UNIVERDIDADE ESTADUAL DE GOIÁS – UEG
UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE CIENCIAS EXATAS E TECNOLOGICAS
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
ADRIANO HONORATO TOSTA
REVESTIMENTO EM C.B.U.Q – ESTUDO DE CASO DO MUNICÍPIO DE
ANÁPOLIS-GO
ANÁPOLIS/GO
JANEIRO / 2014
ii
ADRIANO HONORATO TOSTA
REVESTIMENTO EM C.B.U.Q – ESTUDO DE CASO DO MUNICÍPIO DE
ANÁPOLIS-GO
PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL DA
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS.
ORIENTADOR: PROF. DR. BENJAMIM JORGE RODRIGUES
ANÁPOLIS / GO : 2014
FICHA CATALOGRÁFICA
TOSTA, ADRIANO HONORATO
REVESTIMENTO EM CBUQ – ESTUDO DE CASO DO MUNICÍPIO DE
ANÁPOLIS-GO
vii, 25 p., 297 mm (ENC/UEG, Bacharel, Engenharia Civil, 2014).
Projeto Final - Universidade Estadual de Goiás. Unidade Universitária de Ciências
Exatas e Tecnológicas.
Curso de Engenharia Civil.
1. Capa Asfáltica
2. CBUQ
3. CAP
4. Anápolis
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
TOSTA, A. H. Revestimento em CBUQ – Estudo de caso do município AnápolisGO. Projeto Final, Publicação ENC. PF 015-2013/02, Curso de Engenharia Civil,
Universidade Estadual de Goiás, Anápolis, GO, 25 p., 2014.
CESSÃO DE DIREITOS
NOME DO AUTOR: Adriano Honorato Tosta
TÍTULO DA DISSERTAÇÃO DE PROJETO FINAL: Revestimento em CBUQ –
Estudo de caso do município Anápolis-GO.
GRAU: Bacharel em Engenharia Civil
ANO: 2014
É concedida à Universidade Estadual de Goiás a permissão para reproduzir
cópias deste projeto final e para emprestar ou vender tais cópias somente para
propósitos acadêmicos e científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e
nenhuma parte deste projeto final pode ser reproduzida sem a autorização por escrito do
autor.
_____________________________
Adriano Honorato Tosta
Rua N-24, Qd.21 , Lt.16, Anápolis City 2ª Etapa
CEP 75115-150 - Anápolis/GO – Brasil
[email protected]
iii
ADRIANO HONORATO TOSTA
REVESTIMENTO EM CBUQ – ESTUDO DE CASO DO MUNICÍPIO DE
ANÁPOLIS-GO
PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL DA
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS COMO PARTE DOS REQUISITOS
NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE BACHAREL.
APROVADO POR:
__________________________________________________
BENJAMIM JORGE RODRIGUES DOS SANTOS, DR. (UEG)
(ORIENTADOR)
________________________________________________________
CLODOVEU REIS PEREIRA, MSC. (UEG)
(EXAMINADOR INTERNO)
___________________________________________
DANIELA JAIME E SILVA, (ENG.ESPECIALISTA)
(EXAMINADORA EXTERNA)
Data: Anápolis/GO, 05 de Janeiro de 2014.
iv
RESUMO
O município de Anápolis - GO passa por um crescimento econômico
diretamente ligado à construção do Distrito Agroindustrial de Anápolis (DAIA), a
plataforma Multimodal e o Porto Seco, dando à região o título de capital econômica do
Estado. As vias rodoviárias necessitam de investimentos para atender à demanda de tal
crescimento e a escolha do tipo de serviço a ser executado deve ser bem planejada.
Neste trabalho houve uma compilação dos principais tipos de pavimento asfáltico e um
estudo direcionado ao Concreto Betuminoso Usinado a Quente (CBUQ) e a dosagem
dos seus componentes bem como um ensaio prático e usual do traço utilizando métodos
pertencentes à norma regulamentada pelo Departamento Nacional de Infraestrutura de
Transportes (DNIT). A ênfase do estudo foi à determinação do teor de CAP 50/70 mais
adequada às características da região e os riscos ocasionados pelo excesso ou falta do
material. A partir deste estudo pode-se executar serviços referentes à pavimentação na
região considerando-se as peculiaridades dos agregados disponíveis na região de
Anápolis.
Palavras – chave: Rodoviárias, pavimentação, dosagem de concreto
Betuminoso
v
ASBSTRACT
The city of Anápolis - GO undergoes economic growth directly linked to
construction of Agro - Industrial District of Annapolis (DAIA), Multimodal platform
and Dry Port, giving the region the title of economic capital of the state. The roads need
investment to meet the demand for such growth and select the type of service to be
performed should be well planned. In this work there was a compilation of the main
types of asphalt pavement , and a study directed at Hot mix asphalt concrete (commonly
abbreviated as HMAC or HMA) and the dosage of its components as well as a practical
and usual trace test using methods belonging to the standard regulated by the National
Department of Infrastructure Transportation (DNIT) . The emphasis of the study was
the determination of the CAP 50/70 most suitable to the regional characteristics and
risks caused by excess or lack of content material. From this study we can perform
services related to paving in the region considering the peculiarities of available
aggregates in the Anápolis area.
Keywords: Road, paving, dosage of Bituminous Concrete.
.
vi
LISTA DE FIGURAS
Figura 01: Esquema de seção transversal do pavimento..................................................5
Figura 02: Usina de CBUQ .............................................................................................8
Figura 03: Aplicação da camada de CBUQ.....................................................................9
Figura 04: Cimento Asfáltico de Petróleo......................................................................10
Figura 05: Aplicação do CM-30 utilizado na imprimação da base................................12
Figura 06: Aplicação do RR-1C utilizado na Pintura de ligação...................................14
Figura 07: Patologia ocasionada pelo baixo teor de CAP..............................................15
Figura 08: Patologia ocasionada pelo excesso de emulsão asfáltica (RR-1C)...............16
Figura 09: Patologia ocasionada pela falta de controle dos agregados..........................16
Figura 10: Coletando amostras in loco para ensaio.......................................................20
vii
LISTA DE ABREVIATURAS
ANUT: Associação Nacional dos Usuários de Transporte
SINICON: Sindicato Nacional da Indústria da Construção Pesada
CA: Concreto Asfáltico
