCRE
TOS BETUMINOSOS Ã QUENTE 4 3.2.1 Generalidades 4 3.2.1.1 Parâmetros de influência dos
agregados graúdos convencio nais no comportamento dos concretos betuminosos â
quente 5 3.2.1.2 Especificações para
agrega-dos graúagrega-dos convencionais na fabricação de concretos b e t u
minosos â quente 7 3.3 UTILIZAÇÃO DE AGREGADOS GRAÚDOS NÃO
CONVENCIONAIS NA FABRICAÇÃO DE CON
CRETOS BETUMINOSOS Ã QUENTE 9 3.3.1 Generalidades
9-3.3.1.1 Parâmetros de influência dos agregados graúdos não con v e n c i o n a i s , na fabricação dos
concretos betuminosos á quente. 10
MATERIAIS E MÉTODOS 16 4.1 ESCOLHA DOS MATERIAIS 16
V página 4.1.1 Agregados Graúdos 16 4.1.2 Agregado Miúdo 16 4.1.3 M a t e r i a l de Enchimento - F i l l e r . 16 4.1.4 Cimento Asfáltico 18 4.2 CARACTERÍSTICAS DOS AGREGADOS GRAU
DOS, UTILIZADOS NA PESQUISA 18 4.3 COLETA E PREPARAÇÃO DOS MATERIAIS UTI
LIZADOS NA PESQUISA 18 4.3.1 Agregado Graúdo Granítico... 18
4.3.2 Rochas Calcãreas 20 4.3.3 Concreções Lateríticas 21 4.3.4 Seixos 22 4.3.5 A r e i a 22 4.3.6 Cimento Asfáltico 23 4.3.7 F i l l e r 23 4.4 PREPARAÇÃO DOS MATERIAIS UTILIZADOS
NA PESQUISA 23 4.5 MISTURAS DE AGREGADOS UTILIZADAS NA
PESQUISA 26 4.5.1 M i s t u r a de Agregados de Gra
nulometria Descontínua 26 4.5.2 M i s t u r a de Agregados de Gra
n u l o m e t r i a Contínua 27 4.6 ESCOLHA DOS TEORES DE LIGANTE
ADO-TADOS PARA AS MISTURAS BETUMINOSAS. 2 8
4.7 MÉTODOS DE ENSAIOS 28 4.7.1 Introdução 28 4.7.2 Análise granulométrica de
página 4.7.3 Densidade e absorção de agre
gado graúdo 29 4.7.4 Densidade r e a l de agregado miú
do 29 4.7.5 Densidade r e a l do f i l l e r . . . . 29
4.7.6 Desgaste do agregado por abra
são 30 4.7.7 Índice de forma do agregado. 30
4.7.8 Adesividade do agregado grau
do a l i g a n t e betuminoso 30 4 «7.9 E q u i v a l e n t e de areia . • 30 4.7.10 L i m i t e de l i q u i d e z 31 4.7.11 L i m i t e de p l a s t i c i d a d e 31 4.7.12 Penetração de m a t e r i a i s betu 31 mmosos •->x 4.7.13 Viscosidade Saybolt - F u r o l de m a t e r i a i s betuminosos.... 31 4.7.14 Densidade de m a t e r i a i s betu minosos 31 4.7.15 Densidade aparente de corpo
de prova de m i s t u r a betumino
sa 31 4.7.16 Ensaio M a r s h a l l para mistu
ras betuminosas 32 CAPITULO V - APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS. 3 9
v i i página 5.2 ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO 39 5.2.1 Análise granulomêtrica 39 5.2.2 Densidade r e a l de agregado graüdo 40 5.2.2.2 Densidade aparente de agre
gado graüdo 41 5.2.2.3 Absorção de agregado graúdo 41
5.2.3 Densidade r e a l de agregado
miúdo 41 5.2.4 Massa e s p e c i f i c a de mate
r i a l de enchimento-filler .... 42 5.2.5 Desgaste do agregado per
abrasão 42 5.2.6 Índice de forma 43
5.2.7 Adesividade de agregado grau
do a l i g a n t e betuminoso.... 43
5.2.8 E q u i v a l e n t e de a r e i a . 44 5.2.9 L i m i t e s de liquidez e p l a s t i c i
-dade 44 5.2.10 Penetração de materiais betu
minosos 44' 5.2.11 Viscosidade Saybolt-Furol de m a t e r i a i s betuminosos 44 5.3 ENSAIO MARSHALL 46 5.3.1 Ensaio M a r s h a l l para m i s t u r a betuminosa, u t i l i z a n d o a m i s t u r a de agregados de g r a n u l o m e t r i a descontínua. 46 5.3.1.1 Porcentagem de vazios da
5.3.1.2 Relação betume/vazios 49 5.3.1.3 E s t a b i l i d a d e 50 5.3.1.4 Fluência 54 5.3.1.5 Vazios do agregado m i n e r a l . . . . 56 5.3.2 Ensaio M a r s h a l l para m i s t u r a betuminosa, u t i l i z a n d o a mis_ t u r a de agregados de g r a n u l o -m e t r i a contínua 58 5.3.2.1 Porcentagem de vazios da m i s t u r a betuminosa 58 5.3.2.2 Relação betume/vazios 60 5.3.2.3 E s t a b i l i d a d e 61 5.3.2.4 Fluência 6 4 5.3.2.5 Vazios do agregado m i n e r a l . . . . 66 CAPITULO V I - CONCLUSÕES 7 1
CAPÍTULO V I I - SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS 73
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 75
APÊNDICE 1 81
CAPITULO I
INTRODUÇÃO
A simples adoção em algumas regiões, de especificações para m a t e r i a i s , tornadas válidas em regiões de determinadas características geológicas, têm levado a rejeição de o u t r o s m a t e r i a i s , que sem ou com algum beneficiamento, poderiam apre sentar o mesmo, ou até melhor comportamento em serviço, com as vantagens i n e r e n t e s Ss f a c i l i d a d e s de t r a n s p o r t e , obten ção e economia de produção. A l e r t a d o s por estes f a t o s e por algumas boas experiências com alguns desses m a t e r i a i s não convencionais, ê que órgãos governamentais e pesquisadores de todo o mundo têm envidado consideráveis esforços em pesqui sas que visem a utilização desses m a t e r i a i s . Dentre os mate r i a i s não convencionais que vem merecendo atenção e s p e c i a l dos e s t u d i o s o s , p e l a grande quantidade empregada na execu-ção de obras rodoviárias, merecem destaque, os * agregados graúdos não convencionais e o emprego desses agregados, na fabricação de concretos betuminosos.
(*) agregados graúdos não convencionais aqui denominados , são os agregados c u j a s propriedades físicas ou mecâni-cas não s a t i s f a z e m i n t e g r a l m e n t e os r e q u i s i t o s e x i g i d o s pelas especificações para determinados t i p o s de s e r v i ços, ou mesmo não s e r de uso comum, em algumas regiões.
Algumas experiências mundiais jã foram f e i t a s no sen t i d o , um t a n t o quanto ainda desordenadas, movidas na maioria dos casos, p e l a imperiosa necessidade de redução do cus t o das obras. Muito ainda terã que ser f e i t o numa constan-te t e n t a t i v a de e n c o n t r a r soluções c r i t e r i o s a s que permitam a utilização dos agregados graúdos não convencionais em obras de engenharia rodoviária, dentro de padrões técnicos, perfeitamente adequados, no que acarretará em grandes bene fícios econômicos para países dotados de extensas regiões desprovidas de agregados graúdos convencionais.
CAPÍTULO I I
OBJETIVO DA PESQUISA
O presente t r a b a l h o têm como o b j e t i v o , um estudo compa r a t i v o de comportamento dos concretos betuminosos â quen-t e , f a b r i c a d o s com agregados graúdos convencional e não con v e n c i o n a i s , quando submetidos ao ensaio de e s t a b i l i d a d e M a r s h a l l .
A análise comparativa, será f e i t a com base em duas misturas de agregados propostas, de g r a n u l o m e t r i a s descontí nua e contínua, e será r e f e r i d a aos r e s u l t a d o s obtidos para porcentagem de v a z i o s , relação betume v a z i o s , fluência, es t a b i l i d a d e e v a z i o s do agregado m i n e r a l , e s t a b e l e c i d o s pe l a s especificações b r a s i l e i r a s , para aceitação de concretos betuminosos â quente, quando adotado o ensaio M a r s h a l l .
