DOSAGEM DE MISTURAS ASFLTICAS

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AULA LABORATRIO

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FACULDADE DE ENGENHARIAS ENGENHARIA CIVIL

AULA DE LABORATRIO:

DOSAGEM DE MISTURAS ASFLTICAS

ENSAIOS DE MARSHAL

AMARLIA DIAS ALVES

ANDERSON SILVA MORAES

FERNANDO FLORIANO CARDOSO

JOCIMAR L. DA SILVA

LUS ANTNIO RIBEIRO

THIAGO CASTELLAN RIBEIROCuiab/MT

Julho/2014UNIVERSIDADE DE CUIAB UNICCURSO DE ENGENHARIA CIVIL

AULA DE LABORATRIO:

DOSAGEM DE MISTURAS ASFLTICAS

ENSAIOS DE MARSHAL

AMARLIA DIAS ALVES

ANDERSON SILVA MORAES

FERNANDO FLORIANO CARDOSO

JOCIMAR L. DA SILVA

LUS ANTNIO RIBEIROTHIAGO CASTELLAN RIBEIRORelatrio da Aula de Laboratrio, da disciplinada de Pavimentao, apresentado a professora Camila Padilha, como requisito da nota parcial do segundo bimestre.

Orientadora: Professor Msc. Camila Padilha

CUIAB/MT

11/07/2014

SUMRIO1. INTRODUO03

1.1 OBJETIVO032. REFERENCIAL TERICO033. MATERIAIS E MTODOS04 3.1 APARELHAGEM04 3.2 PREPARAO DE CORPOS-DE-PROVA05 3.2.1 Temperatura de Mistura e de Compactao05 3.2.2 Preparao das Misturas06 3.3 COMPACTAO DOS CORPOS DE PROVA07 3.4 DETERMINAO DA ESTABILIDADE E DA FLUNCIA084. RESULTADOS105. CONCLUSO12REFERNCIA BIBLIOGRFICA13ANEXO141. INTRODUONo dimensionamento de um pavimento, a busca para se obter materiais e modelos de execues para diminuir o custo so fatores determinantes para orientar o engenheiro para melhor escolha. Desta forma, conhecer os materiais empregados na execuo de um revestimento to importante quanto, conhecer os materiais empregados na execuo do pavimento todo.

Para que conhecssemos esses matrias e modo como empreg-los, houve uma aula no laboratrio da UNIC Baro, no dia seis de Junho de dois mil e quatorze, das dezenove as vinte e duas horas. Com a superviso da professora Camila Padilha, foi procedido o passo a passo do ensaio.

Para o relato dessa aula, segue os materiais tericos, materiais e mtodos, analise de resultado e a concluso a que se chegou o trabalho.

1.1 OBJETIVO

Este relatrio tem por objetivo compreender a execuo do ensaio do mtodo Marshall no qual se determina a fluncia e a estabilidade do revestimento.

2. REFERENCIAL TERICO

De acordo com os autores BERNUCCI et al., (2008):

denominado mtodo Marshall em referncia ao engenheiro Bruce Marshall. Foi criado na dcada de 1940 pelo Corpo de Engenheiros dos Estados Unidos (United States Corps of Engineers Usace), a partir de conceitos desenvolvidos pelo engenheiro Bruce Marshall do Departamento de Estradas do Estado do Mississipi (Roberts et al., 1996). O ensaio compe um procedimento de dosagem para misturas asflticas, que faz uso ainda de parmetros volumtricos da mistura.

O mtodo de dosagem Marshall de misturas asflticas (DNER-ME 043/95) ainda o mais utilizado no pas. Foi concebido no decorrer da 2 Guerra Mundial como um procedimento para definir a proporo de agregado e ligante capaz de resistir s cargas de roda e presso de pneus das aeronaves militares. Originalmente a compactao Marshall utilizava um esforo de 25 golpes com o soquete Proctor, seguido de aplicao de uma carga esttica de 5.000 libras (2.268kgf) durante dois minutos. A aplicao dessa carga tinha a finalidade de nivelar a superfcie do corpo-de-prova, visto que, como o soquete utilizado tinha dimetro menor que o corpo-de-prova, a superfcie final no era totalmente plana.

A norma DNER-ME 43/95, que trata do mtodo de dosagem Marshall, recomenda o esforo de compactao de 50 golpes para presso de pneu at 7kgf/cm2 e de 75 golpes para a presso de 7kgf/cm a 14kgf/cm. No h, na norma, nenhuma recomendao com relao frequncia de aplicao dos golpes. De acordo com a norma DNER-ME 043/95 define:

Estabilidade Marshall: resistncia mxima compresso radial, apresentada pelo corpo-de-prova, quando moldado e ensaiado de acordo com o processo estabelecido neste mtodo, expressa em N (kgf).

