Ensaio Marshall: estabilidade, fluência, Vv, VAM e RBV pela DNIT 447/2024-ME

O ensaio Marshall é o ensaio de laboratório usado para definir o teor de ligante de misturas asfálticas e medir sua estabilidade e fluência: um corpo de prova cilíndrico de 101,6 mm de diâmetro e 63,5 mm de espessura, aquecido a 60 °C, é comprimido na direção do diâmetro a (50 ± 5) mm/min até romper. A carga máxima, corrigida pela espessura, é a estabilidade Marshall (em kgf ou kN); a deformação até essa carga é a fluência (em mm). No Brasil, o ensaio segue a DNIT 447/2024-ME, que cancelou e substituiu a DNER-ME 043/95. Repetido em cinco teores de ligante e combinado com o cálculo do volume de vazios (Vv), dos vazios do agregado mineral (VAM) e da relação betume/vazios (RBV), ele forma a dosagem Marshall (ou método Marshall), que define o teor de projeto de ligante, o "teor ótimo", do concreto asfáltico.

A dosagem Marshall define o teor de projeto de ligante: moldam-se três corpos de prova em cada um de cinco teores e escolhe-se o teor que atende, ao mesmo tempo, Vv de 3 % a 5 % e RBV de 65 % a 75 % (DNIT 031/2024-ES). É daí que vem a importância do ensaio para a obra. Com teor abaixo do certo, a mistura fica seca, permeável e sujeita a desagregar; acima, ela deforma nas trilhas de roda nos dias quentes.

Em resumo:

• Norma vigente: DNIT 447/2024-ME, aprovada em 06/02/2024 e corrigida em 22/05/2025. A preparação dos corpos de prova segue a DNIT 178/2018-PRO.
• Corpo de prova: 101,6 mm de diâmetro e (63,5 ± 2,5) mm de espessura, compactado com 50 ou 75 golpes por face.
• Condicionamento: 30 a 40 min em banho-maria ou 120 a 130 min em estufa, a (60 ± 1) °C.
• Ruptura: (50 ± 5) mm/min, com no máximo 30 s entre a saída do banho e o fim do ensaio.
• Requisito do concreto asfáltico (DNIT 031/2024-ES): estabilidade de pelo menos 500 kgf com 75 golpes, Vv de 3 % a 5 % e RBV de 65 % a 75 %.

O esquema abaixo mostra as duas partes do ensaio: à esquerda, o corpo de prova deitado no molde de compressão, entre o prato que sobe e o pórtico que reage; à direita, a curva registrada, em que o pico é a estabilidade e a projeção da reta tangente até o pico é a fluência.

O que é o ensaio Marshall e a dosagem Marshall

O ensaio Marshall é um ensaio de laboratório em misturas asfálticas, a combinação de agregados minerais (brita, areia e fíler) com um ligante asfáltico. No concreto asfáltico usinado a quente, o CBUQ das obras, o ligante é o cimento asfáltico de petróleo (CAP): um material semissólido à temperatura ambiente, obtido no refino do petróleo, que precisa ser aquecido para envolver os agregados. Em análise elementar, os asfaltos têm de 82 % a 88 % de carbono, de 8 % a 11 % de hidrogênio, até 6 % de enxofre, até 1,5 % de oxigênio e até 1 % de nitrogênio (Bernucci et al., Pavimentação asfáltica). Nas misturas a frio, o ligante é uma emulsão asfáltica, que dispensa o aquecimento.

O método nasceu com Bruce G. Marshall, no Departamento de Rodovias do Mississippi, em 1939, e foi refinado pelo Corpo de Engenheiros do Exército dos Estados Unidos a partir de 1943. A ideia é medir, num corpo de prova pequeno e aquecido, como a mistura resiste a escoar sob carga. A DNIT 447/2024-ME define as duas grandezas do ensaio:

• Estabilidade Marshall: a resistência à compressão radial máxima do corpo de prova, em kgf (ou N). Indica quanta carga a mistura suporta antes de romper, numa temperatura alta, a 60 °C, em que o asfalto já amolece, como num dia quente de verão.
• Fluência Marshall: a deformação total do corpo de prova desde a carga inicial nula até a carga máxima, em milímetros. Indica se a mistura é rígida ou deformável.

A palavra "Marshall" designa duas coisas diferentes, e convém separá-las. O ensaio Marshall é a ruptura de um corpo de prova, que dá estabilidade e fluência. A dosagem Marshall é o projeto da mistura: moldam-se corpos de prova com cinco teores de ligante, mede-se em cada um a densidade, calculam-se os vazios e rompem-se todos. O teor de projeto sai do conjunto desses resultados. É o mesmo princípio de ensaio que o ensaio CBR aplica aos solos, numa prensa de ensaio de compressão, mas o CBR mede a capacidade de suporte de solos e bases, e o Marshall avalia o revestimento asfáltico. Os dois ensaios fazem parte do dia a dia do laboratório de pavimentação e da engenharia civil rodoviária.

Normas do ensaio Marshall em 2026

A norma do ensaio Marshall no Brasil é a DNIT 447/2024-ME, que em 2024 substituiu a DNER-ME 043/95; boa parte do material que circula ainda cita a antiga. A DNIT 447/2024-ME foi aprovada pela Diretoria Colegiada do DNIT em 06/02/2024, teve versão corrigida em 22/05/2025 e, no prefácio, declara que cancela e substitui a DNER-ME 043/95. Ela vale para misturas asfálticas com agregado de tamanho máximo de 25,4 mm e remete a duas normas que completam o procedimento: a DNIT 178/2018-PRO, para preparar os corpos de prova, e a DNIT 428/2022-ME, para medir a densidade aparente.

A versão corrigida de 22/05/2025 incorporou a Errata 1, que mudou duas coisas. A fluência passou a ser expressa em milímetros, e não mais em décimos de milímetro ou centésimos de polegada, como na DNER-ME 043/95. E o eixo horizontal da curva do Anexo B passou a se chamar deslocamento, e não deformação. Relatório que traz a fluência em 0,1 mm segue a norma antiga.

