AGREGADOS PARA PAVIMENTAÇÃO

Segundo o ASPHALT INSTITUTE (1989) a quantidade de agregado mineral em misturas asfálticas de pavimentação é geralmente de 90 a 95% em peso e 70 a 85% em volume e esta parcela mineral é em parte a responsável pela capacidade de suporte de cargas dos revestimentos, influenciando assim o desempenho dos pavimentos. Na pavimentação asfáltica o agregado é também usado comumente na base e eventualmente na sub-base. Na pavimentação rígida o agregado é usado na confecção do concreto de cimento Portland. De acordo com a NBR 9935, que determina a terminologia dos agregados, o termo “agregado” é definido como material sem forma ou volume definido, geralmente inerte, de dimensões e propriedades adequadas para produção de argamassa e concreto. J

á WOODS (1960) define agregado como sendo uma mistura de pedregulho, areia, pedra britada, escória ou outros materiais minerais, usada em combinação com um ligante para formar um concreto, uma argamassa, etc. Quanto à classificação dos agregados segundo sua natureza, encontra-se a seguinte classificação como sendo a mais usada no Brasil, na qual os agregados são divididos em Naturais: aqueles que são utilizados tal como se encontram na natureza, salvo operações de britagem e lavagem como, por exemplo, os cascalhos, saibros, areias; e em artificiais: aqueles que resultam de uma alteração física ou química de outros materiais, como a escória de alto forno, argila expandida, ou que exige extração como é o caso das rochas, sendo a pedra britada o tipo mais comum.

Segundo ROBERTS et al (1996), os agregados usados em construção rodoviária são largamente obtidos de depósitos de rochas naturais. As rochas naturais ocorrem como afloramentos ou próximo à superfície ou como depósitos de agregados ao longo de velhos extratos aluvionares. As rochas naturais são classificadas pelos geólogos em 3 grupos dependendo da sua origem: ígneas (magmáticas), sedimentares e metamórficas. Outros tipos de agregados que às vezes são usados em misturas a quente são os agregados leves, produzidos pelo aquecimento de argila a temperaturas muito altas e escórias, normalmente produzidas nos alto-fornos durante a produção de aço. Estes dois agregados artificiais produzem boa resistência ao escorregamento quando usados em misturas a quente.

Denomina-se “ocorrência” o depósito natural de pedregulho ou areia possível de emprego em rodovias, também chamadas de cascalheiras. Quanto à origem geológica as ocorrências podem ser classificadas como residual, eólico, ou aluvial; quanto à formação, em bancos (acima do terreno), minas (abaixo do terreno), de rio, de mar. No Brasil existe abundância de depósitos de saibro, e pouca ocorrência de depósitos de areia (climas áridos). Areias quartzosas de formação eólica são bastante puras (mais de 90% de teor de sílica), porém exibem granulometria uniforme e fina.

Areias quartzosas de origem fluvial não são tão puras (80 a 85% de sílica), mas apresentam em geral granulometria adequada aos trabalhos de pavimentação rodoviária. As areias de depósitos residuários apresentam boa granulometria, porém seu grau de pureza está na faixa de 70%. Segundo MARTINS (1995) grande parte das rochas duras exploradas para a indústria de construção encontra-se em áreas de alto valor paisagístico ou em áreas de preservação ambiental, sendo necessário um planejamento cuidadoso para minimizar perturbações ambientais e danos á paisagem.

Não há escassez previsível de recursos de rocha para produção de brita no Brasil, a despeito da extração anual (estimada) superar 100 milhões de metros cúbicos e do consumo per capita ser muito baixo, denotando uma enorme demanda reprimida. Em regiões que apresentam escassez de material para produção de britas, como a região norte do Brasil, por exemplo, é possível o uso de argila expandida com agregado para utilização em serviços de pavimentação.

As características físicas dos agregados como resistência, abrasão e dureza são determinadas pelas características da rocha de origem. Entretanto, o processo de produção nas pedreiras podem afetar significativamente a qualidade dos agregados, pela eliminação das camadas mais fracas da rocha e pelo efeito da britagem na forma de partícula e graduação do agregado. Em quase toda pedreira existe uma camada de solo sobrejacente que deve ser removido antes que a rocha sã seja encontrada. Esta parte superficial e não aproveitável na produção de britas é designada por “estéril”.

O propósito básico da operação em uma pedreira é a remoção da rocha sã através de dinamite e então usar uma série de britadores e outras unidades para reduzir o material em um número suficiente de componentes de modo a produzir os materiais de construção utilizáveis no pavimento. Também é desejável produzir agregado britado que tenha formato cúbico e não achatado ou alongado. A Figura 26 mostra o esquema do processo de operação em uma pedreira que normalmente usa um britador de mandíbula como britador primário e um britador de cone como secundário.

Figura 26 – Esquema Simplificado do processo de Britagem

A rocha, removida da superfície da pedreira depois de dinamitada, é transportada para o britador por um caminhão. O material mais fraco normalmente se quebra em pequenos pedaços e são removidos antes da britagem. O britador de mandíbula (primário) quebra a rocha em tamanhos que possam ser trabalhados pelos outros britadores. Após a britagem primária, a próxima operação é peneirar os agregados em vários tamanhos. O material maior que 1” (25,4mm) é colocado no britador de cone para britagem adicional. O material menor que 1” (25,4mm) e maior que ¾” (19 mm) é estocado. O material menor que ¾” (19mm) é levado para um segundo peneirador para separações futuras.

O material maior que ¾” (19 mm), que ainda aparecer é retornado ao britador de cone para nova britagem. O material menor que ¾” (19mm) é peneirado e estocado em 3 pilhas separadas: material entre 3/4” e 3/8” (9,5mm), entre 3/8” e # n° 4 (4,8mm) e menor que 4,8mm. Esta é uma descrição de operação de britagem muito simplificada que identifica os métodos que são normalmente usados para britar agregados e separá-los em tamanhos comerciais.

A maioria das operações nas centrais de britagem apresenta maior complexidade que estas descritas, ou apresentam procedimentos diferentes, porém a operação é sempre feita com britadores e peneiradores. Outras centrais apresentam a capacidade de lavar os agregados em certos pontos da operação. Durante a operação de britagem é essencial que as propriedades do produto final sejam consistentes. Quando a rocha é removida de várias localizações na pedreira, as propriedades físicas dos agregados podem variar substancialmente. Controle de qualidade durante as operações de britagem devem assegurar que as propriedades físicas dos agregados não variem excessivamente.

O ideal é que a quantidade de material que alimenta as operações de britagem deve ser aproximadamente constante. O aumento da vazão de fluxo de material do britador, normalmente resulta em mais transbordamento de agregado mais fino sobre as peneiras. Este excesso resulta em um estoque de material mais fino. O britador primário produz uma redução mecânica inicial de 8” (200mm) para 1” (25,4mm). Os britadores secundário e terciário reduzem os agregados até o tamanho desejado.

Antes de se fazer qualquer ensaio em agregados, as amostras devem ser obtidas da origem usando técnicas de amostragem próprias. Para projeto de misturas asfálticas são usadas amostras representativas e para controle de qualidade são tomadas amostras aleatórias. Se amostras representativas não são tomadas, todos os ensaios conduzidos nos agregados não tem sentido, e isto pode resultar em um projeto ou execução de mistura asfáltica com má qualidade, resultando em um desempenho insatisfatório. Amostras de agregados são normalmente tomadas de pilhas de estocagem, correias transportadoras, silos quentes ou às vezes de caminhões carregados.

