UNAMA – UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA
CCET - CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
UM COMPARATIVO ENTRE MISTURAS ASFÁLTICAS CONVENCIONAL E COM
10% DE RESÍDUO DE MANGANÊS, UTILIZANDO SEIXO ROLADO
ANDRÉ TEIXEIRA ROSA
DIRCEU GABRIEL BARBOSA CUNHA
BELÉM
2010
2
ANDRÉ TEIXEIRA ROSA
DIRCEU GABRIEL BARBOSA CUNHA
UM COMPARATIVO ENTRE MISTURAS ASFÁLTICAS CONVENCIONAL E COM
10% DE RESÍDUO DE MANGANÊS, UTILIZANDO SEIXO ROLADO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à
Coordenação do curso de Engenharia Civil do
Centro de Ciências exatas e Tecnologia da
Universidade da Amazônia como requisito para a
obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Civil.
Orientador: Prof. Dr. Benedito Coutinho Neto.
BELÉM
2010
3
4
Aos nossos pais e irmãos.
5
AGRADECIMENTOS
Primeiramente a Deus por ter nos dado o dom da vida, e com ela sabedoria e a oportunidade
de realizar nossos sonhos.
Aos nossos pais, Célio Ribeiro da Cunha e Maria da Penha Alves Barbosa Cunha, Elizete
Teixeira Rosa, em memória de Miguel da Paixão Rosa, que sempre nos incentivaram com
muita dedicação, confiança, apoio, compreensão e muito amor que nos deram ao longo de
nossas vidas, nos educando e ensinando sempre os valores de um homem com dignidade,
honestidade responsabilidade, respeito ao próximo e amor acima de tudo.
Aos nossos irmãos, em especial Claudio Eduardo, Nádia Maria e Allan Teixeira Rosa pelo
carinho, companheirismo, dedicados a nós durante todo o decorrer do curso de engenharia.
As nossas namoradas Jessica Miranda (Dirceu), Aline de Almeida Pereira (André) por todo o
apoio, carinho e compreensão concedidos, mesmos nos momentos mais difíceis em que estive
ausente, me incentivando e me dando forças quando necessário.
Ao nosso orientador, Prof. Dr. Benedito Coutinho Neto, pela oportunidade concedida de
sermos seus orientados, e por ter sido incansável durante a este período com sua nobreza e
paciência para conosco, neste estudo. Temos como um grande amigo.
Aos nossos amigos que nos deram apoio e que nos ajudaram direto e indiretamente na
realização deste trabalho incentivando e acreditando no nosso futuro.
Em especial ao Michel Costa pela ajuda e auxilio na realização dos ensaios executados.
Aos técnicos Odirlei e Beto (Laboratório de Materiais de Construção, Mecânica dos solos e
Misturas Asfálticas – UNAMA) por todo apoio concedido nos processos laboratoriais, sempre
de bom humor.
A empresa CONSTRUFOX, que nos cedeu o material para realização de nossos ensaios
(CAP).
6
RESUMO
CUNHA, Dirceu Gabriel; ROSA, André Teixeira (2010). Um comparativo entre misturas
asfálticas convencional e com 10% de resíduo de manganês, utilizando seixo rolado. TCC
(Graduação em Engenharia Civil) – Centro de Ciências Exatas e Tecnologia, Universidade da
Amazônia, Belém, 2010.
Ao ser depositado de maneira incorreta no meio ambiente, o resíduo da produção do minério
de manganês pode causar danos tanto à flora e à fauna, quanto à saúde humana. Tudo isso,
principalmente, devido ao arsênio, um elemento químico comum na natureza e, quando
proveniente de minerais (inorgânicos), se ingerido é de difícil metabolização. E por ser um
elemento cumulativo, este pode causar doenças sérias, como o câncer. Vale ressaltar, que a
afinidade química entre o manganês e o arsênio é muito boa, portanto, é preocupante a
presença deste elemento no resíduo de manganês. O objetivo deste trabalho é apresentar um
estudo de alternativa para utilização desse resíduo com a finalidade de contribuir para a
minimização deste problema, reutilizando-o na combinação de agregados utilizados na
fabricação de concreto asfáltico usinado a quente (C.A.U.Q.). Este trabalho não teve a
pretensão de avaliar o potencial de poluição ambiental deste resíduo quando incorporado à
massa asfáltica solta e compactada, isso será realizado futuramente. A metodologia de
dosagem e a confecção dos corpos-de-prova fora realizadas por meio do Método Marshall.
Desta forma, foram avaliados os parâmetros tradicionais deste método, com mistura
convencional com seixo rolado e mistura com 10% de resíduo de manganês. Além disso,
realizou-se o ensaio de Dano por Umidade Induzida, que objetiva predizer em longo prazo a
susceptibilidade da mistura ao deslocamento da película asfáltica. E o Rice Test, ensaio para a
obtenção da densidade real da mistura. Com base nos resultados obtidos, concluiu-se, em
linhas gerais, que a reutilização do resíduo de manganês na pavimentação asfáltica, quanto às
propriedades mecânicas, pode se tornar viável, pois as misturas comportaram-se de forma
bastante similares.
PALAVRAS-CHAVE: Resíduo de manganês. Passivo ambiental. Misturas asfálticas.
C.A.U.Q. Dano por umidade induzida. Rice Test.
7
ABSTRACT
CUNHA, Dirceu Gabriel e ROSA, André Teixeira (2010). A comparison between
conventional and asphalt mixtures with 10% residual manganeses, using pebbles. CBT
(Graduation in Civil Engineering) – Center for Science and Technology, Universidade da
Amazônia, Belém, 2010.
When incorrectly placed in the environment, the residue from the production of manganese
ore can damage both flora and fauna, even human health. All this, mainly due to arsenic, a
chemical element common in nature, and when it comes from the mineral (inorganic), if it is
ingested, it’s difficult to metabolize. Because it is a cumulative element, this can cause serious
illnesses such as cancer. It is noteworthy that the chemical affinity between manganese and
arsenic is very effective, so the presence of this element in the residue of manganese is
worrying. The aim of this final paper project is to present a study of alternative use for this
waste in order to contribute to reduce this problem by reusing it through the combination of
aggregates used in the manufacture of hot machined asphaltic concrete (C.A.U.Q). This study
did not intend to evaluate the potential of environmental pollution of this waste when
embedded in the asphalt mix and compacted loose, this will be done later. The dosage
methodology and the preparation of test-bodies were performed by the Marshall Method.
Thus, we assessed traditional parameters of this method, with mixtures containing gravel and
crushed stone and 10% of residual manganese. Moreover, the Damage by Induced Humidity
Test was done, which aims to predict in long-term the susceptibility to displacement of the
mixture of asphaltic film. Based on these results, we concluded, in general, that the reuse of
residual manganese in asphalt pavement, regards to their mechanical properties, is viable,
because the mixtures presented similar behaviors.
KEY WORDS: Manganese waste. Environmental passive. Asphaltic mixtures. C.A.U.Q.
Damage by induced humidity. Rice Test.
8
LISTAS DE TABELAS
Tabela 1 – Granulometria de todos os materiais utilizados na pesquisa.
37
Tabela 2 – Granulometria dos agregados utilizados na composição convencional com
seixo.
38
Tabela 3 – Granulometria dos agregados utilizados na composição com 10% de RM.
39
Tabela 4 – Resultado da abrasão Los Angeles com o seixo proveniente de Ourém-PA.
42
Tabela 5 – Resultado da abrasão Los Angeles com o RM proveniente da Serra do
Navio – AP.
42
Tabela 6 – Resultado da densidade real e aparente, porcentagem de vazios e absorção
do seixo proveniente de Ourém-PA.
43
Tabela 7 – Resultado da densidade real e aparente, porcentagem de vazios e absorção
do RM proveniente da Serra do Navio - AP.
Tabela 8 – Resultado da densidade real da areia proveniente de Ourém-PA.
43
44
Tabela 9 – Características físicas de todos os agregados minerais utilizados nesta
pesquisa.
46
Tabela 10 – Resultados de todos os ensaios de caracterização do CAP.
52
Tabela 11 – Superfície especifica das misturas.
53
Figura 12 – Teores de ligante para moldagem das misturas.
54
Tabela 13 – Novos teores de ligante para moldagem das misturas.
54
Tabela 14 – Especificação das misturas asfálticas para a camada de rolamento.
60
Tabela 15 – Resultados médios dos ensaios Marshall para mistura convencional.
61
Tabela 16 – Resultados médios dos ensaios Marshall para mistura com 10% RM.
63
Tabela 17 – Resultados do dano da umidade induzida para mistura convencional com
seixo com volume de vazios 7 ± 1%.
66
Tabela 18 – Resultado do dano da umidade induzida para mistura com 10% de resíduo
de manganês com volume de vazios 7 ± 1%.
67
Tabela 19 – Densidade teórica da mistura convencional.
68
Tabela 20 – Densidade teórica da mistura com 10% RM.
68
Tabela 21 – Resultados das densidades.
70
9
LISTAS DE FIGURAS
Figura 1 – Mapa com a localização de Serra do Navio, estrada de ferro e do porto de
Santana-AP.
21
Figura 2 – Material estéril, (subproduto), depositado na região da Serra do Navio.
23
Figura 3 – Barragem de rejeitos não impermeabilizada.
25
Figura 4 – Deposição indevida de rejeitos.
26
Figura 5 – Esquema de peneiras para a análise granulométrica.
34
Figura 6 – Peneiras para análise granulométrica.
34
Figura 7 – Granulometria da areia proveniente de Ourém-Pa.
35
Figura 8 – Granulometria do seixo proveniente de Ourém-Pa.
35
Figura 9 – Granulometria do resíduo de manganês proveniente da Serra do Navio - AP. 36
Figura 10 – Granulometria do seixo e do RM.
37
Figura 11 – Curva granulométrica dos agregados utilizados na pesquisa com a mistura
convencional com seixo.
38
Figura 12 – Curva granulométrica dos agregados utilizados na pesquisa com a mistura
de 10% de RM.
39
Figura 13 – Curva granulométrica das misturas convencional e com adição de 10% RM. 40
Figura 14 – Moinho de esferas.
41
Figura 15 – Adesividade do Seixo.
45
Figura 16 – Adesividade do RM.
45
Figura 17 – Adesividade da areia.
46
Figura 18 – Momento em que o CAP atinge seu Ponto de Fulgor.
48
Figura 19 – Gráfico da Viscosidade Saybolt-Furol (CAP - 50/70).
49
Figura 20 – Viscosímetro Saybolt-Furol.
49
Figura 21 – Detalhe das esferas começando atravessar o anel.
50
Figura 22 – Penetrômetro.
51
Figura 23 – Soquete Marshall
55
Figura 24 – Prensa Marshall/CBR Automatizado
56
Figura 25 – Mistura repousando em temperatura ambiente por 2 horas.
57
Figura 26 – Momento em que material fica por 16 horas a 60°C em estufa.
57
Figura 27 – Corpos-de-prova em banho de água a uma temperatura de 25°C.
57
10
Figura 28 – Prensa Marshall/CBR Automatizado.
57
Figura 29 – Corpos-de-prova no dessecador no processo de saturação.
58
Figura 30 – Verificação de temperatura dos corpos-de-prova dentro do freezer.
58
Figura 31 – Corpos-de-prova em banho maria de água destilada a uma temperatura de
60°C.
Figura 32 – Mesa giratória utilizada no ensaio Rice test.
58
59
Figura 33 - Gráfico dos parâmetros Marshall das misturas asfálticas convencional com
seixo.
62
Figura 34 – Gráfico dos parâmetros Marshall das misturas asfálticas convencional com
seixo.
64
11
LISTA DE SÍMBOLOS
ABNT
Associação Brasileira de Normas Técnicas
ANP
Agência Nacional de Petróleo
ASTM
American Socity for Testing and Materials
CAP
Cimento Asfáltico de Petróleo
CAUQ
Concreto Asfáltico Usinado a Quente
CFA
Companhia Ferroligas do Amapá
DNER
Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
DNIT
Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transporte
ES
Especificação de serviçio
ICOMI
Indústria e Comércio de Minérios S/A
JPE
Jaakko Poyry Engenharia Ltda
ME
Método de Ensaio
NBR
Norma Brasileira
RM
Resíduo de Manganês
sSF
Viscosidade Saybolt-Furol
UNAMA
Universidade da Amazônia
12
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO
13
1.1 TEMA EM ESTUDO
13
1.2 JUSTIFICATIVA
13
1.3 METODOLOGIA
14
1.4 OBJETIVOS
15
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
16
2.1 PRODUÇÃO DE MANGANÊS
16
2.1.1 Manganês
16
2.1.2 Características do manganês
17
2.1.3 Reservas
18
2.1.4 Produção
19
2.1.5 Perspectivas
19
2.2 MANGANÊS NA SERRA DO NAVIO
20
2.2.1 Beneficiamento
22
2.2.2 Passivo ambiental
24
2.3 MISTURA ASFÁLTICA, C.A.U.Q.
27
2.3.1 Ligante Asfáltico
28
2.3.2 Agregados
29
2.4 MÉTODO DE DOSAGEM – MARSHAL
30
3 MATERIAIS E MÉTODOS
33
3.1 ENSAIOS DE CARACTERIZACÃO DO AGREGADO
33
3.1.2 Análise granulométrica (DNER – ME 083/98)
34
3.1.2.1 Agregados
35
3.1.2.2 Resíduo de manganês
36
3.1.2.3 Composição das misturas
37
3.1.2 Abrasão Los Angeles (DNER ME – 035/98)
40
3.1.2.1 Abrasão Los Angeles do Seixo
41
3.1.2.2 Abrasão Los Angeles do Resíduo de Manganês
42
3.1.3 Determinação da absorção e densidade do agregado graúdo
(DNER – ME 081/98)
42
13
3.1.4 Densidade real das partículas do agregado miúdo (DNER – ME 084/95)
43
3.1.5 Adesividade (DNER-ME 078/94 e DNER-ME 079/94)
44
3.1.5.1 Adesividade de agregado graúdo (DNER-ME 078/94)
44
3.1.5.2 Adesividade de agregado miúdo (DNER-ME 079/94)
45
3.2 ENSAIO DE CARACTERIZAÇÃO DO CAP
47
3.2.1 Ponto de fulgor (DNER – ME 148/94)
47
3.2.2 Viscosidade Saybolt furol (DNER – ME 004/94)
48
3.2.3 Ponto de amolecimento (DNER – ME 247/94)
50
3.2.4 Penetração (DNER – ME 003/99)
51
3.2.5 Densidade (DNER – ME 193/96)
52
3.3 MÉTODO DA SUPERFÍCIE ESPECÍFICA.
52
3.4 DESCRIÇÃO DOS ENSAIOS.
54
3.4.1 Moldagem dos corpos-de-prova para a dosagem Marshall (DNER –
ME 043/95).
3.4.2 Dano por umidade induzida (Ensaio modificado de LOTTMAN).
55
56
3.4.3 Densidade máxima teórica de misturas asfálticas (Rice Test –
ASTM 2041/00).
4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS MÉTODOS.
59
60
4.1 – MÉTODO DE DOSAGEM MARSHALL.
60
4.1.1 Mistura com CAP 50/70, convencional com seixo.
61
4.1.2 Mistura com CAP 50/70, com adição de 10% de resíduo de manganês.
63
4.2 ENSAIO DE UMIDADE INDUZIDA (MODIFICADO DE LOTTMAN).
65
4.3 DENSIDADE MÁXIMA TEÓRICA DE MISTURAS ASFÁLTICAS.
(RICE TEST – ASTM 2041/100).
68
5 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES.
69
5.1 – DOSAGEM MARSHALL.
69
5.2 – UMIDADE INDUZIDA.
70
5.3 – RICE TEST.
70
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.
71
14
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO
1.1 TEMA EM ESTUDO
Esse projeto de pesquisa tem como intuito, fazer uma análise comparativa, e
demonstrativa entre misturas asfálticas convencional com seixo rolado, e misturas asfálticas
com adição de 10% do resíduo de manganês, na composição do C.A.U.Q. (Concreto Asfáltico
Usinado a Quente), onde muitas das vezes esses rejeitos são depositados de maneira
inadequada ao meio ambiente.
O resíduo é oriundo da extração e produção do minério de manganês e seu
reaproveitamento, parcialmente, como no caso em estudo, é uma forma nobre de dar destino
adequado a este resíduo.
1.2 JUSTIFICATIVA
O resíduo oriundo da produção de manganês, quando depositado incorretamente no
meio ambiente, tem causado sérios danos a natureza e a sociedade, como foi o caso ocorrido
na Serra do Navio. Desta forma, este estudo visa analisar a viabilidade da adição de 10% de
resíduo de manganês em misturas asfálticas, partindo da hipótese de que o resíduo quando
15
envolvido pela película asfáltica não libera substâncias indesejáveis, tais como metais
pesados, arsênio e surfactantes, que venham a poluir os mananciais e, assim, contaminar a
flora e a fauna e conseqüentemente, ser nociva a integridade física e mental do ser humano.
(BURLAMAQUI, A. T.; SOUZA, R. O.; COUTINHO NETO, B. Avaliação dos parâmetros
Marshall em misturas asfálticas tipo C.A.U.Q. com 5, 15 e 25% de resíduo de manganês.
Coninfra, São Paulo, julho 2009).
Na atividade de pavimentação de vias se utiliza muitos recursos naturais não
renováveis, e pode-se dizer que a extração de agregados já é um grande enfrentamento com
ambientalistas, pois causa grandes impactos ao meio ambiente. Ao utilizar esse resíduo em
revestimento asfáltico, ou seja, dar a ele um destino adequado, ao mesmo tempo iremos
contribuir para a preservação dos recursos naturais, saúde e bem estar de toda população.
Este e outros fatos relatados despertaram o interesse dos autores deste trabalho na
fundamentação deste estudo, que abordam inicialmente, a produção de manganês no pais,
seus impactos ambientais gerados pelo resíduo de manganês, e os seus possíveis ensaios para
uma comparação física da composição convencional e com adição de 10% de resíduo de
manganês.
1.3 METODOLOGIA
Os materiais utilizados nesta pesquisa, como o seixo e a areia são da região
amazônica, proveniente do município de Ourém-Pa, já o resíduo de manganês é oriundo da
Serra do Navio, localizado no Estado do Amapá, e o Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP
50/70), foi doado pela empresa CONSTRUFOX, localizada em Marabá, distante 485 km da
cidade de Belém para à UNAMA – Universidade da Amazônia.
Para a caracterização desses materiais foram seguidas todas as especificações e
normas do DNIT - Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transporte, e da ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas.
Todos os ensaios de caracterização e de avaliação das misturas foram realizados no
Laboratório do curso de Engenharia Civil da UNAMA – Universidade da Amazônia, com a
orientação do Prof. Dr. Benedito Coutinho Neto.
16
1.4 OBJETIVOS
Geral:
Avaliar o reaproveitamento da adição do resíduo de manganês no teor de 10%,
oriundo da Serra do Navio, como agregado graúdo em misturas asfálticas, tipo C.A.U.Q.
(Concreto Asfáltico Usinado a Quente), tendo como parâmetros embasadores os resultados
dos ensaios de dosagem Marshall (DNER-ME 043/95), Resistência a Tração (DNER-ME
138/94) e Umidade Induzida (ENSAIO MODIFICADO DE LOTTMAN – AASHTO 283/99)
e Densidade Máxima Teórica de Misturas Asfálticas (RICE TEST – ASTM 2041/100).
Específicos:

Caracterizar os agregados utilizados na composição granulométrica das misturas:
seixo, areia e resíduo de manganês;

Caracterizar o Cimento Asfáltico de Petróleo – CAP, utilizado na Região;

Caracterizar as misturas asfálticas em estudo;

Executar o ensaio de Rice Test.
17
CAPÍTULO 2 - REVISÃO BIBIOGRÁFICA
2.1 PRODUÇÃO DE MANGANÊS
2.1.1 Manganês
O manganês é o 12º elemento mais abundante na crosta terrestre, é um metal que
pertence à classe dos metais de transição, possui número atômico 25, está localizado no grupo
7 da tabela periódica, foi descoberto em 1774 pelo químico sueco Carl Wilhelm Scheele e
isolado no mesmo ano por seu colaborador, Johan Gottlieb Gahn. Apresenta as seguintes
características físico-químicas: peso atômico 54,983 g, densidade 7,21 a 7,40 g/cm3, é
quebradiço, mas apresenta um alto grau de dureza, encontra-se no estado sólido na natureza,
apresenta-se como um metal cinza brilhante. O manganês tem desempenhado um papel
fundamental no desenvolvimento dos diversos processos de fabricação do aço, pois é o quarto
metal mais utilizado do mundo, depois do ferro, alumínio e cobre, ele esta presente em nosso
dia-a-dia, como no aço utilizado em carros e na construção civil, por isso cerca de 90% de
todo manganês consumido anualmente vai para siderúrgicas como elemento de liga
(SANTANA, 2009).
Ele é utilizado como elemento de liga e desoxidante moderado. Em aços de baixo
carbono, o manganês residual aumenta a sua dureza e resistência. Como elemento de liga, o
18
manganês permite a fabricação dos chamados aços manganês austeníticos, com elevada
dureza superficial. Em aços ferramenta, a presença do manganês melhora a temperabilidade.
Em associação com o enxofre, o manganês é utilizado nos aços de usinagem fácil. Ele não é
reciclável e não possui um substituto econômico, em virtude de ele possuir preço
relativamente baixo além de benefícios técnicos, e é exatamente por causa dessas
características que atualmente a utilização de outra substância não é cogitada (SANTANA
2009).
Na escala de utilização o minério de manganês, aparece em segundo lugar como
mercado mais importante, o mercado de pilhas, existe também outro mercado pouco
conhecido deste minério que é o de algumas vitaminas, pois o manganês é essencial para
todas as formas de vida, inclusive o ser humano, que precisa consumir de 1 a 5 mg por dia
deste mineral que é absorvido no intestino delgado, acabando na maior parte no fígado, de
onde se dirige para as diferentes partes do organismo (SANTANA, 2009).
No entanto, o manganês em excesso é tóxico. Exposições prolongadas a compostos de
manganês, de forma inalada ou oral, podem provocar efeitos adversos no sistema nervoso,
respiratório e outros.
A demanda por manganês vem crescendo nos últimos anos impulsionada pela
expansão da indústria de aço global. Este crescimento está sendo dirigido pela expansão da
indústria de aço chinesa que agora responde por quase 40% de produção de aço mundial, e
por conta disso, segundo as empresas responsáveis por sua extração, o comércio mundial de
manganês tem previsão de crescimento de aproximadamente 7% ao ano, durante os próximos
cinco anos (SANTANA, 2009).
2.1.2 Características do manganês
Segundo Santana (2009), o minério de manganês, ele é largamente empregado na
indústria siderúrgica, para a qual o seu valor de uso está estreitamente associado ao percentual
de manganês contido no minério. A fração restante da produção do minério de manganês que
não é absorvida pela siderurgia é pouco significativa (5%), sendo utilizada na indústria
química, cerâmica, elétrica e de fertilizantes. Os minérios de manganês são classificados de
acordo com critérios baseados no percentual do conteúdo metálico e de componentes
19
acessórios, bem como em sua granulometria. A classificação mais geral distingue minérios do
tipo metalúrgico, químico e eletrolítico.
2.1.3 Reservas
As principais reservas de manganês estão em países essencialmente situados no
mundo ocidental, como a Austrália (160 milhões/t), Gabão (160 milhões/t) e África do Sul
(4,0 bilhões/t), que fornecem algo em torno de 90% do mercado internacional. Gana e Índia,
que exportavam grandes quantidades de minério com alto teor de concentrado, neste momento
estão exportando somente quantidades com médio ou baixo grau de concentração
(SANTANA, 2009).
Existem grandes reservas de manganês no fundo dos oceanos, no entanto o manganês
está na forma de “polymetallic”, isto é, juntamente com outros minérios, as estimativas dessas
reservas variam muito, e algumas apontam que os nódulos contêm em média 25% de
manganês. A exploração necessitaria ser a uma profundidade de aproximadamente 5.000
metros, o que tornaria a operação difícil e muito cara. Estes nódulos são vistos agora como
potencialmente exploráveis no longo prazo (SANTANA, 2009).
As reservas brasileiras no ano de 2003 eram da ordem de 131 milhões de toneladas,
contra 587 milhões em 2008, o que importa dizer que houve um incremento de quase 350%,
motivado pela reavaliação das reservas existentes no território nacional. O mesmo processo de
reavaliação de reservas mostrou que no ano de 2006, as mesmas estavam superestimadas.
O teor médio do manganês das reservas nacionais atinge 32,5% e suas principais
reservas nacionais estão localizadas nos estados de Minas Gerais, Mato Grosso do Sul, Bahia
e Pará (SANTANA, 2009).
O Estado de Minas Gerais continua sendo o que mais possui reservas, com valor
estimado em mais de 511 milhões de toneladas, em seguida aparece o estado de Mato Grosso
do Sul com quase 38 milhões de toneladas e o Pará com 25 milhões de toneladas.
As reservas localizadas nos demais estados ainda não são utilizadas de forma
expressiva, em virtude dos maiores produtores do manganês em território nacional serem as
empresas pertencentes ao grupo VALE que localizam sua produção em sua maioria nos
estados de Minas Gerais, Bahia, Mato Grosso do Sul e Pará e a Mineração Buritirama, que
concentra sua produção no município de Marabá, no estado do Pará (SANTANA, 2009).
20
2.1.4 Produção
A produção mundial de minério de manganês em 2008 atingiu 14 milhões de
toneladas, mostrando assim um acréscimo de aproximadamente 11% em relação a 2007,
quando a produção atingiu 12,6 milhões de toneladas.
A produção brasileira em 2008 chegou a 2,4 milhões de toneladas, o que importa dizer
que houve um incremento de 28% em relação a 2007, motivado principalmente pela demanda
internacional, que estava aquecida antes da crise internacional, sendo que produção brasileira
em 2008, representou 17,1% da produção mundial, o que coloca o Brasil em 2 º lugar no
ranking mundial.
No Brasil a VALE pretende no curto prazo, instalar dois novos projetos de mineração
no estado do Pará um deles de exploração de manganês, no qual estima investir cerca de R$
36,2 milhões, que tem o nome de Projeto Buriti, e se localiza na cidade de Marabá, este novo
projeto seria o segundo localizado em território paraense, pois a VALE já possui um lavra de
manganês localizada em Parauapebas-Pa, que é a mina do azul, que em 2008 produziu 2
milhões de toneladas do minério, o que representou um acréscimo de 111% em relação a 2007
(SANTANA, 2009).
2.1.5 Perspectivas
O minério de manganês não tem previsão de substituição no curto prazo, pois seu
custo de produção é relativamente baixo e as reservas descobertas e exploradas cobrem
perfeitamente a demanda mundial.
A produção mundial em 2009 deve desacelerar devido à crise americana¸ que abalou
os demais setores da economia, e com isto a produção brasileira em especial, devido à
paralisação de parte da produção da companhia VALE, a maior produtora nacional e umas das
maiores mundiais, deve ter também uma desaceleração, acompanhando a tendência mundial,
o fato justifica-se em virtude da produção de manganês ser direcionada na sua maioria para o
setor de ferroligas e diante da desaceleração na demanda do setor siderúrgico, a demanda por
minério de manganês conseqüentemente será afetada (SANTANA, 2009).
21
2.2 MANGANÊS NA SERRA DO NAVIO
Serra do Navio situa-se no estado do Amapá, e possui uma localização privilegiada
pelo fato de estar cercada por rios navegáveis que deságuam em mares de rotas comerciais,
como ilustrado na Figura 01, latitude 0°55’ norte e longitude 52°05’ oeste, às margens do Rio
Amapari, o qual faz parte da bacia hidrográfica do Rio Araguari, teve uma mercantilização do
minério de manganês na década de 50, onde todo o minério ali extraído era escoado por 192
km por estrada de ferro, até o porto de Santana, situado as margem esquerda do canal Norte
do Rio Amazonas.
Naquela época o manganês era considerado um minério de grande importância no
mercado internacional, pois, em plena “guerra fria”, a antiga União Soviética, detentora das
maiores reservas mundiais de manganês, insumo indispensável à indústria do aço, havia
suspendido a sua exportação. Com isto as reservas da Serra do Navio ganharam enorme
importância, elas foram inclusive declaradas, em setembro de 1946, por decreto-lei do
presidente Eurico Gaspar Dutra, como “reserva nacional”, cujo estudo e aproveitamento
deveriam ser feitos pelo Governo do Território Federal do Amapá sob a orientação do
Conselho Nacional de Minas e Metalurgia.
O decreto tinha, em verdade, um caráter retórico. A real intenção do governo Dutra em
consonância com a orientação política de caráter liberal em vigência naquele momento era
transferir a exploração da mina integralmente para o âmbito da iniciativa privada
(SCARPELLI, 2006).
Em dezembro de 1947, por meio de contratos de concessão, a ICOMI recebeu
autorização do governo federal para pesquisar e valorizar o minério da Serra do Navio. E em
1950, sob a alegação da necessidade de aporte técnico e de recursos financeiros, a ICOMI
associa-se à Bethlehem Steel Company, naquele momento uma das gigantescas corporações
norte-americanas produtoras de aço, que passou a participar com 49% do capital da empresa.
Como justificativa para a admissão do novo sócio ao empreendimento, a ICOMI argumentava
que na ocasião, não existindo no país, nem a técnica especializada, nem os recursos
financeiros, que permitissem realizar obra de mérito, à altura dos interesses da Nação, a
ICOMI buscou entendimentos no exterior tendo conseguido interessar a Bethlehem Steel
Company, empresa americana, que reunia todas as credenciais para tornar o empreendimento
um sucesso completo (SANTANA, 2009).
22
Figura 01 – Mapa com a localização de Serra do Navio, estrada de ferro e do porto de
Santana-AP (OBSERVATÓRIO SOCIAL, 2003).
23
Com o início das atividades da ICOMI, o Brasil passou a ser o quarto maior produtor
de minério de manganês, sendo superado apenas pela então União Soviética, pela África do
Sul e pela Índia. A produção da ICOMI nos primeiros anos de operação oscilou em torno de