CAP: Cimento Asfáltico de Petróleo
CAN: Cimento Asfáltico Natural
CAM: Cimento Asfáltico Modificado
CBUQ: Concreto Betuminoso Usinado à Quente
CAUQ: Concreto Asfáltico Usinado à Quente
CL: Cura Lenta
CM: Cura Média
CR: Cura Rápida
DNER: Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
DNIT: Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes
RL: Ruptura Lenta
RM: Ruptura Média
RR: Ruptura Rápida
LA: Lama asfáltica
UFBA: Universidade Federal da Bahia
UCSAL: Universidade Católica de Salvador
viii
SUMÁRIO
1.
INTRODUÇÃO........................................................................................1
1.1
OBJETIVOS..............................................................................................2
1.1.1 OBJETIVO GERAL..................................................................................2
1.1.2 OBJETIVO ESPECÍFICO.........................................................................2
1.2
METODOLOGIA......................................................................................2
1.3
COMPOSIÇÃO DA MONOGRAFIA.......................................................2
2.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA................................................................4
2.1
CONSIDERAÇÕES GERAIS...................................................................4
2.2
PAVIMENTO E MATERIAIS COMPONENTES...................................5
2.2.1 PAVIMENTO............................................................................................5
2.2.1.1 Revestimentos Betuminosos por penetração.............................................6
2.2.1.2 Revestimentos Betuminosos por Mistura..................................................7
2.2.1.3 Asfalto para Pavimentação.........................................................................9
2.3
PATOLOGIAS PROVENIENTES DE FALHAS DE PROJETO..........14
3.
METODOLOGIA..................................................................................17
3.1
ROTEIRO DE ENSAIO..........................................................................18
3.1.1 CALCULO E INTERPRETAÇÃO DE RESULTADOS........................18
3.1.2 CONTROLE DA MISTURA ASFÁLTICA PRODUZIDA...................20
4.
ENSAIO EXPERIMENTAL.................................................................21
4.1
ESPECIFICAÇÕES DE PROJETO.........................................................21
4.2
RESULTADOS DO ENSAIO.................................................................22
4.3
ANÁLISE DOS RESULTADOS.............................................................22
5.
CONSIDERAÇÕES FINAIS................................................................23
6.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................24
ANEXO 01.........................................................................................................25
1
1.
INTRODUÇÃO
De acordo com o Programa Asfalto nas Universidades elaborado pela Petrobrás
(PROASFALTO 2008), nas últimas décadas o investimento em infraestrutura
rodoviária se encontra bem aquém das necessidades do país, havendo uma crescente
insatisfação do setor produtivo com esse nível de investimento. Observa-se que os bens
produzidos no país podem ser mais competitivos na fase de produção, mas perdem
competitividade, notadamente, no quesito infraestrutura de transportes devido a uma
matriz modal deficiente, onde as estradas (principal meio de escoamento da produção
nacional) se encontram em estado tal que não são capazes de atender às necessidades de
transporte de carga nacionais. Essa realidade nos tornam pouco competitivos no
mercado exterior e cria uma situação econômica nacional insustentável.
A cidade de Anápolis, localizada no centro oeste goiano, é o terceiro município
mais populoso do Estado, sendo sua população de 334.613 habitantes IBGE (2010).
Localizada estrategicamente entre as capitais Goiânia (GO) e Brasília (DF), com a
criação do Distrito Agro - Industrial de Anápolis (DAIA), do Porto Seco Centro-Oeste e
da Plataforma Logística Multimodal, tornou-se a capital econômica do Estado de Goiás.
Desde a década de 70, Anápolis enfrenta uma sobrecarga na malha viária por
conta do crescimento acelerado da economia e da população. A solução foi buscar
novas técnicas de pavimentação e de restauração das vias, adequadas ao meio.
Atualmente, em toda pavimentação executada no perímetro urbano utiliza-se o Concreto
Betuminoso Usinado a quente (C.B.U.Q), abordado pelos autores atuais como Concreto
Asfáltico Usinado a Quente (C.A.U.Q). Por se tratar de um revestimento utilizado em
todo o país, capaz de suportar grandes cargas, recomendado para as características da
região e de fácil aplicação, o material foi exigido por lei como padrão dos logradouros
do município.
Entretanto, apesar de se tratar de uma técnica usual, é comum observar
equívocos na execução e principalmente na elaboração da mistura. O resultado é o
desgaste prematuro da pista de rolagem, aparição de trincas e ondulações na superfície,
desperdício de agregados e ligantes.
Portanto, é importante que se faça um planejamento, analisando o clima e o
tráfego da região, a usina onde será preparada a mistura, os fornecedores de agregados e
do material ligante, para que se tenham condições de obter um produto final que vise à
economia e eficiência.
Assim, este trabalho visa caracterizar o CBUQ e apresentar um estudo de caso
levando em consideração todos os parâmetros necessários para elaborar um projeto
genérico que possa ser usado como base para a cidade de Anápolis, bem como qualquer
outra região com características semelhantes.
2
1.1
OBJETIVOS
1.1.1 OBJETIVO GERAL
Esse trabalho tem como objetivo analisar um traço padrão para o Concreto
Betuminoso Usinado a quente (CBUQ) a ser usado em regiões com características
semelhantes às de Anápolis.
1.1.2 OBJETIVO ESPECÍFICO
A partir da Granulometria dos agregados disponíveis na região, definir um teor
de CAP – 50/70 (em %) que atenda às normas do Departamento Nacional de
Infraestrutura de Transportes (DNIT).
1.2 METODOLOGIA
O trabalho foi desenvolvido a partir de:

Revisões Bibliográficas

Pesquisas em campo

Ensaio Experimental

Análise de resultados obtidos em laboratório
1.3 COMPOSIÇÃO DA MONOGRAFIA
A monografia é composta pelos seguintes capítulos:

Capitulo 1 - Introdução sobre o assunto apresentado;

Capítulo 2 - Revisão Bibliográfica utilizada como base teórica, elaborada
por autores atuantes na área;

pelo estudo;
Capitulo 3 - Metodologia utilizada para o ensaio experimental proposto
3

Capitulo 4 - Ensaio experimental realizado em laboratório e expresso em
forma de tabelas e gráficos;

Capitulo 5 – Considerações finais sobre o estudo e os ensaios;

Capitulo 6 – Referências bibliográficas citadas no estudo;

Anexo 01 – Planilhas e gráficos resultantes dos ensaios em laboratório.
4
2.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 CONSIDERAÇÕES GERAIS
Segundo a pesquisa realizada no programa PROASFALTO pelo autor Bernucci
et. Al. (2008), a competitividade da economia brasileira é prejudicada pela falta de
investimento em infraestrutura, uma vez que isso acarreta um número crescente de
acidentes, perda de parte da carga e gasto elevado com manutenção e combustíveis. O
quadro de precária infraestrutura rodoviária, bem como dos demais modais de
transportes, repercute na capacidade produtiva do país contribuindo para aumentar o
chamado “Custo Brasil”.
No Brasil o revestimento rodoviário mais utilizado é o concreto asfáltico (CA)
também denominado de CBUQ. Trata-se do produto da mistura convenientemente
proporcionada de agregados de vários tamanhos e cimento asfáltico, ambos aquecidos
em temperaturas previamente escolhidas, em função da característica de viscosidade e
temperatura do ligante (ROCHA 2010, pg.08)
De acordo com Pinto (1997), a palavra asfalto se originou do termo Acádio
“asphaltu” ou “Sphallo” que significa “esparramar”. Posteriormente, devido a sua
utilização como material aglutinante passou a significar “firme”, “estável”, “seguro”.
De acordo com Bernucci et. Al. (2008), a dosagem de uma mistura asfáltica tem
consistido até hoje na escolha, através de procedimentos experimentais, de um teor dito
“ótimo” de ligante, a partir de uma faixa granulométrica predefinida. A definição do que
vem a ser um teor ótimo não é simples. É possível que esse termo tenha sido escolhido
por analogia ao teor ótimo de umidade de um solo, que, para uma determinada energia,
é função somente da massa específica. Porém, no caso das misturas asfálticas, são
vários os aspectos a serem considerados, e o teor “ótimo” varia conforme o critério de
avaliação. Portanto, o mais conveniente é se nomear o teor de ligante dosado como teor
de projeto, como forma de ressaltar que sua definição é convencional.
O CBUQ é um material muito sensível à variação do teor de ligante asfáltico,
podendo gerar problemas de deformação permanente por fluência e/ou exsudação. Com
a falta de ligante gera um enfraquecimento da mistura e de sua resistência à formação de
trincas, diminuindo a vida útil do pavimento, provocando precocemente a manutenção
ou recuperação do pavimento asfáltico (ROCHA 2010, pg.08).
O projeto de um concreto asfáltico para pavimentação constitui um estudo de
seleção e dosagem dos materiais constituintes, com a finalidade de enquadrá-los
economicamente nas especificações estabelecidas (Senço, 2001).
5
2.2
PAVIMENTO E MATERIAIS COMPONENTES
2.2.1 PAVIMENTO
Segundo DNIT (2006, p.95), pavimento é como uma superestrutura constituída
por um sistema de camadas de espessuras finitas, assente sobre um semiespaço
considerado teoricamente infinito, a infraestrutura ou terreno de fundação, a qual é
designada de subleito. As camadas típicas são identificadas como:

Revestimento - Camada destinada a resistir diretamente às ações do
tráfego, a impermeabilizar o pavimento, a melhorar as condições do rolamento, no que
se refere ao conforto e à segurança, e a transmitir, de forma atenuada, as ações do
tráfego às camadas inferiores;

Base – Camada destinada a resistir diretamente às ações dos veículos e a
transmiti-las, de forma conveniente, ao subleito;

Sub-base – Camada complementar à base, com as mesmas funções desta
e executada quando, por razoes de ordem econômica, for conveniente reduzir as
espessuras da base;

Reforço do subleito - Camada existente, no caso de pavimentos muito
espessos, executada com objetivo de reduzir a espessura da própria sub-base;