Com a verificação dessas proposições, pretende-se acres centar ao desenvolvimento dos estudos de a l t e r n a t i v a s de uso dos agregados graúdos não convencionais na fabricação de concretos betuminosos â quente, uma p a r c e l a de c o n t r i b u i ção, que possa efetivamente l e v a r ao aprimoramento dos e s t u dos em desenvolvimento.
A presente revisão bibliográfica r e f e r e - s e aos tõpi_ cos diretamente relacionados com os o b j e t i v o s da pesquisa, que prevê um estudo comparativo do comportamento de um con c r e t o betuminoso â quente, quando f a b r i c a d o com agregados graúdos convencionais e não convencionais.
Para c l a r e z a de apresentação, e s t a revisão b i b l i o -gráfica abordará os seguintes tópicos:
- Utilização de agregados graúdos convencionais na fabricação de concretos betuminosos ã quente;
- Utilização de agregados graúdos não convencionais na fabricação de concretos betuminosos â quente.
3.2 UTILIZAÇÃO DE AGREGADOS GRAÚDOS CONVENCIONAIS NA FABRICAÇÃO DE CONCRETOS BETUMINOSOS Ã QUENTE.
3.2.1 Generalidades
A evolução dos estudos f e i t o s em laboratório e a l g u mas observações experimentais em campo, têm comprovado o bom desempenho dos revestimentos betuminosos executados com agregados graúdos convencionais. A p a r t i r desses resultados, alguns parâmetros de influência foram d e f i n i d o s , ensaios foram normalizados e especificações de serviços foram c r i a das, para uma melhor orientação ao engenheiro, na a p l i c a
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çao desses m a t e r i a i s .
A s e g u i r apresentar-se-ã, alguns desses parâmetros de um ensaio normalizado e a c e i t o por diversos órgãos, que é o ensaio M a r s h a l l , como também algumas especificações de ser viços o b t i d o s â p a r t i r dos r e s u l t a d o s deste ensaio, e por comprovação nas observações de campo.
3.2.1.1 Parâmetros de influência dos agregados graú-dos convencionais no comportamento graú-dos concretos betumino-sos â quente.
A resistência i n t e r n a da e s t r u t u r a dos concretos b e t u minosos ê determinada em sua grande p a r t e , pelos parâmetros :
forma, t e x t u r a , quantidade, t i p o e g r a n u l o m e t r i a do agrega do u t i l i z a d o . Com relação a forma e t e x t u r a do agregado, sa be-se que agregados com formas cúbicas bem d e f i n i d o s e t e x t u r a rugosa, aumentam a e s t a b i l i d a d e das m i s t u r a s betumino-sas e melhoram sua homogeneidade. O contrário se v e r i f i c a , quando da utilização de agregados com faces p o l i d a s e f o r mas arredondadas. Ainda com relação âs formas arredondadas e faces p o l i d a s , M a r t i n e Wallace (1952) atribuem a queda de e s t a b i l i d a d e provocada pela utilização desses agregados na m i s t u r a , a não resistência ao movimento, provocada p e l o deslizamento das partículas e n t r e sí. Experiências de l a b o -ratório, r e a l i z a d a s p e l o RRL (1962), com a utilização de agregados miúdos de t e x t u r a l i s a e forma arredondada i n d i -caram haver um acréscimo acentuado na e s t a b i l i d a d e da mis_ t u r a a r e i a / f i l l e r / b e t u m e , quando a fração a r e i a dessa mis
t u r a , é substituída por agregados miúdos oriundos da b r i t a gem de rochas, estendendo este c o n c e i t o ao agregado graúdo. Birman (1969), destaca que, nas obras executadas p e l o DER-GB e pela SURSAN, nunca f o i u t i l i z a d a a r e i a de r i o e sim pó de pedra, na fabricação de concretos betuminosos e o comportamento dos revestimentos assim executados têm s i d o muito bom, apesar de o u t r o s autores levantarem a hipótese de que esse procedimento t o r n a a massa de concreto muito rígida, com e s t a b i l i d a d e e l e v a d i s s i m a , perdendo assim o concreto, suas características de f l e x i b i l i d a d e .
Com relação a quantidade de agregados graúdos na mis-t u r a bemis-tuminosa, v e r i f i c a - s e que, se aumenmis-tada, mis-t o r n a a m i s t u r a mais rígida pelo maior c o n t a t o e n t r e as partículas graúdas, formando um arcabouço e s t r u t u r a l de maior resis_ tância i n t e r n a . Em experiências r e a l i z a d a s pelo RRL(1962), com aumentos nas quantidades de agregado graúdo em uma mis_ t u r a a r e i a / f i l l e r / b e t u m e , v e r i f i c o u - s e um acentuado acrés-cimo de e s t a b i l i d a d e da m i s t u r a , em t o r n o de 125%, quando se elevou a quantidade de agregado de 0% para 55%, v e r i f i cando-se também um decréscimo de e s t a b i l i d a d e , para maio-res quantidades de agregado graúdo.
O t i p o de agregado graúdo, também i n f l u e na e s t a b i l i _ dade da m i s t u r a betuminosa. Ensaios executados com argamas sas de a r e i a / f i l l e r / b e t u m e , RRL (1962), com d i f e r e n t e s t i pos de m a t e r i a i s , em substituição a fração a r e i a , apresen-taram d i f e r e n t e s v a l o r e s para a e s t a b i l i d a d e da m i s t u r a .
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G r i f f i t h e K a l l as, c i t a d o s pelo RRL (.1962) , afirmam que es se comportamento da m i s t u r a é v a l i d o também para os d i f e rentes t i p o s de agregados graúdos.
Com relação a granulometria do agregado graúdo, B i r man (1969) d i z não merecer maiores comentários a sua i n fluência no comportamento dos concretos betuminosos. O RRL
(1962), considera que todas as frações d e f i n i d a s p e l a gra n u l o m e t r i a têm suas influências nas m i s t u r a s betuminosas, e chama a atenção para o tamanho máximo do agregado graúdo d e f i n i d o p e l o ensaio de g r a n u l o m e t r i a , considerando que quan t o maior f o r o tamanho máximo do agregado graúdo, maior se rá a e s t a b i l i d a d e do concreto betuminoso f a b r i c a d o com es
3.2.1.2 Especificações para agregados graúdos conven c i o n a i s na fabricação de concretos betuminosos â quente.
gumas especificações de serviços para utilização de agrega dos graúdos convencionais na fabricação de concretos b e t u -minosos â quente, escolhidos por apresentarem diferenças c o n c e i t u a i s , quanto as propriedades r e q u e r i d a s pelos agre gados graúdos, e de países d i s t i n t o s t a i s como B r a s i l , I n g l a t e r r a e Japão.
A especificação b r a s i l e i r a , normalizada pelo Departa A s e g u i r , a título de comparação, apresentar-se-ã a l
mento Nacional de Estradas de Rodagem - DNER estabe lece que: o agregado graúdo para ser u t i l i z a d o na f a b r i c a -ção de concretos betuminosos ã quente, deverá obedecer os
seguintes r e q u i s i t o s : ser constituído de pedra b r i t a d a , es cõria b r i t a d a , seixo r o l a d o , b r i t a d o ou não, ou qualquer ou t r o t i p o de m a t e r i a l previamente aprovado, devendo ser cons tituído de fragmentos sãos, duráveis, l i v r e s de torrões de a r g i l a s e substâncias nocivas. O agregado graúdo deverá apresentar um desgaste máximo de 50%, quando medido pelo ensaio de abrasão Los Angeles, boa adesividade ao l i g a n t e , índice de forma nunca i n f e r i o r a 0,5, não devendo no en s a i o de d u r a b i l i d a d e , apresentar perda s u p e r i o r a 12%, em 5 c i c l o s . Opcionalmente será determinada a porcentagem de grãos de forma d e f e i t u o s a , não podendo e s t a porcentagem u l t r a p a s s a r a 20%.
A especificação i n g l e s a para agregados graúdos con v e n c i o n a i s normalizada pela B r i s t i s h Standards I n s t i t u t i o n , RRL (1962) , estabelece l i m i t e s para os ensaios de g r a n u l o -m e t r i a e índice de for-ma para os agregados graúdos, ind^L
cando alguns ensaios que devam ser a n a l i z a d o s para d e f i n i ção da utilização ou não dos agregados, baseados em v a l o -res tabelados de ensaios, para d i v e r s o s t i p o s de rochas.Os ensaios i n d i c a d o s para os agregados graúdos são: 10% de f i _ nos, esmagamento, impacto, abrasão Los Angeles, p o l i m e n t o , massa específica r e a l e absorção, como os p r i n c i p a i s .