700 mil toneladas anuais e destinou-se basicamente ao abastecimento do mercado norteamericano.
A ICOMI lavrou e comercializou minérios de manganês da Serra do Navio desde 1957
até 1997. A maior parte da produção foi constituída de blocos naturais de minério, os quais no
processo de preparo para a venda não sofreram nenhuma alteração química ou mineral em sua
constituição. Foram apenas britados, peneirados e classificados granulometricamente, até
atingir às especificações exigidas pelos compradores, e lavados, para remoções de argilas
(OBSERVATÓRIO SOCIAL, 2003).
2.2.1 Beneficiamento
A remoção do capeamento estéril era realizada por equipamentos denominados moto
scrapers, em seguida, era realizado o desmonte, feito por tratores de esteiras, e em casos nos
quais os corpos mineralizados eram compostos por materiais maciços, para o desmonte, se
recorria inicialmente a explosivos. Após o desmonte, iniciava se a retirada do minério por
escavadeiras mecânicas que também realizavam o seu carregamento em caminhões, que
descarregado diretamente em um sistema de peneiras que fornecia somente o material acima
de seis polegadas ao britador primário, e assim se iniciava o beneficiamento do minério, que
era realizado em uma usina. O minério britado era então conduzido por uma correia a uma
peneira que separava dois produtos. O primeiro, com granulometria acima de duas polegadas
e meia, que entrava em um circuito de britagem secundária e o segundo, com dimensão
inferior a esta, que era conduzido a um processo de lavagem, em seguida a uma segunda
peneira, em que o minério era separado em faixas granulométricas representando subprodutos
distintos: o material acima de meia polegada, lançado por correia de minério grosso ao silo de
grosso, denominado pela empresa “Grosso 48”, o material com dimensão inferior a meia
polegada era conduzido a uma quarta peneira para retirar aquelas frações com dimensão
inferior a 5/16 polegadas, fornecendo o produto denominado pela empresa “bitolado”.
Havia como subprodutos do beneficiamento o “miúdo” e o “fino” do minério, que
possuíam granulometria inferior a 5/16 polegadas que eram armazenados em grandes pilhas,
24
como mostra a Figura 02, pois estes materiais não eram comercializados até os anos 70
(OBSERVATÓRIO SOCIAL, 2003).
Figura 02 – Material estéril, (subproduto), depositado na região
da Serra do Navio (OBSERVATÓRIO SOCIAL, 2003).
Na década de 70, a tendência à ampliação da oferta de manganês no mercado mundial
é mantida como decorrência do aparecimento de novas fontes de suprimento, da produção da
Austrália, do Gabão e do Brasil terem sofrido gradual ampliação, e pelo fato de ter também
ávido, como conseqüência de novas tecnologias siderúrgicas, uma redução do volume de
minério de manganês requerido por tonelada de aço produzido, o que tornou o mercado de
minério de manganês altamente competitivo. Estas mudanças no mercado mundial do
manganês, fruto das oscilações vinculadas à chamada escassez relativa do mineral foram
indutoras de mudanças na organização industrial adotada pela ICOMI para a valorização do
manganês da Serra do Navio. De tal modo que a ICOMI introduziu a mais significativa das
alterações nos processos de beneficiamento do manganês na história da empresa. Tratou-se da
construção da usina destinada a concentrar as frações finas do minério de manganês na Serra
do Navio e da usina de pelotização no Porto de Santana (OBSERVATÓRIO SOCIAL, 2003).
Até meados da década de setenta, os fragmentos mais finos, menores que um
milímetro, não encontrava compradores, e desta forma eram estocados em Serra do Navio.
Para a comercialização desses finos foi construída, próximo ao porto, uma usina de
pelotização, a qual, utilizando altas temperaturas no processo de beneficiamento, aglomerava
25
os finos em pelotas endurecidas de cerca de 1 centímetro de diâmetro, o enquadrando nas
exigências para a sua comercialização. A usina operou de 1973 a 1983, interrompendo a
produção de pelotas quando coincidiu que o mercado passou a solicitar o fino em estado
natural, com um aumento excessivamente alto dos preços de combustíveis que se conjugou a
queda do mercado em pelotas, tanto em preço quanto em demanda (OBSERVATÓRIO
SOCIAL, 2003).
De 1989 até 1996 a usina foi usada para a produção de sinter, que é um aglomerante
mais frágil que a pelota, formado a temperaturas de ordem de 700 °C.
Assim, a partir de 1988, a ICOMI passou a utilizar o processo de sinterização, por
meio do qual aqueles “finos” de minério, que não teriam valor de uso, eram aglomerados
ganhando a possibilidade de valorização e conseqüentemente de serem mercantilizados. A
operação da usina de sinterização em 1989 permitiu à ICOMI, além de atender à demanda do
mercado externo por sinter de manganês, tornar-se fornecedora desta matéria-prima à
Companhia Ferroligas do Amapá – CFA, para a produção de ligas de ferro-manganês de alto
carbono.
A produção de sinter se iniciava com a preparação e classificação granulométrica das
matérias-primas, fundentes e carvão vegetal. Como em todo processo siderúrgico, a
composição de carga em faixas bem delimitadas permite atingir maior eficiência. De tal
forma, as matérias-primas antes enviadas ao forno são submetidas a um sistema de britagem e
de classificação das faixas granulométricas. No caso da sinterização, requeria partículas com
dimensões inferiores a seis milímetros (OBSERVATÓRIO SOCIAL, 2003).
Somente décadas depois seria constatado que esta forma de disposição dos rejeitos
seria responsável pela contaminação por arsênio e manganês tanto de lençóis freáticos quanto
de águas superficiais, como se indicará mais adiante.
2.2.2 Passivo ambiental
Como decorrência da valorização das minas de minério de manganês da Serra do
Navio, além de sua dispersão, o encerramento da exploração industrial do manganês deixou
como saldo um “passivo ambiental” ainda não detectado em sua plenitude.
26
São considerados passivos ambientais, os danos causados ao meio ambiente,
representando, assim, a obrigação, e a responsabilidade social da empresa com os aspectos
ambientais.
No caso do manganês da Serra do Navio foi considerado como passivo ambiental a
contaminação de lençóis freáticos com arsênio na área do porto da ICOMI em Santana, como
também de cursos d’água nas proximidades daquela área. Este passivo ambiental esta
relacionado à medida que o minério fino que era aquecido a elevadas temperaturas na Serra
do Navio para a execução dos processos de sinterização e pelotização, parte do minério
recristalizou em hausmanita e tetroita, minerais instáveis a superfície. E parte do arsênio saiu
da proteção dos hidróxidos de ferro e de manganês e tornou-se solubilizável em condições
ambientais. O arsênio solubilizável a mais que ficou retido no interior das pelotas manteve-se
estável, visto que ali não poderia ser alcançado. Todas as pelotas produzidas foram
comercializadas e consumidas em alto-fornos, onde removido por técnicas siderúrgicas
convencionais (SCARPELLI, 2006).
No entanto, o processo da sinterização e pelotização deixaram uma quantidade de
rejeitos, composto de resíduos finos e algumas pelotas mal formadas, mal compactadas ou
pequenas, estes rejeitos foram depositados em uma barragem artificial, situada ao lado da
usina de sinterização e pelotização. Na qual era constituída de uma escavação que alcançou o
nível freático e limitada lateralmente por muro de terra compactada. Ali, o arsênio
solubilizável, e à superfície dos grãos foi dissolvido e contaminou a água da barragem, e as
águas dos subsolos em suas imediações (SCARPELLI, 2006).
Na Figura 03, pode-se observar uma a barragem de rejeitos não impermeabilizada,
onde foi depositado o resíduo de manganês.
27
Figura 03 – Barragem de rejeitos
(OBSERVATÓRIO SOCIAL, 2003)
não
impermeabilizada
Quando a contaminação foi identificada o rejeito foi retirado da barragem, depositado
em terra firme e coberto por plástico. Essa remoção foi executada em 1998, onde foi
constatado que o rejeito continha grande quantidade de material coloidal, formado no próprio
local a partir de minerais como hausmanita e a tetroita. Quanto à água da barragem após a
retirada dos rejeitos, o arsênio nela contida oxida-se natural e constantemente, precipitando
juntamente com hidróxidos de ferro e de manganês neo-formados (OBSERVATÓRIO
SOCIAL, 2003). Na Figura 04, pode-se verificar o acúmulo de rejeitos, ainda sem destinação
definida, provenientes do beneficiamento de minério de manganês nas usinas de sinterização e
pelotização e estocados na área portuária da ICOMI em Santana, AP
28
Figura 04 – Deposição indevida de rejeitos (OBSERVATÓRIO SOCIAL,
2003).
Devido à existência de aglomerados populacionais, em especial uma vila ribeirinha
denominada Vila do Elesbão, construída em palafitas às margens do Rio das Amazonas e cuja
população é estimada em 2.600 pessoas que poderiam ter tido contato com as águas com
elevados teores de arsênio, ao que se somou a possibilidade dos sedimentos de fundo e da
fauna aquática do igarapé Elesbão estarem comprometidos, foi executado o monitoramento
específico das águas, sedimentos e ictiofauna.
Tais levantamentos foram realizados pela Jaakko Pöyry Engenharia Ltda. – JPE, que
concluíram, que mesmo com a paralisação da usina de sinterização, e conseqüente emissão de
efluentes, tanto os teores de manganês quanto os de arsênio estavam acima dos limites, e,
ainda, a existência de indícios de bioacumulação de ferro e manganês em algumas espécies de
peixes, não sendo, entretanto, detectada bioacumulação de arsênio nas amostras de peixe
analisadas naquele estudo.
Os estudos da JPE comprovaram que os teores de arsênio decaíam com o aumento da
distância em relação às bacias de disposição e que esta contaminação estava relacionada
também aos efluentes da sinterização e pelotização, desativada em 1996, como também a já
citada barragem de rejeitos (JPE, 1998).
Constatado que os rejeitos contendo arsênio atingiram águas do nível freático e
igarapés como decorrência da disposição inadequada dos rejeitos produzidos pelo processo de
29
beneficiamento, tanto da pelotização quanto da sinterização do minério de manganês a ICOMI
foi multada em R$ 52 milhões, a empresa recorreu à justiça contra a multa e até o final desta
pesquisa ainda não foi encontrada uma solução.
2.3 MISTURA ASFÁLTICA, TIPO C.A.U.Q
Segundo a DNIT 031/06 o concreto asfáltico é uma mistura produzida a quente, em
usina apropriada, constituído de agregado mineral graduado, fíler e ligante betuminoso
(CAP). Para uso em pavimentação as misturas asfálticas devem apresentar as seguintes
características: durabilidade, impermeabilidade, resistência, estabilidade, flexibilidade,
rigidez, trabalhabilidade, resistência à derrapagem e à fadiga.
As suas principais características mecânicas necessárias para a mistura asfáltica
segundo Coelho (1992) são:

Trabalhabilidade;

Durabilidade;

Estabilidade;

Flexibilidade;

Resistência por aderência superficial;
A trabalhabilidade é relativa às operações de homogeneização e espalhamento da
massa, devendo ocorrer sem grande dificuldade.
A durabilidade é a resistência das misturas às ações do clima, tempo e do tráfego,
devendo haver um bom envolvimento dos agregados pelo asfalto devido a uma boa
homogeneização, ao teor ótimo de ligante e a uma compactação eficiente com um baixo
volume de vazios.
Uma mistura asfáltica tem estabilidade quando tem a capacidade de suportar os
carregamentos provenientes do tráfego sem sofrer danos irreversíveis e permanentes.
A flexibilidade é a propriedade da mistura de resistir à flexão causada pela ação de
cargas repetidas sem que ocorra a fadiga do pavimento e deformações permanentes da camada
da base. Quantidade, características e temperatura do ligante podem influenciar nesta
propriedade.
30
A resistência por aderência superficial é a propriedade do pavimento de resistir ao
escorregamento dos pneus dos veículos, que também depende diretamente das características
dos pneus e do seu estado de conservação. Os agregados utilizados na composição da mistura
asfáltica são importantes na obtenção de camadas com textura e atrito superficial
convenientes a oferecer resistência ao deslizamento dos pneus dos veículos, ou seja,
resistência por aderência superficial.
Coutinho Neto (2004) lembra que tradicionalmente as misturas asfálticas são
compostas por agregado graúdo e miúdo, material de enchimento (fíler) e ligante asfáltico,
sendo, algumas vezes, modificada por aditivos ou materiais reciclados como: borracha de
pneus, polímeros ou outras substâncias que possam conferir-lhe melhores características.
2.3.1 Ligante Asfáltico
O ligante asfáltico é um dos mais antigos materiais da construção utilizados pelo
homem, possuindo relatos de mais de 8.000anos, quando os Sumérios (6.000 AC) usavam-no
na
fabricação
de
embarcações.
Devido
às
suas
propriedades
aglutinantes
e
impermeabilizantes. Foi utilizado largamente na Antiguidade para a impermeabilização de
telhados e banheiras públicas, a edificação de estruturas, a construção de estradas e até para a
mumificação de corpos no Egito Antigo Naquela época, alguns ainda atribuíam ao petróleo
propriedades laxantes, cicatrizantes e anti-sépticas. Citações bíblicas revelam o emprego do
derivado de petróleo como impermeabilizante na Arca de Noé e como material aglutinante na
Torre de Babel.
Já a pavimentação asfáltica, com os conceitos atuais, data de 1829 em Lyon, França,
quando se utilizou um mastique asfáltico para melhorar as condições de rodagem (MANUAL
DO ASFALTO, 1989).
A produção de asfalto no Brasil começou em 1944, na refinaria de Ipiranga, até então
eram importados de trindade, em tambores de 200 litros (SENÇO, 1997).
O CAP é utilizado principalmente devido suas características adequadas para
aplicação na composição de pavimentos flexíveis. É obtido na destilação do petróleo em
refinarias ou de jazidas naturais, atualmente o asfalto e o material mais utilizado no mundo,
que tem como simbologia CAP.
31
Nesse estudo, será utilizado o CAP, este pode ser encontrado em estado sólido ou
semi-sólido, e com consistência favorável para a pavimentação. São comercializados quatro
tipos de CAP, que são definidos exclusivamente pela penetração: CAP 30/45; CAP 50/70;
CAP 85/100 e CAP 150/200. Sendo o CAP utilizado neste estudo o CAP 50/70.
2.3.2 Agregados
Basicamente agregados são materiais granulares inertes que compõe a mistura
desejada, cujas partículas são ligadas por um aglutinante. Bauer (1985) nos diz que os
agregados desempenham uma função econômica da máxima importância, pois geralmente é o
elemento de custo mais baixo por unidade de volume, além de atuar de forma decisiva no
incremento de certas propriedades como o aumento da resistência ao desgaste e outras, sita
também, que podemos classificar os agregados quanto à sua origem, às dimensões e ao peso
unitário.
Na engenharia de pavimentos os materiais granulares, além de comporem a mistura
asfáltica, também servem para execução de outras etapas do processo de pavimentação como
a composição da base, que antecede a capa de asfalto. A escolha dos agregados também é de
suma importância tendo em vista que o teor de agregado na mistura está na faixa de 91 a
95,5%, haja vista as especificações contidas no DNIT–ES 031/2006 determinam teores
máximo e mínimo de asfalto, respectivamente, 9 e 4,5% para a faixa “C” (referente à camada
de rolamento).
Segundo o ASPHALT INSTITUTE (1989), a quantidade de agregado mineral em
misturas asfálticas de pavimentação é geralmente de 90 a 95% em peso e 70 a 85% em
volume e esta parcela mineral é em parte a responsável pela capacidade de suporte de cargas
dos revestimentos, influenciando assim o desempenho dos pavimentos. Na pavimentação
asfáltica o agregado é também usado comumente na base e eventualmente na sub-base. Na
pavimentação rígida o agregado é usado na confecção do concreto de cimento Portland.
Quanto à classificação dos agregados segundo sua natureza, encontra-se a seguinte
classificação como sendo a mais usada no Brasil, na qual os agregados são divididos em
Naturais: aqueles que são utilizados tal como se encontram na natureza, salvo operações de
britagem e lavagem como, por exemplo, os cascalhos, saibros, areias; e em artificiais: aqueles
que resultam de uma alteração física ou química de outros materiais, como a escória de alto
32
forno, argila expandida, ou que exige extração como é o caso das rochas, sendo a pedra
britada o tipo mais comum.
A seleção dos materiais granulares para a produção de misturas asfálticas é
determinada pela identificação da;

Tamanho e graduação;

Rigidez;

Limpeza;

Textura superficial;

Forma das partículas;

Absorção;

Afinidade pelo asfalto;
Para qualquer tipo de mistura onde haja agregados, é importante saber a superfície
especifica dos mesmos, ou seja, a área das faces externas por m³.
A superfície especifica do agregado aumenta à medida que o seu diâmetro diminui,
sendo que as mesmas estarão em contato com o ligante. Desta forma, o conhecimento de sua
superfície especifica possibilita uma previsão do consumo do ligante.
2.4 MÉTODO DE DOSAGEM - MARSHAL
A mistura asfálticas nada mais é do que a mistura de agregados e ligante asfáltico,
onde a granulometria dos agregados devam ser de uma forma que resulte no menor numero de
vazios possíveis no interior da mistura, selecionando os percentuais de materiais com
granulometria diferentes, para que no final tenha uma granulometria balanceada.
Conforme Senço (2001), o projeto de concepção de um traço de concreto asfalto para
a pavimentação, é constituído de um estudo de seleção e dosagem dos materiais constituintes,
tendo por finalidade enquadrá-los economicamente nas especificações estabelecidas.
Em geral as misturas asfálticas são dosadas, pelo método Marshall descrito na norma
DNER-ME 043/95, apresentando como principais parâmetros a estabilidade, fluência e
volume de vazios. Segundo Bertollo (2002), o método foi concebido na década de 30, por
Bruce Marshall, engenheiro do Departamento do Estado do Mississipi, o qual consiste na
33
determinação da quantidade ótima de ligante a ser utilizado numa mistura betuminosa. O
principal cuidado é quanto à temperatura de mistura dos materiais, que tende a ser mais alta.
Na dosagem das misturas asfálticas, o método Marshall considera os seguintes parâmetros:

Granulometria: busca a densidade máxima possível para garantir a máxima
estabilidade;

Densidade aparente da mistura: pode ser calculada com os corpos-de-prova do
ensaio de dosagem;

Densidade máxima teórica da mistura: densidade da mistura suposta sem vazios;

Percentual de vazios da mistura (Vv): volume total de pequenas bolsas de ar
existentes entre as partículas de agregados recobertos por cimento asfáltico em uma
mistura compactada em relação ao volume total da mistura;

Percentual de vazios do agregado mineral (VAM): percentual do volume e espaço
intergranular de uma mistura asfáltica compactada que inclui o volume de ar e de
asfalto, em relação ao volume total da mistura;

Relação betume vazios (RBV): percentual do volume de VAM que é preenchido
com cimento asfáltico;

Estabilidade: carga, em Kgf, sob a qual o corpo-de-prova rompe quando submetido
à compressão radial;

Fluência: deformação total, em décimos de milímetros ou centésimos de polegadas,
que o corpo-de-prova sofre ao romper;
Em resumo, a metodologia Marshall consiste em moldar uma série de corpos-de-prova
com diferentes teores de ligante asfáltico e fazer sua compactação a quente, no interior dos
moldes cilíndricos, que depois de extraídos dos moldes metálicos, são guardados ao ar livre
por 24 horas e em seguida, são imersos na água a 60 graus. Após esta etapa, é aplicada a
compressão diametral, pela prensa, através de um molde de compressão cilíndrico, idealizado
por Marshall. A carga máxima suportada pelo corpo-de-prova é denominada estabilidade
Marshall, e a deformação causada pela ruptura, de fluência. Além destes valores, são
34
calculadas também a densidade, volume de vazios e a relação entre vazios dos agregados
preenchidos de betume.
35
CAPÍTULO 3 – MATERIAIS E MÉTODOS
Neste capítulo, abordam-se os materiais escolhidos para a realização deste trabalho,
que são os encontrados no Estado do Pará, para que possam ser obtidos os resultados mais
próximos possíveis à realidade da região, bem como os equipamentos utilizados e os
procedimentos de dosagem das misturas pelo método Marshall (DNER-ME 043/95) e todas as
caracterizações dos agregados e ligante.
O método escolhido para a avaliação das propriedades foi o “Dano por umidade
induzida (Ensaio Modificado de LOTTMAN – AASHTO T 283/99).
3.1 ENSAIOS DE CARACTERIZACÃO DO AGREGADO
Para a caracterização dos agregados, foram feitos os seguintes ensaios:

Análise granulométrica (DNER – ME 083/98);

Abrasão Los Angeles (DNER – ME 035/98);

Determinação da absorção e densidade do agregado graúdo (DNER – ME 081/98);

Densidade real das partículas do agregado miúdo (DNER – ME 084/95);