Regularização do subleito – Camada de espessura variável, executada
quando se torna necessário preparar o leito da estrada para receber o pavimento, pois
tem espessura variável, podendo ser nula em um ou mais pontos da seção transversal.
A Figura 01 esquematiza a seção transversal de um pavimento flexível e suas
camadas componentes.
Figura 01: Esquema de seção transversal do pavimento. Fonte: (DNIT, 2006,
p.106)
6
Quanto à classificação dos pavimentos, Senço (2001) evidencia:
•
Rígidos (concreto-cimento)
•
Flexíveis (asfálticos)
•
Semirrígido (base cimentada revestida por uma camada asfáltica).
Os pavimentos rígidos são aqueles que utilizam na sua camada de revestimento,
placas de concreto de cimento Portland que podem ser armadas com barras de aço ou
não.
Os pavimentos flexíveis são aqueles que utilizam em sua camada de
revestimento uma associação de agregados e matérias betuminosos (asfálticos). Esta
associação pode ser feita de duas maneiras clássicas: por penetração e por mistura.
2.2.1.1 Revestimentos Betuminosos por penetração
Esta modalidade envolve dois tipos distintos: por penetração invertida e por
penetração direta.
a)
Penetração Invertida
São os revestimentos executados através de uma ou mais aplicações de material
betuminoso, seguida(s) de idêntico número de operações de espalhamento e compressão
de camadas de agregados com granulometrias apropriadas (DNIT, 2006)
Conforme o número de camadas tem-se os intitulados, tratamento superficial
simples, duplo ou triplo. O tratamento simples, executado com o objetivo primordial de
impermeabilização ou para modificar a textura de um pavimento existente, é
denominado capa selante.
b)
Penetração Direta
São os revestimentos executados através do espalhamento e compactação de
camadas de agregados com granulometria apropriada, sendo cada camada, após
7
compressão, submetida a uma aplicação de material betuminoso e recebendo, ainda, a
última camada, uma aplicação final de agregado miúdo (DNIT, 2006).
Revestimento típico, por “penetração direta”, é o Macadame Betuminoso. O
Macadame Betuminoso tem processo construtivo similar ao Tratamento Duplo e
comportam espessuras variadas e bem maiores, em função do número de camadas e das
faixas granulométricas correspondentes, Com frequência ele é usado como camada de
base.
2.2.1.2 Revestimentos Betuminosos por Mistura
Nos revestimentos betuminosos por mistura, o agregado é pré-envolvido com o
material betuminoso, antes da compressão. Quando o pré-envolvimento é feito em
usinas fixas, resultam os “pré-misturados Propriamente ditos” e, quando feito na própria
pista, têm-se os “Pré Misturados na Pista” (Road mixes). Conforme os seus respectivos
processos construtivos, são adotadas ainda as seguintes designações:
a)
Pré-misturado a Frio – Quando os tipos de agregados e de ligantes
utilizados permitem que o espalhamento seja feito à temperatura ambiente (embora a
mistura tenha sido feita a quente).
b)
Pré- misturado a Quente – Quando o ligante e o agregado são misturados
e espalhados na pista ainda quentes.
Conforme a graduação dos agregados com que são executados, os “Prémisturados” e os “Road mixes” podem ser de graduação aberta ou densa, Os de
graduação densa em geral não requerem capa selante, que é obrigatória nos de
graduação
aberta.
Quando
o
agregado
natural
ou
artificial
é
constituído
predominantemente de material passando na peneira nº 10 (abertura 2,0 mm),ou seja, de
areia, tem-se os “Road-mixes” e os “pré-misturados” Areia-Betume.
Concreto, de um modo geral, é um conjunto de agregados graduados,
aglutinados, formando uma massa compacta. Nos concretos asfálticos o aglutinante é o
cimento asfalto de petróleo (CAP).
c)
O Concreto Betuminoso Usinado a Quente - CBUQ é composto pela
mistura prévia a quente, em usina apropriada, com características específicas, dos
8
agregados graduados, material de enchimento (filer), se necessário, com o CAP, para
posterior aplicação na execução da camada de revestimento e base, mediante
espalhamento e compressão da mistura a quente. É o tipo de mistura asfáltica mais
empregada para tráfego pesado, dando origem ao concreto asfáltico, que tem a seguinte
composição, segundo a Especificação de Serviço DNIT 031/2006 - ES:
•
Agregado graúdo – material retido na peneira nº 4 (abertura de 4,8 mm);
•
Agregado miúdo – material que passa na peneira nº 4 e fica retido na
peneira nº 200 (abertura de 0,074 mm);
•
“filler” mineral – material que passa na peneira nº 200;
•
Cimento asfalto de petróleo (CAP).
A designação “Concreto Betuminoso Usinado à Quente” ou Concreto Asfáltico
tem sido reservado para pré-misturados a quente de graduação densa, em que são feitas
rigorosas exigências no que diz respeito a equipamentos de construção e índices
tecnológicos – como granulometria, teor de betume, estabilidade, vazios, etc. Na Figura
02 pode ser visto um exemplo de usina de CBUQ.
Figura 02: Usina de CBUQ . Fonte: Paviart Construtora (2013)