As misturas a frio têm norma própria, a DNER-ME 107/94, que continua na coletânea do DNIT. Ela usa emulsão asfáltica catiônica, aceita agregado de até 38,1 mm e rompe o corpo de prova a 40 °C, depois de 2 h em estufa. Na ABNT, a NBR 15785, sobre a aparelhagem Marshall para preparar corpos de prova, consta no catálogo como cancelada em janeiro de 2019, sem norma substituta. A tabela reúne as normas que entram na dosagem Marshall, com a situação conferida em 01/10/2026 na coletânea de normas do DNIT (gov.br), no catálogo Target/ABNT e na loja da ASTM:

Norma	Assunto	Situação
DNIT 447/2024-ME	estabilidade e fluência Marshall de misturas asfálticas	vigente (versão corrigida em 22/05/2025)
DNER-ME 043/95	ensaio Marshall de misturas a quente	cancelada, substituída pela DNIT 447/2024-ME
DNER-ME 107/94	ensaio Marshall de mistura a frio com emulsão	vigente na coletânea do DNIT
DNIT 178/2018-PRO	preparação de corpos de prova (giratório Superpave ou Marshall)	vigente
DNIT 428/2022-ME	densidade aparente do corpo de prova (Gmb)	vigente
DNIT 427/2020-ME	densidade máxima medida, método Rice (Gmm)	vigente
DNIT 449/2024-PRO	cálculo dos parâmetros volumétricos (Vv, VAM, RBV, F/A)	vigente (versão corrigida em 18/04/2024)
DNIT 031/2024-ES	concreto asfáltico: requisitos de projeto e de controle	vigente (substituiu a 031/2006-ES; versão corrigida em 27/11/2025)
ABNT NBR 15785	aparelhagem Marshall para preparação de corpos de prova	cancelada em 01/2019, sem substituta
ASTM D6927	estabilidade e fluência Marshall	D6927-22, ativa
ASTM D6926	preparação dos corpos de prova com aparelhagem Marshall	D6926-20, ativa

A ASTM D6927-22 está na bibliografia da DNIT 447/2024-ME e trata do mesmo ensaio, para corpos de prova de 4 polegadas (101,6 mm) e agregado de até 1 polegada. A ASTM D6926-20 cobre a moldagem: 101,6 mm de diâmetro por 63,5 mm de altura nominal. Os números de uma e de outra são próximos, mas não idênticos: a velocidade americana é de 2 polegadas por minuto (50,8 mm/min) e a brasileira, (50 ± 5) mm/min. Um relatório para obra do DNIT cita a norma do DNIT.

Boa parte do material que circula, inclusive apostilas e planilhas, ainda usa os valores antigos da DNER-ME 043/95 e da DNIT 031/2006-ES. A tabela mostra o que mudou no ensaio e na especificação do concreto asfáltico:

Item	Antes	Agora
Norma do ensaio	DNER-ME 043/95	DNIT 447/2024-ME
Tolerância de espessura do CP	(63,5 ± 1,3) mm	(63,5 ± 2,5) mm; fora disso, o moldado em laboratório é descartado
Unidade da fluência	décimos de milímetro ou centésimos de polegada	milímetro (Errata 1 da 447)
Medição de carga e deformação	anel dinamométrico e relógio comparador	Método A (anel e relógio) ou Método B (célula de carga e LVDT)
Especificação do concreto asfáltico	DNIT 031/2006-ES	DNIT 031/2024-ES
Volume de vazios	3 % a 5 % na camada de rolamento; 4 % a 6 % na de ligação (binder)	3 % a 5 %
Relação betume/vazios	75 % a 82 % na camada de rolamento; 65 % a 72 % na de ligação	65 % a 75 %
VAM mínimo	fixo pelo tamanho máximo: 14 %, 15 %, 16 % e 18 % para 1", 3/4", 1/2" e 3/8"	função do TNM e do Vv (Tabela 5 da 031/2024-ES)
Proporção fíler/asfalto	não constava	0,6 a 1,6
Estabilidade mínima	500 kgf, com 75 golpes	500 kgf, com 75 golpes (sem mudança)

Ensaios de caracterização do asfalto e onde entra o Marshall

Os ensaios de caracterização do asfalto se dividem em dois grupos: os do ligante, que classificam o CAP antes da dosagem, e os da mistura compactada, que incluem o Marshall. O ligante chega ao laboratório já classificado pela penetração: a profundidade, em décimos de milímetro, que uma agulha de 100 g penetra em 5 s a 25 °C. Pela Resolução ANP nº 897/2022, o CAP 50/70 tem penetração de 50 a 70 (0,1 mm) e o CAP 30/45, de 30 a 45: este é mais duro, amolece a uma temperatura mais alta e resulta em mistura mais rígida para o mesmo teor. A dosagem Marshall é feita com o CAP que vai para a obra, porque a troca de classe muda a viscosidade, as temperaturas de mistura e compactação e o próprio teor de projeto.

A tabela reúne os ensaios mais pedidos em cada grupo, com as normas do DNIT conferidas em 01/10/2026 na lista de normas do IPR:

Ensaio	O que mede	Norma
Penetração (ligante)	consistência do CAP a 25 °C; define a classe	DNIT 155/2010-ME
Ponto de amolecimento (ligante)	temperatura em que o CAP amolece, método do anel e bola	DNIT 131/2010-ME
Viscosidade rotacional (ligante)	viscosidade Brookfield; dá as temperaturas de mistura e compactação	ABNT NBR 15184
Recuperação elástica (ligante modificado)	retorno elástico no ductilômetro	DNIT 130/2010-ME
Densidade máxima medida, Rice (mistura)	Gmm da mistura solta	DNIT 427/2020-ME
Estabilidade e fluência Marshall (mistura)	carga máxima e deformação a 60 °C	DNIT 447/2024-ME
Resistência à tração por compressão diametral (mistura)	tração indireta a 25 °C	DNIT 136/2018-ME
Módulo de resiliência (mistura)	rigidez sob carga repetida	DNIT 135/2018-ME

Equipamentos e corpo de prova

A aparelhagem do ensaio Marshall se divide em duas famílias: a de moldagem, que produz o corpo de prova, e a de ruptura, que o carrega até romper. A moldagem segue a DNIT 178/2018-PRO:

• Molde de compactação: cilindro de aço de 4 polegadas, com diâmetro interno de 101,6 mm (de 101,5 a 101,7 mm no desenho da antiga DNER-ME 043/95), colarinho e placa de base. A faixa de 99,90 a 100,00 mm que aparece na DNIT 178/2018-PRO é a do molde de 100 mm do compactador giratório, não a do Marshall.
• Soquete: massa de 4.540 ± 1 g em queda livre de 457,2 ± 1,5 mm, manual ou mecânico. Os golpes são aplicados a 64 ± 4 por minuto; na compactação manual, o operador mantém esse ritmo e a haste do soquete o mais perpendicular possível à placa de base.
• Pedestal de compactação: bloco de madeira dura de 200 × 200 mm, com cerca de 450 mm de altura, coberto por placa de aço e fixado numa base de concreto, para que a energia de cada golpe seja sempre a mesma.

A ruptura usa os itens que a DNIT 447/2024-ME lista na seção 4:

• Prensa eletromecânica, hidráulica ou manual, capaz de aplicar até 4 tf (39,2 kN) com erro inferior a 2,5 kgf, com o prato subindo a (50 ± 5) mm/min contra um pórtico de reação.
• Molde de compressão: dois anéis em forma de meia-lua, superior e inferior, que abraçam o corpo de prova deitado, e uma placa base com barras-guia.
• Medição da carga e da deformação por um de dois métodos. No Método A, um anel dinamométrico de pelo menos 2 tf (20 kN), sensível a 5 kgf, com relógio comparador, e um medidor de fluência com sensibilidade de 0,25 mm ou melhor. No Método B, uma célula de carga de pelo menos 2 tf, também sensível a 5 kgf, e um LVDT, ligados a um aquisitor que registra a curva em tempo real.
• Banho-maria para 15 corpos de prova, com prateleira perfurada 50 mm acima do fundo e água pelo menos 3 cm acima dos corpos de prova, ou estufa que mantenha a temperatura com ± 1 °C.
• Paquímetro com resolução de 0,1 mm e termômetro graduado em 0,1 °C ou 0,2 °C.

A norma diz que os dois métodos só diferem na forma de obter a estabilidade e a deformação: o A é o tradicional, com leitura manual; o B é o automatizado. No Método A, o relógio do anel não lê carga, e sim a deformação do anel: a leitura é multiplicada pela constante de aferição do anel, que vem do certificado de calibração, para virar kgf. O procedimento de auditoria de obras do IBRAOP (PROC-IBR-ROD 104/2021) chama atenção justamente para esse passo, e prefere prensa automatizada, que controla a velocidade e registra carga e deformação sem conversão manual. A vantagem prática do B aparece também quando o pico da curva não é bem definido, caso em que a norma manda deslocar a reta tangente em 1,5 mm. Com anel e relógio, isso exige dois operadores anotando pontos para desenhar a curva; com célula e LVDT, a curva já sai registrada.

Como é feito o ensaio Marshall: passo a passo

O ensaio Marshall é feito em nove etapas, da escolha dos teores de ligante ao cálculo dos vazios, e junta a preparação da DNIT 178/2018-PRO, a densidade da DNIT 428/2022-ME e a ruptura da DNIT 447/2024-ME:

1. Definir os teores de ligante. Parte-se de um teor inicial estimado e acrescentam-se 0,5 % e 1,0 % acima e abaixo dele: cinco teores. Em cada teor, pelo menos três corpos de prova.
2. Aquecer e misturar. As temperaturas saem da viscosidade do ligante: (0,17 ± 0,02) Pa·s para misturar e (0,28 ± 0,03) Pa·s para compactar. O agregado é aquecido no máximo 10 °C acima da temperatura de mistura. Para um corpo de prova de 100 mm por 60 mm, cerca de 1.200 g de mistura. Pela DNIT 178/2018-PRO, a mistura solta fica 2 h na estufa, na temperatura de compactação, antes de ir ao molde: é o condicionamento de curto prazo, que simula o envelhecimento na usina e no transporte. Os critérios do Marshall original foram fixados sem esse condicionamento; para corpos de prova destinados a ensaios mecânicos, ele é obrigatório.
3. Compactar. A mistura vai ao molde e recebe 50 ou 75 golpes do soquete, conforme o tipo de mistura e o tráfego; o molde é invertido e a outra face recebe o mesmo número de golpes. A DNIT 031/2024-ES fixa a estabilidade mínima para 75 golpes.
4. Resfriar e medir. O corpo de prova esfria por no mínimo 12 h sobre superfície lisa. A espessura é a média de quatro leituras com paquímetro, em posições diametralmente opostas, e tem de ficar em (63,5 ± 2,5) mm.
5. Pesar para a densidade. Pela DNIT 428/2022-ME, o corpo de prova é pesado seco (A), submerso em água a (25 ± 1) °C (B) e saturado com a superfície seca (C), e G_mb = A / (C − B). Os três corpos de prova de cada teor não podem se afastar da média em mais de ± 0,020.
6. Condicionar a 60 °C. De 30 a 40 min em banho-maria ou de 120 a 130 min em estufa, a (60 ± 1) °C. Os anéis do molde de compressão ficam entre 20 °C e 40 °C, com as barras-guia limpas e lubrificadas.
7. Romper. O corpo de prova vai ao molde de compressão, deitado, e o prato sobe a (50 ± 5) mm/min até a carga começar a cair. Entre a saída do banho e o fim do ensaio passam no máximo 30 s, e todo o ensaio termina em até 24 h após a compactação.
8. Ler e corrigir. A carga máxima é a estabilidade lida (no anel dinamométrico, a leitura do relógio vezes a constante do anel), corrigida pela espessura; a fluência sai da curva. O relatório traz, para cada grupo de três corpos de prova, os valores individuais e a média da densidade, da fluência e da estabilidade, esta corrigida e não corrigida, arredondada ao kgf inteiro e com a indicação de como foi lida (no pico ou pela tangente deslocada). Registra também a temperatura do ensaio, com precisão de 0,2 °C, e a origem do corpo de prova: mistura de laboratório, de usina ou extraído da pista.
9. Calcular a volumetria. Com a densidade máxima medida pelo ensaio Rice (DNIT 427/2020-ME), calculam-se Vv, VAM e RBV de cada teor, traçam-se as curvas e escolhe-se o teor de projeto.

O limite de 30 s entre o banho e o fim do ensaio não é detalhe. O asfalto endurece rapidamente quando esfria, e um corpo de prova que perde alguns graus antes da ruptura dá estabilidade maior do que a real, o que favorece a mistura no papel.

Cálculo da estabilidade e da fluência

A estabilidade Marshall corrigida é a carga máxima lida multiplicada por um fator que leva o resultado à espessura de referência de 63,5 mm. A carga máxima lida, E, depende da espessura do corpo de prova: um corpo de prova mais alto tem mais material resistindo e rompe com carga maior. Para comparar resultados, a DNIT 447/2024-ME converte todos para a espessura de referência, 63,5 mm, pela equação E′ = f × E, em que E′ é a estabilidade corrigida (kgf) e f é o fator de correção da Tabela A1 do Anexo A da norma. O fator vale 1,00 em 63,5 mm, é maior que 1 em corpos de prova mais baixos e menor que 1 nos mais altos.

A correção tem limite. O corpo de prova moldado em laboratório só é corrigido se a espessura estiver entre 61,0 e 66,0 mm; fora disso, ele é descartado, e o laboratório molda outro. A tabela inteira, de 50,8 a 76,2 mm, serve aos corpos de prova extraídos da pista, que variam mais, e a norma pede cautela com os resultados que recebem correções grandes. O gráfico abaixo traça todos os pontos da Tabela A1, com a faixa aceita destacada e os dois casos do exemplo resolvido mais adiante:

Dentro da faixa aceita, os valores da tabela são estes:

Espessura (mm)	f	Espessura (mm)	f
61,1	1,06	63,5	1,00
61,4	1,05	63,9	0,99
61,9	1,04	64,3	0,98
62,3	1,03	64,7	0,97
62,7	1,02	65,1	0,96
63,1	1,01	65,6	0,95

A fluência não é simplesmente o deslocamento lido no pico, porque o início da curva tem um trecho de acomodação do corpo de prova no molde. A DNIT 447/2024-ME manda traçar a reta tangente à porção retilínea da curva carga × deslocamento e medir a projeção horizontal entre o ponto em que essa reta corta o eixo dos deslocamentos e o pico. No esquema do início do artigo, a tangente corta o eixo em 0,4 mm, o pico está em 3,6 mm, e a fluência vale 3,2 mm. Quando a curva não tem pico definido, a norma desloca a tangente lateralmente em 1,5 mm para localizar o ponto de leitura (Anexo B). Desde a Errata 1, a norma chama o eixo horizontal dessa curva de deslocamento e expressa a fluência em milímetros, e não mais em décimos de milímetro. Essa fluência do Marshall, lida em segundos de ensaio, não deve ser confundida com a fluência por carga mantida dos materiais, tratada no artigo sobre o ensaio de fluência.

Para converter unidades: 1 kgf = 9,80665 N. Os 500 kgf de estabilidade mínima da DNIT 031/2024-ES correspondem a 4,90 kN. A ASTM registra a fluência em unidades de 0,01 polegada (0,25 mm); 8 a 16 unidades, a faixa do Asphalt Institute para tráfego pesado, equivalem a 2,0 a 4,0 mm.

Parâmetros volumétricos: Gmb, Gmm, Vv, VAM e RBV

Os parâmetros volumétricos da dosagem Marshall, Vv, VAM e RBV, dizem como o volume do corpo de prova compactado se divide entre agregado, ligante e ar. A estabilidade, sozinha, não decide a dosagem. O que decide é como o volume do corpo de prova se divide entre agregado, ligante e ar, e a DNIT 449/2024-PRO padroniza esse cálculo para as dosagens Marshall e Superpave. Tudo parte de duas densidades medidas:

• G_mb, densidade relativa aparente da mistura compactada: a massa do corpo de prova dividida pela massa de igual volume de água, pela DNIT 428/2022-ME.
• G_mm, densidade relativa máxima medida da mistura solta, sem nenhum vazio de ar, pelo ensaio Rice da DNIT 427/2020-ME: a mistura é desagregada e submetida a vácuo para expulsar o ar. A norma registra que a G_mm substitui a densidade máxima teórica (DMT), antes calculada pela média ponderada dos componentes, e é igual ou menor que ela, conforme a absorção dos agregados.

Com elas e com a densidade aparente da mistura de agregados (G_sb), calculam-se os três parâmetros da dosagem:

• Volume de vazios (Vv): o ar que sobra entre as partículas recobertas de ligante. Vv = 100 × (1 − G_mb / G_mm).
• Vazios do agregado mineral (VAM): todo o espaço entre os grãos do agregado, ocupado por ar e por ligante efetivo. VAM = 100 − (P_s × G_mb / G_sb), em que P_s é a porcentagem de agregado na mistura (100 − P_b, sendo P_b o teor de ligante).
• Relação betume/vazios (RBV): a fração do VAM preenchida pelo ligante. RBV = 100 × (VAM − Vv) / VAM.

O esquema abaixo mostra essa divisão no corpo de prova do exemplo resolvido, com as três contas feitas: o ar ocupa 4,07 % do volume, o ligante efetivo 11,77 %, e os dois juntos formam o VAM de 15,84 %.

A DNIT 449/2024-PRO também calcula o ligante absorvido pelos poros do agregado, o ligante efetivo que sobra para recobrir os grãos e a proporção fíler/asfalto (F/A), a razão entre o material passante na peneira de 0,075 mm e o ligante efetivo. A tabela resume as grandezas e as normas de cada uma:

Grandeza	Fórmula	Norma
Densidade aparente do CP	Gmb = A / (C − B)	DNIT 428/2022-ME
Densidade máxima medida	Gmm, ensaio Rice	DNIT 427/2020-ME
Volume de vazios	Vv = 100 × (1 − Gmb/Gmm)	DNIT 449/2024-PRO
Vazios do agregado mineral	VAM = 100 − Ps·Gmb/Gsb	DNIT 449/2024-PRO
Relação betume/vazios	RBV = 100 × (VAM − Vv)/VAM	DNIT 449/2024-PRO
Estabilidade corrigida	E′ = f × E	DNIT 447/2024-ME

Os gráficos da dosagem Marshall e a escolha do teor de projeto

Os gráficos da dosagem Marshall são as curvas de cada grandeza do ensaio contra o teor de ligante, e é deles que sai o teor de projeto. Na dosagem, cada grandeza é traçada um ponto por teor, com a média dos três corpos de prova. As seis curvas têm formas típicas, e cada forma tem uma explicação física. Os gráficos abaixo são os da dosagem do exemplo resolvido, mais adiante, de 4,5 % a 6,5 % de ligante, com a linha tracejada no teor de projeto de 5,5 %. Eles servem para reconhecer essas formas:

O que cada curva mostra:

• Densidade aparente (G_mb): sobe enquanto o ligante lubrifica os grãos e ajuda a compactação, passa por um máximo e cai quando o excesso de ligante, mais leve que o agregado, começa a afastar os grãos. Fica sempre abaixo da densidade máxima: se passar dela, o volume de vazios sairia negativo, e o erro está na pesagem ou no cálculo.
• Densidade máxima (G_mm): cai sempre, porque cada ponto percentual a mais de ligante troca agregado, mais denso, por asfalto, menos denso.
• Volume de vazios: cai sempre, porque o ligante vai ocupando o espaço do ar. É a curva usada para localizar o teor de projeto.
• VAM: forma de U raso, com o mínimo perto do teor ótimo ou um pouco abaixo dele, como aqui. Depois do mínimo, o ligante em excesso afasta os grãos e o VAM volta a crescer.
• RBV: sobe sempre, de mistura seca para mistura saturada de ligante.
• Estabilidade: em geral passa por um máximo. Na dosagem também se traça a fluência contra o teor; ela tende a crescer com o teor de ligante e é lida junto com a estabilidade.

A regra de escolha mais usada é a do Asphalt Institute, citada na bibliografia da DNIT 447/2024-ME: o teor de projeto, chamado também de teor ótimo de asfalto, é o que dá o volume de vazios no meio da faixa especificada, em geral 4 %, e depois se confere se os demais parâmetros também atendem. A DNIT 031/2024-ES, que substituiu a 031/2006-ES, fixa os requisitos de projeto do concreto asfáltico e uma tolerância de ± 0,3 % sobre o teor de projeto na usina. A tabela traz os requisitos ligados à dosagem Marshall:

Parâmetro	Norma do ensaio	Requisito (DNIT 031/2024-ES)
Volume de vazios	DNIT 449/2024-PRO	3 % a 5 %
Relação betume/vazios	DNIT 449/2024-PRO	65 % a 75 %
VAM	DNIT 449/2024-PRO	mínimo da Tabela 5, função do TNM e do Vv
Proporção fíler/asfalto	DNIT 449/2024-PRO	0,6 a 1,6
Estabilidade (75 golpes)	DNIT 447/2024-ME	≥ 500 kgf
Resistência à tração	DNIT 136/2018-ME	≥ 0,65 MPa
Dano por umidade induzida	DNIT 180/2018-ME	razão ≥ 0,70

O VAM mínimo deixou de ser um número fixo por tamanho de agregado: na 031/2024-ES, ele depende do tamanho nominal máximo (TNM) e do volume de vazios, com interpolação entre 3 %, 4 % e 5 %. Para TNM de 19,0 mm, por exemplo, o mínimo é de 12 % com Vv de 3 %, 13 % com 4 % e 14 % com 5 %. A fluência não tem limite na 031/2024-ES; como referência, o Asphalt Institute aceita de 2,0 a 4,0 mm em tráfego pesado.

Método das quatro interseções (Vv × RBV)

Outro critério muito usado no Brasil, descrito em Bernucci et al. (Pavimentação asfáltica), cruza as curvas de Vv e de RBV com os limites da especificação. Cada curva corta os dois limites da sua faixa, o que dá quatro teores. Com os dados do exemplo resolvido, mais adiante, interpolando entre os pontos medidos:

• RBV = 65 % em 4,84 % de ligante;
• Vv = 5 % em 5,06 %;
• RBV = 75 % em 5,56 %;
• Vv = 3 % em 6,14 %.

Os dois teores centrais, 5,06 % e 5,56 %, limitam a faixa que atende aos dois parâmetros ao mesmo tempo, e o teor de projeto é a média deles: 5,31 %, cerca de 5,3 %. Pelo critério do Vv de 4 %, o mesmo exemplo dá 5,54 %. A diferença, de 0,2 ponto, fica dentro da tolerância de ± 0,3 % da usina, mas o projeto deve declarar o critério usado. Atenção às fontes antigas: com o RBV de 75 % a 82 % da 031/2006-ES, as interseções mudam e o teor sobe.

Exemplo resolvido de dosagem Marshall

Os dados abaixo são ilustrativos, montados para o cálculo fechar, e seguem as regras da DNIT 447/2024-ME. A mistura é um concreto asfáltico com TNM de 19,0 mm, densidade aparente da mistura de agregados G_sb = 2,650, compactada com 75 golpes por face. O teor inicial estimado é 5,5 %, então os cinco teores são 4,5 %, 5,0 %, 5,5 %, 6,0 % e 6,5 %.

1. Densidade e vazios de um corpo de prova com 5,5 % de ligante

Pesagens pela DNIT 428/2022-ME: seco ao ar A = 1.200,0 g, submerso B = 695,0 g, saturado com a superfície seca C = 1.203,5 g. O ensaio Rice do mesmo teor deu G_mm = 2,460.

1. Absorção de água: 100 × (1.203,5 − 1.200,0) / (1.203,5 − 695,0) = 100 × 3,5 / 508,5 = 0,69 %. Como fica abaixo de 2 %, vale o cálculo direto.
2. G_mb = 1.200,0 / 508,5 = 2,360.
3. Vv = 100 × (1 − 2,360 / 2,460) = 100 × 0,0407 = 4,07 %.
4. P_s = 100 − 5,5 = 94,5 %. VAM = 100 − 94,5 × 2,360 / 2,650 = 100 − 84,16 = 15,84 %.
5. RBV = 100 × (15,84 − 4,07) / 15,84 = 100 × 11,77 / 15,84 = 74,3 %.

Conferência com a DNIT 031/2024-ES: Vv de 4,07 % está entre 3 % e 5 %; RBV de 74,3 % está entre 65 % e 75 %; o VAM mínimo para TNM de 19,0 mm, interpolado entre 13 % (Vv de 4 %) e 14 % (Vv de 5 %), é 13 + 0,07 = 13,07 %, e os 15,84 % passam.

2. Estabilidade corrigida

O mesmo corpo de prova teve as quatro leituras de espessura de 65,0, 65,3, 64,9 e 65,2 mm: média de 65,1 mm, dentro da faixa de 61,0 a 66,0 mm. A carga máxima lida foi E = 1.000 kgf. Pela Tabela A1, f = 0,96 para 65,1 mm:

1. E′ = 0,96 × 1.000 = 960 kgf.
2. Em kN: 960 × 9,80665 = 9.414 N = 9,41 kN.
3. Os 960 kgf passam com folga do mínimo de 500 kgf.

Outro corpo de prova do mesmo grupo saiu com 60,0 mm de espessura média. A tabela tem um fator para essa espessura (1,10), mas ele não se aplica: 60,0 mm está fora de (63,5 ± 2,5) mm, e o corpo de prova moldado em laboratório é descartado, sem correção.

3. Fluência

Na curva desse corpo de prova, a reta tangente ao trecho retilíneo corta o eixo dos deslocamentos em 0,4 mm, e o pico está em 3,6 mm. Fluência = 3,6 − 0,4 = 3,2 mm, dentro dos 2,0 a 4,0 mm de referência. Lida direto no pico, sem descontar a acomodação, ela sairia 3,6 mm, 12 % maior.

4. Escolha do teor de projeto

Repetindo o cálculo nos cinco teores, com a média de três corpos de prova em cada um, a dosagem chegou a estes resultados:

Teor (%)	Vv (%)	RBV (%)	Estabilidade (kgf)
4,5	6,29	59,9	820
5,0	5,12	67,3	905
5,5	4,07	74,3	960
6,0	3,19	80,2	930
6,5	2,52	84,9	850

1. O Vv de 4 % fica entre 5,5 % (4,07) e 6,0 % (3,19). Por interpolação linear: 5,5 + 0,5 × (4,07 − 4,00) / (4,07 − 3,19) = 5,5 + 0,5 × 0,080 = 5,54 %, arredondado para 5,5 %.
2. RBV em 5,5 %: 74,3 %, dentro de 65 % a 75 %. Em 6,0 % o RBV já seria 80,2 %, fora da faixa: a mistura estaria rica em ligante.
3. Em 4,5 % e 5,0 %, o Vv passa de 5 %: a mistura estaria seca e permeável.
4. A estabilidade passa de 500 kgf em todos os teores, e o máximo (960 kgf) coincide com o teor escolhido, o que nem sempre acontece. A fluência de 3,2 mm fecha a conferência.
5. Pelo método das quatro interseções, os mesmos dados dão 5,31 %, a média de 5,06 % (Vv = 5 %) e 5,56 % (RBV = 75 %). Os dois critérios ficam a 0,2 ponto um do outro, dentro da tolerância de ± 0,3 %.

Teor de projeto: 5,5 %, com tolerância de ± 0,3 % na produção. Repare que só os teores de 5,1 % a cerca de 5,6 % atendem ao mesmo tempo Vv e RBV: a janela útil é estreita, e é por isso que a dosagem pede cinco teores e não dois ou três.

Planilha da dosagem Marshall

A planilha da dosagem tem uma linha por corpo de prova e uma linha de média por teor, com as colunas na ordem em que os valores são calculados. A tabela lista essas colunas, de cima para baixo, preenchidas com o corpo de prova de 5,5 % do exemplo:

Coluna	Como se obtém	CP de 5,5 % do exemplo
Teor de ligante (%)	definido na dosagem	5,5
Massa seca ao ar, A (g)	pesagem (DNIT 428/2022-ME)	1.200,0
Massa submersa, B (g)	pesagem em água a (25 ± 1) °C	695,0
Massa saturada com superfície seca, C (g)	pesagem	1.203,5
Gmb	A / (C − B)	2,360
Gmm	ensaio Rice (DNIT 427/2020-ME)	2,460
Vv (%)	100 × (1 − Gmb/Gmm)	4,07
VAM (%)	100 − Ps·Gmb/Gsb	15,84
RBV (%)	100 × (VAM − Vv)/VAM	74,3
Espessura média (mm)	média de 4 leituras	65,1
Fator f	Tabela A1 da DNIT 447/2024-ME	0,96
Estabilidade lida, E (kgf)	pico da curva	1.000
Estabilidade corrigida, E′ (kgf)	f × E	960
Fluência (mm)	projeção da tangente até o pico	3,2

Os três corpos de prova de cada teor entram em linhas próprias, e a média do grupo é o ponto do gráfico. Antes de calcular a média, confira se cada G_mb está a ± 0,020 da média do grupo e se a espessura está entre 61,0 e 66,0 mm.

Controle de obra: grau de compactação e quantidade de CBUQ

O teor de projeto sai do laboratório, mas o revestimento é aceito na pista. A DNIT 031/2024-ES controla a camada pronta pelo grau de compactação (GC), a razão entre a densidade aparente da camada e a da dosagem: GC = G_mb de campo / G_mb da dosagem × 100. O GC aceito vai de 97 % a 100 %, com controle estatístico bilateral e pelo menos uma determinação a cada 100 m, feita depois do resfriamento completo da camada. O G_mb de campo vem de um densímetro não nuclear (DNIT 431/2020-ME) ou de um corpo de prova extraído com sonda rotativa (ASTM D5361) e pesado pela DNIT 428/2022-ME.

Com o G_mb de 2,360 do exemplo resolvido, três extrações ilustrativas mostram como o critério funciona:

1. G_mb de 2,315: GC = 2,315 / 2,360 × 100 = 98,1 %, atende.
2. G_mb de 2,280: GC = 96,6 %, não atende; a camada ficou com vazios demais e tende a ser permeável.
3. G_mb de 2,372: GC = 100,5 %, também fora; a camada ficou mais densa que o projeto, o que pode indicar teor de ligante alto ou compactação excessiva.

A mesma especificação admite variação de ± 5 % na espessura, conferida a cada 100 m, e de ± 5 °C sobre a temperatura de projeto no espalhamento, evitando temperaturas inferiores a 145 °C.

A densidade aparente também responde à pergunta de orçamento. Um metro cúbico de CBUQ compactado pesa G_mb vezes a massa específica da água: com G_mb de 2,360 e água a 25 °C, cerca de 2,35 t. A quantidade de massa de um trecho é a área vezes a espessura compactada vezes esse peso. Um trecho de 1.000 m por 7,0 m com 5 cm tem 350 m³, cerca de 824 t; com os ± 5 % de espessura, a quantidade fica entre 782 t e 865 t. Os números são ilustrativos: o orçamento da obra usa o G_mb da dosagem aprovada.

Como interpretar o ensaio Marshall

Estabilidade e fluência só fazem sentido lidas juntas e ao lado da volumetria. As perguntas abaixo são as que aparecem na hora de ler um relatório.

Estabilidade alta é sempre bom sinal?

Não. Estabilidade alta com fluência baixa indica mistura rígida, que suporta bem a carga mas pode trincar sob a flexão repetida do tráfego. Pode vir de pouco ligante, de agregado muito anguloso ou de fíler em excesso. Por isso a estabilidade é um requisito de mínimo, não um objetivo a maximizar, e o teor de projeto sai do volume de vazios.

O que indica fluência alta?

Fluência alta, acima de 4 mm, com estabilidade baixa, é o retrato de uma mistura plástica, em geral com ligante em excesso ou vazios baixos. Em serviço, ela tende a afundar nas trilhas de roda nos dias quentes. Se aparece junto com RBV acima de 75 % e Vv abaixo de 3 %, o diagnóstico é teor alto.

E se o Vv estiver certo e o VAM abaixo do mínimo?

O agregado está denso demais e sobra pouco espaço para o ligante: a película que recobre os grãos fica fina, e a mistura perde durabilidade. A correção está na granulometria, não no teor de ligante. A DNIT 031/2024-ES recomenda o Método Bailey (DNIT 438-PRO) justamente para ajustar o esqueleto de agregados quando o VAM mínimo é difícil de atingir.

A estabilidade do campo bate com a do projeto?

Os corpos de prova extraídos da pista costumam ter espessura diferente de 63,5 mm e entram na correção com fatores maiores, que a norma manda usar com cautela. Além disso, a compactação do rolo não é a do soquete. A comparação útil no controle é a de corpos de prova moldados com mistura coletada na usina, que repetem as condições do projeto. É o que faz a auditoria de obras públicas: o PROC-IBR-ROD 104/2021 do IBRAOP molda preferencialmente com a massa coletada na obra, aceita o controle tecnológico da executora quando as médias não se afastam mais de ± 20 % das médias auditadas e lembra que um corpo de prova rompido no Marshall não serve para o ensaio de tração, porque os dois ensaios são destrutivos. O procedimento, de 2021, ainda cita a DNER-ME 043/95 e a DNIT 031/2006-ES; hoje as referências são a DNIT 447/2024-ME e a DNIT 031/2024-ES.

O que o ensaio Marshall não diz?

Ele não mede módulo, fadiga nem resistência à deformação permanente sob carga repetida, que são os dados de que o dimensionamento mecanístico precisa. Estabilidade e fluência são parâmetros empíricos, úteis para dosar e controlar, mas sem relação direta com a vida do pavimento. Esse limite é o assunto da seção sobre Superpave e MeDiNa.

Erros comuns no ensaio Marshall

Os erros comuns no ensaio Marshall se concentram em três pontos: norma desatualizada, corpo de prova fora das condições e leitura errada da curva. A lista abaixo traz os que mais distorcem o teor de projeto.

1. Citar a DNER-ME 043/95 como vigente. Ela foi cancelada pela DNIT 447/2024-ME. O mesmo vale para a ABNT NBR 15785, cancelada em 2019.
2. Corrigir corpo de prova fora da faixa. Moldado em laboratório com espessura fora de (63,5 ± 2,5) mm é descartado, não corrigido.
3. Usar a tolerância de altura da norma antiga. A DNER-ME 043/95 pedia (63,5 ± 1,3) mm; a DNIT 447/2024-ME aceita ± 2,5 mm. A DNER-ME 107/94, das misturas a frio, ainda vigente, mantém os ± 1,3 mm. Cada norma com a sua.
4. Demorar entre o banho e a ruptura. Mais de 30 s e o corpo de prova esfria, endurece e dá estabilidade maior do que a real.
5. Anotar a leitura do anel como carga. No Método A, o relógio mede a deformação do anel; sem multiplicar pela constante de aferição, a estabilidade sai em unidade errada.
6. Ler a fluência no pico, sem a tangente. O trecho de acomodação entra na leitura e infla a fluência.
7. Usar a DMT calculada no lugar da G_mm medida. Como a DMT é maior ou igual à G_mm, o Vv calculado com ela sai maior que o real e o teor de projeto, mais alto.
8. Usar os limites da 031/2006-ES num projeto pela 031/2024-ES. A faixa de RBV e a tabela de VAM mínimo mudaram, e entraram a proporção fíler/asfalto e o dano por umidade induzida.
9. Buscar a estabilidade máxima. O teor de projeto sai do Vv e da conferência dos demais parâmetros.
10. Expressar a estabilidade como tensão. Estabilidade é força, em kgf ou kN. "500 kgf/cm²" é erro de unidade.
11. Registrar a estabilidade em newtons com o número de kgf. 500 kgf são 4.903 N; o mínimo da DNIT 031/2024-ES escrito como "500 N" fica quase 10 vezes menor.
12. Registrar a fluência em décimos de milímetro. Desde a Errata 1 da DNIT 447/2024-ME, a unidade é o milímetro. Os 3,2 mm do exemplo não são "32".
13. Esquecer a idade do corpo de prova. O ensaio termina em até 24 h após a compactação, e o corpo de prova precisa de pelo menos 12 h de resfriamento antes.