Adesividade (DNER-ME 078/94 e DNER – ME 079/94);
36
3.1.2 Análise granulométrica (DNER – ME 083/98)
A distribuição granulométrica dos agregados é determinada usualmente por meio de
uma análise por peneiramento. Nessa análise uma amostra seca de agregado é fracionada
através de uma série de peneiras com aberturas de malha progressivamente menores. Uma vez
que a massa da fração de partículas retida em cada peneira é determinada e comparada com a
massa total da amostra, a distribuição é expressa como porcentagem em massa em cada
tamanho de malha de peneira.
Utilizou-se a norma DNET – ME 083-98 para a execução do método de ensaio, onde
foi extraída uma amostra do agregado quarteada com massa entre 1 e 1,5 Kg, O tempo de
peneiração foi em media de 5 minutos e as peneiras utilizadas foram: 22,00mm, 19,10mm,
12,70mm, 9,52mm, 9,52mm, 4,76mm, 2,00mm, 0,42mm, 0,177mm, e 0,074mm (Figuras 05 e
6).
Figura 05 – Esquema de peneiras para a
análise
granulométrica
(Pavimentação
asfáltica:
formação
básica
para
engenheiros/Liedi Bariani Bernucci. – Rio de
Janeiro: PETROBRAS: ABED A, 2006)
Figura 06 –
Granulométrica.
Peneiras
para
análise
37
3.1.2.1 Agregados
Foram usados como agregados o seixo rolado de origem quartzosa e a areia,
provenientes da região de Ourém-Pa, distante aproximadamente 130 km da cidade de Belém.
As Figuras 07 e 08 mostram com clareza a granulometria obtida nos ensaios dos
agregados utilizados nesta pesquisa.
Porcentagem que passa (%)
Curva Granulométrica da Areia
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0,074
0,177
0,42
2,0
4,76
9,52
12,7
19,1
22
19,1
22
Abertura das peneiras (mm)
Curva Granulométrica da Areia
Figura 07 – Granulometria da areia proveniente de Ourém-PA.
Porcentagem que passa (%)
Curva Granulométrica da Seixo
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0,074
0,177
0,42
2,0
4,76
9,52
12,7
Abertura das peneira (mm)
Curva Granulométrica do Seixo
Figura 08 – Granulometria do seixo proveniente de Ourém-Pa.
38
3.1.2.2 Resíduo de manganês
O resíduo de manganês utilizado em estudo, cuja granulometria expressa na Figura 09,
é proveniente da Serra do Navio, no estado do Amapá, onde a ICOMI fez o beneficiamento
do minério de manganês durante anos. O mesmo foi fornecido para instituição da UNAMA –
Universidade da Amazônia, e com a orientação do Professor Dr. Benedito Coutinho Neto, os
autores deste trabalho esperam dar inicio a um estudo com uma linha de pesquisa em
acrescentar 10% do resíduo de manganês na mistura asfáltica, substituindo desta forma apenas
a porcentagem de seixo pela do resíduo proporcionalmente.
Curva Granulométrica do Resíduo de Manganês
Porcentagem que passa (%)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0,074
0,177
0,42
2,0
4,76
9,52
12,7
19,1
22
Abertura das peneiras (mm)
Curva Granulométrica do Resíduo de Manganês
Figura 09 – Granulometria do resíduo de manganês proveniente da Serra do Navio AP.
Os gráficos apresentados anteriormente mostram com claresa a granulométria dos
materiais utiizados na composição da mistura, onde pode-se notar uma semelhança na
granulometria do seixo e do RM.
A Tabela 01em resumo e com detalhes, a porcentagem de agregado passante em cada
peneira.
39
Tabela 01 – Granulometria de todos os materiais utilizados na pesquisa.
Série
ASTM
Abertura
Em (mm)
22
19,1
12,7
9,52
4,76
2
0,42
0,177
0,074
Nº 4
Nº 10
Nº 40
Nº 80
Nº 200
Areia
%passando
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
99,30
63,63
9,72
5,68
Seixo
% passando
100,00
100,00
88,89
77,60
53,79
25,51
6,90
2,95
1,30
Resíduo
% passando
100,00
100,00
100,00
100,00
74,00
29,00
11,50
7,50
5,00
3.1.2.3 Composição das misturas
Para a realização da composição dos agregados (Faixa “C” do DNIT), Foi utilizado o
método de tentativas, através do programa EXCEL (Microsoft Office 2000), com o aplicativo
(planilha de cálculo).
Foi definido primeiramente a composição da mistura convencional apenas com seixo e
areia, e em seguida foi composta a mistura com o mesmo teor de areia, substituindo apenas o
seixo pelo resíduo de manganês, pois devido à semelhança granulométrica entre eles, como
mostra a Figura 10, foi possível alterar a mistura com apenas essa modificação de agregados.
Porcentagem que passa (%)
Curva Granulométrica do Seixo e Resíduo de Manganês
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0,074
0,177
0,42
2,0
4,76
9,52
12,7
19,1
Abertura das peneiras (mm)
Curva Granulométrica do Seixo
Curva Granulométrica do RM
Figura 10 – Granulometria do seixo e do Resíduo de Manganês.
22
40
A semelhança granulométrica fez com que a composição das misturas convencional e
com adição de 10% do resíduo de manganês fossem praticamente iguais, permitindo assim
uma melhor comparação mecânica entre elas.
A principal diferença observada entre elas, que influenciou diretamente no teor de
ligante para moldagem, foi à quantidade de finos, que diminuiu com a troca do seixo pelo
resíduo de manganês, devido à quantidade de areia contida no seixo. Desta forma pode ser
observar nas Tabelas 02 e 03 a composição das figuras que são expostas em formas de
gráficos nas Figuras 11 e 12.
Tabela 02 – Granulometria dos agregados utilizados na composição convencional com seixo.
Série
ASTM
Seixo
% passando
Abertura
Em (mm)
Areia
% passando
0,8
Nº 4
Nº 10
Nº 40
Nº 80
Nº 200
SOMA
(%)
Faixa C
DNIT/2006
(%)
0,2
22
100,00
80,00
100,00
20,00
100,00
-
19,1
100,00
80,00
100,00
20,00
100,00
100
12,7
88,89
71,11
100,00
20,00
91,11
80 a 100
9,52
4,76
2
0,42
0,177
0,074
77,60
53,79
25,51
6,90
2,95
1,30
62,08
43,03
20,41
0,80
2,36
1,04
100,00
100,00
99,30
63,63
9,72
5,68
20,00
20,00
19,86
12,73
1,94
1,14
82,08
63,03
40,27
13,53
4,30
2,18
70 a 90
44 a 72
22 a50
8 a 26
4 a 16
2 a 10
Porcentagem que passa (%)
Curva da mistura Convencional com Seixo
100
80
60
40
20
0
0,074
0,177
0,42
2,0
4,76
9,52
12,7
19,1
Abertura das peneiras (mm)
Limite Superior - Faixa C
Limite Inferior - Faixa C
Curva Granulométrica dos Agregados da Mistura Convencional com Seixo
Figura 11 – Curva granulométrica dos agregados utilizados na pesquisa com a mistura
convencional com seixo.
41
Tabela 03 – Granulometria dos agregados utilizados na composição com 10 % de RM.
Série
ASTM
Abertura
Em (mm)
Seixo
% passando
Areia
% passando
Resíduo
% passando
0,70
0,20
0,10
SOMA
(%)
Faixa
C
DNIT/
2006
(%)
22
100,00
70,00
100,00
10,00
100,00
20,00
100,00
-
19,1
100,00
70,00
100,00
10,00
100,00
20,00
100,00
12,7
88,89
62,22
100,00
10,00
100,00
20,00
92,22
9,52
77,60
54,32
100,00
10,00
100,00
20,00
84,32
100
80 a
100
70 a 90
Nº 4
4,76
53,79
37,65
74,00
7,40
100,00
20,00
65,05
44 a 72
Nº 10
2
25,51
17,86
29,00
2,90
99,30
19,86
40,62
22 a 50
Nº 40
0,42
6,90
4,83
11,50
1,15
63,63
12,73
18,71
8 a 26
Nº 80
0,177
2,95
2,07
7,50
0,75
9,72
1,94
4,76
4 a 10
Nº 200
0,074
1,30
0,91
5,00
0,50
5,68
1,14
2,55
2 a 10
Curva da mistura com 10% de RM
Porcentagem que passa (%)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0,074
0,177
0,42
2,0
4,76
9,52
12,7
19,1
Abertura das peneiras (mm)
Limite Superior - Faixa C
Limite Inferior - Faixa C
Curva Granulométrica dos Agregados com 10% de RM
Figura 12 – Curva granulométrica dos agregados utilizados na pesquisa com a mistura
de 10% de RM.
42
O gráfico da Figura 13 mostra com mais detalhe a diferença entre as duas misturas e
como elas se comportam no limite da Faixa C do DNIT. Onde pode ser observada uma grande
semelhança nas duas misturas.
Porcentagem que passa (%)
Curvas da Mistura convencional e RM
100
80
60
40
20
0
0,074
0,177
0,42
2,0
4,76
9,52
12,7
19,1
Limite Superior - Faixa C
Limite Inferior - Faixa C
Curva Granulométrica dos Agregados com 10% de RM
Curva Granulométrica dos agregados da Mistura Convencional com Seixo
Figura 13 – Curva granulométrica das misturas convencional e com adição de 10%
RM.
3.1.2 Abrasão Los Angeles (DNER ME – 035/98)
Agregados localizados próximos ou na superfície do pavimento devem apresentar
resistência à abrasão maior do que os localizados nas camadas inferiores. Nesse ensaio, os
agregados são submetidos a algum tipo de degradação mecânica e medida a alteração
provocada, principalmente na granulometria original, ao final da degradação. Dessa forma as
características de tenacidade, resistência abrasiva e até mesmo de dureza dos agregados são
presumidamente avaliadas (MARQUES, 2001).
O ensaio de abrasão Los Angeles e comumente utilizado para medir a resistência à
abrasão de um agregado. Nesse ensaio uma amostra de agregado de cerca de 5.000g é
submetida a 500 ou 1.000 revoluções no interior do cilindro de um equipamento padronizado,
(Figura 14), e de acordo com a norma, um número variado de esferas de aço, é adicionado no
cilindro, induzindo impactos nas partículas durante as suas revoluções. O resultado é avaliado
43
pela redução de massa dos agregados retidos na peneira de n° 12 (1,68mm) em relação à
massa inicial da amostra especificada.
Figura 14 – Moinho de esferas.
3.1.2.1 Abrasão Los Angeles do Seixo
Após passar 15 Kg da amostra pelas peneiras indicadas pela norma, foi possível
analisar que a peneira com maior retenção do material foi a de 6,35mm e 4,8mm,
enquadrando assim o material na “Graduação C”. Com isto foi separado 2500 Kg de material