O pessoal encarregado da amostragem deve evitar coletar material que segregue quando obtido de pilhas de estocagem, caminhões ou silos. Conseqüentemente, o melhor local para obter uma amostra é de uma correia transportadora, entretanto, a largura total de fluxo na correia deve ser amostrada, uma vez que o agregado também segrega na correia. Uma amostra representativa é obtida pela combinação de um número de amostras aleatórias por toda parte em um período de tempo (um dia para amostras em correias) ou tomando amostras de várias locações em pilhas de estocagem e combinando estas amostras.

As amostras devem ser tomadas de modo que o efeito da segregação seja minimizado nas pilhas. O agregado no fundo da pilha é usualmente mais graúdo que no resto da pilha. O método preferido de amostragem em uma pilha é escalar seu lado, entre o fundo e a ponta, remover o agregado superficial e obter uma amostra debaixo da superfície. Às vezes é necessário colocar uma tábua acima do local a ser amostrado para evitar que o agregado caia sobre a área que está sendo amostrada. No Brasil, as normas que tratam de amostragem de agregados são a NBRNM 26 (antiga NBR 7216) e a PRO 120/97 do DNER.

Em ambas são fixadas as exigências para amostragem de agregados no campo. Utiliza-se a norma intitulada “Redução de amostra de campo de agregados para ensaios de laboratórios”, NBRNM 27 (antiga NBR 9941) que fixa condições exigíveis na redução de amostra de agregado formado no campo, para ensaios de laboratório. A PRO 257/99 do DNER descreve o estudo e amostragem de rochas em pedreiras para fins rodoviários.

Segundo ROBERTS et al (1996) são as propriedades físicas dos agregados que determinam principalmente a adequação para o uso em misturas asfálticas e em menor extensão as propriedades químicas. São propriedades físicas/mecânicas básicas a densidade, porosidade e a resistência. Propriedades químicas/físico-químicas tais como umidade, adesão e descolamento são função da composição e estrutura dos minerais no agregado.

Uma compreensão da mineralogia e identificação de minerais pode produzir informações sobre propriedades físicas e químicas potenciais de um agregado para um determinado uso, e pode ajudar a evitar o uso de um agregado que tenha constituintes minerais nocivos. Exigências em especificações devem ser selecionadas para que os agregados que tenham componentes minerais indesejáveis não sejam aceitos para uso.

As propriedades químicas de um agregado identificam a composição química e/ou determinam as transformações que um agregado pode estar sujeito devido à ação química. Composições químicas de agregados baseadas em análises químicas são usualmente dadas em termos de óxidos, sem consideração se tais óxidos estão atualmente presentes na amostra. Estes dados podem não trazer informações quanto à composição mineral e às vezes podem ser confusos. Alguns agregados contêm substâncias que:

1. São solúveis em água (ex. gesso) 
2. São sujeitas à oxidação, hidratação e carbonatação
3. Podem reagir com os componentes do Cimento Portland, mas a reatividade de alguns agregados com o cimento asfáltico não é conclusivamente estabelecida.

Propriedades químicas de agregados têm pequeno efeito no desempenho, exceto quando elas afetem a adesão do ligante asfáltico ao agregado e a compatibilidade com aditivos anti-descolamento que podem ser incorporados ao ligante asfáltico (ROBERTS et al, 1996). A adesão do cimento asfáltico ao agregado e o deslocamento do filme asfáltico pela água é um fenômeno complexo segundo ROBERTS et al (1996), envolvendo interações físico-químicas entre muitos parâmetros.

Várias teorias têm sido sugeridas para explicar os mecanismos de adesão e adesividade (descolamento). Porém nenhum deles pode ser completamente explicado e mais de um mecanismo pode ocorrer ao mesmo tempo. A afinidade dos agregados ao asfalto é melhor analisada na seção seguinte que aborda as propriedades físicas dos agregados, especialmente no que diz respeito ao descolamento e aos danos causados pela presença de água.

Existem grandes evidências que indicam que alguns agregados parecem ter mais afinidade pela água que pelo cimento asfáltico, e os filmes asfálticos nestas partículas de agregados podem tornar-se destacados (separados) ou não aderidos depois de exposto à água. Estes agregados são chamados hidrofílicos e eles tendem a ser ácidos na natureza. Por outro lado, agregados que tem afinidade com cimento asfáltico são chamados hidrofóbicos e eles tendem a ser básicos na natureza.

É comumente aceito que a natureza da carga elétrica da superfície dos agregados, quando em contato com água, afete significativamente a adesão entre o agregado e o cimento asfáltico e sua resistência ao dano por umidade. A maioria dos agregados silicosos tais como arenito, quartzo e cascalho tornam-se negativamente carregados na presença de água, enquanto materiais calcários conduzem carga positiva na presença de água. Muitos agregados contêm ambos tipos de carga porque eles são compostos de minerais tais como sílica com carga negativa e também cálcio, magnésio, alumínio ou ferro com carga positiva. Agregados típicos que conduzem cargas misturadas incluem basaltos e calcários silicosos. Dolomita é exemplo de caso extremo de agregado eletropositivo e quartzo exemplo de agregado eletronegativo.

As normas brasileiras que visam avaliar características químicas de agregados estão relacionadas diretamente ao concreto de cimento Portland. Apesar destas normas serem utilizadas mais freqüentemente para concreto de cimento Portland, dependendo da necessidade, estes ensaios podem ser solicitados para agregados a serem usados em misturas asfálticas. Dentre vários ensaios pode-se citar: Verificação da reatividade potencial pelo método químico (NM 28), Determinação de sais, cloretos e sulfatos (NM 50), Reatividade potencial de álcalis em combinações cimento-agregado (NBR 9773).

A maioria de agregados é composta de uma combinação de minerais. Dentre os minerais mais importantes pode-se citar os minerais de sílica (quartzo), os feldspatos (ortoclásio, plagioclásio), os minerais ferro-magnésicos (muscovita, vermiculita), minerais carbonatados (calcita, dolomita) e minerais argílicos (ilita, caulinita e montmorilonita).

Minerais:

Segundo FRASCÁ e SARTORI (1998) durante o processo de diferenciação geoquímica da terra, que resultou na formação da sua parte sólida mais externa (crosta terrestre), dez elementos ali se concentraram, totalizando cerca de 99% da sua composição. O oxigênio (46,6%) e o silício (28,2%) são os elementos mais comuns nos minerais formadores de rochas, chamados de silicatos. Os demais são: Al (8,2%), Fe (5,6%), Ca (4,2%) e outros (Na, K, Mg, Ti e P). Embora já tenham sido descritas e classificadas mais de 2000 espécies minerais, apenas um pequeno número é formador das rochas.

Rochas:

São chamadas de rochas ígneas ou magmáticas aquelas resultantes da solidificação de material rochoso, parcial ou totalmente fundido, denominado magma, gerado no interior da crosta terrestre. As rochas formadas em profundidade no interior da crosta terrestre são chamadas plutônicas ou intrusivas e as que são formadas na superfície terrestre pelo extravasamento da lava são chamadas de vulcânicas ou extrusivas (FRASCÁ e SARTORI, 1998).

Segundo FRASCÁ e SARTORI (1998) as rochas magmáticas são as mais utilizadas em construção civil no Brasil. Os granitos e os basaltos são, respectivamente, as rochas plutônicas e vulcânicas mais abundantes no Brasil.

Rochas sedimentares:

Segundo FRASCÁ e SARTORI (1998) as rochas sedimentares são resultantes da consolidação de sedimentos, como partículas minerais provenientes da desagregação e do transporte de rochas preexistentes ou da precipitação química, ou ainda da ação biogênica. Constituem uma camada relativamente fina (± 0,8 Km) da crosta terrestre. Os folhelhos, arenitos e calcários constituem 95% das rochas sedimentares e compõem as bacias sedimentares como do Paraná, Amazonas e outras.

