planilha explicativa de ensaio marshall, descrevendo passo a passo deste importante ensaio usado em larga escala, para parâmetro de pavimentação no Brasil

1. ENSAIO MARSHALL
1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS
A aplicação de revestimentos asfálticos deve ser precedida por ensaios que permitam a
obtenção do teor (ou quantidade) de ligante a ser utilizado na mistura, para que a mesma
se enquadre dentro de especificações que são definidas com a finalidade de evitar
desagregação da mistura, por falta de ligante, ou superfícies escorregadias e
deformáveis, por excesso de ligante.
Através do Ensaio Marshall determina-se a quantidade ótima de ligante a ser utilizada
em misturas asfálticas usinadas a quente, destinadas à pavimentação de vias.
Com este Ensaio é possível também determinar a estabilidade, que é a resistência
máxima à compressão radial, apresentada pelo corpo de prova expressa em N (kgf), e a
fluência, que corresponde à deformação total apresentada pelo corpo de prova, desde a
aplicação da carga inicial nula até a aplicação da carga máxima, expressa em décimos
de milímetro (centésimos de polegada), de misturas betuminosas usinadas a quente.
Neste relatório serão apresentadas as atividades desenvolvidas junto a mestrando com
relação à Dosagem e Ensaio Marshall em misturas asfálticas modificadas com borracha.

2. 2. PROCEDIMENTOS DO ENSAIO
2.1. Aparelhagem
A aparelhagem necessária para a realização do Ensaio é a seguinte:
• prensa capaz de aplicar até 39,2kN (4000kgf), equipada com um anel
dinamométrico com a capacidade de 22,2kN (2265kgf);
• molde de compactação de aço, consistindo de anéis superior e inferior e de uma
placa base;
• estufa capaz de manter temperaturas até 200ºC, com variação de ± 2ºC;
• balança com capacidade de 5kg, com resolução de 1gr, capaz de permitir
pesagem hidrostática;
• extrator de corpo de prova, de aço em forma de disco;
• peneiras de 25 -19 – 9,5 – 4,8 e de 2,0 mm de abertura;
• termômetro de vidro com proteção ou termômetro de haste metálica com
mostrador circular, graduado em 2ºC, de (10 a 200) ºC, para medir temperaturas
de agregado, betume e mistura betuminosa;
• espátula de aço, com ponta arredondada;
• base de compactação. Instalada em nível, perfeitamente estável, livre de
vibração ou trepidação;
• soquete de compactação de aço, com 4540gr de massa e uma altura de queda
livre de 45,72cm. A face de compactação no pé do soquete é plana e circular;
• medidor de fluência, com graduações de 0,25mm;
• paquímetro com exatidão de 0,1mm;
• molde de compressão de aço.
A Figura 1 ilustra o compactador Marshall mecânico e a prensa Marshall.

3. Figura 1 - Soquete de compactação
2.2. Preparação da mistura
a) Foram preparados cinco corpos de prova para cada dosagem de mistura betuminosa.
Depois de conhecidas as porcentagens, em massa, em que os agregados e o ligante
betuminoso serão misturados, foi calculada a quantidade de cada um deles para produz
um corpo de prova.
b) Os agregados foram então secados até massa constante em estufa entre 105 a 110ºC e
separados nas seguintes frações:
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, para que após a mistura com o ligante produzi
cerca de 1200gr e (63,5 ± 1,3) mm de altura. O mesmo procedimento foi feito para os
demais corpos de prova.
Soquete de compactação Marshall (à esquerda) e prensa Marshall
mistura
a) Foram preparados cinco corpos de prova para cada dosagem de mistura betuminosa.
Depois de conhecidas as porcentagens, em massa, em que os agregados e o ligante
betuminoso serão misturados, foi calculada a quantidade de cada um deles para produz
b) Os agregados foram então secados até massa constante em estufa entre 105 a 110ºC e
separados nas seguintes frações:
Passando na peneira de 2,0 mm.
se os agregados para um corpo de prova, de cada vez, em recipientes
separados, para que após a mistura com o ligante produzi-se um corpo de prova com
cerca de 1200gr e (63,5 ± 1,3) mm de altura. O mesmo procedimento foi feito para os
Marshall (à direita)
a) Foram preparados cinco corpos de prova para cada dosagem de mistura betuminosa.
Depois de conhecidas as porcentagens, em massa, em que os agregados e o ligante
betuminoso serão misturados, foi calculada a quantidade de cada um deles para produzir
b) Os agregados foram então secados até massa constante em estufa entre 105 a 110ºC e
se os agregados para um corpo de prova, de cada vez, em recipientes
se um corpo de prova com
cerca de 1200gr e (63,5 ± 1,3) mm de altura. O mesmo procedimento foi feito para os

4. d) A seguir, colocaram-se os recipientes em estufa para aquecê-los à temperatura de
aproximadamente 10ºC a 15ºC acima da temperatura de aquecimento do ligante
estabelecida pela curva viscosidade x temperatura, cuidando para não ultrapassar a
temperatura de 177 ºC.
e) Misturaram-se os agregados de cada recipiente, e em cada um deles foi feito uma
“cratera” para receber o ligante que foi aí pesado (Figura 2a).
f) Efetuou-se a mistura rapidamente, de 2 a 3 minutos, até completa cobertura dos
agregados (Figura 2b), para ser colocada no molde de compactação.
(a) Adição de asfalto aos agregados (b) Homogeneização da mistura
Figura 2 - Preparação da mistura
2.3. Compactação dos Corpos de prova
A compactação dos corpos de prova seguiu os seguintes procedimentos:
a) O molde de compactação e a base do soquete foram limpados e aquecidos em estufa a
(90 a 150) ºC. Colocou-se o molde em posição no suporte de compactação e introduziu
nele uma folha de papel-filtro, cortado conforme a seção do molde. Colocou-se no
molde a mistura, de uma só vez (Figura3a). A mistura quente foi acomodada com 15
(quinze) golpes de espátula no interior e ao redor do molde e 10 (dez) no centro da
massa; o anel superior era retirado e com uma colher ligeiramente aquecida alisava-se
superficialmente a mistura.