Fluncia Marshall: deformao total apresentada pelo corpo-de-prova, desde a aplicao da carga inicial nula at a aplicao da carga mxima, expressa em dcimos de milmetro (centsimos de polegada).3. MATERIAIS E MTODOSSegue uma explicao passo-a-passo do mtodo de determinao do teor timo de ligante convencionalmente usado DNER-ME 043/95.

Para o ensaio realizado em laboratrio no dia 06/06/2014, na UNIC Baro, foi utilizada a Faixa C, para os dois traos definidos pela Professora, um corresponde a 4% de Ligante e o outro 6% de Ligante.

3.1 APARELHAGEM

A aparelhagem necessria para a realizao do Ensaio a seguinte: Prensa capaz de aplicar at 39,2kN (4000 kgf), equipada com um anel dinamomtrico com a capacidade de 22,2kN (2265 kgf);

Molde de compactao de ao, consistindo de anis superior e inferior e de uma placa base, a placa base e o anel superior devem encaixar-se perfeitamente nas extremidades do anel;

Repartidores de amostra de 2,3 cm e de 2,5 cm de abertura;

Estufa capaz de manter temperaturas at 200 C, com variao de 2 C; Balana com capacidade de 5 kg, com resoluo de 1gr, capaz de permitir pesagem hidrosttica;

Extrator de corpo de prova, de ao em forma de disco;

Termmetro de vidro com proteo ou termmetro de haste metlica com mostrador circular, graduado em 2 C, de (10 a 200) C, para medir temperaturas de agregado, betume e mistura betuminosa;

Esptula de ao, com ponta arredondada;

Base de compactao. Instalada em nvel, perfeitamente estvel, livre de vibrao ou trepidao;

Soquete de compactao de ao, com 4540 g de massa e uma altura de queda livre de 45,72 cm. A face de compactao no p do soquete plana e circular;

Medidor de fluncia, com graduaes de 0,25 mm;

Paqumetro com exatido de 0,1 mm; Molde de compresso de ao.

Recipiente em ao estampado, cilndrico, munido de asa lateral de material isolante trmico e bico vertedor. Capacidade de litro;

Luva de amianto, mo esquerda, com cinco dedos, com proteo de couro na face externa da palma e dos dedos,

Parafina, pincel e papel de filtro de dimetro de 101,6 mm;

Tacho de alumnio;

Fogo de mesa de duas bocas;

3.2 PREPARAO DE CORPOS-DE-PROVA3.2.1 Temperatura de Mistura e de Compactaoa) A temperatura que o ligante deve ser aquecido, para ser misturado aos agregados, aquela na qual apresenta uma viscosidade de (170 20) cSt ou (85 10) sSF para cimento asfltico ou a viscosidade especfica Engler de 25 3 para alcatro.b) A temperatura de compactao da mistura aquela na qual o ligante apresenta uma viscosidade de (280 30) cSt ou (140 15) sSF para o cimento asfltico, ou a viscosidade especfica Engler de 40 3 para alcatro.3.2.2 Preparao das Misturas

A Metodologia para a Determinao do Teor timo a seguinte:a) Foram preparados 2 (dois) corpos de prova de dosagem de mistura betuminosa, com 4% de Ligante e o outro 6% de Ligante. Depois de conhecidas s porcentagens, em massa, em que os agregados e o ligante betuminoso sero misturados, calcula-se a quantidade de cada um deles para produzir um corpo de prova. Adoo de teores de asfalto para os diferentes grupos de CPs (Corpo de Prova) a serem moldados. Cada grupo deve ter no mnimo 3 CPs. Conforme a experincia do projetista, para a granulometria selecionada, sugerido um teor de asfalto (T, em %) para o primeiro grupo de CPs. Os outros grupos tero teores de asfalto acima (T+0,5% e T+1,0%) e abaixo (T-0,5% e T-1,0%).

b) Os agregados deveram ser secados at massa constante em estufa entre 105 a 110C e separados nas seguintes fraes:

I 25 a 19 mm;

II 19 a 9,5 mm;

III 9,5 a 4,8 mm;

IV 4,8 a 2,0 mm;

V Passando na peneira de 2,0 mm.c) Pesaram-se os agregados para um corpo de prova, de cada vez, em recipientes separados, nas quantidades de cada frao obtida no item 3.2.2 (b), para que aps a mistura com o ligante produza corpo-de-prova com cerca de 1200gr e (63,5 1,3) mm de altura. O mesmo procedimento foi feito para os demais corpos de prova. d) A seguir, devem ser colocados os recipientes em estufa para aquec-los temperatura de aproximadamente 10C a 15C acima da temperatura de aquecimento do ligante estabelecida pela curva viscosidade x temperatura, cuidando para no ultrapassar a temperatura de 177 C.e) Misturaram-se os agregados de cada recipiente, e em cada um deles foi feito uma cratera para receber o ligante que foi a pesado. Devem ser atendidos os limites de temperatura de mistura para o ligante e os agregados, descrito no item 3.2.1 (a) e 3.2.2 (d).f) Efetuou-se a mistura rapidamente, de 2 a 3 minutos, at completa cobertura dos agregados, para ser colocada no molde de compactao.

1. Adio de asfalto aos agregados

2. Homogeneizao da mistura

3.3 COMPACTAO DOS CORPOS DE PROVAA compactao dos corpos de prova seguiu os seguintes procedimentos:a) O molde de compactao e a base do soquete foram limpos e devem ser aquecidos em estufa a (90 a 150) C. Colocar o molde em posio no suporte de compactao e introduzir nele uma folha de papel-filtro, cortado conforme a seo do molde. Colocar no molde a mistura, de uma s vez em at 2 minutos. A mistura quente deve ser acomodada com 15 (quinze) golpes de esptula no interior e ao redor do molde e 10 (dez) no centro da massa; o anel superior devorar ser retirado e com uma colher ligeiramente aquecida alisava-se superficialmente a mistura.

A temperatura da mistura, imediatamente antes da compactao, deve estar nos limites fixados no item 3.2.1 (b). A mistura deve ser recusada e a operao repetida se estiver fora desses limites de temperatura. No se admite reaquecimento da mistura.b) Recolocar o anel superior e aplicar com o soquete determinado nmero de golpes sobre a mistura, com altura de queda livre de 45,72 cm. Remover o anel superior e inverter o anel inferior, aplicando uma leve fora no soquete para a mistura atingir a placa-base e ento aplicado o mesmo nmero de golpes no corpo de prova invertido.O nmero de golpes depende do volume de trfego a qual o material ensaiado ter que suportar. Para mdios e baixos volumes de trfego devem ser aplicados 50 (cinquenta) golpes de cada lado do corpo de prova, e para um volume de trfego pesado 75 (setenta e cinco) golpes. Para o nosso ensaio foi aplicado 75 golpes.c) Aps a compactao, retirar o corpo de prova do anel inferior e cuidadosamente o colocava numa superfcie lisa e plana deixando-o em repouso durante, no mnimo 12 h, temperatura ambiente. Devem ser tomados cuidados no manuseio do corpo de prova para evitar fratura ou deformao. Aps resfriado o corpo de prova era extrado do molde com o auxlio de um extrator. Ento era feita a medida da altura do corpo de prova com o auxlio de um paqumetro, a qual devia ser obtida em quatro posies diametralmente opostas, a altura do corpo de prova deve ser de (63,5 1,3) mm. Adota-se como altura o valor da mdia aritmtica das quatro leituras.

1. Colocao da mistura do molde

2. Compactao da mistura

3. Extrao do corpo de prova do molde

4. Medidas das dimenses do corpo de prova

3.4 DETERMINAO DA ESTABILIDADE E DA FLUNCIAPara obter os valores da estabilidade e fluncia dos corpos de prova, segue os seguintes passos:

a) Depois de extrados do molde e feito a medida da altura, os corpos de prova devem ser imersos em banho-maria a (60 1) C por um perodo de 30 a 40 minutos. Como alternativa, podiam ser colocados em estufa nas mesmas temperaturas pelo perodo de 2 (duas) horas.b) Em seguida, cada corpo de prova deve ser colocado no molde de compresso, que deve estar nas temperaturas de 21 a 38 C, convencionalmente limpo, e com os pinos-guias lubrificados.c) O molde de compresso, contendo o corpo de prova, posicionado na prensa segundo a geratriz e o medidor de fluncia colocado e ajustado na posio de ensaio.d) A prensa operada de tal modo que seu mbolo se eleve a uma velocidade de 5 cm por minuto, at o rompimento do corpo de prova, o que observado no defletmetro pela indicao de um mximo. A leitura deste mximo ser anotada e convertida em N (kgf), pelo grfico de calibrao do anel dinamomtrico. e) A carga em N (kgf), necessria para produzir o rompimento do corpo de prova temperatura especfica (item 3.4 (a)), anotada como estabilidade lida. Este valor dever ser corrigido para a espessura do corpo de prova ensaiado, multiplicando-se o por um fator que funo da espessura do corpo de prova, calculado atravs frmula a seguir:

onde:

f fator;

h espessura do corpo de prova.

O resultado assim obtido o valor da estabilidade Marshall.

Obs: O espao de tempo entre a retirada do corpo de prova do banho e seu rompimento no deve exceder 30 segundos.f) O valor da fluncia obtido simultaneamente ao da estabilidade. Durante a aplicao da carga, a luva-guia do medidor da fluncia ser firmada, com a mo, contra o topo do segmento superior do molde de compresso, diretamente sobre um dos pinos-guia. A presso da mo sobre a luva do medidor de fluncia deve ser relaxada, no momento em que se der o rompimento do corpo de prova, ocasio em que ser lido e anotado o valor da fluncia.

A fluncia pode tambm ser obtida pela substituio do medidor de fluncia por um defletmetro.

4. RESULTADOSFizemos duas misturas de dosagem, com 4% de Ligante e o outro 6% de Ligante. Entretanto no foi possvel obter resultado por que no conclumos os ensaios.1o. Trao 4% de Ligante Faixa CMaterial%Quantidade

Brita 130345,60 g

Pedrisco25288,00 g

P-de-Brita25230,40 g

Areia20288,00 g

Ligante Betuminoso (4%)-48,00 g

Total1001.200 g

2o. Trao 4% de Ligante Faixa CMaterial%Quantidade

Brita 130338,40 g

Pedrisco25282,00 g

P-de-Brita25225,60 g

Areia20282,00 g

Ligante Betuminoso (6%)-72,00 g

Total1001.200 g

O ensaio Marshall com o trao 1 e 2 foi ate a moldagem e compactao do corpo de prova. Como no demos andamentos do ensaio no foi possvel determinar a estabilidade e a fluncia da mistura betuminosa, para chegarmos ao teor timo de ligante.

Entretendo o processo para estabelecer o resultado deve ser da seguinte forma:

a) A estabilidade foi obtida pela carga mdia, em N (kgf), de pelo menos trs corpos de prova.b) A fluncia a mdia dos valores obtidos em pelo menos trs corpo de prova, expressa em 0,25mm.

c) Os resultados dos ensaios so ento plotados em grficos em relao porcentagem de asfalto na mistura (Figura 4.1). Atravs destes grficos podemos escolher a melhor alternativa para a mistura asfltica, em relao ao teor timo de ligante, que nos possibilitar obter um concreto asfltico com o melhor desempenho estrutural.

Figura 4.1 - Exemplos de grficos dos parmetros obtidos no Ensaio MarshallA partir destes grficos e da especificao relativa mistura que se est projetando, defini-se o teor de projeto para o ligante. De maneira geral, a relao betume vazios e volume de vazios que definem o teor de ligante (vide Bernucci et al, 2008 Pavimentao Asfltica).5. CONCLUSO

Este relatrio descreveu a execuo do ensaio Marshall que fora ministrado na aula experimental de misturas asflticas da disciplina de pavimentao, sob a orientao da Prof M.Sc. Camila Padilha, os resultados descritos foram obtidos no laboratrio do campus da Universidade de Cuiab UNIC.

Para o desenvolvimento deste foram utilizados os seguintes materiais: asfalto convencional, agregados midos e grados, todos em propores pr-determinadas em um trao de Concreto Asfltico Usinado a Quente (C.A.U.Q.), esse fornecido exclusivamente para o experimento.

Devido ao reduzido tempo de aula para um ensaio to importante como o Marshall, foi possvel moldar apenas dois corpos-de-prova, entretanto, somente segunda moldagem apresentou as caractersticas fsicas recomendadas, enquanto que o primeiro foi compactado de forma inadequada devido a um erro no posicionamento do molde anteriormente ao lanamento da mistura no recipiente.

Quanto verificao das propriedades da mistura asfltica que esse ensaio possibilita, no foi possvel determinar seus valores, pois a obteno demanda um tempo superior ao utilizado nessa aula prtica de laboratrio.REFERNCIA BIBLIOGRFICA

DNER-ME-43/95 ME 043: misturas betuminosas a quente: ensaio Marshall para misturas betuminosas. Rio de Janeiro, 1995.

BERNUCCI et al. Pavimentao Asfltica: Formao Bsica para Engenheiros. Rio de Janeiro: Grfica Imprinta, 2008.

ANEXO

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