UNIVERSIDADE UNIVERSIDADE FEDERAL FEDERAL DE CAMPINA CAMPINA GRANDE - UFCG CENTRO DE TECNOLOGI TECNOLOGIA A E RECURSOS NATURAIS NATURAIS - CTRN
UNIDADE ACADÊMICA ACADÊMICA DE ENGENHARIA ENGENHARIA CIVIL - UAEC LABORATÓRIO DE ENGENHARIA DE PAVIMENTOS – LEP
DOSAGEM SUPERPAVE Grupo Grupo 05: 05: Amona Amona Rodri Rodrigu gues es Verí Veríss ssimo imo Erib Eriber erto to Fern Fernan ande dess da Silv Silva a Junio Juniorr Mateu Mateuss Araú Araújo jo de Souz Souza a Cele Celesti stino no Raiss Raissa a Iane Iane Góis Góis Pres Presid ideu eu
INTRODUÇÃO
INTRODUÇÃO
INTRODUÇÃO ● ●
Pavimentos rodoviários Dosagem de mistura asfáltica Definição. Teor de projeto da mistura Método de dosagem; Energia de compactação; Tipo de mistura; Granulometria; Tipo do ligante; Temperatura da mistura.
Figura 01. Defeito no revestimento asfáltico. Fonte: raizesfm.
○
●
○ ○ ○ ○ ○ ○
Figura 02. Operação tapa buracos. Fonte:
MÉTODOS DE DOSAGEM
MÉTODOS DE DOSAGEM ●
Marshall Método mais usado. Hveem Superpave ○
● ●
Figura 03. Corpo de prova. Fonte: Center for asphalt
DOSAGEM SUPERPAVE
DOSAGEM SUPERPAVE ●
Origem Strategic Highway Research Problem (SHRP) Requisitos de desempenho Tráfego; Ambiente Aplicação do sistema Volume de tráfego Outra forma de classificação funcional da rodovia. ○
●
○ ○
●
○ ○
Figura 04. Compactador giratório superpave (CGS). Fonte: Lemco
DOSAGEM SUPERPAVE EXEMPLO – NÍVEL 1
ESTRUTURA HIERÁRQUICA DO MÉTODO SUPERPAVE Tabela 1 – Organização hierárquica do método Superpave
Nível
1 • •
Critério
N (AASHTO)
•
Volumétrico
< 106
2 Volumétrico Ensaios de previsão de desempenho a uma temperatura 106 a 107
• •
3 Volumétrico Ensaios de previsão de desempenho a três temperaturas ≥ 107
RESUMO DA DOSAGEM SUPERPAVE
CGS – COMPACTADOR GIRATÓRIO SUPERPAVE Figura 6 – Ilustração esquemática e exemplo de CGS
CGS (equipamento utilizado em todo processo de dosagem)
Características: Ângulo de rotação 1,25 ± 0,02°; Taxa de 30 rotações por minuto; Tensão de compressão vertical durante a rotação de 600kPa; Capacidade de produzir corpos de prova com diâmetros de 150 e 100mm. • • •
•
ANÁLISE DOS AGREGADOS ESCOLHA DA GRANULOMETRIA Pontos de controle Pontos mestres por onde a curva granulométrica deve passar (presentes no tamanho máximo nominal, no tamanho intermediário (2,36mm) e um nos finos (0,075mm) Zona de restrição • •
•
Região na qual a curva não deve passar; Em caso de passagem - Misturas muito sensíveis – fácil deformação; Recomendado (especificações Superpave) mistu abai de
Figura 7 – Exemplo de granulometria num gráfico com pontos de controle e zona de restrição
COMPOSIÇÕES GRANULOMÉTRICAS Mistura 1 (miúda) Composições granulométricas (atendem as recomendações Superpave)