Rochas metamórficas:

São derivadas de outras preexistentes que, no decorrer dos processos geológicos, sofreram mudanças mineralógicas, químicas e estruturais, no estado sólido, em resposta a alterações das condições físicas (temperatura, pressão) e químicas, impostas em profundidades abaixo das zonas superficiais de alteração e cimentação, ou seja, no domínio das transformações diagenéticas (FRASCÁ e SARTORI, 1998). Desta forma, a Tabela a seguir sintetiza os minerais e as rochas associados e descritos por FRASCÁ e SARTORI (1998). A próxima tabela mostra a composição mineral média comumente encontrada nos agregados das principais rochas, segundo ROBERTS et al (1996).

Em sua maioria, os agregados são compostos de muitos minerais, com composições variáveis. Mesmo com agregados de mineralogia uniforme, as propriedades podem ser alteradas pela oxidação, hidratação, lixiviação, intemperismo ou coberturas estranhas. Entretanto, a mineralogia não pode produzir sozinha uma base para predizer o comportamento de um agregado em serviço. Exames petrográficos são úteis, e desempenho anterior de agregados similares sob condições ambientais e de carregamento semelhantes pode ser útil na avaliação de agregados.

O quartzo e o feldspato são minerais duros e resistentes ao polimento e são normalmente encontrados em rochas ígneas, tais como granito e granito-gnaisse. Por outro lado calcita e dolomita que ocorrem em calcário são exemplos de minerais macios. O calcário tem uma alta porcentagem de materiais macios que tendem ao polimento mais rapidamente que a maioria dos outros tipos de agregados. A instrução de ensaio do DNER IE 006/94 denominada “Análise petrográfica de Materiais Rochosos Usados em Rodovias” pode dar indicação da presença de minerais que podem dar às rochas uma tendência maior ou menor ao polimento quando usada como agregados para fins rodoviários.

A NBR 7389 trata da “Apreciação Petrográfica de Materiais Naturais para Utilização como Agregado em Concreto” e descreve procedimento semelhante ao anterior, porém a finalidade é o uso para concreto de cimento Portland. Com esta finalidade existe também a NM 54. Para entendimento dos constituintes mineralógicos dos agregados deve ser consultada a TER 198/87 (Terminologia) do DNER ou a NBRNM 66 (antiga NBR 9942) que é adotada pelo DNER pelo processo de referência. O outro fator que afeta a utilização dos agregados em misturas betuminosas, até certo grau relacionado à Mineralogia, é a presença de coberturas superficiais e outras substâncias deletérias.

Estas substâncias deletérias podem incluir argila, xisto argiloso, silte, óxidos de ferro, gesso, sais dissolvidos e outras partículas frágeis que afetam a ligação com o asfalto. Também podem aumentar a susceptibilidade à umidade de uma mistura asfáltica e não devem ser usados a menos que a quantidade de matéria estranha seja reduzida por lavagem ou por outros meios. Um dos efeitos mais importantes da mineralogia dos agregados no desempenho de misturas asfálticas segundo ROBERTS et al (1996) é a adesividade da película de asfalto à brita e a resistência ao descolamento por ação da água.

A ligação entre o cimento asfáltico e os agregados é melhor com certos tipos de minerais. Num primeiro instante, o cimento asfáltico normalmente se liga melhor aos agregados “carbonatados” (calcário) que aos agregados “silicosos” (cascalhos). Apesar da ligação do cimento asfáltico não ser boa em relação a determinados tipos de agregados, esta ligação pode ser melhorada através da adição de determinadas substâncias tais como cal, pó calcário ou os agentes melhoradores de adesividade, também chamados “dopes”. Estes materiais associados aos agregados fazem com que a ligação do cimento asfáltico seja aumentada, possibilitando misturas asfálticas melhores.

Agregados para misturas asfálticas são usualmente classificados pelo tamanho como agregados graúdos, miúdos e fileres mineral. A ASTM C294 “Nomenclatura descritiva dos constituintes dos agregados minerais naturais” define agregado graúdo como partículas retidas na peneira n° 4 (4,8mm), agregado fino como aquele que passa na peneira n° 4 e filer mineral como o material com um mínimo de 70% passante na peneira n° 200 (0,075mm). As especificações americanas SUPERPAVE do programa SHRP definem o material passante na peneira nº 200 (0,075mm) como “dust”, podendo ser traduzido como “pó” para diferenciar de termo filer. Outras agências usam a peneira n° 8 (2,36mm) como o Instituto de Asfalto ou a peneira n° 10 (2,0mm) como a linha que divide os agregados graúdos dos miúdos.

Para o DNER considera-se agregado graúdo aquele cujas partículas ficam retidas na peneira de 2,0 mm (n° 10), agregado miúdo aquele cujas partículas ficam retidas entre as peneiras de 2,0 mm (n° 10) e 0,075 mm (n°200). O filer ou material de enchimento é aquele que deve ter pelo menos 65% passante na peneira de 0,075 mm (n° 200). A Especificação de Material EM 367/97 “Material de enchimento para misturas betuminosas” do DNER determina uma faixa granulométrica para o filer, onde o material deve ser 100% passante na peneira de 0,42 mm (n° 40), ter entre 95 e 100% de material passante na peneira de 0,18 mm (n° 80) e entre 65 e 100% passante na peneira de 0,075 mm (n° 200).

Cita como exemplos de filer o cimento Portland, o pó calcário e a cal hidratada. A NBR 9935 que define os termos relativos a agregados em concreto de cimento Portland adota como agregado graúdo todo material granular com pelo menos 95%, em massa, dos grãos retidos na peneira de 4,8 mm (n° 4), agregado miúdo aquele com pelo menos 95% em massa que passa pela peneira de 4,8 mm (n° 4). O filer é definido, segundo esta especificação, como todo material granular que passa na peneira de 0,15 mm (n° 100).

Agregado para misturas asfálticas geralmente deve ser: duro, tenaz, forte, durável (são), bem graduado, ser constituído de partículas cúbicas com baixa porosidade e com superfícies limpas, rugosas e hidrofóbicas. A adequação de agregados para uso em misturas asfálticas é determinada pela avaliação das seguintes características:

1. Tenacidade
2. Resistência Abrasiva
3. Dureza
4. Durabilidade
5. Sanidade
6. Forma da Partícula (lamelaridade e angulosidade)
7. Textura Superficial 8- Limpeza / Materiais Deletérios 9- Afinidade ao asfalto
8. Porosidade e Absorção
9. Características expansivas Polimento e Características Friccionais
10. Tamanho e graduação
11. Densidade Específica / Massa Específica

Todas estas características também são abordadas de alguma forma pelas normas brasileiras, através de vários métodos de ensaios, instruções de ensaios, especificações de serviço e materiais e procedimentos de órgãos rodoviários como o DNER ou pela ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). KANDHAL et al (1997) afirmam que muitos dos ensaios de agregados correntes foram desenvolvidos para caracterizar as propriedades dos agregados empiricamente sem, necessariamente, ter relações fortes com o desempenho do produto final (tais como misturas asfálticas) que incorpore agregado.

Os agregados devem transmitir as cargas de rodas às camadas sobrejacentes por intermédio do atrito interno e também devem ser resistentes à abrasão e ao polimento devido ao tráfego. São sujeitos à fragmentação (quebra) e ao uso abrasivo durante sua produção, transporte e compactação das misturas asfálticas. Eles devem ser duros e tenazes para resistir a britagem, degradação e desintegração quando estocados, manipulados através de algum equipamento durante a produção de uma mistura asfáltica, espalhadas no pavimento, compactados com rolos e quando solicitados por caminhões (ROBERTS et al 1996).