5. b) O anel superior era recolocado e aplicava-se com o soquete determinado número de
golpes sobre a mistura, com altura de queda livre de 45,72 cm (Figura3b). Removia-se o
anel superior e invertia o anel inferior, aplicando uma leve força no soquete para a
mistura atingir a placa-base e então era aplicado o mesmo número de golpes no corpo
de prova invertido.
O número de golpes depende do volume de tráfego a qual o material ensaiado terá que
suportar. Para médios e baixos volumes de tráfego devem ser aplicados 50 (cinqüenta)
golpes de cada lado do corpo de prova, e para um volume de tráfego pesado 75 (setenta
e cinco) golpes.
c) Após a compactação, retirava-se o corpo de prova do anel inferior e cuidadosamente
o colocava numa superfície lisa e plana deixando-o em repouso durante, no mínimo 12
h, à temperatura ambiente. Deviam ser tomados cuidados no manuseio do corpo de
prova para evitar fratura ou deformação. Após resfriado o corpo de prova era extraído
do molde com o auxílio de um extrator (Figura 3c). Então era feita a medida da altura
do corpo de prova com o auxílio de um paquímetro, a qual devia ser obtida em quatro
posições diametralmente opostas (Figura 3d). Adotava-se como altura o valor da media
aritmética das quatro leituras.
(a) Colocação da mistura do molde (b) Compactação da mistura

6. (c) Extração do corpo de prova do molde (d) Medidas das dimensões do corpo de prova
Figura 3 - Compactação do corpo de prova
2.4. Determinação da Estabilidade e da Fluência
Para obter os valores da estabilidade e fluência dos corpos de prova o ensaio se
procedeu com os seguintes passos:
(I) Depois de extraídos do molde e feito a medida da altura, os corpos de prova foram
imersos em banho-maria a (60 ± 1) ºC por um período de 30 a 40 minutos. Como
alternativa, podiam ser colocados em estufa nas mesmas temperaturas pelo período de 2
(duas) horas;
(II) Em seguida, cada corpo de prova era colocado no molde de compressão, que devia
estar nas temperaturas de 50 a 55 ºC, convencionalmente limpo, e com os pinos-guias
lubrificados;
(III) O molde de compressão, contendo o corpo de prova, era posicionado na prensa
segundo a geratriz e o medidor de fluência colocado e ajustado na posição de ensaio;
(IV) A prensa era operada de tal modo que seu êmbolo se eleva-se a uma velocidade de
5 cm por minuto, até o rompimento do corpo de prova, o que era observado no
defletômetro pela indicação de um máximo. A leitura deste máximo foi então anotada e
convertida em N (kgf), pelo gráfico de calibração do anel dinamométrico.

7. Figura 4 - Determinação da Estabilidade e Fluência
(V) A carga em N (kgf), necessária para produzir o rompimento do corpo de prova foi
anotada como “estabilidade lida”. Este valor foi então corrigido para a espessura do
corpo de prova ensaiado, multiplicando-se o por um fator que é função da espessura do
corpo de prova, calculado através da equação 1:
f = 927,23 h-1,64
(Equação 1)
onde:
f – fator;
h – espessura do corpo de prova.
O resultado assim obtido é o valor da estabilidade Marshall.
(VI) O valor da fluência era obtido simultaneamente ao da estabilidade. Durante a
aplicação da carga, a luva-guia do medidor da fluência era formada, com a mão, contra
o topo do segmento superior do molde de compressão, diretamente sobre um dos pinos-
guia. A pressão da mão sobre a luva do medidor de fluência era então relaxada, no
momento em que se dava o rompimento do corpo de prova, ocasião em que era feito a
leitura e anotado o valor da fluência.

8. 3. RESULTADOS
A estabilidade foi obtida pela carga média, em N (kgf), dos cincos corpos de prova para
cada dosagem.
A fluência assim com a estabilidade se obtinha da média dos valores dos cinco corpos
de prova, expressa em 0,25mm.
Os resultados dos ensaios são então plotados em gráficos em relação à porcentagem de
asfalto na mistura (Figura 5). Através destes gráficos podemos escolher a melhor
alternativa para a mistura asfáltica, em relação ao teor ótimo de ligante, que nos
possibilitará obter um concreto asfáltico com o melhor desempenho estrutural.

9. Figura 5 - Exemplos de gráficos dos parâmetros obtidos no Ensaio Marshall
A partir destes gráficos e da especificação relativa a mistura que se está projetando,
defini-se o teor de projeto para o ligante. De maneira geral, a relação betume vazios e
volume de vazios é que definem o teor de ligante (vide Bernucci et al, 2008
Pavimentação Asfáltica).
Exemplos de gráficos dos parâmetros obtidos no Ensaio Marshall
A partir destes gráficos e da especificação relativa a mistura que se está projetando,
projeto para o ligante. De maneira geral, a relação betume vazios e
volume de vazios é que definem o teor de ligante (vide Bernucci et al, 2008
Exemplos de gráficos dos parâmetros obtidos no Ensaio Marshall
A partir destes gráficos e da especificação relativa a mistura que se está projetando,
projeto para o ligante. De maneira geral, a relação betume vazios e
volume de vazios é que definem o teor de ligante (vide Bernucci et al, 2008 –