Do mesmo modo, a designação “sheet-Asphalt” tem sido usada para os prémisturados areia-betume que satisfazem a exigência semelhante às feitas para o
9
concreto betuminoso. Os pré-misturados e Road-mixes podem ser usados como bases
de pavimento e como revestimento. Neste último caso, desde que atenda a faixa
granulométrica adequada. A Figura 03 mostra a aplicação da camada de Concreto
Asfáltico com o auxílio da Vibroacabadora e do Caminhão Basculante.
Figura 03: Aplicação da camada de CBUQ. Fonte: Paviart Construtora (2013)
No Brasil, para a elaboração do projeto de dosagem de concreto betuminoso
usinado a quente (CBUQ), dois são os métodos atualmente mais usados no meio
rodoviário: o MÉTODO GRANULOMÉTRICO e o MÉTODO MARSHALL.
2.2.1.3 Asfalto para Pavimentação
Segundo Pinto (2007), em serviços de pavimentação são empregados os
seguintes tipos de materiais betuminosos: cimentos asfálticos, asfaltos diluídos e
emulsões asfálticas.
a) Cimento Asfáltico
O cimento asfáltico é o asfalto obtido especificamente para apresentar
características adequadas para o uso na construção de pavimentos, podendo ser obtido
por destilação do petróleo em refinarias ou do asfalto natural em jazidas. O cimento
10
asfáltico de petróleo recebe o símbolo CAP e o cimento asfáltico natural o símbolo de
CAN. São semissólidos à temperatura ambiente, e necessitam de aquecimento para
terem consistência apropriada ao envolvimento de agregados. Possuem características
de flexibilidade, durabilidade, aglutinação, impermeabilização e elevada resistência à
ação da maioria dos ácidos, sais e álcalis. Os cimentos asfálticos de petróleo são
classificados pelo seu “grau de dureza” retratado no ensaio de penetração, ou pela sua
viscosidade.
A penetração de um CAP é definida como a distância em décimos de milímetro
que uma agulha padronizada penetra verticalmente em uma amostra de cimento
asfáltico, sob condições especificadas de carga, tempo e temperatura, ou seja, 100g, 5s,
e 25°C. Por exemplo, se a agulha penetrou 5,7mm, diz-se que o CAP tem uma
penetração de 57. Quanto menor a penetração, “mais duro” é o cimento asfáltico. O
instituto Brasileiro de Petróleo especifica 4 tipos de CAP, pela sua penetração: CAP 30
– 45, CAP 50 – 70, CAP 85 – 100 e CAP 150 – 200. A figura 04 ilustra o ensaio de
penetração sendo realizado com uma amostra de CAP.
Figura 04: Cimento Asfáltico de Petróleo. Fonte Petrobrás 2011
11
b) Asfalto Diluído
Os asfaltos diluídos ou “cut-backs” são diluições de cimentos asfálticos em
solventes derivados do petróleo de volatilidade adequada quando há necessidade de
eliminar o aquecimento do CAP por utilizar um aquecimento moderado (Pinto, 2007).
Os solventes funcionam somente como veículos para utilizar o CAP em serviços
de pavimentação. A evaporação total do solvente após a aplicação do asfalto diluído
deixa como resíduo o CAP que desenvolve, então, as propriedades cimentícias
necessárias. A essa evaporação dá-se o nome de cura do asfalto diluído.
Os asfaltos diluídos são classificados em 3 tipos, de acordo com o tempo de cura
– tempo de evaporação do solvente:
- Asfalto Diluído tipo Cura Rápida – CR: (CAP + fração leve, gasolina);
- Asfalto Diluído tipo Cura Média – CM: (CAP + fração média, querosene);
- Asfalto Diluído tipo Cura Lenta – CL: (CAP + fração pesada, óleo Diesel).
As especificações brasileiras contemplam os asfaltos diluídos de cura média
(CM), a partir de suas viscosidades: CM – 30 e CM – 70.
A consistência do cimento asfáltico obtida após a evaporação do solvente é
próxima ao do cimento asfáltico originalmente empregado na fabricação do asfalto
diluído. As quantidades de cimento asfáltico e de diluentes utilizados na sua fabricação
variam com as características dos componentes, sendo de 40/60 (porcentagem, em
média) no caso do CM-70 e 50/50 (porcentagem, em média) para o CM-30. Possuem o
mesmo tempo de cura embora tenham viscosidades diferentes na mesma temperatura.
Sua utilização se dá na impermeabilização da camada “base” preenchendo os
vazios com o CAP enquanto que o solvente (gasolina, querosene ou óleo Diesel)
evapora. O processo pode demorar até 72 horas após a aplicação do produto e recebe o
nome de Imprimação (Figura 05).
12
Figura 05: Aplicação do CM-30 utilizado na imprimação da base. Fonte:
Paviart Construtora (2013)
c) Emulsão Asfáltica
A emulsão Asfáltica é uma dispersão coloidal de uma fase asfáltica em uma fase
aquosa (direta), ou, então, uma fase aquosa dispersa em uma fase asfáltica (inversa),
com ajuda de um agente emulsificante. São obtidas combinando com água o asfalto
aquecido, em um meio intensamente agitado e na presença dos emulsificantes, que tem
o objetivo de dar estabilidade ao conjunto, de favorecer a dispersão e de revestir os
glóbulos de betume de uma película protetora, mantendo-os em suspensão.
Para garantir o transporte e armazenagem as emulsões devem ter um mínimo de
estabilidade à ruptura, que é garantida pela quantidade e qualidade de emulsificante
empregado. Quanto à velocidade de ruptura, as emulsões asfálticas se classificam em
três tipos:

Ruptura Rápida - RR

Ruptura Média – RM

Ruptura Lenta – RL
13
As emulsões de ruptura rápida, com uma percentagem relativamente baixa de
emulsificante, são indicadas para pinturas de ligação e na construção de revestimentos
por penetração. As de ruptura média e ruptura lenta são utilizadas principalmente para
misturas com agregados graúdos e miúdos, respectivamente. Desempenham um papel
importante no processo de ruptura o tipo de agregado e o estado de sua superfície, seco
ou molhado.
As emulsões especiais são fabricadas sem carga elétrica (não iônica).
As especificações de serviço fixam as características básicas para emulsões
asfálticas catiônicas, aniônicas e especiais. São classificadas pela sua ruptura,
viscosidade, teor de solventes e resíduos asfálticos, nos seguintes tipos:
a) Catiônica
RR-1C, RR-2C – emulsões asfálticas catiônicas de ruptura rápida;
RM-1C, RM-2C – emulsões asfálticas catiônicas de ruptura média;
RL-1C – emulsão asfáltica catiônicas ruptura lenta.
A letra C é um indicativo de emulsão catiônica e os números 1 e 2 de
viscosidades crescentes, respectivamente.
b) Aniônica
RR-1, RR-2 – emulsões asfálticas aniônicas de ruptura rápida;
RM-1, RM-2 – emulsões asfálticas aniônicas de ruptura média;
RL-1 – emulsão asfáltica aniônicas ruptura lenta.
As emulsões asfálticas são constituídas basicamente de uma fase ligante (60%
CAP) e de uma fase aquosa (40%). A figura 6 mostra a aplicação do RR-1C sobre uma
base impermeabilizada e o processo é chamado de “Pintura de ligação”.
14
Figura 06: Aplicação do RR-1C utilizado na Pintura de ligação. Fonte: Paviart
Construtora (2013)
c) Lama Asfáltica
As emulsões especiais utilizadas na fabricação de lamas asfálticas recebem o
símbolo LA, seguido de uma ou duas indicações, conforme sua ruptura e carga de
partícula:
LA-1, LA-2 – emulsões aniônicas de lama asfáltica;
LA-1C, LA-2C – emulsões catiônicas de lama asfáltica;
LA-E – emulsão especial de lama asfáltica.
2.3 PATOLOGIAS PROVENIENTES DE FALHAS DE PROJETO
Conforme citado anteriormente, o projeto para a dosagem do material asfáltico
deve ser elaborado seguindo todas as normas determinadas pelas instituições
reguladoras. As dosagens equivocadas podem reduzir a vida útil do pavimento, bem
como em casos extremos, o colapso da camada.
15
A foto abaixo (Figura 07) cita um exemplo de camada em CBUQ onde o teor de
CAP estava abaixo da especificação do projeto, diminuindo drasticamente coesão dos
agregados.
Figura 07: Patologia ocasionada pelo baixo teor de CAP. Parque das Antas, AnápolisGO (2014).
Precauções também devem ser tomadas na execução de revestimentos por
penetração inversa (Tratamento superficial). Se a taxa de aplicação do material
emulsificante estiver acima do especificado poderá ocasionar a exsudação do RR-1C e a
condenação da camada de rolamento.
16
Figura 08: Patologia ocasionada pelo excesso de emulsão asfáltica (RR-1C).
GO 532, Niquelândia-GO (2014)
O DNIT determina uma faixa granulométrica para cada tipo de serviço. Todos os
projetos para a determinação do traço do CBUQ devem se encontrar dentro dessa faixa.
Caso essa determinação não seja atendida, a coesão dos materiais pode ser reduzida,
causando a desagregação e perda da resistência na camada (Figura 09).
Figura 09: Patologia na camada de CBUQ. Anápolis-GO (2014)
A seguir será apresentada à metodologia utilizada no ensaio experimental.
17
3
METODOLOGIA
Para execução deste estudo foi adotado o método de ensaio Marshall por ser o
mais usual no país. Como base e orientação, foi utilizado o manual desenvolvido pela
Universidade Federal da Bahia (UFBA), disponibilizado em sua página online, e a
norma do DNIT (DNER-ME 043⁄95).
O objetivo do método consiste em determinar-se o teor ótimo do material
asfáltico (teor de projeto, também denominado de teor ótimo) que deverá ser adicionado
à mistura de agregados (que respeita a faixa granulométrica pré-fixada), a fim de que
sejam satisfeitas às seguintes condições, conforme prescrito na Especificação de Serviço
do DNIT (DNER-ES 031⁄2004):
a)
Porcentagem de Vazios (%Vv)

CAMADA DE ROLAMENTO: 3 % a 5 %

CAMADA DE LIGAÇÃO: 4 % a 6 %
b)
Relação Betume-Vazios (RBV)

CAMADA DE ROLAMENTO: 75 % a 82 %

CAMADA DE LIGAÇÃO: 65 % a 72 %
c)
Estabilidade mínima

CAMADA DE ROLAMENTO: 600 kgf (75 golpes)

CAMADA DE LIGAÇÃO: 500 kgf (75 golpes)
d)
Resistência à Tração (RT a 25ºC, mín., MPa)