A especificação japonesa, além de l i m i t a r o valor do ensaio de abrasão Los Angeles em 30%, c o n s i d e r a que a ab sorção da água pelo agregado graúdo, s e j a i n f e r i o r a 3%,
3
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porcentagem de agregados com partículas alongadas ou l i s a s seja no máximo 10% e condicionando a existência na fração agregado com 5mm de diâmetro, de 40% de partículas de agre gado graúdo, com p e l o menos uma face b r i t a d a .
Como se observa pelo exposto, não há uma unidade na adoção dos conceitos u t i l i z a d o s pelas especificações, com re lação as características que devam apresentar os agregados graúdos na fabricação do concreto betuminoso â quente. En quanto as especificações b r a s i l e i r a s e japonesas fixam l i m i tes para as propriedades dos agregados graúdos, a norma i n glêsa estabelece parâmetros comparativos e deixa a critério dos órgãos a aceitação ou não do agregado graúdo, p e l a anã l i s e comparativa com os d i v e r s o s v a l o r e s dos ensaios r e a l i zados para d i v e r s o s t i p o s de rocha.
Como se observa p e l o r e q u e r i d o nas especificações apresentadas, não há uma u n i f o r m i d a d e de condições para a c e i t a -ção ou rejei-ção dos agregados graúdos em obras de concretos betuminosos â quente.
3.3 UTILIZAÇÃO DE AGREGADOS GRAUDOS NÃO CONVENCIONAIS NA FABRICAÇÃO DE CONCRETOS BETUMINOSOS Ã QUENTE.
3.3.1 Generalidades
Os agregados graúdos não convencionais, sub-normais ou m a r g i n a i s , são m a t e r i a i s que possuem propriedades físi cas e/ou mecânicas, que não são comuns aos agregados graú-dos convencionais.
No r e l a t o a s e g u i r , serão apresentados alguns parâme t r o s dos agregados graúdos não convencionais e a influência desses parâmetros no comportamento dos concretos betumino sos â quente, em experimento de campo e laboratório.
3.3.1.1 Parâmetros de influência dos agregados graú-dos não convencionais, na fabricação graú-dos concretos b e t u minosos â quente.
Apesar de não se t e r ainda estudos mais específicos , i n d i v i d u a l i z a d o s , para os agregados graúdos não c o n v e n c i o -nais na fabricação de concretos betuminosos â quente, pre supõe-se que, p e l a própria e s t r u t u r a do concreto betuminoso e pelos r e s u l t a d o s o b t i d o s em t e s t e s de laboratório, que ai guns parâmetros dos agregados graúdos convencionais e não convencionais são comuns,e de mesma influência nas m i s t u r a s betuminosas. Esses presupostos parâmetros já analisados no parágrafo 3.2.1.1 deste capítulo, seriam: forma, t e x t u r a , quantidade, t i p o e g r a n u l o m e t r i a do agregado graúdo. Com r e
lação a influência desses parâmetros, Birman (s/referência) apresenta estudos f e i t o s para composição do traço de con c r e t o betuminoso com agregado graúdo não convencional apre sentando índice de forma de 0,96, com uma porporção na mis t u r a betuminosa de 93% em peso, e os r e s u l t a d o s o b t i d o s pe l o t e s t e de e s t a b i l i d a d e M a r s h a l l foram satisfatórios.Britto
(1969) u t i l i z a n d o agregados graúdos não convencionais na f a bricação de concretos betuminosos â quente, a f i r m a que com
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a exceção do desgaste Los Angeles que estava f o r a dos l i m i -tes e s t a b e l e c i d o s p e l a especificação, os agregados graúdos u t i l i z a d o s apresentavam, quanto aos ensaios de granulometria , l i m i t e s físicos, e q u i v a l e n t e s de a r e i a , densidades r e a l e aparente, características plausíveis para serem u t i l i z a d o s como agregado graúdo na m i s t u r a betuminosa e os r e s u l t a d o s de laboratório o b t i d o s com a m i s t u r a betuminosa u t i l i z a n do-se esses agregados graúdos, foram satisfatórios.
Dentre as propriedades não comuns aos agregados grau dos convencionais e não convencionais, pode-se c i t a r : absor ção, degradação, resistência ao polimento e massa específi-ca.
Com relação a absorção, tem-se v e r i f i c a d o que alguns t i p o s de agregados não convencionais, apresentam a l t a absor ção de água. Esta propriedade do agregado graúdo, em primei_ r a instância, poderá causar e r r o no cálculo da determinação dos v a z i o s da m i s t u r a betuminosa, pelo emprego inadequado da densidade do agregado. Como se sabe, as normas usuais empre gadas para determinação da densidade do agregado graúdo u t i l i z a d o na fabricação de concreto betuminoso, consideram dois t i p o s de densidade. Uma denominada de densidade real dos grãos do agregado, e o u t r a de densidade aparente dos grãos do agre gado, quando se leva em consideração ou não os v a z i o s per meáveis do agregado, determinados p e l a absorção da água. A adoção de um desses v a l o r e s no cálculo da densidade teórica da m i s t u r a betuminosa, uma vez que o agregado graúdo
absor-ve menor quantidade de cimento asfáltico, poderá a c a r r e t a r num inadequado conceito do t e o r de v a z i o s da m i s t u r a , com comprometimento da qualidade do concreto betuminoso. Como observa Birman (1969), em agregados graúdos com b a i x a absor ção de água, esta propriedade é de pequena relevância, uma vez que as densidades r e a l e aparente dos grãos do agrega-do, são de v a l o r e s r e l a t i v a m e n t e próximos e n t r e sí, o que não acontece com agregados graúdos de a l t a absorção de água. M a r t i n e Wallace (1952), indicam que a utilização de um va
l o r para a densidade do agregado no p r o j e t o como sendo com preendido e n t r e as densidades r e a l e aparente, denominada de densidade " e f e t i v a " dos grãos do agregado v a i p e r m i t i r uma aproximação no cálculo da densidade teórica da m i s t u r a betuminosa. O RRL (1962) adota para o cálculo da densidade
teórica da m i s t u r a betuminosa, as densidades r e a i s , das d i versas frações do agregado na m i s t u r a e chama a atenção pa ra os casos em que os agregados apresentam a l t a absorção de água. Estudos vêm sendo desenvolvidos para uma perfeita ca racterização de densidade " e f e t i v a " dos grãos do agregado e segundo Birman (1969), até então, nenhum método havia s i d o a c e i t o i n t e g r a l m e n t e , e enquanto i s t o , adotava nos p r o j e t o s de misturas betuminosas, um v a l o r para a densidade e f e t i v a dos grãos do agregado, como sendo a média a r i t -mética e n t r e as densidades r e a l e aparente dos grãos do
agregado.
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lhável o emprego de agregados graúdos em m i s t u r a s betumino sas que apresentam a l t o grau de degradação. Esta p r o p r i e d a de do agregado graúdo, ê c a r a c t e r i z a d a pela desintegração do agregado na m i s t u r a betuminosa, quando submetida aos e s f o r ços mecânicos produzidos p e l a compressão das camadas, p e l o tráfego em serviço ou p e l o a t r i t o i n t e r n o e n t r e as partícu las do agregado. Alguns agregados graúdos não convencio n a i s , apresentam maiores v a l o r e s de desagregação, compara-dos com os agregacompara-dos graúcompara-dos convencionais, quando medicompara-dos p e l o ensaio de abrasão Los Angeles. Sobre o assunto,Birman
(1969) observa que em obras r e a l i z a d a s pelo DER-GB, con c r e t o s betuminosos executados com agregados graúdos com va l o r e s de abrasão Los Angeles s u p e r i o r e s aos máximos permi-t i d o s pelas especificações b r a s i l e i r a s , permi-tinham bom compor-tamento e não apresentavam d e f e i t o s após 10 anos de uso,que pudessem ser atribuídos ã b a i x a qualidade do agregado, de f i n i d a pelo ensaio de abrasão Los Angeles. Ainda sobre a degradação medida pelo ensaio de desgaste Los AngeleSjFveem, c i t a d o por Barbosa (1969), a f i r m a que a solução que se pro-punha na Califórnia e r a o abandono do ensaio de abrasão Los Angeles, o que efetivamente ocorreu alguns anos d e p o i s , e que um concreto betuminoso executado em 193 4 cora agregado possuindo Los Angeles de 80%, apresentava até então, 19 61, bom comportamento.