A Abrasão Los Angeles é uma medida preliminar da resistência do agregado graúdo à degradação por abrasão e impacto; entretanto, segundo ROBERTS et al (1996), observações de campo não mostram uma boa relação entre a perda de abrasão Los Angeles e o desempenho. Este ensaio não é satisfatório para uso em escórias, cinzas vulcânicas ou outros agregados leves. A experiência mostra que muitos destes agregados produzem excelente desempenho mesmo com valor de abrasão Los Angeles alto. Um detalhe que deve ser observado quando se utilizam agregados com alto valor de abrasão Los Angeles em misturas asfálticas é a produção de pó durante sua manipulação e a produção da mistura asfáltica. O

alto índice de pó poderá causar problemas ambientais assim como problemas no controle da mistura.O ensaio LA foi originalmente desenvolvido no meio dos anos 20 pelo Laboratório Municipal de ensaios da Cidade de Los Angeles, Califórnia. A tenacidade e resistência abrasiva são tratadas por algumas normas brasileiras, mesmo que indiretamente através das metodologias citadas abaixo. Nestes ensaios, os agregados são submetidos a algum tipo de degradação mecânica e medida a alteração provocada, principalmente na granulometria original, ao final da degradação. Desta forma, as características de tenacidade, resistência abrasiva e até mesmo de dureza dos agregados são presumidamente avaliadas. Em virtude destas características de procedimentos serem semelhantes nestes ensaios, foram assim agrupados:

• DNER ME 035/98 ou NBRNM 51 “Agregados – determinação da abrasão Los Angeles”
• DNER ME 197/97 ou NBR 9938 “Agregados – determinação da resistência ao esmagamento de agregados graúdos”
• DNER ME 096/98 “Agregado graúdo – avaliação da resistência mecânica pelo método dos 10% de finos”
• DNER ME 397/99 “Agregados – determinação do índice de degradação Washington – IDW”
• DNER ME 398/99 “Agregados – determinação do índice de degradação após compactação Proctor IDP”
• DNER ME 399/99 “Agregados – determinação da perda ao choque no aparelho Treton”
• DNER ME 401/99 “Agregados – determinação do índice de degradação de rochas após compactação Marshall, com ligante – IDML e sem ligante – IDM”

As especificações brasileiras para serviços de pavimentação que envolvem o uso de agregados como execução de camadas de base e revestimento, normalmente limitam o valor da Abrasão Los Angeles (LA) entre 40 e 55%. Agregados de algumas regiões do Brasil, como por exemplo a região do município do Rio de Janeiro, apresentam o valor da abrasão Los Angeles muito acima de 55%, em alguns casos, chegando a 65%.

Devido à impossibilidade de se encontrar agregados com este parâmetro atendido nas proximidades da obra, muitas rodovias foram pavimentadas usando-se os agregados da região do Rio de janeiro, embora estivessem em desacordo com a especificação vigente, mas com a autorização do DNER para tal procedimento. O trecho da BR-040, próximo ao município do Rio de Janeiro, foi assim constituído. Em virtude desta experiência e de outras em que agregados com abrasão Los Angeles acima do limite superior foram usados e o desempenho ao longo dos anos mostrou-se satisfatório quanto a este parâmetro, o DNER passou a recomendar a execução de outros ensaios a serem conduzidos nos agregados que apresentassem o valor da abrasão Los Angeles acima do limite superior especificado. A indicação destes ensaios assim com a adoção de valores limites para os mesmos foram sugeridos em recente pesquisa do IPR-DNER (IPR, 1998). Estes ensaios mais recentes são os seguintes: DNER ME 397/99, DNER ME 398/99, DNER ME 399/99, DNER ME 400/99 e DNER ME 401/99 que serão descritos a seguir.

A tabela a seguir apresenta para estes métodos de ensaios para agregados mais recentemente padronizados no Brasil os valores limites que foram estabelecidos em recente pesquisa do DNER (IPR, 1998).

Os agregados também devem ser resistentes ao quebramento ou desintegração quando sujeitos ao umedecimento e secagem e/ou congelamento e degelo. Se a cobertura de cimento asfáltico permanece intacta, estes ciclos de intemperismo não afetam significativamente as misturas asfálticas. Entretanto, a água pode penetrar nas partículas de agregados se alguma degradação da mistura asfáltica ocorreu durante a construção. Partículas frágeis e fracas que se quebram durante a compactação produzem fácil acesso para a água.

A água também pode penetrar se a mistura asfáltica apresentar descolamento (WU et al 1998). Segundo ROBERTS et al (1996) os agregados devem ser resistentes ao colapso ou desintegração sob a ação de molhagem e secagem e/ou congelamento e degelo (intemperismo). A durabilidade e a Sanidade podem ser avaliadas pelas normas brasileiras através das seguintes normas:

• ME 089/94 – “Agregados: Avaliação da durabilidade pelo emprego de Soluções de Sulfato de Sódio ou de Magnésio”
• ME 400/99 – “Agregados – Desgaste após fervura de agregado pétreo natural”

A norma ME 089/94 fixa o modo pelo qual se determina a resistência à desintegração dos agregados sujeitos a ação do tempo, pelo ataque de soluções saturadas de sulfato de sódio ou de magnésio. As especificações brasileiras para serviços de pavimentação que envolvem o uso de agregados, como camadas de base e revestimento, aconselham que não se deve utilizar agregados que apresentem perda superior a 12% em 5 ciclos.O ensaio de sanidade tem a intenção de produzir uma estimativa da resistência do agregado à ação do intemperismo.

Para uso em misturas asfálticas as partículas de agregados devem ser mais cúbicas que planas (chatas), finas ou alongadas. Em misturas compactadas, as partículas de forma angular exibem um maior intertravamento e atrito interno, resultando consequentemente em uma maior estabilidade mecânica que partículas arredondadas. Por outro lado, misturas que contém partículas arredondadas, tais como a maioria dos cascalhos naturais e areias, tem uma melhor trabalhabilidade e requerem menor esforço de compactação para se obter a densidade requerida.

Esta facilidade de compactar não constitui necessariamente uma vantagem, visto que as misturas que são mais fáceis de compactar durante a construção podem continuar a densificar sob ação do tráfego, levando à deformações permanentes devido aos baixos índices de vazios e fluxo plástico (ROBERTS et al, 1996). Tanto a forma da partícula como a textura superficial também influencia na trabalhabilidade e na resistência da mistura asfáltica.

Uma textura superficial rugosa, como uma lixa, encontrada na maioria das rochas britadas tende a aumentar a resistência e requerem cimento asfáltico adicional para superar a perda de trabalhabilidade, quando comparada com agregados de superfícies lisas como cascalhos e areias de rio. Vazios na massa compactada de agregados de textura rugosa também são normalmente altos produzindo espaço adicional para o cimento asfáltico. Agregados de textura lisa podem ser mais facilmente cobertos pelo filme asfáltico, mas o cimento asfáltico forma usualmente ligações mecânicas mais fortes com os agregados de textura rugosa (ROBERTS et al, 1996). No Brasil, os ensaios que são utilizados para avaliar a forma de partícula e textura superficial de agregado graúdo são os seguintes:

• ME 086/94 “Agregado – determinação do índice de forma”
• ABNT NBR 7809 “Agregado Graúdo – determinação do índice de forma pelo método do paquímetro”

No Brasil não existe ensaio específico que determine a forma de partícula ou a textura superficial de agregados finos. O Método ME 086/94 do DNER, citado anteriormente só é aplicável para agregados acima de 4,8mm (ou 3,2mm segundo a direção menor). A NBR 7809 também não contempla agregados miúdos por ser impraticável o procedimento para partículas pequenas.

Para ROBERTS et al (1996) a limpeza refere-se à ausência de certos materiais estranhos e deletérios que tornam os agregados indesejáveis para misturas asfálticas. Lavar agregados sujos pode reduzir a quantidade de matéria estranha indesejada a um nível aceitável. Estes materiais objetivamente incluem vegetação, xisto argiloso, partículas frágeis, torrão de argila, argila cobrindo partículas de agregados e às vezes, excesso de pó da operação de britagem.

