Palestra sobre
AGREGADOS PARA MISTURAS
BETUMINOSAS
Universidade Nova de Lisboa/Faculdade de Ciências e Tecnologia
8 de Junho de 2004
Ana Cristina Freire, Investigadora Auxiliar do LNEC
Colaborações: Engª Maria de Lurdes Antunes, Engº Pedro Domingos e Engª Fátima
Batista (LNEC-DT/NIT)
1/51
Estrutura de um pavimento flexível
[m]
Betão betuminoso
0,05
Macadame betuminoso
0,09
Macadame betuminoso
0,09
0,20
Base granular
Leito do pavimentoi
Camadas betuminosas
Camada de desgaste
Camada de regularização
Camadas granulares
Camada de base
Solo de fundação
2/51
Misturas Betuminosas – Algumas anomalias (I)
Cavado de rodeiras
Ninhos e peladas
3/51
Misturas Betuminosas – Algumas anomalias (II)
Fenda transversal
Pele de crocodilo
Exsudação de betume
4/51
Misturas betuminosas
Tipos de aplicação:
aplicação
Camadas de desgaste
Camadas de regularização
Camadas de base
Formas de fabrico:
A quente
A frio (com emulsão betuminosa)
As misturas betuminosas podem ser:
Fabricadas em central – contínua ou descontínua
Fabricadas “in situ” (p. ex.recicladas)
5/51
Misturas Betuminosas – Exigências de Qualidade
após a entrada em serviço
a Uma adequada estabilidade por forma a resistir à passagem
dos veículos sem o aparecimento de cavados de rodeira;
a Uma adequada resistência à fadiga sob a passagem repetida
dos rodados dos veículos;
a Uma adequada impermeabilidade, para protecção das
camadas subjacentes;
a Uma flexibilidade que permita a adaptação das camadas
betuminosas a assentamento graduais observados nas
camadas inferiores, sem que se verifique o aparecimento de
fendilhamento;
a Uma elevada durabilidade, para resistir ao desgaste causado
pelo tráfego e pelos efeitos dos agentes atmosféricos.
6/51
Misturas Betuminosas – Exigências de Qualidade após
a entrada em serviço
CAMADAS DE DESGASTE
a Um bom coeficiente de atrito (pneu/pavimento), quer
para condições de piso seco, quer quando molhado;
a Um nível de ruído pneu/pavimento dentro dos
limites
exigidos,
bem
como
adequadas
características ópticas;
a Uma superfície regular, que possibilite a circulação
em condições de conforto, economia e segurança;
a Uma adequada macro-textura
escoamento das águas.
para
permitir
o
7/51
Composição volumétrica de uma mistura
betuminosa
VMA = Vbef+ Vv
VMA
partículas de
agregado
Vv
Vbef
VMA
Va +V ba
Vv
(vazios)
VMA-
betume efectivo
(betume que garante a ligação entre as partículas do
agregado excluindo a quantidade absorvida pelos poros do
agregado)
volume de vazios na mistura de agregados- o espaço
entre as partículas dos agregados de uma mistura
compactada, incluindo o volume de vazios e o volume de
betume efectivo, expresso como percentagem do volume
total.
Vv- percentagem volumétrica de vazios (porosidade);
VA - percentagem volumétrica de agregados;
VB- percentagem volumétrica de betume.
8/51
Misturas Betuminosas – Exigências de Qualidade
durante a Fase Construtiva
1. Boa trabalhabilidade durante a
aplicação;
2. Manutenção das características
iniciais, durante o fabrico e
aplicação;
3. Facilidade de conservação e
possibilidade de reciclagem dos
materiais aplicados.
