Quais são as características básicas dos Agregados para pavimentação

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Figura 1 – Características dos Agregados para pavimentação. Fonte da Figura: Autor Desconhecido.

Ao selecionar agregados que irão compor as misturas betuminosas, ou as camadas de base e sub-base, devemos levar em considerações algumas características importantes desses materiais e que podem comprometer o seu desempenho estrutural, ou até mesmo funcional. Os agregados além de resistirem aos esforços mecânicos devem proporcionar uma adesividade ao material, dessa forma algumas características entram em destaque.

 

Limpeza dos Agregados

Algumas porções de agregados apresentam substâncias impróprias para a utilização em misturas asfálticas. Impurezas orgânicas, por exemplo, interferem na pega, no endurecimento e na durabilidade da mistura. O excesso de grãos passando na peneira #200, afeta na trabalhabilidade e pode levar a segregação da mistura, assim como os torrões de argila. A presença de carvão afeta na durabilidade e a água ácida ataca os agregados por reação alcalina. Dessa forma, os agregados antes de serem utilizados para fins de mistura devem passar por um processo de lavagem.

A proporção de finos, argila e pó, em determinada amostra de agregado miúdo pode ser determinada pelo ensaio de equivalente de areia, descrito pela norma DNER-ME 054/97.  No ensaio é selecionada uma amostra com agregados em partículas menores do que 4,8 milímetros, medido em volume numa capsula padrão. A amostra é adicionada a uma proveta com cloreto de cálcio-glicerina-formaldeído e mantida em repouso por 20 minutos. O material é agitado por 30 segundos e, após completar a proveta com a solução até um nível predeterminado, deixado em repouso por mais 20 minutos. Então é medida a distância da base até o topo da argila, e a da base até o topo da camada de areia. Para misturas asfálticas, o equivalente de areia deve ser superior a 55%. A Figura 2 ilustra o ensaio.

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Figura 2 – Equivalente de Areia. Fonte da Figura: Bernucci et al (2008)

 

Como medir a resistência a abrasão dos agregados?

A ação do tráfego sobre os pavimentos pode gerar a abrasão, que é o desgaste causado na superfície. Os agregados, devem apresentar resistência a abrasão, principalmente porque é uma propriedade que está relacionada com a aderência entre pneu e pavimento.

O principal ensaio que mede a abrasão dos agregados é chamado de ensaio de abrasão Los Angeles, descrito na norma DNER-ME 035/98. Nesse ensaio é utilizada uma amostra de agregados com 5kg, que é submetida a 500 a 1000 revoluções dentro de um equipamento padronizado. São adicionadas esferas de aço, conforme a granulometria da amostra, induzindo impactos nas partículas durante as suas revoluções. A abrasão é avaliada pela redução de massa dos agregados retidos na peneira de no 12 (1,7mm) em relação à massa inicial da amostra especificada

Os agregados utilizados para misturas asfálticas devem apresentar elevada resistência a abrasão, caracterizada por uma baixa perda de massa no ensaio descrito. As especificações para misturas asfálticas e camadas de base limitam os agregados de utilização com abrasão los angeles entre 40 a 55%. A Figura 3 ilustra o equipamento de ensaio.

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Figura 2 – Ensaio LA. Fonte: Bernucci et al  (2008)

Qual a influência da textura dos agregados na mistura?

A textura é responsável por algumas propriedades das misturas, como por exemplo a influencia na resistência a tração do material. Além disso, a textura influencia também no coeficiente de atrito entre o pneu e o pavimento, chamado de macro e microtextura. Não há um método consagrado e normatizado para medir essa propriedade dos agregados.

A forma dos agregados influencia numa mistura asfáltica?

A forma das partículas dos agregados influencia na trabalhabilidade e resistência ao cisalhamento das misturas asfálticas, além de mudar a energia de compactação necessária para se alcançar a densidade de projeto. Os agregados com formas irregulares tendem a apresentar melhor intertravamento quando compactados.

A forma das partículas é caracterizada pela determinação do índice de forma, o qual o ensaio é escrito no método DNER-ME 086/94. O índice de forma varia de 0 a 1, sendo 1 o valor referente aos agregados mais cúbicos e que apresentam melhor intertravamento. Para valores de 0 são os agregados com forma lamelares e que não são ideais para utilização. O limite de utilização é de índice de forma igual a 0,5. A Figura 4 ilustra o material para ensaio.

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Figura 4 – Ensaio do índice de forma. Fonte: Bernucci, Motta, Ceratti e Soares (2008)

A forma dos agregados também pode ser classificada pela norma ABNT NBR 5564/2014, onde são medidas por meio de um paquímetro três dimensões das partículas: comprimento (a), largura (b) e espessura (c). As partículas são classificadas em cúbica, alongada, lamelar e alongada lamelar, conforme o Quadro 1. A Figura 5 ilustra a diferença entre as formas.

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Quadro 1 – Forma dos agregados. Fonte: Bernucci et al (2008)
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Figura 5 – Diferença da forma. Fonte: Bernucci et al (2008)

O que é porosidade dos agregados?

A porosidade dos agregados caracteriza a aderência entre a pasta e o agregado. Entretanto, quando os agregados são muito porosos, o consumo de ligante também aumenta devido a capacidade de absorção dos agregados.

A absorção é descrita no DNER-ME 081/98 e é uma relação entre a massa de água absorvida pelo agregado graúdo após 24 horas de imersão, em temperatura ambiente e a massa inicial de material seco. É uma característica importante para permitir o cálculo das massas específicas, real e aparente, do agregado. A escória de aciaria, a laterita e alguns tipos de basaltos e agregados sintéticos são exemplos de materiais que podem apresentar alta porosidade.