CAMADA DE ROLAMENTO: 0,65

CAMADA DE LIGAÇÃO: 0,65
A mistura a ser dosada deve manter na pista certa percentagem de vazios (% V),
pois com o tempo os agregados tendem a se compactar sob a ação do tráfego e o
material betuminoso tende a subir para a superfície da capa de rolamento (exsudação).
Este fato cria o conhecido problema das pistas derrapantes devido ao excesso desse
material na mistura. Outra razão de se manter os vazios em certo intervalo de valor é a
18
característica da variação de volume do asfalto por influência da temperatura, o que
causaria o mesmo problema, se os vazios não existissem.
A relação betume-vazios (RBV) fixa a proporção de betume dentro dos vazios
deixados pelos agregados e se deve ao mesmo fato anterior. A estabilidade corresponde
à ruptura do corpo de prova devido ao esforço de compressão, valor expresso em kgf,
exercido durante o ensaio de compressão diametral.
3.1 ROTEIRO DO ENSAIO
Os procedimentos para a determinação dos parâmetros gerados numa dosagem
Marshall para concreto asfáltico usado em camada de rolamento são, em síntese, os
seguintes:
- Seleção da faixa granulométrica a ser utilizada na mistura asfáltica
considerando, principalmente o tipo de tráfego;
- Determinação das massas específicas reais do ligante e dos agregados;
- Projeto de mistura dos agregados para a definição da composição
granulométrica que deverá ser enquadrada nos limites da faixa especificada;
- Escolha das temperaturas de mistura e compactação, a partir da curva
viscosidade x temperatura do ligante escolhido;
- Adoção de teores de asfalto para os diferentes grupos de corpos-de-prova a
serem moldados. Cada grupo deverá ter, no mínimo, três corpos-de-prova.
3.1.1 CALCULO E INTERPRETAÇÃO DE RESULTADOS
O método Marshall proporciona a análise dos seguintes parâmetros:
- Porcentagem de vazios da mistura betuminosa. É calculada mediante o uso da
seguinte relação física:
% V = (DTEÓRICA – d) x 100/ DTEÓRICA
onde, d: densidade aparente da mistura (cujo valor é calculado pela relação entre
o peso no ar e o volume do corpo de prova; o volume do corpo de prova é obtido pela
diferença em o peso do corpo de prova no ar e o peso do corpo de prova obtido por
imersão do mesmo em água).
DTEÓRICA: densidade teórica, cujo valor é obtido pela seguinte expressão:
19
DTEÓRICA = 100/ [(% de brita/DB) + (% de areia/DA) + (% de filler/DF) + (%
de CAP/DCAP)], em que DA, DB, DF e DCAP representam a densidade real destes
materiais componentes da mistura betuminosa.
- Volume cheio de betume
Tem seu valor calculado pela expressão
VCB (%) = %CAP x d/ DCAP
- Vazios do agregado mineral
V.A.M (%) = % V + VCB (%)
- Relação betume-vazios
R.B.V (%) = V.C.B (%)/ V.A.M (%)
A estabilidade medida deverá ser multiplicada por um fator de correção,
conforme procedimento estabelecido no método de ensaio.
Dos dados medidos e calculados em decorrência do ensaio Marshall é possível
observar, de uma forma geral, as seguintes tendências:

O valor da estabilidade Marshall aumenta com o conteúdo de asfalto até
certo valor máximo, a partir do qual decresce;

O valor da fluência aumenta com o conteúdo de material betuminoso;

O valor da densidade aumenta com o conteúdo de material betuminoso
até um valor máximo (correspondendo a uma quantidade de asfalto um pouco superior à
da máxima estabilidade), a partir do qual decresce;

A porcentagem total de vazios da mistura betuminosa decresce com o
aumento do conteúdo de asfalto, tendendo para um valor mínimo.
Com todos os valores dos parâmetros volumétricos e mecânicos determinados,
são desenhadas seis curvas em função do teor de material betuminoso que podem ser
usadas na definição do teor de asfalto de projeto.
Para facilitar a determinação do teor ótimo de material betuminoso, é
interessante alinhar verticalmente os gráficos, apresentados.
Para determinar-se o teor ótimo de material betuminoso, elaboram-se as curvas
de resultados dos cálculos e medidas feitas durante o ensaio Marshall, conforme citado,
em que o teor ótimo deve satisfazer aos seguintes critérios: máxima densidade aparente,
máxima estabilidade, média dos limites estabelecidos para a porcentagem total de
vazios da mistura, média dos limites estabelecidos para a porcentagem dos agregados
20
cheios de betume e apresente uma fluência que não ultrapasse determinado valor
máximo especificado. A média de porcentagem de material betuminoso é calculada a
partir destes quatro valores. Se esse teor der uma mistura que satisfaça o mínimo de
estabilidade, ele será tomado como o teor ótimo de ligante para o traço da mistura
betuminosa.
Se esse valor médio não satisfizer o mínimo de estabilidade podem-se fazer
pequenos ajustes na porcentagem do material, até que o valor de estabilidade seja
atingido. Se não for possível atingir esse valor é necessário ensaiar outra mistura. Para
uma dada granulometria de agregados a porcentagem de vazios preenchidos da mistura
e a porcentagem de vazios preenchidos com material betuminoso oferecem meios para
se aquilatar as propriedades da mistura. Entretanto, quando há necessidade de se testar
nova mistura o primeiro passo é alterar a granulometria.
3.1.2 CONTROLE DA MISTURA ASFÁLTICA PRODUZIDA
A proposta deste estudo se limita aos cálculos e dosagens teóricos. Porém
durante a execução da camada de rolamento, por exemplo, é necessário que se faça o
controle da mistura asfáltica dosada em laboratório para verificar-se o teor de asfalto e a
análise granulométrica dos agregados utilizados na sua produção na usina. Esta
verificação poderá ser feita pela coleta de amostra antes que a mistura seja compactada
na pista ou com a utilização de uma sonda rotativa, coletando amostra testemunhas na
pista já acabada (Figura 10).
Figura 10: Coletando amostras in loco para ensaio. Fonte Usicity 2014
Estas amostras serão ensaiadas em laboratório para se fazer o monitoramento e
controle de qualidade do que está sendo produzido na usina.
21
4
ENSAIO EXPERIMENTAL
4.1
ESPECIFICAÇÕES DE PROJETO
a)
Os ensaios foram realizados no laboratório da Empresa Paviart
Construtora e Incorporadora, operados por laboratoristas habilitados experientes.
b)
O traço foi elaborado de acordo com as instruções de procedimento
regulamentadas para a faixa “C” do DNIT.
c)
Na execução deste traço, foi utilizada uma mistura de três agregados
escolhidos com base em estudos anteriores: Brita 0, Pó de pedra e Areia de rio.
d)
rio 12%.
Porcentagem da composição: Brita 0 - 55%, Pó de pedra 33% e Areia de
e)
Foram moldadas 05 (cinco) séries de três corpos de prova, com massa de
1200g cada, variando de 0,5% para cada teor de CAP 50/70 (betume). Foram aplicados
75 golpes por face para cada corpo de prova conforme indicado na norma do DNIT.
f)
Características gerais da mistura
Aglutinante: Foi utilizado como aglutinante CAP 50/70 procedente da
Petrobras, situada no município de Betim – MG. Industrializado e comercializado pela
Petrobrás Distribuidora S/A
Agregados: Brita-0, Pó de pedra e areia de rio, provenientes da Pedreira
Anápolis situada nas proximidades da cidade.
Mistura: Esta mistura foi composta e embasada nos resultados granulométricos
de cada agregado em percentagem passando.
g)
Especificação geral do DNIT para a faixa “C” é a seguinte: (Fonte: DNIT
031/2006 ES)