9/51
Fabrico em central betuminosa
10/51
Aplicação e compactação de misturas
betuminosas fabricadas a quente (I)
11/51
Aplicação e compactação de misturas
betuminosas fabricadas a quente (II)
12/51
Reciclagem “in situ” a frio
13/51
Misturas Betuminosas – Extracção de amostras Tarolos (I)
14/51
Misturas Betuminosas – Extracção de amostras Lajetas (II)
15/51
Metodologia para Avaliação do
Comportamento à Fadiga
Ensaio de Flexão
Características do ensaio de flexão
(Norma AASHTO TP 8 – Standard test method for determining the fatigue life of
compacted hot mix asphalt (HMA) subjected to repeated flexural bending)
Dimensão da
amostra
90 x 90 x 500 mm3
Temperatura Frequência
20,0 ± 0,5 °C
5 a 10 Hz
16/51
Metodologia para Avaliação do
Comportamento à Fadiga
10000
Ensaio de Flexão
8.450
1000
40.000
Extensão (x10-6)
2000
143.000
40.000
350.000
24000
60000
100
500.000
10
Vigas de mistura betuminosa convencional
Vigas de mistura betuminosa com betume-borracha
1
100
1000
10000
Número de aplicações de carga
100000
1000000
17/51
Metodologia para Avaliação do Comportamento à
Deformação Permanente
Ensaio de Simulação em Pista
de Laboratório
prEn 12697-22 – “Test methods for hot mix asphalt – wheel tracking”
18/51
Metodologia para Avaliação do Comportamento à
Deformação Permanente
Ensaio de Simulação em Pista
de Laboratório
Características do ensaio de simulação em pista de laboratório
(Norma NLT 173/84 – Resistencia a la deformación plástica de las mezclas bituminosas
mediante la pista de ensaio de laboratorio)
Dimensão da
Temperatura
amostra
Pressão
do pneu
Área de
contacto
Frequência
300 x 300 x 50
mm3
900 kNm-2
2150 mm2
0,8 ciclo/s
60°C
19/51
Metodologia para Avaliação do Comportamento à
Deformação Permanente
Ensaio de Simulação em Pista
de Laboratório
Pormenor do contacto
roda/amostra em ensaio
Amostra
após ensaio
20/51
Metodologia para Avaliação do Comportamento à
Deformação Permanente
Ensaio de Simulação em Pista
de Laboratório
2,0
Deform ação acum ulada (m m )
1,8
Provete 1
Provete 2
Provete 3
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Tem po de ensaio (m inutos)
90
100
110
120
21/51
Metodologia para Avaliação do Comportamento à
Deformação Permanente
Ensaio de Compressão Uniaxial de
Cargas Repetidas
prEN 12697-25 – “Test: Uniaxial
Cyclic Compression Test”.
22/51
Metodologia para Avaliação do Comportamento à
Deformação Permanente
Ensaio de Compressão Uniaxial de
Cargas Repetidas
h = variável
F
= 100 mm
23/51
Misturas Betuminosas – Exigências de Qualidade após
a entrada em serviço
Durabilidade
9 Resistência às acções climáticas;
9 Resistência a produtos químicos;
9 Resistência ao desgaste produzido pela passagem
dos veículos;
9 Resistência às acções “internas” (expansão,
contracção);
9 Compatibilidade entre o ligante e o agregado.
24/51
Propriedades dos agregados que afectam o
comportamento das misturas
Fase
Construção
Em serviço
Comportamento das misturas
Propriedades dos
agregados
Trabalhabilidade
Granulometria
Manutenção das características
durante o fabrico e aplicação
Resistência à fragmentação
Resistência ao choque térmico
Características estruturais
•
Rigidez
Granulometria
Dimensão máxima do agregado
Dureza das partículas
Resistência à fragmentação
Textura
Forma
•
Resistência ao fendilhamento
•
Resistência às deformações
permanentes
Características
Superficiais
Coeficiente de atrito
Drenagem superficial
Encandeamento e
reflectividade
Desgas te dos pneus,
ruído e resistência ao
rolamento
Durabilidade
Forma
Textura
Dimensão máxima do agregado
Resistência à fragmentação
Resistência ao polimento
Dimensão máxima do agregado
Granulometria
Propriedades ópticas
Forma das partículas
Textura
Dimensão máxima do agregado
Composição química
Susceptibilidade à água
Resistência ao gelo/degelo
Adesividade betume/agregado
Alterabilidade
Massa volúmica
25/51
Agregados para misturas betuminosas
NPEN
EN13043:2004
13043:2004““Agregados
paramisturas
misturas
NP
Agregados para
betuminosaseetratamentos
tratamentossuperficiais
superficiaispara
para
betuminosas
estradas,aeroportos
aeroportoseeoutras
outrasáreas
áreasde
decirculação
circulação”
estradas,
”
A presente norma europeia especifica as propriedades dos
agregados e dos fíleres obtidos a partir do processamento de
materiais naturais, artificiais ou reciclados para utilização em
misturas betuminosas e tratamentos superficiais a aplicar em
estradas, aeroportos e outras áreas de circulação. Não sendo
aplicável à utilização de produtos de demolição de misturas
betuminosas.