Mistura 2 (graúda) Mistura 3 (intermediária)
Tabela 2 – Dados dos agregados das misturas tentativas 1,2 e 3
Propriedades
Critério Superpave
Angularidade graúdos (%) Angularidade miúdos (%) Alongadas/Achatadas (%) Equivalente areia (%) Gsb combinado (g/cm³)
96%/90% (mín) 45% (mín) 10% (máx) 45 (mín) NA
Mistura tentativa 1 96%92% 48% 0% 59 2,699
Mistura tentativa 2 95%/92% 50% 0% 58 2,697
Mistura tentativa 3 97%/93% 54% 0% 54 2,701
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE LIGANTE INICIAL Determinação do teor de ligante inicial
Massa específica aparente e real da composição dos agregados Fator de absorção da composição
Teor inicial
Teor em que agregados não absorvem mais ligante Teores maiores – Mistura de agregados com massa específica efetiva constante
Parâmetros
Percentual de agregados na mistura Volume de vazios da mistura
Massa específica do ligante
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE LIGANTE INICIAL PASSO 1 – Cálculo da massa específica efetiva da composição de agregados (Gse) = + ∗ ( − )
Assumindo Fa =0,8: •
Mistura 1: Gse = 2,699 + 0,8x(2,768-2,699) = 2,754 g/cm³;
•
Mistura 2: Gse = 2,697 + 0,8x(2,769-2,697) = 2,755 g/cm³;
•
Mistura 3: Gse = 2,701 + 0,8x(2,767-2,701) = 2,754 g/cm³; Onde, Gsb: massa específica aparente da composição, Gsa: massa específica real da composição e Fa: fator de absorção da composição
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE LIGANTE INICIAL PASSO 2 – Cálculo do volume de ligante absorvido (Vla) =
∗ (1 − ) 1 1 ∗ − +
Assumindo Vv = 4%, Gl = 1,02; Pl = 5%, consequentemente Pag = 95%: •
Mistura 1: Vla = 0,0171 cm³/cm³;
•
Mistura 2: Vla = 0,0181 cm³/cm³;
•
Mistura 3: Vla = 0,0165 cm³/cm³; Onde, Gsb: massa específica aparente da composição, Gse: massa específica efetiva da composição Pag: teor de
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE LIGANTE INICIAL PASSO 3 – Cálculo do volume de ligante efetivo (Vla) = 0,081 − 0,02931 ∗ ln()
TMN neste caso é igual para as três misturas (TMN é expresso em polegadas): •
Misturas 1,2 e 3: Vle = 0,081 - 0,02931*ln(0,75)= 0,089 cm³/cm³; Onde, TMN: tamanho máximo nominal (inches)
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE LIGANTE INICIAL PASSO 4 – Cálculo da massa de agregado (Mag)
=
•
Mistura 1: Mag = 2,315 g;
•
Mistura 2: Mag = 2,316 g;
•
Mistura 3: Mag = 2,315 g.
∗ (1 − ) +
Onde, Gse: massa específica efetiva da composição, Pag: teor de agregados, Pl: teor de ligante, Gl: massa específica do
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE LIGANTE INICIAL PASSO 5 – Estimativa do teor de ligante inicial (Pli)
•
Mistura 1: Pli = 4,46%;
•
Mistura 2: Pli = 4,50%;
•
Mistura 3: Pli = 4,44%.
=
∗ ( + ) ∗ + +
∗ 100
Admite-se então um teor inicial de 4,4% para as três misturas – de modo a ficar mais consistente com o exemplo, afinal os dados de compactação se referem a este teor específico no qual serão moldados os corpos de prova. Onde, Gl: massa específica do ligante, Vle: volume de ligante efetivo,
ESCOLHA DE UMA DAS MISTURAS Compactação de dois corpos de prova para cada mistura
Tabela 3 – Número de giros especificados na norma de dosagem Superpave
Parâmetros de compactação Ninicial Nprojeto Nmáximo
Corpos de prova – envelhecimento por 2 horas na temperatura de compactação
50
75
7
75
115
Compactação com número de giros Ninicial, Nprojeto e Nmáximo
8
100
160
Cálculo para cada N da massa específica aparente estimada (Gmb)
9
125
205
Calcular Gmb como função de Gmm (massa específica máxima teórica)
% =
Tráfego Muito leve (local) Médio (rodovias coletoras) Médio a alto (vias principais, rodovias rurais) Alto volume de tráfego (interestaduais, muito pesado)
ESCOLHA DE UMA DAS MISTURAS Tabela 4 – Valores de Gmb corrigidos e respectivos critérios
Gmb corrigido (%Gmm) Critério Mistura 1 Mistura 2 Mistura 3 %Gmm (Ninicial ) <89 87,1 85,6 86,3 %Gmm (Nprojeto) 96 96,2 95,7 95,2 %Gmm (Nmáximo ) <98 97,6 97,4 96,5 •
Cálculo do volume de vazios (Nprojeto)
• •
Cálculo da porcentagem de vazios no agregado mineral (Nprojeto) = 100 −
% ∗ ∗
Mistura 1: Vv = 100% - 96,2% = 3,8%; Mistura 2: Vv = 100% - 95,7% = 4,3%; Mistura 3: Vv = 100% - 95,2% = 4,8%.
Onde, VAM: vazios no agregado mineral, Gsb: massa específica aparente da composição e Gmm: massa específica máxima • •
Mistura 1: VAM = 12,7%; Mistura 2: VAM = 13,0%;
ESCOLHA DE UMA DAS MISTURAS Estimativa de teor de ligante para gerar Vv de 4% •
•
Como nenhum das três amostras atingiu o valor de 4% de Vv estima-se então o teor de ligante necessário para atingir esse valor. Assim,
, = − 0,4 ∗ (4 − )
Pl,estimado (Mistura 1) = 4,3% Pl,estimado (Mistura 2) = 4,5% Pl,estimado (Mistura 3) = 4,7%
Cálculo do VAM para o teor estimado
Onde, Pli: teor de ligante inicial, Vv: volume de vazios.
, = + (4 − ) •
C = 0,1 se Vv < 4,0% e igual a 0,2 se Vv>4,0% VAM estimado (Mistura 1) = 12,7% VAM estimado (Mistura 2) = 13,0%
ESCOLHA DE UMA DAS MISTURAS Cálculo do RBV para o teor estimado =
− 4,0
RBV estimado (Mistura 1) = 68,5% RBV estimado (Mistura 2) = 69,2% RBV estimado (Mistura 3) = 70,1% Estimativa de Gmm (Ninicial e Nprojeto)
Onde, RBV: Relação Betume-vazios
% = % − (4,0 − ) % á = % á − (4,0 − )
ESCOLHA DE UMA DAS MISTURAS Tabela 5 – Resumo das misturas tentativas para Vv de 4%
Mistura P VAMestimado RBVestimado Pli (%) l,estimado tentativa (%) (%) (%) 1 4,4 4,3 12,7 68,5 2 4,4 4,5 13,0 69,2 3 4,4 4,7 13,3 70,1 Estimativa de teor de ligante efetivo
, = − ∗ ∗
− ∗
+ ,
Ple,estimado (Mistura 1) = 3,6% P (Mistura 2) = 3,7%
(
) 86,9 85,9 87,1
(
projeto
)
97,4 97,7 97,3
Proporção pó/asfalto (P/A)
Τ =
°200 ,
P/A (Mistura 1) = 0,86 P/A (Mistura 2) = 0,78
ESCOLHA DE UMA DAS MISTURAS ESCOLHA DA AMOSTRA
Critérios de escolha de amostra Para o tráfego de projeto (N entre 10 e 30x107) e tamanho máximo nominal (TMN)
•
VAMmín;
dos agregados os critérios volumétricos e de compactação são: •
Vv = 4%;
•
VAM > 13%;
•
65% < RBV < 75%;
•
%Gmm (Ninicial) < 89%;
•
%Gmm (Nmáximo) < 98%;
Mistura 1 – inaceitável pois tem VAM <
•
Mistura 2
–
aceitável mas está no
VAMmín; •
Mistura 3 – valor de VAM aceitável e atende todos os demais critérios;
Mistura 3 escolhida como projeto estrutural
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE LIGANTE DE PROJETO Dois para teor de ligante estimado (Ple) Compactação de corpos de prova para a mistura escolhida
• •
Realizada no CGS Pressão aplicada de 600 kPa; Ângulo de rotação – 1,25°
OBS: As misturas não compactadas permanecem em estufa à temperatura de compactação (função da viscosidade do ligante) de modo a simular o envelhecimento de curto prazo durante a usinagem.