Porcentagem de vazios: 3 – 5%
Estabilidade mínima: 500kgf (75 golpes por face)
Fluência: 2,0 – 4,5 mm
Relação de betume x vazios: 75 – 82%
Equivalente de areia: 55% (Mínimo)
22

Abrasão Los Angeles: 40% (Máximo).
4.1
RESULTADOS DO ENSAIO
Os resultados foram expressos em tabelas e gráficos no ANEXO 01.
4.2
ANÁLISE DOS RESULTADOS
Através dos resultados obtidos em laboratório foi possível determinar as
porcentagens finais de cada componente visando o máximo desempenho e economia.
Em resumo, foi determinado:
- Densidade Teórica: 2,622 g/cm³
- Densidade Aparente: 2,515 g/cm³
- Porcentagem de Vazios: 4,1%
- Estabilidade: 970 N
- R.B.V.: 77,0%
- Fluência: 2,8 mm
- Teor de CAP 50/70: 5,5%
Conforme previsto, a variação do CAP 50/70 influenciou diretamente nos
resultados, sendo possível identificar os fenômenos:
 À medida que o teor do ligante aumenta, a estabilidade da mistura diminui;
 Adicionando CAP à mistura a fluência aumenta;

O gráfico da porcentagem de vazios é uma parábola em que o ponto máximo se
dá no momento em que a mistura possui 5,5% de ligante betuminoso;
 Uma mínima variação do teor no material ligante (variação de 0,5%) foi
suficiente para os corpos-de-prova fossem descartados por estarem fora dos
parâmetros de projeto determinado pelo DNIT
23
5
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Através dos resultados, o estudo poderá contribuir com as empresas de
pavimentação, órgãos estaduais e municipais a se orientarem e evitar que patologias
futuras ocorram ao executar o serviço. Foi possível perceber que uma mínima variação
de CAP poderá resultar em uma camada de pouca fluência e de baixa resistência.
Portanto, o controle tecnológico no processo é fundamental para garantir um produto
resistente e durável.
Vale ressaltar que o estudo preliminar dos agregados encontrados na região, o
teor de ligante na mistura e o controle tecnológico da usinagem não são suficientes para
garantir uma camada de qualidade. É necessário que siga o processo executivo do
material determinado pelo DNIT referente ao tipo de camada.
O estudo foi direcionado para o comportamento do CBUQ em relação às
variações de ligante. Porém, como sugestão para trabalhos futuros, proponho que seja
feito um estudo que analise outros tipos de agregados característicos de outras regiões,
variando suas porcentagens e analisando os resultados.
24
6
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BERNUCCI, Liedi B...[et al.]. Pavimentação Asfáltica: formação básica para
engenheiros. Rio de Janeiro: PETROBRÁS: ABEDA, 2006. 1ed. 501p. 2007.
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DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE ROLAGEM (DNER);
Cimento Asfáltico de Petróleo, DNER EM 204/1995
DEPARTAMENTO
NACIONAL
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INFRAESTRUTURA
DE
TRANSPORTES (DNIT); Pavimento flexível – Concreto Asfáltico – Especificação
de Serviço, DNIT031_2006_ES.
DEPARTAMENTO
NACIONAL
DE
INFRAESTRUTURA
TRANSPORTES (DNIT); Manual de Pavimentação, Rio de Janeiro, RJ, 2006.
DE
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ROCHA, R. S.; COSTA, E. A. L. Patologias de pavimentos asfálticos e suas
recuperações – estudo de caso da Avenida Pinto de Aguiar. Disponível em:
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UNIVERSIDADE CATOLICA DE SALVADOR – UCSAL. Site consultado dia
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25
ANEXO 01
ENSAIO GRANULOMÉTRICO E MARSHALL.