Para KANDHAL et al (1997) a limpeza tem a ver com as coberturas presentes nas partículas de agregado ou o excesso de partículas mais finas que 75μm (peneira N° 200), ao passo que material deletério se refere a partículas individuais que são feitas de materiais inadequados ou insalubres. Além da análise petrográfica, já citada, outros ensaios podem ser usados para identificar e medir a quantidade de materiais deletérios. Com a introdução das regulamentações ambientais e a adoção subsequente de sistemas de coleta de pó, passou a existir um retorno da maior parte dos finos para as misturas asfálticas.

Segundo KANDHAL et al (1998) os finos podem influenciar o desempenho de misturas asfálticas nas seguintes circunstâncias:

1. dependendo do tamanho das partículas, os finos podem atuar como um filer ou como um componente do ligante asfáltico. Em certos casos pode-se uma mistura muito rica em asfalto (“gorda”) levar a fluência e/ou a deformação permanente. Em muitos casos a quantidade de cimento asfáltico usado deve ser reduzida para prevenir a perda de estabilidade ou uma exsudação.
2. Alguns finos tem um considerável efeito sobre o cimento asfáltico fazendo-o atuar como um cimento asfáltico mais rígido comparado ao cimento asfáltico puro e isso afeta o desempenho da mistura asfáltica no comportamento à fadiga.
3. Alguns finos tornam as misturas asfálticas sensíveis ao dano induzido por umidade.

As normas Brasileiras que tratam deste assunto são as seguintes:

• ME 054/97 – “Equivalente de areia”
• ME 082/94 – “Solos – determinação do limite de plasticidade”
• ME 122/94 – “Solos – determinação do limite de líquidos”
• ME 266/97 ou NBR 7219 - “Agregados – determinação do teor de materiais pulverulentos”
• ME 055/95 – “Impurezas orgânicas na areia”
• NBR 7220 – “Agregados – determinação de impurezas húmicas em agregado miúdo”
• NM 32 – “Agregado Graúdo – método de ensaio de partículas friáveis”
• NBR 7218 – “Agregados: Determinação do teor de argila em torrões e materiais friáveis”

O ensaio ME 054/97 “Equivalente de Areia” determina a proporção relativa de finos no agregado fino ou em solos. O ensaio de equivalente de areia foi desenvolvido por Hveen para determinar a quantidade de argila presente no agregado fino é prejudicial ao desempenho de misturas asfálticas. É usado para determinar a proporção relativa de finos plásticos e pó em agregados finos. Os ensaios ME 082/94 e ME 122/94 determinam o limite de plasticidade e o limite de liquidez de solos.

A determinação do Índice de plasticidade (IP) se faz pela subtração do Limite de Plasticidade (LP) do Limite de Liquidez (LL). O IP é uma medida do grau de plasticidade dos finos (material passante na peneira n° 200) e pode indicar indiretamente a quantidade e o tipo de finos plásticos. Este parâmetro (IP) é utilizado pelo DNER para medir o grau de plasticidade dos solos quando estes são usados como agregados finos nos serviços de pavimentação. As especificações de serviços para confecção de camadas do pavimento limitam os valores para estes parâmetros.

Para bases estabilizadas granulometricamente (DNER ES 303/97), o LL deverá ser inferior ou igual a 25% e o IP deve ser inferior ou igual a 6. Para outros tipos de camadas os limites podem ser diferentes destes citados. O ensaio ME 266/97 ou NBR 7219 prescreve o método para a determinação de materiais pulverulentos presentes em agregados destinados ao preparo do concreto. Esta norma define como materiais pulverulentos as partículas minerais com dimensão inferior a 0,075 mm, inclusive os materiais solúveis em água, presentes nos agregados.

O ensaio ME 055/95 determina o teor de impurezas orgânicas presente em areias. É mais utilizado na dosagem de concretos de cimento Portland.

A NBR 7220 da ABNT prescreve o método de determinação colorimétrica de impurezas orgânicas húmicas em agregado miúdo, também destinado ao emprego em concreto de cimento Portland.

A NM 32 da ABNT define o método para determinação da porcentagem de partículas friáveis presentes no agregado graúdo para concretos de cimento Portland.

A NBR 7218 da ABNT prescreve o método para a determinação do teor de argila em torrões e materiais friáveis, eventualmente presentes em agregados, destinados ao preparo do concreto de cimento Portland.

A presença de finos plásticos na porção fina dos agregados de misturas asfálticas pode induzir descolamento na mistura quando exposta à água ou umidade. A presença de pó e cobertura de argila no agregado graúdo e/ou fino pode inibir a cobertura entre o cimento asfáltico e o agregado e produzir canais para a penetração da água. O cimento asfáltico fica sobre a cobertura de pó e não entra em contato com a superfície do agregado resultando em descolamento da mistura asfáltica. Existe também a hipótese de que algum material argiloso muito fino possa causar deslocamento pela emulsificação do cimento asfáltico na presença de água.

Finos plásticos em excesso também podem enrijecer o cimento asfáltico, e conseqüentemente levar a mistura asfáltica a trincamento por fadiga. O ensaio de Azul de Metileno é um método francês, recomendado pela Associação Internacional de Lama Asfáltica (ISSA) para avaliar a quantidade de argila nociva do grupo das montmorilonitas, matéria orgânica e hidróxido de ferro presentes em agregados finos. O equivalente de areia mede a quantidade relativa de partículas de argila em um agregado fino. O ensaio do Azul de Metileno determina a quantidade e a natureza do material potencialmente prejudicial, tal como argila ou matéria orgânica, que pode estar presente em um agregado.

De todos os métodos avaliados para medir suscetibilidade à umidade, o AASHTO T 283 “Resistência de mistura betuminosa compactada ao dano induzido de umidade” (Ensaio de Lottman modificado) é o mais usado e sua confiabilidade é considerada melhor que numerosos outros métodos testados. Nas normas brasileiras, a avaliação do descolamento da película asfáltica devido a exposição à água ou umidade é feita através dos ensaios de adesividade. O DNER recomenda os métodos ME078/94 “Agregado graúdo – Adesividade a ligante betuminoso” e o ME 079/94 “Agregado – Adesividade a ligante betuminoso”.

O DNER ME 078/94 fixa o modo pelo qual se verifica a adesividade de agregado graúdo ao ligante betuminoso. Define-se adesividade de agregado ao material betuminoso como a propriedade que tem o agregado de ser aderido por material betuminoso. É verificada pelo não deslocamento da película betuminosa que recobre o agregado, quando a mistura agregado-ligante é submetida, a 40° C, à ação de água destilada, durante 72 horas. O DNER ME 079/94 é uma norma que descreve método para determinar adesividade de agregado a ligante betuminoso.

É aplicado para agregado passante na peneira com 0,59 mm de abertura. Neste ensaio a adesividade é avaliada pelo não deslocamento da película betuminosa que recobre o agregado, quando a mistura agregado-ligante é submetida à ação da água destilada fervente e às soluções molares de carbonato de sódio ferventes. A ABNT prescreve os métodos NBR 12583 “Agregado graúdo – verificação da adesividade a ligante betuminoso” e NBR 12584 “Agregado miúdo – verificação da adesividade a ligante betuminoso” para a avaliação da adesividade. Os procedimentos são semelhantes aos descritos anteriormente.