Há vima tendência mundial em se e s t a b e l e c e r , em função das observações f e i t a s em obras de concretos betuminosos executados com vários t i p o s de agregados graúdos, l i m i t e s mais adequados para os v a l o r e s do ensaio de abrasão Los An geles. 0 HHE (1975) r e l a t a que há uma preocupação da ASTM no s e n t i d o de e s t a b e l e c e r l i m i t e s para o ensaio de abrasão Los Angeles, em função dos t i p o s de serviço e dos agregados u t i l i z a d o s .
A propriedade de b a i x a resistência ao polimento de al_ guns agregados graúdos não convencionais, se caracteriza pe l o excessivo desgaste s u p e r f i c i a l dos revestimentos betumi-nosos, provocado p e l a ação conjunta do tráfego e da água . Segundo Beaton e Asce (1971), este problema é de fundamen-t a l imporfundamen-tância e requer cuidados e s p e c i a i s nos países on de há predominância de rochas susceptíveis a esse t i p o de desgaste, e que por motivos de ordem econômica, sejam u t i l i zados como agregados graúdos nos revestimentos betuminosos.
A experiência Francesa têm demonstrado, Hettinger (1975), Mourier (19 77), que a utilização de agregados graúdos de maior desgaste s u p e r f i c i a l em concretos betuminosos,têm t r a
zido como consequência, revestimentos muito p o l i d o s e que quando molhados, provocam sérios acidentes.
Quanto aos agregados graúdos com baixa massa e s p e c i f i _ ca, não ê recomendada a sua utilização em concretos betumi-nosos, pelo b a i x o v a l o r de suporte produzido nas m i s t u r a s .
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concretos betuminosos â quente, estão atualmente bem carac t e r i z a d a s , quando se u t i l i z a m os agregados graúdos conven -c i o n a i s na fabri-cação desses -con-cretos e que algumas -cara-c- carac-terísticas dos agregados graúdos não convencionais devam ser analizados mais c r i t e r i o s a m e n t e para que possam ser u t i l i z a dos na fabricação de concretos betuminosos â quente.
4.1.1 Agregados Graúdos
Os agregados graúdos empregados na pesquisa, foram os seguintes: agregado graúdo granítico, por ser de utilização c o r r e n t e em obras de engenharia e apresentar propriedades físicas e mecânicas aceitáveis de acordo com os critérios es t a b e l e c i d o s nas especificações de serviço, para misturas be tuminosas â quente. Esse t i p o de m a t e r i a l f o i designado na pesquisa como agregado graúdo convencional; agregados graú-dos provenientes de rochas calcãreas, concreções lateríti-cas e s e i x o s , por apresentarem característilateríti-cas não comuns ao agregado graúdo convencional, alguma propriedade física ou mecânica que não s a t i s f i z e s s e as especificações Õ3 servi
ço para concreto betuminoso â quente, ou mesmo não ser de uso comum em algumas regiões. Esses m a t e r i a i s na pesquisa, foram denominados de agregados graúdos não
convencionais.-4.1.2 Agregado Miúdo
O agregado miúdo e s c o l h i d o f o i uma a r e i a de r i o , por ser de uso comum em obras de engenharia na região.
4.1.3 M a t e r i a l de Enchimento - F i l l e r
Como m a t e r i a l de enchimento ou f i l l e r , f o i escolhido o calcãreo, por ser um m a t e r i a l de comprovada qualidade co
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- •
K m
F I G . 4.1 - L O C A L I Z A Ç Ã O D A S J A Z I D A S D E A G R E G A D O S G R A Ú D O S S E L E C I O N A D O S P A R A A P E S O U I S A .
mo t a l , i n d u s t r i a l i z a d o , e de custo i n f e r i o r em serviço aos seus s i m i l a r e s , t a i s como cimento e c a l h i d r a t a d a , na f a b r i cação de concretos betuminosos.
4.1.4 Cimento Asfáltico
0 cimento asfáltico e s c o l h i d o , f o i o de penetração 85-100, por apresentar características de uso, em climas d i versos.
4.2 CARACTERÍSTICAS DOS AGREGADOS GRAÚDOS, UTILIZADOS NA PESQUISA.
Na Tabela 4.1, são apresentadas as características r e g i o n a i s onde os agregados graúdos foram o b t i d o s , t a i s como: c l i m a , índice x e r o t e r m i c o e precipitação média a n u a l , assim como a formação geológica, a pedologia e procedência, des_ ses agregados.
4.3 COLETA E PREPARAÇÃO DOS MATERIAIS UTILIZADOS NA PES QUISA.
4.3.1 Agregado Graúdo Granítico
O agregado graúdo granítico, já b e n e f i c i a d o f o i forne eido p e l o Departamento de Estradas de Rodagem da Paraíba , DER, do seu depósito de b r i t a e instalação de b r i t a g e m , s i tuado na cidade de Queimadas, PB. As amostras de agregados foram o b t i d a s de vários l o c a i s , através de processos s e l e t i vos, de t a l maneira que houvesse uma r e p r e s e n t a t i v i d a d e sig_ n i f i c a t i v a do m a t e r i a l . A denominação dada a esse agregado
AGREGADO
GRAÚDO PROCEDÊNCIA FORMAÇÃO GEOLÓGICA PEDOLOGIA CLIMA
INDICE
XEROTËRMICO Plutónicas Acidas data do
Granítico Queimadas-PB precambiano (CD)
Rc 19 - Granito Cataclástico Concreções f e r ruginosas de so lo podzolõgico vermelho amarelo Concreções f e r ruginosas de so l o podzolõgico vermelho amarelo PRECIPITAÇÃO MEDIA ANUAL (mm) La te r i ta João Pes
soa João Pessoa-PB Laterita Sapé-PB Sapé
Formação "Barreiros" data do Terciário
Formação "Barreiras" data do Terciário Quente de se ca atenuada Nordestino sub-sêco 40 a 100 0 a 40 Quente de sê ca atenuada 40 a 100 769 1.720 1.100 Calcareo João Pes soa Calcareo Mossorõ 1
Formação "Gramame" data João Pessoa-PB do cretãcioo
Mossorõ-RN Calcareo
Mossorõ 2 Mossorõ-RN
Grupo APODI calcareo Jan daira data do cretãcioo Grupo APODI calcareo Jan daira data do cretácico
Calcãreos compac to intercalados por margas Calcareo sobre arenito ou calca reo dolomítico Calcareo sobre arenito ou calca reo dolomítico Nordestino sub-sêco 40 Quente de sê ca atenuada 150 a 200 Quente de sê ca atenuada 150 a 200 1.720 670 670 Seixo B r i Gnaisses e Migmatitos Calhaus
tado ~ Boa Vista-PB data do pré-cambriano(CD) Quartzo
de Quente de sê
ca atenuada 150 a 200 415 TABELA 4.1 - Características Regionais dos Agregados Graúdos Estudados.
no estudo f o i de b r i t a granítica. Para britagem da rocha granítica f o i u t i l i z a d o um b r i t a d o r de mandíbulas com aber t u r a de 15 p o l . p o r 24 p o l . e um r e b r i t a d o r cónico de 24S marca Telsmith da Barber Greene. Deixou-se de t e c e r maiores detalhes quanto ao processo de extração e beneficiamento do agregado granítico, p o r se t r a t a r de um sistema i n t e i r a m e n
-te convencional.
4.3.2 Rochas Calcãreas
Três foram os t i p o s de agregados graúdos calcãreos empregados na pesquisa, o b t i d o s de rochas calcãreas prove n i e n t e s dos estados da Paraíba e Rio Grande do N o r t e , em l o c a i s próximos ãs cidades de João Pessoa, Pb, e Mossorõ,RN.
As amostras de rochas calcãreas de Mossorõ, RN, f o ram r e t i r a d a s em blocos de pedra de j a z i d a jã em utilização pelo Departamento Nacional de Estradas de Rodagem - DNER , como agregado graúdo, na execução do revestimento asfáltico da rodovia BR-110, e n t r e as cidades de Mossorõ e Areia Bran-ca, ambas no estado do Rio Grande do Norte.
Os blocos de pedra, eram r e t i r a d o s da j a z i d a , com o auxílio de um t r a t o r equipado com um e s c a r i f i c a d o r , após limpeza s u p e r f i c i a l , e amontoadas em l o c a i s para p o s t e r i o r t r a n s p o r t e â c e n t r a l de b r i t a g e m , localizada dentro da área da
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própria j a z i d a .