Como verificar a adesividade ao ligante?

Alguns tipos de agregados quando entram em contato com a água acabam perdendo sua capacidade de aderir ao ligante, esses agregados são chamados de hidrófilos. Como por exemplo agregados silicosos, como o quartzito e alguns granitos. Os agregados que apresentam alta adesividade, mesmo na presença de água, são chamados de hidrofóbicos e são os mais recomendados para aplicação em pavimentação.

Os métodos que avaliam as características de adesividade podem ser subdivididos em dois grupos. O primeiro grupo é aquele que avalia o comportamento de partículas de agregados recobertas por ligante asfáltico. O segundo grupo é aquele que avalia o desempenho de determinadas propriedades mecânicas de misturas sob a ação da água

No DNER-ME 078/94 uma porção de mistura asfáltica, não compactada, é imersa em água e avaliada visualmente quanto ao seu comportamento.

Na ASTM D 1075 uma amostra é imersa em água a 50°C durante um período de 24 horas. Depois a mistura é compactada e a sua resistência a compressão simples. Essa resistência é comparada com uma amostra idêntica que não foi imersa. Para que se considere aceitável a mistura quanto à adesividade, a perda de resistência da amostra imersa em água deve ser menor ou igual a 25%.

Como determinar a resistência a sulfatos?

A resistência a sulfatos é uma propriedade importante a ser analisada porque muitos agregados embora apresentem boa resistência em condições controladas, quando expostas ao clima e condições ambientais podem apresentar desintegração química e a perda de resistência.

Essa propriedade é quantificada através de ensaio, descrito no método DNER-ME 089/94, que consiste em atacar o agregado com solução saturada de sulfato de sódio ou de magnésio, em cinco ciclos de imersão com duração de 16 a 18 horas, à temperatura de 21oC, seguidos de secagem em estufa. A perda de massa resultante desse ataque químico ao agregado deve ser de no máximo 12%. A Figura 6 ilustra agregados ensaiados.

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Figura 6 – Agregados DNER ME 089/94

Como determinar a densidade dos agregados?

Para fins de engenharia são definidas 3 propriedades: massa específica real, massa específica aparente e massa específica efetiva, em gramas por centímetro cúbico. A massa específica real (Apparent Specific Gravity – Gsa) é a relação entre a massa seca dos agregados e o volume real, ou seja, o volume dos sólidos. A massa específica aparente (Bulk specific Gravity – Gsb) é a relação entre a massa seca do agregado e o volume total, considerando os vazios. A massa específica efetiva é uma relação aplicada quando se conhece o teor de ligante asfáltico na mistura, e é a relação entre a massa seca e o volume efetivo do agregado, considerando os poros não preenchidos por ligante.

O método de ensaio DNER-ME 081/98 apresenta a determinação das massas específicas de agregados graúdos, utilizando a terminologia de densidade relativa (adimensional). Dessa forma, são feitas três determinações de massa: massa seca (A), massa na condição superfície saturada seca (B) e massa imersa (C). Vale ressaltar que a massa específica na condição seca correspondente ao que foi apresentado como Gsa, e massa específica na condição de superfície saturada seca correspondente ao que foi apresentado como Gsb. Com isso, segundo a DNER-ME 081/98, as massas específicas são definidas pelas seguintes relações em função de A,B e C. A Equação 1 apresenta a densidade.

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Equação 1 – Densidade dos agregados

A absorção, já mencionado, fica então definida pela relação entre a água absorvida e a massa inicial seca. A Figura 7 ilustra a diferença entre os itens A, B e C definidos anteriormente.

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Figura 7 – Etapas do ensaio. Fonte: Fonte: Bernucci, Motta, Ceratti e Soares (2008)

SUBSTÂNCIAS DANOSAS AOS AGREGADOS

Algumas substâncias são comuns e encontradas na presença dos agregados. Essas substâncias podem levar ao envelhecimento precoce do material e consequentemente prejudicar suas características. Algumas destas são descritas abaixo:

  • Impureza Orgânica: As impurezas podem afetar a pega da mistura e também a durabilidade. Ocorrem em agregados miúdos e por isso é importante realizar a lavagem do material antes de sua utilização.
  • Excesso de grãos passando na #200: A peneira #200 é aquela com aberturas de 0,074 milímetros, ou seja é um material extremamente fino composto por frações argila e siltes. O excesso desses materiais afeta a trabalhabilidade do material, exigindo mais água na mistura. Podendo até ocorrer a segregação do material com a vibração.
  • Torrões de Argila: A presença de torrões de argila pode também afetar a trabalhabilidade, resistência e durabilidade do material.
  • Carvão e Combustíveis: A presença de carvão ou de combustíveis pode afetar a durabilidade.
  • Água ácida ou Alcalina: Quando em contato com os agregados, a água ácida danifica os agregados devido as reações químicas.
  • Açúcar: A presença de açúcar impede a pega da mistura.

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Fontes:

BALBO, José Tadeu, “PAVIMENTAÇÃO ASFÁLTICA: Materiais, projeto e restauração”. São Paulo, 2007.

BERNUCCI, L.B; MOTTA, L.M.G; CERATTI, J.A.P; SOARES, J.B. “PAVIMENTAÇÃO ASFÁLTICA: Formação básica para Engenheiros”. Rio de Janeiro, 2008.

PEIXOTO, Creso de Franco; “GENERALIDADES DE PAVIMENTAÇÃO RODOVIÁRIA”. Rio Claro, 2003.

PRIETO, Valter; “NOTAS DE AULA – SUPERESTRUTURA RODOVIÁRIA”. Centro Universitário da FEI. São Bernardo do Campo, 2016.

 

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