Dois para os teores - ±0,5 e +1% em relação a P li Figura 8 – Exemplo de curva de viscosidade
PROCEDIMENTO DE COMPACTAÇÃO Simulação do envelhecimento de curto prazo em estufa
Corpos-de-
Superpave
Retirada do molde e material da estufa
Colocação do papel-filtro no fundo do molde
Colocação da mistura no molde
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE LIGANTE DE PROJETO Teor de ligante estimado (Pl,estimado = 4,7%)
Pl,estimado – 0,5% = 4,2%
Compactação de dois corpos de prova no CGS (cada mistura)
Pl,estimado + 0,5% = 5,2% Pl,estimado + 1,0% = 5,7%
•
Após a compactação deve ser feita pesagem (a seco, submersa e superfície saturada seca) de forma a determinar o Vv (para os três esforços) (ASTM D 3203-94)
•
•
Ninicial : esforço de compactação inicial; Nprojeto: esforço de compactação de projeto (no qual Vv deve ser igual a 4%); Nmáximo: esforço de compactação máximo (representa a condição de compactação da mistura ao fim da sua vida de serviço).
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE LIGANTE DE PROJETO
Figura 9 – Curva de compactação da mistura 3 com 4,2% de ligante e tamanho máximo nominal de 19mm
Valores de %Gmm obtidos a partir da curva de compactação Propriedades volumétricas (Vv,VAM,RBV) – calculadas para Nprojeto
Tabela 6 – Resumo das informações da mistura 3
Ligante %Gmm %Gmm %Gmm (%) (Ninicial) (Nprojeto) (Nmáximo ) 4,2 85,8 94,5 95,8 4,7 87,1 96,1 97,5 52 87 4 97 0 98 5
Vv (%) 5,5 3,9 30
VAM (%) 13,4 13,2 13 4
RBV (%) 59,3 70,1 77 9
Massa esp. (g/cm³) 2,441 2,461 2 467
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE LIGANTE DE PROJETO Tabela 7 – Propriedades da mistura
Teor de projeto é de 4,7% por corresponder ao teor com Vv de 4% no Nprojeto
Últimos procedimentos
Propriedades da mistura Vv VAM RBV Proporção pó/asfalto %Gmm (Ninicial) %Gmm (Nmáximo)
Resultado 3,9% 13,2% 70,1% 0,88 87,1% 97,5%
Critério 4,0% 13,0 (mín) 65% a 75% 0,6 a 1,2 < 89% < 98%
Avaliar a sensibilidade da amostra à umidade – teste AASHTO T 283 Todos corpos de prova determinação da resistência à tração estática indireta (RT)
DOSAGEM MARSHALL X SUPERPAVE
DOSAGEM MARSHALL X SUPERPAVE
Tipo de compactação:
Figura 10 - Compactadores Marshall. Fonte: Bernucci
Figura 11 - Compactador Superpave. Fonte: Bernucci
DOSAGEM MARSHALL X SUPERPAVE GRANULOMETRIA
MARSHALL
SUPERPAVE
Graduação mais densa;
Existências de espaço de vazios;
Estabilidade através do maior contato entre as partículas;
Incorporação do ligante;
Reduzidos vazios no agregado mineral.
Durabilidade e evita exsudação.
VANTAGENS E DESVANTAGENS
VANTAGENS E DESVANTAGENS VANTAGENS Maior durabilidade; Economia de implantação e manutenção; Redução no custo do transporte rodoviário; Diminuição dos acidentes devido às más condições das rodovias.
DESVANTAGEM Considera apenas os parâmetros volumétricos.
CONCLUSÃO