Segundo KANDHAL et al (1997) nenhum dado significativo de pesquisa ainda é apropriado para indicar alguma relação entre a absorção de água do agregado e o desempenho da mistura asfáltica que utilize aquele agregado. O valor máximo permitido para a absorção de água pelos estados americanos varia muito: de 2 a 6%. No Brasil, absorção de agregados graúdos é determinada pelas normas ME 195/98 ou NBR 9937/87 “Agregados - determinação da absorção e da massa específica de Agregado graúdo”.

A normas DNER ME 084/95 e NM 52 da ABNT que tratam da determinação da densidade de agregados miúdos não tratam da determinação da absorção. Mas para agregados miúdos existe a NM 30 da ABNT denominada “Agregado miúdo – Determinação da absorção de água”.

Um método que mede característica de inchamento, no sentido de empolamento de agregado é o ME 192/97 ou NBR 6467 “Agregados – determinação do inchamento de Agregado miúdo”. O inchamento do agregado miúdo é o fenômeno da variação do volume aparente, provocado pela absorção de água livre pelos grãos e que incide sobre a sua massa unitária.

Este também é um ensaio mais usado durante os procedimentos de dosagem de concreto de cimento Portland, onde o inchamento da areia deve ser determinado para uma precisa quantificação volumétrica do traço. Existem outros ensaios que medem expansibilidade de solos como a ME 029/94 “Solos- determinação da expansibilidade” ou o próprio ensaio para a determinação do Índice de Suporte Califórnia (ISC ou CBR) através da ME 049/94.

Teor de cal/carbonatos e exigências de resíduos insolúveis são incluídos em especificações para restringir a quantidade de agregados “carbonatados” usados em misturas superficiais e/ou restringir os agregados de mineralogia calcária usada em misturas superficiais. A intenção destas restrições é assegurar que algum mineral resistente ao polimento (silicoso) esteja exposto na interface superfície/pavimento/ pneu. No Brasil, exige-se um procedimento para avaliação da superfície de rolamento durante a construção e operação do revestimento.

A ES 313/97 do DNER “Concreto Betuminoso” que especifica o uso e aplicação do concreto asfáltico, recomenda o uso do Pêndulo Britânico e do ensaio de Mancha de Areia no item sobre condições de segurança. Neste item, recomenda-se que o revestimento acabado deverá apresentar VRD (valor de Resistência à Derrapagem) superior a 55 medido com auxílio do Pêndulo britânico. Ainda existe a avaliação pelo “μ-meter” que é a mais utilizada pelo Ministério da Aeronáutica Brasileiro. O pêndulo britânico é um equipamento tipo impacto dinâmico usado para medir a perda de energia quando uma ponta de borracha é propelida sobre uma superfície de teste.

O equipamento é apropriado tanto para laboratório quanto para ensaios em campo sobre superfícies planas e para amostras obtidas de ensaios com rodas de polimento acelerado. O ensaio da Mancha de Areia é a forma mais difundida de se medir a macro-textura (O Pêndulo Britânico mede a micro-textura). Este ensaio é de medição pontual sobre a superfície da pista. Segundo PEREIRA (1998), apesar do seu baixo rendimento, o valor da altura de areia é adotada em muitos países e são definidos limites aceitáveis em função de vários tipos de superfícies e das classes das vias.

Outros equipamentos baseados em técnicas de medição sem contato, à raio laser, também são utilizados para avaliar a macro-textura em nível de rede, mas suas medições são sempre correlacionadas com a altura de areia para cada tipo de revestimento. O μ-meter é um equipamento que consiste de um reboque constituído por 3 rodas montadas em uma estrutura metálica triangular. Nele registram-se as informações referentes às condições de atrito da pista de forma contínua.

Segundo PINTO (2000) as relações entre quantidade de matéria (massa) e volume são denominadas massas específicas, e expressas geralmente em ton/m3 , kg/dm3 ou g/cm3 e as relações entre pesos e volumes são denominados pesos específicos e expressos geralmente em KN / m3 . A expressão “densidade”, comum na engenharia, se refere à massa específica e “densidade relativa” é a relação entre a densidade do material e a densidade da água a 4°C. Como esta é igual a 1 kg/dm3 , resulta que a densidade relativa tem o mesmo valor que a massa específica (expressa em g/cm3 , kg/dm3 ou t/m3 ), mas é adimensional.

Como a relação entre o peso específico de um material e o peso específico da água a 4°C é igual à relação das massas específicas, é comum se estender o conceito de densidade relativa à relação dos pesos e se adotar como peso específico a densidade relativa do material multiplicada pelo peso específico da água (PINTO, 2000). O termo Densidade e Massa Específica são freqüentemente usados, o que sugere que eles tenham o mesmo significado, embora isto seja tecnicamente incorreto. A densidade relativa (Specific Gravity) de um agregado é a razão do peso de uma unidade de volume do material para o peso do mesmo volume de água à temperatura de 20 a 25 °C (aproximadamente 23°C) (1)

O termo “massa específica”, usual no Brasil, é definido pelo Sistema Internacional (S.I.) como “density”. Já o termo “densidade” é definido pelo S.I. por “mass density”. Em ambos, as unidades são Kg/m3 , g/m3 , etc. e são designados por “ ”. O termo “peso específico” usado no Brasil é definido por “weight density” pelo S.I. É designado por “ ” e a unidade é N/m3 . O termo “specific Weight” é incorreto segundo o S.I.

O termo “densidade específico” usualmente empregado no Brasil é definido por “relative density” pelo S.I. e designada por “d”. É obtida dividindo-se a massa específica “ ” do material (agregado) pela massa específica da água a 4º C. É portanto adimensional. O termo “specific gravity” é incorreto segundo o S.I. Portanto, os termos portugueses que melhor atendem ao S.I. seriam, conforme MEDINA (2001):

p: densidade mássica

densidade ponderal

d: densidade relativa

Para agregados, são comuns as seguintes definições:

Densidade Específica Real (Gsa): É a razão entre o peso seco em estufa, ao ar, de uma unidade de volume de um material impermeável a uma temperatura fixa e o peso de um volume igual de água destilada livre de gás a uma temperatura fixa. Gsa é normalmente usada para cálculos (transformação) de peso para volume dos fileres minerais somente, visto que os valores do Gsa desta fração são muito difíceis de obter.

• Densidade Específica Aparente, Seca (Gsb): A razão entre o peso seco em estufa, ao ar, de um volume unitário de um material permeável (incluindo tanto vazios permeáveis quanto impermeáveis para o material) a uma temperatura fixa e o peso de um volume igual de água destilada livre de gás a uma temperatura fixa.
• Densidade Específica Aparente na Condição Saturada Superfície Seca (Gsb ssd): É a razão entre o Peso SSS ao ar de um volume unitário de um material permeável (incluindo tanto vazios permeáveis e impermeáveis normal para o material) a uma temperatura fixa e o peso de igual volume de água destilada livre de gás a uma temperatura fixa. Esta densidade específica é raramente usada nos projetos de misturas betuminosas a quente.
• Densidade Específica Efetiva (Gse): É a razão entre o peso seco em estufa ao ar de um volume unitário de um material permeável (excluindo vazios permeáveis ao asfalto) a uma temperatura fixa e o peso de um volume igual de água destilada livre de gás a uma temperatura fixa.

Os Ensaios para determinação da Densidade / Massa Específica de Agregados são os seguintes:

• Para Agregados Graúdos as normas americanas que tratam do assunto (ASTM C127 e AASHTO T85) sugerem as seguintes expressões para determinação da densidade relativa de agregados graúdos:

O método de ensaio adotado pelo DNER (ME-081/94) para determinação de densidades relativas tem os procedimentos análogos aos das normas americanas, já citadas e descritas anteriormente. Porém, a equação (1) é determinada pelo DNER e por PINTO (1996) como sendo a “densidade real do grão”. A equação (2) é denominada por “densidade aparente do grão”.