26/51
Agregados para misturas betuminosas
Nova norma de produto
NP EN 13043: 2004
• Definição de propriedades
obrigatórias
Revisão dos
actuais Cadernos
de Encargos de
obras de
pavimentação
• Definição de categorias/
Valores limite
Novas normas de ensaio
27/51
Percentagem de material passado
Granulometria
Granulometria
descontínua
Granulometria
uniforme
Granulometria
contínua
Peneiro nº
Agregado grosso: D<45 mm; d>
Agregado fino: D < 2mm; maioria das partículas > 0,063mm;
Filer: maioria das partículas < 0,063 mm.
28/51
Granulometria
100
90
Betão
betuminoso
drenante - camada de
desgaste
80
% DE MATERIAL PASSADO
70
Macadame
Fuso B
betuminoso
-
Betão betuminoso - camada de desgaste
60
50
40
30
20
10
0
0,0
0,1
1,0
ABERTURA DOS PENEIROS
10,0
Análisegranulométrica
granulométrica
Análise
(NPEN
EN933-1:
933-1:2000;
2000;NP
NP
(NP
EN933-2:
933-2:1999)
1999)
EN
100,0
29/51
Granulometria
Análisegranulométrica
granulométrica
Análise
(NPEN
EN933-1:
933-1:2000;
2000;NP
NP
(NP
EN933-2:
933-2:1999)
1999)
EN
30/51
Limpeza
Materiais prejudiciais ao desempenho e
durabilidade das misturas betuminosas:
¾Materiais que reagem com a água;
¾Materiais de natureza orgânica;
¾Excesso de finos;
¾Presença de materiais argilosos.
31/51
Limpeza
Ensaiodo
doEquivalente
Equivalentede
de
Ensaio
Areia(NP
(NPEN
EN933-9:
933-9:2002)
2002)
Areia
Ensaiodo
doAzul
Azulde
deMetileno
Metileno
Ensaio
(NPEN
EN933-9:
933-9:2002)
2002)
(NP
32/51
Forma das partículas
Trabalhabilidade
Compactação
Características estruturais
¾Índice de achatamento
NPEN
EN933-3:
933-3:2002
2002
NP
¾Índice de forma
NPEN
EN933-4:
933-4:2002
2002
NP
¾Percentagem de superfícies esmagadas
e partidas
NPEN
EN933-5:
933-5:2002
2002
NP
33/51
Resistência ao desgaste, à fragmentação e ao
polimento
Resistência ao desgaste por atrito
Resistência ao desgaste por atrito
Ensaio Micro-Deval
Ensaio Micro-Deval
(NP EN 1097-1: 2002)
(NP EN 1097-1: 2002)
Manutenção das propriedades
durante a fase construtiva
Características estruturais
Características superficiais
Resistênciaààfragmentação
fragmentação
Resistência
Ensaiode
deLos
LosAngeles
Angeles
Ensaio
(NPEN
EN1097-2:
1097-2:2002)
2002)
(NP
34/51
Resistência ao desgaste, à fragmentação e ao
polimento
Manutenção do coeficiente
de atrito após entrada em
serviço
Determinaçãodo
docoeficiente
coeficiente
Determinação
depolimento
polimento(PSV)
(PSV)
de
(EN1097-8:
1097-8:1999)
1999)
(EN
35/51
Massa volúmica e absorção de água
Massavolúmica
volúmicaeeabsorção
absorçãode
de
Massa
água (EN
(EN1097-6:
1097-6:2003)
2003)
água
volume impermeável do agregado
(massa volúmica do material
impermeável)
agregado
volume efectivo do agregado
(massa volúmica efectiva do
material)
Vv (vazios)
volume aparente do agregado
(massa volúmica do material
seco)
betume efectivo
poros permeáveis à água e impermeáveis ao betume
poros permeáveis à água e ao betume (betume absorvido)
36/51
Filer para misturas betuminosas
Forma juntamente com o betume um
“mastique” que liga as restantes partículas;
Actua como material de enchimento;
Rigidifica a mistura.