P e l a observação v i s u a l , após b r i t a g e m , da r o c h a c a l c a r e a a s s i m extraída, notou-se uma l a m e l a r i d a d e e a p a r e n t e m a i o r d u r e z a em um d e t e r m i n a d o t i p o de r o c h a de côr amarela e s c u r a , em comparação com o u t r a r o c h a calcárea de côr amare l a c l a r a , que no p r o c e s s o de deposição, p a r a posterior u t i l i -zação, eram m i s t u r a d a s no mesmo l o c a l . A c o l e t a p a r a o e s t u do, obedeceu então, a um p r o c e s s o de seleção e separadamen-t e p e l a s colorações apresenseparadamen-tadas p e l a s r o c h a s calcãreas. Na p r e s e n t e p e s q u i s a , a r o c h a calcárea de côr amarela e s c u r a , f o i denominada de Mossorõ 1 e a de côr amarela c l a r a , de Mossorõ 2.
A r o c h a calcárea p r o v e n i e n t e do l o c a l denominado de ALHANDRA, região s i t u a d a próxima â c i d a d e de João Pessoa , PB, f o i o b t i d a na p e d r e i r a , em b l o c o s de dimensões r e d u z i d a s , c e d i d a s p e l a COMPANHIA INDUSTRIAL GRAMAMECIGRAALHAN -DRA, PB, que i n d u s t r i a l i z a o calcãreo na fabricação de agrega dos graúdos p a r a a indústria de construção c i v i l e como ma t e r i a l c o r r e t i v o , p a r a s o l o s agrícolas.
4.3.3 Concreções Lateríticas
As concreções lateríticas, foram p r o v e n i e n t e s de c o l e -t a e f e -t u a d a em depósi-tos ao a r l i v r e de s o l o s la-terí-ticos, p e r t e n c e n t e s ao Laboratório de S o l o s , do C e n t r o de Ciências e T e c n o l o g i a da U n i v e r s i d a d e F e d e r a l da Paraíba, que e s t u d a o s o l o v e r m e l h o t r o p i c a l , das regiões N o r t e e N o r d e s t e b r a
s i l e i r o . Como f i c o u d e f i n i d o p r e l i m i n a r m e n t e no e s t u d o , que s e r i a m u t i l i z a d o s 2 t i p o s de concreções lateríticas, foram c o l e t a d a s então dos depósitos, as concreções das jazidas s i t u a d a s nas c i d a d e s de João Pessoa, PB e Sapé,PB, p o r apre -s e n t a r e m caracterí-stica-s a p a r e n t e de d u r e z a , de d i f e r e n t e -s g r a u s .
As denominações dadas no e s t u d o aos agregados graúdos das concreções lateríticas foram de: l a t e r i t a João Pessoa e l a t e r i t a Sapé.
4.3.4 Seixos
Os s e i x o s foram o b t i d o s no seu e s t a d o n a t u r a l , em co l e t a manual sem classificação, ao l o n g o das margens da rodo v i a BR-412, nas p r o x i m i d a d e s da c i d a d e de Boa V i s t a , PB e denominado no e s t u d o , após b r i t a g e m , de s e i x o b r i t a d o .
4.3.5 A r e i a
O agregado miúdo u t i l i z a d o u t i l i z a d o em t o d a s as do sagens e s t u d a d a s , f o i uma a r e i a de r i o l a v a d a , c u j o areal en c o n t r a - s e l o c a l i z a d o ãs margens do r i o Paraíba, no l o c a l .de nominado de B a r r a de Santana, no município de Boqueirão,PB. F o i c o l e t a d a de um c a n t e i r o de obras da f i r m a COBRATE L t d a , onde e s t a v a sendo u t i l i z a d a na fabricação de c o n c r e t o de c i m e n t o , nas o b r a s de construção c i v i l da Rede SOMAR de A b a s t e c i m e n t o , em Campina Grande, PB. F o i c o l e t a d a de depó-s i t o com o auxílio de pãdepó-s, depó-sem que houvedepó-sdepó-se preocupação na seleção.
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4.3.6 Cimento Asfáltico
0 c i m e n t o asfáltico f o i o b t i d o ; de depósitos p e r t e n -c e n t e s a C o n s t r u t o r a COBRATE L t d a , m a t e r i a l e s t e , em u t i l i zação nos r e v e s t i m e n t o s asfálticos, nas obras do projeto CU RA I I , em execução na c i d a d e de Campina Grande, PB e p r o v e n i e n t e da f i r m a BETÚNEL - I n d . e Com. L t d a , s e d i a d a na c i dade de S a l v a d o r , B a h i a . A c o l e t a f o i f e i t a d i r e t a m e n t e no t u b o de d e s c a r g a do depósito e o c i m e n t o asfáltico f o i a c o n d i c i o n a d o em r e servatõrios a p r o p r i a d o s . 4.3.7 F i l l e r 0 m a t e r i a l de e n c h i m e n t o f i l l e r , f o i f o r n e c i d o em sa cos fechados p r o v e n i e n t e s da COMPANHIA INDUSTRIAL GRAMAME-CIGRA, s i t u a d a na c i d a d e de ALHANDRA, PB, originário da r o cha calcãrea, c u j o agregado graúdo f a z p a r t e do presente e£ t u d o .
4.4 PREPARAÇÃO DOS MATERIAIS UTILIZADOS NA PESQUISA.
Os m a t e r i a i s p a r a utilização como agregado graúdo, obe deceram a um mesmo p r o c e s s o de preparação p a r a b r i t a g e m , com exceção do agregado graúdo granítico o b t i d o já b e n e f i -c i a d o . As pedras -cal-cãreas e as -con-creções lateríti-cas de grande diâmetro, f o r a m r e d u z i d a s p o r i m p a c t o , com o auxí -l i o de um m a r t e -l o de 5 k g , p a r a f a c i -l i d a d e de b r i t a g e m e p o r imposição da a b e r t u r a máxima p e r m i t i d a p e l o b r i t a d o r u t i l i z a d o . Os s e i x o s f o r a m b r i t a d o s no seu e s t a d o n a t u r a l ,
sem q u a l q u e r alteração na sua e s t r u t u r a , p o i s apresentavam diâmetros médios compatíveis com a a b e r t u r a do b r i t a d o r .
0 b r i t a d o r u t i l i z a d o p a r a confecção dos agregados graú-dos p r o v e n i e n t e s das r o c h a s calcãreas, concreções lateríticas e s e i x o s , f o i num b r i t a d o r de mandíbulas BMA 2 1 , f a b r i -cado p e l a Máquinas Renard - Indústria e Comércio L t d a , e p e r t e n c e n t e ao Laboratório de Solos do C e n t r o de Ciências e T e c n o l o g i a da U n i v e r s i d a d e F e d e r a l da Paraíba, Campina Gran de, PB.
Nenhum dos m a t e r i a i s s o f r e u q u a l q u e r p r o c e s s o de l a vagem e apenas o s o l o laterítico f o i b e n e f i c i a d o com um pe n e i r a m e n t o i n i c i a l , â seco, p a r a e l i m i n a r as frações de so l o s , de diâmetros i n f e r i o r e s â 19mm.
Após a obtenção dos d i v e r s o s agregados graúdos, e s t e s foram c o l o c a d o s em e s t u f a â t e m p e r a t u r a de 105°C e após se cagem, p e n e i r a d o s através da série de p e n e i r a s recomendada p e l o método e instruções de e n s a i o s do DNER p a r a d e t e r m i n a ção de g r a n u l o m e t r i a de agregados, do e n s a i o de e s t a b i l i -dade M a r s h a l l . As frações de agregados graúdos retidas nas di_ v e r s a s p e n e i r a s f o r a m então separadas e a c o n d i c i o n a d a s em sacos plásticos ou de rãfia, quando necessário, p a r a p o s t e r i o r composição de a c o r d o com as g r a n u l o m e t r i a s e s t a b e l e c i -das p a r a o e n s a i o .
0 mesmo p r o c e s s o de p e n e i r a m e n t o , separação e a c o n d i -cionamento das frações dos agregados graúdos, f o i f e i t o pa r a a a r e i a u t i l i z a d a como agregado miúdo.
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O m a t e r i a l de e n c h i m e n t o , f i l l e r , e n v i a d o em embala-gem própria, em sacos de p a p e l g r o s s o , f o i d e p o s i t a d o em l o c a l seco e a r e j a d o p a r a e v i t a r que a umidade p r e j u d i c a s -se a sua composição.
