AGREGADOS PARA MISTURAS BETUMINOSAS ... ENNP EN 933-9:2002 933-9:2002 NP ENNP EN 1097-5:2002 1097-5:2002 NP ENNP EN 1097-7:2002 1097-7:2002 39/51 Filer para misturas betuminosas Outras

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Palestra sobre

AGREGADOS PARA MISTURAS AGREGADOS PARA MISTURAS BETUMINOSASBETUMINOSAS

Universidade Nova de Lisboa/Faculdade de Ciências e Tecnologia8 de Junho de 2004

Ana Cristina Freire, Investigadora Auxiliar do LNECAna Cristina Freire, Investigadora Auxiliar do LNEC

Colaborações:Colaborações: EngªEngª Maria de Lurdes Antunes, Maria de Lurdes Antunes, EngºEngº Pedro Domingos e Pedro Domingos e EngªEngª Fátima Fátima Batista (Batista (LNECLNEC--DTDT//NITNIT))

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Estrutura de um pavimento flexívelEstrutura de um pavimento flexível

0,05

0,09

0,09

0,20

Betão betuminoso

Macadame betuminoso

Macadame betuminoso

Base granular

[m]

Leito do pavimentoi

Camadas betuminosas

Camadas granulares

Camada de desgaste

Camada de regularização

Camada de base

Solo de fundação

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Misturas Betuminosas Misturas Betuminosas –– Algumas anomalias (I)Algumas anomalias (I)

Ninhos e peladasNinhos e peladas

Cavado de Cavado de rodeirasrodeiras

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Misturas Betuminosas Misturas Betuminosas –– Algumas anomalias (II)Algumas anomalias (II)

Exsudação de betumeExsudação de betume

Fenda transversalFenda transversal

Pele de crocodiloPele de crocodilo

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Misturas betuminosasMisturas betuminosas

Tipos de aplicaçãoTipos de aplicação:Camadas de desgaste

Camadas de regularizaçãoCamadas de base

Formas de fabrico:Formas de fabrico:A quente

A frio (com emulsão betuminosa)

As misturas betuminosas podem ser:As misturas betuminosas podem ser:Fabricadas em central – contínua ou descontínua

Fabricadas “in situ” (p. ex.recicladas)

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Misturas Betuminosas Misturas Betuminosas –– Exigências de Qualidade Exigências de Qualidade após a entrada em serviçoapós a entrada em serviço

Uma adequada estabilidade por forma a resistir à passagem dos veículos sem o aparecimento de cavados de rodeira;

Uma adequada resistência à fadiga sob a passagem repetida dos rodados dos veículos;

Uma adequada impermeabilidade, para protecção das camadas subjacentes;

Uma flexibilidade que permita a adaptação das camadas betuminosas a assentamento graduais observados nas camadas inferiores, sem que se verifique o aparecimento de fendilhamento;

Uma elevada durabilidade, para resistir ao desgaste causado pelo tráfego e pelos efeitos dos agentes atmosféricos.

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Misturas Betuminosas Misturas Betuminosas –– Exigências de Qualidade após Exigências de Qualidade após a entrada em serviçoa entrada em serviço

CAMADAS DE DESGASTE

Um bom coeficiente de atrito (pneu/pavimento), quer para condições de piso seco, quer quando molhado;

Um nível de ruído pneu/pavimento dentro dos limites exigidos, bem como adequadas características ópticas;

Uma superfície regular, que possibilite a circulação em condições de conforto, economia e segurança;

Uma adequada macro-textura para permitir o escoamento das águas.

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Composição volumétrica de uma mistura Composição volumétrica de uma mistura betuminosabetuminosa

VMA

V +V a ba

Vbef

Vv

VvVbefVMA = +

VMA partículas deagregado

V(vazios)

vbetume efectivo(betume que garante a ligação entre as partículas do agregado excluindo a quantidade absorvida pelos poros do agregado)

Vv- percentagem volumétrica de vazios (porosidade);VA - percentagem volumétrica de agregados;VB- percentagem volumétrica de betume.

VMA- volume de vazios na mistura de agregados - o espaço entre as partículas dos agregados de uma mistura compactada, incluindo o volume de vazios e o volume de betume efectivo, expresso como percentagem do volume total.

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Misturas Betuminosas Misturas Betuminosas –– Exigências de Qualidade Exigências de Qualidade durante a Fase Construtivadurante a Fase Construtiva

1. Boa trabalhabilidade durante a aplicação;

2. Manutenção das características iniciais, durante o fabrico e aplicação;

3. Facilidade de conservação e possibilidade de reciclagem dos materiais aplicados.

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Fabrico em central betuminosaFabrico em central betuminosa

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Aplicação e compactação de misturas Aplicação e compactação de misturas betuminosas fabricadas a quente (I)betuminosas fabricadas a quente (I)

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Aplicação e compactação de misturas Aplicação e compactação de misturas betuminosas fabricadas a quente (II)betuminosas fabricadas a quente (II)

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Reciclagem “in situ” a frioReciclagem “in situ” a frio

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Misturas Betuminosas Misturas Betuminosas –– Extracção de amostras Extracção de amostras --TarolosTarolos (I)(I)

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Misturas Betuminosas Misturas Betuminosas –– Extracção de amostras Extracção de amostras --LajetasLajetas (II)(II)

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Metodologia para Avaliação do Metodologia para Avaliação do Comportamento à FadigaComportamento à Fadiga

Características do ensaio de flexão (Norma AASHTO TP 8 – Standard test method for determining the fatigue life of

compacted hot mix asphalt (HMA) subjected to repeated flexural bending)

Dimensão da amostra Temperatura Frequência

90 x 90 x 500 mm3 20,0 ± 0,5 °C 5 a 10 Hz

Ensaio de FlexãoEnsaio de Flexão

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Metodologia para Avaliação do Metodologia para Avaliação do Comportamento à FadigaComportamento à Fadiga

60000

24000

2000

8.450

500.000

40.000 350.000 143.000

40.000

1

10

100

1000

10000

100 1000 10000 100000 1000000Número de aplicações de carga

Exte

nsão

(x10

-6)

Vigas de mistura betuminosa convencional

Vigas de mistura betuminosa com betume-borracha

Ensaio de FlexãoEnsaio de Flexão

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Metodologia para Avaliação do Comportamento à Metodologia para Avaliação do Comportamento à Deformação PermanenteDeformação Permanente

Ensaio de Simulação em Pista Ensaio de Simulação em Pista de Laboratóriode Laboratório

prEn 12697-22 – “Test methods for hot mix asphalt – wheel tracking”

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Características do ensaio de simulação em pista de laboratório (Norma NLT 173/84 – Resistencia a la deformación plástica de las mezclas bituminosas

mediante la pista de ensaio de laboratorio)

Dimensão da amostra Temperatura Pressão

do pneu Área de contacto Frequência

300 x 300 x 50 mm3 60°C 900 kNm-2 2150 mm2 0,8 ciclo/s

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Pormenor do contacto roda/amostra em ensaio

Amostraapós ensaio

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0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120Tempo de ensaio (minutos)

Def

orm

ação

acu

mul

ada

(mm

)

Provete 1 Provete 2 Provete 3

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Ensaio de Compressão Ensaio de Compressão UniaxialUniaxial de de Cargas RepetidasCargas Repetidas

prEN 12697-25 – “Test: UniaxialCyclic Compression Test”.

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Ensaio de Compressão Ensaio de Compressão UniaxialUniaxial de de Cargas RepetidasCargas Repetidas

h =

variá

vel

= 100 mm

F

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Misturas Betuminosas Misturas Betuminosas –– Exigências de Qualidade após Exigências de Qualidade após a entrada em serviço a entrada em serviço

Durabilidade

Resistência às acções climáticas;Resistência a produtos químicos;Resistência ao desgaste produzido pela passagem dos veículos;Resistência às acções “internas” (expansão, contracção);Compatibilidade entre o ligante e o agregado.

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Propriedades dos agregados que afectam o Propriedades dos agregados que afectam o comportamento das misturascomportamento das misturas

Fase Comportamento das misturas Propriedades dos agregados

Trabalhabilidade GranulometriaConstruçãoManutenção das características durante o fabrico e aplicação

Resistência à fragmentaçãoResistência ao choque térmico

Características estruturais• Rigidez• Resistência ao fendilhamento• Resistência às deformações

permanentes

GranulometriaDimensão máxima do agregado Dureza das partículasResistência à fragmentaçãoTexturaForma

Coeficiente de atrito FormaTexturaDimensão máxima do agregadoResistência à fragmentaçãoResistência ao polimento

Drenagem superficial Dimensão máxima do agregadoGranulometria

Encandeamento e reflectividade

Propriedades ópticas

Características Superficiais

Desgas te dos pneus, ruído e resistência ao rolamento

Forma das partículasTexturaDimensão máxima do agregado

Em serviço

Durabilidade Composição químicaSusceptibilidade à águaResistência ao gelo/degeloAdesividade betume/agregadoAlterabilidadeMassa volúmica

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Agregados para misturas betuminosasAgregados para misturas betuminosas

NP EN 13043:2004 “Agregados para misturas betuminosas e tratamentos superficiais para

estradas, aeroportos e outras áreas de circulação”

NP EN 13043:2004 “NP EN 13043:2004 “Agregados para misturas Agregados para misturas betuminosas e tratamentos superficiais para betuminosas e tratamentos superficiais para

estradas, aeroportos e outras áreas de circulaçãoestradas, aeroportos e outras áreas de circulação””

A presente norma europeia especifica as propriedades dos agregados e dos fíleres obtidos a partir do processamento de materiais naturais, artificiais ou reciclados para utilização emmisturas betuminosas e tratamentos superficiais a aplicar em estradas, aeroportos e outras áreas de circulação. Não sendo aplicável à utilização de produtos de demolição de misturas betuminosas.

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Agregados para misturas betuminosasAgregados para misturas betuminosas

Nova norma de produto

• Definição de propriedades obrigatórias

• Definição de categorias/ Valores limite

NP EN 13043: 2004NP EN 13043: 2004 Revisão dos actuais Cadernos de Encargos de

obras de pavimentação

Novas normas de ensaio

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GranulometriaGranulometria

Granulometria contínua

Granulometria descontínua Granulometria

uniforme

Peneiro nº

Per

cent

agem

de

mat

eria

l pas

sado

Agregado grosso: D<45 mm; d>Agregado fino: D < 2mm; maioria das partículas > 0,063mm;Filer: maioria das partículas < 0,063 mm.

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0,0 0,1 1,0 10,0 100,0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% D

E M

ATE

RIA

L PA

SSA

DO

ABERTURA DOS PENEIROS

Macadame betuminoso - Fuso B

Betão betuminoso - camada de desgaste

Betão betuminoso drenante - camada de desgaste

Análise granulométrica (NP EN 933-1: 2000; NP

EN 933-2: 1999)


EN 933-2: 1999)

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EN 933-2: 1999)


EN 933-2: 1999)

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LimpezaLimpeza

Materiais prejudiciais ao desempenho e Materiais prejudiciais ao desempenho e durabilidade das misturas betuminosas:durabilidade das misturas betuminosas:

Materiais que reagem com a água;

Materiais de natureza orgânica;

Excesso de finos;

Presença de materiais argilosos.

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LimpezaLimpeza

Ensaio do Azul de Metileno (NP EN 933-9: 2002)

Ensaio do Azul de Metileno (NP EN 933-9: 2002)

Ensaio do Equivalente de Areia (NP EN 933-9: 2002)Ensaio do Equivalente de

Areia (NP EN 933-9: 2002)

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Forma das partículasForma das partículas

TrabalhabilidadeCompactação

Características estruturais

Índice de achatamento

Índice de forma

Percentagem de superfícies esmagadas

e partidas

NP EN 933-3: 2002NP EN 933-3: 2002

NP EN 933-5: 2002NP EN 933-5: 2002

NP EN 933-4: 2002NP EN 933-4: 2002

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Resistência ao desgaste, à fragmentação e ao Resistência ao desgaste, à fragmentação e ao polimento polimento

Manutenção das propriedades durante a fase construtiva

Características estruturaisCaracterísticas superficiais

Resistência à fragmentação Ensaio de Los Angeles(NP EN 1097-2: 2002)

Resistência à fragmentação Ensaio de Los Angeles(NP EN 1097-2: 2002)

Resistência ao desgaste por atritoEnsaio Micro-Deval

(NP EN 1097-1: 2002)

Resistência ao desgaste por atritoEnsaio Micro-Deval

(NP EN 1097-1: 2002)

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Resistência ao desgaste, à fragmentação e ao Resistência ao desgaste, à fragmentação e ao polimento polimento

Manutenção do coeficiente de atrito após entrada em

serviço

Determinação do coeficiente de polimento (PSV)(EN 1097-8: 1999)

Determinação do coeficiente de polimento (PSV)(EN 1097-8: 1999)

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Massa volúmica e absorção de águaMassa volúmica e absorção de água

Vv (vazios)

agregado

betume efectivo

poros permeáveis à água e ao betume (betume absorvido)

poros permeáveis à água e impermeáveis ao betume

Vv (vazios)

agregado

betume efectivo

poros permeáveis à água e ao betume (betume absorvido)

poros permeáveis à água e impermeáveis ao betume

volume impermeável do agregado(massa volúmica do material impermeável)

volume efectivo do agregado(massa volúmica efectiva do material)

volume aparente do agregado(massa volúmica do material seco)

Massa volúmica e absorção de água (EN 1097-6: 2003)

Massa volúmica e absorção de água (EN 1097-6: 2003)

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FilerFiler para misturas betuminosaspara misturas betuminosas

Forma juntamente com o betume um “mastique” que liga as restantes partículas;

Actua como material de enchimento;

Rigidifica a mistura.

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EN 933-10:2003EN 933-10:2003

Propriedades habitualmente determinadas:

• Granulometria(peneiração por jacto de ar);

• Limpeza (azul de metileno);

• Teor em água;

• Massa volúmica das partículas.

NP EN 933-9:2002NP EN 933-9:2002

NP EN 1097-5:2002NP EN 1097-5:2002

NP EN 1097-7:2002NP EN 1097-7:2002

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Outras propriedades:

• Susceptibilidade à água;

• Índice de vazios Rigden;

• Aumento da temperatura de amolecimentoem ensaio de “anel e bola”.

EN 1744-4:2002EN 1744-4:2002

EN 1097-4:2003EN 1097-4:2003

prEN13179prEN13179

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0 10 20 30 40 50 60 70

Calcáreo

Cimento

Granito Porrais

Granito S.João da Ribeira

Granito M angualde/Celorico + Cimento

Granito Sortes (1)

Granito Sortes (2)

Granito Évora

Granito Fornelos

Granito M angualde/Celorico

Granito S.João da Ribeira + Cal

Granito Fornelos + Cal

Cal

Índice de vazios Rigden (%)

Quaresma, L.; Antunes, M. L. – “Fíler granítico em misturas betuminosas”, Relatório LNEC 62/02, Janeiro 2002

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0 5 10 15 20 25 30 35

Calcáreo

Cimento

Granito Évora

Granito M angualde/Celorico + Cimento

Granito Porrais

Granito S.João da Ribeira

Granito Sortes (1)

Granito Sortes (2)

Granito M angualde/Celorico

Granito Fornelos

Granito S.João da Ribeira + Cal

Granito Fornelos + Cal

Variação da temperatura de amolecimento (ºC)

Quaresma, L.; Antunes, M. L. – “Fíler granítico em misturas betuminosas”, Relatório LNEC 62/02, Janeiro 2002

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Requisitos para agregados grossos e finosRequisitos para agregados grossos e finos

Tipo de prop. Secção Requisitos Descrição Frequências mínimas

Descrição petrog. EN 932-3 Ident. 7.1 S Tipo de agregado

Dimensões EN 933-1 Ident. 7.1 S d/D

Granulometria EN 933-1 Genérica 4.1.3 S Categorias 1 por semana

Teor em finos EN 933-1 Genérica 4.1.4 QR Categorias 1 por semana

EN 933-9 Genérica 4.1.5QR; % finos entre

3 e 10 Categorias 2 por ano

Req. filer 5 % finos>10

NP EN 13043 - Misturas betuminosas

Qualidade dos finos

Propriedade EN de ensaio

Antunes, M. L. – “NP EN 13043 – Agregados para misturas betuminosas”, Seminário de Normalização sobre Agregados, IEP, 29 Abril 2004

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Índice de achatamento EN 933-3 Genérica 4.1.6 QR Categorias 1 por mês

Índice de forma EN 933-4 Genérica 4.1.6 QR Categorias 1 por mês

Percentagem de superíficies britadas EN 933-5 Genérica 4.1.7

QR; Só para agregados naturais

Categorias 1 por mês

Angulosidade agreg. Fino Genérica 4.1.8

QR; Só para agregado fino Categorias 1 por mês



Antunes, M. L. – “Requisitos físicos e químicos”, Seminário de Normalização sobre Agregados, IEP, 29 Abril 2004

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Resistência à fragmentação

EN 1097-2 Genérica 4.2.2 QR Categorias 1 por ano

Resistência ao polimento

EN 1097-8 Rel. com a utilização espec.

4.2.3 QR Categorias 1 por ano

Resistência à abrasão superficial

EN 1097-8 Anexo A

Rel. com a utilização espec.


Resistência ao desgaste

EN 1097-1 Genérica 4.2.5 QR Categorias 1 por ano

Resistência ao desgaste provocado por pneus pitonados

EN 1097-9 Rel. com a utilização espec.





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Massa volúmica e absorção de água

EN 1097-6 Genérica 4.2.7 S Val. Declarado 1 por 2 anos

Baridade EN 1097-3 Genérica 4.2.8 QR Val. Declarado ?

Resistência ao gelo-degelo / Absorção de

águaEN 1097-6 Genérica 4.2.9.1 QR Categorias 1 por 2 anos

Resistência ao gelo-degelo

EN 1367-1 EN 1367-2

Genérica 4.2.9.2 QR Categorias 1 por 2 anos

Resistência ao choque térmico EN 1367-5 Genérica 4.2.10 QR Val. Declarado 1 por ano

Afinidade dos agregados grossos aos ligantes betuminosos

prEN 12697-11 Genérica 4.2.11 QR Val. Declarado 1 por ano

EN 13043 - Misturas betuminosas



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“Sonnenbrand” do basalto

EN 1367-3 EN 1097-2

Rel. com a origem

4.2.12 (Quando existem indícios)

Categorias 2 por ano

Composição química EN932-3 Genérica 4.3.2 QR Val. Declarado 1 por ano

Contaminantes orgânicos leves EN 1744-1 Genérica 4.3.3 QR Categorias 1 por ano

EN 1744-1Rel. com a

origem 4.3.4.1 e 4.3.4.2 QR Val. Declarado 2 por ano

EN 1744-1Rel. com a

origem 4.3.4.3 QR Categorias 2 por ano

EN 13043 - Misturas betuminosas

Const. que afectam a estabilidade volum. das

escórias



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Requisitos para fíleresRequisitos para fíleres

Tipo de prop. Secção Requisitos Descrição

Teor em água EN 1097-5 Genérica 5.3.1 S Val. Limite Massa volúmica das partículas

EN 1097-7 Genérica 5.3.2 S Val. Declarado

Vazios do filer seco

compactado (Rigden)

EN 1097-4 5.3.3.1 QR Categorias

“Var. temp.anel e bola” de filer para

misturas betuminosas

EN 13179-1 5.3.3.2 QR Categorias

Propriedade EN de ensaioEN 13043 - Misturas betuminosas

Propriedades relacionadas com

o poder rigidificante


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Solubilidade em água

EN 1744-1 Genérica 5.4.1 QR Categorias 1 por 2 anos

Susceptibilida-de à água

prEN 1744-4 Genérica 5.4.2 QR Val. Declarado 1 por 2 anos

Teor em carbonato de cálcio do fíler

calcário

EN 196-21 Rel. com a origem


Teor em hidróxido de

cálcioEN 459-2 Genérica 5.4.4 QR Categorias 1 por ano



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Número do betume

EN 13179-2 5.5.2 QR Categorias

Perda ao fogo (cinzas)

EN 1744-1 5.5.3 QR Val. Declarado

Massa volúmica das partículas

do filer de adição


Baridade (em querosene)


Ensaio de Blaine EN 196-6 5.5.6 S Val. Declarado

Avaliação da consistência da produção; pelo

menos uma destas

propriedades deve ser

determinada

1 por semana



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NP EN 13043 NP EN 13043 -- Principais aspectos específicosPrincipais aspectos específicos

Agregados grossos e finos:Resistência ao polimento, à abrasão superficial e ao desgaste por pneus pitonados, quando aplicados em camadas de desgaste;Resistência ao choque térmico;Afinidade com os ligantes betuminosos.

As propriedades referentes aos fíleres são tratadas separadamente dos restantes agregados

Filer:Propriedades relacionadas com o poder rigidificante;Solubilidade em água e susceptibilidade à água;Propriedades para avaliação da consistência da produção.

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Considerações finaisConsiderações finais

As características dos agregados apresentam uma influência significativa no comportamento das misturas betuminosas, condicionando o seu desempenho e a sua durabilidade, quando aplicadas em pavimentos rodoviários e aeroportuários;

Por forma a assegurar a garantia de qualidade das misturas betuminosas são especificados valores limites para algumas das propriedades dos seus constituintes, nos cadernos de encargos das obras de pavimentação;

A implementação da Directiva dos Produtos da Construção, a aprovação das normas harmonizadas e a adopção de novos métodos de ensaio conduzem à necessidade da revisão dos cadernos de encargos presentemente em vigor.

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AGREGADOS PARA MISTURAS BETUMINOSAS ... ENNP EN 933-9:2002 933-9:2002 NP ENNP EN 1097-5:2002 1097-5:2002 NP ENNP EN 1097-7:2002 1097-7:2002 39/51 Filer para misturas betuminosas Outras