A NBR 9937 da ABNT, designada por “Agregados - determinação da absorção e da massa específica de agregado graúdo” define procedimento para a obtenção da massa específica na condição seca ( s) e massa específica na condição saturada superfície seca (sss), assim como da absorção (a). O procedimento de ensaio é idêntico ao do DNER e das normas americanas já citadas, ou seja, são feitas 3 determinações de peso: peso seco (A), peso na condição saturada superfície seca (B) e peso imerso (C). A expressão que define a massa específica seca ( s) é a seguinte:

Ou seja, é a mesma que o DNER define como “Densidade Aparente do Grão” e que as normas americanas chamam de Gsb. Já a expressão que define a massa específica da condição saturada superfície seca (sss) é a seguinte:

que difere das demais, anteriormente citadas

Esta expressão é a mesma empregada pela ASTM C127 na definição do termo GsbSSD (Bulk Specific Gravity Saturated Surface Dry) A expressão para a absorção é a mesma em todas as referências, ou seja:

Portanto, pelas normas brasileiras o termo “densidade real” é numericamente maior que a densidade aparente. Nas normas americanas o termo “apparent specific gravity” (traduzido como densidade relativa aparente) é numericamente maior que a “bulk specific gravity” (traduzida como densidade relativa global). Dessa forma o termo em inglês “bulk” é que significa aparente e o termo “apparent” é comparado ao termo “real” em português, uma vez que os vazios que são impermeáveis não têm como serem mensurados, daí não ser possível obter a densidade real absoluta. Muito cuidado devese tomar com estes termos durante os cálculos das misturas asfálticas. 

Para agregados miúdos o DNER indica um procedimento para determinação da densidade relativa de agregados miúdos (ME 084/94) e o denomina de “densidade real dos grãos”. Este procedimento é semelhante ao do ensaio para determinação da “Massa específica aparente seca” (s) de solos (ME 094/94) e faz uso do picnômetro de 500ml. A densidade real do grão é calculada pela seguinte expressão:

Onde:

• P1 = Peso do picnômetro limpo e seco (P1)
• P2 = Peso do picnômetro mais amostra
• P3 = Peso do picnômetro mais amostra e água, após fervura (mede T1)
• P4 = P2 = Peso do picnômetro mais água (mede T2)
• yat1 = densidade relativa da água na temperatura T1
• ,at2 = densidade relativa da água na temperatura T2
• ,at = densidade relativa da água na temperatura T desejada

Quando se trabalha com mistura de 2 ou mais frações (ou 2 ou mais agregados) pode-se computar um valor para a densidade relativa média através de um valor médio ponderado das várias frações (agregados) que constituem a mistura, pela seguinte equação:

Em relação aos valores de G1, G2,...,Gn usados na equação (7), PINTO (1996) recomenda que estes valores sejam obtidos pela média entre a densidade real e a aparente para agregados graúdos e miúdos e pelo valor da densidade real para o filer mineral usado. Segundo o ASPHALT INSTITUTE (1995) estes valores devem ser tomados pelo Gsb (densidade aparente) dos constituintes da mistura. A maioria das misturas betuminosas contém vários agregados diferentes (pedregulho, areia, filer, etc.) que são combinados para encontrar a graduação desejada.

Usualmente, estes agregados têm densidades específicas diferentes que necessitam serem combinados para determinar as relações peso-volume das misturas. (ROBERTS et al 1996). A densidade específica aparente de filer mineral é difícil de se determinar corretamente até o presente segundo ROBERTS et al (1996). Entretanto, a densidade específica aparente do filer pode ser usada e o erro será desconsiderado.

A graduação do agregado é a distribuição dos tamanhos de partículas expressa em porcentagem do peso total. A graduação é obtida fazendo-se passar o material através de uma série de peneiras empilhadas com aberturas progressivamente menores, e pesando-se o material retido em cada uma.

Para ROBERTS et al (1996), no entanto, expressar a graduação como uma porcentagem do volume total é mais importante, porém a graduação como uma porcentagem do peso é mais fácil e já é um padrão tradicional. As graduações pelo volume e peso são aproximadamente iguais. Se existem grandes diferenças nas densidades específicas dos agregados usados para uma mistura em particular, então a graduação deve ser determinada como uma porcentagem do volume total.

A graduação de um agregado pode ser graficamente representada por uma curva granulométrica na qual a ordenada é a porcentagem total de peso passante em um dado tamanho sobre uma escala aritmética, enquanto que a abscissa é o tamanho da partícula plotada sob uma escala logarítmica. As peneiras que têm designação em polegadas (3/4, 3/8, etc.) significam que a abertura das malhas é aquela referida. Quando a designação é por nº da peneira (nº 10, 4, 40, 80, 200, etc.) significa que existe aquele nº de aberturas por polegada quadrada, levando-se em consideração a espessura do fio usado na malha da peneira.

A peneira nº 10, por exemplo, significa que em 25,4mm2 de malha existem 10 orifícios. O tamanho do orifício é menor que 1/10 de polegada, uma vez que a espessura do fio deve ser descontada. A graduação é talvez a propriedade mais importante de um agregado. Ela afeta quase todas as propriedades importantes de uma mistura incluindo rigidez, estabilidade, durabilidade, permeabilidade, trabalhabilidade, resistência à fadiga, resistência por atrito e resistência ao dano por umidade.

Por isso, a graduação é a primeira consideração num projeto de mistura asfáltica e as especificações usadas pela maioria dos estados americanos colocam limites na graduação do agregado que pode ser usado numa mistura asfáltica. A graduação de um agregado pode ser expressa como a porcentagem passante total, porcentagem retida total (ou acumulada) ou porcentagem retida (porcentagem do total que passa numa peneira e é retida na imediatamente inferior). Usualmente as graduações são expressas como porcentagem passante total, que indica o percentual total de agregado em peso que passa em cada uma das peneiras.

A percentagem retida total é o somatório do peso retido em cada uma das peneiras. A porcentagem retida, de dois tamanhos sucessivos de peneiras ou porcentagem individual de cada tamanho é o percentual retido em peso em cada peneira. Em todas as especificações de pavimentos asfálticos de mistura a quente é estabelecido que as partículas de agregado devam estar dentro de uma gama de tamanhos e que cada tamanho de partícula esteja presente em certa proporção. Esta distribuição dos vários tamanhos de partículas do agregado é conhecida como graduação do agregado ou graduação da mistura.

Para se determinar se uma graduação satisfaz ou não às especificações, é necessário compreender como é feita a medição do tamanho das partículas. Para ROBERTS et al (1996) a melhor graduação para uma mistura betuminosa é aquela que proporcione um arranjo das partículas mais denso. Com a máxima densidade ter-se-ia aumento na estabilidade, através do aumento dos contatos inter-partículas e se reduziria os vazios no agregado mineral. Porém, deverão existir suficientes espaços vazios para permitir que o cimento asfáltico seja incorporado para assegurar durabilidade e para evitar exsudação e/ou afundamento. Misturas densas também são mais sensíveis a pequenas variações do teor de asfalto.

Têm sido propostas numerosas graduações ideais para densidade máxima. Uma das mais conhecidas é aquela proposta por Fuller e Thompson em 1907, conhecida por Curva de Fuller na qual a equação para a densidade máxima é a seguinte: P = (d/D)n x 100 onde “d” é o diâmetro da peneira em questão, P é a porcentagem total passante ou mais fina que a peneira, “D” é o tamanho máximo do agregado e “n” é um coeficiente variável. Para se obter a densidade máxima de um agregado o coeficiente “n” deve ser igual a 0,5.