37/51
Filer para misturas betuminosas
Propriedades habitualmente determinadas:
• Granulometria
(peneiração por jacto de ar);
• Limpeza (azul de metileno);
• Teor em água;
• Massa volúmica das partículas.
EN933-10:2003
933-10:2003
EN
NPEN
EN933-9:2002
933-9:2002
NP
NPEN
EN1097-5:2002
1097-5:2002
NP
NPEN
EN1097-7:2002
1097-7:2002
NP
38/51
Filer para misturas betuminosas
Outras propriedades:
•
Susceptibilidade à água;
EN1744-4:2002
1744-4:2002
EN
•
Índice de vazios Rigden;
EN1097-4:2003
1097-4:2003
EN
• Aumento da temperatura de amolecimento
em ensaio de “anel e bola”.
prEN13179
prEN13179
39/51
Filer para misturas betuminosas
Cal
Granito Fornelos + Cal
Granito S.João da Ribeira + Cal
Granito M angualde/ Celorico
Granito Fornelos
Granito Évora
Granito Sort es (2)
Granito Sort es (1)
Granit o M angualde/Celorico + Cimento
Granito S.João da Ribeira
Granito Porrais
Cimento
Calcáreo
0
10
20
30
40
50
60
70
Índice de vazios Rigden (%)
Quaresma, L.; Antunes, M. L. – “Fíler granítico em misturas
betuminosas”, Relatório LNEC 62/02, Janeiro 2002
40/51
Filer para misturas betuminosas
Granito Fornelos + Cal
Granito S.João da Ribeira + Cal
Granito Fornelos
Granito M angualde/Celorico
Granito Sortes (2)
Granito Sortes (1)
Granito S.João da Ribeira
Granito Porrais
Granito M angualde/Celorico + Cimento
Granito Évora
Cimento
Calcáreo
0
5
10
15
20
25
30
35
Variação da temperatura de amolecimento (ºC)
Quaresma, L.; Antunes, M. L. – “Fíler granítico em misturas
betuminosas”, Relatório LNEC 62/02, Janeiro 2002
41/51
Requisitos para agregados grossos e finos
NP EN 13043 - Misturas betuminosas
Propriedade
EN de ensaio
Tipo de prop.
Secção
Requisitos
Descrição
Frequências mínimas
Descrição petrog.
EN 932-3
Ident.
7.1
S
Tipo de agregado
Dimensões
EN 933-1
Ident.
7.1
S
d/D
Granulometria
EN 933-1
Genérica
4.1.3
S
Categorias
1 por semana
Teor em finos
EN 933-1
Genérica
4.1.4
QR
Categorias
1 por semana
EN 933-9
Genérica
4.1.5
QR; % finos entre
3 e 10
Categorias
2 por ano
5
% finos>10
Qualidade dos finos
Req. filer
Antunes, M. L. – “NP EN 13043 – Agregados para misturas betuminosas”, Seminário de
Normalização sobre Agregados, IEP, 29 Abril 2004
42/51
Requisitos para agregados grossos e finos
NP EN 13043 - Misturas betuminosas
Propriedade
EN de ensaio
Tipo de prop.
