USO DO CALCÁRIO COMO AGREGADO MIÚDO E
FÍLER EM MISTURAS ASFÁLTICAS
Sérgio Ricardo Honório de Assis
Ricardo Almeida de Melo
USO DO CALCÁRIO COMO AGREGADO MIÚDO E FÍLER EM MISTURAS
ASFÁLTICAS
Sérgio Ricardo Honório de Assis
Ricardo Almeida de Melo
Universidade Federal da Paraíba
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental
RESUMO
Esta pesquisa tem como objetivo verificar a viabilidade de uso de agregados de rochas calcárias em misturas
asfálticas, como substituto do agregado de origem granítica. Os agregados foram coletados em usina próxima e
caracterizados por ensaios de análise granulométrica, absorção e densidade aparente de agregado graúdo, massa
específica de agregado miúdo, abrasão “Los Angeles” e durabilidade. O CAP 50/70, coletado na mesma usina,
foi submetido a ensaio de viscosidade Brookfield. O calcário substitui parcialmente o agregado miúdo e é
adicionado como filer mineral em misturas comparadas à mistura de referência, com granito. O método Marshall
foi utilizado para determinação do teor ótimo das misturas. Após, corpos de prova serão compactados a partir
dos métodos Marshall e Superpave para verificar a influência no comportamento mecânico das misturas, medido
pela aplicação de ensaios de resistência à tração por compressão diametral (RT), módulo de resiliência (MR) e
do ensaio Lottman.
1. INTRODUÇÃO
O desenvolvimento econômico do país tem gerado demanda crescente por infraestrutura que
possa assegurar boas condições de transporte. Obras rodoviárias padecem de materiais com a
extinção de jazidas próximas implicando em gastos econômicos consideráveis com o
transporte. Para minimizar estes custos, é interessante o estudo de materiais locais para
aplicação nos serviços de pavimentação, de forma a atestar sua viabilidade técnica de uso.
Nesta pesquisa, o objetivo geral é verificar esta viabilidade com relação aos agregados de
rocha calcária, com incorporação nas misturas asfálticas, com base no comportamento físico e
mecânico das mesmas. Os agregados são submetidos a ensaios de análise granulométrica,
absorção e densidade aparente de agregado graúdo, massa específica de agregado miúdo,
abrasão “Los Angeles” e durabilidade.
A incorporação é realizada por meio da substituição parcial do agregado miúdo granítico por
agregado calcário e na adição de filer mineral calcário. O método de compactação utilizado é
o Marshall e, após a verificação dos teores ótimos das misturas, os métodos de compactação
utilizados serão Marshall e Superpave na confecção de misturas com o objetivo de comparar o
desempenho mecânico das mesmas em função do método escolhido. Para tanto, as misturas
serão submetidas a ensaios de resistência à tração por compressão diametral (RT), módulo de
resiliência (MR) e do ensaio Lottman.
2. REFERENCIAL TEÓRICO
As misturas asfálticas são materiais amplamente utilizados na pavimentação como
revestimento da camada de base, recebendo diretamente os esforços solicitantes oriundos dos
veículos. Seus componentes são os responsáveis por propriedades especificas que garantem o
bom desempenho e vida útil do pavimento.
A investigação dessas propriedades é realizada por meio de técnicas específicas e, em
laboratório, consistem no emprego de ensaios dos materiais referenciados pelas normas
técnicas vigentes ou especificações dos órgãos fiscalizadores, com objetivo de determinar a
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textura, natureza e outras propriedades dos agregados. A natureza dos agregados tem efeito
crucial no comportamento de fissuras por fadiga das misturas e pode ser tão importante como
o tipo de asfalto ou esqueleto mineral na concepção da mistura (Moreno & Rubio, 2013).
A utilização de agregados de diferentes naturezas aplicados em misturas asfálticas tem sido
alvo de pesquisas como a de Ibrahim et. al. (2009), que verificaram os efeitos da substituição
parcial de agregados calcários por agregados basálticos. Os autores concluíram que a mistura
ótima foi constituída por agregados basálticos nas frações graúdas e agregados calcários nas
frações finas.
Semelhantemente, Cao et. al. (2013) verificaram os efeitos da utilização de agregados
basálticos e calcários, com utilização nas frações graúda e miúda e filer mineral. Os autores
procuraram verificar os efeitos da combinação no comportamento mecânico das misturas
analisadas. Como resultado, foi verificado que as misturas com os dois agregados combinados
em diferentes proporções apresentaram bom desempenho no comportamento mecânico.
O tema também foi abordado por Akbulut et. al. (2011), que submeteram os agregados a
ensaios de massa específica, absorção, abrasão “Los Angeles” e durabilidade. Os autores
verificaram que o agregado calcário apresentou os maiores valores de abrasão “Los Angeles”
e durabilidade. Misturas foram confeccionadas com o agregado pelo método Marshall, onde
se verificou que as mesmas atenderam às especificações de uso em pavimentos.
A utilização do método Marshall é prática comum em pesquisas científicas (Ibrahim et al,
2009; Abo-Quadis e Shweily, 2007). Em alguns casos, os dois métodos de dosagem, Marshall
e Superpave, são utilizados (Xue et. al., 2009) com o intuito de se verificar a influência sobre
o comportamento mecânico das misturas confeccionadas com os mesmos.
Xue et. al. (2009) estudaram misturas asfálticas com diferentes proporções de agregado
calcário, escória e cinza volante por meio da aplicação dos dois métodos. As misturas
concebidas pelo método Superpave apresentaram comportamento mecânico melhor além de
melhores propriedades como estabilidade, resistência a danos por umidade e fadiga.