passante na peneira 9,5 e retido na 6,35mm e 2500 Kg de material passante na peneira
6,35mm e retido na de 4,8mm. O material foi adicionado ao moinho de esferas que operou em
uma rotação entre 30 e 33 r.p.m. até que fosse atingido 500 rotações com 8 esferas
padronizadas pela norma em seu interior. Ao término da operação o moinho foi esvaziado e o
material peneirado numa peneira de 1,68mm. A fração passante foi descartada e o material
retido foi lavado, seco em estufa e pesado para o cálculo da abrasão para a obtenção dos
resultados mostrados na Tabela 04.
44
Tabela 04 – Resultado da abrasão Los Angeles com o seixo proveniente de Ourém-Pa.
Abrasão Los Angeles (DNER-ME 035/98) – SEIXO
500
NUMERO DE ROTAÇÕES
APÓS ENSAIO
16
MATERIAL RETIDO NA PENEIRA
DURAÇÃO DO ENSAIO:(min)
Nº 12 (1,68 mm)
8
MATERIAL PASS. NA PENEIRA Nº
NÚMERO DE ESFERAS
12 (1,68 mm)
C
GRADUAÇÃO
% DE DESGASTE
2240,40
2759,6
55,192
3.1.2.2 Abrasão Los Angeles do Resíduo de Manganês
O procedimento para o resíduo de manganês foi exatamente igual, se enquadrando na
mesma graduação “C”.
Tabela 05 – Resultado da abrasão Los Angeles com o RM proveniente da Serra do Navio-AP.
Abrasão Los Angeles (DNER-ME 035/98) – RESÍDUO DE MANGANÊS
500
NUMERO DE ROTAÇÕES
APÓS ENSAIO
16
MATERIAL RETIDO NA PENEIRA
DURAÇÃO DO ENSAIO:(min)
Nº 12 (1,68 mm)
8
MATERIAL PASS. NA PENEIRA Nº
NÚMERO DE ESFERAS
12 (1,68 mm)
C
GRADUAÇÃO
% DE DESGASTE
3549,40
1450,60
29,012
3.1.3 Determinação da absorção e densidade do agregado graúdo (DNER – ME 081/98)
A densidade do agregado graúdo (seixo e resíduo de manganês) foi obtida de acordo
com a norma DNER – ME 081/98, onde cada amostra foi lavada e secada, ate que ocorresse a
constância de massa, e então foi submetida a ficar imersa em água durante um período de 24
horas. Removeu-se a amostra da água, e obteve sua massa na condição de superfície seca
saturada, onde toda a água visível na superfície do agregado foi retirada com o auxilio de um
pano que absorvesse a água da superfície, em seguida realizou-se uma pesagem hidrostática
do material, registrando a leitura na balança e após secagem determinou-se a massa do
agregado seco. De posse das duas leituras, foram determinadas as medias para a densidade
real, densidade aparente e absorção dos agregados, mostradas nas Tabelas 06 e 07.
45
Tabela 06 – Resultado da densidade real e aparente, porcentagem de vazios e absorção do Seixo
proveniente de Ourém-Pa.
DENSIDADE REAL DO AGREGADO GRAÚDO – DNER – ME 081/98(SEIXO)
Nº de ensaios
AMOSTRA
Peso da Cesta Vazia ao Ar (g)
Peso da Cesta + Amostra seca ao Ar (g)
Peso da Amostra Seca ao Ar (g)
Peso da Cesta Vazia Imersa (g)
Peso da Cesta + Amostra Imersa (g)
Peso da Cesta + Amostra Umida ao Ar (g)
DENSIDADE REAL (D)=(B-A)/((B-A)-(E-D))
A
B
C
D
E
F
1
226,70
1191,70
964,90
196,20
818,80
1238,10
2,82
Média
2
226,70
1189,50
962,80
196,20
818,40
1237,60
2,83
2,823
DENSIDADE APARENTE DO AGREGADO GRAÚDO – DNER-ME 195/97(SEIXO)
DENSIDADE APARENTE (d)=(B-A)/(F-A)-(E-D)
2,48
11,96
4,82
PORCENTAGEM DE VAZIOS INTERNOS=(D-d)x100/D
PORCENTAGEM DE ABSORÇÃO (S)=(F-B)*100/C
2,48
29,74
5,00
2,479
12,167
4,907
Tabela 07 – Resultado da densidade real e aparente, porcentagem de vazios e absorção do RM
proveniente da Serra do Navio-AP.
DENSIDADE REAL DO AGREGADO GRAÚDO – DNER – ME 081/98(MANGANÊS)
AMOSTRA
Peso da Cesta Vazia ao Ar (g)
Peso da Cesta + Amostra seca ao Ar (g)
Peso da Amostra Seca ao Ar (g)
Peso da Cesta Vazia Imersa (g)
Peso da Cesta + Amostra Imersa (g)
Peso da Cesta + Amostra Umida ao Ar (g)
DENSIDADE REAL (D)=(B-A)/((B-A)-(E-D))
Nº de ensaios
A
B
C
D
E
F
1
226,70
1187,70
961,00
196,20
897,60
1305,20
3,70
2
226,70
1192,30
965,60
196,20
892,20
1306,40
3,58
Média
3,642
DENSIDADE APARENTE DO AGREGADO GRAÚDO – DNER-ME 195/97(MANGANÊS)
DENSIDADE APARENTE (d)=(B-A)/(F-A)-(E-D)
2,55
2,52
2,532
PORCENTAGEM DE VAZIOS INTERNOS=(D-d)x100/D
31,16
29,74
30,448
PORCENTAGEM DE ABSORÇÃO (S)=(F-B)*100/C
12,23
11,82
12,022
3.1.4 Densidade real das partículas do agregado miúdo (DNER – ME 084/95)
Para a determinação da densidade do agregado miúdo (seixo), conforme a norma foi
separada uma amostra de 1 Kg de material, passando na peneira 4,8mm e 0,075mm e colhida
500g de material retido entre estas peneiras. Em seguida foi pesado um picnômetro seco, e
conseqüentemente o mesmo com amostra dentro, adição de água destilada para mais uma
pesagem, seu aquecimento durante um período de cerca de 15 minutos para expulsar todo o ar
46
existente no interior. Após o resfriamento, o picnômetro deve ser completado com água na
mesma marca que estava antes de ir para o aquecimento, para outro procedimento de
pesagem. Em seguida, foi retirado todo o material de dentro do picnômetro, limpo e colocado
água até a mesma marca anterior, para ser realizada a última pesagem. Após todas as leituras
registradas em balança foram feito os cálculos e obtido os resultados conforme mostra a
Tabela 08.
Tabela 08 – Resultado da densidade real da areia proveniente de Ourém-PA.
AGREGADO MIÚDO – DENSIDADE REAL DNER-ME 084/95(AREIA)
MASSA ESPECÍFICA REAL – MÉTODO DO PICNOMETRO
Nº de ensaios
AMOSTRA
1
2
Picnometro Seco.
(A)
171,80
141,50
Picnometro + Solo.
(B)
371,80
341,50
Picnometro + Solo + Água
(C)
810,20
780,80
Picnometro + Água
(D)
684,80
655,00
2,68
2,70
DENSIDADE REAL TOTAL
DENSIDADE REAL MÉDIA = (B-A)/((D-A)-(C-B))
Média
2,688
3.1.5 Adesividade (DNER-ME 078/94 e DNER-ME 079/94)
É a qualidade que o agregado possui, em “deixar-se” recobrir por uma película
betuminosa, a qual deve resistir à ação da água, sem se deixar haver o deslocamento da
película. Determina-se a relação de perda de resistência, pela ação da água, assim não
havendo boa adesividade entre o ligante asfáltico e os agregados graúdos ou miúdos (DNERME 078/94 e DNER-ME 079/94), pode ser empregado o melhorador de adesividade na
quantidade fixada no projeto.
Adesividade é a propriedade que tem o agregado de ser aderido por material
betuminoso.
3.1.5.1 Adesividade de agregado graúdo (DNER-ME 078/94)
O ensaio de adesividade foi realizado de acordo com o método DNER-ME 078/94,
onde descreve todo seu procedimento. Foi utilizado no ensaio o CAP 50/70 e a parte graúda
do seixo e do manganês. A separação da amostra correspondente foi 500g de material
passante na peneira 19mm e retido na 12,7mm, que se deve ser lavado e colocado em água
destilada durante 1 minuto, em seguida levar o agregado em estufa a 120°C no período de 2
47
(duas) horas. Após este procedimento o ligante betuminoso, CAP deve ser aquecido em estufa
a 120°C e o agregado a 100°C, sobre o agregado adiciona-se 17,5 g de Cimento Asfático
(CAP) com a ajuda de uma espátula foi misturado até a amostra ficar completamente coberta,
e em seguida foi sobreposto sobre uma superfície lisa, até que o ligante esfriasse para em
seguida levá-lo a um copo de vidro (ou copo de Becker), e coberto com água destilada, para
ser levado a estufa com temperatura a 40 °C repousando por 72 horas, Figura 5.c, onde depois
é retirado e avaliado como satisfatório ou insatisfatório.
Os resultados são caracterizados visualmente, pelo deslocamento total, deslocamento
parcial ou não deslocamento da película, este de melhor resultado.
Foram executados dois ensaios para o seixo e dois para o resíduo de manganês para
uma melhor análise dos resultados, e pode-se observar que os dois agregados tiveram
resultados satisfatórios, como mostra as Figuras 15 e 16.
Figura 15 – Adesividade do Seixo.
Figura 16 – Adesividade do RM.
3.1.5.2 Adesividade de agregado miúdo (DNER-ME 079/94)
O ensaio de adesividade do agregado miúdo foi realizado de acordo com o método
DNER-ME 079/94, onde foi retirada uma amostra de 71% de agregado passante na peneira
0,59mm e retido na de 0,21mm e 29% de ligante a quente. Após o seu resfriamento,
separarmos cerca de 5g da mistura, para colocar no tubo de ensaio com água destilada e
aquecermos a uma temperatura de aproximadamente 110°C, com tempo de fervura de 1
minuto, como não houve o deslocamento da película, partiu-se para as soluções sendo que
apenas a partir da 2ª segunda solução que a película betuminosa começou a se soltar. Desta
forma o resultado se deu satisfatório de acordo com a norma.
48
A Figura 16 mostra com clareza o momento em que a 2ª solução começou a soltar a
película betuminosa.
Figura 17 – Adesividade da areia.
A Tabela 09 mostra com clareza e de uma forma resumida todos os resultados obtidos
nos ensaios de caracterização dos agregados.
Tabela 09 – Características físicas de todos os agregados minerais utilizados nesta pesquisa.
Ensaio
Métodos
Agregado Mineral
Resíduo de
Seixo
Manganês
55% (<40)
29% (<40)
Areia
1.
Abrasão Los Angeles
DNER ME-035/38
-
2.
Densidade
DNER ME-081/98 e
DNER ME-084/94
2,823
3,642
2,688
3.
Absorção
DNER ME-081/98
4,907
12,022
-
Satisfatório
Ótimo
Adesividade
DNER ME-078/94 e
DNER ME-079/94
Satisfatório
4.
3.2 ENSAIO DE CARACTERIZAÇÃO DO CAP
O ligante utilizado na composição da mistura foi o CAP 50⁄70 doado pela empresa
CONSTRUFOX para instituição de ensino superior da UNAMA – Universidade da Amazônia
que cedeu o material para a realização desta pesquisa.
49
Para a caracterização do CAP – Cimento Asfáltico de Petróleo utilizado na mistura foi
executado os seguintes ensaios.

Ponto de fulgor (DNER – ME 148/94);

Viscosidade Saybolt furol (DNER – ME 004/94);

Ponto de amolecimento (DNER – ME 247/94);

Penetração (DNER – ME 003/99);

Densidade (DNER – ME 193/96);
Todos os ensaios foram executados no laboratório de misturas asfálticas da UNAMA –
Universidade da Amazônia.
3.2.1 Ponto de fulgor (DNER – ME 148/94)
É um ensaio muito prático ligado a segurança do manuseio do asfalto durante seu
transporte, estocagem e usinagem. Permite observar a menor temperatura na qual os gases
emanados durante o aquecimento do material asfáltico se inflamam por contato com uma
chama padronizada.
Valores de ponto de fulgor de CAP são normalmente superiores que 230°C, e seu
ensaio basicamente é o processo de se colocar uma quantidade de CAP no recipiente do
equipamento da Figura 18, juntamente com um termômetro, acender-se a chama padrão bem
acima do CAP e inicia-se o aquecimento até provocar chamas.
A temperatura na qual o CAP entra combustão fogo é denominada de ponto de fulgor.
50
Figura 18 – Momento em que o CAP atinge seu Ponto de Fulgor.
3.2.2 Viscosidade Saybolt furol (DNER – ME 004/94)
No ensaio Saybolt-Furol se encontra as temperaturas de misturação e compactação das
misturas.
O método se caracteriza pelo tempo, em segundos, que uma determinada quantidade
de material betuminoso leva para escoar 60 ml através de um orifício de dimensões
padronizadas, a uma determinada temperatura. O ensaio se destina a medir a consistência dos
materiais betuminosos em estado líquido, de uma forma prática, utilizando o viscosímetro
Saybolt para a obtenção do resultado destes ensaios. Esse equipamento se destina a medir a
resistência desses materiais ao escoamento, em temperaturas variadas, de acordo com as suas
consistências.
O ensaio consiste em aquecer cerca de 500 ml de CAP a temperatura na qual se deseja
fazer o ensaio e logo após colocar dentro do viscosímetro (Figura 20), que já estará ligado na
temperatura desejada, ao confirmar a temperatura do CAP desejada através de um
termômetro, é iniciado o ensaio, cronometrando o tempo que o material leva para encher o
recipiente com 60 ml. Nessa pesquisa foi executado ensaios para as temperaturas (135°, 155°
e 177°), e traçado o gráfico (Temperatura x sSF), da Figura 19.
51
Figura 19 – Gráfico da Viscosidade Saybolt-Furol (CAP - 50/70).
Figura 20 – Viscosímetro Saybolt-Furol.
52
3.2.3 Ponto de amolecimento (DNER – ME 247/94)
Como já é conhecido os asfaltos amolecem a temperaturas relativamente baixas e há
necessidade de conhecer este ponto para utilização e preparo. A temperatura a qual o CAP
passa de material em estado plástico ou semi-sólido para o estado líquido é conhecido como
Ponto de Amolecimento.
O ponto de amolecimento, é a temperatura lida no momento em que uma esfera
metálica padronizada, atravessa um anel também padronizado, perfeitamente cheio com o
material betuminoso, e toca uma placa de referencia, após ter percorrido uma distância de
25,4mm, sob condições especificas (Figura 21).
Este ensaio procede a partir da amostra que é fundida em um molde em forma de
anel, este é mantido suspenso em um banho à temperatura controlada, e sobre ele, é colocado
uma bola de aço. O conjunto e aquecido a uma velocidade constante, fazendo com que a
amostra amoleça dentro do anel e ceda ao peso da bola que se deslocará a uma determinada
distância.
Figura 21 – Detalhe das esferas
começando a atravessar o anel.
53
3.2.4 Penetração (DNER – ME 003/99)
Para a classificação dos asfaltos por penetração utiliza-se o método descrito na
ABNT/NBR 6576 dividindo-os em CAP 30/45, CAP 50/70, CAP 85/100. Este método avalia
a consistência dos materiais betuminosos onde consiste na penetração vertical de uma agulha
padrão em uma das amostras do material, onde a distância entre a amostra e a agulha é
medida em décimos de milímetros isto realizado em equipamento conhecido como
penetrômetro (Figura 22), para isso é necessário que a amostra esteja em sob condições
específicas de temperatura, carga e tempo (25°C, 100 g, 5 s).
A amostra fundida deve ser colocada em recipiente apropriado para a amostra, a
temperatura ambiente será utilizada inicialmente para resfriá-lo e após banho de água com
temperatura controlada.
Figura 22 – Penetrômetro.
54
3.2.5 Densidade (DNER – ME 193/96)
Segundo a Norma (DNER ME - 193/96), a densidade dos asfaltos varia entre 0,9 e
1,4, ainda que o mais comum encontrado seja entre 1,0 e 1,1. O ensaio consiste basicamente
apenas em colocar o material ensaiado a 25° C e mantê-lo, até posteriormente levá-lo à água
onde será imerso, no qual, deverá estar à mesma temperatura. O resultado da densidade
determina se a uniformidade do material e também seu teor de impurezas.
A Tabela 10 mostra com bastante clareza a caracterização do CAP utilizado neste
estudo.
Tabela 10 – Resultados de todos os ensaios de caracterização do CAP.
ENSAIOS
Densidade
Ponto de Fulgor (ºC)
Ponto de Amolecimento (ºC)
Penetração (25º C, 100g, 5 Seg)
(0,1 mm)
Viscosidade Saybolt – 135º C
Furol (sSF)
150º C
175 ºC
MÉTODOS
DNER ME-193/96
DNER ME-148/94
(ABNT MB-11341)
VALORES
INDICADOS
-
RESULTADOS
1,008
235 (mín)
311º C
ABNT NBR 6500/00
46 (mín)
51º C
DNER ME-003/99
50 a 70
63
DNER 004/94 (ABNT
MB-517/71)
141 (mín)
141 (mín)
141 (mín)
234
83
42
3.3 MÉTODO DA SUPERFÍCIE ESPECÍFICA
Depois de fixada a granulometria da mistura, foi calculado o teor provável de asfalto
através do método da superfície específica através da seguinte formula:
S = (0,14 x a + 0,20 x b + 0,32 x c + 2,30 x d +12 x e + 135 x f)
100
Onde:
S - superfície específica do agregado, em m2/kg;
a – é a porcentagem que passa na peneira 19,1mm retida na peneira 12,7mm;
b – é a porcentagem que passa na peneira 12,7mm retida na peneira 9,5mm;
c – é a porcentagem que passa na peneira 9,5mm retida na peneira 4,8mm;
d – é a porcentagem que passa na peneira 4,8mm retida na peneira 0,297mm;
e – é a porcentagem que passa na peneira 0,297mm retida na peneira 0,074mm;
f – é a porcentagem que passa na peneira 0,074mm;
(3,01)
55
Tabela 11 – Superfície especifica das misturas.
Misturas
Superfície Especifica
Composição Convencional com Seixo
5,68
Composição com 10% de RM
6,06
Com base nos resultados obtidos para cada composição, estima se o teor de asfalto Tca:
Tca = m x Si1/5
Tca = 3,75
(3.02)
Onde:
m = módulo de riqueza (3,75 - 4,00)
Si = Superfície especifica da mistura.
Em seguida o teor de asfalto devido à densidade do agregado mineral é corrigido, segundo a
seguinte expressão:
T’ca = 2,65 x Tca
dag
(3.03)
Onde:
T’ca = teor de asfalto corrigido;
dag = densidade dos agregados.
dag =
(3.03)
Com o teor de asfalto corrigido, será calculada a porcentagem de asfalto em relação à mistura
(Pca).
Pca = 100 x T’ca
100 + T’ca
(3.04)
A moldagem foi feita para os valores de Pca encontrados e Pca +/- 0,5 e Pca +/- 1,0,
Conforme mostra a Tabela 12.
56
Tabela 12 – Teores de ligante para moldagem das misturas.
Pca
Pca – 1,0
Pca – 0,5
Pca
Pca + 0,5
Pca + 1,0
Porcentagem de CAP para cada composição
Mistura Convencional
Mistura com 10 % de
Com Seixo
RM
3,73%
3,85 %
4,23%
4,35 %
4,73%
4,85 %
5,23%
5,35 %
5,73%
5,85 %
3.4 DESCRIÇÃO DOS ENSAIOS
Nesta pesquisa foi utilizada uma porcentagem considerável de areia, 20% em cada
uma das misturas. A areia e um material que tem formação natural e que ao longo do tempo
vai criando formas, fazendo que ela possua uma superfície especifica relativamente alta, e
uma baixa resistência ao cisalhamento, aumentando bastante a porcentagem de volumes de
vazios de uma mistura, este efeito poderia ser amenizado com um material de enchimento
(cimento, cal, etc.) mais os autores desta pesquisa optaram por não utilizar este tipo de
material.
Na elaboração dos ensaios foi observado que não seria possível alcançar os 4% de
volume de vazios na mistura devido à alta porcentagem de areia utilizada. Desta forma foi
estipulada uma nova porcentagem de CAP para a composição (Tabela 13), onde se conseguiu
alcançar uma porcentagem de 6 a 8% de Vv. Com o objetivo de enquadrar nas especificações
para se fazer o ensaio de umidade induzida, e assim fazer um comparativo entre as duas
misturas.
Tabela 13 – Novos teores de ligante para moldagem das misturas.
Pca
Pca – 1,0
Pca – 0,5
Pca
Pca + 0,5
Porcentagem de CAP para cada composição
Mistura Convencional
Mistura com 10 % de
Com Seixo
RM
7,73%
7,73 %
8,23%
8,23 %
8,73%
8,73 %
9,23%
9,23 %
3.4.1 Moldagem dos corpos-de-prova para a dosagem Marshall (DNER – ME 043/95)
O processo de moldagem dos corpos-de-prova foi realizado no laboratório de misturas
asfálticas da UNAMA, onde a preparação para a moldagem ocorreu da seguinte forma; os
agregados enquadrados na (faixa “C” do DNIT) e o asfalto foram aquecidos separadamente,
57
sendo o ligante entre as temperaturas de 154°C a 161,5°C conforme a temperatura de
misturação do CAP, e os agregados dez a quinze graus acima de acordo com a norma. Foi
misturado um corpo-de-prova por vez, e compactado em seguida, sendo 1200g dos agregados
já misturados e o restante de CAP em gramas conforme a porcentagem calculada, a
compactação iniciou-se entre 146°C a 150°C e não houve reaquecimento da mistura.
A mistura foi colocada no molde, já pré-aquecido a 150°C e compactado com 75
golpes em cada face do corpo-de-prova, com um soquete de 4540g, caindo a uma altura de
45,72 cm padronizado conforme a Figura 23. Em cada face da mistura antes da compactação,
foi colocado papel filme para evitar o contato do soquete com o material.
Para o ensaio Marshall foram moldados 30 corpos-de-prova, sendo 15 (três por teor de
asfalto) para cada mistura. Após a compactação destes, foram retirados do molde após 24
horas.
Figura 23 – Soquete Marshall
Os corpos-de-prova foram identificados, determinado as suas propriedades
volumétricas e pesados ao ar, para obter as suas características físicas (massa aparente,
volume de vazios, relação betume vazios). E para a obtenção da densidade aparente, os corpos
de provas foram pesados imersos em água. Todos os procedimentos para a determinação da
densidade aparente foram realizados de acordo com o DNER ME-117/94.
58
Após determinadas todas as propriedades volumétricas dos corpos-de-prova, estes
foram colocados em banho maria com água destilada, durante 30 minutos a 60°C, para em
seguida serem submetidos imediatamente ao ensaio Marshall, conforme mostra a Figura 24,
para a determinação de suas características mecânicas de estabilidade e fluência.
Figura 24 – Prensa Marshall/CBR Automatizado
3.4.2 Dano por umidade induzida (Ensaio modificado de LOTTMAN)
O ensaio de Dano por Umidade Induzida tem o objetivo de predizer em longo prazo
(quatro a 12 anos, segundo AASHTO T 283/99), ou seja, este ensaio induz os corpos-deprova ao envelhecimento.
O inicio do seu processo é o mesmo já explicado recentemente para o método
Marshall, sendo que após o processo de misturação deixou-se o material em temperatura
ambiente por 2 horas ± 30 minutos em um recipiente apropriado (Figura 25), para em seguida
ser colocado em estufa (Figura 26) a uma temperatura de 60°C por 16 horas. Após este
período colocou-se esta mistura em recipientes menores e já separados a uma temperatura de
compactação por mais 2 horas, para então ser compactada, para um percentual de vazios de 7
± 1%. Foram moldados 16 corpos de prova, sendo 8 para a mistura convencional, e 8 para a
mistura com adição de 10% RM.
59
Figura 25 – Mistura repousando em
temperatura ambiente por 2 horas.
Figura 26 – Momento em que material
fica por 16 horas a 60°C em estufa.
Após desmoldar os corpos-de-prova e tirar todas as propriedades volumétricas, estes
foram divididos em dois grupos de 4 corpos-de-prova, de forma em que a médias de % de
vazios dos grupos fossem aproximadas. O primeiro grupo foi colocados em sacos plásticos
impermeáveis e submetidos a um banho de água na temperatura de 25°C (Figura 27), por pelo
menos duas horas para serem submetidos ao ensaio de resistência a tração (Figura 28) e
determinar a media dos três valores.
Figura 27 – Corpos-de-prova em banho de
água a uma temperatura de 25°C.
Figura 28 – Prensa Marshall/CBR
Automatizado
O segundo grupo foi saturado numa porcentagem de 55% a 80% em um dessecador
(Figura 29) com água destilada por um período de 10 minutos, depois de saturados foram
novamente tiradas suas propriedades volumétricas, e em seguida envolvidos firmemente em
filme plástico, acondicionando cada um em um saco plástico impermeável com 10 ml de água
60
destilada dentro, para serem colocados em um freezer a uma temperatura de -18 ± 3°C (Figura
30) por pelo menos 16 horas.
Figura 29 – Corpos-de-prova no
dessecador no processo de saturação.
Figura 30 – Verificação de temperatura
dos corpos-de-prova dentro do freezer.
Após esse período os corpos-de-prova foram retirados e colocados imediatamente, em
um banho maria de água destilada, em temperatura de 60 ± 1°C, por 24 horas ± 1 hora (Figura
31), para em seguida serem submetidos a outro banho por mais 3 horas pelo menos a uma
temperatura de 25 ± 0,5°C, para em seguida serem submetidos ao ensaio de resistência a
tração e determinada sua média.
Figura 31 – Corpos-de-prova em banho maria de
água destilada a uma temperatura de 60°C.
3.4.3 Densidade máxima teórica de misturas asfálticas (Rice Test – ASTM 2041/00)
Este ensaio teve como objetivo determinar a densidade e o peso específico máximo
teórico das misturas ensaiadas (corpos-de-prova), a uma temperatura de 25°C.
61
Os corpos-de-prova utilizados neste ensaio foram separados manualmente em
partículas com cuidado de evitar fraturas nos agregados. Em seguida essa amostra foi pesada
ao ar, e posta em um vasilhame padronizado e adicionado água, a uma temperatura de 25°C
até cobri-la completamente. A amostra foi submetida em seguida a uma aplicação gradual
crescente de vácuo, utilizando um mecanismo mecânico (mesa giratória), (Figura 32) com o
intuito de retirar todo o ar da amostra, após um período de 10 minutos a amostra foi pesada
hidrostaticamente em água a uma temperatura de 25°C, e determinada a sua densidade teórica
máxima (DTM), pela seguinte expressão;
Onde:
A - peso da amostra seca pesada ao ar, em g;
C - peso da amostra imersa em água a 25oC, em g.
Figura 32 – Mesa giratória utilizada no ensaio Rice
test.
62
CAPÍTULO 4 – DISCURSÃO DOS RESULTADOS
Neste capitulo são abordadas considerações sobre os resultados obtidos com o
auxílio do aplicativo EXCEL (Microsoft® Office 2000). A norma DNIT ME-031/2004
admite o mínimo de três valores para a determinação da média.
4.1 – MÉTODO DE DOSAGEM MARSHALL
Para a determinação dos parâmetros necessários a traçar os gráficos referentes ao
ensaio Marshall, densidade teórica máxima (Dt), volume de vazios (Vv), densidade real média
do agregado mineral (Drm), vazios do agregado mineral (VAM), teor de vazios preenchidos
por cimento asfáltico (Vb) e relação betume/vazios (RBV), utilizaram-se as expressões
preconizadas pela NBR 12891/93. As especificações do DNIT para o teor ótimo de asfalto
para a camada de rolamento estão na Tabela 14.
Tabela 14 – Especificação das misturas asfálticas para a camada de rolamento.
Discriminação
Porcentagem de vazios
Relação Betume e/Vazios (%)
Estabilidade, mínima (Kgf)
Resistência à tração por compressão diametral
Fluência (mm)
Camada de Rolamento
3a5
75 a 82
500 (75 golpes)
0,65 Mpa
2 a 4,5
63
4.1.1 Mistura com CAP 50/70, convencional com seixo
A seguir são apresentados os resultados obtidos para a mistura com cimento asfáltico
de petróleo – CAP 50/70 convencional com seixo rolado. A norma DNIT ES-031/2006
admite o mínimo de três valores para a determinação da média, obtidas pela metodologia
Marshall apresentadas na Tabela 15.
Como pode ser observado na tabela a seguir os resultados obtidos não foram
satisfatórios, pois as especificações da norma do DNIT não foram alcançadas neste ensaio.
Os gráficos com as curvas das variações físicas e mecânicas em função da quantidade
de ligante utilizado para a determinação do teor ótimo de ligante Figura 33.
Tabela 15 – Resultados das médias dos ensaios Marshall para mistura convencional.
Teor
(%)
7,73
8,23
8,73
9,23
D.ap.
2,247
2,258
2,247
2,251
Est.
(Kgf)
1269
1027
1049
1061
Flu.
(mm)
2,10
2.06
2,05
2,48
Vv
(%)
8,40
7,42
7,17
6,29
RBV
(%)
66,70
71,30
73,10
76,60
VAM
(%)
25,83
25,86
26,63
26,90
64
2,258
2,253
2,248
2,243
Estabilidade(kgf)
Dens. Ap (g/cm3)
2,263
7,50
8,00
8,50
% CAP
9,00
9,50
7,50
8,00
8,50
% CAP
9,00
9,50
7,50
8,00
8,50
9,00
9,50
1300
1250
1200
1150
1100
1050
1000
Fluência (mm)
2,50
1,50
Vv (%)
% CAP
9,00
8,50
8,00
7,50
7,00
6,50
6,00
7,50
8,00
8,50
% CAP
9,00
9,50
7,50
8,00
8,50
9,00
9,50
9
9,5
RBV (%)
80,0
75,0
70,0
65,0
60,0
% CAP
27,2
VAM
26,8
26,4
26
25,6
7,5
8
8,5
% CAP
Figura 33 - Gráfico dos parâmetros Marshall das
misturas asfálticas convencional com seixo.
65
4.1.2 Mistura com CAP 50/70, com adição de 10% de resíduo de manganês
A seguir são apresentados os resultados obtidos para a mistura com cimento asfáltico
de petróleo – CAP 50/70 utilizando 10% de resíduo de manganês na composição da mistura,
Tabela 16 e Figura 34.
O ensaio da mistura com 10% de resíduo de manganês não foi satisfatório, pois assim
como a mistura convencional não foram alcançados os parâmetros especificados pela norma
do DNIT. Observa-se que tanto a mistura convencional com seixo rolado e a com 10% de
resíduo de manganês tiveram resultados similares.
Tabela 16 – Resultados das médias dos ensaios Marshall para mistura com 10% RM.
Teor
(%)
7,73
8,23
8,73
9,23
D.ap.
2,261
2,271
2,267
2,267
Est.
(Kgf)
1132
1031
1048
935
Flu.
(mm)
2,10
2.10
2,00
2,20
Vv
(%)
9,70
8,56
8,00
7,28
RBV
(%)
64,10
68,40
71,00
74,00
VAM
(%)
27,03
27,10
27,63
28,04
66
Estabilidade(kgf)
Dens. Ap (g/cm3)
2,30
2,29
2,28
2,27
2,26
2,25
2,24
7,50
8,00
7,50
8,00
8,50
% CAP
9,00
9,50
8,50
% CAP
9,00
9,50
8,50
9,00
9,50
8,50
% CAP
9,00
9,50
8,50
9,00
9,50
1200
1150
1100
1050
1000
950
900
Vv (%)
Fluência (mm)
2,50
1,50
7,50
8,00
7,50
8,00
7,50
8,00
% CAP
10,00
9,20
8,40
7,60
6,80
6,00
RBV (%)
80,0
75,0
70,0
65,0
60,0
VAM
% CAP
28,8
28,4
28
27,6
27,2
26,8
7,5
8
8,5
% CAP
9
Figura 34 – Gráfico dos parâmetros Marshall das
misturas asfálticas convencional com seixo.
9,5
67
4.2 ENSAIO DE UMIDADE INDUZIDA (MODIFICADO DE LOTTMAN)
A RRT - Relação de resistência a tração (índice numérico das misturas asfálticas ao
efeito prejudicial da água) é calculada pela expressão:
, (4.01)