Secção
Requisitos
Descrição
Frequências mínimas
Índice de achatamento
EN 933-3
Genérica
4.1.6
QR
Categorias
1 por mês
Índice de forma
EN 933-4
Genérica
4.1.6
QR
Categorias
1 por mês
Percentagem de
superíficies britadas
EN 933-5
Genérica
4.1.7
QR; Só para
agregados
naturais
Categorias
1 por mês
Genérica
4.1.8
QR; Só para
agregado fino
Categorias
1 por mês
Angulosidade agreg.
Fino
Antunes, M. L. – “Requisitos físicos e químicos”, Seminário de Normalização sobre Agregados,
IEP, 29 Abril 2004
43/51
Requisitos para agregados grossos e finos
NP EN 13043 - Misturas betuminosas
Propriedade
EN de ensaio
Tipo de prop.
Secção
Requisitos
Descrição
Frequências mínimas
Resistência à
fragmentação
EN 1097-2
Genérica
4.2.2
QR
Categorias
1 por ano
Resistência ao
polimento
EN 1097-8
Rel. com a
utilização espec.
4.2.3
QR
Categorias
1 por ano
Resistência à abrasão
superficial
EN 1097-8
Anexo A
Rel. com a
utilização espec.
4.2.4
QR
Categorias
1 por ano
Resistência ao
desgaste
EN 1097-1
Genérica
4.2.5
QR
Categorias
1 por ano
Resistência ao
desgaste provocado
por pneus pitonados
EN 1097-9
Rel. com a
utilização espec.
4.2.6
QR
Categorias
1 por ano
Antunes, M. L. – “Requisitos físicos e químicos”, Seminário de Normalização sobre Agregados,
IEP, 29 Abril 2004
44/51
Requisitos para agregados grossos e finos
EN 13043 - Misturas betuminosas
Propriedade
EN de ensaio
Massa volúmica e
absorção de água
Tipo de prop.
Secção
Requisitos
Descrição
Frequências mínimas
EN 1097-6
Genérica
4.2.7
S
Val. Declarado
1 por 2 anos
Baridade
EN 1097-3
Genérica
4.2.8
QR
Val. Declarado
?
Resistência ao gelodegelo / Absorção de
água
EN 1097-6
Genérica
4.2.9.1
QR
Categorias
1 por 2 anos
Resistência ao gelodegelo
EN 1367-1
EN 1367-2
Genérica
4.2.9.2
QR
Categorias
1 por 2 anos
Resistência ao choque
térmico
EN 1367-5
Genérica
4.2.10
QR
Val. Declarado
1 por ano
Genérica
4.2.11
QR
Val. Declarado
1 por ano
Afinidade dos
prEN 12697agregados grossos aos
11
ligantes betuminosos
Antunes, M. L. – “Requisitos físicos e químicos”, Seminário de Normalização sobre Agregados,
IEP, 29 Abril 2004
45/51
Requisitos para agregados grossos e finos
EN 13043 - Misturas betuminosas
Propriedade
EN de ensaio
“Sonnenbrand” do
basalto
Tipo de prop.
Secção
Requisitos
Descrição
Frequências mínimas
EN 1367-3
EN 1097-2
Rel. com a
origem
4.2.12
(Quando existem
indícios)
Categorias
2 por ano
Composição química
EN932-3
Genérica
4.3.2
QR
Val. Declarado
1 por ano
Contaminantes
orgânicos leves
EN 1744-1
Genérica
4.3.3
QR
Categorias
1 por ano
EN 1744-1
Rel. com a
origem
4.3.4.1 e 4.3.4.2
QR
Val. Declarado
2 por ano
EN 1744-1
Rel. com a
origem
4.3.4.3
QR
Categorias
2 por ano
Const. que afectam a
estabilidade volum. das
escórias
Antunes, M. L. – “Requisitos físicos e químicos”, Seminário de Normalização sobre Agregados,
IEP, 29 Abril 2004
46/51
Requisitos para fíleres
EN 13043 - Misturas betuminosas
Propriedade
EN de ensaio
Teor em água
Massa volúmica
das partículas
Vazios do filer
seco
compactado
(Rigden)
“Var. temp.anel e
bola” de filer para
misturas
betuminosas
Tipo de prop.
