4.1 – INTRODUÇÃO
Os métodos de ensaio apresentados neste capítulo são referentes ao preparo de corpos de prova, dosagem e determinação de propriedades mecânicas das misturas asfálticas e dos materiais de refugo da laterita lavada, para constituírem bases, sub- bases ou reforços do subleito dos pavimentos.
Os ensaios escolhidos para as misturas asfálticas foram:
• Ensaio Marshall
• Ensaio de umidade induzida
• Ensaio de deformação permanente
• Ensaio de resistência à tração por compressão diametral
• Ensaio de módulo de resiliência por compressão diametral
• Ensaio de fadiga por compressão diametral
Os ensaios selecionados neste estudo para o refugo das lateritas foram:
• Ensaio de compactação de solos
• Ensaio de índice suporte Califórnia
• Ensaio de módulo de resiliência de solos 4.2 – ENSAIO MARSHALL
Para Pais (1999), o objetivo da formulação de uma mistura asfáltica é a definição das porcentagens dos seus componentes de modo a obter um material com as características exigidas para o tipo de aplicação a que se destina.
As principais características mecânicas exigidas a uma mistura asfáltica são: 1. Resistir às trincas por fadiga;
2. Resistir às deformações permanentes; 3. Resistir às fissuras por ação das intempéries; 4. Resistir ao desgaste.
Além destas exigências estruturais, uma mistura asfáltica deve também apresentar requisitos funcionais tais como:
1. Ser impermeável para proteger toda a estrutura do pavimento;
2. Ser trabalhável durante a fabricação e o espalhamento para facilitar a compactação;
3. Apresentar micro e macro-textura conferindo segurança ao usuário em termos de aderência pneu/pavimento, principalmente em pavimentos molhados.
Estas características devem ser cumpridas procurando maximizar a relação benefícios/custos. Para isto existem métodos de formulação de misturas asfálticas, principalmente empíricos, que permitem determinar o teor de asfalto com base na experiência ou critérios dela derivados, em função de uma determinada graduação dos agregados e fíler, fixada a priori. Para este trabalho, a formulação foi realizada recorrendo ao método Marshall.
Os ensaios Marshall foram feitos no laboratório da concessionária Novadutra e obedeceram à norma técnica brasileira ABNT NBR 12891 (1993), que consiste basicamente em:
a) Secagem, análise granulométrica e composição da mistura para os agregados;
b) Estimativa da porcentagem ótima do ligante para o agregado a ser utilizado, com base em experiência anterior;
Obs.: O tempo de mistura necessário para o ligante envolver completamente toda a superfície dos agregados, para o tipo de agregados e ligantes utilizados, foi da ordem de 4 minutos. Esta tarefa foi realizada na misturadora mostrada na Figura 4.1 (a e b);
Figura 4.1 (a e b) – Misturadora utilizada no ensaio Marshall
c) Após a produção das misturas asfálticas, estas foram armazenadas em estufa à temperatura de compactação durante 2 horas;
d) Moldagem dos corpos de prova, por impacto de um soquete padronizado, com 4.540g de massa e 45 cm de altura de queda, com 50 golpes para cada lado, para no mínimo três corpos-de-prova para cada teor de ligante (em média, quinze corpos-de-prova por mistura asfáltica);
e) Colocação dos corpos-de-prova recém moldados, por no mínimo 12 horas, à temperatura ambiente em superfície lisa e plana com posterior extração dos mesmos de seus respectivos moldes;
f) Pesagem dos Corpos-de-prova ao ar e imersos em água para determinação das características físicas;
g) Imersão dos corpos-de-prova em banho-maria por 30 a 40 minutos, à 60ºC ± 1ºC. Após este tempo, os corpos-de-prova foram colocados no molde de compressão, centrando-os no prato da prensa Marshall e submetidos ao
ensaio de ruptura (Marshall) para determinação das características mecânicas de estabilidade e fluência;
h) Escolha do teor de projeto foi feita levando em conta o volume de vazios de 4%, conforme tem sido preconizado pela metodologia Superpave e que atendesse concomitantemente também os demais requisitos da especificação constante na Tabela 4.1; são verificados estes requisitos com base em quatro gráficos cartesianos onde em abcissas estão os teores de ligante utilizados e, em ordenadas: as médias dos valores da estabilidade, da fluência, da relação betume-vazios e da densidade aparente correspondentes a cada teor de ligante testado.
Tabela 4.1 – Ensaio Marshall – valores limites (ABNT NBR 12891/93)
DISCRIMINAÇÃO CAMADA DE ROLAMENTO
Porcentagem de Vazios (%) 3 a 5
Relação Betume/Vazios (%) 75/82
Estabilidade, mínima, (Kgf) 250 (50 golpes)
Fluência (mm) 2,0 – 4,5
A problemática da porosidade e a alta absorção de ligante asfáltico pela concreção laterítica ainda permanece sem solução. O ensaio utilizado no Brasil para a determinação do percentual de absorção e das densidades aparente e real ainda é feito com água, que não possui uma viscosidade compatível com a do ligante asfáltico aquecido, impedindo que se atinja resultados corretos, provocando assim um erro no cálculo do teor de ligante no ensaio Marshall.
Macêdo & Brasileiro (1987) verificaram que após extração de betume de corpos-de- provas de misturas asfálticas com agregados graúdos lateríticos, os mesmos sofreram uma redução na densidade real e na absorção d’água em comparação ao mesmo
agregado no estado natural. A absorção d’água do agregado graúdo laterítico, no estado natural, foi de 5,1% e após a extração do betume a absorção d’água passou a variar entre 3,2% e 3,6% havendo uma redução média de 1,7%, que para os autores, pode indicar que a absorção do ligante betuminoso pelo agregado laterítico na realidade é pequena.
Em Macêdo & Brasileiro (1987) e Moizinho (1994), para o cálculo da densidade teórica das misturas betuminosas, foi utilizada a média aritmética das densidades real e aparente do agregado graúdo laterítico, para que houvesse uma maior aproximação no valor calculado para os vazios da mistura sem, no entanto, representar o valor real, pois para tanto, os autores sabem que seria necessário determinar a quantidade de vazios permeáveis neste tipo de agregado ocupado pelo ligante asfáltico.
Diante do exposto, para o cálculo do teor de projeto nesta pesquisa, optou-se pela determinação da densidade máxima teórica pela norma americana ASTM D 2041/00, conhecida por ensaio Rice, que utiliza uma bomba de vácuo (Figura 4.2, a e b) ao invés do método da ponderação das densidades reais dos materiais (ABNT NBR 12891/93) ou mesmo pela média aritmética das densidades reais e aparentes dos materiais que compõem a mistura asfáltica, em vista, de ambos, segundo Vasconcelos et al (2003), contribuírem para o aumento do teor de ligante.