No início dos anos 60, a FHWA (Federal Highway Administration) introduziu um gráfico de graduação de agregados que é baseado na Curva de Fuller mas usa o expoente 0,45 na equação. Este gráfico é muito conveniente para determinar a linha de densidade máxima e para ajustar a graduação do agregado. Usado este gráfico a linha de densidade máxima pode ser obtida facilmente ligando através de uma reta a origem do gráfico (canto inferior esquerdo) até o ponto da porcentagem total do tamanho nominal máximo.

O tamanho nominal máximo é definido como o maior tamanho de peneira, acima do qual nenhum material é retido. A FHWA recomenda que este gráfico seja usado como parte do processo de dosagem de misturas asfálticas. Exemplos desta forma de apresentação da granulometria pode ser vista nas figuras 27 e 28.

A maioria das especificações para misturas asfálticas americanas requer agregados de graduação bem graduados ou graduação densa, com metade da curva aproximadamente paralela à Curva de densidade máxima. Outro problema, citado por ROBERTS et al (1996), frequentemente causado por graduação não adequada de agregado é a produção de misturas fracas (sensíveis). Estas misturas não podem ser compactadas de maneira normal, porque elas são lentas no desenvolvimento de estabilidade suficiente para suportar o peso do equipamento de compactação.

Na curva granulométrica destas misturas nota-se uma “corcunda” perto da peneira nº 40 e uma inclinação quase plana entre as peneiras nº 40 e nº 8. Isto é usual quando se usam areias naturais mal graduadas. A análise granulométrica por lavagem é uma medida mais precisa da verdadeira graduação, mas a determinação a seco é mais rápida e frequentemente usada para estimar a graduação real. Quando se usa o método a seco, a quantidade medida de material passante na peneira 200 é significativamente menor que a quantidade real da mistura de agregado. Para agregados limpos, o método a seco pode ser preciso desde que a quantidade de material passante na peneira 200 seja baixa. O peneiramento a seco é usualmente satisfatório nos ensaios de rotina de agregados graduados. Se o agregado contem pó muito fino ou argila, que pode agarrar às partículas graúdas de agregado, deve ser feita a análise por peneiramento com lavagem.

Por várias razões, principalmente aquelas associadas com a obtenção da máxima densidade e propriedade de vazios desejada, certos limites de graduação são usualmente exigidos dos agregados para uso em misturas asfálticas. Por ser improvável que um simples material natural ou britado alcance estas especificações, dois ou mais agregados de diferentes graduações são tipicamente misturados para alcançarem os limites especificados.

Agregados são também separados em tamanhos para produzir características de manuseio. Misturas de agregados graúdos e miúdos em um estoque resulta em segregação. Consequentemente, agregados devem ser separados em tamanhos, por exemplo 3/4” a 3/8” (19 a 9,5 mm), 3/8” a nº 4 (9,5 a 4,8 mm) e menor que nº 4 (4,8 mm) antes de transportar e estocar. Outra razão para a mistura de agregados é que é freqüentemente mais econômico (nos EUA) combinar materiais naturais e processados para alcançar as especificações do que usar materiais totalmente processados (ROBERTS et al, 1996).

Segundo a NBR 7211 - Agregado para concreto, define-se como agregado miúdo o material cujos grãos passam pela peneira de 4,8 mm (nº 4) e ficam retidos na peneira de 0,075 mm (nº 200) e agregado graúdo aquele cujos grãos ficam retidos na peneira de 4,8 mm. Esta mesma norma determina que a granulometria dos agregados miúdos seja dividida em 4 zonas (1, 2, 3, e 4) e a dos agregados graúdos em 5 graduações (0, 1, 2, 3 e 4). Segundo o Prof. Murilo Lopes de Souza, assim como no caso dos solos, existe uma escala granulométrica para os agregados.

Esta classificação, normalmente seguida nos serviços de pavimentação, fixa como agregado graúdo a fração retida na peneira de 2,00 mm (nº 10), designada fração pedregulho e como agregado miúdo a fração que passa na peneira de 2,00 mm e fica retido na peneira de 0,075 mm (nº 200), designada fração areia. A fração que passa na peneira de 0,075 mm é chamada de filer ou material de enchimento. A NBR 7217, denominada: Agregados - Determinação da composição granulométrica, define duas grandezas bastante utilizadas no estudo dos agregados, quais sejam:

a) Dimensão máxima característica:

Grandeza associada a distribuição granulométrica do agregado, correspondente à abertura nominal, em mm, da malha de peneira da série normal ou intermediária, na qual o agregado apresenta uma porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5% em massa. Este termo é costumeiramente chamado de “Diâmetro Máximo” e também pode ser designado pela abertura nominal de uma peneira pela qual a porcentagem passante seja igual ou imediatamente superior a 95% em massa.

b) Módulo de finura:

Soma das percentagens retidas acumuladas em massa de um agregado, nas peneiras da série normal, dividida por 100. Relembrado a NBR 5734 - Peneiras para ensaio, a série normal e intermediária são assim constituídas, de acordo com o tamanho nominal das aberturas (em mm): Série

Normal: 76 - 38 - 19 - 9,5 - 4,8 - 2,4 - 1,2 - 0,6 - 0,3 - 0,15

Série Intermediária: 64 - 50 - 32 - 25 - 12,5 - 6,3

O cimento Portland é considerado um filer, do ponto de vista granulométrico, bastante usado nas misturas betuminosas, mas em concreto de cimento é considerado como elemento aglutinante (ligante). Os resultados de análises granulométricas de um agregado pode ser apresentado sob a forma tabular (Quadro 1) ou de curva granulométrica (Figura 2), geralmente sob a forma de percentagem total passante em cada peneira. Para o DNER:

• pedrisco: 6,4 mm > d > 2,00 mm
• pó de pedra : d < 2,00 mm

As curvas granulométricas podem se apresentar segundo duas formas típicas:

• A granulação descontínua é aquela na qual existe uma falta ou deficiência de certa fração de tamanho de partículas ( curva 3 da Figura 28).
• A granulometria contínua é aquela onde estão presentes todos os tamanhos de partículas, desde o tamanho máximo até o mínimo (curva 1,2,4 e 5 da Figura.28). É a forma adequada e preferencial de se trabalhar em pavimentação, pois evita a segregação no decorrer do processo construtivo.

São classificadas em:

• Curvas de graduação densa (fechada): São aqueles que contém de forma adequada todas as frações granulométricas (curva 1) e satisfazem a equação de Fuller-Talbot :

• P: percentagem, em peso, que passa na peneira de abertura “d”
• d: diâmetro da abertura da peneira
• D: diâmetro máximo do agregado
• n: expoente que varia de 0,4 a 0,6 .

Para valores de “n” abaixo de 0,4 , há excesso de finos (curva 5) e acima de 0,6 há deficiência de finos (curva 2). Misturas densas apresentam pequena percentagem de vazios e boa estabilidade.Curvas de graduação aberta: são aquelas onde existe uma deficiência de finos, sobretudo de material que passa na # 200. Satisfazem a equação de F.T. para n > 0,6. (curva 2).

Curvas de graduação uniforme: são aqueles que apresentam curva granulométrica onde o tamanho máximo. é próximo do tamanho mínimo. (curva 4). Satisfazem a equação de F.T. para n>>>>0,6.

Os agregados cujo tamanho mínimo está acima da # 4 são chamados de agregados tipo macadame (one size agregades). Outra maneira de estimar a graduação dos agregados é através do coeficiente de curvatura (Cc) onde os agregados de graduação densa devem apresentar um Cc compreendido entre 1 e 3.

Onde:

• Cc: coeficiente de curvatura
• D30: tamanho correspondente a porcentagem passante de 30%
• D10 : tamanho correspondente a porcentagem passante de 10%
• D60 : tamanho correspondente a porcentagem passante de 60%

Os exemplos citados neste item estão expostos no Quadro a seguir e na Figura 29.

Exemplos Numéricos: