MT - DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEMDIRETORIA DE DESENVOLVIMENTO TECNOLGICO - IPRDIVISO DE CAPACITAO TECNOLGICARodovia Presidente Dutra km 163 - Centro Rodovirio, Parada de LucasRio de Janeiro, RJ - CEP 21240-330Norma rodoviriaMtodo de EnsaioDNER-ME 003/99p. 01/07

Material betuminoso - determinao da penetrao

RESUMO

Este documento estabelece o procedimento para adeterminao da penetrao de materiais betuminosossemi-slidos e slidos, empregados em rodovias.Descreve a aparelhagem, o procedimento a seraplicado e as condies para obteno dos resultados.

ABSTRACT

This document presents the procedure fordetermining the penetration of semi-solid and solidbetuminous materials to be used in highways. It alsodescribes the apparatus, testing and the requirementsfor obtaining results.

SUMRIO

0 Prefcio

1 Objetivo

2 Referncias

3 Definio

4 Aparelhagem

5 Procedimento

6 Resultados

0 PREFCIO

Esta Norma tem por fim a substituio da DNER-ME 003/94, que adotava a ABNT NBR 6576/84 noDNER pelo Processo de Referncia, por outro textodescritivo correspondente, e adaptado DNER-PRO101/97.

1 OBJETIVO

Fixar o modo de se proceder a determinao dapenetrao de materiais betuminosos semi-slidos eslidos.

2 REFERNCIAS

Na aplicao desta Norma necessrio consultar:

a) DNER-EM 204/95 - Cimentos asflticos depetrleo;

b) ABNT NBR 6560/85 - Materiais betuminosos -Determinao do ponto de amolecimento;

Macrodescritores MT : ensaio de laboratrio, material betuminoso

Microdescritores DNER : ensaio de laboratrio, ligante betuminoso

Palavras-chave IRRD/IPR : betume (4963), mtodo de ensaio (6288), materiais betuminosos (geral) (4955)

Descritores SINORTEC : ensaio de laboratrio, materiais betuminosos

Aprovado pelo Conselho Administrativo em 21/12/99, Resoluo n 17/99, Sesso n CA/08/99

Autor: DNER/DrDTc (IPR) Reviso da DNER-ME 003/94

Processo n 20100010900/73-37

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c) ABNT NBR 6576/98 - Materiais betuminosos - Determinao da penetrao;d) ASTM E 1:1995 - Specification for ASTM Thermometers.

3 DEFINIO

Para os efeitos desta Norma aplica-se a seguinte definio:

Penetrao - distncia em dcimos de milmetro que uma agulha padro penetra verticalmente naamostra de material sob condies prefixadas de carga, tempo e temperatura.

4 APARELHAGEM

4.1 Recipiente

O recipiente, no qual a amostra vai ser ensaiada, deve ser de forma cilndrica e fundo plano, demetal, com as dimenses internas apresentadas na Tabela 1.

Tabela 1 - Dimenses do recipiente de ensaio

Para materiais depenetrao

Dimetro internomm

Altura internamm

Menor que 200

Maior que 200 e menor que 350

55

70

35

55

4.2 Penetrmetro

4.2.1 Aparelho que permite o movimento da haste que suporta a agulha, sem frico, e que sejacuidadosamente calibrado, para dar resultados de acordo com a definio de penetrao.

4.2.2 A massa da haste deve ser de (47,50 0,05) g e a massa da haste mais agulha deve ser de(50,00 0,05) g. Massas de (50,00 0,05) g e (100,00 0,05) g devem estar disponveis paracompor massas totais de 100 g e 200 g.

4.3 Agulha

4.3.1 Agulha, cujas dimenses so mostradas na Figura 1, deve ser de ao inoxidvel tipoAISI 440-C ou equivalente, revenido, com dureza HRC 54 a HRC 60, altamente polida no seuacabamento final.

4.3.2 Deve ter de comprimento 50,8 mm e um dimetro compreendido entre 1,00 mm e 1,02 mm.Um de seus extremos deve ter o seu dimetro reduzido simetricamente, de modo a formar um conecujo ngulo deve estar compreendido entre 840 e 940 de eixo coincidente com o eixo da agulha,dentro de uma tolerncia mxima de 0,2 mm. Esse cone deve ser truncado perpendicularmente aoeixo da agulha, com uma tolerncia de 2, de modo que a base menor do cone tenha um dimetrocompreendido entre 0,14 mm e 0,16 mm. A superfcie da parte truncada deve ser polida a um grau

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de 0,2 m a 0,3 m (8 pol. a 12 pol.). O outro extremo da agulha deve ser coberto por uma luvametlica, cilndrica, coaxial com a agulha, tendo aproximadamente as medidas apresentadas naFigura 1, de modo que a parte exposta da agulha seja de cerca de 40 mm a 45 mm. O suporte deveter um dimetro de (3,20 0,05) mm e um comprimento de (38 1) mm. A agulha deve serrigidamente montada no suporte. O desvio, em toda a extenso da agulha, no deve exceder de1 mm em relao ao eixo do suporte.

4.3.3 A massa do conjunto agulha mais luva deve ser de (2,50 0,05) g e permitindo-se, paracontrole da massa do conjunto, um orifcio cilndrico na extremidade da luva. As agulhas devem tergravado o seu nmero na luva de fixao, e cada uma deve ter um certificado de aferio de valorlegal.

Figura 1 - Agulha para penetrao

3,20

entre8 40

e9 40

Dimenses em mm

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4.4 Banho dgua

4.4.1 O banho para conter o recipiente com amostra deve ter capacidade mnima de 10 litros, tendouma prateleira perfurada situada pelo menos a 50 mm do fundo, devendo a lmina de gua sobre aamostra ter no menos de 100 mm e ser capaz de manter a temperatura de ensaio com preciso de 0,1 C.

4.4.2 O uso de gua destilada recomendado. Evitar sua contaminao por agentes surfactantes oudispersantes de outros produtos qumicos, pois sua presena pode afetar os valores obtidos.

4.5 Cuba de transferncia

Deve ser cilndrica, de vidro, possuindo no seu interior um dispositivo que d suporte ao recipienteda amostra e evite o seu deslocamento durante o ensaio. Deve ter o dimetro interno mnimo de90 mm e uma altura livre acima da amostra de 20 mm, no mnimo.

4.6 Termmetros

Devem ser graduados em 0,1 C e apresentar um erro mximo, na temperatura do ensaio, de 0,1 C. Devem ser usados os termmetros ASTM 17 C, 63 C e 64 C da ASTM E 1: 1995.

4.7 Dispositivos para medida de tempo

4.7.1 Deve ser usado um cronmetro graduado em 0,1 segundos ou contador audvel de segundoscom preciso 0,1 segundos, para intervalos de 60 segundos.

4.7.2 Alternativamente pode ser usado um sistema automtico apropriado que seja acoplado aopenetrmetro.

5 PROCEDIMENTO

5.1 Precaues de segurana

5.1.1 Para a execuo do ensaio devem ser aplicados os procedimentos apropriados de segurana,manuseio dos materiais e operao dos equipamentos.

5.2 Preparao do corpo-de-prova

5.2.1 Aquecer a amostra cuidadosamente, em estufa, para evitar superaquecimento local, at queela se torne fluda. Em seguida, com agitao constante, elevar a temperatura do asfalto de, nomximo, 90C acima do Ponto de Amolecimento (ABNT NBR 6560/85). No aquecer a amostrapor mais de 30 minutos. Evitar a incluso de bolhas de ar. A seguir derramar a amostra no recipientede penetrao de modo a ter uma altura de material, aps o resfriamento, de no mnimo 10 mmmaior que a penetrao esperada. Quando variarem as condies de ensaio preparar uma amostrapara cada variao.

5.2.2 Colocar a tampa no recipiente para proteger a amostra contra poeira e deixar esfriar numaatmosfera cuja temperatura esteja entre 15 C e 30 C, durante o tempo de 60 minutos a 90 minutospara o recipiente menor, e de 90 minutos a 120 minutos para o recipiente maior.

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5.2.3 A seguir, colocar a amostra e a cuba de transferncia no banho dgua, mantido natemperatura de ensaio 0,1C, durante os mesmos intervalos de tempo citados para resfriamento temperatura ambiente.

5.3 Condies do ensaio

Quando no mencionadas, subentendem-se como 25C, 100 g e 5 segundos. Outras condiespodem ser indicadas, como, por exemplo, as da Tabela 2. Nestes casos, as condies do ensaiodevem ser relatadas.

Tabela 2 - Condies opcionais de ensaio

Temperatura( C)

Carga(g)

Tempo(s)

0

4

35

45

200

200

50

50

60

60

5

5

5.4 Execuo do ensaio

5.4.1 Examinar o suporte da agulha e a haste, para verificar a ausncia de gua e outros materiaisestranhos. Limpar a agulha com solvente adequado, secar com pano limpo e inserir nopenetrmetro.

5.4.2 A menos que sejam especificadas condies especiais, colocar o peso de 50 g acima daagulha, fazendo com que a carga total seja de 100,0 g para o conjunto de penetrao, inclusive aagulha. Colocar o recipiente da amostra dentro da cuba de transferncia, encher a cuba com gua dobanho dgua de tal modo que a amostra fique totalmente submersa. Colocar a cuba de transfernciasobre o prato do penetrmetro e executar o ensaio imediatamente. Ajustar a agulha j devidamentecarregada superfcie da amostra, fazendo com que coincidam exatamente a imagem da agulharefletida pela amostra com a sua imagem verdadeira. A imagem refletida deve ser obtida usando-seuma fonte de luz que ilumine adequadamente a amostra.

5.4.3 Anotar a leitura do mostrador do penetrmetro ou trazer o seu ponteiro para a posio zero.Aps o ajuste da agulha superfcie da amostra e da leitura do mostrador do penetrmetro, liberarrapidamente a agulha durante o tempo especificado, ajustar o instrumento para medir a distnciapenetrada e anotar esse valor. Caso o recipiente da amostra, medida que a agulha aplicada, sofraalgum movimento, abandonar o resultado.

5.4.4 Fazer pelo menos trs determinaes em pontos da superfcie da amostra, distantes entre si eda borda do recipiente de 1 cm, no mnimo.

5.4.5 Depois de cada penetrao, retirar a cuba de transferncia e o recipiente da amostra, dopenetrmetro; recoloc-los no banho temperatura especificada. Limpar a agulha com solventeapropriado, enxugar com um pano limpo e seco e repetir a operao j descrita.

5.4.6 Para valores de penetraes maiores que 200, utilizar no mnimo trs agulhas, deixando-asna amostra at completar as determinaes.

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6 RESULTADOS

6.1 Indicao

6.1.1 Anotar a mdia obtida, aproximada at a unidade, de no mnimo trs penetraes, cujosvalores no se afastem mais que os indicados na Tabela a seguir.

Tabela 3 - Critrios para indicao de resultados

Penetrao 0 at 49

0,1 mm

50 at 149

0,1 mm

150 at 249

0,1 mm

250

0,1 mm

Diferena mxima entre o valormais alto e valor mais baixo dasdeterminaes.

2 4 12 20

6.2 Preciso

6.2.1 Repetitividade (r)

A diferena entre resultados de ensaios sucessivos, obtidos pelo mesmo operador, com a mesmaaparelhagem, sob condies constantes de operao e em amostras de material idntico, com aexecuo correta e normal deste mtodo, pode exceder os valores da Tabela 4, somente em um casoem vinte.

Tabela 4 - Critrios de preciso de repetitividade

Condio do ensaio Desvio padro () ou coeficientede variao (CV) ou (CV%)

Faixa aceitvel deresultados de dois ensaios

Repetitividade

- temperatura de 25C epenetrao abaixo de 50unidades

- temperatura de 25C epenetrao de 50 ou acima,porcentagem da mdia

0,35

1,1

1

3

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6.2.2 Reprodutibilidade (R)

A diferena entre dois resultados de ensaios, individuais e independentes, obtidos por operadoresdiferentes, trabalhando em laboratrios distintos e em amostras de material idntico, com aexecuo correta e normal deste mtodo, pode exceder os valores da Tabela 5, somente em um casoem vinte.

Tabela 5 - Critrios para preciso de reprodutibilidade

Condio do ensaio Desvio padro () ou coeficientede variao (CV) ou (CV%)

Faixa aceitvel deresultados de dois ensaios

Reprodutibilidade

- temperatura de 25C epenetrao abaixo de 50unidades

- temperatura de 25C epenetrao de 50 ou acima,porcentagem da mdia

1,4

2,8

4

8