Limitações do Marshall: Superpave, MeDiNa e ensaios mecânicos

O curso de misturas asfálticas do IPR/DNIT (2022) registra duas críticas ao método: a dispersão dos resultados, causada pelas condições do equipamento e da operação, e a pouca representatividade da compactação por impacto. Registra também que a estabilidade vem perdendo espaço para a resistência à tração e o módulo de resiliência. A dispersão está medida: em laboratórios do estado da Geórgia, nos Estados Unidos, o soquete mecânico deu vazios maiores e estabilidade e fluência menores que o manual na mesma mistura, e num programa interlaboratorial canadense as cabeças de ruptura variavam de 108 a 127 mm (Siddiqui, Trethewey e Anderson, Transportation Research Record 1171, 1988). É por isso que a norma pede três corpos de prova por teor e G_mb a ± 0,020 da média.

A principal limitação do ensaio Marshall é ser empírico: estabilidade e fluência não são propriedades que o dimensionamento do pavimento usa. A compactação também pesa. O soquete compacta por impacto, e o arranjo de grãos que ele produz não é o mesmo que o rolo e o tráfego produzem na pista. Por isso a DNIT 178/2018-PRO dá preferência ao compactador giratório Superpave, que forma um esqueleto pétreo mais próximo do obtido em campo, e deixa o Marshall como alternativa para alguns ensaios. Uma exceção prevista na própria norma: com asfalto-borracha, o equipamento Marshall é o mais indicado.

O dimensionamento também mudou. O MeDiNa, método mecanístico-empírico do DNIT, dimensiona o pavimento com propriedades mecânicas dos materiais: o módulo de resiliência, medido na compressão diametral de carga repetida pela DNIT 135/2018-ME, a fadiga pela DNIT 183/2018-ME e a resistência à deformação permanente pelo ensaio de Flow Number da DNIT 184/2018-ME. A DNIT 031/2024-ES lista esses ensaios na Tabela 4, mas só os exige quando o projeto de pavimentação os especifica, com os valores a atender. Já a resistência à tração por compressão diametral (DNIT 136/2018-ME, ≥ 0,65 MPa) e o dano por umidade induzida (DNIT 180/2018-ME, ≥ 0,70) são exigidos sempre.

Na prática, o Marshall continua sendo a ferramenta de dosagem e de controle de usina mais difundida no país, e a estabilidade de 500 kgf segue na especificação. O que mudou é que ele deixou de ser suficiente: o mesmo corpo de prova de 100 mm, compactado no giratório ou no Marshall, passa a alimentar também os ensaios mecânicos feitos em prensas dinâmicas, como a do ensaio triaxial de carga repetida.

Prensa CBR/Marshall Biopdi para o ensaio Marshall

A Biopdi fabrica a prensa CBR/Marshall em duas versões, manual e elétrica automática, e as duas fazem o ensaio CBR e o ensaio Marshall com dispositivos próprios; a automática faz também o ensaio de adensamento. Em termos da DNIT 447/2024-ME, a versão manual, com anel dinamométrico e relógio comparador, corresponde ao Método A. A versão automática tem célula de carga, LVDT e registro da curva, os instrumentos do Método B, e controla a velocidade de 0,001 a 50 mm/min, o que cobre os (50 ± 5) mm/min que a norma fixa para o ensaio Marshall. O painel abaixo mostra a versão automática, o papel de cada parte no ensaio e os acessórios:

A versão manual é acionada por alavanca, tem anel dinamométrico de 500 a 5.000 kgf e relógio comparador para o deslocamento, e pode ser atualizada para célula de carga e tela touchscreen. As fotos abaixo mostram as duas versões com o dispositivo Marshall montado: à esquerda a manual, à direita a elétrica automática.

Exercício: a prensa e a célula de carga bastam para o ensaio?

A DNIT 447/2024-ME pede prensa capaz de aplicar até 4 tf e um instrumento de carga de pelo menos 2 tf. Um concreto asfáltico como o do exemplo rompe perto de 1.000 kgf.

1. Capacidade da prensa: 5.000 kgf, acima dos 4.000 kgf pedidos pela norma.
2. Célula de carga: entre as capacidades oferecidas, as de 2.000 kgf e 5.000 kgf atendem ao mínimo de 2 tf. A carga esperada, 1.000 kgf, usa metade da célula de 2.000 kgf e um quinto da de 5.000 kgf.
3. Deformação: a fluência de 3,2 mm do exemplo cabe com folga no LVDT de 50 mm, e a resolução de 0,01 mm é 25 vezes mais fina que a sensibilidade de 0,25 mm que a norma pede ao medidor de fluência do Método A.
4. Velocidade: a norma pede (50 ± 5) mm/min, e a versão automática vai de 0,001 a 50 mm/min. O mesmo controle faz os 1,27 mm/min do ensaio CBR.

Para misturas mais rígidas, que podem passar de 2.000 kgf, a célula de 5.000 kgf, a mesma capacidade da prensa, cobre a faixa inteira. Outras configurações de célula e de dispositivos, e o uso da mesma prensa no ensaio CBR, estão na página da prensa CBR/Marshall; os demais equipamentos para solos e pavimentação estão na linha de ensaios para solos. Para configurar a prensa para o seu laboratório, peça um orçamento.