Secção
Requisitos
Descrição
EN 1097-5
Genérica
5.3.1
S
Val. Limite
EN 1097-7
Genérica
5.3.2
S
Val. Declarado
5.3.3.1
QR
Categorias
5.3.3.2
QR
Categorias
EN 1097-4
EN 13179-1
Propriedades
relacionadas com
o poder
rigidificante
Antunes, M. L. – “Requisitos físicos e químicos”, Seminário de Normalização sobre Agregados,
IEP, 29 Abril 2004
47/51
Requisitos para fíleres
EN 13043 - Misturas betuminosas
Propriedade
EN de ensaio
Solubilidade em
EN 1744-1
água
SusceptibilidaprEN 1744-4
de à água
Teor em
carbonato de
EN 196-21
cálcio do fíler
calcário
Teor em
hidróxido de
EN 459-2
cálcio
Tipo de prop.
Secção
Requisitos
Descrição
Frequências
mínimas
Genérica
5.4.1
QR
Categorias
1 por 2 anos
Genérica
5.4.2
QR
Val. Declarado
1 por 2 anos
Rel. com a
origem
5.4.3
QR
Categorias
1 por ano
Genérica
5.4.4
QR
Categorias
1 por ano
Antunes, M. L. – “Requisitos físicos e químicos”, Seminário de Normalização sobre Agregados,
IEP, 29 Abril 2004
48/51
Requisitos para fíleres
EN 13043 - Misturas betuminosas
Propriedade
EN de ensaio
Tipo de prop.
Número do
EN 13179-2
betume
Avaliação da
Perda ao fogo
EN 1744-1
consistência da
(cinzas)
produção; pelo
Massa volúmica
menos uma
das partículas
EN 1097-7
destas
do filer de
propriedades
adição
deve ser
Baridade (em
EN 1097-3
determinada
querosene)
Ensaio de
EN 196-6
Blaine
Secção
Requisitos
Descrição
5.5.2
QR
Categorias
5.5.3
QR
Val. Declarado
5.5.4
QR
Val. Declarado
5.5.5
QR
Val. Declarado
5.5.6
S
Val. Declarado
Frequências
mínimas
1 por semana
Antunes, M. L. – “Requisitos físicos e químicos”, Seminário de Normalização sobre Agregados,
IEP, 29 Abril 2004
49/51
NP EN 13043 - Principais aspectos específicos
Agregados grossos e finos:
9 Resistência ao polimento, à abrasão superficial e ao desgaste por
pneus pitonados, quando aplicados em camadas de desgaste;
9 Resistência ao choque térmico;
9 Afinidade com os ligantes betuminosos.
As propriedades referentes aos fíleres são tratadas
separadamente dos restantes agregados
Filer:
9 Propriedades relacionadas com o poder rigidificante;
9 Solubilidade em água e susceptibilidade à água;
9 Propriedades para avaliação da consistência da produção.
50/51
Considerações finais
9 As
características dos agregados apresentam uma influência
significativa no comportamento das misturas betuminosas,
condicionando o seu desempenho e a sua durabilidade, quando
aplicadas em pavimentos rodoviários e aeroportuários;
9 Por
forma a assegurar a garantia de qualidade das misturas
betuminosas são especificados valores limites para algumas
das propriedades dos seus constituintes, nos cadernos de
encargos das obras de pavimentação;
9 A implementação da Directiva dos Produtos da Construção, a
aprovação das normas harmonizadas e a adopção de novos
métodos de ensaio conduzem à necessidade da revisão dos
cadernos de encargos presentemente em vigor.
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