, (4.02)

, (4.03)
Onde:
Onde:
RT1 – resistência à tração (KPa) dos CPs
RT2 – resistência à tração (KPa) dos CPs
sem condicionamento;
com condicionamento.
P – carga de ruptura (N);
P – carga de ruptura (N);
t – altura do corpo-de-prova (mm);
t’ – altura do corpo-de-prova (mm);
D – diâmetro do corpo-de-prova (mm).
D – diâmetro do corpo-de-prova (mm).
Misturas que apresentem Relação de Resistência à Tração igual ou superior a 70% são
consideradas, quanto à deterioração por umidade, de boa qualidade (HICKS, 1991), contudo
para a AAMAS (1991), este valor deve ser superior a 80%.
Nas Tabela 17 e 18, são apresentados os resultados e algumas características dos
corpos ensaiados para a mistura convencional com seixo e com 10% RM.
68
Tabela 17 – Resultados do dano da umidade induzida para mistura convencional com seixo
com volume de vazios 7 ± 1%.
Pesquisa: TCC - Andre / Dirceu
Aditivo: sem aditivo
Dosagem: Mistura - Seixo convencional
Método de compactação: Marshall
Esforço: 75 golpes
Data do Ensaio: 14 a 16/11/2010
Laboratoristas: Andre / Dirceu
Grupo 01 (condicionados)
Identificação da Amostra
Diâmetro em mm (pol)
D
1
2
3
7
8
101,55 101,65 101,71 101,65 101,67 101,59
101,71
101,69
67,85
61,99
67,89
68,02
Massa seca ao ar em g
A 1294,6 1289,3 1294,6 1284,2 1301,2 1174,3
1298,3
1282,6
Massa do CP em g, antes da saturação parcial a vácuo
B
1294,8 1289,6 1294,9 1284,3 1301,3 1174,5
1298,8
1282,9
Massa imersa em g
C
717,8
718,5
719,4
714,8
723,1
653,0
722,7
716,4
E
577,0
571,1
575,5
569,5
578,2
521,5
576,1
566,5
F
2,244
2,258
2,250
2,255
2,250
2,252
2,254
2,264
G
2,420
2,420
2,420
2,420
2,420
2,420
2,420
2,420
H
7,29
6,71
7,04
6,82
7,01
6,95
6,88
6,44
I
42,04
38,33
40,54
38,84
40,51
36,25
39,61
36,50
23,12
21,08
22,30
21,36
22,28
19,94
21,79
20,08
33,63
30,67
32,43
31,07
32,41
29,00
31,69
29,20
B’1
1317,7 1310,4 1316,9 1305,6 1323,5 1194,2
1320,1
1302,7
Massa do CP em g, após saturação parcial a vácuo (máx.) B’2
1328,2 1320,0 1327,0 1315,3 1333,6 1203,3
1330,0
1311,8
12770
12930
Densidade específica aparente (A/E)
Densidade específica máxima
% de vazios (100(G-F)/G)
Volume de vazios (HE/100) em cm
3
Volume extremo de água que po ser absorvido em cm3 (min.)
J'1
Volume extremo de água que po ser absorvido em cm3 (máx.)
J’2
Massa do CP em g, após saturação parcial a vácuo (mín.)
Carga em N (lbf) - Não condicionados
Temp. de sat. em min
P’
67,88
Pmédia = 12600
Pré. em kPa ou mm de Hg (pol. Hg)
12030
B’ 1321,0 1312,5 1318,7 1308,7
Massa imersa em g, após saturação parcial a vácuo
C’
743,9
741,3
742,3
739,9
t'
68,06
68,19
67,60
67,82
E’
577,1
571,2
576,4
568,8
F’
2,243
2,257
2,246
2,258
J’
26,20
22,90
23,80
24,40
Altura do cp após cond. Em mm (pol)
Volume (B’-C’) em cm
Densidade específica aparente (A/E’)
Volume de água absorvido em cm
3
% de saturação (100J’/I)
S’
62,32
59,74
58,71
62,82
Carga em N (lbf) - Condicionados
P’
11390
11110
12510
12130
Res. s/ cond. (2000P/ tD) (2P/ tD) em kPa, psi
Std
1188,70
Res. c/ cond. (2000P’/ t’D)(2P’/ t’D) em kPa
Stm
1049,2 1020,4 1158,4 1120,2
Rel. de Res. à Tração (100 Stm/ Std)
Danos da umidade induzida (visual)
Falha/esmagamento do agregado
12670
5 min. / 15 pol. De Hg
Massa do CP em g, após saturação parcial a vácuo
3
68,08
6
t
Volume (B-C) em cm
67,47
5
Altura em mm (pol)
3
67,85
4
Grupo 02
RRT
91,4
S'média = 60,90 %
P'média = 10999.75
1106,5 1280,8
1177,4
1087,03
1190,1
69
Tabela 18 – Resultado do dano da umidade induzida para mistura com 10% de resíduo de
manganês com volume de vazios 7 ± 1%.
Pesquisa: TCC - Andre / Dirceu
Aditivo: sem aditivo
Método de compactação: Marshall
Data do Ensaio: 14 a 16/11/2010
Dosagem: Mistura - Seixo com 10% de RM
Esforço: 75 golpes
Laboratoristas: André / Dirceu
Grupo 01 (condicionados)
Identificação da Amostra
1
2
3
7
8
Diâmetro em mm (pol)
D 101,69 101,49 101,66 101,65 101,69 101,59
101,82
101,67
Altura em mm (pol)
t
66,23
62,49
66,40
66,71
Massa seca ao ar em g
A
1292,9 1292,7 1288,4 1284,2 1286,4 1205,0
1282,6
1282,6
Massa do CP em g, antes da saturação parcial a vácuo
B
1293,1 1292,8 1288,6 1284,2 1286,5 1205,2
1282,9
1282,7
Massa imersa em g
C
728,2
727,8
725,1
723,8
724,2
679,2
722,6
721,6
Volume (B-C) em cm3
E
564,9
565,0
563,5
560,4
562,3
526,0
560,3
561,1
66,25
4
Grupo 02
65,80
66,09
5
66,73
6
Densidade específica aparente (A/E)
F
2,289
2,288
2,286
2,292
2,288
2,291
2,289
2,286
Densidade específica máxima
G
2,445
2,445
2,445
2,445
2,445
2,445
2,445
2,445
H
6,39
6,42
6,49
6,27
6,43
6,30
6,38
6,51
I
36,11
36,29
36,55
35,16
36,17
33,16
35,72
36,52
19,86
19,96
20,10
19,34
19,89
18,24
19,65
20,09
28,89
29,03
29,24
28,13
28,93
26,53
28,58
29,22
1312,8 1312,7 1308,5 1303,5 1306,3 1223,2
1302,2
1302,7
Massa do CP em g, após saturação parcial a vácuo (máx.) B’2 1321,8 1321,7 1317,6 1312,3 1315,3 1231,5
1311,2
1311,8
Carga em N (lbf) - Não condicionados
13170
12670
% de vazios (100(G-F)/G)
Volume de vazios (HE/100) em cm
3
Volume extremo de água que po ser absorvido em cm3 (min.)
J'1
Volume extremo de água que po ser absorvido em cm3 (máx.)
J’2
Massa do CP em g, após saturação parcial a vácuo (mín.)
B’1
Temp. de sat. em min
P’
Pmédia = 12552,5
Pré. em kPa ou mm de Hg (pol. Hg)
13580
10 min. / 15 pol. De Hg
Massa do CP em g, após saturação parcial a vácuo
B’
1314,2 1314,6 1311,1 1305,2
Massa imersa em g, após saturação parcial a vácuo
C’
745,3
744,5
744,7
746,8
t'
66,24
66,06
66,70
66,36
E’
568,9
570,1
566,4
558,4
2,273
2,267
2,275
2,300
Altura do cp após cond. Em mm (pol)
Volume (B’-C’) em cm3
Densidade específica aparente (A/E’)
F’
Volume de água absorvido em cm3
J’
21,10
21,80
22,50
21,00
% de saturação (100J’/I)
S’
58,44
60,07
61,56
59,72
12630
11320
11840
10920
Carga em N (lbf) - Condicionados
P’
Std
1196,39
Res. c/ cond. (2000P’/ t’D)(2P’/ t’D) em kPa
Stm
1193,7 1074,9 1111,7 1030,6
Rel. de Res. à Tração (100 Stm/ Std)
RRT
Res. s/ cond. (2000P/ tD) (2P/ tD) em kPa, psi
Danos da umidade induzida (visual)
Falha/esmagamento do agregado
10790
92,2
S'média = 59,95 %
P'média = 1178,5
1274,1 1082,1
1240,2
1102,73
1189,3
70
4.3 DENSIDADE MÁXIMA TEÓRICA DE MISTURAS ASFÁLTICAS (RICE TEST –
ASTM 2041/100)
As Tabelas 19 e 20 mostram com clareza os resultados da densidade teórica de cada
uma das misturas ensaiadas, que pode ser observado uma densidade maior por parte da
mistura com 10% de resíduo de manganês, isso devido a grande densidade do agregado de
resíduo utilizado na composição da mistura.
Tabela 19 – Densidade teórica da mistura convencional
RICE TEST – ASTM 2041/00 (CONVENCIOANAL)
1500,20
Peso ao ar (g)
841,10
Peso Imerso (g)
Densidade máxima teórica
2,276
Tabela 20 – Densidade teórica da mistura com 10% RM
RICE TEST – ASTM 2041/00 (10% RM)
Peso ao ar (g)
Peso Imerso (g)
Densidade máxima teórica
1500,20
846,30
2,294
71
CAPÍTULO 5 – CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
Neste capítulo, apresentam-se as conclusões e sugestões fundamentadas nos
resultados, nas análises e nas discussões apresentadas no capítulo 4. Vale lembrar que a
escolha de resíduo de manganês como agregado opcional se fundamentou no fato da agressão
ambiental gerada pelo seu acúmulo em grande quantidade no meio ambiente. Porém a
avaliação de interesse a este trabalho se fundamentou apenas em ensaios específicos à
pavimentação, não tendo sido avaliado impactos ou benefícios ambientais, embora acredita-se
que a reutilização do resíduo de manganês reduz consideravelmente os prejuízos causados ao
meio ambiente.
5.1 – DOSAGEM MARSHALL
Na dosagem Marshall, os resultados não foram satisfatórios, pois não se alcançou os
parâmetros necessários que o DNIT estipula, devido à grande quantidade de areia utilizada na
mistura.
Mais se pode observar que a mistura com resíduo de manganês possui um maior
consumo de ligante asfáltico em relação à mistura convencional, devido ao seu alto valor de
absorção em relação aos outros agregados, é que a estabilidade das misturas não teve grande
diferença.
72
Para os trabalhos realizados com a mesma linha de pesquisa futuramente, vale
salientar que a areia da região amazônica possui uma superfície específica alta, sendo
necessário a utilização de um material de enchimento na mistura.
5.2 – UMIDADE INDUZIDA
Dos resultados obtidos neste ensaio concluiu-se que as duas misturas tiveram um
comportamento satisfatório, pois se enquadraram dentro das especificações tanto de (HICKS,
1991) e (AAMAS 1991), tendo uma diferença insignificante entre as misturas.
5.3 – RICE TEST
Por meio dos resultados obtidos neste ensaio, pode ser feito uma comparação entre a
densidade máxima teórica das misturas (RICE TEST) ensaio que possibilita anular os vazios
de uma mistura e calcular de forma exata sua densidade. Com a densidade aparente que foi
calculada apenas com o peso da amostra ao ar dividido pelo volume do corpo-de-prova, não
tendo a preocupação da quantidade de vazios que o corpo-de-prova poderia ter.
Os resultados foram bastante próximos, mais se pode observar uma densidade maior
ao eliminar os vazios da mistura.
73
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
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densidade real. Rio de Janeiro, 1995. 3p.
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“Los Angeles”. Rio de Janeiro, 1998. 6p.
______. Método de ensaio DNER-ME 081/98, agregados – determinação da absorção e
da densidade do agregado graúdo. Rio de Janeiro, 1998. 6p.
______. Método de ensaio DNER-ME 083/98, agregados – análise granulométrica. Rio de
Janeiro, 1998. 5p.
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