3. METODOLOGIA
Os procedimentos utilizados na pesquisa em andamento são mostrados na figura 1,
consistindo em três etapas. A primeira etapa é a caracterização dos agregados, com aplicação
de ensaios de análise granulométrica, abrasão “Los Angeles”, absorção, massa específica
aparente do agregado graúdo, massa específica do agregado miúdo e durabilidade. Para o
asfalto, os ensaios de viscosidade Brookfiel e determinação das características reológicas
estão em andamento.
As misturas estudadas estão descritas na tabela 1. Os teores ótimos das mesmas serão
determinados pelo método de compactação Marshall, onde os parâmetros de estabilidade
Marshall, fluência, massa específica aparente (Gmb), volume de vazios e relação betume
vazios serão determinados.
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Figura 1 – Diagrama dos procedimentos em laboratório.
Fonte: elaboração do autor.
Na terceira etapa, serão confeccionados corpos de prova com os dois métodos de
compactação, Marshall e Superpave, com os dados do teor ótimo obtido na dosagem
Marshall. O comportamento mecânico será verificado pelos ensaios de resistência à tração por
compressão diametral, módulo de resiliência e Lottman,
Tabela 1 – Misturas a serem investigadas.
Mistura
1 – graúdo (Granito) + miúdo (granito)
2 – graúdo (Granito) + miúdo (calcário)
3 – graúdo (Granito) + miúdo (calcário)
Método
Marshall/Superpave
Marshall/Superpave
Marshall/Superpave
Fíler
Calcário
Obs.
Mistura de referência
-
4. RESULTADOS PRELIMINARES
A tabela 2 resume os resultados preliminares para os agregados granítico e calcário. Os
ensaios com o granito estão em andamento.
Tabela 2 – Resultados dos ensaios de caracterização dos agregados.
Ensaio/Material
Agregado granítico
Agregado calcário
19
12
Pó de pedra
19
12
Pó de pedra
Fíler
Abrasão Los Angeles (%)
40
-
-
62
-
-
-
Absorção (%)
0,7
1,1
-
7,4
9,1
-
-
Massa específica aparente (g/cm³)
2,75
2,73
-
2,20
2,19
-
-
Massa específica (g/cm³)
-
-
2,73
-
-
2,56
2,681
Na abrasão “Los Angeles”, o agregado granítico atende às especificações ao contrário do
calcário, que ultrapassa o valor máximo exigido. Na durabilidade, o calcário apresentou valor
de 76%, quando o valor máximo exigido é de 12% (Bernucci et al, 2008). Com relação à
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massa específica aparente, o calcário apresentou valores mais baixos do que o granito nas
frações 19 e 12 mm. A mesma tendência se observou nos valores de massa específica do
agregado miúdo. Os resultados da dosagem Marshall são mostrados na tabela 3.
Tabela 2 – Resultados da dosagem Marshall.
Dosagem
Teor ótimo (%)
Gmb (g/cm³)
Vv (%)
VAM (%)
RBV (%)
Estabilidade (Kgf)
Fluência (10-² mm)
Mistura 1
4,8
2,44
3,40
14,82
77,00
940
35
Mistura 2
4,8
2,36
3,52
14,70
78,50
1375
57
Mistura 3
5,2
2,37
3,20
15,20
79
1060
18
De acordo com os resultados obtidos, as misturas 2 e 3, com incorporação do agregado
calcário apresentaram maiores valores de estabilidade Marshall sem tantas alterações nos
outros parâmetros, Gmb, volume de vazios (Vv), vazios do agregado mineral (VAM) e
relação betume vazios (RBV). Considerando as especificações vigentes, as três misturas estão
aptas para aplicação em camada de rolamento.
Agradecimentos
Os autores agradecem à Petrobrás, pelo financiamento da pesquisa, à instituição de ensino, ao Laboratório de
Geotecnia e Pavimentação – LAPAV, pela disponibilização dos equipamentos, com agradecimento aos técnicos
e alunos de iniciação científica e à usina de asfalto que disponibilizou os materiais estudados.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Abo-Qudais, S.; Al-Shweily, H. Effect of aggregate properties on asphalt mixtures stripping and creep behavior.
Construction and Building Materials. 21 (2007): 1886-1898.
Akbulut, H.; Gûrer, C.; Çetin. S.Use of volcanic aggregates in asphalt pavement mixes. Transport Volume 164
Issue TR2 111-123 (2011).
Bernucci, L. D.; Motta, L. M. G.; Ceratti, J. A. P.; Soares, J. B. Pavimentação Asfáltica: formação básica para
engenheiros. Rio de Janeiro: PETROBRÁS: ABEDA, 2008.
Cao, W.; LIU, S.; Feng, Z. Comparison of performance of stone matrix asphalt mixtures using basalt and
limestone aggregates. Construction and Building Materials 41 (2013) 474-479.
Ibrahim, A.; Faisal, S.; Jamil, N. Use of basalt in asphalt concrete mixes. Construction and Building Materials 23
(2009) 498-506.
Moreno, F.; Rubio, M. C. Effect of aggregate nature on the fatigue-cracking behavior of asphalt mixes. Materials
and Design 47 (2013) 61-67.
Xue, Y.; Hou, H.; Zhu, S.; Zha, J. Utilization of municipal solid waste incineration ash in stone mastic asphalt
mixture: Pavement performance and environmental impact. Construction and Building Materials 23
(2009) 989–996.
Sérgio Ricardo Honório de Assis ([email protected]). Aluno de mestrado.
Ricardo Almeida de Melo ([email protected]). Professor orientador.
Universidade Federal da Paraíba. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental.
Campus I, Cidade Universitária. João Pessoa, PB, Brasil.
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