0 c i m e n t o asfáltico, como o b t i d o da c o n s t r u t o r a , em depósitos metálicos com tampa, f o i c o l o c a d o em l o c a l ade quado no laboratório, e m a n t i d o fechado p a r a que não hou vesse contaminação p r o v e n i e n t e de o u t r o s m a t e r i a i s , e so mente eram a b e r t o s os depósitos metálicos, quando da u t i l i zação do c i m e n t o asfáltico. A propósito da preparação dos m a t e r i a i s , algumas observações foram f e i t a s . Os agregados graúdos r e s u l t a n t e s da b r i t a g e m das r o c h a s calcãreas de João Pessoa e Mossorõ 2, das concreções l a t e r i t a s de João Pessoa e Sapé e dos s e i x o s , apresentavam após b r i t a g e m , ex c e s s i v a q u a n t i d a d e de partículas f i n a s que f i c a v a m a d e r i -das as partículas dos agregados graúdos, principalmente nos agregados de calcãreos e concreções l a t e r i t a s .
Os agregados graúdos o r i u n d o s das concreções laterí-t i c a s de João Pessoa e dos s e i x o s apresenlaterí-tavam f a c i l i d a d e de degradação, até mesmo p e l o manuseio das amostras p r e p a -r a d a s , entendendo-se p o -r deg-radação do a g -r e g a d o , a desag-re gação de partículas, provocada p e l o choque e n t r e sí.
O agregado graúdo p r o v e n i e n t e do calcãreo Mossorõ 1 , a p r e s e n t a v a uma m a i o r l a m e l a r i d a d e , comparado com os de mais agregados graúdos, e uma superfície m u i t o p o l i d a , de t e x t u r a l i s a e sedosa.
Não h a v i a presença de torrões de a r g i l a nos agregados graúdos o b t i d o s e na a r e i a u t i l i z a d a .
Os s e i x o s apresentavam após b r i t a g e m , algumas p a r t i c u l a s p a r c i a l m e n t e arredondadas sem a r e s t a s .
4.5 MISTURAS DE AGREGADOS UTILIZADAS NA PESQUISA.
A s e g u i r serão a p r e s e n t a d a s as m i s t u r a s dos agregados u t i l i z a d o s na p e s q u i s a , bem como a e s c o l h a dessas misturas.
4.5.1 M i s t u r a de Agregados de G r a n u l o m e t r i a Descontí nua.
A m i s t u r a de agregados com g r a n u l o m e t r i a descontínua u t i l i z a d a na p e s q u i s a , f o i d e f i n i d a em função das análises granulométricas da b r i t a granítica já b e n e f i c i a d a , da a r e i a no e s t a d o n a t u r a l e do f i l l e r i n d u s t r i a l i z a d o , visando-se com i s t o , o b t e r uma m i s t u r a composta de agregados de uso c o r r e n t e em o b r a s de e n g e n h a r i a e sem algum b e n e f i c i a m e n t o . A f a i _ xa granulométrica e s c o l h i d a p a r a enquadramento da m i s t u r a de a g r e g a d o s , f o i a f a i x a "B", d e f i n i d a p e l a s E s p e c i f i c a -ções de Serviços do DNER p a r a c o n c r e t o s b e t u m i n o s o s uzinados â q u e n t e , p o r p e r m i t i r m a i o r f l e x i b i l i d a d e q u a n t o ao uso de c o n c r e t o s b e t u m i n o s o s em camadas de ligação e r o l a m e n t o . Na r e a l i d a d e , a t e n t a t i v a de utilização dos agregados da manei r a como f o r a m o b t i d o s p a r a o estudo/não p e r m i t i u uma m i s t u r a t o t a l m e n t e d e n t r o da f a i x a granulométrica, como m o s t r a d o na F i g u r a 4.5.1c, não atendendo na íntegra os requisitos p r o p o s t o s p e l a s especificações, p o r mais t e n t a t i v a s que se fi
27
zesse, d e v i d o as g r a n u l o m e t r i a s i n d i v i d u a i s dos m a t e r i a i s empregados.
D e f i n i d a então a composição granulométrica da m i s t u -r a f i n a l dos a g -r e g a d o s , fo-ram então t o d o s os ag-regados g -r a u dos e miúdo separados em d i v e r s a s frações p o r p e n e i r a m e n -t o , p a r a p o s -t e r i o r composição, f i c a n d o e s -t a composição def_i n i d a como sendo: 55% de agregado graúdo, 40% de agregado miúdo e 5% de f i l l e r .
As F i g u r a s 4.5.1a, 4.5.1b e 4.5.1c mostram r e s p e c t i -vamente, as g r a n u l o m e t r i a s adotadas p a r a os agregados g r a u dos,miúdo e p a r a a m i s t u r a f i n a l de agregados com i n d i c a ção da f a i x a granulométrica "B", e s c o l h i d a .
4.5.2 M i s t u r a de Agregados de G r a n u l o m e t r i a Contínua. A m i s t u r a de agregados de g r a n u l o m e t r i a contínua,foi o b t i d a de uma t e n t a t i v a de a j u s t a g e m das d i v e r s a s frações de agregados graúdos, miúdo e f i l l e r de modo a p r o p o r c i o -n a r uma m i s t u r a de agregados com mesma composição da m i s t u r a de agregados de g r a n u l o m e t r i a descontínua, e de g r a n u l o m e t r i a , s i t u a d a nos p o n t o s médios da f a i x a "B", p r o d u z i n d o assim uma m i s t u r a t o t a l m e n t e enquadrada na f a i x a e s c o l h i d a e atendendo os r e q u i s i t o s p r o p o s t o s p e l a s Especificações de Serviço do DNER.
As g r a n u l o m e t r i a s dos agregados graúdos e miúdo as sim d e f i n i d a s não obedeceram a nenhum critério de e s c o l h a , técnico ou c o m e r c i a l , e f o r a m o b t i d a s em função da d i s p o n i
b i l i d a d e dos agregados graúdos e miúdos.
D e f i n i d a então a composição e g r a n u l o m e t r i a da m i s t u r a de agregados, f o r a m os agregados graúdos e miúdo s e p a r a dos em d i v e r s a s frações, p o r p e n e i r a m e n t o , p a r a p o s t e r i o r composição. As f i g u r a s 4.5.2a, 4.5.2b e 4.5.2c mostram r e s p e c t i v a m e n t e , as g r a n u l o m e t r i a s adotadas p a r a os a g r e g a dos graúdos, miúdo e p a r a a m i s t u r a f i n a l de agregados com indicação da f a i x a granulométrica "B", e s c o l h i d a .
4.6 ESCOLHA DOS TEORES DE LIGANTE ADOTADOS PARA AS MISTU RAS BETUMINOSAS
A e s c o l h a dos t e o r e s de l i g a n t e adotados p a r a as mis_ t u r a s b e t u m i n o s a s , f o i f e i t a , baseada na fórmula s i m p l i f i -cada de M. D u r i e z , Santana ( 1 9 7 0 ) , onde ê o b t i d o o t e o r ótimo aproximado, em função da porcentagem de material que pas_ sa na p e n e i r a de 0,074mm, da m i s t u r a de agregados.
As composições granulométricas de agregados p a r a as duas misturas de agregados escolhidos para a pesquisa, f o r a m r e a l i z a d a s de m a n e i r a a p e r m i t i r misturas de agregados i g u a i s , pa r a t o d a s as m i s t u r a s b e t u m i n o s a s e s t u d a d a s .
4.7 MÉTODOS DE ENSAIOS 4.7.1 Introdução
Os métodos de e n s a i o s u t i l i z a d o s no p r e s e n t e t r a b a l h o , foram na sua maior parte, os métodos de ensaios porpostos pelo Depar-tamento de Estradas de Rodagem, DNER, que estabelece as condições de aceitação dos d i v e r s o s m a t e r i a i s e serviços p a r a as o b r a s rodoviárias b r a s i l e i r a s .
29
l i z a d o s com a l g u n s comentários e que s e r v i r a m p a r a c a r a c t e r i z a r os m a t e r i a i s s e l e c i o n a d o s p a r a a p e s q u i s a e as m i s t u r a s b e t u m i n o s a s c o n f e c c i o n a d a s .
4.7.2 Análise granulométrica de agregados Método DNER - ME 83-63
Como p r e v i s t o p e l o Método do DNER, o peneiramento ê f e i t o v i a seca. F o n t e E l i a (1968) aconselharam a adoção de g r a n u l o m e t r i a s v i a úmida p a r a agregados graúdos contendo excesso de partículas f i n a s .
4.7.3 Densidade e absorção de agregado graúdo Método DNER - ME 81-64
A d e n s i d a d e r e a l do agregado graúdo é i n f l u e n c i a d a pe l a n a t u r e z a do seu m a t e r i a l c o n s t i t u i n t e e não são l e v a d o s em consideração os v a z i o s permeáveis do agregado.
A d e n s i d a d e a p a r e n t e ê i n f l u e n c i a d a da mesma forma que a d e n s i d a d e r e a l , mas são l e v a d o s em consideração os v a z i o s permeáveis do agregado.
A absorção da água p e l o agregado é normalmente u t i l i zada p a r a d e f i n i r a q u a n t i d a d e de v a z i o s permeáveis do agre gado.
4.7.4 Densidade r e a l de agregado miúdo Método do DNER-ME 84-6 4
4.7.5 Densidade r e a l do f i l l e r
4.7.6 Desgaste do agregado p o r abrasão Método DNER-ME 35-64
O e n s a i o de desgaste Los A n g e l e s , d e t e r m i n a o desgas-t e que irá s o f r e r o agregado na e s desgas-t r u desgas-t u r a b e desgas-t u m i n o s a p e l a ação do tráfego ou p e l o a t r i t o i n t e r n o das partículas en t r e sí.
P a r a t o d o s os agregados graúdos, f o i u t i l i z a d a a f a i x a "C".
4.7.7 Índice de forma do agregado Método DNER-ME 86-6 4
O índice de forma do agregado d e f i n e a forma dos grãos do a g r e g a d o , medida p o r um f a t o r de c u b i c i d a d e e pode t e r b a s t a n t e influência na e s t a b i l i d a d e e homogeneização das m i s t u r a s b e t u m i n o s a s .
4.7.8 A d e s i v i d a d e de agregado graúdo a ligante betximinoso Método DNER-ME 78-63
A a d e s i v i d a d e se c a r a c t e r i z a p e l a p r o p r i e d a d e do agre-gado d e i x a r - s e e n v o l v e r p o r uma película b e t u m i n o s a e man t e r e s s a película impedindo seu d e s l o c a m e n t o p e l a ação da água e do tráfego.
4.7.9 E q u i v a l e n t e de a r e i a Método DNER-ME 54-63
O e q u i v a l e n t e de a r e i a ê uma característica do mate r i a l que d e f i n e a q u a n t i d a d e de a r g i l a c o n t i d a nesse mate r i a l , como também pode i n d i c a r o g r a u de atividade dessa a r g i l a .
31 4.7.10 L i m i t e de l i q u i d e z Método DNER-ME 44-71 4.7.11 L i m i t e de p l a s t i c i d a d e Método do DNER-ME 82-63 4.7.12 Penetração de m a t e r i a i s b e t u m i n o s o s Método DNER-ME 03-73
O e n s a i o de penetração i n d i c a uma característica de consistência do c i m e n t o asfáltico.
4.7.13 V i s c o s i d a d e S a y b o l t - f u r o l de materiais betuminosos
Método DNER-ME 04-73
A v i s c o s i d a d e de um m a t e r i a l betuminoso é uma c a r a c t e -rística de consistência do m a t e r i a l b e t u m i n o s o , p a r a uma da da t e m p e r a t u r a , e d e t e r m i n a q u a i s as t e m p e r a t u r a s de a q u e c i -mento que devam t e r o c i m e n t o asfáltico e os a g r e g a d o s , p a r a p e r m i t i r um m e l h o r r e c o b r i m e n t o dos grãos do agregado. Deter mina também na m i s t u r a b e t u m i n o s a acréscimo na estabilidade pe
l o emprego de c i m e n t o s asfálticos mais v i s c o s o s .
4.7.14 Densidade de m a t e r i a i s b e t u m i n o s o s
Método DNER-ME 16-64
A d e n s i d a d e de um m a t e r i a l betuminoso é e x p r e s s a p e l a relação e n t r e a massa de um dado volume de m a t e r i a l e a mas sa de um dado volume de água, â mesma t e m p e r a t u r a .
4.7.15 Densidade a p a r e n t e de c o r p o de p r o v a de m i s t u
Método DNER-ME 77-63
A densidade a p a r e n t e f o i o b t i d a sem a utilização de p a r a f i n a p a r a r e c o b r i m e n t o dos c o r p o s de p r o v a , p a r a que t o das as m i s t u r a s b e t u m i n o s a s t i v e s s e m as mesmas condições de e n s a i o . 4.7.16 E n s a i o M a r s h a l l para m i s t u r a s betuminosas Método DNER-ME 43-64 Os c o r p o s de p r o v a f o r a m c o l o c a d o s em Banho-Maria â t e m p e r a t u r a de 60°C, d u r a n t e 30 m i n u t o s , e o número de g o l pes a p l i c a d o s f o i de 50, em cada f a c e .
A e s c o l h a dos e n s a i o s r e a l i z a d o s para caracterização dos m a t e r i a i s s e l e c i o n a d o s p a r a a p e s q u i s a , f o i f e i t a em f u n ção de observação de o u t r o s e s t u d o s e v i s a n d o o b t e r m a i o r e s subsídios p a r a uma melhor a n a l i s e do c o n j u n t o de v a l o r e s d e t e r m i n a n t e s da q u a l i d a d e dos c o n c r e t o s b e t u m i n o s o s , a t r a -vés do e n s a i o M a r s h a l l . A não realização de o u t r o s e n s a i o s c o n s i d e r a d o s i m p o r t a n t e s p a r a caracterização dos m a t e r i a i s , p r i n c i p a l m e n t e dos agregados graúdos não c o n v e n c i o n a i s , e que p o d e r i a m a c r e s c e n t a r m a i o r e s referências ao conjunto dos r e s u l t a d o s o b t i d o s , f o i d e t e r m i n a d a p e l a limitação do tempo disponível, p a r a realização do p r e s e n t e t r a b a l h o .
G R A N U L O M E T R I A N 9 2 7 0 2 0 0 140 100 *-r"H 1 r -P e n e i r a s ( A S T M ) 6 0 4 0 2 0 10 SIFlCAçio" B.N.T. 10 20 30 40 50 eo a •o ro ao 9 0 100 o c m ti i-o Q. OjOOI 0.01 Dion 0.1 T e t r o dos grãos (mm) i 10
A r g i l a S i Ite A r e i a F i n a Areia Media A r e i a G r o s s a P e d r e g u l h o
FIGURA 4.5.1a - G r a n U l o m e t r i a de agregado graúdo na m i s t u r a de agregados de g r a n u l o m e t r i a descon
3 S I F I C A Ç A O .B.N.T. 0.001 0.0 1 D i d rr 0.1 etro d o s G rãos (m m ) i 10
A r g i l a S i l t e A r e i a F ina Areia Media A r e i a G r o s s a P e d r e g u l h o
FIGURA 4.5.1b - G r a n u l o m e t r i a do agregado miúdo na m i s t u r a de agregados de g r a n u l o m e t r i a descon tínua,
G R A N U L O M E T R I A N i 2 7 0 200 140 100 P e n e i r a s (A S T M) 6 0 4 0 2 0 o c • o o a 100 I S I F I C A Ç A O " B. N.T. 0.001 ooi .. • D i o r 0.1 n e t r o dos Grãos (mm ) 1 10
Arg Ma S i l t e A r e i a F i n o Areia Média A r e i a G r o s s a P e d regulho
• O eo o o. 30 3 cr 4 0 O c 30 *> II O a 2 0 10 3 6 T B 9 3 4 5 6 7 6 9 4 5 6 7 S 9 4 5 6 7 8 9 J S I F I C A Ç A O B.N.T. 0.001 001
D iâ rr tetro dos Grãos a . (mm) i o
. Argi 1 o S ilte A r e i a F i n a A r e i a Media A r e i a G r o s s a P e d r e g u l h o
-a o> o o O a. 4 S 100
100 9 0 80 70 6 0 o o 50 •> 3 cr 4 0 O c u 30 O O- 2 0 I 0 G R A N U L O M E T R I A P e n e i r a s ( A S T M ] N9 2 7 0 2 0 0 140 100 6 0 4 0 2 0 10 10 20 30 40 5 0 60 70 80 9 0 100 O TJ c • u w o a. Î S I F I C A Ç À 0 B.N.T. QOOI 0.0 1 O i â n a. t e t r o dos Grãos (mm ) 1 10 A r g i l a • S il te A r e i a F i n a Areia Média A r e i a G r o s s a P e d r e g u l h o
FIGURA. 4.5.2b - G r a n u l o m e t r i a do agregado miúdo na m i s t u r a de agregados de g r a n u l o m e t r i a contínua
80 T O 6 0 » 50 a a. m a 0» 4 0 e o o 30 2 0 10 1 I l i i i í I I
1
1 J i i i i i J //
i L I r \ -t i Í i/
/
i I i 1 r I i 1 I 1 i 1. i 1 1 i \ j. 1 / i 1 i 1 1 l i ! j/
/ / 1 1 I 1 i L. r • i i\/
, 1 1 1 i 1 • i I 20 30 40 60 o "O 60 E o o 70 • O 80 90 100 0.001 001Di a m etro dos grãos (n i m) i
10
SIFICACÂ0 S ilt e A r e i a F i n a A r e i a Média A r e i a Grossa Pedregulho
FIGURA. 4.5.2c - Mistura de agregados de g r a n u l o m e t r i a c o n t i n u a .
CAPÍTULO V
APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
5.1 INTRODUÇÃO
N e s t e capítulo, serão a p r e s e n t a d o s e d i s c u t i d o s o s r e s u l t a d o s dos e n s a i o s de caracterização r e a l i z a d o s com o s ma t e r i a i s s e l e c i o n a d o s p a r a a p e s q u i s a , e do e n s a i o M a r s h a l l , com a s d i v e r s a s m i s t u r a s b e t u m i n o s a s .
P a r a m e l h o r sequência e c l a r e z a , a apresentação e d i s j cussão dos r e s u l t a d o s será f e i t a n a s e g u i n t e ordem:
- E n s a i o s de caracterização; - E n s a i o M a r s h a l l .
5.2 ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO
Os r e s u l t a d o s dos e n s a i o s e f e t u a d o s p a r a c a r a c t e r i z a ção dos m a t e r i a i s u t i l i z a d o s n a p e s q u i s a , são apresentados n a T a b e l a 5„2a e foram o b t i d o s p e l a determinação de no mínimo d o i s e n s a i o s o
5.2.1 - Análise Granulométrica
A análise granulométrica f o i e f e t u a d a com o a g r e g a d o graúdo ( b r i t a granítica) ,jã b e n e f i c i a d a , uma a r e i a no s e u e s t a d o n a t u r a l e do f i l l e r i n d u s t r i a l i z a d o . 0 r e s u l t a d o d e s s e s e n s a i o s , o b t i d o s p e l a média aritmética de nove d e t e r m i -nações, são a p r e s e n t a d o s n a T a b e l a 5.2b, a s e g u i r :
Agregados Peneiras (mm) - % passando Agregados 25,4 19,1 9,5 4,8 2,0 0,42 0,18 0,074 B r i t a granítica 99,6 73,3 4,9 1,4 0,7 0,5 0,4 0,3 Areia 100,0 100,0 100,0 97,2 85,0 26,5 3,3 1,4 F i l l e r 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0
TABELA 5.2b - Análises granulométricas da b r i t a granítica, da a r e i a e do f i l l e r .
Como se o b s e r v a , os agregados graúdos e miúdo, a p r e s e n -tam b a i x a porcentagem de f i n o s , com diâmetros i n f e r i o r e s â 0,074mm. A fração graúda de b r i t a granítica e r a constituída de 98,6.% de
m a t e r i a l com diâmetro s u p e r i o r â 4,8mm, a a r e i a e r a constituí da de 2,8% de partículas de diâmetros s u p e r i o r e s â 4,8mm e o f i l l e r se constituía de partículas com diâmetros i n f e r i o r e s â 0,074mm.
Os diâmetros máximos de b r i t a granítica e da a r e i a foram de 25,4mm e 4,8mm, r e s p e c t i v a m e n t e .
, . 5.2.2 Densidade r e a l de agregado graúdo
Os r e s u l t a d o s de" densidade r e a l o b t i d o s p a r a os agrega-dos graúagrega-dos empregaagrega-dos na p e s q u i s a , são a p r e s e n t a d o s na Tabe
l a 502 a .
P e l a observação dos r e s u l t a d o s , v e r i f i c o u - s e que os agregados graúdos, l a t e r i t a Sapé e l a t e r i t a João Pessoa, apre sentaram v a l o r e s de d e n s i d a d e , s u p e r i o r e s aos demais agrega-dos e s t u d a d o s , sendo e s t a uma característica desses t i p o s de
41
m a t e r i a i s , observada em vários e s t u d o s , S h u s t e r ( 1 9 7 0 ) . Os r e s u l t a d o s o b t i d o s p a r a os demais agregados graúdos são com patíveis com r e s u l t a d o s de o u t r o s e s t u d o s , p a r a os mesmos t i p o s de m a t e r i a i s , S a l v a d o r e Monteverne ( 1 9 7 5 ) , H.H.E(1975).
5.2.2.2 Densidade a p a r e n t e de agregado graúdo
P e l o s r e s u l t a d o s o b t i d o s p a r a densidade a p a r e n t e e a p r e s e n t a d o s na T a b e l a 5.2a, observa-se que as d e n s i d a d e s a p a r e n t e s dos agregados graúdos l a t e r i t a João Pessoa, l a t e r i t a Sapé e calcãreo João Pessoa, apresentaram diferenças acen t u a d a s em relação as r e s p e c t i v a s densidades r e a i s o b t i d a s p a r a os mesmos agregados, d e v i d o a m a i o r q u a n t i d a d e de v a z i o s permeáveis e x i s t e n t e s e c a r a c t e r i z a d a p e l a absorção a s e g u i r a p r e s e n t a d a .
5.2.2.3 Absorção de agregado graúdo
P e l o s r e s u l t a d o s de absorção a p r e s e n t a d o s na T a b e l a 5.2a, observa-se que os agregados graúdos, l a t e r i t a João Pes_ soa, l a t e r i t a Sapé e calcãreo João Pessoa, são os m a t e r i a i s que apresentam m a i o r e s v a l o r e s de absorção e consequentemen t e , m a i o r q u a n t i d a d e de v a z i o s permeáveis. Os agregados g r a u dos b r i t a granítica, s e i x o b r i t a d o , calcáreo Mossorõ 1 e calcãreo Mossorõ 2, p e l a ordem, apresentam menores v a l o r e s de absorção, i n d i c a n d o p o s s u i r e m menores q u a n t i d a d e s de v a z i o s permeáveis.
5.2.3 Densidade r e a l de agregado miúdo
-do, ou s e j a a a r e i a de r i o , composta de partículas de q u a r t z o , está de acordo com as determinações f e i t a s em o u t r o s e s t u
-dos, p a r a m a t e r i a l de mesma n a t u r e z a , H. H. E . ( 1 9 7 5 ) , e a p r e s e n t a d a na Tabela 5.2a.
5.2.4 Massa específica r e a l de material de e n c h i m e n t o - f i l l e r . Determinado através do picnômetro com utilização de q u e r o z e n e , r e p r e s e n t a uma característica da fração do a g r e -gado graúdo calcãreo João Pessoa, com diâmetro i n f e r i o r a 0,Q74mm e e n c o n t r a - s e r e p r e s e n t a d a na T a b e l a 5.2a.
5.2.5 Desgaste do agregado p o r abrasão
P e l o s r e s u l t a d o s a p r e s e n t a d o s na T a b e l a 5.2a, observa-se que os m a i o r e s desgastes o c a s i o n a d o s p e l a ação das c a r gas a b r a s i v a s , foram provocados nos agregados graúdos, sei_ xo b r i t a d o , l a t e r i t a João Pessoa, calcãreo João Pessoa, l a t e r i t a Sapé e calcãreo Mossoró 2, o que comprova a menor r e sistência desses agregados, quando s u j e i t o s ã ação do des_ g a s t e . Os agregados graúdos Mossoró 1 e b r i t a granítica apre s e n t a r a m menores d e s g a s t e s , com m a i o r resistência â ação dos esforços..
Para utilização em c o n c r e t o b e t u m i n o s o s â q u e n t e , os agregados graúdos l a t e r i t a de João Pessoa e s e i x o b r i t a d o não atendem as condições e s t a b e l e c i d a s pelo DNER p a r a o de£ g a s t e mínimo que deva s e r v e r i f i c a d o p a r a os•agregados.
